基于SOPC的MPEG-4视频播放器

基于SOPC的MPEG-4视频播放器:介绍Altera SOPC平台上MPEG-4视频播放器的实现。以NiosII用户自定义指令方式实现IQ、IDCT、MC等计算密集型功能模块，从而在XviD Codec基础上实现Simple Profile视觉框架下，L1级、QCIF、25fps的MPEG-4视频实时解码。
关键词 MPEG-4 视频播放器 SOPC NiosII
引 言
    多媒体技术实用化的关键技术之一，就是解决视频、音频数字化以后数据量大，与数字存储媒体、通信网容量小的矛盾，其解决途径就是压缩。

    为了支持低比特率视频传输业务，MPEG(Moving Picture Expert5 Group)推出了MPEG-4标准。于1999年正式成为国际标准的MPEG-4是一个适合于低传输率的视频、音频解决方案，更注重于多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG-4视频压缩标准提供了一种高度灵活、基于“内容”的编码方法，解码端可以“按需解码”，还可以添加对象和信息。这种灵活性使得MPEG-4具有高效的编码效率、基于内容的可扩展性以及在易受干扰环境下的鲁棒性。
MFEG-4的这些特性使得它十分适合于存储容量有限的手持终端设备。但是MPEG-4视频解码中涉及的反量化(Inverse Quantlzation，IQ)、反离散余弦变换(InverseDiscrete Cosine Transform，IDCT)，运动补偿(Motion Composition，MC)等技术均是典型的计算密集型变换，对于本身处理能力有限，功耗受限的手持终端设备而言，视频解码的实时性是一个很大的挑战。

    本系统在Nios II和FPGA构成的SOPC平台上，使用NiosII的用户自定义指令以硬件逻辑方式实现MPEG-4解码中的IQ、IDCT、MC等计算复杂、高度耗时的功能模块，极大地提高解码速度。从而在以GPL协议发布的XviD Codec基础上，实现Simple Profile视觉框架下，L1级、QCIF(177×144分辨率)、25fps的MPEG-4实时解码，并通过DMA方式在LCD上加以显示。
1 系统功能描述
    本系统从功能上可以分为视频文件存取、视频解码器、YUV-RGB变换器和LCD控制模块4个部分。

1．1 视频文件存取
    要进行视频文件的播放，首先需要对视频文件进行方便地存储和读取。系统播放的MP4文件由XviD Codec在PC上对4：2：0的YUV文件压缩得到。该MP4文件采用177×144分辨率的QCIF格式，25帧／s。在下载模式，可以通过JTAG接口将MP4文件写入Flash存储器中。在播放模式下，Nios II处理器将MP4文件从Flash存储器中读出，送入文件缓冲池中等待解码器对其进行读取并解码。

1．2 视频解码器
    视频解码器是系统的核心。如图1所示，视频解码器由熵解码器、反量化、反离散余弦变换、运动补偿模块和视频帧缓存5个模块组成。