新闻中心

EEPW首页 > EDA/PCB > 设计应用 > 用FPGA替代DSP实现即使视频处理

用FPGA替代DSP实现即使视频处理

作者:时间:2010-08-19来源:网络收藏


MPEG2和MPEG4算法的核心是一种称为离散余弦变换(DCT)的作业。DCT的基本原理是取图素块的平方并除去观察者察觉不到的冗余信息。为了解压缩数据,还需要反离散余弦(IDCT)运算。

虽然MPEG算法中的DCT部份已经标准化并能在中有效实现,MPEG编码仍有许多部份尚未明确规定。而正是这些不明确部份使得一家公司的产品得以区别于竞争对手,并开发出拥有自主产权的算法。许多专用MPEG译码器在这些部份(如运动估计模块)使用了。因为可重新配置,因此组件能方便地进行刷新,并在整个开发阶段(包括配置之后)整合新算法,而完全依赖标准ASSP解决方案的公司由于受到自身能力的限制而无法开发出类似产品,因此市场风险较大(图1)。

色彩空间转换

视频系统另一重要部份是色彩空间转换,该制程规定了图像的表示方法,例如由一种色彩格式转化为另一种不同的色彩格式。

人眼传感器只能检测到波长介于400nm至700nm之间的可见光,这些传感器称为圆锥细胞,具有三种不同的类型:红光圆锥细胞、绿光圆锥细胞和蓝光圆锥细胞。如果单波长的光可见,这三种传感器的相对反应能使我们鉴别出光的颜色。该现象极具实用价值,因为这意味着我们只需简单地按不同比例将上述三种光混合,就能产生各种颜色的光。这就是著名的三色原理,它在彩电系统中获得了广泛的应用。

我们可以在3维立方体中藉由绘制三原色(即红色、绿色和蓝色,简写为RGB)的构成比率图以表示各种颜色,其中黑色位于原点,而白色则位于原点的斜对角。得到的立方体就是著名的RGB色彩空间。

不管最终的显示媒体是纸张、LED、CRT或等离子显示器,图像总可细分为很多个图素(例如HDTV可具备1920×1080个图素)。同时每种媒体之间又存在些许差异,但其基本原理都是每个图素由一定比例的红色、绿色或蓝色构成,构成的比例取决于驱动显示的电压信号。

利用RGB格式处理图像时,每个图素由3个分别对应于三原色的8位或10位字确定,因而这不是一种最高效的处理方法。这种格式下,必须在所有的红色、绿色和蓝色信道上对图素进行作业,所需的储存空间和数据频宽毫无疑问将比其它可供选择的色彩格式更大。为了解决这个问题,许多广播标准(如欧洲的PAL和北美的NTSC电视系统)均采用亮度和色度视频信号。因此,不同的色彩格式之间需要一种能互相转换的机制,即色彩空间转换(图2)。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/191604.htm


用硬件实现这些电路则相对比较简单,只需要知道从一种格式映像到另一种格式的系数。最通用的一种转换是由RGB格式转换至YCbCr格式(反之则从YCbCr格式转换至RGB格式)。研究显示,人眼察觉到的光亮度信息(Y)的60%至70%来自绿色光。红色和蓝色信道实际上只是亮度信息的复制,因此这些重复信息完全可以去除掉。最终的结果是图像可用表征色度和亮度的信号来表示。在这种格式下,8位系统规定亮度的取值范围介于16至235之间,而Cb和Cr信号的取值范围介于16至240之间,并规定128表示亮度为0。



关键词: FPGA DSP 视频处理

评论


相关推荐

技术专区

关闭