用于便攜式多媒體SoC的視頻處理方案

視頻協(xié)處理器——多標(biāo)準(zhǔn)視頻引擎

視頻協(xié)處理器以可編程的方式支持不同的視頻標(biāo)準(zhǔn)，通常執(zhí)行解碼和編碼處理。基于視頻協(xié)處理器的架構(gòu)規(guī)模通常比基于硬件加速器的規(guī)模要大(40~50萬門用于視頻協(xié)處理器)。但是，視頻協(xié)處理器在支持多視頻標(biāo)準(zhǔn)時(shí)有較大的應(yīng)變能力。

對(duì)于視頻協(xié)處理器來說，基本上有以下兩種不同的模型：

1. 混合模型。由專用的CPU和附加的硬件模塊一起構(gòu)成視頻協(xié)處理器，實(shí)現(xiàn)視頻加速功能；

2. 專用視頻核。一種多標(biāo)準(zhǔn)視頻引擎。該方案比混合模型效率高，不過視頻核(與前種模型不同)沒有任何CPU的功能，因而只能進(jìn)行視頻處理。

圖2是面向SoC的一個(gè)推薦架構(gòu)，它包括一個(gè)執(zhí)行編解碼功能的視頻處理器、一個(gè)用于音視頻處理的DSP引擎和一個(gè)實(shí)現(xiàn)音視頻間同步以及其它常見任務(wù)和系統(tǒng)任務(wù)的CPU。

圖2：采用視頻協(xié)處理器的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。

采用視頻協(xié)處理器的主要優(yōu)點(diǎn)為：

1. 支持多標(biāo)準(zhǔn)。支持多種視頻編解碼格式而無需硬件擴(kuò)展；

2. 可升級(jí)性。同一平臺(tái)可支持不同的分辨率和幀率；

3. 規(guī)模。該方案的規(guī)模通常位于硬件加速和專用處理器之間；

4. 缺陷修復(fù)。與硬件加速器不一樣，該方案可以通過軟件升級(jí)來隔離缺陷(不需要重新流片)。

但是，該方案也存在如下缺點(diǎn)：

1. 無語音處理能力。該方案專門用于視頻處理，不包括音頻處理和音視頻同步的硬件支持(例如TDM端口、面向音頻的操作等)；

2. 存儲(chǔ)器專用。視頻協(xié)處理器所用的存儲(chǔ)器不能夠用于SoC中除視頻處理以外的其它任何操作；

3. 編程復(fù)雜。采用混合模型的系統(tǒng)包括兩個(gè)CPU(不一定是同一類型)，因而帶來了為使它們一起工作而如何編程的問題(整合、數(shù)據(jù)流以及通訊協(xié)議等)；

4. 只能處理視頻。視頻協(xié)處理器不能執(zhí)行SoC中的其它任何任務(wù)；

5. 不支持未來的視頻標(biāo)準(zhǔn)。視頻協(xié)處理器是為特定的視頻標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的，新標(biāo)準(zhǔn)需要額外的視頻資源。

通用處理器(DSP/RISC)——真正的多任務(wù)引擎

通用處理器是一種可編程的方案，能夠在同一個(gè)硬件平臺(tái)上并行支持多種應(yīng)用。當(dāng)選擇通用處理器時(shí)，系統(tǒng)集成商主要有兩種選擇，即DSP核和RISC核。對(duì)于RISC核，由于缺乏運(yùn)算功能、存儲(chǔ)器帶寬有限以及缺少面向視頻的指令，因而不太適合執(zhí)行視頻處理或其它復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算任務(wù)。例如，當(dāng)對(duì)以D1分辨率編碼的視頻(如H.264)進(jìn)行解碼時(shí)，對(duì)于一個(gè)32位的RISC核來說，所需的處理能力可能是一個(gè)雙MAC DSP(如CEVA-X1620)的10倍。

就規(guī)模來講，一般通用處理器所需的門數(shù)要比前兩種多。但是，系統(tǒng)中這樣的處理器可以復(fù)用，可以在并行執(zhí)行基帶處理任務(wù)、定位(GPS)或管理藍(lán)牙連接的同時(shí)，對(duì)其它任意數(shù)據(jù)流進(jìn)行解碼或編碼。

圖3和圖4給出了采用通用處理器的SoC推薦架構(gòu)。

圖3：采用帶CPU的通用DSP系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。

圖4：采用不帶CPU的通用DSP系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。

在其中一種配置中包括一個(gè)通用處理器。圖3中包括一個(gè)用于多媒體處理的DSP和一個(gè)用于日常工作和系統(tǒng)任務(wù)的CPU。而圖4則只有一個(gè)單處理器(帶有RISC能力的DSP)，該處理器執(zhí)行多媒體處理和CPU的日常工作。