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介紹了PHILIPS公司的第二代實(shí)時(shí)MPEG-2編碼芯片SAA6752的主要功能及性能特點(diǎn)，提出了一種基于SAA6752的MPEG-2編碼系統，并且對該編碼系統的硬件框圖和軟件編程進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明。 數字電視世界范圍內得到了非常迅速的發(fā)展，電視廣播的全部流程，即從節目的提攝、制作、傳輸到插出等正在逐步實(shí)現數字化。MPEG視頻/音頻壓縮標準的出現，解決了電視信號數字化后信息量過(guò)大而信道帶寬有限的問(wèn)題；數字視頻硬件產(chǎn)品的不斷進(jìn)步，促進(jìn)了各種數字視頻產(chǎn)品的推出，給觀(guān)眾帶來(lái)了高品質(zhì)的畫(huà)面和音響效果。這一切，都預示著(zhù)電視廣播全面步入了數字化的時(shí)代。 目前世界上的數字電視系統標準有歐洲的DVB系統、美國的ATSC系統和日本的ISDB系統。這幾種系統在視頻壓縮上都采用MPEG-2標準，我國也正在積極地制定自己的數字電視標準。本文將介紹PHILIPS公司生產(chǎn)的芯片SAA6752，它能在開(kāi)發(fā)歐洲DVB標準常規數字電視和DVD的前端系統的產(chǎn)品過(guò)程中，實(shí)現MPEG-2編碼。 1 SAA6752的主要特點(diǎn) SAA6752又稱(chēng)為EMPRESS，是PHILIPS公司第二代實(shí)時(shí)MPEG-2編碼芯片。它將音頻、視頻編碼和復用集成在一個(gè)芯片中，具有很強的功能，外部只需加入簡(jiǎn)單的相關(guān)芯片就能實(shí)現整個(gè)編碼系統，從而降低系統成本。同時(shí)，所有的視頻、音頻壓縮算法都運行在EMPRESS的內部MIPS處理器上，編碼軟件都已固化在芯片中，無(wú)需額外的軟件開(kāi)發(fā)，系統主控芯片通過(guò)I2C總線(xiàn)就可以設定必要的編碼參數。此外，由于它較好地解決了視頻編碼中的主要問(wèn)題——噪音過(guò)濾和運動(dòng)預測，所以可以在低碼率情況下實(shí)現高品質(zhì)視頻編碼，從而達到在存儲介質(zhì)上可以存儲更多視頻和音頻信息的目的。 該芯片主要提供以下功能： (1)視頻壓縮 ·實(shí)時(shí)MPEG-2編碼（符合MP@ML） ·支持分辨率：D1、2/3D1、1/2D1和SIF ·在所有模式下支持IPB、IP和I幀編碼 ·支持的碼率：1.5～25Mbps(對于只有I幀編碼) 1.5～15Mbps（對于只有IP幀編碼） 1.5～15Mbps（對于只有IPB幀編碼） ·支持CBR(Constant Bi Rate)和VBR（Variable Bit Rate） ·具有可編程的GOP（Grup of Picture）結構 (2)音頻壓縮 ·AC-3音頻編碼：碼率為256kbps或385kbps ·MPEG-1 Layer2音頻編碼（16或20位）：碼率為256kbps或384kbps （3）系統復用 ·符合MPEG系統標準（ISO 13818-1）的視頻和音頻流的復用 ·產(chǎn)生和輸出符合DVD、D-VHS和DVB標準的MPEG-2傳輸流（TS）、MPEG-2節目流（PS）、打包的基本流（PES）和基本流（ES） ·產(chǎn)生和插入MPEG時(shí)間標記（PTS/DTS/SCR/PCR） 2 基于SAA6752的MPEG-2編碼系統 2.1 系統框圖 因為SAA6752沒(méi)有片內CPU，為了實(shí)現編碼功能，所以必須由一個(gè)片外CPU對其進(jìn)行控制。而對SAA6752的所有控制（例如碼率控制、PS流和TS流輸出等）均是通過(guò)I2C總線(xiàn)完成的，因而非常簡(jiǎn)單。圖1給出了基于SAA6752的MPEG-2編碼系統的方框圖。 該編碼系統主要分為視頻輸入部分、音頻輸入/輸出部分、EMPRESS部分、復位部分、輸出接口、電源部分以及I2C和UART接口。 2.1.1 視頻輸入部分 視頻輸入部分提供兩路模擬輸入接口，一路為CVBS信號，另一路為YC信號。該部分可以由PHILIPS SAA7114完成，對其所有的控制均通過(guò)I2C總線(xiàn)完成。 2.1.2 音頻輸入/輸出部分 由于EMPRESS提供了音頻I2S接口，該部分主要完成模擬擬音頻轉換為數字音頻12S信號的功能。 2.1.3 EMPRESS部分 由于SAA6752采用多個(gè)處理器模塊，各個(gè)處理器和控制模塊之間相互獨立，所以模塊之間的數據傳送主要通過(guò)FIFO存儲器或外部SDRAM來(lái)實(shí)現。該系統采用16Mbit或64Mbit SDRAM。EMPRESS SAA6752可以產(chǎn)生打包的基本流，其碼流可以根據不同的應用進(jìn)行設定，一種是對應于DVD格式的PES流，其碼詣可變的；另一種是對應于TS的PES流，其碼率是恒定的。 2.1.4 復位部分 該系統提供兩種復位方式：一種是硬復位；另一種是利用I2C控制軟件實(shí)現軟復位。 2.1.5 輸出接口部分 該系統提供兩種TS并行輸出接口：一種是TTL接口；另一種是標準LVDS接口。 2.2 軟件編程 為了控制EMPRESS的編碼，I2C接口線(xiàn)被用來(lái)將該系統與計算機相連以實(shí)現計算機控制EMPRESS芯片的目的，同時(shí)初始化SAA7114。所有的相關(guān)操作均是通過(guò)I2C總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)寄存器實(shí)現的。在I2C控制軟件中，需要確定EMPRESS和SAA7114的I2C讀寫(xiě)地址。 EMPRESS的I2C讀寫(xiě)地址： （1）當EMPRESS的I2C選擇信號為低時(shí)，其I2C寫(xiě)地址為40H，讀地址為41H。 （2）當EMPRESS的I2C選擇信號為高時(shí)，其I2C寫(xiě)地址為42H，讀地址為43H。 SAA7114的I2C讀寫(xiě)地址： (1)當SAA7114的I2C選擇信號為低時(shí)，其I2C寫(xiě)地址為40H，讀地址為41H。 （2）當SAA7114的I2C選擇信號為高時(shí)，其I2C寫(xiě)地址為42H,讀地址為43H。 為了防止EMPRESST和SAA7114的I2C地址發(fā)生沖突，將EMPRESS的I2C選擇信號設置為低電平，則EMPRESS的I2C寫(xiě)地址定義為40H；將SAA7114的I2C選擇信號設置為高電平，則SAA7114的I2C寫(xiě)地址定義為42H。 控制軟件應實(shí)現以下的I2C接口函數： (1)Void I2C_Read_One_Byte（int address,int subaddress,int value） 該函數主要實(shí)現對給定寄存器一個(gè)字節的讀取，address確定需要訪(fǎng)問(wèn)的芯片，subaddress確定需要訪(fǎng)問(wèn)的寄存器，value為返回寄存器值。 (2)I2C_Write_One_Byte(int address,int subaddress,int value) 該函數主要實(shí)現對給定寄存器一個(gè)字節的寫(xiě)入，address確定需要訪(fǎng)問(wèn)的芯片，subaddress確定需要訪(fǎng)問(wèn)的寄存器，value為要寫(xiě)入寄存器值。 (3)I2C_Read_Muiti_Bytes(int address,int subaddress,int count,int *buffer) 該函數主要實(shí)現對給定寄存器多個(gè)字節的讀取，address確定需要訪(fǎng)問(wèn)的芯片，subaddress確定需要訪(fǎng)問(wèn)的寄存器，buffer為返回多個(gè)寄存器值。 (4)I2C_Write_Multi_Bytes(int address,int subaddress,int count,int *buffer) 該函數主要實(shí)現對給定寄存器多個(gè)字節的寫(xiě)入，address確定需要訪(fǎng)問(wèn)的芯片，subaddress確定需要訪(fǎng)問(wèn)的寄存器，buffer為要寫(xiě)入多個(gè)寄存器值。 通過(guò)調用這些函數，就可由I2C接口為EMPRESS和SAA7114的片內寄存器進(jìn)行設置。 使用I2C控制軟件，可以任意修改參數（PID、碼率等）產(chǎn)生和輸出所需要的TS、PS、PES、ES流。在設定輸出碼率為5～9Mbit/s時(shí)，可以得到較高品質(zhì)的視頻圖像。 SAA6752采用噪聲過(guò)濾和運動(dòng)估計技術(shù)，使得基于SAA6752的MPEG-2編碼系統在低碼率壓縮情況下，對于有干擾的輸入信號仍能提供高質(zhì)量編碼效果。這特別適合于以較低碼率壓縮的作用，例如DVD視頻刻錄和個(gè)人視頻刻錄（Personal Video Recording）。 在保證高編碼質(zhì)量的同時(shí)，基于SAA6752的MPEG-2編碼系統設計非常簡(jiǎn)單，易于實(shí)現。當使用該芯片設計MPEG-2編碼系統時(shí)，只需在外圍添加視頻模/數轉換芯片、音頻模/數轉換芯片和外部SDRAM，普通的模擬視頻和音頻信號就可以被壓縮成高質(zhì)量的MPEG-2視頻流和MPEG-1 layer2或AC-3音頻流，復用成為PS或TS，提供給存儲或廣播媒介。由于所有的視頻和音頻編碼算法和軟件都是運行在片內處理器中，因而只需較少的系統控制資源。而主控芯片只要通過(guò)I2C總線(xiàn)設置編碼參數即可，無(wú)需用戶(hù)具有較多的MPEG編碼經(jīng)驗或投入過(guò)多的設計成本，縮短了設計周期。 因此，用SAA6752設計低成本高品質(zhì)的編碼系統，可以被廣泛應用于新的消費類(lèi)數字視頻產(chǎn)品中。 |
