数字视频录像系统设计

技术分类: 消费电子设计  医疗电子  | 2006-03-26
来源:51开发网 | 李小贝 陈东进 沈小丰

  2.3JPEG压缩技术

  在实际应用中,采用ZORAN公司的单片JPEG压缩/解压缩芯片ZR36060,其内部结构如图3所示。

ZR36060内部结构图

  ZR36060的特点如下:

  (1)单片结构,片上集成了JPEG压缩/解压缩所需全部模块。
  (2)运动JPEG压缩/解压缩功能,能够处理高达25 帧/s的方象素及CCIR PAL或30 帧/s的方象素及CCIR NTSC实时视频信号。
  (3)多种模式数据率控制,可以很方便地改变压缩比。
  (4)视频数据输入端口支持多种视频解码器(A/D变换器),如Philips,Brooktree,Samsung等。
  (5)视频总线宽度可以是8 b或16 b。
  (6)同步发生器可工作于主或从模式。
  (7)控制端口支持标准微处理器操作。
  (8)提供多种片上视频处理:视频混合(mix)、尺度变换(scale)、剪切(crop)及背景色输出等。
  (9)压缩数据可以主方式从压缩数据端口或以从方式从控制端口输出,两种方式都有握手功能以便进行数据流控制。

  ZR36060其数据端口有3个:

  控制端口用来完成对ZR36060的初始化,当芯片工作于数据从方式时,还用于输出或输入压缩数据。  视频端口压缩时输入原始视频数据,解压缩时输出解压后的视频数据,除数据线外还有行场同步、时钟等必要信号线,同步可工作于主方式或从方式,可直接与视频解码器或帧存储器接口完成实时的运动JPEG处理。

  压缩数据端口用于数据主方式时输出或输入压缩数据。

  压缩数据流压缩时数字Y,C信号由Y,C总线进入ZR36060,经视频接口进入条存储器(St rip Memory)缓存,之后进入JPEG处理机进行压缩,压缩后的JPEG数据进入一个长度为512的先入先出寄存器(FIFO)缓存,再经数据(数据主方式)或控制端口(数据从方式)输出。

  在数据主方式下,ZR36060输出CCS信号指示数据有效,并输出CWR信号作为数据选通,外部设备若来不及接收数据可向ZR36060的BUSY引脚发BUSY请求,ZR36060停止向外输出数据,暂时将数据压入FIFO,若FIFO溢出,则JPEG处理机停止压缩,视频数据暂时压入条存储器。当外设撤消BUSY请求后,ZR36060继续压缩、输出数据,如果外设速度太慢导致条存储器也溢出,则ZR36060将给出错误指示并在中断允许的情况下发出中断请求。在数据从方式下,由外设向ZR36060读数据,BUSY引脚改由ZR36060驱动输出,若ZR36060内部FIFO无数据可读,B U SY将变为有效以通知外设,此时外设应等待BUSY变为无效。若外设读数据速度太慢也将导致出错,数据压满FIFO和条存储器,其过程与主方式相同。由于采用FIFO和条存储器,瞬时速度很高的JPEG数据得以缓存,外设可以平均速率访问ZR36060,可降低对外设的要求。

  2.4硬盘接口技术

  IDE接口的硬盘驱动器提供了2种数据传输模式:PIO模式和DMA模式。由于PIO模式控制相对容易,提供了一种编程控制输入/输出的快速传输方法。该模式采用高速的数据块I/O,以扇区为单位,用中断请求方式与CPU进行批量数据交换。在扇区读写操作时,一次按16 b长度通过内部的高速PIO数据寄存器传输。通常情况下,数据传输以扇区为单位,每传输一扇区数据产生一个中断。由于本系统图像压缩数据的最大速率只有20 kb/s,采用PIO写盘速度可以达到192 kb/s,完全可以满足本系统的要求。

  2.5视频编码技术

  视频编码器选用Philips公司的SAA7121,在DSP的控制下将JPEG解压缩后的数字YUV视频数据编码为PAL模拟视频信号输出。SAA7121也是由I2C总线来控制,其控制方法同SAA7113。

  3本系统的实际工作性能

  (1)输入信号格式:标准视频信号,PAL制或NTSC制。
  (2)画面大小:352*248(也可是352*288)。
  (3)每秒录制或播放25帧,每帧2场,共50场,隔行扫描。
  (4)每场图片压缩后大小平均为10 kB,0.5 MB/s,1.8 GB/h,可根据需 要配接10~80 G的硬盘,实现5~40 h的连续录像。
  (5)对于用于监控场合时,可以每秒录制25帧25场,回放时每秒25帧50场,这样可以节约一倍的硬盘空间,把码率降为0.25 MB/s,也就是2 MB/s。用80 G硬盘能录80多个小时。

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