以軟硬體整合方式實現適應性功率消耗H.264壓縮器

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：74

、訪客IP：18.116.62.106

姓名

侯宗輝(Zong-hui Hou) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

以軟硬體整合方式實現適應性功率消耗H.264壓縮器
(Hardware/Software Co-design for Power Aware H.264 Encoder)

相關論文

★ 即時的SIFT特徵點擷取之低記憶體硬體設計	★ 即時的人臉偵測與人臉辨識之門禁系統
★ 具即時自動跟隨功能之自走車	★ 應用於多導程心電訊號之無損壓縮演算法與實現
★ 離線自定義語音語者喚醒詞系統與嵌入式開發實現	★ 晶圓圖缺陷分類與嵌入式系統實現
★ 語音密集連接卷積網路應用於小尺寸關鍵詞偵測	★ G2LGAN: 對不平衡資料集進行資料擴增應用於晶圓圖缺陷分類
★ 補償無乘法數位濾波器有限精準度之演算法設計技巧	★ 可規劃式維特比解碼器之設計與實現
★ 以擴展基本角度CORDIC為基礎之低成本向量旋轉器矽智產設計	★ JPEG2000靜態影像編碼系統之分析與架構設計
★ 適用於通訊系統之低功率渦輪碼解碼器	★ 應用於多媒體通訊之平台式設計
★ 適用MPEG 編碼器之數位浮水印系統設計與實現	★ 適用於視訊錯誤隱藏之演算法開發及其資料重複使用考量

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

在數位多媒體通訊蓬勃發展的時代，行動通訊裝置是每個人必備的物品，甚至有些人同時擁有多種行動通訊裝置。這些裝置有些會附帶有相機和錄影機的功能，較高檔的行動通訊裝置就能提供較好的照相和錄影功能，普通的行動裝置雖然也能提供，但拍照和錄影的品質就不會很好。
本論文實現一個類似手機的攝影系統，我們使用的是壓縮品質較好的H.264影像壓縮標準，在手機上面的電池容量是有限的，為了能夠在電池電量下降時，也能完整的錄製影片，所以我們提出一個Power Aware的設計概念，依現在電池電量做為參考，選擇不同的省電模式去錄製影片，使我們可以完整的錄製影片。除了提出Power Aware的設計概念外，我們將整個系統實現在一個由ARM926EJS處理器和Xilinx Virtex5 220的FPGA組成的開發平台上，藉由軟硬體整合的方式實現整個適應性功率消耗影像壓縮系統。在軟體改善方面能提升12倍以上的效能，有效的資料排程降低軟硬體雙方等待時間，有效的Power Aware設計方法，可根據目前殘存的電容量，執行相對應的省電模式。

摘要(英)

In era when the multimedia communication of digit is vigorous, the action communicator is everybody’’s indispensable article; even some people have many kinds of actions communicators at the same time. Some of the devices will have the functions of cameras and video cassette recorder by the way, the more top-grade action communicator can offer the better taking pictures and making video recording function, though ordinary action device can be offered, the quality of taking a picture and making video recording would not be very good.
This thesis wants to realize a mobile phone -like photography system, what we used is to compress H.264 image with better quality and compress the standard, battery on mobile phone capacity limited, for can be when the electric consumption of the battery drop, the recording film that can be intact too, so we put forward the design concept of one Power Aware, as consulting in accordance with the electric consumption of the battery of now, choose different electric ways of province to record and produce the film, recording film making us intact. Besides putting forward the design concept of Power Aware, we realize the whole system on a developing platform composed of ARM926EJS processor and FPGA of Xilinx Virtex5 220, the way to combine with the software and hardware realizes the power consumption image of whole adaptability compresses the system. We software improve, can improve 12 more than efficiency, effective materials arrange Cheng reducing waiting time of both sides of software and hardware, effective Power Aware design method, can carry out the corresponding electric way of province according to different capacitance.

關鍵字(中)

★ 適應性功率消耗
★ 軟硬體整合

關鍵字(英)

★ Co-design
★ H.264 Encoder
★ Hardware/Software

論文目次

摘要………………………………………………………………I
ABSTRACT…………………………………………………………II
致謝………………………………………………………………III
目錄………………………………………………………………IV
圖目錄……………………………………………………………VI
表目錄……………………………………………………………VIII
第一章緒論…………………………………………………1
1.1 動機與背景…………………………………………………2
1.2論文架構…………………………………………………… 3
第二章 MPEG-4 AVC/H.264影像壓縮介……………………4
2.1畫面內預測(Intra Prediction) …………………………5
2.2畫面間預測(Inter Prediction) …………………………7
2.3離散餘旋轉換(DCT) ……………………………………… 8
2.4量化(Quantization) ………………………………………9
2.5 Zigzag scan……………………………………………… 9
2.6熵編碼(Entropy Coding) …………………………………10
2.7除方塊濾波器(De-blocking Filter) ……………………11
第三章軟硬體整合平台 MDK-3D 介紹……………………12
3.1 MDK-3D開發平台介紹………………………………………13
3.1.1 MDK-3D開發平台簡述…………………………13
3.1.2 MDK-3D開發平台元件介紹……………………15
3.2 ARM926EJS 處理器介紹……………………………………20
3.3 平台開發流程………………………………………………23
3.3.1 RealView Developer Suite v2.2………… 23
3.3.2 Xilinx ISE Design Suite 11………………26
3.4 系統開發流程………………………………………………28
第四章軟硬體整合之系統評估與複雜度分析……………29
4.1 H.264影像壓縮系統複雜度分析………………………… 30
4.2整體系統規劃……………………………………………… 37
4.3軟硬體整合方法…………………………………………… 38
4.3.1 軟體程式部分…………………………………38
4.3.2 硬體程式部分…………………………………39
4.3.3 軟硬體溝通部分………………………………39
4.4系統設計與驗證流程……………………………………… 41
第五章軟硬體整合之設計與最佳化………………………43
5.1軟體設計與實現…………………………………………… 44
5.1.1軟體最佳化層級設定………………………… 44
5.1.2 效能與記憶體的抉擇……………………………………45
5.1.3 程式改寫方式……………………………………………46
5.1.4 H.264影像壓縮模擬結果……………………………… 49
5.2硬體設計與實現…………………………………………… 49
5.2.1 ME設計概念和實作方法………………………49
5.2.2 De-blocking Filter設計概念和實作方法…52
5.3資料排程設計與實現……………………………………… 54
5.3.1 ME暫存器的配置………………………………55
5.3.2 I-Slices資料排程……………………………56
5.3.3 P-Slices資料排程……………………………57
5.3.4控制訊號編碼………………………………… 58
5.4適應性功率消耗(Power Aware)設計與實現………………59
5.5 H.264影像壓縮平台操作結果…………………………… 63
第六章結論…………………………………………………66
Reference……………………………………………………… 67

參考文獻

[1]Draft ITU-T Recommendation and Final Draft International Standard of Joint Video Specification, ITU-T Rec. H.264 and ISO/IEC 14 496-10 AVC, Joint Video Team, Mar. 2003.
[2] T. Wiegand, G. J. Sullivan, G. Bjontegaard, and A. Luthra, “Overview of the H.264/AVC video coding standard,” IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol., vol. 13, no. 7, pp. 560-576, Jul. 2003.
[3] ARM926EJ-S Revision: r0p5 Technical Reference Manual
[4] RealView® Compilation Tools Version 2.2 Compiler and Libraries Guide
[5] RealView® Developer Suite Version 2.2 Getting Started Guide
[6] AMBA™ Specification (Rev 2.0)
[7] Y. N. Pan, and T. H. Tsai, “Fast Motion Estimation and Edge Information Inter-Mode Decision on H.264 Video Coding,” in Proc. IEEE Image Processing, vol. 2, pp. 473-476, Sept. 2007.
[8] T. H. Tsai and Y. N. Pan, “A Novel Predict Hexagon Search Algorithm for Fast Block Motion Estimation on H.264 Video Coding,” in Proc. IEEE Asia-Pacific Circuits and Systems Conf., vol. 1, Dec. 2004, pp. 609-612.
[9] T. H. Tsai and Y. N. Pan, “A 3D Predict Hexagon Search Algorithm for Fast Block Motion Estimation on H.264 Video Coding,” in Proc. IEEE Multimedia and Expo Conf., July 2005, pp. 658-661.
[10] T. H. Tsai and Y. N. Pan “A Novel 3-D Predict Hexagon Search Algorithm for Fast Block Motion Estimation on H.264 Video Coding,” IEEE Trans. On Circuits and Systems for Video Technology, vol. 16, no. 12, pp. 1542-1549, Dec. 2006.
[11] P. List, A. Joch, J. Lainema, G. Bjontegaard, and M. Karczewicz,Adaptive deblocking filter,” IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol., vol. 13, no. 7, pp. 614-619, Jul. 2003.
[12] T. H. Tsai and Y. N. Pan “High Efficient H.264/AVC Deblocking Filter Architecture for Real-time QFHD,” in Proc. IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 55, No. 4, pp.2248-2256,Nov. 2009
[13] C. J. Lin, S. Y. Chien, C. P. Lin, P. C. Tseng, and L. G. Chen “Power-Aware Multimedia: Concepts and Design Perspectives,” IEEE Circuits and Systems Magazine, vol. 7, no. 2, pp. 26–34, Feb. 2007.
[14] T. C Chen, Y, H, Chen, C. Y. Tsai, and L. G. Chen, “Low Power and Power Aware Fractional Motion Estimation of H.264/AVC for Mobile Applications,” in Proc. IEEE Circuits and Systems Conf., vol. 6, May 2006, pp. 5331-5334.

指導教授

蔡宗漢(Tsung-han Tsai)

審核日期

2010-11-8

推文