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全面解讀 嵌入式DSP上的視頻編解碼

作者: 時(shí)間:2012-10-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
隨著數(shù)字多媒體的應(yīng)用日漸廣泛,視頻解碼在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中變成一個(gè)基本要素。視頻標(biāo)準(zhǔn)有多種,依賴于產(chǎn)品可實(shí)施其中的一個(gè)或者多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然這不是全部,視頻僅僅是多媒體碼流的一部分,另外還有音頻或者語音需要并行處理。因此,一個(gè)精確的處理存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)流的同步層是必需的。此外,視頻解碼本身對(duì)性能要求較高,需要不同于先前基于語音和信息應(yīng)用的系統(tǒng)架構(gòu);這就對(duì)便攜系統(tǒng)提出了特殊挑戰(zhàn),而桌面應(yīng)用同樣面臨這些問題。

通用視頻標(biāo)準(zhǔn)和編解碼器

聯(lián)合視頻組(Joint Video Team, JVT)由ITU的視頻編碼專家組(Video Coding Experts Group, VCEG)和ISO/IEC運(yùn)動(dòng)圖像專家組(Moving Picture Experts Group, MPEG)組成。VCEG開發(fā)自愿性標(biāo)準(zhǔn),用于會(huì)話和非會(huì)話類音/視頻應(yīng)用的先進(jìn)移動(dòng)圖像編碼。MPEG開發(fā)國際標(biāo)準(zhǔn),用于移動(dòng)圖像、音頻及兩者組合的壓縮、編碼、解壓縮、處理等,以滿足各種應(yīng)用??傊?,JVT已經(jīng)開發(fā)了包括ITU H.262/MPEG2和H.264/MPEG-4 AVC在內(nèi)的最流行的視頻標(biāo)準(zhǔn)。

MPEG-2 Video/H.262:MPEG2(ISO/IEC 13818-2),也被稱為ITU-T H.262,是目前消費(fèi)類電子視頻設(shè)備中使用最廣泛的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。MPE2視頻用于數(shù)字電視廣播:包括地面、電纜和直接衛(wèi)星廣播。它能在25fps(Pal)或者30fps(NTSC)的固定幀率下達(dá)到720x576象素成像。此外,它也是DVD視頻中必需的編解碼器。

MPEG-4-SP/ASP:ISO/IEC 14496-2描述了MPEG4簡單類(Simple Profile, SP)/高級(jí)簡單類(Advanced Simple Profile, ASP)。其中,SP用于下一代便攜式終端和窄帶互聯(lián)網(wǎng)。而ASP增加若干工具,編碼效率提高了1.5到2倍。他們兩個(gè)均在市場(chǎng)上獲得越來越多的接受

MPEG-4-AVC/ITU-T H.264:先進(jìn)視頻編碼(AVC)是由ISO/MPEG和ITU-T聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)開發(fā)的多媒體標(biāo)準(zhǔn)。AVC提供更高的壓縮率,更好的視頻質(zhì)量和比MPEG2更高的容錯(cuò)性,有望用于互聯(lián)網(wǎng)廣播和移動(dòng)通訊。

Windows Media Video(WVM)/SMPTE VC-1:WMV9是微軟的多媒體標(biāo)準(zhǔn),其特性包括支持流處理,可變比特率,以及與MPEG-4-AVC/H.264相媲美的容錯(cuò)工具。除了用于家庭電腦,WMV9目前也在電影院用于數(shù)字投影。電影中使用的編碼可以是7~12Mbps的恒定比特率CBR或可變比特率VBR,并達(dá)到DVE解析度(720x480)。

應(yīng)用方案

特定的目標(biāo)應(yīng)用決定了系統(tǒng)要求,因而帶動(dòng)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選擇。

個(gè)人媒體播放器(PMP):個(gè)人媒體播放器是帶大容量存儲(chǔ)器的便攜式設(shè)備,通過對(duì)存儲(chǔ)的文件進(jìn)行解碼,可以觀看視頻、聽音樂或者瀏覽數(shù)碼照片。由于是便攜式播放器,因此功耗至關(guān)重要。既然編碼和流處理功能都不需要,并且屏幕尺寸通常是比較小的QVGA或者CIF格式,其可通過基于的方案很好的解決。采用的優(yōu)勢(shì)還在于可輕松支持多種視頻和音頻標(biāo)準(zhǔn)。例如:LSI針對(duì)高性能系統(tǒng)的可授權(quán)核ZSP500,可為此類應(yīng)用提供充足的視頻處理能力。此外,ZSP500還可以提供杰出的音頻解碼能力,使DSP可在較低的頻率下運(yùn)行;從而使音頻/視頻子系統(tǒng)功耗很低。而存儲(chǔ)器、鍵盤、顯示和文件系統(tǒng)可通過微控制器執(zhí)行。

當(dāng)然,某些PMP具備把播放器連接到普通電視機(jī)的視頻輸出功能。雖然PMP集成的顯示屏幕相對(duì)較小,但現(xiàn)在的視頻解碼尺寸通常達(dá)到D1格式。依據(jù)播放器的功能列表要求,設(shè)備需要集成1個(gè)或者多個(gè)視頻解碼標(biāo)準(zhǔn);對(duì)于在電視幀率(25-30幀/秒)下D1格式視頻解碼,硬件視頻解碼器是最佳選擇。多個(gè)視頻解碼標(biāo)準(zhǔn)可能需要多個(gè)硬件模塊。實(shí)行多個(gè)解碼標(biāo)準(zhǔn)會(huì)提高系統(tǒng)成本,但不會(huì)提高功耗,因?yàn)橥粫r(shí)間只有一個(gè)模塊會(huì)被激活。多標(biāo)準(zhǔn)音頻解碼可在小而高效的DSP核中實(shí)現(xiàn),而無需增加額外的硬件成本(存儲(chǔ)解碼器的空間除外)。而微控制器將用于控制DSP和視頻硬件解碼器。
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