_ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI LUAN VAN THAC SI KHOA HOC XÂY DỰNG MỘT HỆ THÓNG GIAI NEN THÀNH PHAN ANH TINH TRONG MPEG2 TREN NEN FPGA NGANH : KY THUAT DIEN TU MASO: NGUYEN TUAN ANH Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Phương HÀ NỘI - 2006 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung n6i dung của luận văn này là công sức nghiên cứu, kết quả làm việc của cá nhân tôi. Nếu phát hiện bất cử sự pian lận, man trá nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. TIả Nội, tháng II năm 2006 Người thực hiện Nguyễn Tuan Anh LOI CAM ON "Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới toàn thế các thay cô và các bạn bẻ dồng nghiệp dã tham gia dóng góp ý kiến, chia sẻ kinh nghiệm và dộng viên khuyến khích để tôi hoàn thành tốt nhất luận văn va thu dược kết quả nghiên cửu có ý nghĩa.
Dặc biệt, tôi xin vô cùng cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của Tiên sỹ Nguyễn Phương, Tiên sỹ Nguyễn Quốc Trung dã thật sự hỗ trợ tôi rất nhiều trong quá trinh nghiên cứu. Tiên cạnh đó, tôi cũng mong muốn bảy L6 Link cam vé cùng trân lrọng biết ơn tới cha mẹ và những người thân trong gia đình đã giúp đỡ, động viên tôi trong toàn bộ quá trình thực hiện để tài, giúp đỡ tôi trong những lúc khả khăn tưởng như không thể vượt qua để tôi có thể đạt được kết quả như ngày hôm nay. MỤC LỤC T,ời cam doan Tời cảm ơn Danh mục các bảng [3anh mục các hình vẽ, đồ thị MG DAU: MUC DICH DE TAT. CHUONG 1: COSO TONG QUAN VE NEN VA GIAT NEN THANH PHAN ANH NOI MPKG VA UNG DUNG FPGA 1.1) TONG QUAN VE KEN VA GIAI NEN THANH PHAN ANH NOI MPEG.1) Vai trẻ của nén ảnh.2) Kỹ thuật nén thành phần anh tinh trong MPEG 13 1.1) Phép biển đi DŒT.2) Bộ lượng tử héa (quantizer): a 16 1.3) Bộ chuyển đổi thứ từ quét các phần tử của một blockk.4) Bộ mã hỏa Runlcngth (RLE) cee 20 1.3) Nội dung cơ bản cần thực hiện trong hệ ng.1) Những chức năng cơ bản của một hệ giải nén ảnh nội MPEG 24 1.2) Sơ lược đánh giá yêu cầu tài nguyên hệ thông -.
24 12) FPGA VA UNG DUNG TRONG IIE THONG MULTIMEDIA .1) Sơ lược về ứng dụng của KPG-A trong cac hé théng multimedia va DSP: .1) Các thanh ghi dịch wi BS 1.3) Thành phần nhớ 26 1.4) Các thành phần thực hiện các phép toán số học và logic.5) Các bộ đệm một chiều và hai chiều. 27 MO DAU: MUC DICH DE TAL Hiện nay, công nghệ điện tử đã phát triển ở trình độ cao và đạt được nhiều thành tựu nỗi bật trong nhiều lĩnh vực chuyên ngành khác nhau. Các sản phẩm điện tử cũng được ứng dụng trên nhiều mặt khác nhau của cuộc sống. Các hệ thông điện tử xâm nhập vào mọi thiết bị sản xuất và vật dụng của cuộc sống.
Các hệ thông điện tử hiện nay đã trở nên phức tạp với mức độ tích hợp linh kiên rất cao. Chúng không còn là những hệ thống chỉ thực hiện các chức năng đơn giản mà ngày cảng trở nên phức tạp, tỉnh vị, có thể thực hiện nhiều yêu cầu công việc, đa chức năng và tắc độ đáp ứng rÂt lớn Đặt trong sự phát triển chưng của công nghệ điện tử trên toản thế giới, có thể thây ngành điện tử của Việt Nam rất non trẻ. Chúng ta không tạo ra được nhiều sản phẩm và nếu có là sắn phẩm sản xuất được Lại Việt Nam thì mức độ phan trăm đóng góp của chúng ta trong tổng giá tri chung của sản phẩm chưa phải là cao, đặc biệt là về khía cạnh công nghệ. Có nhiều nguyên nhân dẫn tới sự chậm phát triển của điện tử Việt Nam.
Trong tương lại lâu đải, để điện tứ Việt Nam có được chỗ đứng vững chắc, cần phải xây dựng một ngảnh điện tử với hệ thông cơ sở ha tầng và công nghệ tốt, có khả năng chế tạo và sản xuất các sản phẩm có hàm lượng. công nghệ cao, tự sẵn xuất dược linh kiện và thiết bị,. Tuy nhiên, để đạt được những thành tựu như vậy trong thời gian ngắn thì là một khó khăn rất lớn do yêu cầu phái đầu tư về tải chính lớn và có lực lượng các nhà khoa học va công nghệ đồng đão. Vì vậy, ngành điện tử Viêt Nam phải chọn những hướng đi khéo léo đê có thể đảm bảo không ngày càng tụt hậu so với công nghệ điện tử của thế giới.
Một giải pháp có thể áp dụng là phát triển theo hưởng các sản phẩm có Ilinh 3.22: Kél qua m6 phông tín hiệu vào và ra của bộ giải mã 1lufTman.23: Kết quả mô phông bộ giải mã RLE.24: Kết quả mô phóng bộ giải lượng tử Ciquant) .25: Kết quả mô phỏng bộ chuyên đểđổi từ dang quét zigzag sang dang quét thông thudng.26: Kết quá mô phỏng bộ IDC.27: Ảnh thử nghiệm quá trình mã hóa và giải mã.1: 8ø sánh số lượng các dơn vị trong các nhóm khác nhau của hợ Virtex4 (nguồn FPGA) 101 Hình A.2: Bắ trí các thành phần linh kiên trén board thit nghiém XC38200.3: Board mạch thér nghidm spartan 3 .4: Bố trí các chân giao tiếp ra của khc mở rộng trên board sparn-3 110 Tình A.5: Hướng vảo ra dữ liệu của Block RAM spartan3 "m 112 TIình A.6: Cầu hình cho Block RAM hoat déng theo chế độDual Fort ‘hay single Port, siete LES Hình A.7: Cách thức bố trí RAM trong 1 Block RAM. sitet LIF Hinh A.8: Bé tri black RAM trong FIFO.9: Sơ đồ giao tiếp bô nhân cứng.2: Khau tính toán 1D-IDCT đầu Liên " 34 Tlinh 2.3: Khâu tính toán 1D-TDCT thứ hai - Š 35 TIình 2.4: Các thành phần đây đủ của một bộ lượng tử hóa dùng trong MPEG Hình 2.5: Các thành phần day đủ của một bộ giải lượng tử hóa trong MPEG khe : " 43 Hinh 2.6: quét phan ti theo phuong phap zigzag .7: quét phần tử theo phương pháp luân phiên (MPHG2) 45 Hình 2.8: Sơ đồ quá trình thực hiện mã hóa runlength (rle) AT Hình 2.9: Sơ dễ quá trinh thực hiện giải mi RLE 49 Hinh 2.10: Co chế mã hóa Huffman động (tao bảng kích thước vả hãng mã tương ứng) trong JPEG.11: Sơ dỗ mã hóa Huliman 60 TIình 2.12: Sơ đề giải mã Iluffman - 61 Hình 3.1: Sơ để toàn bộ hệ thống gidi nén JPEG 64 Tinh 3. vy thr muc cdc thanh phần của hệ giải mã Tluffman .3: Thành phần bộ đệm fifo giữa thànhh phần đọc dữ liệu từ flash và huff_dec .4: Sơ để cải đặt của một FIEO với xung động hỗ vào/ra độc lập.5: giản đỗ thời gian thể hiện quá trình ghi lên FIEO Hình 3.6: giản đã thời gian thể hiện quá trinh đọc từ fifo Hình 3.7: Chân giao tiếp của bô dệm fifo giữa bô giải mã Huffnan và bộ giải mã rle 78 Hình 3.8: Cài đặt bệ dệm filo.chí man 79 Ilinh 3.9: Giãn đỗ thời gian thể hiện chức năng, chân p prog ÍUll (với giả trị ngưỡng— 6} - 79 TIình 3.10: Giản đồ thời gian. thể hiện chức năng chân prog empty (ah giá trị ngưỡng = 3.11: Câu trúc của thành phân ngiao tiếp RAM.12: Dang tin hiéu VGA .13: Khoảng thời gian giữa c¡các tin hiệu Hình 3.14: Dạng block 8x8 trong ảnh giải nén.15: Dạng quét tín hiệu của màn hình Hình 3.16: Phân bộ đữ liệu trong bộ nhớ Flash - Hình 3.17: Giao tiến chân piữa FPGA và flash cầu hình ở trạng thải dọc dữ liệu người ding.18: Câu trúc thành phần của bộ gia diện Ilash 88 Ilinh 3.19: Giần để tín hiệu tại các chân của bệ đọc flash.20: Tín hiệu báo tìm thay đoạn dữ liệu trong [ash .21: Tin hiệu báo vừa hoàn thành đọc hết một byte.
ĐÔ MO DAU: MUC DICH DE TAL Hiện nay, công nghệ điện tử đã phát triển ở trình độ cao và đạt được nhiều thành tựu nỗi bật trong nhiều lĩnh vực chuyên ngành khác nhau. Các sản phẩm điện tử cũng được ứng dụng trên nhiều mặt khác nhau của cuộc sống. Các hệ thông điện tử xâm nhập vào mọi thiết bị sản xuất và vật dụng của cuộc sống. Các hệ thông điện tử hiện nay đã trở nên phức tạp với mức độ tích hợp linh kiên rất cao.
Chúng không còn là những hệ thống chỉ thực hiện các chức năng đơn giản mà ngày cảng trở nên phức tạp, tỉnh vị, có thể thực hiện nhiều yêu cầu công việc, đa chức năng và tắc độ đáp ứng rÂt lớn Đặt trong sự phát triển chưng của công nghệ điện tử trên toản thế giới, có thể thây ngành điện tử của Việt Nam rất non trẻ. Chúng ta không tạo ra được nhiều sản phẩm và nếu có là sắn phẩm sản xuất được Lại Việt Nam thì mức độ phan trăm đóng góp của chúng ta trong tổng giá tri chung của sản phẩm chưa phải là cao, đặc biệt là về khía cạnh công nghệ. Có nhiều nguyên nhân dẫn tới sự chậm phát triển của điện tử Việt Nam. Trong tương lại lâu đải, để điện tứ Việt Nam có được chỗ đứng vững chắc, cần phải xây dựng một ngảnh điện tử với hệ thông cơ sở ha tầng và công nghệ tốt, có khả năng chế tạo và sản xuất các sản phẩm có hàm lượng.
công nghệ cao, tự sẵn xuất dược linh kiện và thiết bị,. Tuy nhiên, để đạt được những thành tựu như vậy trong thời gian ngắn thì là một khó khăn rất lớn do yêu cầu phái đầu tư về tải chính lớn và có lực lượng các nhà khoa học va công nghệ đồng đão. Vì vậy, ngành điện tử Viêt Nam phải chọn những hướng đi khéo léo đê có thể đảm bảo không ngày càng tụt hậu so với công nghệ điện tử của thế giới. Một giải pháp có thể áp dụng là phát triển theo hưởng các sản phẩm có MO DAU: MUC DICH DE TAL Hiện nay, công nghệ điện tử đã phát triển ở trình độ cao và đạt được nhiều thành tựu nỗi bật trong nhiều lĩnh vực chuyên ngành khác nhau.
Các sản phẩm điện tử cũng được ứng dụng trên nhiều mặt khác nhau của cuộc sống. Các hệ thông điện tử xâm nhập vào mọi thiết bị sản xuất và vật dụng của cuộc sống. Các hệ thông điện tử hiện nay đã trở nên phức tạp với mức độ tích hợp linh kiên rất cao. Chúng không còn là những hệ thống chỉ thực hiện các chức năng đơn giản mà ngày cảng trở nên phức tạp, tỉnh vị, có thể thực hiện nhiều yêu cầu công việc, đa chức năng và tắc độ đáp ứng rÂt lớn Đặt trong sự phát triển chưng của công nghệ điện tử trên toản thế giới, có thể thây ngành điện tử của Việt Nam rất non trẻ.