摘要 為實現近距離無線視頻傳輸，提出了一種基于MPEG-4編碼的近距離無線視頻傳輸方案。由CMOS攝像頭OV7620采集到的數據，通過專用MPEG-4編碼器，ML86410得到速率低于2 Mbit·s-1的MPEG-4數據流，在FPGA控制器的控制下，通過nRF24L01無線發送；接收端利用同系列芯片nRF24LU1接收無線數據，其自帶USB協議和接口，再把數據流送入PC顯示。通過仿真板電路測試，獲得了良好的圖像，證明電路可以實現視頻無線傳輸的結論。
關鍵詞 MPEG-4編碼；ML86410；無線傳輸；nRF24L01；nRF24LU1

無線視頻通信作為第三代移動通信關鍵技術得到了廣泛關注。但其是為遠距離多用戶服務的，開發難度大，需要眾多輔助技術支持。然而，近距離無線視頻通信可以采用較為成熟的技術實現，它可以應用于視頻監控中不易連線的部分以及近距離巡視，它不同于3G技術中的視頻傳輸，具有易于開發、傳輸距離近等特點。要實現無線視頻傳輸，就要應用大壓縮比的視頻壓縮編碼滿足無線傳輸速率的苛刻要求，MPEG-4編碼是基于圖像內容的第二代視頻編碼方案，并將對象合成的編碼方案也結合在標準中，它根據圖像的內容將圖像分割為不同的視頻對象(VO)。在編碼過程中，前景和背景對像采用不同的編碼策略：前景對像的編碼壓縮盡可能保留壓縮對像的細節和平滑性；對背景視頻對像，采用大壓縮比的編碼策略，而在解碼端用其他的背景拼成新的的背景。因此它可以實現大壓縮比的視頻編碼，不僅解決了塊效應，同時解決了無線傳輸時的帶寬限制問題，因此MPEG-4被作為無線通信系統中主要的視頻編碼標準。

1 系統硬件總體方案
圖1所示為無線視頻傳輸系統框圖。采用專用MPEG-4編碼器，可以獲得良好的性價比，因此采用日本OKI公司的ML86410芯片是較好的MPEG-4視頻壓縮解決方案；同時采用挪威Nordic公司的nRF24L01和nRF24LU1芯片實現無線傳輸，它們不僅具有高達2 Mbit·s-1的無線空中速率，而且后者帶有增強型8051內核和USB2．0協議的無線Soc芯片，較好地解決了與PC機的連接問題；控制器采用廣泛使用的低功耗FPGA來協調控制視頻流的無線傳輸以及對OV7620和ML86410進行控制和模式配置，FPGA準確地邏輯性保證了傳輸的可靠性。

從圖中可以看出，在視頻采集電路中，FPGA是整個系統的核心控制器。它的作用是無線接收配置參數，對圖像CMOS傳感器和ML86410進行初始化配置；當開始圖像采集后，其負責接收MPEG-4視頻數據，并進行無線傳輸。設計重點是實現了視頻的無線傳輸，采用具有nRF24系列芯片，具有2 Mbit·s-1的空中速率；這樣的速率對一般視頻數據流是不能實現無線傳輸的，所以要采取具有高壓縮率的MPEG-4視頻編碼，其要求的傳輸速率較低，當圖像分辨率為176×144時，速率為4 800～64 000 bit·s-1。
1．1 視頻采集模塊電路
1．1．1 OV7620
OV7620是一種CMOS圖像傳感器，被廣泛應用于網絡攝像頭、攝像手機等產品中。它是一種CMOS彩色／黑白圖像傳感器，支持連續和隔行兩種掃描方式，VGA和QVGA兩種圖像格式；最高像素為664×492，幀速率為30 f·s-1；數據輸出格式包括YUV、YcrCb和RGB這3種，能夠滿足一般圖像采集系統的要求。OV7620內部具有可編程功能寄存器，設置有上電模式和SCCB編程模式，設計中采用了SCCB編程控制協議，連續掃描，8位YUV數據輸出。
1．1．2 ML86410壓縮芯片
ML86410是日本OKI公司面向監視攝像機、網絡攝像機等圖像監控設備開發的一種能夠實時進行MPEG-4圖像壓縮(編碼)處理的單芯片。以往面向網絡監視攝像機的視頻編碼方式一般采用Motion-JPEG方式，存在著壓縮率低的問題。在網絡上進行視頻傳輸時，受網絡帶寬的影響，使得傳輸圖像的尺寸縮小，并帶來畫質下降和動畫圖像的幀率降低等限制。于是，OKI采用MPEG-4視頻編碼國際標準，開發了具有高壓縮率的高畫質視頻MPEG-4編碼器芯片ML86410。它采用了獨創的專用加速器，無需高速CPU、DSP，與以往方式相比實現了低功耗，并大幅度降低了產品成本。
ML86410由視頻接口、MPEG-4編碼器、主機接口電路、鎖相環PLL和DRAM存儲器控制組成。其特性如表1所示。