德州仪器的数字视频编解码器的应用

德州仪器的数字视频编解码器的应用

数字教育平台为了满足o型制造商对更多功能、更高性能的需求，德州仪器（ti）使用先进的数字信号处理器（sd）技术，为开发人员提供了基于z和每件的更高级的解决方案。以达芬奇技术为基础,TI正致力于提供更先进的产品开发工具和更高水平的技术支持。其首批处理器TMS320DM6446与TMS320DM6443堪称名符其实基于创新型DSP的片上系统(SoC),而且具备专用于加速数字视频应用的集成式协处理器引擎。但是,达芬奇技术不仅仅包含传统的开发工具和应用支持套件,还可以满足开发人员快速、轻松实现数字视频的基本软件需求。这种策略的目标是将数字视频推向组件级,从而使开发人员能够在无需任何DSP代码编程的情况下也能为应用引入数字视频功能。这一切得益于应用编程接口(API),因为开发人员无需手动编码和优化汇编级代码,而是通过API实施数字视频,这就显著降低了设计复杂性。换言之,达芬奇技术使开发人员能够以最低设计投资实现最佳的创新功能和高性能的数字视频能力。视频应具有三种基本功能开发人员目前所面对的主要设计挑战之一是准确确定数字视频的内涵。例如,数字视频编码可以采用不同格式:MPEG-2,MPEG-4,WindowsMediaVideo(WMV),DivX,H.264,H.263。数字视频的存储可以采用各种机制:非易失存储器,如便携闪存;本地硬盘;远程服务器;固定媒体,如DVD或VCD;远程设备,如相机或个人媒体播放器。数字视频可以采用数种访问方式:固定文件,广播媒体,实时网络数据流,非实时数据流,固网,无线网络。可以通过多种方式处理内容,以使内容:扩展至多个视角;针对不同编解码器进行码制转换,以便使用非兼容设备播放;存储到非易失存储器或硬盘,以便随后播放;使用对象识别和跟踪技术进行分析,以便用于实时安全应用。集成了数字视频功能的最佳应用应当能够支持各种变化形式的视频功能,因为用户不希望在视频交互地点和方式方面受到限制。事实上此类细节对用户是透明的。尽管用户不希望对具体视频流的来源费心,但是从实施角度来看数字视频设备需要理解各种视频源和目的地之间的差异,因为每种机制都具有不同优势和劣势,而其直接影响视频质量和视频流的最佳处理方式。例如,通过网络传输的视频需要在不影响视频质量情况下容许抖动和时延。以无线方式传输的视频容易出现丢包现象,而且也必须能够根据现有网络条件对数据速率进行动态调整。由于无法重新传输坏帧,因此通过天线接收的广播视频必须具备纠错机制。即使简单的DVD读取也必须考虑DVD表面的划痕,因为它们可能会导致让人无法忍受的画面定格和无数次重读。上述各种情况下的问题都相当复杂,而且实现它们也不能说微不足道。除此之外,用户希望这些问题都能得到解决,而且并不认为实现这些功能是产品的什么新奇之处。现在的开发人员没有足够的带宽来容纳这些变化,因为实施细节已占用大量带宽。避免任何难题这正是API的用武之地。通过从应用使用中抽取实施细节,API使开发人员能够集中精力实施应用开发,而无需将大量时间用于考虑具体实施问题。例如,从应用角度来看,开发人员只需考虑视频流的访问。利用API,只需通过GetVideo()如此简单的函数调用即可实现上述目的。GetVideo()函数包含此例中涉及检索下一帧视频的所有复杂细节。值得注意的是,这实际上并不能避免任何难题。GetVideo()的首要任务是明确视频来源,然后着手所有复杂的实施细节。API的任务是将复杂性封闭在应用层。这样,应用能以各种来源访问视频流,而不管其实施差异,不用大幅修改应用程序代码。这是达芬奇技术和集成组件的主要价值定位之一。通过提供必要的软件和API基础架构,达芬奇API使开发人员能够通过简单的函数调用实现数字视频。开发人员无需为编解码器的实施细节烦心。他们能够利用现成的驱动程序与编解码器,而无需花费数月时间设计算法以及针对特定平台和应用进行优化,同时可以把精力和开发资源投入到能够真正增值的应用层软件上。为了保护OEM厂商的代码投资,API另外还为他们提供关键的保障。通过提高代码的可移植性,API可以实现跨产品的平稳过渡。开发人员不但可以在初始和后续设计过程中更迅速进入市场,而且还能够轻松兼容不断变化和演进的多媒体格式。TI及其合作伙伴将确保达芬奇驱动程序和编解码器采用最新的标准,保证开发人员通过使自己的设计支持最新、最流行的多媒体格式而获得最大的竞争优势。另外,由于格式的实施细节包含在底层驱动程序的API之中,开发人员无需对此烦心。开发人员任何时候都不需要了解如何为DSP编程,也不需要了解基于硬件的复杂的视频加速引擎,只用一门心思地充分利用达芬奇器件的高性能特性。强大的数字视频引擎达芬奇技术为简化数字视频实施所提供的一大要素是采用现有成熟标准和进程。TI不要求开发人员熟悉所有专用API,而是使达芬奇技术以Linux开发人员已经熟悉的Linux驱动程序为基础。达芬奇技术目前支持基于MontaVista公司MontaVista专业版的Linux2.6.10。从互连角度来看,利用标准API调用可以执行标准通信操作,如:打开、关闭、读出和写入。这样,开发人员就能够简单明了地访问丰富的外设和视频源,而无需重新开发自己的接口。另外,对于基于存储的外设而言,开发人员可以通过文件系统界面存取数据,从而进一步简化数字视频开发过程。用于达芬奇技术、基于Linux的视频驱动程序使开发人员能够完全访问和控制视频功能,而不需要成为数字视频或DSP方面的专家。开发人员利用API可以在不进行复杂编程的情况下根据具体应用的需求配置基于硬件的视频引擎。例如,开发人员可以设置参数,以便调整图像尺寸、每像素位数、刷新频率和调色板(colormappalette),以及管理帧缓冲器和达芬奇处理器的屏幕菜单式调节(OSD)功能(该功能使开发人员能够在视频上叠加文字、图像并能为画中画功能叠加多个视频流)。此外,达芬奇的音频驱动程序也可提供丰富的功能,如录制、播放和实现多种采样频率(8KHz、16KHz、22KHz、44.1KHz、48KHz与96KHz)。此外,每种功能实施背后的复杂细节均由通过通用LinuxAPI访问的底层驱动程序处理,因此对开发人员是完全透明的。TMS320DM644x器件的计算资源采用最佳方式实现,无需开发人员进行任何编程。其中包括复杂的操作,如优化利用DSP资源与硬件加速引擎、为了提高数据传输效率以连锁模式利用增强型直接存储器存取(EDMA)外设、以及为了灵活地满足不同应用需求以Interrupt而非Tasklet模式进行数据包处理。标准接口的视频存储以家庭媒体网关为例——其允许用户播放各种来源的视频,包括通过以太网连接的PC、通过USB2.0连接的相机以及通过ATA连接到硬盘的文件存储器。由于达芬奇技术是基于标准Linux驱动程序之上,因此用于视频数据的应用程序代码在视频源打开之后可以像上述各种情况下的文件传输一样简单:显示H.264视频的HDD伪代码示例:这就是访问各种来源的视频的全部代码。重要的是,同样的代码可以用于各种情况,从而使应用程序代码具有灵活性和多功能性。在确定数字视频的目的地时上述灵活性同样至关重要。以机顶盒为例,其可直接连接家庭影院监视器或PC屏幕,或者可以向个人媒体播放器下载内容。每种显示器都具有不同的分辨率,而且可能不支持接收视频的原始格式。同样,在视频源打开并且配置之后,应用程序代码就简单明了:修改显示尺寸的伪代码示例:由于达芬奇技术采用了业界流行的API,因此高级视频功能的实施同样极为简单。例如,时移(Time-shifting)功能使观众能够在泡茶或接电话时暂停实时视频源的播放。因此,时移功能要求把实时视频存储到硬盘而不是立即播放,从而使用户不错过任何节目。当用户继续播放时,设备在播放已经保存的视频时必须继续把进入的视频存储到硬盘上(即:视频的同时编解码)。应用程序代码与前面的例子一样简单明了:用于暂停与继续视频播放的伪代码示例:fpga模块达芬奇的灵活性来自于其可编程架构。例如,TMS320DM644x就是一种双核ARM可编程架构具有非常显著的优势。虽然ASIC提供完整实施,但它们只能够用于单个产品。另外,如果产品规格不断变化,就必须重新设计ASIC,而这是一个费时费钱的过程。尽管FPGA提供充分的可编程处理能力,但是它们远远不能提供完整的实施,实际上带来的是十分低下的设计效率,因为开发人员必须在另外一种独立的硬件开发环境中工作。达芬奇技术兼具这两种方案的优势。由于其架构对于ARM和DSP核心均具备可编程性,开发人员能够通过代码和驱动程序将系统保持在最新、最优状态。由于必要的API代码和驱动程序是由TI及其合作伙伴提供的,因此数字视频实施具有完整性。凭借达芬奇处理器的可编程性,基于单个应用开发的IP能够得到重复利用。而对于ASIC,系统支持的每个编解码器都需要单独的硬件。由于DM644x的可编程性,相同的硬件资源可以进行动态配置,以支持适时所需的任何编解码器,从而可以保护和最大程度地利用硬件资源,尽可能降低系统成本。linux基石随着低成本芯片的充足供应,数字视频将迅速成为消费类与嵌入式电子产品市场中突显产品特色的一项功能。为了保持竞争力,开发人员需要能够以尽可能快的速度、尽可能高的效率在设计中引入数字视频功能。由于基于SoC技术的先进芯片是实现数字视频上市的要素,因此,如果离开适当的软件工具与全面的集成软件,开发人员就不得不把大量设计资源投入到开发基本数字视频功能的艰巨任务中,而无法集中力量增加应用层的价值。借助高级Linux支持、业界标准API及可用