DSP是数字信号处理器的简称,在全球的数字化浪潮中,DSP以其高性能和软件可编程等特点,长期对数字媒体处理起到了积极的推动作用。最初DSP的应用在于专业数据通信和语音处理,各种专用调制解调器、声码器、数据加密机初步获得市场。其后DSP应用扩展到广泛的民用产品,诸如硬盘驱动器、通用调制解调器、数字答录机、无线通信终端。九十年代中DSP在数字GSM手机应用和无线基站应用中都获得了巨大的成功。与此同时,DSP开始全面拓展到新兴应用,并在宽带通信、数字控制、数字音频、数字视频等众多市场全球。现在,我们就DSP在数字视频行业中的应用进行分析。
视频行业的数字化,是模拟世界中数字化较晚的行业之一。原因主要是因为模拟视频的数字化产生巨大的数据量,造成应用的实现比较困难。随着互联网的速度提高,数字视频已经开始商业化,并逐步取代原来模式视频的地位。
最早实现数字视频的行业是家庭消费的VCD和DVD,在90年代初VCD问世后带来了人们在家庭娱乐的新模式,而最早实现VCD商业化的C-CUBE公司,其核心的MPEG1的解码芯片就是基于DSP实现的专用芯片。
数字视频的发展,是随着数字视频标准的发展而发展,它将经历数字化、网络化和智能化的步骤发展,并且由此带来无限的商机。数字化的阶段其实就是一个标准化的阶段,现阶段国际两大组织分别制订了MPEG 标准和H.26x的标准,比如MPEG1的标准带来了VCD的兴起,MPEG2的标准带来了DVD的商机,而H.261、H.263为可视电话制订标准并为此形成网络化时代的新兴市场,数字视频的标准也逐步开始统一,随着MPEG4和H.264的推出,标准的统一将势在必行。 现阶段,DSP在数字视频中将主要在数字监控、会议电视、可视电话、家庭媒体网关和数字基顶盒等领域得到很好的应用。
数字监控系统在中国仍是一个的市场热点,业内专家预计今年国内需求将突破一百万路。几年来数字系统已经逐步取代传统模拟系统,而今年基于MPEG4的数字系统又全面取代MPEG1系统,国内已经有领先厂商应用DSP推出基于H.264的数字系统并投入市场。在早期的MPEG1类产品中,视频有专用芯片,DSP只处理语音。在MPEG4及H.264类产品中DSP全面完成视频和语音处理工作。 相比较ASIC而言,数字监控行业在DSP平台上进行视频产品开发有以下几方面的优势:第一,用户开发自由度更大,支持多种个性化开发,可以满足市场不断提出的新的要求,在第一时间提升产品性能,增强产品的竞争能力;第二,DSP处理能力强,可以在一个DSP上同时实现多路音视频信号的压缩处理,同时为了及时满足应用的需要、还提供了很多视频专用功能,比如视频滤波、De-interlace处理、高分辨显示输出、OSD功能等,甚至象网络接口、IDE接口都成为了视频DSP的主要功能,这样使进一步大幅度降低产品的成本成为可能(这一点很重要);第三,开发周期短,实现快速技术更新和产品换代;第四,芯片功耗低,对提高产品的稳定性提供可靠保障。
现阶段在数字视频领域内,主要有以下一些DSP厂商:Philips、Equator、Ti、ADI、Cradle等等。各家厂商都有其特点,以下分别进行详细的介绍:
一、Philips视频处理DSP介绍:
Philips是最早开发视频DSP的厂商之一,最早在1996年就推出了Trimedia系列的第一款芯片TM-1000,当时主要的定位是数字电视方面的产品,随后推出了TM-1100、TM-1300、PNX-1300(TM-1300改进版)系列。虽然在数字电视方面没有取得很大的成功,但是PNX-1300系列芯片视频监控产品中得到了大规模的应用,也算是无心插柳柳成荫。随后飞利浦推出PNX-1500系列,也同样在视频监控应用上面成为主流。下一步飞利浦还将推出PNX1700系列。现在主流的PNX1500主流的300M内频,内部配有专门的媒体协处理器,在PNX1300系列的基础上,解决了以前PNX1300系列中功耗过大的问题,增加了网络口,IDE接口,提供了开发信息化家电和数字视频设备的主要接口;提供LED高分辨输出、高清视频输出(1920x1080)视频输出;具有视频滤波和De-interlace处理视频处理单元;可以生成2D图形加速器;内嵌看门狗并具有两个Reset 管脚。
二、Ti视频处理DSP介绍:
作为DSP行业的老大,随着DSP在数字视频行业的机会,Ti的TMS320DM64x系列也占据非常重要的地位。其实早在2000年,Ti就推出针对数码相机的专业图像处理DSP:TMS320DSC系列,并被一些厂商应用于Motion JPEG的数字视频算法中,随后Ti又推出TMS320DM270和TMS320DM320等在DSC系列改进的产品,在多媒体的便携式播放器上有不错的应用。而真正成为数字视频的里程碑式的产品则是2003年TI发布的TMS320DM64X系列的视频DSP产品,该产品以Ti的C64x为核心处理器。以TMS320DM642为例,它具有600M的处理能力,有3个Video Port,带有PCI和网络接口,该产品功耗低,因此产品一经面世得到了数字视频行业的强烈关注。2004年下半年TMS320DM642开始批量供货,国内一些著名的视频监控厂商采用DM642推出更新原来采用PNX1300系列的产品。另外,Ti还计划不断升级TMS320DM64x的运算速度。预计到明年,Ti还将推出内嵌ARM9和C64x的数字视频专用DSP,这将是业内非常期待的产品。
三、ADI视频处理DSP介绍:
作为在DSP领域内Ti的最大竞争对手,2002年ADI公司推出了Blackfin系列DSP,其中的ADSP-21535是一款合适的数字视频应用的DSP,ADSP-21535具有600MHZ的核内时钟,300MHZ主频,一个VP口,但是没有预览通道,接口资源也很丰富,Blackfin系列的DSP采用双MAC的结构具有正交的类似RISC的微处理器指令集,使单指令多数据和多媒体操作都引入单指令结构。这样的DSP芯片结构不但易于编程,可以快速的信号处理和多媒体的处理,而且方便的扩展USB、PCI I/O、UART、SPORT等接口。非常适合对视频读入,处理以及传输。ADI最新的双核ADSP-21561也是专业视频处理DSP领域内不容忽视的好产品。但是相比较Philips和Ti,ADI的数字视频DSP的劣势在于能够支持Blackfin的第三方算法太少,这也是造成虽然Blackfin的产品非常有特点,但是应用面要远远小于前面两家公司的一个主要原因。
四、Equator视频处理DSP介绍:
美国的Equator公司,也是最早做数字视频领域内的专业DSP厂商,Equator最先推出的MAP-CA及随后推出的BSP-15系列产品,在会议电视领域和数字基顶盒领域都得到很好应用,由于是专业的视频DSP厂商,Equator的产品也非常具有特点,以BSP-15为例:该芯片最高可达到400Mhz的内频,具有两个视频输入口和音频输入口,一个视频输出口,但是该产品的最大缺点就是功耗太大,产品必须加散热风扇,预计推出的BSP-16将会改变这一问题。
另外,还有其他一些厂商也开始进入数字视频应用DSP领域,诸如美国Cradle Technologies在推出CT3400后也将推出可对H.264/MPEG-4 AVC格式的D1规格影像以30帧/秒进行编解码的DSP。而LSI则另辟蹊径,提供DSP内核的方式给专业的算法公司,这种方式也受到一些应用领域客户的青睐。
结束语:
随着数字时代的到来,视频领域的数字化也必将到来。而DSP在数字视频的应用发展也将起到越来越重要的作用,DSP技术的进步必将为人类带来更多更大的便利,让我们充满期待的看着DSP在数字视频领域的发展和应用。