DSP 在數(shù)字視頻處理技術中的應用

早些年間，由于帶寬和處理能力的限制，人們在談到數(shù)字信號處理時，更多的是簡單的語音信號處理。接下來，隨著技術的發(fā)展，人們可利用的帶寬越來越大，處理能力越來越強，簡單的語音已不滿足人們的需求，人們開始關注動態(tài)范圍更廣的音頻處理直至現(xiàn)在的視頻處理， 人們要求越來越多的視頻應用。比如，希望更遠方親人通電話世人看到他們的笑容，希望隨時隨地的看電影，希望拍攝家庭聚會的場景同親友分享在未來回憶，希望用視頻監(jiān)控保護著家人，等等。歸納一下，在這個市場上我們會看到以下的應用：

視頻局端設備
無線視頻網(wǎng)關
機頂盒
數(shù)字視頻播放器/點播機
IP視頻電話
網(wǎng)絡相機監(jiān)控系統(tǒng)
數(shù)字攝錄機
便攜式視頻流裝置（等等）

這些應用的共同點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的圖像視頻處理功能，但由于所有這些運算由于針對的最終市場并不不同，它們對處理器的要求也不盡相同。所以在對某種應用進行開發(fā)之前，必須要理解該應用對處理芯片的要求，從而進行成功的選型。本文首先對這些應用進行分類，然后以德州儀器的系列處理芯片為例給出相應的選型建議。

視頻應用及其分類

首先我們概括地看一下上文提到的幾個典型的視頻應用

視頻局端設備

最常見的局端設備是位于有線電視局端的視頻再復用器，它通常提供以下的功能：

接入復用數(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。另一方面又由于編碼技術在不斷地發(fā)展，不斷會有新的標準出現(xiàn)，因而要求處理芯片具有較強的可編程性和可擴展性，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。

無線視頻網(wǎng)關

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

相應地對芯片要求同局端設備但性能要求更高。由于作為網(wǎng)關要與其它網(wǎng)絡例如分組交換網(wǎng)接口，要求芯片的外圍接口支持網(wǎng)絡總線例如ATM或以太網(wǎng)

機頂盒

這里的機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，有些機頂盒還支持對DVB或DVD其它MPEG數(shù)據(jù)流的編碼功能。

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

IP視頻電話/視頻會議

IP視頻電話是將實時的多通道視頻集成到現(xiàn)有的IP語音電話中，視頻會議則在多點間實現(xiàn)視頻電話會議。

目前這兩種應用多采用H.263或MPEG-4，芯片要完成這兩種制式的編解碼，同時完成圖像采集處理的任務，單芯片處理能力要求較強。

由于要進行視頻采集，接口要求支持視頻輸入，要實現(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)來說是一個顯著的飛躍，它增加了更多的智能型，例如可以進行移動報警，通過圖像處理方法，在監(jiān)控區(qū)域發(fā)現(xiàn)移動物體就報警；數(shù)字化的視頻檔案更加便于管理，例如可以通過自動圖像分析方法來找到目的片斷，通過網(wǎng)絡，數(shù)字化信息更便于傳輸。

這里最主要的要求是可編程性，這些智能特點沒有可編程性不可能實現(xiàn)。當然，處理能力也是實現(xiàn)這些特點的保證。另外，視頻輸入和網(wǎng)口也是不可或缺的。