DSP 在数字视频处理技术中的应用

早些年间，由于带宽和处理能力的限制，人们在谈到数字信号处理时，更多的是简单的语音信号处理。接下来，随着技术的发展，人们可利用的带宽越来越大，处理能力越来越强，简单的语音已不满足人们的需求，人们开始关注动态范围更广的音频处理直至现在的视频处理， 人们要求越来越多的视频应用。比如，希望更远方亲人通电话世人看到他们的笑容，希望随时随地的看电影，希望拍摄家庭聚会的场景同亲友分享在未来回忆，希望用视频监控保护着家人，等等。归纳一下，在这个市场上我们会看到以下的应用：

视频局端设备
无线视频网关
机顶盒
数字视频播放器/点播机
IP视频电话
网络相机\监控系统
数字摄录机
便携式视频流装置（等等）

这些应用的共同点是它们都要求视频和图像的处理，这些处理可能是图像质量的优化，如锐化、白平衡等；也可能是视频和图像的压缩/解压缩，如MPEG-4；也可能是不同压缩制式之间的转换，如H.263与MPEG - 4等等。这些处理都要求主处理芯片有较强的图像视频处理功能，但由于所有这些运算由于针对的最终市场并不不同，它们对处理器的要求也不尽相同。所以在对某种应用进行开发之前，必须要理解该应用对处理芯片的要求，从而进行成功的选型。本文首先对这些应用进行分类，然后以德州仪器的系列处理芯片为例给出相应的选型建议。

视频应用及其分类

首先我们概括地看一下上文提到的几个典型的视频应用

视频局端设备

最常见的局端设备是位于有线电视局端的视频再复用器，它通常提供以下的功能：

接入复用数字通道
插入本地内容（如广告等）
输出客户定制内容

这几项功能需要处理芯片完成以下的工作：

视频码制转换
视频码率转换
音频码制转换
音频码率转换
前期/后期处理
数字程序插入

这些工作一方面由于在局端，通道密度较高，所以要求芯片处理能力较强。另一方面又由于编码技术在不断地发展，不断会有新的标准出现，因而要求处理芯片具有较强的可编程性和可扩展性，产品具有较好的延续性。

芯片外围接口的主要需求是高吞吐率。

无线视频网关

无线视频网关是位于MSC内的一个局端交换系统，用于将任何制式的视频内容转成手机支持的格式从而将这些内容在无线网络上发布。它的功能使得对处理芯片的要求与视频局端设备比较相像，但也有它自己的要求。由于无线网络对环境的依赖比较大，不同连接的信道质量会有所不同，这就要求网关针对信道质量将视频内容转换到该信道所支持的码率上。

相应地对芯片要求同局端设备但性能要求更高。由于作为网关要与其它网络例如分组交换网接口，要求芯片的外围接口支持网络总线例如ATM或以太网

机顶盒

这里的机顶盒是指在用户端同步解码，处理和播放几条视频，音频和数据流的媒体集中播放器，有些机顶盒还支持对DVB或DVD其它MPEG数据流的编码功能。

这里，芯片处理任务比较简单，一般就是接受数据流然后解码或编码，但由于是进行流处理，并且多半是MPEG 2质量的视频流，所以需要处理能力较强。

IP视频电话/视频会议

IP视频电话是将实时的多通道视频集成到现有的IP语音电话中，视频会议则在多点间实现视频电话会议。

目前这两种应用多采用H.263或MPEG-4，芯片要完成这两种制式的编解码，同时完成图像采集处理的任务，单芯片处理能力要求较强。

由于要进行视频采集，接口要求支持视频输入，要实现TCP/IP协议，则要求有以太网口的输出支持。

数字视频监控系统

数字视频监控系统相较传统视频监控系统来说是一个显著的飞跃，它增加了更多的智能型，例如可以进行移动报警，通过图像处理方法，在监控区域发现移动物体就报警；数字化的视频档案更加便于管理，例如可以通过自动图像分析方法来找到目的片断，通过网络，数字化信息更便于传输。

这里最主要的要求是可编程性，这些智能特点没有可编程性不可能实现。当然，处理能力也是实现这些特点的保证。另外，视频输入和网口也是不可或缺的。