摘? 要： 數(shù)字視頻技術(shù)正從便攜式攝像機(jī)與安全監(jiān)控系統(tǒng)等專用應(yīng)用領(lǐng)域向各種消費(fèi)類電子產(chǎn)品快速推廣，向傳統(tǒng)視頻開(kāi)發(fā)技術(shù)提出了巨大挑戰(zhàn)。過(guò)去,，這些傳統(tǒng)技術(shù)需要熟悉最新編碼／解碼（編解碼器）標(biāo)準(zhǔn)并能為高性能信號(hào)處理平臺(tái)編寫(xiě)匯編代碼的專家手工編寫(xiě)大量代碼。
　　信號(hào)處理技術(shù)制造商推出了將處理器,、開(kāi)發(fā)工具、軟件以及系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)高度集成的開(kāi)發(fā)環(huán)境，使設(shè)計(jì)人員能夠在高系統(tǒng)級(jí)別的抽象環(huán)境下開(kāi)發(fā)視頻應(yīng)用,，從而解決這一繁瑣而復(fù)雜的難題,。這使設(shè)計(jì)人員能集中精力開(kāi)發(fā)應(yīng)用功能，通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)用應(yīng)用編程接口(API)就能實(shí)施視頻,、音頻,、語(yǔ)音和影像技術(shù),，以處理諸如實(shí)施特定編解碼器引擎以及匹配屏幕分辨率等細(xì)節(jié),。
　　關(guān)鍵詞： DSP數(shù)字信號(hào)處理器；video視頻,；coding/decoding編碼／解碼,； codec編解碼器

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　　新一代視頻應(yīng)用
　　隨著實(shí)施數(shù)字視頻的成本不斷下降，更多嵌入式開(kāi)發(fā)人員開(kāi)始在各種產(chǎn)品中集成音,、視頻技術(shù),。圖1顯示了機(jī)頂盒（STB）作為家庭安全集成監(jiān)控系統(tǒng)的功能，它使得家庭用戶能在電視屏幕上查看訪客情況,。同時(shí),，傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)視頻應(yīng)用的質(zhì)量也在不斷提高。為了可智能化地調(diào)整對(duì)比度與聚焦,，TI正在開(kāi)發(fā)計(jì)算性能更高的算法,。高靈活性的處理選項(xiàng)也使用戶能通過(guò)包括黑白、彩色,、紅外,、熱感等在內(nèi)的各種設(shè)置捕獲影像。此外,，也正在開(kāi)發(fā)智能攝像頭,，它僅當(dāng)鏡頭框中的所有人都睜眼時(shí)才捕獲影像。

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　　傳統(tǒng)的編解碼器實(shí)施方法
　　日益廣泛的視頻使用與復(fù)雜性不斷提高的新型視頻應(yīng)用使人們開(kāi)始重視傳統(tǒng)視頻開(kāi)發(fā)方法的局限性問(wèn)題,。傳統(tǒng)方法的最大障礙之一就是需要對(duì)編解碼器算法進(jìn)行手工編碼之后,，才能壓縮數(shù)據(jù)流進(jìn)行傳輸存儲(chǔ)，也才能解壓縮用于查看和編輯,。目前,，編解碼器標(biāo)準(zhǔn)非常復(fù)雜，并在不斷地演進(jìn)發(fā)展,，以增強(qiáng)視頻質(zhì)量和降低帶寬占用,。
　　因此，工程師往往需要很多人月的工作才能完成嵌入式視頻應(yīng)用的實(shí)施,。通常,，編解碼器先采用C/C++等較高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，然后再將部分代碼用匯編語(yǔ)言重寫(xiě)，從而根據(jù)硬件實(shí)施優(yōu)化性能與功耗,。上述編程工作的第二階段需要熟練掌握特定硬件平臺(tái)的大量專業(yè)技能,。
　　諸如MPEG 2等前代編解碼器已穩(wěn)定成型，但MPEG 4與H.264等最新的高效編解碼器仍在不斷改進(jìn),，因此必須在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中和未來(lái)升級(jí)中考慮到編解碼器變動(dòng)的可能性,。此外，新型編解碼器也提供了更豐富的工具套件(toolset),，能夠?yàn)殚_(kāi)發(fā)人員在設(shè)置視頻流時(shí)提供更多的選擇,。例如，有的編解碼器視頻流可允許使用隔行掃描規(guī)范,，而有的則不行,。
硬件考慮事項(xiàng)
　　編解碼器通常運(yùn)行于專用集成電路(ASIC)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)上。ASIC是針對(duì)特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)定制的,，因此功耗通常較低,，外形尺寸也相對(duì)較小。使用ASIC的不利因素在于,，工程設(shè)計(jì)僅適用于特定應(yīng)用,，因此成本較高。而且如果要根據(jù)不斷發(fā)展的編解碼器標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施更改,，成本也會(huì)比較高,。新編解碼器的實(shí)施通常需要增加ASIC器件的裸片大小。
　　DSP則能提供全面的軟件可編程性,，其中包括現(xiàn)場(chǎng)再編程功能,，以使用戶在推出MPEG 2產(chǎn)品之后還能再讓其升級(jí)產(chǎn)品支持H.264視頻編解碼器。此外,，DSP還有助于簡(jiǎn)化可支持多種編解碼器產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),，而且還能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的變化實(shí)時(shí)更新編解碼器。此外,，還可將DSP集成在片上系統(tǒng)（SoC）中,，與通用處理器（GPP）和加速器等更多功能結(jié)合在一起，從而有助于減少組件數(shù),。
　　應(yīng)用領(lǐng)域的問(wèn)題
　　數(shù)字視頻實(shí)施只是當(dāng)今大量數(shù)創(chuàng)新型應(yīng)用的一部分,，通常運(yùn)行于GPP之上的應(yīng)用則構(gòu)成另一部分，可提供用戶界面并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化的特定性能,。此類應(yīng)用的重要角色之一就是實(shí)現(xiàn)軟硬件的統(tǒng)一,。例如，在編解碼器與視頻端口之間提供視頻緩存,。此外,，應(yīng)用還需要諸如Linux或Windows CE等操作系統(tǒng)來(lái)處理以太網(wǎng)協(xié)議棧,、無(wú)線協(xié)議棧、輸入/輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)器等,。
　　通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)硬件抽象
　　新一代視頻產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)人員必須快速向市場(chǎng)推出具備高級(jí)特性的產(chǎn)品,，才能確保在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),，他們必須盡可能地集中優(yōu)勢(shì)資源用于應(yīng)用本身的開(kāi)發(fā)工作,，而不應(yīng)被視頻實(shí)施的具體細(xì)節(jié)所干擾。
　　視頻硬件開(kāi)發(fā)人員為了滿足上述要求,，推出了包含軟硬件,、工具以及支持等在內(nèi)的集成式環(huán)境，大幅簡(jiǎn)化數(shù)字視頻技術(shù)的實(shí)施,。這種環(huán)境提供了一個(gè)開(kāi)放式平臺(tái)以供眾多企業(yè)開(kāi)發(fā)和集成可構(gòu)成數(shù)字視頻系統(tǒng)的不同組件,，從而降低視頻系統(tǒng)的復(fù)雜性,。這些高性能信號(hào)處理平臺(tái)目前包含生產(chǎn)就緒型軟件(如硬件驅(qū)動(dòng)器,、手工優(yōu)化的編解碼器)以及管理網(wǎng)絡(luò)上音視頻同步和流媒體的應(yīng)用代碼等。
　　新架構(gòu)提供的API使開(kāi)發(fā)人員能專注于應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作,，而無(wú)需為視頻實(shí)施問(wèn)題浪費(fèi)過(guò)多時(shí)間,，也不必進(jìn)行DSP編程。通過(guò)將硬件實(shí)施細(xì)節(jié)與硬件在應(yīng)用中的使用相分離,，開(kāi)發(fā)人員可非常便捷地將應(yīng)用移植到新平臺(tái)與新操作系統(tǒng)上,，一般只需更改API之后的驅(qū)動(dòng)器即可。
　　編寫(xiě)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)人員只需調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)就能實(shí)現(xiàn)各種視頻,、影像,、話音與音頻編解碼器以及其他視頻和音頻功能。例如,，圖2顯示了設(shè)計(jì)人員在無(wú)需考慮實(shí)際編解碼器實(shí)施細(xì)節(jié)的情況下通過(guò)ProcessVideo等函數(shù)調(diào)用接入視頻流的情況,。

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