Exemplarischer Aufbau eines MPEG-Encoders


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Exemplarischer Aufbau eines MPEG-Encoders

  Wie bereits erwähnt ist ''Non Real Time MPEG Encoding'' von geringer wirtschaftlicher Bedeutung, da zu zeitaufwendig. Daher soll am Beispiel des Video Risc Processors (VRP) CL-4000 von C-Cube dargestellt werden, wie ein Realtime-MPEG-Encoder aufgebaut ist und wie er arbeitet (Abbildung gif). Der VRP bietet die Möglichkeit der Mikrocode-Programmierung, so daß neben MPEG-1/2 auch JPEG und H.261 unterstützt werden könne. Der Baustein verarbeitet im Encodermodus digitales Video im 4:2:2-Format. Im Encoding-Modus wird in Video-Port A je nach der Auflösung des Quellmaterials entschieden, ob ein Datenstrom unverändert durchgelassen wird, oder ob eine Anpassung der Auflösung auf das CIF-Format vorgenommen wird. Der Motion Estimator führt, unter Kontrolle des Mikroprogramms als Coprozessor, die Ermittlung des günstigsten Verschiebungsvektors durch. Die RISC-CPU ist für die Diskrete Kosinustransformation und Quantisierung zuständig. Im Anschluß daran wird die Huffman-Codierung im Variable Length Coder (VLC) durchgeführt. In der umgekehrten Betriebsweise als MPEG-Decoder nimmt der VLC zunächst die Decodierung des Huffman-Codes vor. Die CPU führt dann die inversen Schritte wie inverse Quantisierung, inverse DCT und Motion Compensation durch. Am Ausgang Port B kann optional ein Interpolationsfilter eingeschaltet werden, das aus CIF- oder QSIF-Material Zeilen mit bis zu 720 Pixeln pro Zeile generiert. Im DRAM werden neben dem Mikrocode die komprimierten Ausgangsbilder und die Referenzbilder für die Ermittlung der Verschiebungsvektoren (also I- oder P-Bilder) gespeichert. Die Rechenleistung des Motion Estimators beträgt 2 GOPs (zwei Milliarden Operationen pro Sekunde). Eine qualitativ hochwertige Motion Compensation erfordert jedoch einen derart hohen Rechenaufwand, daß die zu komprimierenden Bilder in mehrere waagerechte Streifen aufgeteilt werden müssen. Dies gilt im Besonderen für MPEG-2. Pro Streifen wird dann ein Encoder eingesetzt. Diese Streifen müssen sich in vertikaler Richtung um den Suchbereich überlappen oder die Decoder müssen die Daten, die der einzelne Decoder nicht selber besitzt, untereinander austauschen.

  
Figure: Blockschaltbild des VRP CL-4000 von C-Cube


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Klaus Schroiff
Tue May 2 16:02:11 MET DST 1995