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基于FPGA实现MPEG-4简易编码器与解码器的设计
发布日期:2019-08-26 10:35   来源:未知   阅读:

  视频和多媒体系统正变得日益复杂,因此能否获得适用于您的系统的低成本的可靠 IP 核对您的产品上市极为关键。特别是,视频压缩算法与标准已变成极为复杂的和发货的瓶颈。这些 MPEG-4 简易 (simple profile)

  MPEG-4 第 2 部分是下列国际视频编码标准系列中最新的标准:H.261、MPEG-1、MPEG-2 和 H.263。该标准于 1999 年被 ISO/IEC 批准作为《国际标准 14 496-2》(MPEG-4 第 2 部分)。MPEG-4 第 2 部分视频编解码器为大量多媒体应用提供了一个卓越的基础。该标准提供了一组特征和等级,可满足大量不同应用要求,如帧尺寸和使用差错恢复工具。这些应用的例子包括广播、视频编辑、电话会议、安全/监视、以及消费电子应用。

  MPEG-4 第 2 部分使用的视频编码算法是从之前的编码标准发展而来。帧数据分成 16×16 个宏块,每个宏块包含 6 个 8×8 块,用于 YCbCr 4:2:0 格式化数据。采用半像素分辨率对运动进行估计可被用来对来自前一帧的预测块进行高效编码,而离散余弦变换 (DCT) 则提供了残余处理功能,以创建当前帧的更详细的视图。简易压缩标准提供 12 位分辨率的 DCT 系数,和每个采样 8 位的采样和重建帧数据。MPEG-4 简易编码的效率在一系列编码位速率下均优于在 MPEG-2 中使用的上一代的编码效率。

  典型的多媒体系统可以使用 MPEG-4 在一个更大的系统中作为视频压缩组件。这种系统的一个例子就是端到端视频会议系统,它可以在两个或多个与会者之间传送压缩的位流。这些源的名称可以改变系统要求,因为会议的主要演讲者或出席者可能需要较高分辨率的视频和音频。这种类型的系统可以扩展至视频监视和安全应用,显示台用户可以决定对所有视频相机使用镶嵌幕显示,还是聚集于某个相机视图,以进行详细的实时分析。这些应用要求流的选择在接收器处进行,且能够处理实时查看规范。

  MPEG-4 解码器核可以使用专门针对您的应用和系统要求而定制的可伸缩的多流接口来构建,同时 MPEG-4 编码器和解码器还可支持用户规定的最大帧尺寸。

  图 1 和 2 分别显示了 MPEG-4 简易编码器和解码器核的框图。这些设计采用了基于硬件的流水线架构,编码器上提供了一个主机接口,用于实现软件控制的速率控制。使用内含的存储器控制器,编码器的原始捕捉序列和解码器的重建帧被存储在片外存储器中,以便快速、低延迟地存取像素数据。它还提供了一个简单的 FIFO 接口,用于传输压缩位流,解码器可根据用户指定数量的位流定制构建。它还包含一个系统接口,以实现最大的可控制性和可观测性。

  要创建可满足不同应用需求的可伸缩多流设计,随核附带的产品包中包含了大量用户指定编译时参数,从而使您可定制编码器和解码器。要创建资源高效的设计,您还可以设定最大支持帧的宽度和高度。那么编译后的设计将包含足够的存储器和寄存器,以支持低于或等于这两个参数的任意帧尺寸。其它参数可以让您对最终设计的伸缩性进行完全控制,精心构建一个专用于您的应用的系统。

  表 1 和表 2 根据对最大支持帧尺寸和解码器输入位流数量的不同参数设置列出了编码器和解码器核的FPGA资源。表 1 中的所有编码器设计都使用了 16 个嵌入式 XtremeDSP? 切片,而表 2 中的解码器则使用了 32 个嵌入式 XtremeDSP 切片。这些设计针对 Virtex?-4 元件,这些元件包含大量 18 Kb 块 SelectRAM? 存储器和嵌入式 XtremeDSP 切片。其它兼容 FPGA 系列包括 Virtex-II、Virtex-II Pro 和 Spartan?-3 器件。

  请注意,解码器设计可以自动根据要支持的位流数实例化输入 FIFO 数和支持多路复用/分用电路。MPEG-4 编码器可实现每秒约 48,000 个宏块的吞吐率,提供了超过简易等级 5 吞吐率规范的足够动力。同时,MPEG-4 解码器设计可以保持每秒约 168,000 个宏块的吞吐率,提供了对两个逐行 SDTV(720×480,60 fps)视频流或 14 个 CIF 分辨率视频流进行解码的足够吞吐率。该解码器吞吐率是等级 5 简易编码器和解码器核所需吞吐率的四倍以上。

  MPEG-4 简易编码器与解码器核采用独有的、可伸缩的、多流功能设计,以满足您的特定系统需求。大量的不同应用可以在多媒体系统中利用这些核,包括视频会议、安全与监视、以及您要向世界展示的任何令人激动的新消费应用。

  这些视频设计采用了高吞吐率、流水线架构以及足够的可定制参数,以创建专用于您的应用的资源高效的设计。

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  BCM54194 四路SGMII / QSGMII铜缆/光纤千兆以太网收发器

  Broadcom® BCM54194是一款完全集成的四千兆位收发器,在所有四个端口上均具有标准兼容的IEEE 802.1AE MACsec功能。该器件旨在为未来和以前的交换芯片提供超出IEEE 802.1AE MACsec标准要求的链路安全解决方案。 BCM54194可以支持受控MACsec加密的帧和不受控制的帧。 功能还包括支持铜缆或光纤模式。 PHY执行所有物理层功能在10BASE-T,100BASE-TX和1000BASE-T的标准5e类UTP电缆上。 在光纤模式下,PHY执行100BASE-FX的所有物理层功能, 1000BASE-X和SGMII-Slave。 BCM54194 MAC接口旨在支持SGMII / QSGMII行业标准。 BCM54194基于经过验证的Broadcom的数字信号处理器技术,将数字自适应均衡器,ADC,锁相环,线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器以及所有其他所需的支持电路集成到单个单片CMOS芯片中。 BCM54194专为在最差情况下的5e类电缆设备上可靠运行而设计,可自动协商w在电线另一端的任何收发器都要达成运行速度。 PHY还可以评估双绞线的状况,以确保接线能够支持千兆位速度的操作,并检测...

  Broadcom® BCM54180是一款完全集成的八通道千兆位收发器。 PHY在标准的5类UTP电缆上执行所有物理层功能,适用于10BASE-T,100BASE-TX和1000BASE-T。 BCM54180旨在支持SGMII行业标准。 BCM54180基于Broadcom成熟的数字信号处理器技术,结合了数字自适应均衡器,ADC,锁相环,线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器以及集成到其中的所有其他所需支持电路一个单片CMOS芯片。 BCM54180设计用于在最坏情况的5类电缆设备上可靠运行,可自动与电线另一端的任何收发器协商,以达成运行速度。 PHY还可以评估双绞线的状况,以确保接线可以支持千兆位速度的操作,并检测和纠正大多数常见的接线问题。该设备持续监控接线和对方收发器,并在系统检测到可靠操作的潜在问题时向系统发出警报。 功能 SGMII接口 支持以下铜线BASE-T 节能以太网(EEE)IEEE 802.3az 对本地EEE MAC的支持 使用AutogrEEEn®支持传统的非EEE MAC;模式 符合IEEE 1588v2标准 一步时钟或两步时钟 片上时间戳 ...

  Broadcom® BCM54210E是一款三速1000BASE-T / 100BASE-TX / 10BASE-T千兆以太网(GbE)收发器,集成在单个CMOS芯片中。该设备在标准5类UTP电缆上执行1000BASE-T,100BASETX和10BASE-T以太网的所有物理层功能。 10BASE-T也可以在标准类别3,4和5 UTP上运行。 BCM54210E是一款高度集成的解决方案,集成了数字自适应均衡器,ADC,锁相环,线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器和所有必需的支持电路。 BCM54210E基于Broadcom公认的数字信号处理器技术,完全符合RGMII标准,可与行业标准的以太网MAC和交换机控制器兼容。 BCM54210E设计用于在最坏情况的5类电缆上可靠运行,可自动与其链路伙伴协商,以确定最高的运行速度。该设备可检测并纠正大多数常见的接线E具有CableChecker和trade;诊断,可检测常见的电缆问题,包括短路,开路和电缆长度。 功能单芯片集成三速以太网收发器 1000BASE-T IEEE 802.3ab 100BASE-TX IEEE 802.3u 10BASE-T IEEE 802.3 100BASE-EFX &bull...

  BCM54140 四路SGMII / QSGMII铜缆/光纤千兆以太网收发器

  Broadcom® BCM54140是一个完全集成的四千兆位收发器。 PHY在标准的5类UTP电缆上执行所有物理层功能,用于10BASE-T,100BASE-TX和1000BASE-T。当处于光纤模式时,PHY执行100BASE-FX,1000BASE-X和SGMII-Slave的所有物理层功能。 BCM54140旨在支持SGMII和QSGMII行业标准。 BCM54140基于Broadcom成熟的数字信号处理器技术,结合了数字自适应均衡器,ADC,锁相环,线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器以及集成到单个中的所有其他所需支持电路,单片CMOS芯片。 设计用于在最坏情况的5类电缆设备上可靠运行,BCM54140可自动与wi另一端的任何收发器协商重新同意运营速度。 PHY还可以评估双绞线的状况,以确保接线可以支持千兆位速度的操作,并检测和纠正大多数常见的接线问题。该设备持续监控接线和对方收发器,并在系统检测到可靠操作的潜在问题时向系统发出警报。 功能 SGMII或QSGMII接口 支持以下铜线BASE-T 支持以下光纤线BASE-FX和SGMII-...

  Broadcom® BCM54185是一个完全集成的八通道千兆位收发器。 PHY在标准的5类UTP电缆上执行所有物理层功能,用于10BASE-T,100BASE-TX和1000BASE-T。当处于光纤模式时,PHY执行100BASE-FX,1000BASE-X和SGMII-Slave的所有物理层功能。 BCM54185旨在支持QSGMII行业标准。 BCM54185基于Broadcom成熟的数字信号处理器技术,将数字自适应均衡器,ADC,锁相环,线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器以及集成到单个单片机中的所有其他所需支持电路相结合CMOS芯片。 BCM54185设计用于在最坏情况的5类电缆设备上可靠运行,可自动与电线另一端的任何收发器协商ee以运行速度。 PHY还可以评估双绞线的状况,以确保接线可以支持千兆位速度的操作,并检测和纠正大多数常见的接线问题。该设备持续监控接线和对方收发器,并在系统检测到可靠操作的潜在问题时向系统发出警报。 功能 QSGMII接口 支持以下铜线BASE-T 支持以下光纤线BASE-FX和SGMII-Slave 节能...

  Broadcom® BCM54182是一个完全集成的八通道千兆位收发器。它可以在标准的5类UTP电缆上执行所有物理层功能,用于10BASE-T,100BASE-TX和1000BASE-T。 br /

  BCM54182旨在支持QSGMII行业标准。 BCM54182基于Broadcom成熟的数字信号处理器技术,结合了数字自适应均衡器,ADC,锁相环,线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器以及集成到单个CMOS芯片中的所有其他所需支持电路。 BCM54182专为在最差情况下的5类电缆设备上可靠运行而设计,可自动与任何对方的任何收发器协商电线就运行速度达成一致。 PHY还可以评估双绞线的状况,以确保接线可以支持千兆位速度的操作,并检测和纠正大多数常见的接线问题。该设备持续监控接线和对方收发器,并在系统检测到可靠操作的潜在问题时向系统发出警报。 功能 QSGMII接口 支持以下铜线BASE-T 节能以太网(EEE)IEEE 802.3az 对本地EEE MAC的支持 使用AutogrEEEn®支持传统的非EEE MAC;模式 符合IEEE 1588v2标准 一步时钟或两步时钟 片上时间戳...

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  BCM7400B 用于卫星,IP和电缆的双AVC / MPEG-2 / VC-1 / MPEG-4 Part 2 / DivX HD数字视频SoC解决方案

  BCM7400B是一款双通道高清卫星,有线和IP机顶盒DVR解决方案,提供集成的AVC(H.264 / MPEG-4 Part 10), MPEG-2,MPEG4 Part 2,DivX和VC-1视频解码技术。 BCM7400B是一款数据传输处理器,包括两个高清AVC / MPEG-2 / VC -1个视频解码器,两个高级音频解码器,2D和3D图形处理,高质量视频缩放和运动自适应去隔行,七个视频DAC,双立体声高保真音频DAC,带有FPU的双线-类CPU和外围控制单元,提供各种机顶盒控制功能。 功能 双高级AVC / MPEG-2 / VC-1解码器具有VC-1 Advanced Profile @ Level 3,H.264 / AVC Main和High Profile to Level 4.1 双高级音频处理器支持以下功能:AAC LC,AAC LC + SBR级别2,AAC + 2级,杜比® Digital,Dolby Digital Plus,MPEG I第1,2和3层(MP3) 64位DDR1 / DDR2 DRAM控制器和双16位像素操作DDR1 / DDR2端口,带双SATA II I /用于DVR应用的F 具有同步SD输出的高清模拟视频编码器,包括NTSC-M,NTSC-J,PAL-BDGHIN,PAL...

  BCM7402 用于有线,卫星和IP机顶盒的AVC / MPEG-2 / VC-1 HD非PVR数字视频

  BCM7402是一款高清卫星,有线和IP机顶盒非DVR解决方案,提供集成的AVC(H.264 / MPEG-4 Part 10),MPEG -2和VC-1视频解码技术。 Broadcom的BCM7402结合了数据传输处理器,高清AVC / MPEG-2 / VC-1视频解码器,先进的 - 音频解码器,2D图形处理,高质量视频缩放和运动自适应去隔行,六个视频DAC,立体声高保线e级CPU以及提供各种机顶盒控制的外围控制单元功能。 BCM7402具有Broadcom安全处理器,可提供安全的密钥生成,管理和保护。 功能 高级AVC / MPEG-2 / VC- 1个具有H.264 / AVC主要和高级到4.1级的解码器 支持AAC LC,AAC LC + SBR 2级和AAC + 2级的高级音频处理器 AES / 1DES / 3DES / CSS / CPRM / DTCP复制保护 同时具有NTSC-M,NTSC-J,PAL-BDGHIN,PAL-M和PAL-Nc模拟输出的高清模拟视频编码器 应用程序 机顶盒 HDTV ...

  HEDS-5500/5540,HEDS-5600/5640和HEDM-5500/5600是高性能,低成本,双通道和三通道光学增量编码器。这些编码器强调高可靠性,高分辨率和易于组装。 每个编码器都包含一个带透镜的LED​​光源,一个带探测器和输出电路的集成电路,以及一个在发射器和探测器IC之间旋转的码盘。 HEDS-5500/5600和HEDM-5500/5600的输出是两个正交的方波。除了两个通道正交之外,HEDS-5540和5640还具有第三通道索引输出。该指数输出为90度电高度,真正的指数脉冲,在码盘每旋转一圈时产生一次。 HEDS系列采用金属码轮,而HEDM系列采用胶片码盘,可实现分辨率到1024 CPR。 HEDM系列没有第三个通道索引。 这些编码器可以快速,轻松地安装到电机上。对于直径较大的电机,HEDM-5600和HEDS-5600/5640具有外部安装耳。 正交信号和索引脉冲通过位于0.1英寸中心的五个0.025英寸方形引脚进行访问。 / p

  目前可提供每转96到1024个计数的标准分辨率。有关其他分辨率,请咨询当地的Agilent Technologies销售代表。 功能 带有可选索引脉冲的双通道正交输出快速简便的装配无需信号调整外部安装耳可用低成本分辨率每转最多1024个计数小尺寸 -40°...

  HRPG系列是一系列微型面板安装光学编码器,也称为旋转脉冲发生器(RPG)和数字电位器。 HRPG设计安装在前面板上,用作旋转式数据输入设备。由于提供了许多配置选项,HRPG对于众多应用程序非常灵活。这些选项包括棘爪或平滑,多端接,多种安装功能和不同的轴配置。 HRPG采用光学反射技术,为编码器提供准确性和可靠性。 LED将光束发射到镜面码盘表面。当光线照射到表面时,它会将码盘的图像投射回光电探测器,导致输出发生变化。整个检测器电路位于一个IC上,因此该部件对温度和其他环境变化不太敏感。 特性 微型尺寸平滑转动和固定选项多个安装支架选项使用光学反射技术正交数字输出用于多种安装的小尺寸 TTL兼容...

  BCM84884E 四端口5GBASE-T / 2.5GBASE-T / 1000BASE-T / 100BASE-TX以太网CMOS收发器。

  Broadcom® BCM84884E是一款四端口5GBASE-T / 2.5GBASE-T / 1000BASE-T / 100BASE-TX以太网CMOS收发器。 该器件可为5GBASE-T,2.5执行所有物理层功能类别Cat5e,6或6A双绞线BASE-TX以太网。 BCM84884E支持USXGMII,XFI,5000BASE-X,2500BASE-用于连接MAC的X和1000BASE-X(SGMII)接口。 BCM84884E是一款高度集成的解决方案,集成了数字自适应均衡器,ADC,锁相环,线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器和所有必需的支持电路。 BCM84884E采用节能以太网(EEE)协议。 EEE使BCM84884E能够与符合EEE标准的链路伙伴进行自动协商和操作,以降低链路利用率低时的整体系统功耗。 Broadcom的AutogrEEEn®模式允许传统系统享受EEE的节电优势。 BCM84884E可自动与线路另一端的任何收发器协商操作速度。 BCM84884E具有增强型电缆诊断功能,可检测常见的电缆问题,如短路,开路和电缆长度。 功能 单芯片集成的四端口以太网收发器 - ...

  BCM84884 Broadcom®BCM84884是一款四端口5GBASE-T / 2.5GBASE-T / 1000BASE-T / 100BASE-TX以太网CMOS收发器。

  Broadcom® BCM84884是一款四端口5GBASE-T / 2.5GBASE-T / 1000BASE-T / 100BASE-TX以太网CMOS收发器。 该器件可为5GBASE-T,2.5执行所有物理层功能类别为Cat5e,6或6A双绞线BASE-TX以太网。 BCM84884支持USXGMII,XFI,5000BASE-X,2500BASE-用于连接MAC的X和1000BASE-X(SGMII)接口。 BCM84884是一款高度集成的解决方案,集成了数字自适应均衡器,ADC,锁相环,线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器和所有必需的支持电路。 BCM84884采用节能以太网(EEE)协议。 EEE使BCM84884能够与符合EEE标准的链路伙伴进行自动协商和操作,以降低链路利用率低时的整体系统功耗。 Broadcom的AutogrEEEn®模式允许传统系统享受EEE的节电优势。 BCM84884可自动与线路另一端的任何收发器协商运行速度。 BCM84884具有增强型电缆诊断功能,可检测常见的电缆问题,如短路,开路和电缆长度。 功能 单芯片集成的四端口以太网收发器 - MAC到磁性:...

  Broadcom BCM7002是一款DTA片上系统解决方案,具有集成调谐器和可切换内容保护功能。 Broadcom的BCM7002有线数字传输适配器(DTA)解决方案允许有线电视运营商将模拟有线电视用户转变为全数字服务,从而扩展网络容量,以部署更多增值服务,如高清内容,视频点播(VoD)和更高速度的DOCSIS ® 3.0数据和语音服务。 功能 允许单个设备与多个内容保护系统一起使用 超过能源之星要求,提供非常低的有功和待机功率 集成的1 GHz SCTE-40 +电缆调谐器超过SCTE-40规范 集成传输处理器和MPEG- 2视频解码器,BTSC音频编码器,杜比® MPEG-two音频解码器和带模拟输出的单个NTSC视频编码器 应用程序 机顶盒...

  Broadcom的BCM7340是一款高清机顶盒系统(SoC),集成了MoCA 1.1技术,适用于家庭网络。 Broadcom的BCM7340是一款集成了MoCA 1.1技术的卫星机顶盒SoC。它集成了Broadcom BCM4505前端技术的单个调谐器/解调器,并使用支持多种视频格式和动态电源管理功能的AVC解码器。它支持多个片上电视输出接口,包括HDMI,基带复合,分量或S-Video,并使用支持NTSC,PAL和SECAM的高清视频编码器(带复制保护),同时集成标准清晰度输出-芯片。它还采用了Broadcom先进的2D / 3D图形引擎,提供真正的工作室级文本和图形,并极其高效地使用内存和带宽。 Broadcom灵活的架构还允许从500到1500 MHz的MoCA调谐与同一个同轴电缆上的卫星信号兼容。 功能 支持多个全球格式,包括DVB-S2,DVB-S和8PSK标准,向后兼容DVB-S标准 高性能且经济高效的基于DDR3的内存 3D用于高级用户界面的图形引擎 动态电源管理控制器,提供非常节能的生态系统,能够实时关闭未使用的系统组件 支持数字生活网络联盟(DLNA)互操作性指南,以便在支持DLNA的设备之间轻松共享数字内容 支持多媒体家庭平台(MHP),...