OMAP3平臺移動(dòng)多媒體的視頻解碼方案
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(2)DSP內核
TMS320C64X+內核具有最佳的功耗性能比，工作主頻最高為520 MHz；它具有高度的并行能力，32位讀寫(xiě)和功能強大的EMIF，雙流水線(xiàn)的獨立操作以及雙MAC的運算能力。它采用3項關(guān)鍵的革新技術(shù)：增大的空閑省電區域、變長(cháng)指令和擴大的并行機制。其結構針對多媒體應用高度優(yōu)化，適合低功耗的實(shí)時(shí)語(yǔ)音圖像處理。另外，TMS320C64X+內核增加了固化了算法的硬件加速器，來(lái)處理運動(dòng)估計、8×8的DCT／IDCT和1／2像素插值，降低了視頻處理的功耗。
(3)流量控制器
流量控制器TC用于控制ARM、DSP、DMA以及本地總線(xiàn)對OMAP3530內所有存儲器(包括SRAM，SDRAM、Flash和ROM等)的訪(fǎng)問(wèn)。
OMAP3530具有豐富的外圍接口，如液晶控制器、存儲器接口、攝像機接口、空中接口、藍牙接口、通用異步收發(fā)器、I2C主機接口、脈寬音頻發(fā)生器、串行接口、主客戶(hù)機USB口、安全數字多媒體卡控制器接口、鍵盤(pán)接口等。這些豐富的外圍接口使應用OMAP的系統具有更大的靈活性和可擴展性。
1．2 OMAP3530的軟件平臺
利用OMAP可以建立兩個(gè)操作系統：基于ARM的操作系統(如WinCE、Linux等)，以及基于DSP的DSP／BIOS。連接兩個(gè)操作系統使用的核心技術(shù)是DSP／BIOS橋。0MAP支持多種實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統在ARM微處理器上工作，用來(lái)對ARM微處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)多任務(wù)調度管理，對TMS320C64X+進(jìn)行控制和通信；同時(shí)，支持多種實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統在TMS320C64X+上工作，實(shí)現復雜的多媒體信號處理。DSP／BIOS橋包含DSP管理器、DSP管理服務(wù)器、DSP和外圍接口鏈接驅動(dòng)器。DSP／BIOS橋提供運行在Cortex-A8上的應用程序和運行TMS320C64X+上的算法之間的通信管理服務(wù)。開(kāi)發(fā)者可以利用DSP／BIOS橋中的應用編程接口控制在DSP中實(shí)時(shí)任務(wù)的執行，并同DSP交換任務(wù)運行結果和狀態(tài)消息。在這個(gè)環(huán)境下，開(kāi)發(fā)者可以調用局部DSP網(wǎng)關(guān)組件來(lái)實(shí)現諸如視頻、音頻和語(yǔ)音等功能。因此，開(kāi)發(fā)者不需要了解DSP和DSP／BIOS橋，就能開(kāi)發(fā)新的應用軟件。使用標準應用編程接口開(kāi)發(fā)的應用軟件，與基于0MAP的未來(lái)無(wú)線(xiàn)設備兼容。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/166652.htm
2 視頻編碼標準與OMAP圖形圖像庫應用
2．1 視頻編碼標準
從1988年開(kāi)始，ISO／IEC MPEG和ITU-T針對不同的應用制訂了一系列視頻編碼國際標準。MPEG的有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4標準，ITU-T的有H．261、H．263、H_263+／H．263++以及H．264標準。2001年12月，ISO和ITU-T正式成立聯(lián)合視頻小組(Joint Video Team，JVT)共同制定新的H．264編碼標準。2002年6月，我國信息產(chǎn)業(yè)部制訂了我國的數字音視頻編碼技術(shù)標準(Audio-Video Coding Standard，AVS)。AVS是我國具備自主知識產(chǎn)權的第二代信源編碼標準。與目前比較流行的標準(如MPEG-2、MPEG-4、H．263、H．264)相比，從編碼效率來(lái)看，MPEG-4是MPEG-2的1．4倍，AVS和H．264都是MPEG-2的2倍以上；從算法復雜度上來(lái)看，H．264的算法在編碼端比MPEG-2復雜4～5倍，在解碼端復雜2～3倍，而AVS在復雜度上比H．264有較大幅度降低，且不需要交納高昂的專(zhuān)利費用。
目前，應用比較廣泛的視頻編碼標準中，基本上都有如下的步驟：將圖像序列編碼為幀內模式和幀問(wèn)模式兩種，并且分別進(jìn)行編碼。采用幀內編碼時(shí)，直接對8×8的像素塊進(jìn)行DCT變換，然后將量化系數進(jìn)行變長(cháng)編碼后形成輸出碼流；另一路經(jīng)反量化、反DCT變換后形成恢復圖像，直接存入幀存儲器。采用幀間編碼時(shí)，對原始數據的每個(gè)塊先進(jìn)行運動(dòng)估計，并與經(jīng)運動(dòng)估計后的預測圖像相減，產(chǎn)生差分圖像，接著(zhù)進(jìn)行DCT變換和量化，并同運動(dòng)矢量數據一起編碼形成碼流；另一路經(jīng)反量化、反DCT變換后形成恢復圖像，存入幀存儲器，用于下一步的運動(dòng)估計。
不同的標準具有各自的特點(diǎn)，例如MPEGl與H．261采用整像素，MPEG4和H．263采用半像素，H．264與AVS采用1／4至1／8像素精度的運動(dòng)估計，H．261采用單參考幀，H．264與AVS采用多參考幀等。特別是目前的H．264標準，采用整數DCT／IDCT、幀內預測、多模式運動(dòng)估計、去塊效應濾波器等先進(jìn)技術(shù)，造成了極大的算法復雜度，對硬件實(shí)時(shí)解碼提供了很高的要求。
2．2 OMAP圖形圖像庫(IMGLIB)應用
針對圖像與視頻處理的需要，TI提供了IMGLIB庫供C程序調用。庫里內容主要有2部分：
①硬件加速部分。由匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，但是計算由硬件的加速模塊來(lái)實(shí)現，無(wú)法修改。例如DCT／IDCT都是針對8×8塊進(jìn)行的，變換矩陣已經(jīng)固定，硬件加速指令共有16種，其中DCT／IDCT各1條，運動(dòng)估計指令10條，插值指令4條。
②軟件加速部分。用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，包括矩陣量化反量化、JPEG變長(cháng)編碼、一維／二維離散小波變換反變換及小波包變換反變換，以及圖像的直方圖計算、邊緣檢測、帶移位操作的3×3掩模操作等。這些軟件加速指令都提供了標準的C接口，用戶(hù)可以直接調用，也可以模仿編寫(xiě)規則編譯生成自己的庫文件。
在視頻編解碼過(guò)程中，運動(dòng)估計、DCT／IDCT和像素插值占據了大量的運算時(shí)間，0MAP平臺提供的硬件加速單元可以高效地完成上述運算，而幾乎不占用CPU時(shí)鐘(這里，不占用是指運算過(guò)程，實(shí)際上數據的輸入輸出仍需要花費少量時(shí)間)；同時(shí)，優(yōu)化的軟件加速單元也可以較快地完成運算。以DCT／IDCT為例，耗時(shí)情況如表1所列。
由表1可知，硬件DCT耗時(shí)約為軟件DCT的1／7，硬件IDCT耗時(shí)約為軟件IDCT的1／4．5。因此，采用硬件加速模塊可以極大地提高運算速度并降低功耗。
對于最新的H．264以及AVS標準，需要采用OMAP3530才能發(fā)揮0MAP系列的硬件加速優(yōu)勢。OMAP3530的硬件加速器集成了加速模塊的半像素插值，采用的整數DCT／IDCT類(lèi)變換硬件加速模塊，而且集成了去塊效應濾波器。在通用計算機上，H．264的解碼過(guò)程中各部分所需的時(shí)間如表2所列。
從表2中可以看出，在H．264的解碼過(guò)程中，環(huán)路濾波、插值以及反變換反量化占據了超過(guò)70％的計算時(shí)間。因此，用0MAP3530來(lái)進(jìn)行H．264以及AVS的解碼時(shí)，如果能有效地利用0MAP3530的硬件加速資源，可以提高計算效率，實(shí)現實(shí)時(shí)解碼。另外，除了硬件加速器之外，0MAP3530的體系結構比較適合于視頻處理，這主要基于以下考慮：
①目前市場(chǎng)上推出的整合了ARM與DSP的多媒體專(zhuān)用芯片并不多，OMAP可以使用單一芯片實(shí)現嵌入式操作系統(Linux、WinCE等)的功能，并且可以獲得TI廣大的第三方提供的豐富的算法支持?；诓僮飨到y的編程更靈活方便，便于產(chǎn)品的軟件升級。相比之下，單一的DSP無(wú)法實(shí)現操作系統的功能，若額外采用ARM構建操作系統，成本以及硬件軟件復雜度無(wú)疑會(huì )大于采用OMAP平臺。
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