基于SOPC的MPEG-4視頻播放器

基于SOPC的MPEG-4視頻播放器:介紹Altera SOPC平臺上MPEG-4視頻播放器的實現。以NiosII用戶自定義指令方式實現IQ、IDCT、MC等計算密集型功能模塊，從而在XviD Codec基礎上實現Simple Profile視覺框架下，L1級、QCIF、25fps的MPEG-4視頻實時解碼。
關鍵詞 MPEG-4 視頻播放器 SOPC NiosII
引 言
??? 多媒體技術實用化的關鍵技術之一，就是解決視頻、音頻數字化以后數據量大，與數字存儲媒體、通信網容量小的矛盾，其解決途徑就是壓縮。

??? 為了支持低比特率視頻傳輸業(yè)務，MPEG(Moving Picture Expert5 Group)推出了MPEG-4標準。于1999年正式成為國際標準的MPEG-4是一個適合于低傳輸率的視頻、音頻解決方案，更注重于多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性。MPEG-4視頻壓縮標準提供了一種高度靈活、基于“內容”的編碼方法，解碼端可以“按需解碼”，還可以添加對象和信息。這種靈活性使得MPEG-4具有高效的編碼效率、基于內容的可擴展性以及在易受干擾環(huán)境下的魯棒性。
MFEG-4的這些特性使得它十分適合于存儲容量有限的手持終端設備。但是MPEG-4視頻解碼中涉及的反量化(Inverse Quantlzation，IQ)、反離散余弦變換(InverseDiscrete Cosine Transform，IDCT)，運動補償(Motion Composition，MC)等技術均是典型的計算密集型變換，對于本身處理能力有限，功耗受限的手持終端設備而言，視頻解碼的實時性是一個很大的挑戰(zhàn)。

??? 本系統(tǒng)在Nios II和FPGA構成的SOPC平臺上，使用NiosII的用戶自定義指令以硬件邏輯方式實現MPEG-4解碼中的IQ、IDCT、MC等計算復雜、高度耗時的功能模塊，極大地提高解碼速度。從而在以GPL協(xié)議發(fā)布的XviD Codec基礎上，實現Simple Profile視覺框架下，L1級、QCIF(177×144分辨率)、25fps的MPEG-4實時解碼，并通過DMA方式在LCD上加以顯示。
1 系統(tǒng)功能描述
??? 本系統(tǒng)從功能上可以分為視頻文件存取、視頻解碼器、YUV-RGB變換器和LCD控制模塊4個部分。

1．1 視頻文件存取
??? 要進行視頻文件的播放，首先需要對視頻文件進行方便地存儲和讀取。系統(tǒng)播放的MP4文件由XviD Codec在PC上對4：2：0的YUV文件壓縮得到。該MP4文件采用177×144分辨率的QCIF格式，25幀／s。在下載模式，可以通過JTAG接口將MP4文件寫入Flash存儲器中。在播放模式下，Nios II處理器將MP4文件從Flash存儲器中讀出，送入文件緩沖池中等待解碼器對其進行讀取并解碼。

1．2 視頻解碼器
??? 視頻解碼器是系統(tǒng)的核心。如圖1所示，視頻解碼器由熵解碼器、反量化、反離散余弦變換、運動補償模塊和視頻幀緩存5個模塊組成。