DSP在數(shù)字視頻處理中的應(yīng)用

早些年間，由于帶寬和處理能力的限制，人們?cè)谡劦綌?shù)字信號(hào)處理時(shí)，更多的是簡(jiǎn)單的語(yǔ)音信號(hào)處理。接下來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們可利用的帶寬越來(lái)越大，處理能力越來(lái)越強(qiáng)，簡(jiǎn)單的語(yǔ)音已不滿足人們的需求，人們開(kāi)始關(guān)注動(dòng)態(tài)范圍更廣的音頻處理直至現(xiàn)在的視頻處理， 人們要求越來(lái)越多的視頻應(yīng)用。比如，希望更遠(yuǎn)方親人通電話世人看到他們的笑容，希望隨時(shí)隨地的看電影，希望拍攝家庭聚會(huì)的場(chǎng)景同親友分享在未來(lái)回憶，希望用視頻監(jiān)控保護(hù)著家人，等等。歸納一下，在這個(gè)市場(chǎng)上我們會(huì)看到以下的應(yīng)用：

視頻局端設(shè)備
無(wú)線視頻網(wǎng)關(guān)
機(jī)頂盒
數(shù)字視頻播放器/點(diǎn)播機(jī)

IP視頻電話
網(wǎng)絡(luò)相機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)
便攜式視頻流裝置（等等）

這些應(yīng)用的共同點(diǎn)是它們都要求視頻和圖像的處理，這些處理可能是圖像質(zhì)量的優(yōu)化，如銳化、白平衡等；也可能是視頻和圖像的壓縮/解壓縮，如MPEG-4；也可能是不同壓縮制式之間的轉(zhuǎn)換，如H.263與MPEG - 4等等。這些處理都要求主處理芯片有較強(qiáng)的圖像視頻處理功能，但由于所有這些運(yùn)算由于針對(duì)的最終市場(chǎng)并不不同，它們對(duì)處理器的要求也不盡相同。所以在對(duì)某種應(yīng)用進(jìn)行開(kāi)發(fā)之前，必須要理解該應(yīng)用對(duì)處理芯片的要求，從而進(jìn)行成功的選型。本文首先對(duì)這些應(yīng)用進(jìn)行分類，然后以德州儀器的系列處理芯片為例給出相應(yīng)的選型建議。

視頻應(yīng)用及其分類

首先我們概括地看一下上文提到的幾個(gè)典型的視頻應(yīng)用

視頻局端設(shè)備

最常見(jiàn)的局端設(shè)備是位于有線電視局端的視頻再?gòu)?fù)用器，它通常提供以下的功能：

接入復(fù)用數(shù)字通道
插入本地內(nèi)容（如廣告等）
輸出客戶定制內(nèi)容

這幾項(xiàng)功能需要處理芯片完成以下的工作：

視頻碼制轉(zhuǎn)換
視頻碼率轉(zhuǎn)換
音頻碼制轉(zhuǎn)換
音頻碼率轉(zhuǎn)換
前期/后期處理
數(shù)字程序插入

這些工作一方面由于在局端，通道密度較高，所以要求芯片處理能力較強(qiáng)。另一方面又由于編碼技術(shù)在不斷地發(fā)展，不斷會(huì)有新的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，因而要求處理芯片具有較強(qiáng)的可編程性和可擴(kuò)展性，產(chǎn)品具有較好的延續(xù)性。

芯片外圍接口的主要需求是高吞吐率。

無(wú)線視頻網(wǎng)關(guān)

無(wú)線視頻網(wǎng)關(guān)是位于MSC內(nèi)的一個(gè)局端交換系統(tǒng)，用于將任何制式的視頻內(nèi)容轉(zhuǎn)成手機(jī)支持的格式從而將這些內(nèi)容在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布。它的功能使得對(duì)處理芯片的要求與視頻局端設(shè)備比較相像，但也有它自己的要求。由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境的依賴比較大，不同連接的信道質(zhì)量會(huì)有所不同，這就要求網(wǎng)關(guān)針對(duì)信道質(zhì)量將視頻內(nèi)容轉(zhuǎn)換到該信道所支持的碼率上。

相應(yīng)地對(duì)芯片要求同局端設(shè)備但性能要求更高。由于作為網(wǎng)關(guān)要與其它網(wǎng)絡(luò)例如分組交換網(wǎng)接口，要求芯片的外圍接口支持網(wǎng)絡(luò)總線例如ATM或以太網(wǎng)
機(jī)頂盒

這里的機(jī)頂盒是指在用戶端同步解碼，處理和播放幾條視頻，音頻和數(shù)據(jù)流的媒體集中播放器，有些機(jī)頂盒還支持對(duì)DVB或DVD其它MPEG數(shù)據(jù)流的編碼功能。

這里，芯片處理任務(wù)比較簡(jiǎn)單，一般就是接受數(shù)據(jù)流然后解碼或編碼，但由于是進(jìn)行流處理，并且多半是MPEG 2質(zhì)量的視頻流，所以需要處理能力較強(qiáng)。

IP視頻電話/視頻會(huì)議

IP視頻電話是將實(shí)時(shí)的多通道視頻集成到現(xiàn)有的IP語(yǔ)音電話中，視頻會(huì)議則在多點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)視頻電話會(huì)議。
目前這兩種應(yīng)用多采用H.263或MPEG-4，芯片要完成這兩種制式的編解碼，同時(shí)完成圖像采集處理的任務(wù)，單芯片處理能力要求較強(qiáng)。
由于要進(jìn)行視頻采集，接口要求支持視頻輸入，要實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，則要求有以太網(wǎng)口的輸出支持。
數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)
數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)相較傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)顯著的飛躍，它增加了更多的智能型，例如可以進(jìn)行移動(dòng)報(bào)警，通過(guò)圖像處理方法，在監(jiān)控區(qū)域發(fā)現(xiàn)移動(dòng)物體就報(bào)警；數(shù)字化的視頻檔案更加便于管理，例如可以通過(guò)自動(dòng)圖像分析方法來(lái)找到目的片斷，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字化信息更便于傳輸。
這里最主要的要求是可編程性，這些智能特點(diǎn)沒(méi)有可編程性不可能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，處理能力也是實(shí)現(xiàn)這些特點(diǎn)的保證。另外，視頻輸入和網(wǎng)口也是不可或缺的。
數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)/數(shù)碼相機(jī)
這兩領(lǐng)域是消費(fèi)類數(shù)字圖像的典型應(yīng)用，一般來(lái)講，前者強(qiáng)調(diào)移動(dòng)圖像的攝錄，后者追求靜止圖像的高質(zhì)量。如果處理芯片的可編程性足夠強(qiáng)，這兩者完全可以兼顧。這可以帶來(lái)兩個(gè)好處，第一，可以開(kāi)發(fā)出平衡這兩方面需求的產(chǎn)品，既可以錄像又可以拍出高質(zhì)量的照片；第二，考慮到成本的影響，仍然開(kāi)發(fā)不同的產(chǎn)品，但可以共用一套圖像處理方案，這樣便減少了開(kāi)發(fā)的重復(fù)投資。
除了可編程性，這兩應(yīng)用對(duì)芯片的要求就是低功耗，因?yàn)樗鼈兌际潜銛y式的。其它的要求就是對(duì)移動(dòng)存儲(chǔ)的支持。
個(gè)人數(shù)字視頻播放器_隨身看/點(diǎn)播機(jī)
這類設(shè)備都是完成視頻解碼，前者更強(qiáng)調(diào)便攜性而后者則強(qiáng)調(diào)節(jié)目源的豐富。 <