摘  要: 概述了视频编解码器ADV601的主要特点，介绍了其内部结构和主要性能，并给出了一种基于ADV601的视频压缩解压系统实现电路，该电路在远程视频图像监控系统中取得了令人满意的效果。

　　关键词: 视频编解码器 图像压缩

　　随着计算机技术的发展，视频图像压缩技术被越来越广泛地应用于电视会议、可视电话、远程监控等远程图像传输系统中。视频图像的压缩可以利用高速数字信号处理器(DSP)实现，但要得到较高的压缩比，必须使用高速浮点DSP，而且软件设计比较复杂，开发周期也较长。本文介绍一种硬件视频压缩解压器件ADV601，由于其利用了先进的小波技术，可以方便地得到高达350：1的压缩比，从而大大缩短了开发周期。

1 ADV601视频编解码器简介

　　AD公司的ADV601是低价、单片、多功能、全数字的CMOS超大规模集成电路，它支持对CCIR-601数字视频进行高画质的无损视频压缩和解压缩，压缩比可达350：1。片内集成了视频接口、主机接口和SRAM，可以广泛地应用于各个领域。

1.1 主要性能

　　·精确的压缩位率控制，压缩的数据率由输入数据率和选择的压缩率决定。

　　·场独立压缩，一帧信号被作为两场独立的信号进行处理。

　　·支持各种图像格式的灵活接口，也支持变化的画面尺寸和场频。

　　·支持电影质量数字视频的国际标准CCIR-601，最大可用场图像尺寸为768*288，最大像素率为14.75MHz。

　　·8/16/32位主机接口，带512个32位FIFO。

　　·压缩率从无损压缩到350：1。

　　·自然图像的典型视觉无损压缩比为4：1。

　　·针对隔行扫描数字视频的实时压缩和解压缩进行了优化。

　　·可实现接近恒压缩位流功能。

1.2 内部结构

　　ADV601由九个模块组成，其中四个是接口模块，另五个是处理模块。接口模块有数字视频I/O口、主机I/O口、外部DRAM管理器和DSP串行I/O口;处理模块有小波变换核、片内变换缓冲器、可编程量化器、运行长度编码器和霍夫曼编码器。其逻辑功能参见图1。

　　主机I/O接口负责与主机间传输控制信号、状态信号和压缩后的数据。DRAM管理器执行所有与DRAM相关的读写、刷新操作。串行口负责与可选的DSP之间进行通信。小波变换核是整个芯片的核心部分，主要完成二维离散小波变换，由于使用了内部变换缓冲器，避免了使用高速外存。片内变换缓冲器为小波变换核进行二维小波变换提供内部SRAM。可编程量化器对小波系数进行量化。在编码过程中，外部DSP或主机处理器计算量化系数;在解码过程中，反量化系数由压缩的数据流中解压得到。

　　在编码过程中，数字视频I/O口输入复合数字视频信号，此信号经小波变换、自适应量化、运行长度编码、霍夫曼编码后变成压缩后的数据，由主机接口送出。解码的过程正好相反。

2 基于ADV601的视频压缩解压系统设计方案

　　采用ADV601芯片，并配以相应的外围电路，很容易实现数字视频的压缩和解压缩操作。这种电路使用廉价的外部DRAM存储器，而不象其它电路那样要使用昂贵的SRAM缓冲器或VRAM帧存。

2.1 视频压缩电路设计

　　图2给出的是使用ADV601设计的视频压缩系统电路。此电路是远程视频监控系统的远端，模拟摄像机输入的视频信号经编码压缩后由调制解调器经电话线送往监控中心。在此系统中使用低价DSP器件ADSP-21csp01提供主机控制和BW计算服务，由于ADSP-21csp01在场回扫期间计算BW值，可以利用这部分带宽完成其他功能，如音频压缩和通信。在这里，所有的控制和BW操作都是通过主机接口完成的。

　　图2中的SAA7111是飞利浦公司生产的带A/D转换的可编程视频输入处理芯片，它可以将输入的模拟视频信号转换成CCIR-656等不同格式的数字图像输出。

2.2 视频解压电路设计

　　为完成视频解码操作，需要用ADV7175视频解码器代替SAA7111，用电视机代替模拟摄像机，ADV601与ADV7175连接的电路如图3所示。ADV7175将CCIR-601 4：2：2数字视频转换成标准的模拟电视信号。

2.3 视频传输电路设计

　　为缩短系统开发周期，我们使用成品MODEM完成压缩、解压电路与电话线路的接口，DSP使用AT指令对MODEM进行控制。

2.4 进一步提高压缩比的软件方法

　　电话线带宽很窄，通常只有50k左右，为实时传输视频图像，必须把压缩后数据的带宽降低到50k以下。尽管ADV601的压缩比可以达到350：1，但获得高的压缩比往往意味着要损失更多的细节，这在实际应用中常常是不允许的。考虑远程视频监控系统对视频图像的连续性要求不高，可以使用软件方法压缩每秒钟传输的图像帧数(一般可以取每秒4～10帧)，以进一步降低带宽。此外，还可以通过适当减小图像画面尺寸等方法降低带宽。

参考文献

1 Low Cost Multiformat Video Codec-ADV601.Analog Devices Inc.， 1997

2 Integrated Digital CCIR-601 YCrCb to PAL/NTSC Video Encoder ADV7175/7176.Analog Devices Inc.,1996