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研究生： 蔡宜璋
論文名稱： 利用可程式化系統晶片完成動態影像編碼之區塊比對快速FPGA雛型化設計
指導教授： 黃文吉
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 資訊工程學系
Department of Computer Science and Information Engineering
論文出版年： 2005
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 60
中文關鍵詞： 區塊比對 、移動估測 、可程式化系統晶片 、乙太網路
論文種類： 學術論文
相關次數： 點閱：207  下載：23 
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    • 由於在動態影像編碼系統中，通常以區塊比對電路來實現移動估測，若以傳統的晶片設計方式來設計區塊比對電路，在對所設計的區塊比對電路進行測試時會遇到一些麻煩，因為設計者常會需要用大量動態影像來測試晶片中的區塊比對電路是否計算正確，並希望能觀看所估測的畫面，設計者必須撰寫複雜的Testbench才能進行模擬，而且無法即時觀測真實電路所估測出的影像畫面，若想要量測真實晶片中的區塊比對電路對於動態影像的估測的結果，可能還必須使用邏輯分析儀和訊號產生器，來處理晶片上許多複雜的腳位的輸出入，可想而知，在測試的過程中會遭遇到許多負擔；因此在本篇論文中，本論文提出了一個採用SOPC（System-on-Programmable Chips）可程式化系統晶片設計方式的系統平台，利用FPGA（Field Programmable Gate Array）合成區塊比對電路，利用快速雛形化的設計，並且透過乙太網路傳送大量動態影像來測試FPGA之中的區塊比對電路，不用撰寫複雜的Testbench，而且可以即時觀測真實的區塊比對電路所估測出的影像畫面，減輕以傳統晶片設計方式的負擔，而且在我們提出的系統平台上，也可以彈性更換不同的區塊比對電路進行測試。

    目錄 第1章 序論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 全文架構 2 第2章 基本原理介紹 4 2.1 動態影像編碼系統 4 2.2 移動估測 8 2.3 區塊比對 10 2.4 全域搜尋區塊比對演算法 12 2.5 絕對誤差和 14 第3章 區塊比對電路測試系統平台 17 3.1 系統平台簡介 17 3.2 系統平台在傳送端與測試端之運作 19 3.2.1 系統平台在傳送端的運作流程 20 3.2.2 系統平台在測試端的運作流程 22 3.2.3 傳送端與測試端的傳輸 23 3.3 系統平台在測試端的建置 25 3.3.1 測試端的硬體開發環境 26 3.3.2 測試端的硬體架構 30 3.3.3 測試端的軟體開發環境 33 3.3.4 測試端的軟體架構 35 3.4 系統平台在傳送端的建置 36 3.5 系統平台的區塊比對電路套用模型 37 第4章 區塊比對電路測試範例 40 4.1 區塊比對電路範例簡介 40 4.2 資料交錯式全域搜尋區塊比對架構 41 4.3 帶狀直行掃瞄架構 46 4.4 區塊比對電路範例架構 51 第5章 執行成果與結論 53 5.1 系統執行成果 53 5.2 結論 58 附圖目錄 圖 2 1動態影像編碼系統 編碼端 5 圖 2 2 動態影像編碼系統 解碼端 7 圖 2 3 移動估測範例 9 圖 2 4 區塊比對概念 11 圖 2 5 搜尋區域概念圖（Search Area） 14 圖 2 6 絕對誤差和範例 16 圖 3 1 系統平台概念說明 19 圖 3 2 系統平台傳送端的運作流程 21 圖 3 3系統平台測試端的運作流程 23 圖 3 4 動態影像畫面的傳送方式 25 圖 3 5 Nios development board Cyclone edition 26 圖 3 6 Quartus II的執行畫面 28 圖 3 7 SOPC Builder的執行畫面 29 圖 3 8 使用SOPC Builder 加入裝置 30 圖 3 9 測試端硬體架構 31 圖 3 10 Avalon Bus 概念 32 圖 3 11 Nios II IDE的執行畫面 34 圖 3 12 軟體架構圖 35 圖 3 13 傳送端使用者介面 36 圖 3 14 系統平台的區塊比電路套用模型 39 圖 4 1 資料交錯式全域搜尋區塊比對架構 44 圖 4 2 處理單元（Processing Element） 45 圖 4 3 直行掃瞄的順序 45 圖 4 4 帶狀資料 47 圖 4 5 帶狀直行掃瞄架構 47 圖 4 6 Current Block Strip Column Scan 49 圖 4 7 Search Area Strip Column Scan 50 圖 4 8 區塊比對電路範例架構 52 圖 5 1 傳送端載入動態影像 55 圖 5 2 進行不同的動態影像測試 56 圖 5 3 目前畫面與前一張畫面使用相同的畫面來測試電路 57 附表目錄 表 5 1 系統平台測試端資源使用 53

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