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??? 數(shù)字視頻技術(shù)" title="視頻技術(shù)">視頻技術(shù)正從便攜式攝像機與安全監(jiān)控系統(tǒng)等專用應用領(lǐng)域向各種消費類電子產(chǎn)品快速推廣，這為傳統(tǒng)視頻開發(fā)技術(shù)提出了巨大挑戰(zhàn)。過去，這些傳統(tǒng)技術(shù)需要熟悉最新編碼／解碼（編解碼器" title="編解碼器">編解碼器）標準并能為高性能信號處理平臺編寫匯編代碼的專家手工編寫大量代碼。
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??? 信號處理技術(shù)制造商推出了將處理器、開發(fā)工具、軟件以及系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)高度集成的開發(fā)環(huán)境，使設計人員能夠在高系統(tǒng)級" title="系統(tǒng)級">系統(tǒng)級別的抽象環(huán)境下開發(fā)視頻應用" title="視頻應用">視頻應用，從而解決這一繁瑣而復雜的難題。這使設計人員能集中精力開發(fā)應用功能，通過簡單調(diào)用應用編程接口 (API) 就能實施視頻、音頻、語音和影像技術(shù)，以處理諸如實施特定編解碼器引擎以及匹配屏幕分辨率等細節(jié)。
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新一代視頻應用
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??? 隨著實施數(shù)字視頻的成本不斷下降，更多嵌入式開發(fā)人員開始在各種產(chǎn)品中集成音、視頻技術(shù)。機頂盒（STB）作為集成家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能，其使家庭用戶能在電視屏幕上查看訪客情況。同時，傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)視頻應用的質(zhì)量也在不斷提高。為了可智能化地調(diào)整對比度與聚焦，正在開發(fā)計算性能更高的算法。高靈活性的處理選項也使用戶能通過包括黑白、彩色、紅外、熱感等在內(nèi)的各種設置捕獲影像。此外，我們也正在開發(fā)智能攝像頭，以在鏡頭框中的所有人都睜眼時才捕獲影像。
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傳統(tǒng)的編解碼器實施方法
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??? 日益廣泛的視頻使用與復雜性不斷提高的新型視頻應用使人們開始重視傳統(tǒng)視頻開發(fā)方法的局限性問題。傳統(tǒng)方法的最大障礙之一就是需要對編解碼器算法進行手工編碼，才能壓縮數(shù)據(jù)流進行傳輸存儲也才能解壓縮用于查看和編輯。目前的編解碼器標準非常復雜，而且還在不斷演進發(fā)展，以增強視頻質(zhì)量和降低帶寬占用。
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????正由于此，工程師往往需要很多人月 (man-month) 的時間才能完成嵌入式視頻應用的實施。通常，編解碼器先用采 C/C++ 等較高級語言開發(fā)，然后再將部分代碼用匯編語言重寫，從而根據(jù)硬件實施優(yōu)化性能與功耗。上述編程工作的第二階段需要熟練掌握特定硬件平臺的大量專業(yè)技能。
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??? 諸如 MPEG2 等前代編解碼器已穩(wěn)定成型，但 MPEG4 與 H.264 等最新的高效編解碼器仍在不斷改進，因此我們必須在產(chǎn)品開發(fā)過程和未來升級中考慮到編解碼器變動的可能性。此外，新型編解碼器也提供了更豐富的工具套件 (toolset)，能夠為開發(fā)人員在設置視頻流" title="視頻流">視頻流時提供更多選擇。例如，有的編解碼器視頻流可允許使用隔行掃描規(guī)范，而有的則不行。
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硬件考慮事項
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??? 編解碼器通常運行于專用集成電路 (ASIC) 或數(shù)字信號處理器（DSP）上。ASIC是針對特定應用進行設計定制的，因此功耗通常較低，外形尺寸也相對較小。使用 ASIC 的不利因素在于，工程設計僅適用于特定應用，因此成本較高，而且如果要根據(jù)不斷發(fā)展的編解碼器標準進行實施更改的話，成本也會比較高。新編解碼器的實施通常需要增加 ASIC 器件的裸 片大小。
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??? DSP 則能提供全面的軟件可編程性，其中包括現(xiàn)場再編程功能，以使用戶在推出 MPEG 2 產(chǎn)品之后還能再讓其升級支持 H.264 視頻編解碼器。此外，DSP 還有助于簡化可支持多種編解碼器產(chǎn)品的開發(fā)，而且還能根據(jù)標準的變化實時更新編解碼器。此外，還可將 DSP集成在片上系統(tǒng)（SoC）中，與諸如通用處理器（GPP）和加速器等更多功能結(jié)合在一起，從而有助于減少組件數(shù)。
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應用領(lǐng)域的問題
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??? 數(shù)字視頻實施只是當今大多數(shù)創(chuàng)新型應用的一部分，通常運行于 GPP 之上的應用則構(gòu)成另一部分，可提供用戶界面并實現(xiàn)產(chǎn)品差異化的特定特性。應用的重要角色之一就是實現(xiàn)軟硬件的統(tǒng)一，例如，在編解碼器與視頻端口之間提供視頻緩存。此外，應用還需要諸如 Linux或Windows CE 等操作系統(tǒng)，因為必須通過操作系統(tǒng)來處理以太網(wǎng)協(xié)議棧、無線協(xié)議棧、輸入/輸出設備驅(qū)動器等。
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通過軟件實現(xiàn)硬件抽象
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??? 新一代視頻產(chǎn)品的開發(fā)人員必須快速向市場推出具備高級特性的產(chǎn)品，才能確保在競爭中脫穎而出。為了實現(xiàn)上述目標，他們必須盡可能集中優(yōu)勢資源用于應用本身的開發(fā)工作，而不應被視頻實施的具體細節(jié)所干擾。
視頻硬件開發(fā)人員為了滿足上述要求，推出了包含軟硬件、工具以及支持等在內(nèi)的集成式環(huán)境，能夠大幅簡化數(shù)字視頻技術(shù)的實施。這種環(huán)境提供了一個開放式平臺以供眾多企業(yè)開發(fā)和集成可構(gòu)成數(shù)字視頻系統(tǒng)的不同組件，從而降低了視頻系統(tǒng)的復雜性。這些高性能信號處理平臺目前包含生產(chǎn)就緒型軟件，如硬件驅(qū)動器、手工優(yōu)化的編解碼器，以及管理網(wǎng)絡上音視頻同步和流媒體的應用代碼等。
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??? 新架構(gòu)提供的 API 使開發(fā)人員能專注于應用開發(fā)工作，而無需為視頻實施問題浪費過多時間，也不必進行 DSP 編程。通過將硬件實施細節(jié)與硬件在應用中的使用相分離，開發(fā)人員可非常便捷地將應用移植到新平臺與新操作系統(tǒng)上，一般僅需更改 API 之后的驅(qū)動器即可。
編寫應用程序的開發(fā)人員僅需調(diào)用標準函數(shù)庫就能實施各種視頻、影像、話音與音頻編解碼器以及其他視頻和音頻功能。
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??? API 本身由硬件制造商提供，并已針對硬件實施進行了優(yōu)化。如果換用新的硬件，那么只需替換驅(qū)動程序即可，而無需更改應用代碼。如果標準發(fā)生更改或者發(fā)布了新標準，則硬件制造商可以更新編解碼器，這樣應用開發(fā)人員只需下載新的軟件庫而不必重新編寫代碼。這種方案有助于大幅降低視頻開發(fā)的成本并縮短產(chǎn)品上市進程。
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訪問任何來源的視頻
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??? 上述方案的主要優(yōu)勢在于無需對應用代碼做出重大更改即能訪問各種來源的視頻流。例如，可用下列代碼來訪問硬盤驅(qū)動器等 ATA 外設中的視頻，而且可對這段代碼范例稍做修改，就能訪問任何來源的視頻。
??? InitPeripherals()
??? InitEthernet();
??? InitUSB();
??? InitATA();
??? InitDisplay();
??? InitH264Decoder();
??? OpenCodec()
??? OpenH264Channel();
??? StartDecode(ATA.Address, H264.Channel, Display.Address);
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??? 通過 API，開發(fā)人員能根據(jù)視頻引擎來配置硬件，以確保特殊應用能夠滿足復雜節(jié)目要求，如影像尺寸、單位像素位 (bpp) 等，此外還能管理幀緩沖器與內(nèi)置屏幕顯示功能等，不一而足。
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更改顯示尺寸
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??? 下列代碼范例顯示，打開并配置視頻流之后即可輕松更改顯示尺寸。這段代碼使機頂盒能使用相同的代碼與家庭影院監(jiān)視器直接相連，并將內(nèi)容下載至個人視頻播放器。
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??? InitPeripherals()
??? // Display driver is passed arguments to move away from
??? default values
??? InitDisplay(QCIF | CIF | D1 | 720p | 1080i);
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??? 新系統(tǒng)級抽象方案可顯著簡化高級視頻特性的實施。我們可用這種方案來實施時移技術(shù)，以便將實時視頻存儲至磁盤上，而不必一定要立即播放，這樣用戶即便暫時沒時間收看也可以看重播，從而不會錯過任何節(jié)目。
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I/O 層驅(qū)動程序
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??? 上述各種特性背后的復雜細節(jié)均由通用 API 訪問低層驅(qū)動程序完成，因而對開發(fā)人員而言實際上是完全透明的。采用界面熟悉、獲廣泛支持的 Linux 驅(qū)動程序可簡化視頻技術(shù)在嵌入式應用中的集成工作。我們可使用 Linux 社區(qū)非常熟悉的 API，如捕獲側(cè) (capture side) 上的 Video for Linux Two (V4L2) API 與通用 FBDev API 等，能夠簡化從 PC 開發(fā)環(huán)境向嵌入式 SOC 環(huán)境的升級。
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??? 我們能夠在無需使用任何匯編語言編程的情況下以最佳方式實施硬件產(chǎn)品的計算資源。我們可以執(zhí)行各種復雜操作，包括優(yōu)化使用DSP資源和基于硬件的加速引擎，通過信號鏈模式使用增強型直接存儲器存取外設以提高數(shù)據(jù)傳輸效率，并通過中斷和小片任務模式（Interrupt vs. Tasklet）中的分組處理來靈活滿足不同應用要求等。
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??? 總而言之，新型設計方法使開發(fā)人員能夠通過 API 實現(xiàn)全面的視頻功能，而不必考慮視頻處理的細節(jié)問題。可輕松對視頻處理的低級別細節(jié)進行修改，以滿足編解碼器或硬件更改的要求，而毋需更改上層應用代碼。這種方案消除了對 DSP 進行編程的麻煩，以使開發(fā)團隊能將大部分部力量集中于應用本身的開發(fā)上。此外，新方案還有助于以更低的費用大幅縮短集成領(lǐng)先視頻功能的產(chǎn)品的上市時間，同時減少未來產(chǎn)品維護與升級所需的時間和成本。