關(guān)鍵詞： 視頻系統(tǒng) , 數(shù)字 , 新概念

在數(shù)字視頻創(chuàng)新已經(jīng)成為數(shù)字信息產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)的今天，數(shù)字視頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法不斷提高，這樣既可以為數(shù)字視頻產(chǎn)品拓展差異性空間，也能夠縮短開(kāi)發(fā)周期以滿(mǎn)足日新月異的市場(chǎng)需求。  

現(xiàn)在數(shù)字視頻系統(tǒng)的復(fù)雜度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以往任何時(shí)候，特別是隨著單片系統(tǒng)(SoC)時(shí)代的到來(lái)，廣大設(shè)計(jì)人員正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。在SoC成為數(shù)字視頻系統(tǒng)平臺(tái)的時(shí)候，新的集成開(kāi)發(fā)概念也就應(yīng)運(yùn)而生，其實(shí)質(zhì)就是通過(guò)綜合的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境以及所提供的多種工具，實(shí)現(xiàn)數(shù)字音視頻軟件與底層系統(tǒng)軟件及相關(guān)應(yīng)用的集成，并采用有效的手段進(jìn)行調(diào)試。關(guān)于數(shù)字視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的集成理念可以結(jié)合業(yè)界具有代表意義的單片數(shù)字媒體處理平臺(tái)達(dá)芬奇(Davinci)及其開(kāi)發(fā)技術(shù)作一些探討，其中包含基本開(kāi)發(fā)理念、開(kāi)發(fā)集成環(huán)境、數(shù)字視頻配置工具和圖形系統(tǒng)可視化工具四個(gè)方面。  

圖1 達(dá)芬奇軟件集成結(jié)構(gòu)框圖  

數(shù)字視頻系統(tǒng)開(kāi)發(fā)理念  

既然處理器自身只能用作數(shù)字視頻解決方案的基礎(chǔ)，那么管理數(shù)字視頻系統(tǒng)的所有組件就成為極其復(fù)雜的工程難題。對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，數(shù)字視頻只是更為龐雜的系統(tǒng)的眾多組件之一。為了在真正意義上使開(kāi)發(fā)人員克服最初的障礙并且加快產(chǎn)品上市進(jìn)程，僅僅開(kāi)發(fā)實(shí)施數(shù)字視頻的基礎(chǔ)芯片和軟件已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。開(kāi)發(fā)人員不僅需要處理器，還需要能夠直接投入生產(chǎn)的理想代碼。換言之，為了滿(mǎn)足其應(yīng)用的特定需求，開(kāi)發(fā)人員還需要已經(jīng)集成到可配置或輕松編程的數(shù)字視頻子系統(tǒng)上的硬件和軟件。  

數(shù)字視頻系統(tǒng)的復(fù)雜性主要在于開(kāi)發(fā)人員必須創(chuàng)建和管理的眾多組件。為眾多組件編寫(xiě)代碼并且管理其間的交互將大大增加集成一套完整系統(tǒng)的難度。為此達(dá)芬奇技術(shù)通過(guò)提供開(kāi)放式平臺(tái)來(lái)降低系統(tǒng)復(fù)雜性，在該平臺(tái)之上，德州儀器及其第三方合作伙伴已經(jīng)開(kāi)發(fā)和集成了構(gòu)成數(shù)字視頻系統(tǒng)所需要的各種組件，并且還集成了使任何工程師都能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字視頻創(chuàng)新所需的軟硬件。  

在采用達(dá)芬奇平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)中，最需要關(guān)注的就是全新的開(kāi)發(fā)理念。成功實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻需要四大要素，即處理器平臺(tái)、開(kāi)發(fā)工具、軟件以及系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)。由于能夠在集成這四種要素的平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻、音頻、語(yǔ)音與話(huà)音技術(shù)，因此達(dá)芬奇技術(shù)所支持的SoC平臺(tái)針對(duì)靈活的數(shù)字視頻實(shí)施而進(jìn)行了精心優(yōu)化，集成了可編程DSP內(nèi)核、ARM處理器以及視頻加速協(xié)處理器。憑借高效的處理能力、存儲(chǔ)器、I/O帶寬、平衡的內(nèi)部互連以及專(zhuān)用外設(shè)組合，并以最低的成本為視頻應(yīng)用提供理想的核心動(dòng)力。  

達(dá)芬奇技術(shù)在芯片級(jí)上充分發(fā)揮雙處理器的協(xié)處理器功效，并輔之以強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具，以擴(kuò)展其基于芯片的DSP技術(shù)能力，并結(jié)合高度優(yōu)化的視頻算法軟件。開(kāi)發(fā)人員不需要再費(fèi)心于如何針對(duì)自己的基本創(chuàng)新進(jìn)行編程和優(yōu)化代碼的細(xì)節(jié)問(wèn)題，因此縮短了開(kāi)發(fā)的周期。達(dá)芬奇技術(shù)通過(guò)更加簡(jiǎn)單易用的標(biāo)準(zhǔn)API組合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些創(chuàng)新的利用，這些API允許輕松利用可隨時(shí)投產(chǎn)的編解碼器(CODEC)。  

達(dá)芬奇技術(shù)使開(kāi)發(fā)人員不再需要了解視頻應(yīng)用中實(shí)施具體CODEC引擎的細(xì)節(jié)，而可以較少的投入通過(guò)授權(quán)得到符合x(chóng)DM標(biāo)準(zhǔn)的視頻、影像、語(yǔ)音和音頻軟件，并通過(guò)配置工具植入SOC中。這樣一來(lái)，開(kāi)發(fā)人員便無(wú)需修改上層應(yīng)用代碼即可以使用理想CODEC的API，可以顯著簡(jiǎn)化視頻CODEC處理的具體低層次細(xì)節(jié),而集中進(jìn)行增值應(yīng)用開(kāi)發(fā)。如圖1為達(dá)芬奇軟件集成結(jié)構(gòu)，其中包括信號(hào)處理層、應(yīng)用層及底層核心程序。  

在完成軟件集成之后，SOC的系統(tǒng)調(diào)試將是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，所幸達(dá)芬奇技術(shù)可以提供數(shù)據(jù)可視化工具，這是業(yè)界首創(chuàng)的圖形系統(tǒng)可視化技術(shù)的集中展現(xiàn)。開(kāi)發(fā)人員只需要通過(guò)PC屏幕上多個(gè)圖形窗口界面，直觀地了解到程序運(yùn)行的結(jié)果，并且在同一圖象上顯示ARM與DSP的任務(wù)運(yùn)行情況。正是這種數(shù)據(jù)可視化工具提供了系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)流程的鳥(niǎo)瞰圖以便實(shí)時(shí)地快速確認(rèn)問(wèn)題所在，因此實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)效率與總體性能的最大化。  

構(gòu)建數(shù)字視頻集成環(huán)境  

針對(duì)數(shù)字視頻創(chuàng)新應(yīng)用，開(kāi)放式平臺(tái)的效力勿庸置疑，這可上溯到開(kāi)放式開(kāi)發(fā)平臺(tái)曾經(jīng)所引發(fā)的PC市場(chǎng)的爆炸性增長(zhǎng)。TI的OMAP平臺(tái)環(huán)境已經(jīng)將移動(dòng)電話(huà)應(yīng)用開(kāi)發(fā)提升到了一個(gè)新的高度，即通過(guò)集成軟硬件使軟件開(kāi)發(fā)商仍然能夠利用現(xiàn)有的系統(tǒng)，并集中精力開(kāi)拓新市場(chǎng)及新的收入來(lái)源，如開(kāi)發(fā)文本信息傳輸、鈴聲下載以及手機(jī)中的其它高級(jí)應(yīng)用等。達(dá)芬奇技術(shù)同樣將類(lèi)似OMAP的集成環(huán)境概念融入到了廣泛的數(shù)字視頻應(yīng)用中。  

達(dá)芬奇技術(shù)所提供的開(kāi)放式開(kāi)發(fā)平臺(tái)通過(guò)開(kāi)發(fā)集成環(huán)境可以支持多種底層操作系統(tǒng)和擴(kuò)展更多的應(yīng)用程序。達(dá)芬奇軟件初始將支持Linux，將來(lái)會(huì)陸續(xù)支持其他操作系統(tǒng)。Linux支持的內(nèi)容包括外設(shè)驅(qū)動(dòng)器、實(shí)時(shí)應(yīng)用管理、應(yīng)用級(jí)API以及可隨時(shí)投產(chǎn)的代碼。針對(duì)視頻而精心優(yōu)化的、基于集成的DSP、專(zhuān)用型開(kāi)發(fā)工具、調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器、CODEC以及系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用代碼的整體組合使開(kāi)發(fā)人員能夠?qū)崿F(xiàn)完整而復(fù)雜的數(shù)字視頻系統(tǒng)，僅需少量函數(shù)調(diào)用即可提供編解碼功能。

完整的達(dá)芬奇軟件架構(gòu)涵蓋低級(jí)的OS驅(qū)動(dòng)程序乃至應(yīng)用API，使開(kāi)發(fā)人員無(wú)需投入過(guò)多力量編寫(xiě)及優(yōu)化編解碼器或進(jìn)行DSP編程，即能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字視頻功能。最初的API基于Linux操作系統(tǒng)，使開(kāi)發(fā)人員實(shí)施編解碼器時(shí)不接觸復(fù)雜的軟硬件細(xì)節(jié)，這使他們不必修改應(yīng)用代碼就能實(shí)現(xiàn)多媒體編解碼器互換。在創(chuàng)建應(yīng)用時(shí)，開(kāi)發(fā)人員能利用標(biāo)準(zhǔn)的OS開(kāi)發(fā)環(huán)境編寫(xiě)業(yè)界認(rèn)可的API，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)及視頻接口功能。而這些工作均可建立在同樣的開(kāi)發(fā)集成環(huán)境中。  

開(kāi)發(fā)人員目前可借助數(shù)字視頻評(píng)估模塊(DVEVM)構(gòu)建數(shù)字視頻開(kāi)發(fā)集成平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)字視頻系統(tǒng)評(píng)估與實(shí)施工作。DVEVM包含MontaVista2.6.10 Linux Preview開(kāi)發(fā)套件以及MontaVista GNU 開(kāi)發(fā)工具，還包括NTSC/PAL相機(jī)、LCD屏幕、預(yù)連線的視頻編碼及編解碼器演示，還能用原視頻流創(chuàng)建新的演示。DVEVM還可實(shí)現(xiàn)視頻輸入／輸出連接、網(wǎng)絡(luò)接口、存儲(chǔ)器接口以及標(biāo)準(zhǔn)的子卡連接等，這使開(kāi)發(fā)人員能夠用DVEVM開(kāi)發(fā)出理想的應(yīng)用原型。采用DVEVM，開(kāi)發(fā)人員可為ARM編寫(xiě)應(yīng)用代碼，直接適合投產(chǎn)的要求，并且還可通過(guò)達(dá)芬奇API訪問(wèn)DSP內(nèi)核以立即開(kāi)始已有DM6443及DM6446器件的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作。  

基于SOC的數(shù)字視頻系統(tǒng)內(nèi)部其實(shí)也是一種軟件的高度集成，只是其中的軟件均以微碼的方式存在。在達(dá)芬奇軟件平臺(tái)中可以細(xì)分為多任務(wù)的CODEC，即視頻(Video)、影像(Image)、語(yǔ)音(Speech)、音頻(Audio),統(tǒng)稱(chēng)VISA。另外還包含具有多媒體框架組件的CODEC引擎遠(yuǎn)程服務(wù)器。由此構(gòu)成的信號(hào)處理層(SPL)一方面通過(guò)VISA API接口與應(yīng)用層(APL)連接，另一方面則通過(guò)DSP/BIOS與底層內(nèi)核溝通。APL包含客戶(hù)增值差異化設(shè)計(jì)軟件模塊，并通過(guò)Linux API溝通底層內(nèi)核的許多外圍接口驅(qū)動(dòng)。  

圖2 達(dá)芬奇軟件平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖  

圖2所示達(dá)芬奇的軟件及平臺(tái)構(gòu)架圖有助于進(jìn)一步了解內(nèi)部細(xì)節(jié)，其中包括ARM端linux上運(yùn)行的應(yīng)用程序，DSP上運(yùn)行的CODEC引擎以及負(fù)責(zé)ARM與DSP通信的DSP/BIOS LINK等。所有的開(kāi)發(fā)都可以在TI通用的軟件集成環(huán)境(Code Composer Studio)中進(jìn)行,其適于數(shù)字視頻開(kāi)發(fā)的最新版本為V3.2。  

在對(duì)達(dá)芬奇基本的硬件和軟件平臺(tái)有所了解之后，不妨嘗試著建立起自主的基于達(dá)芬奇技術(shù)的數(shù)字視頻集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并達(dá)芬奇技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)了數(shù)字視頻背后的許多復(fù)雜細(xì)節(jié)，為數(shù)字視頻應(yīng)用提供強(qiáng)有力的支持。只要樹(shù)立數(shù)字視頻技術(shù)開(kāi)發(fā)的新概念，開(kāi)發(fā)人員將不必拘泥于繁瑣的底層基礎(chǔ)建立，不用受制于繁重DSP編程工作，而是可以通過(guò)有效的片上軟件及應(yīng)用集成，開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)越性能和創(chuàng)新功能的數(shù)字視頻應(yīng)用和產(chǎn)品。