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根据Altera cyclone V SOC的JPEG编码剖析

H.264等视频压缩算法在视频会议中是核心的视频处理算法,它要求在规定的短时间内,编解码大量的视频数据,目前主要都是在DSP上运行。未来在添加4k*2k、H.265编解码等功能,并要求控制一定成本的情

H.264等视频紧缩算法在视频会议中是中心的视频处理算法,它要求在规则的短时刻内,编解码许多的视频数据,现在首要都是在DSP上运转。未来在增加4k*2k、H.265编解码等功用,并要求操控必定本钱的情况下,面对DSP功用瓶颈的问题,所以期望部分算法能够下放到FPGA来完成,凭借FPGA并行处理的优势,来加快整个体系。

根据altera cyclone V soc渠道的实验可行性剖析

1.JPEG图画紧缩算法与H.264等视频紧缩算法,有必定的相似性,并要简略许多,有必定的学习含义,故本次短期实验运用JPEG算法来验证该SOC渠道;

2.JPEG紧缩算法假如彻底在FPGA上用VerilogHDL言语完成,有必定难度,而且开发周期很长,而C言语源码,现已比较老练,移植到ARM比较简略;

3.经调查,altera cyclone V soc渠道,具有两颗速度高达800Mhz的cortex A9内核,并有大容量的逻辑单元,和高速收发模块。FPGA与ARM之间的AXI规范总线,速度更是高达100Gbit,对传输高清视频数据,即便4K*2K也是捉襟见肘。

实验进程

JPEG是Joint Photographic Experts Group的缩写,即ISO和IEC联合图画专家组,担任静态图画紧缩规范的拟定,这个专家组开发的算法就被称为JPEG算法,而且现已成为了我们通用的规范,即JPEG规范。JPEG紧缩是有损紧缩,但这个丢失的部分是人的视觉不容易察觉到的部分,它充分利用了人眼对计算机颜色中的高频信息部分不灵敏的特色,来大大节省了需求处理的数据信息。

JPEG编码中首要涉及到的内容首要包含:

1. Color Model Conversion(颜色模型)

2. DCT(Discrete Cosine Transform离散余弦改换

3.重摆放DCT成果

4.量化

5. RLE编码

6.范式Huffman编码

7. DC的编码

本次实验ARM侧运转LINUX操作体系,并将Color Model Conversion部分,下发给FPGA侧来完成,如上图,黄色区域符号。其间ARM核与FPGA的数据交互运用了HPS-to-FPGA x64 Bridge,该总线的读写操作都是在MMAP(将底层地址空间映射到用户层)后,经过运用HWlib库函数来完成。在FPGA侧,运用Qsys东西,增加Application_logic用户逻辑模块,来完成Color Model Conversion功用,如下图黄色区域符号。

实验成果

1.整个编码进程正常,以下左边为编码前的真彩。bmp格局图片,右侧为编码后的。jpg格局图片。

2.经过调用LINUX操作体系时钟函数gettimeofday( Model Conversion部分在ARM侧运转,和在FPGA侧运转耗费的时刻:

从表中能够看出,FPGA在大数据量的处理时,能发挥并行的优势,使运算速度得到进步。因实验开发程度有限,所以速度进步不是很明显。信任在将更多数据处理使命交给FPGA完成后,能取得更高的体系功用。

实验定论

1. cycloneV SOC有ARM核的存在,能够运用老练的C言语代码,缩短开发时刻;

2. cycloneV SOC有许多逻辑单元,能够帮忙处理许多数据,进步体系功用;

3. cycloneV SOC本钱低价,满意本钱操控要求;

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