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飞思卡尔半导体公司

白皮书

IMXHANTROWP / D

第2版， 09/2004

i.MX应用处理器与Hantro的

多媒体框架

方式：

克林特·鲍威尔，

飞思卡尔半导体公司

马尔科Nurro ，

Hantro产品Oy公司

执行简报

虽然多媒体是对每个人的舌尖

当我们谈论新的无线高级功能

手持式通信设备，该技术能

真正把多媒体业务成为有用的工具和

令人瞠目的娱乐才刚刚开始到达

市场。

该i.MX1是最新的先进阶级的ARM9 的

而设计的基于内核的应用处理器

专门针对转向全面的要求，

实时多媒体成袖珍现实。该i.MX1 ，

用了ARM920T 核心处理器，被设计成提供

性能与耐力 - 一个功能强大，成本效益和

低功耗应用处理器的智能手机，无线

启用PDA和其他移动无线设备。

i.MX1的集成多媒体功能，包括彩色液晶

控制器，它被设计为最多可支持VGA （ 640

像素×480行）的分辨率，和视频端口与内置

图像预处理。除了ARM920T内核，

飞思卡尔半导体还增加了一个固定点

乘法器和DCT （离散余弦变换）的硬件

加速器。 ARM920T内核的结合

处理器和飞思卡尔技术使i.MX1到

容易地满足所需的性能要求

实现今天的多媒体应用。

本文件包含informatin下发展的产物。飞思卡尔保留

有权更改或终止本产品，恕不另行通知。

飞思卡尔，但是，已经进了一步扩展的i.MX系列处理器的多媒体功能。

该公司已经与Hantro和行货的先进视频编解码器。该Hantro编解码器可

实现为软件，硬件，或作为软件和硬件的组合。该Hantro软件编解码器是

包括在i.MX1递送包裹。

i.MX21

i.MX系列和Hantro视频技术

在已经移植了Hantro软件视频编解码器的i.MX1处理器，我们现在已经增加Hantro视频

编解码器的硬件，以及软件，我们最近宣布的下一代i.MX21应用

处理器。旨在提供实时MPEG4和H.263视频压缩和解压缩，编解码器是

每个基于标准的，可扩展的低图像分辨率和帧速率最高可达CIF （ 352×288 ）以30 fps （帧

秒）。

进一步，为了便于应用开发，多媒体中间件可以从Hantro启用

功能，如：视频录制，播放（在摄录一体机，例如），并通过标准的内容共享

压缩机构和文件格式。视频编解码器的高压缩比，有助于确保紧凑

视频文件的大小，设计，内容共享在无线时能够提供具有成本效益的使用为最终用户

网络。

i.MX应用处理器与Hantro的多媒体框架的白皮书，第2版

飞思卡尔半导体公司

在i.MX1的ARM920T处理器有足够的性能开销要进行复杂的多媒体

采用Hantro的软件编解码功能。举例来说，运行的视频会议与取景器， MPEG-4的

解码，图像解块，图像CSC （颜色空间转换），和MPEG- 4编码，对QCIF （四分之一

CIF - 176×144 ），每秒15帧，在64千/秒，仅使用大约150兆赫（速度均为近似值）配有一个16位外部

内存总线。一个32位外部存储器总线有利于降低的速度和性能的要求甚至进一步，以

约130兆赫。

在另一个例子中， QCIF单向视频流每秒30帧，使用MPEG-4解码，图像解封，并且图像

中信建投，只需要100 MHz的16位内存总线，只有约90与32位内存总线兆赫。

两者Hantro编解码器和i.MX1架构被优化，以提供高的性能在低功率水平。

所以，即使软件解决方案通常被视为资源的猪，在这种特定情况下的一对弹性

软件编解码器不处理器伸展到它的性能能力的极限。

的i.MX21和Hantro硬件实现

下一代i.MX处理器的的i.MX21 ，包括ARM926EJ -S 内核处理器的速度运行

开始于266兆赫，并且被设计成支持16位和32位的外部存储器总线。该的i.MX21还

包括LCD控制器，支持最高分辨率为SVGA分辨率， EMMA （增强型多媒体

促进剂），和一个视频端口。

所述的i.MX21的EMMA包括Hantro MPEG-4的硬件和飞思卡尔技术用于预处理和

后处理的硬件。利用所述的i.MX21 EMMA用于视频电话的用例情况（见下文），小于

可能需要20MHz的处理机的负载，以支持这些功能，从而帮助减少了整体的使用

这将在后面描述的情况下加载。

有由硬件EMMA提供明显的优势。所有计算机密集的编码和解码

计算是在硬件中执行，通过软件只处理控制功能。这意味着该

的i.MX21被设计来处理CIF分辨率的视频同时编码和解码以30 fps 。这种

性能尤为关键，以满足实时每秒30帧的无线视频的苛刻要求

会议。该的i.MX21是专为满足这些要求，并提供资源，备件资源做它

可用于执行其他活动。

此外，通过补充Hantro的视频编解码器与飞思卡尔的前处理和后处理硬件

技术，的i.MX21是具有增强的多媒体性能独特的解决方案。前处理硬件

技术包括图像传感器和编码处理之间的图像大小调整和CSC 。该

后处理的硬件技术包括解码和显示设备之间的一切。飞思卡尔

技术包括解块，去色斑，调整大小和算法，以创造一个更清晰的贡献，

更清晰的图像，不论格式

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此外，有一种内在的优势，实施Hantro的MPEG-4和H.263的编解码器与飞思卡尔

技术硬件，因为它需要远远小于软件唯一的解决办法来操作电源。简单地说，它是

设计上采用小于它运行软件以跳闸栅极功率。不过，该方案不只是所有软件

或者所有硬件。在Hantro视频编解码器可以被实现为硬件和软件的组合，

这取决于应用处理器的优先级。

飞思卡尔两个测试案例分析，一个具有视频电话和其他与单向流，展示了

所述的i.MX21 / Hantro溶液的灵活性，以及如何硬件实现可以帮助减少的量

需要多媒体功能的处理能力。

节能示范

在可视电话的使用情形（ QCIF，每秒15帧），一个活的实时视频和音频链路之间建立

无线手持设备和其他设备。应用处理器必须支持下面的应用中，

并行运行： MPEG-4的编码; MPEG-4的解码; MPEG - 4的后处理，包括解块， dering ，

调整大小和色彩空间转换;图像预处理和摄像机视图的发现; AMR （自适应多速率）

语音编码; AMR语音解码;回声消除，并且操作系统开销，使用操作系统这样

作为Symbian操作系统，Palm操作系统， WinCE的或eLinux 。所有兆赫数字是近似值，是基于模拟

性能分析。

运行所有这些功能只使用ARM926EJ -S核心单位将需要远远超过400兆赫。在这

情况下，单独的MPEG -4编码将需要大约190兆赫。采用低级汇编优化的MPEG-4

编码和解码，以及EMMA前处理和后处理的硬件加速，有利于减少循环

使用约250兆赫。

通过执行编码和解码的硬件，以及飞思卡尔的后处理技术，

性能需求直线下降至约160兆赫。

单向流用例场景涉及到从流CIF分辨率30fps的MPEG - 4编码的数据

外部存储器/闪存（或跨通过一个MPEG -4解码器的无线链路）到显示器。该

应用处理器需要支持： MPEG-4的解码; MPEG的后处理，包括解块， dering ，

缩放和色空间转换;音频解码器（ MP3和AMR ） ;和操作系统的开销。

对于ARM926EJ -S独自一人，用优化的MPEG - 4解码软件，满足这些要求，需要

约610兆赫。 MPEG-4解码单独将需要140兆赫（除用于视频电话得多，因为

更高的分辨率和更高的帧速率的要求）。通过实施飞思卡尔后处理

技术中的硬件，该性能要求下降到大约210兆赫。此外，采用Hantro的

硬件解码器，而不是优化的解码软件解决方案，让你下降到不足100兆赫。

模块化解决方案

每块拼成的艾玛 - 视频编码器，视频解码器，后处理和预处理

技术是可以在硬件或软件中实现的独立部件，而不管如何

其他块被采用。

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例如，所述的i.MX21被设计为采用全Hantro编解码器和飞思卡尔预处理和

后处理硬件，但处理器已经大量兆赫开销探索其他选项，

根据应用的要求。用组合软件的和硬件实现

Hantro视频编解码器，计算密集型的优先级可以在硬件，而要求较低的执行和

频繁变化的需求可以在软件中执行，从而有助于提供省电性能

和增强的灵活性正是他们需要的。

后处理的硬件加速被设计为支持的硬件解码器或定制软件

解码器。后处理块的解块内连的子块， dering ，并调整其大小，是独立于

通过软件配置，如果它不是所需要的特定的可被单独地旁路部件

后处理过程的用例情况。

双方Hantro和飞思卡尔采用的模块化方法还有助于缓解来自i.MX1迁移到

的i.MX21 。因为它是由独立的部件，在i.MX1所使用的软件编解码器可以被转移

到的i.MX21和插入到它的新主人。更重要的优势，Hantro提供多媒体中间件捆绑所有

块一起用于开发多媒体应用。在结束时，重新开发时间和费用

从i.MX1新迁移到的i.MX21允许开发者进入市场时快速最小化

产品。

结论

飞思卡尔的i.MX处理器的高性能技术和Hantro的软件相结合，或

硬件解决方案适用于制造最从可用资源。该Hantro编解码器的软件可以提供

灵活的实施，使i.MX1 ，以满足当今多媒体的需求功能的无线和手

手持设备。

如今，步入与强大的i.MX21未来，一个完整的硬件实现是可能的，或者

软件/硬件的组合都可以使用，使用的每一个在那里它们被需要的最大的优点

大多数。的高性能，增强的灵活性，并显著功率节省的组合，可实现在

1应用处理器。

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