盧宏海 　戚文芽

　　摘　要：介紹一種基于MPEG-4的視頻壓縮編碼卡。該板卡為4路的編碼PCI卡，將采集到的模擬視頻圖像以MPEG4的方式進(jìn)行壓縮處理。使用標(biāo)準(zhǔn)PCI2．2的規(guī)范，完成有CPU控制板與編碼PCI卡之間的通信，使CPU控制板通過一塊橋芯片可以訪問編碼芯片內(nèi)部寄存器，讀出編碼芯片壓縮的MPEG-4的視頻壓縮流、音頻壓縮流。從而使壓縮的MPEG-4數(shù)據(jù)完成遠(yuǎn)程傳輸或本地存貯。另一個是完成視頻預(yù)覽功能。該板卡為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控提供了必要的硬件設(shè)備，他以最新的MPEG-4壓縮方式進(jìn)行編碼，對整個數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)和視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)提供了最優(yōu)化的硬件設(shè)計，使視頻數(shù)據(jù)數(shù)字化管理更加方便、可靠，也使整個系統(tǒng)在市場競爭中更具有活力。

　　關(guān)鍵詞：MPEG-4編解碼芯片；視頻編碼；MPEG-4；Windows操作系統(tǒng)

　　在過去相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，傳統(tǒng)的模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是場所監(jiān)控的市場主流產(chǎn)品。但隨著信息技術(shù)的發(fā)展和用戶需求的提高，模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)暴露出一些缺陷。主要表現(xiàn)在：傳輸距離不可能很遠(yuǎn)、無法遠(yuǎn)程監(jiān)視、布線工程量大，特別不適應(yīng)信息時代的數(shù)字化發(fā)展趨勢。而數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)恰好克服了模擬閉路電視的局限性，如網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻流、傳輸距離遠(yuǎn)、布線不重復(fù)、抗干擾能力強(qiáng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、查詢方便等。

    在安全防范系統(tǒng)蓬勃發(fā)展的過程中，監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)為：從單一到多樣－監(jiān)控器材日新月異；從簡單到智能－計算機(jī)技術(shù)滲入安防設(shè)備的各個領(lǐng)域；從單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)－監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是必然趨勢；從局部到全面－將監(jiān)控系統(tǒng)融入智能化大樓成為熱點(diǎn)。因此，數(shù)字化已是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

　　本卡適應(yīng)了現(xiàn)在數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的要求，以計算機(jī)插卡的形式存在，便于組網(wǎng)、安裝、使用和維護(hù)。板卡的主芯片采用了4片MPEG-4的編解碼芯片，具有Host和PCI接口，并且體積小、處理能力強(qiáng)且功耗低的特點(diǎn)。從而作為一塊單獨(dú)的處理單元，能讓研發(fā)人員進(jìn)行自主開發(fā)。

　　1　MPEG-4PCI板卡的功能設(shè)計

　　我們把MPEG-4PCI板卡的功能設(shè)計為：

　�。�1）音頻A／D

　　完成模擬視頻信號到數(shù)字視頻信號的轉(zhuǎn)換。

　�。�2）視頻A／D

　　完成模擬音頻信號到數(shù)字音頻信號的轉(zhuǎn)換。

　　（3）音視頻同步壓縮

　　把輸入視頻數(shù)據(jù)流壓縮成MPEG-4的數(shù)據(jù)流，同時音頻信號通過MPEG-4編解碼芯片的IS接口輸入。

　　（4）視頻流預(yù)覽

　　不經(jīng)過編碼的圖像可以通過預(yù)覽口直接輸出。

　�。�5）告警輸入

　　完成外部接口告警信號的輸入。

    2　PCI板卡的模塊化設(shè)計

　　本板卡的總體框圖及接口信號示意圖如圖1所示。

　　本系統(tǒng)由4片A/D芯片（采用Philip公司的SAA7114),4片A/D芯片（采用Burr-Brown公司的PCM1801U），4片MPEG-4編解碼芯片（Vweb公司），一片橋芯片（采用Hint公司的HB1），一片邏輯控制芯片（Xilinx公司）組成。A／D芯片、MPEG-4編解碼芯片完成4路攝像頭的輸入轉(zhuǎn)換以及MPEG-4視頻數(shù)據(jù)流的壓縮。CPLD控制著預(yù)覽回放、告警信號和ID認(rèn)證信號。A／D芯片和MPEG-4編解碼芯片的工作方式是基于Windows操作系統(tǒng)完成的。

　　 PCI編碼卡從功能上分為6大模塊：

　　（1）前端解碼部分由視音頻處理兩大塊組成

    ①4片SAA7114H視頻解碼芯片提供模擬視頻到數(shù)字視頻（BT656格式）的轉(zhuǎn)換。

　�、�4片PCM1801U實(shí)現(xiàn)音頻的A／D采樣，通過I2S與MPEG-4編解碼芯片相連。

　�。�2）MPEG-4編碼模塊

　　由四片MPEG-4編解碼芯片及其外圍電路組成，主要完成實(shí)時視音頻數(shù)據(jù)的壓縮功能。

　�。�3）橋芯片驅(qū)動模塊

　　采用零反應(yīng)時間PCI-PCI搭橋產(chǎn)品HB1，他支持PCI2．2規(guī)范，支持32 b 33 MHz的PCI操作。通過該芯片，就可以實(shí)現(xiàn)橋接的功能，實(shí)現(xiàn)多芯片組支持。

　 （4）總線及其驅(qū)動模塊

　　包括PCI總線驅(qū)動和隔離，提供板內(nèi)電源，時鐘、復(fù)位和中斷。

　�。�5）告警電路

　　 通過CPLD的編程對告警信號進(jìn)行控制。

　�。�6）輔助電路

　　主要是提供板內(nèi)MPEG-4編解碼芯片所需的電源1．8 V以及24．576 MHz和27 MHz時鐘電路。

    2．1　視頻A／D轉(zhuǎn)換模塊

　　攝像頭將采集到的模擬數(shù)據(jù)發(fā)送到A／D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行視頻解碼，把模擬視頻轉(zhuǎn)換到數(shù)字視頻（BT656格式），數(shù)字視頻信號送入MPEG-4壓縮芯片。模擬電路需要提供A／D轉(zhuǎn)換芯片所需要的時鐘頻率24．576 MHz，A／D轉(zhuǎn)換芯片將用此頻率來同步MPEG-4壓縮芯片［1］。

    2．2　音頻A／D轉(zhuǎn)換芯