本文關(guān)鍵詞：隱藏式字幕解碼與顯示系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隱藏式字幕(Closed Caption,CC)最初的理念是讓聽力有障礙人士可以和正常人一樣獲得更多的視頻信息,享受更加完美的視頻觀看體驗,是歐美等國家的數(shù)字電視必不可少的組成部分,也是專業(yè)視頻監(jiān)視器中重要的組成部分。隱藏式字幕解碼與顯示系統(tǒng)通常采用專用解碼芯片或者軟件來實現(xiàn),但隨著高清視頻的普及和電子技術(shù)的發(fā)展,消費者對處理器處理視頻數(shù)據(jù)的速度和系統(tǒng)的集成度提出了更高的要求,傳統(tǒng)的隱藏式字幕實現(xiàn)方案越來越難以滿足這類要求。FPGA集豐富的硬件資源于一體,擁有強大的并行處理數(shù)據(jù)的能力,尤其適合大量數(shù)據(jù)的實時處理工作,在視頻圖像處理領(lǐng)域具有相當大的優(yōu)勢。本文研究的目標是設(shè)計基于FPGA的隱藏式字幕解碼與顯示系統(tǒng),不僅滿足了集成度高和處理速度快的優(yōu)點,而且具有實時性好、資源消耗低、節(jié)約成本、商業(yè)價值高等優(yōu)勢,因此實現(xiàn)隱藏式字幕系統(tǒng)的FPGA方案具有深遠的現(xiàn)實意義。本系統(tǒng)以實現(xiàn)針對北美市場的專業(yè)視頻監(jiān)視器中隱藏式字幕解碼與顯示功能為應用背景,深入研究了有關(guān)隱藏式字幕數(shù)據(jù)語法結(jié)構(gòu)的SMPTE標準中的相關(guān)協(xié)議和708CC標準。同時提出并應用了一種待顯示字符的疊加方法,實現(xiàn)了字幕窗口的定位,字幕字符待顯示區(qū)域的定位,字幕字符待顯示區(qū)域字符基地址的確定,讀取字型碼數(shù)據(jù)以及實現(xiàn)字幕窗口內(nèi)顯示區(qū)域的劃分。在此基礎(chǔ)上結(jié)合FPGA并行處理數(shù)據(jù)的特點,提出了一種基于高清SDI視頻信號的隱藏式字幕原始數(shù)據(jù)的提取方法。實現(xiàn)了隱藏式字幕原始數(shù)據(jù)的提取,然后進行數(shù)字電視隱藏式字幕(DTVCC)數(shù)據(jù)包的重組,接著進行字幕服務數(shù)據(jù)的重組,再對用戶選擇的字幕服務數(shù)據(jù)進行解碼,最后實現(xiàn)隱藏式字幕數(shù)據(jù)與源視頻的疊加顯示。整個設(shè)計采用Verilog HDL硬件描述語言進行代碼的編程,并在Xilinx公司XC7K325T-2FFG900為核心芯片的Kintex7 FPGA開發(fā)板上實現(xiàn)。系統(tǒng)測試結(jié)果表明,隱藏式字幕解碼與顯示系統(tǒng)的功能達到了預先的設(shè)計目的,能夠提取出原始隱藏式字幕數(shù)據(jù)并進一步做解碼等處理,最后與源視頻圖像疊加顯示定位正常,系統(tǒng)運行功能穩(wěn)定,達到了很好的顯示效果。該系統(tǒng)資源消耗少,完全可以利用FPGA處理視頻的富足資源去實現(xiàn)隱藏式字幕功能,具有較好的實際運用價值。
【關(guān)鍵詞】：隱藏式字幕 數(shù)字電視 SMPTE 708CC DTVCC
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN949.197;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-13
• 1.3 課題研究內(nèi)容13-14
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)14-16
• 第2章 相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)16-29
• 2.1 FPGA簡介16
• 2.2 數(shù)字視頻基本原理16-18
• 2.2.1 數(shù)字視頻簡介16-17
• 2.2.2 視頻分辨率17-18
• 2.3 SMPTE標準18-22
• 2.3.1 SMPTE標準簡介18
• 2.3.2 SMPTE334-1 標準18-19
• 2.3.3 SMPTE334-2 標準19-22
• 2.4 708CC協(xié)議22-28
• 2.4.1 傳輸層23-24
• 2.4.2 數(shù)據(jù)包層24-25
• 2.4.3 服務層25-26
• 2.4.4 編碼層26-27
• 2.4.5 解析層27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計29-35
• 3.1 系統(tǒng)開發(fā)硬件平臺29-30
• 3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計結(jié)構(gòu)30-34
• 3.2.1 隱藏式字幕原始數(shù)據(jù)提取模塊31
• 3.2.2 字幕數(shù)據(jù)分析模塊31-32
• 3.2.3 字幕服務數(shù)據(jù)分析模塊32
• 3.2.4 字幕數(shù)據(jù)解碼模塊32-33
• 3.2.5 同步處理模塊33
• 3.2.6 字幕顯示實現(xiàn)模塊33-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第4章 系統(tǒng)各模塊具體的實現(xiàn)35-52
• 4.1 設(shè)計流程35
• 4.2 隱藏式字幕解碼與顯示系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)和支持的功能35-36
• 4.3 隱藏式字幕原始數(shù)據(jù)提取模塊實現(xiàn)36-38
• 4.4 字幕數(shù)據(jù)分析模塊實現(xiàn)38-40
• 4.5 字幕服務數(shù)據(jù)分析模塊實現(xiàn)40-42
• 4.6 字幕數(shù)據(jù)解碼模塊實現(xiàn)42
• 4.7 字幕數(shù)據(jù)解析顯示模塊實現(xiàn)42-51
• 4.7.1 隱藏式字幕顯示的要素43-44
• 4.7.2 像素掃描坐標的提取44
• 4.7.3 屏幕上顯示區(qū)域的劃分44-45
• 4.7.4 顯示窗口的定位45-48
• 4.7.5 字幕字符顯示區(qū)域的定位48-49
• 4.7.6 字型碼存儲與讀取49-50
• 4.7.7 字幕窗口內(nèi)顯示區(qū)域的劃分50-51
• 4.7.8 窗口與字符的顯示控制51
• 4.8 本章小結(jié)51-52
• 第5章 隱藏式字幕解碼與顯示系統(tǒng)的驗證52-62
• 5.1 系統(tǒng)驗證總體架構(gòu)52-53
• 5.2 核心模塊仿真53-59
• 5.2.1 隱藏式字幕原始數(shù)據(jù)提取模塊53-54
• 5.2.2 字幕數(shù)據(jù)分析模塊54-55
• 5.2.3 字幕服務數(shù)據(jù)分析模塊55-56
• 5.2.4 字幕數(shù)據(jù)解碼模塊56-57
• 5.2.5 字幕數(shù)據(jù)解析顯示模塊57-59
• 5.3 驗證結(jié)果與分析59-60
• 5.4 關(guān)鍵資源消耗情況60
• 5.5 本章小結(jié)60-62
• 第6章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 本文總結(jié)62-63
• 6.2 課題展望63-64
• 參考文獻64-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文68

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本文編號：375032