嵌入式DSP上的视频编解码
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:389
    
    随着数字多媒体的应用日渐广泛,视频解码在嵌入式系统设计中变成一个基本要素。视频标准有多种,依赖于产品可实施其中的一个或者多个标准。当然这不是全部,视频仅仅是多媒体码流的一部分,另外还有音频或者语音需要并行处理。因此,一个精确的处理存储或数据流的同步层是必需的。此外,视频解码本身对性能要求较高,需要不同于先前基于语音和信息应用的系统架构;这就对便携系统提出了特殊挑战,而桌面应用同样面临这些问题。
    通用视频标准和编***
    联合视频组(joint video team, jvt)由itu的视频编码专家组(video coding experts group, vceg)和iso/iec运动图像专家组(moving picture experts group, mpeg)组成。vceg开发自愿性标准,用于会话和非会话类音/视频应用的先进移动图像编码。mpeg开发国际标准,用于移动图像、音频及两者组合的压缩、编码、解压缩、处理等,以满足各种应用。总之,jvt已经开发了包括itu h.262/mpeg2和h.264/mpeg-4 avc在内的最流行的视频标准。
    mpeg-2 video/h.262:mpeg2(iso/iec 13818-2),也被称为itu-t h.262,是目前消费类电子视频设备中使用最广泛的视频编码标准。mpe2视频用于数字电视广播:包括地面、电缆和直接卫星广播。它能在25fps(pal)或者30fps(ntsc)的固定帧率下达到720x576象素成像。此外,它也是dvd视频中必需的编***。
    mpeg-4-sp/asp:iso/iec 14496-2描述了mpeg4简单类(simple profile, sp)/高级简单类(advanced simple profile, asp)。其中,sp用于下一代便携式终端和窄带互联网。而asp增加若干工具,编码效率提高了1.5到2倍。他们两个均在市场上获得越来越多的接受
    mpeg-4-avc/itu-t h.264:先进视频编码(avc)是由iso/mpeg和itu-t联合技术委员会开发的多媒体标准。avc提供更高的压缩率,更好的视频质量和比mpeg2更高的容错性,有望用于互联网广播和移动通讯。
    windows media video(wvm)/smpte vc-1:wmv9是微软的多媒体标准,其特性包括支持流处理,可变比特率,以及与mpeg-4-avc/h.264相媲美的容错工具。除了用于家庭电脑,wmv9目前也在电影院用于数字投影。电影中使用的编码可以是7~12mbps的恒定比特率cbr或可变比特率vbr,并达到dve解析度(720x480)。
    应用方案
    特定的目标应用决定了系统要求,因而带动了系统设计的选择。
    个人媒体播放器(pmp):个人媒体播放器是带大容量存储器的便携式设备,通过对存储的文件进行解码,可以观看视频、听音乐或者浏览数码照片。由于是便携式播放器,因此功耗至关重要。既然编码和流处理功能都不需要,并且屏幕尺寸通常是比较小的qvga或者cif格式,其可通过基于dsp的方案很好的解决。采用dsp的优势还在于可轻松支持多种视频和音频标准。例如:lsi针对高性能嵌入式系统的可授权dsp核zsp500,可为此类应用提供充足的视频处理能力。此外,zsp500还可以提供杰出的音频解码能力,使dsp可在较低的频率下运行;从而使音频/视频子系统功耗很低。而存储器、键盘、显示和文件系统可通过微控制器执行。
    
    
    
    图:标准视频编***的时间表。
    当然,某些pmp具备把播放器连接到普通电视机的视频输出功能。虽然pmp集成的显示屏幕相对较小,但现在的视频解码尺寸通常达到d1格式。依据播放器的功能列表要求,设备需要集成1个或者多个视频解码标准;对于在电视帧率(25-30帧/秒)下d1格式视频解码,硬件视频***是最佳选择。多个视频解码标准可能需要多个硬件模块。实行多个解码标准会提高系统成本,但不会提高功耗,因为同一时间只有一个模块会被激活。多标准音频解码可在小而高效的嵌入式dsp核中实现,而无需增加额外的硬件成本(存储***的空间除外)。而微控制器将用于控制dsp和视频硬件***。
    当仅用于播放音频时—如典型的mp3播放器,也可使用单dsp解决方案。此系统中dsp进行音频解码、文件/流数据处理,还同时控制键盘、显示屏和存储器等。由于dsp处理音频解码更为高效,因此使用如zsp400 dsp而非微控制器可以显著降低功耗。此外,基于dsp的解决方案可进行软件升级,以支持运算更为密集的音频标准(比如aac plus),此时微控制器可能无法处理额外增加的负荷。
    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
    
    随着数字多媒体的应用日渐广泛,视频解码在嵌入式系统设计中变成一个基本要素。视频标准有多种,依赖于产品可实施其中的一个或者多个标准。当然这不是全部,视频仅仅是多媒体码流的一部分,另外还有音频或者语音需要并行处理。因此,一个精确的处理存储或数据流的同步层是必需的。此外,视频解码本身对性能要求较高,需要不同于先前基于语音和信息应用的系统架构;这就对便携系统提出了特殊挑战,而桌面应用同样面临这些问题。
    通用视频标准和编***
    联合视频组(joint video team, jvt)由itu的视频编码专家组(video coding experts group, vceg)和iso/iec运动图像专家组(moving picture experts group, mpeg)组成。vceg开发自愿性标准,用于会话和非会话类音/视频应用的先进移动图像编码。mpeg开发国际标准,用于移动图像、音频及两者组合的压缩、编码、解压缩、处理等,以满足各种应用。总之,jvt已经开发了包括itu h.262/mpeg2和h.264/mpeg-4 avc在内的最流行的视频标准。
    mpeg-2 video/h.262:mpeg2(iso/iec 13818-2),也被称为itu-t h.262,是目前消费类电子视频设备中使用最广泛的视频编码标准。mpe2视频用于数字电视广播:包括地面、电缆和直接卫星广播。它能在25fps(pal)或者30fps(ntsc)的固定帧率下达到720x576象素成像。此外,它也是dvd视频中必需的编***。
    mpeg-4-sp/asp:iso/iec 14496-2描述了mpeg4简单类(simple profile, sp)/高级简单类(advanced simple profile, asp)。其中,sp用于下一代便携式终端和窄带互联网。而asp增加若干工具,编码效率提高了1.5到2倍。他们两个均在市场上获得越来越多的接受
    mpeg-4-avc/itu-t h.264:先进视频编码(avc)是由iso/mpeg和itu-t联合技术委员会开发的多媒体标准。avc提供更高的压缩率,更好的视频质量和比mpeg2更高的容错性,有望用于互联网广播和移动通讯。
    windows media video(wvm)/smpte vc-1:wmv9是微软的多媒体标准,其特性包括支持流处理,可变比特率,以及与mpeg-4-avc/h.264相媲美的容错工具。除了用于家庭电脑,wmv9目前也在电影院用于数字投影。电影中使用的编码可以是7~12mbps的恒定比特率cbr或可变比特率vbr,并达到dve解析度(720x480)。
    应用方案
    特定的目标应用决定了系统要求,因而带动了系统设计的选择。
    个人媒体播放器(pmp):个人媒体播放器是带大容量存储器的便携式设备,通过对存储的文件进行解码,可以观看视频、听音乐或者浏览数码照片。由于是便携式播放器,因此功耗至关重要。既然编码和流处理功能都不需要,并且屏幕尺寸通常是比较小的qvga或者cif格式,其可通过基于dsp的方案很好的解决。采用dsp的优势还在于可轻松支持多种视频和音频标准。例如:lsi针对高性能嵌入式系统的可授权dsp核zsp500,可为此类应用提供充足的视频处理能力。此外,zsp500还可以提供杰出的音频解码能力,使dsp可在较低的频率下运行;从而使音频/视频子系统功耗很低。而存储器、键盘、显示和文件系统可通过微控制器执行。
    
    
    
    图:标准视频编***的时间表。
    当然,某些pmp具备把播放器连接到普通电视机的视频输出功能。虽然pmp集成的显示屏幕相对较小,但现在的视频解码尺寸通常达到d1格式。依据播放器的功能列表要求,设备需要集成1个或者多个视频解码标准;对于在电视帧率(25-30帧/秒)下d1格式视频解码,硬件视频***是最佳选择。多个视频解码标准可能需要多个硬件模块。实行多个解码标准会提高系统成本,但不会提高功耗,因为同一时间只有一个模块会被激活。多标准音频解码可在小而高效的嵌入式dsp核中实现,而无需增加额外的硬件成本(存储***的空间除外)。而微控制器将用于控制dsp和视频硬件***。
    当仅用于播放音频时—如典型的mp3播放器,也可使用单dsp解决方案。此系统中dsp进行音频解码、文件/流数据处理,还同时控制键盘、显示屏和存储器等。由于dsp处理音频解码更为高效,因此使用如zsp400 dsp而非微控制器可以显著降低功耗。此外,基于dsp的解决方案可进行软件升级,以支持运算更为密集的音频标准(比如aac plus),此时微控制器可能无法处理额外增加的负荷。
    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
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