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近年來多媒體技術得到了廣泛的應用，在消費類和通信類產品中占據了越來越多的比重。多媒體技術得以廣泛應用的一個重要基礎是數字圖像和數字視頻的壓縮編碼技術的突破，使得原來無法廉價地存儲、處理和傳輸的大數據量信息得到有效的利用。因此靜止圖像和視頻圖像的壓縮編碼技術，是多媒體產品中的一個非常關鍵的技術，也是近十多年學術和工業界非常關注的熱點領越，發展非常地迅速，應用范圍迅速地擴張。 為了規范多媒體信息的表示，使各生產商的產品可以互相兼容，使工業界采用盡可能先進的技術，一些國際組織結合學術界和工業界的成果，制定了一系列關于多媒體應用的標準，表1列出了有關圖像、視頻和多媒體終端的幾個典型標準。 由于多媒體技術是發展中的新型技術，各種技術和標準的更新換代十分迅速，新標準不斷出現替代舊的標準，一些標準即使沒有被替換，自身也在進行不斷的更新和補充，這給產品的設計帶來困難。對實現一個標準的產品來說，采用專用芯片來實現往往是最經濟的，但專用芯片一般不可編程。當一個標準被替換或更新后，原來的專用芯片不再可用，要重新設計新的硬件系統，因此一些多媒體產品不但更新換代十分地快，而且，后續的維護工作也非常困難。 對許多應用來講，用戶希望產品的生命期長一些，某些平臺能夠通過軟件升級進行更新換代，這就要求系統的硬件平臺是可編程的。通用處理器是可編程的，但因功耗大，系統利用率不高，不太適合于專用設備的平臺；而單片機和一般的嵌入式處理器因為運算能力較弱，也難以擔負起可編程多媒體處理平臺的任務。數字信號處理器因其運算能力強、功耗低成為可編程多媒體系統最合適的硬件平臺。 傳統的數字信號處理器（DSP）是為一般的信號處理設計的通用接口，因此，其外圍接口并不直接適用于多媒體系統的應用，但由于多媒體信號種類多，有些接口時序復雜（如模擬視頻信號），利用外部可編程器件（FPGA，CPLD等）設計的多媒體信號接口增加了系統的復雜性，降低了系統的可靠性，增加了系統成本。因此，為了適應多媒體應用的需要，近年一些主要的DSP廠家專門設計了針對多媒體應用的DSP，稱之為媒體處理器（Media Signal Processor：MSP）。MSP不但集成了適合于多媒體信號的各種信號接口，也設計了適用于多媒體通信的接口，并且在CPU內部附設了專用于視頻或圖像處理的輔助單元，是一種非常理想的適用于多媒體產品開發的可編程硬件平臺。 目前，已有多個廠家生產MSP，其中包括TI、Philips和Equator等，并有多個系列產品問世。本文將對TI生產的通用MSP系列DM64X進行簡要介紹，使讀者了解MSP的基本結構和應用。 MSP也可以分為兩類，一類是針對專用設備設計的，接口都已經專門化，例如TI針對數碼相機設計的專用處理器；另一類是通用MSP，支持比較寬的多媒體應用，基本包括了多媒體應用所需的各類接口，DM64X就是這種通用MSP，下文以DM642為例，介紹其功能。圖1是DM642的結構框圖。 圖1 TMS320DM642結構圖 由圖中可以看出，DM642片上包含了如下接口： 三個可配置的視頻接口，可以和 視頻輸入，輸出或傳輸流輸入無 縫連接。 VCXO 內插控制端口(VIC) 10/100Mbps以太網口(EMAC) 數據管理輸入輸出模塊(MDIO) 多通道音頻串行端口(McASP) I2C(Inter-integrated circuit)總線 模塊 兩個多通道有緩存的串口 (McBSPs) 三個32-bit通用定時器 用戶可配置的16-bit或32-bit的 主端口接口(HPI16/HPI32) 66Mhz32-bit的PCI接口 通用I/O端口(GPIO) 64-bit的外部存儲單元接口，支持 和同步或異步存儲單元的連接 這些接口基本上提供了設計多媒體系統所需要的外部接口。同時，DM642還針對圖像和視頻處理優化其中央處理器（CPU），包括為了滿足視頻和圖象處理的需要，采用VelociTI體系結構。該MSP還采用高級超長指令字結構，使得在一個指令周期能夠并行處理多條指令。 DM642 CPU的組成部分： 兩個通用寄存器組(A和B，各32 個32-bit通用寄存器) 8個功能單元(.L1，.L2，.S1，.S2，. M1，.M2，.D1，.D2) 兩個從內存讀數據的數據通道 (LD1和LD2) 兩個寫內存的數據通道(ST1和 ST2) 兩個數據地址通道(DA1和DA2) 兩個寄存器組數據交叉通道(1X 和2X) DM642的這些功能，使得它非常合適作為多媒體硬件平臺，基于它的各種應用系統已經出現或正在開發中，圖2中，可以看到一個基于DM642的網絡視頻監控終端的設計例子。 圖2 遠程視頻監控系統原理框圖 此系統各單元的主要功能如下。 視頻采集模塊：將從攝像頭采集的視頻流，通過解碼芯片，得到原始YUV視頻流，送入DM642的視頻端口。 視頻編碼模塊：片上可運行視頻標準H.264編解碼器。這是當前最新一代的視頻編碼標準，具有壓縮比高，視頻質量好，抗誤碼能力強，魯棒性高，適宜網絡傳輸等特點。 此外，該編碼器還提供性能良好的碼率控制功能，能夠向網絡傳輸速率穩定的碼流。 網絡傳輸模塊：DM642提供10M/100M以太網借口，編碼模塊得到的編碼后碼流，經過本模塊，由網絡傳輸到遠程網絡終端。 視頻回放模塊：將解碼器得到的實時重建視頻流，通過DM642提供的視頻接口輸出，并通過編碼芯片，將重建視頻流轉換成NTSC/PAL制，由電視回放，可以看到重建視頻效果。 嵌入式控制模塊：該模塊以一個SOC為核心，通過PCI總線和DM642相連，實現一些控制功能，如實現硬盤讀寫、用戶界面管理和對整個系統的控制工作。 由于DSP的可編程性，本系統的核心編解碼算法可以方便的進行修改，移植和升級工作。此外，本系統結合DM642以及H.264的先進性，具有視頻壓縮比高，主觀質量好，體積小，功耗低等特點。 本文討論了采用MSP實現多媒體產品設計存在的優點，并列舉了實例進行說明，在現有技術尚在快速發展的過程中，MSP技術有其獨特的優點。 |
