基于MPEG4的视频压缩及网络视频传输系统的实现

摘要

对视频图像进行采集、传输和存储是当前信息技术领域的一大热门，尤其在军事侦察方面，有重要的应用价值。目前市场上流行的视频采集系统多以PCI接口的形式同电脑主机连接，具有体积大、使用不够方便灵活的缺点。本文根据客户需求，对采集的视频图像做MPEG-4标准的压缩，并以网络形式进行传输，整个系统体积较小，仅需网线就可和电脑主机连接，无须安装专门的底层驱动程序，使用更加方便灵活。系统支持PAL和NTSC制式的视频输入，并能在两种制式间切换。 本系统的视频采集压缩部分以专用的MPEG-4压缩芯片为核心构建，能对采集到的视频、音频数据压缩成MPEG-4标准码流。对压缩芯片的控制，以及同下游模块的桥接，则由一片CPLD来实现。CPLD具有体积小、外围电路简单、用户可定制逻辑、片上资源丰富的特点，非常利于提高系统的集成度。 在传输方面，以SOPC为基础构建了一个片上网络传输的嵌入式系统。该系统可以将压缩数据通过以太网控制器进行网络发送，亦能接收用户通过网络传来的控制指令。系统运行在一片FPGA上，以uC/OS-Ⅱ作为嵌入式实时多任务操作系统，并集成了相关的外围设备接口，进一步提高了设备的小型化。 与硬件相配套，本文还开发了相应的软件。软件能通过网络接收压缩数据、发送用户指令，可将压缩数据保存为AVI格式的文件进行回放，并利用DirectShow技术实现了实时解码预览。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

1.1 研究背景

1.2 视频压缩体制及视频传输方式的比较

1.3项目方案论述

1.4系统设计指标

1.5本文所做的工作

第二章 系统的总体方案

2.1系统构成

2.2系统硬件方案

2.3系统软件方案

2.4 MPEG-4视频压缩标准的主要特点

2.4.1制定背景

2.4.2核心思想

2.4.3 MPEG-4标准中使用的相关公式

2.5 Altera的SOPC嵌入式系统简介

2.5.1 SOPC BUILDER简介

2.5.2 Nios II嵌入式软核CPU简介

第三章 视频采集压缩模块的开发

3.1视频采集

3.1.1模拟视频信号

3.1.2彩色电视信号的编码标准——CCIR601建议

3.1.3视频采集芯片的特点及结构

3.1.4功能及设置

3.2音频采集

3.2.1 常见话音编译码器

3.2.2芯片特点及结构

3.3 MPEG-4压缩

3.3.1 芯片基本结构及特点

3.3.2主要功能

3.3.3压缩芯片的设置

3.3.4压缩芯片的主要外围电路连接

3.4 开发CPLD作为控制芯片

3.4.1 I2S协议匹配模块

3.4.2时钟分频模块

3.4.3压缩数据传输模块

3.4.4配置主模块

3.5 对视频采集压缩模块的调试及问题解决

3.6本章小结

第四章 网络传输模块的开发

4.1 网络传输模块的总体构架

4.2 Avalon总线接口标准

4.2.1 Avalon交换式总线

4.2.2 Avalon总线的同步多主传输

4.2.3 Avalon总线规范

4.3 NIOS II软CPU核

4.4 MAC核

4.4.1 MAC核结构

4.4.2 MAC核的接口信号

4.4.3 MAC核的外部电路连接

4.5 自定义FIFO缓存模块

4.5.1 FIFO缓存模块的接口信号

4.5.2 FIFO缓存的IP核

4.5.3 FIFO缓存模块的控制逻辑

4.5.4 自定义FIFO缓存模块的SOPC集成

4.6其他SOPC功能模块

4.6.1 系统定时器和时间戳定时器

4.6.2三态桥和片外存储器接口

4.7 SOPC系统的整体配置

4.8 网络传输模块的嵌入式软件开发

4.8.1利用HAL开发用户程序

4.8.2嵌入式应用程序的设计

4.9 对网络传输模块的调试及问题解决

4.10本章小结

第五章 系统软件开发

5.1 基于Socket套接字的网络编程

5.2 AVI文件格式

5.2.1 AVI文件格式特点

5.2.2 AVI文件的结构

5.3 DirectShow技术简介

5.3.1 DirectShow技术的优点

5.3.2 DirectShow播放的基本流程

5.4开发Source Filter

5.4.1 Filter间的数据传输

5.4.2基类CSource和CSourceStream

5.4.3从基类派生出所需Source Filter

5.5 实现实时解码预览

5.5.1解码器的选择

5.5.2构建Filter Graph

5.6 软件调试时所遇到的典型问题

5.7 软件实验结果

5.8本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

附录

攻硕期间取得的研究成果