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嵌入式DSP上的视频编解码

来源:嵌入式在线?? 2007年05月23日 ?? 收藏0

  视频移动电话:该类应用的视频尺寸是QCIF或者CIF,帧率从10到30帧每秒。 是否需要支持多种视频/音频解码标准取决于电话的功能要求。视频将是流视频或者短的视频序列回放。通过软件解码而无需额外硬件,既可满足这些设备的性能要 求。而且大多数的电话集成了微控制器和DSP,因此视频解码可通过DSP实现,这也使得低功耗精巧系统成为可能。另外一些电话可能包含PMP或者数码摄像 机的一些功能,单纯的DSP设计方案无法满足要求,这就需要额外的硬件加速。

  视频桌面电话:该设备提供视频会议功能,需要在强实时限制下完 成编解码。如果帧尺寸和帧率有限,单DSP解决方案仍然可行。然而,大部分桌面电话具备QVGA或者更大的显示屏;此外,用户通常期望有比无线移动设备更 佳的语音/视频质量。这意味帧率应当更高,掉帧率/卡帧率应当尽可能低,此时可能需要采用硬件解决方案完成视频编解码。语音编解码可通过低成本的DSP (如ZSPneo)或者系统中的微控制器实现。

  移动数码摄像机(DVR):对于该类设备,多标准编解码没有必要,大多数仅使用单一视频编解码标准。由于大尺寸,高帧率和低功耗的苛刻要求

,纯硬件解决方案通常是首选。而不需要DSP,此时系统微控制器用于驱动视频和音频硬件模块。

  机顶盒:机顶盒需要完成高质量视频流的处理和已录制的视频文件的解码。同DVR一样,视频质量的要求(帧尺寸,帧率,比特率和容错能力)使其几乎只能通过硬 件解码来进行。当然,因为不像移动设备对功耗要求那样苛刻,也可采用多DSP核配合一些基本的硬件加速的方案来设计可处理各种视频编解码器的系统。根据功 能要求,机顶盒可能需要一定的灵活性:尤其是将其用于媒体播放器、数字VCR或网络流媒体领域。这时可用DSP中的软件处理音频。为了实现这种灵活性,要 选择不同的编解码器完成回放、编码、译码等功能,此时用于音频处理的DSP将会是如ZSP500这样的高性能处理器,以实现迎合家庭影院最新潮流的环绕 声、声音处理等功能要求。

  基本设计配置

  针对本文宗旨,我们可以考虑以下4种基本设计配置:第一种设计包含1个 微控制器和1个DSP(MC+DSP);第二种设计包括1个微控制器和1个DSP,但是DSP同时也控制1个视频编码/解码硬件模块(MC+[DSP+ VHW]);第三种设计使用1个微控制器,DSP和视频编码/解码硬件模块(MC+DSP+VHW),在该设计中微控制器控制DSP和视频硬件模块;最后 一种设计包含1个微控制器,1个视频编码/解码硬件模块,1个音频编码/解码硬件模块(MC+VHW+AHW)。在上述各类设计中,微控制器负责典型的嵌 入式控制任务:包括用户控制连接(如操纵杆控制),USB/UART/以太网驱动,协议层(如TCP/IP, HTTP)等。

表:各种视频格式的典型带宽。

各种视频格式的典型带宽

  MC+DSP-微控制器和DSP用于低视频解析度(CIF),软件可升级,支持多种音、视频标准的系统。DSP用于音频解码,视频解码和音/视频同步。虽然性能有限,但系统非常灵活,此平台可轻松实现多种音频和视频解码格式支持。

  MC +[DSP+VHW]—该视频硬件模块用于高解析度视频编/解码。DSP管理音频编/解码,也负责音/视频同步,同时也能用于画中画或者其他视频叠加功 能。该系统的一个优势是音频/视频子系统可设计为一个标准的多媒体编/解码器,可轻松植入系统而不会增加太多的复杂性。DSP是系统多媒体部分的控制器。 由于多媒体编/解码系统与微控制系统的连接很松散,因此其能够被轻松整合进众多现有微控制器系统中,从而使这个方案具备相当吸引力。该编/解码系统可被当 作一个具有标准本地总线接口的ASSP产品。

  MC+DSP+VHW-在该配置中,DSP用于音频编/解码,而微控制器用于实现音/视频同 步。这就需要更复杂的微控制器设计,但可采用与MC+[DSP+VHW]系统相比功耗、成本都更低的DSP。由于微控制器必须协调DSP和VHW,同时还 要执行其它的控制任务以及所有的协调操作,因此该方案实现困难很多。

  该配置的一个变种是由DSP执行视频解码、音频编/解码,而视频编码仍然由硬件执行,这需要一个性能强大的DSP,但会使系统灵活性更强,并支持多种视频解码标准。

  MC +VHW+AHW-在该配置中,微控制器执行除音、视频编/解码外的所有任务。音/视频同步也由微控制器执行。该解决方案除音频子系统灵活性较差(仅能执 行原始设计中的音频编解码器而不能软件升级)外,和MC+DSP+VHW很相象。其好处在于它能与特定应用配合,与各种前述方案相比具有最佳的功耗。


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