【導(dǎo)讀】MarcoGrangetto,EnricoMagli,MaurizioMartina,FabrizioVacca. tem.system.

　　

【正文】 。每一頻段子圖的波形都被分解為方波，該方波用 EBCOT獨立編碼。前者基于字符段端口技術(shù)（最有意義的字符頻段首先被傳送）和環(huán)境系統(tǒng)模型化技術(shù)以及算數(shù)代碼技術(shù)。用 EBCOT輸出的字符串被頻率分配器分類分 布 到一系列不同的頻段，每一頻段包涵代碼模塊的部分內(nèi)容，其余與各頻段不相符合的內(nèi)容則被定義為失真。新版本的 JPEG2020字符串由一個主標題和緊隨其后的一個或多個與子圖相對應(yīng)的段落標題組成，每一子圖由一子圖標題和包括代碼模塊的段落描述組成，分門別類到多個文件包內(nèi)。為組成最有意 義的字符串，可將其只做部分譯碼做最小截取，即形成段。由此可將最重要的信息放在字符串的開始。JPEG2020幾乎使用了與之相同的步驟（除了速率分配器采用相反的順序）：句法分析，用 EBCOT對代碼模塊解碼，數(shù)目取反， NWT取反，子圖拼湊。這也是對圖 1右框的補充說明。 用于 REEDSOLOMON文件包的保護 雖然 JPEG2020運用先進的錯誤彌補技術(shù)去減少錯誤帶來的不良影響，但他既沒有包涵也沒有明確提出錯誤修正辦法，用來恢復(fù)丟失的文件包。另一方面，文件包丟失經(jīng)常發(fā)生在有潛在堵塞危險的網(wǎng)絡(luò)中，實際上往往 是文件丟失。為解決此難題，近來有一項新技術(shù)被提出，稱為不等于丟失保護，基于將 RS代碼和文件包插入用法相結(jié)合的技術(shù)，如圖 1左框所示。讓我們將最大速率分配給照片傳輸，如大小為 L的文件包 N個，源字符串按行排列插入矩陣中，其后跟有適當(dāng)數(shù)量的相同的符號， ITH行稱為 TI，在矩陣中按列讀取文件包信息。分配問題由為矩陣每行在源程序和代碼符號間找到最佳分界線和將接收器的服務(wù)質(zhì)量最大化 組成 。在譯碼器內(nèi)，由于 RS代碼的錯誤修正容量， ITH行能被精確恢復(fù)，因此文件刪除數(shù)量比 TI少。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 12 頁 共 15 頁 圖 1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 譯碼制度 的擬定 系本文中給我們展示了圖片在有文件包丟失的網(wǎng)絡(luò)傳送中的全譯碼器的示范者。譯碼器由 1)ULP譯碼器和 2)JPEG2020譯碼器，目的是展示該任務(wù)能被現(xiàn)代 DSP有效執(zhí)行，用以滿足現(xiàn)實世界時間運行的要求。該目的可通過整合 NSP和 FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，尤其是該執(zhí)行過程通過用 Texas Instruments (TI) TMS320C6201 DSP芯片 作為目標器件的方式得到了長足的發(fā)展?；?RS代碼技術(shù)的附加字符串保護附件，已從 XILINX被運用到了 Virtex XCVl000 FPGA器件，該附件能實現(xiàn) 與 NSP同時交換數(shù)據(jù)信息。就像在 Sect. 4中顯示的那樣，先進系統(tǒng)能對定格圖片 扮演快速 譯碼的角色，其速度可與現(xiàn)實世界中的視頻器件相匹敵。 此外，可以設(shè)想，對當(dāng)前演示者做較小修改即可擴展 MotionJPEG2020的視頻譯碼功能。 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 采取基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的 DSP /FPGA技術(shù)融合可實現(xiàn)高運作速率系統(tǒng)，且具有卓越的圖像吻合性質(zhì)初步分塊研究顯示，顯然波的轉(zhuǎn)化和 EBCOT是 JPEG2020解碼步驟中最主要的任務(wù)。然而，許多標準任有可能擴展，一個 DSP程序的執(zhí)行將提高圖像吻合的等級。另一方面， FPGA與 Reed Solomon的核心吻合的很好，需要將交流系統(tǒng)的錯誤修復(fù)植入。值得注意的是，采用 ULP時， RS譯碼器需要重新適應(yīng)與能保存不同數(shù)量信息符號和不同數(shù)量保護符號的語句協(xié)調(diào)工作。用 FPGA改變一些設(shè)置便可完全滿足該需要，通過簡單的將新信息輸入到設(shè)備中，此外，高存儲量帶寬需要快速的去掉文件包和代碼，接受到的字符串使得 Reed Solomon FPGA成果的應(yīng)用非常受關(guān)注。 JPEG2020解碼器模塊組件全部的用到了 DSP中，主要有四大部分組成 :語法分析 ， EBCOT統(tǒng)一建制和波的逆變換。此外，此外，還有兩項附加任務(wù)，在 DSP、 FPGA和個人計算機之間致力于進行交流管理。 語法分析 分析是連接 JPEG2020解碼器和 RS譯碼器的功能塊，它能檢索 RS譯碼器文件包，還中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13 頁 共 15 頁 能從 JPEG2020壓縮字符串中提取所有重現(xiàn)與圖像相關(guān)的有價值的信息。首先，讀出字符串的主標題，包括在譯碼過程中所有用到的信息（如圖片尺寸，用到的波形文件，分解成段的數(shù)量分界線等等）其次，其次，為每幅子圖文件提供明確信息的子文件主標題也被讀出。最后，包含在字符串中的每個文件包均被讀出，代碼塊的數(shù) 據(jù)和范圍信息也被提取，這些都將輸入到 EBCOT譯碼器中。 EBCOT 緊接著字符串的句法分析，隨后就是在 JPEG2020 解壓系列中的 EBCOT。從程序的角度來看， EBCOT是伴隨著降低數(shù)字代碼 復(fù)雜程度的字符解碼模塊，它將每一個分解波組合，叫做代碼模塊。 然后各壓縮程序分別向代碼模塊發(fā)出請求，將代碼模塊整齊排列，稱為 bitplanes。為破譯一代碼模塊， EBCOT總是從最有意義的開始，然后逐步轉(zhuǎn)移到最不重要的去執(zhí)行。每個代碼模塊中的壓縮信息被分配到了幾個質(zhì)量段，形成標量壓縮字符串。從理論上講，每個 質(zhì)量段中眾多樣本的內(nèi)容單調(diào)增加。因此提高了重組圖片的質(zhì)量。從形式上講， EBCOT由三個主要階段組成， SP、 MR、 CL上述每一個步驟采用四個原始的譯碼步驟，稱為 Zero Coding， Sign Coding， Magnitude Refinement Coding， and Run Length Coding，訪問命令遵循 SPMRCL的次序；值得注意的是，給定代碼模塊的每一樣本盡在上訴三個步驟之一中運行，就計算機器件的復(fù)雜程度所受關(guān)注而言， CL在破譯最有意義的是要求最大速率。當(dāng) SP步驟發(fā)車請求時，有意義樣本 的數(shù)目急劇增長，并插入到 MRready 樣本列表中。逐步地， MR步驟的輸入要求有所提高，使得譯碼器有效地直接依靠 MR和 CL的優(yōu)化水平。在 EBCOT的譯碼模塊發(fā)展歷程中，設(shè)計靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)式需要特別謹慎，尤其要使其適用于 MR和 CL步驟的 DSP優(yōu)化 C代碼。 統(tǒng)一標量 規(guī)模 根據(jù)， JPEG2020支持下稱為標量統(tǒng)一。要實現(xiàn)標量統(tǒng)一的目的，很簡單，只要使各波乘以一系數(shù)即可。 波的逆變換 不相干波的變換可用以復(fù)雜元件為主的核心實現(xiàn)估算，或者以上升器材為主的核心實現(xiàn)估算，前者為 JPEG2020的默認轉(zhuǎn)化核心，上升核心方案的運行速率是復(fù)雜核心的兩倍，已被證實。為掌握其完整的二維子圖分解信息，波的轉(zhuǎn)化既包括，又包括列。 JPEG2020運行遵循先行后列的濾波順序。用于丟失的壓縮文件的默認濾波器是眾所周知的DB(9,7)；由于沒有合理的系數(shù)，在指定精確度方面應(yīng)當(dāng)倍加用心。一項對插入數(shù)據(jù)描中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 共 15 頁 述的詳細研究的開展要歸功于對定點 TI TMS320C6201 DSP技術(shù)的應(yīng)用。實驗結(jié)果表明，敏銳的洞察特點可借助于給濾波器系數(shù)分配 9位極小字符空間實現(xiàn)。為了充分利用 0附近區(qū)域的動態(tài)變化，筆者預(yù)測到了 DCT 技術(shù)，該技術(shù) 作為 DC的重要組成部分，能使低通系數(shù)變化范圍的巨幅擴大。此外，低通濾波器能保證樣本在一個固定區(qū)域，并提供單一DC濾波器的增益。 DC抑制和單增益組件功能的組合能保證在整個波的轉(zhuǎn)化過程中區(qū)域要求能夠被滿足。 適應(yīng) ReedSolomon 的文件包反譯碼 反插件 RS解碼器被排布在了 FPGA設(shè)備上；它被分成兩個子功能塊：第一個是反插件，第二個是解碼器。前者收集從網(wǎng)絡(luò)上接收到的文件包，按列填充到矩陣，并且逐行轉(zhuǎn)化到 RS譯碼器的內(nèi)核。前者運行解碼程序通過五個計算步驟 。 RS內(nèi)核被設(shè)計和發(fā)展成盡可能多的采用 賬號，即模塊化問題。由于 RS代碼對 GF內(nèi)部運作有很強的依賴性，所以首要目標是執(zhí)行能使處理 GF元素是運行良好的算術(shù)單元。值得注意的是，乘和除在GF中是復(fù)雜操作，并且由于解碼運算步驟中有大量的乘法運算，所以在執(zhí)行 GF內(nèi)部乘積運算操作時要特別小心。借助兩張專業(yè)觀察表在取得較好運行效果的同時降低復(fù)雜程度。此外，由于五大運算步驟可用同一個內(nèi)核計算實現(xiàn)，故 RS實施有較好的模塊化圖表。適當(dāng)輸入數(shù)據(jù)和信號的選取并不是最重要的任務(wù)，只對 RS內(nèi)核控制單元有要求。 4 設(shè)計 結(jié)果 接下來我們將看到建議系統(tǒng)的測試運行結(jié)果。圖片質(zhì)量 的結(jié)果見證了運行效果的提高，該變化可通過用 ULP解碼器對 JPEG2020進行保護來實現(xiàn)。此外，實現(xiàn)了 DSP /FPGA 系統(tǒng)的資料收集。 圖片質(zhì)量 我們就用傳送到接收端的服務(wù)質(zhì)量來說明該系統(tǒng)的運行效果。采用聯(lián)合解碼戰(zhàn)略允許將 JPEG2020強勁的壓縮容量和 RS代碼提供的錯誤修正組合在一起。我們用 256*256的圖片，以 ， 例如 87ATM47字節(jié) /數(shù)據(jù)包 （字節(jié)采用順序編號）來測試端口； RS代碼為越來越快的向 20%的文件包丟失率分配優(yōu)化空間。 在 圖 2中，顯示了圖片結(jié)果。右圖的實現(xiàn)是 通過 proposed demonstrator，利用 RS 代碼 和 JPEG2020，同時傳輸有 20%文件包丟失率。該圖片用未加 FEC保護的 JPEG2020實現(xiàn)，與僅使用單獨擦除文件包的左圖成鮮明對比；質(zhì)量的優(yōu)劣是顯而易見的。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 共 15 頁 資料收集系統(tǒng) 代碼資料收集顯示 JPEG2020可允許有不規(guī)則的計算機器件輸入。正如 所看到的那樣， FPGA器件在運行量和復(fù)雜程度方面都有良好的運行表現(xiàn)。值得注意的是，即使有重要的代碼裝入 DSP中，系統(tǒng)任可以保持一個很可觀的速率。結(jié)果通過用與 Sect. 同的狀況來實現(xiàn)， 還有使用 (9， 7)濾波器的五個轉(zhuǎn)化層和尺寸為 8*8的代碼塊。 5 結(jié)論 本文主要描述了在圖像通過網(wǎng)絡(luò)傳輸中丟失信息的情況下， JPEG2020解碼器的運行過程和主要表現(xiàn)。即使在文件包丟失率高達 20%的情況下，這種解碼后的圖片仍有較好的視覺效果。此外，在大約使用時間傳輸尺寸為 250ms，格式為 256*256的圖片的傳輸速度下， JPEG2020支持快速圖片解碼。這樣就開辟了一條低難度，純軟件多媒體系統(tǒng)的應(yīng)用實施新道路，它基于 幀 幀 MotionJPEG2020 內(nèi)核，完成視頻在通信系統(tǒng)中的多進程傳送。 鳴謝 本 課題的部分內(nèi)容是在艦艇高級學(xué)校項目部的大力支持下完成。 (a) (b) 圖 2：從 (a)解碼未受保護的 JPEG2020碼流 (b)受 保護的 RS碼流