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全面解讀 嵌入式DSP上的視頻編解碼

作者: 時間:2012-10-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏



當(dāng)僅用于播放音頻時—如典型的MP3播放器,也可使用單解決方案。此系統(tǒng)中進(jìn)行音頻解碼、文件/流數(shù)據(jù)處理,還同時控制鍵盤、顯示屏和存儲器等。由于處理音頻解碼更為高效,因此使用如ZSP400 DSP而非微控制器可以顯著降低功耗。此外,基于DSP的解決方案可進(jìn)行軟件升級,以支持運(yùn)算更為密集的音頻標(biāo)準(zhǔn)(比如aac Plus),此時微控制器可能無法處理額外增加的負(fù)荷。

視頻移動電話:該類應(yīng)用的視頻尺寸是QCIF或者CIF,幀率從10到30幀每秒。是否需要支持多種視頻/音頻解碼標(biāo)準(zhǔn)取決于電話的功能要求。視頻將是流視頻或者短的視頻序列回放。通過軟件解碼而無需額外硬件,既可滿足這些設(shè)備的性能要求。而且大多數(shù)的電話集成了微控制器和DSP,因此視頻解碼可通過DSP實(shí)現(xiàn),這也使得低功耗精巧系統(tǒng)成為可能。另外一些電話可能包含PMP或者數(shù)碼攝像機(jī)的一些功能,單純的DSP設(shè)計(jì)方案無法滿足要求,這就需要額外的硬件加速。

視頻桌面電話:該設(shè)備提供視頻會議功能,需要在強(qiáng)實(shí)時限制下完成編解碼。如果幀尺寸和幀率有限,單DSP解決方案仍然可行。然而,大部分桌面電話具備QVGA或者更大的顯示屏;此外,用戶通常期望有比無線移動設(shè)備更佳的語音/視頻質(zhì)量。這意味幀率應(yīng)當(dāng)更高,掉幀率/卡幀率應(yīng)當(dāng)盡可能低,此時可能需要采用硬件解決方案完成。語音編解碼可通過低成本的DSP(如ZSPneo)或者系統(tǒng)中的微控制器實(shí)現(xiàn)。

移動數(shù)碼攝像機(jī)(DVR):對于該類設(shè)備,多標(biāo)準(zhǔn)編解碼沒有必要,大多數(shù)僅使用單一標(biāo)準(zhǔn)。由于大尺寸,高幀率和低功耗的苛刻要求,純硬件解決方案通常是首選。而不需要DSP,此時系統(tǒng)微控制器用于驅(qū)動視頻和音頻硬件模塊。

機(jī)頂盒:機(jī)頂盒需要完成高質(zhì)量視頻流的處理和已錄制的視頻文件的解碼。同DVR一樣,視頻質(zhì)量的要求(幀尺寸,幀率,比特率和容錯能力)使其幾乎只能通過硬件解碼來進(jìn)行。當(dāng)然,因?yàn)椴幌褚苿釉O(shè)備對功耗要求那樣苛刻,也可采用多DSP核配合一些基本的硬件加速的方案來設(shè)計(jì)可處理各種器的系統(tǒng)。根據(jù)功能要求,機(jī)頂盒可能需要一定的靈活性:尤其是將其用于媒體播放器、數(shù)字VCR或網(wǎng)絡(luò)流媒體領(lǐng)域。這時可用DSP中的軟件處理音頻。為了實(shí)現(xiàn)這種靈活性,要選擇不同的編解碼器完成回放、編碼、譯碼等功能,此時用于音頻處理的DSP將會是如ZSP500這樣的高性能處理器,以實(shí)現(xiàn)迎合家庭影院最新潮流的環(huán)繞聲、聲音處理等功能要求。

基本設(shè)計(jì)配置

針對本文宗旨,我們可以考慮以下4種基本設(shè)計(jì)配置:第一種設(shè)計(jì)包含1個微控制器和1個DSP(MC+DSP);第二種設(shè)計(jì)包括1個微控制器和1個DSP,但是DSP同時也控制1個視頻編碼/解碼硬件模塊(MC+[DSP+VHW]);第三種設(shè)計(jì)使用1個微控制器,DSP和視頻編碼/解碼硬件模塊(MC+DSP+VHW),在該設(shè)計(jì)中微控制器控制DSP和視頻硬件模塊;最后一種設(shè)計(jì)包含1個微控制器,1個視頻編碼/解碼硬件模塊,1個音頻編碼/解碼硬件模塊(MC+VHW+AHW)。在上述各類設(shè)計(jì)中,微控制器負(fù)責(zé)典型的控制任務(wù):包括用戶控制連接(如操縱桿控制),USB/UART/以太網(wǎng)驅(qū)動,協(xié)議層(如TCP/IP, HTTP)等。

MC+DSP-微控制器和DSP用于低視頻解析度(CIF),軟件可升級,支持多種音、視頻標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。DSP用于音頻解碼,視頻解碼和音/視頻同步。雖然性能有限,但系統(tǒng)非常靈活,此平臺可輕松實(shí)現(xiàn)多種音頻和視頻解碼格式支持。

MC+[DSP+VHW]—該視頻硬件模塊用于高解析度視頻編/解碼。DSP管理音頻編/解碼,也負(fù)責(zé)音/視頻同步,同時也能用于畫中畫或者其他視頻疊加功能。該系統(tǒng)的一個優(yōu)勢是音頻/視頻子系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為一個標(biāo)準(zhǔn)的多媒體編/解碼器,可輕松植入系統(tǒng)而不會增加太多的復(fù)雜性。DSP是系統(tǒng)多媒體部分的控制器。由于多媒體編/解碼系統(tǒng)與微控制系統(tǒng)的連接很松散,因此其能夠被輕松整合進(jìn)眾多現(xiàn)有微控制器系統(tǒng)中,從而使這個方案具備相當(dāng)吸引力。該編/解碼系統(tǒng)可被當(dāng)作一個具有標(biāo)準(zhǔn)本地總線接口的ASSP產(chǎn)品。


MC+DSP+VHW-在該配置中,DSP用于音頻編/解碼,而微控制器用于實(shí)現(xiàn)音/視頻同步。這就需要更復(fù)雜的微控制器設(shè)計(jì),但可采用與MC+[DSP+VHW]系統(tǒng)相比功耗、成本都更低的DSP。由于微控制器必須協(xié)調(diào)DSP和VHW,同時還要執(zhí)行其它的控制任務(wù)以及所有的協(xié)調(diào)操作,因此該方案實(shí)現(xiàn)困難很多。

該配置的一個變種是由DSP執(zhí)行視頻解碼、音頻編/解碼,而視頻編碼仍然由硬件執(zhí)行,這需要一個性能強(qiáng)大的DSP,但會使系統(tǒng)靈活性更強(qiáng),并支持多種視頻解碼標(biāo)準(zhǔn)。

MC+VHW+AHW-在該配置中,微控制器執(zhí)行除音、視頻編/解碼外的所有任務(wù)。音/視頻同步也由微控制器執(zhí)行。該解決方案除音頻子系統(tǒng)靈活性較差(僅能執(zhí)行原始設(shè)計(jì)中的音頻編解碼器而不能軟件升級)外,和MC+DSP+VHW很相象。其好處在于它能與特定應(yīng)用配合,與各種前述方案相比具有最佳的功耗。

本文小結(jié)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)取決于特定的目標(biāo)應(yīng)用。軟件靈活性、功耗和性能的綜合考慮決定最佳配置方案。應(yīng)用很廣泛,解決方案則反映了不同應(yīng)用的需求。一些應(yīng)用需要低功耗而其他需要靈活性和/或高性能。DSP可提供良好的性能和低功耗,同時可增加靈活性;完美適合于各種應(yīng)用。由于整個多媒體解決方案(音/視頻編解碼和音/視頻同步)可作為單一模塊輕松集成至現(xiàn)有和新系統(tǒng)中;這將使大量復(fù)雜問題得到一次性解決并在以后可多次重用,從而降低了使用多媒體模塊的系統(tǒng)的開發(fā)成本和總體開發(fā)時間。
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)

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