STMCU-管管
发布时间：2019-3-21 10:19
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STM32F76/77xxx和STM32H7x3系列微控制器中的硬件JPEG编解码外设1 ^$ [9 s6 { r- ^2 [6 s% \8 U k' F4 g3 u8 O: }: B/ [ 引言 本应用笔记描述在STM32F76/77xxx和STM32H7x3系列微控制器中如何对JPEG解码/编码应用使用硬件JPEG编解码外设。 . a* C& p+ U* D: K& t9 v7 [) J7 @ STM32F76/77xxx和STM32H7x3系列微控制器嵌入了专用的硬件JPEG编解码外设，它提供了快速又简单的硬件JPEG图像压缩程序和解压程序，具备： • JPEG文件头的全面管理能力， ! X* O$ @2 p9 v* I+ _0 ? • 完全可编程的霍夫曼表（两个AC表和两个DC表）， ) z& |) M; p( A/ S6 b • 多达四个可编程量化表， + a0 G+ N7 @ f1 d6 { F1 V • 完全可编程最小编码单元（MCU）。 3 o0 B, y9 v: t) {) [ 硬件JPEG编解码器支持YCbCr或RGB（3个颜色分量）、灰度（1个颜色分量）和CMYK（4个颜色分量）模式的像素输入/输出格式，每个分量的下采样因子完全可编程。 - v- [8 y2 Y* J6 G) E( G 为了充分利用本应用笔记，用户应熟悉： ; w% Z1 e4 T; j+ @# O; @ • STM32的JPEG编解码外设，如STM32F76/77xxx参考手册（RM0410）所述，该手册可从意法半导体网站www.st.com上获得。 1 l( @/ [7 _7 I • STM32的JPEG编解码外设，如STM32H7x3参考手册（RM0433）所述，该手册可从意法半导体网站www.st.com上获得。 8 p; R% N( i6 w8 I& G, H( K • JPEG压缩标准（JPEG ISO/IEC 10918-1 ITU-T建议T.81）和JFIF文件格式标准（JPEG文件交换格式）。" ^0 k0 w9 z# J( V b) \! T 参考文档 ( b% \: W3 r* N/ B • STM32F76xxx和STM32F77xxx基于32位MCU的高级Arm®参考手册（RM0410）， • STM32H7x3基于32位MCU的高级Arm®参考手册（RM0433）， # W9 F: L2 l+ f5 B • STM32F7系列（STM32CubeF7）和STM32H7系列（STM32CubeH7）的嵌入式软件 
1 硬件JPEG编解码器概述 硬件JPEG编解码外设符合JPEG标准（JPEG ISO/IEC 10918-1 ITU-T建议T.81）。它可以解码/编码JPEG压缩图像，每个样本8位。 硬件JPEG编解码外设为熵编解码段（ECS）编码和解码提供硬件加速。它支持JPEG文件头生成和解析。硬件JPEG编解码外设还支持JFIF（JPEG文件交换格式），使用事实标准对JPEG图像进行编码。但是，在这些数据流中找到的所有应用特定的标记段均被忽略。JPEG编解码器支持最多四个颜色分量、四个量化表和两组DC和AC霍夫曼表。 硬件JPEG编解码器可以灵活地指定要对每个分量使用的量化表和霍夫曼表。 JPEG标准定义的JPEG编码和解码操作按块执行。JPEG标准将MCU（最小编解码单元）定义为可以编码或解码的最小块数。在硬件JPEG编解码外设中，MCU的构成是可编程的。硬件JPEG编解码器可以定义每个MCU中属于特定颜色分量的块数。每个块是样本的一个8x8数组，每个样本被定义为8位（1个字节）。因此，每个块均是一个64字节数组（每个样本1个字节）。 硬件JPEG编解码器支持YCbCr或RGB（3个颜色分量）、灰度（1个颜色分量）和CMYK（4个颜色分量）模式的像素输入/输出格式，每个分量的下采样因子完全可编程。 使用STM32H7x3系列器件进行JPEG解码操作，当输出颜色格式为YCbCr时，Chrom-ArtAccelerator™外设（也称为DMA2D）能够将YCbCr块（JPEG解码器的输出）转换为可直接显示的RGB像素。 使用STM32H7x3系列器件进行编码（所有颜色格式）或非YCbCr（灰度或CMYK颜色格式时）颜色格式的解码时，从/至RGB像素的转换不进行硬件加速且必须通过软件执行。 # Q3 a9 Y5 S/ h) v* w使用STM32F76/77xxx器件进行解码或编码时，YCbCr至RGB的转换不加速且必须通过软件执行。 + Y' x# C. {7 V T, t4 _" e" p7 ISTM32CubeF7/H7固件包提供包含必要API的专用JPEG实用工具软件，能够执行JPEGMCU块至/从RGB像素的转换（位于\Firmware\Utilities\JPEG目录下）。 ( j, b+ w* A0 ]- OSTM32CubeF7/H7为JPEG编解码外设提供专用HAL（硬件抽象层）驱动程序： 4 s; s. X7 g7 e1 E. _- _• STM32CubeF7：stm32f7xx_hal_jpeg.c/ stm32f7xx_hal_jpeg.h ' a- P/ ]' D9 F• STM32CubeH7：stm32h7xx_hal_jpeg.c/ stm32h7xx_hal_jpeg.h 本文档适用于基于Arm®的器件。 . y" h4 e+ _4 W# d) g 2 不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置 2.1 YCbCr色彩空间 2.1.1 YCbCr与RGB之间的相互转换 ! C2 N2 `1 i/ d P+ z+ ? I7 n: hJPEG文件交换格式（JFIF）标准描述了YCbCr与RGB之间的相互转换和色度采样。JFIF合规文件通常具有如下扩展名：.jpg、.jpeg、.JPG、.JPEG。 JPEG标准（JPEG ISO/IEC 10918-1 ITU-T建议T.81）没有定义要对源行图像使用的色彩空间，而JFIF标准则定义了两个可能的色彩空间：灰度（Y亮度）或彩色（YCbCr亮度和色度）。 ) Y% c( J0 \. CJFIF标准使用YCbCr颜色而不是原始的RGB色彩空间。该色彩空间能够从给出像素颜色的2个色度分量Cb和Cr中分离出亮度分量（Y），即像素亮度（本质上是灰度信号）。RGB色彩空间与YCbCr之间相互转换的转换矩阵如下： 
已知人眼对亮度变化比对颜色变化更敏感，可使用YCbCr对两个独立的量化表进行定义，分别用于亮度和色度（Cb和Cr）分量，以便进一步量化色度（至少对于低频率）。 2.1.2 YCbCr量化表 图 2和图 3所示为JPEG标准提供的样本亮度和色度量化表。按照标准中的描述，这些表在每个样本8位的亮度和色度图像上给出很好的结果（对于STM32F7/H7硬件JPEG编解码器）。 该标准还对这些表格做了如下描述：如果将这些量化值除以2，得到的重构图像与源图像的差异通常难以辨别。 . h5 d9 d' h) K2 p: H% R
请注意，这些表格采用Z形排序。 |
