编解码技术在过去十年中不断改进。最新的编解码技术(H.264/AVC与VC-1)代表着第三代视频压缩技术。为具体应用选择正确的编解码器并优化其实时实施仍然是一项巨大的挑战，最佳的设计必须权衡压缩效率及可用的计算能力。 ……

   视频压缩是所有令人振奋的、新型视频产品的重要动力。为具体应用选择正确的编解码器并优化其实时处理仍然是一项巨大的挑战。最佳的设计必须权衡压缩效率及可用的计算能力。此外，如何在计算能力有限的情况下获得最佳压缩效率也是一门大学问。

数字视频的主要挑战在于原始或未压缩的视频需要存储或传输大量数据。例如，标准清晰度的 NTSC 视频的数字化一般是每秒 30 帧速率，采用 4:2:2 YCrCb 及 720×480，其要求超过 165Mbps 的数据速率。保存 90 分钟的视频需要 110GB 空间，或者说超过标准 DVD-R 存储容量的 25 倍。即使是视频流应用中常用的低分辨率视频（如CIF：352×288 4:2:0、30 帧/秒）也需要超过 36.5Mbps 的数据速率，这是 ADSL 或 3G 无线等宽带网络速度的许多倍。目前的宽带网可提供 1～10Mbps 的持续传输能力，显然数字视频的存储或传输需要采用压缩技术。

    视频压缩的目的是对数字视频进行编码——在保持视频质量的同时占用尽可能少的空间。编解码技术理论依据为信息理论的数学原理。不过，开发实用的编解码技术需要艺术性的精心考虑。

压缩权衡

在选择数字视频系统的编解码技术时需要考虑诸多因素。主要因素包括应用的视频质量要求、传输通道或存储介质所处的环境（速度、时延、错误特征）以及源内容的格式。同样重要的还有预期分辨率、目标比特率、色彩深度、每秒帧数以及内容和显示是逐行扫描还是隔行扫描。压缩通常需要在应用的视频质量要求与其他需求之间做出取舍。首先，用途是存储还是单播、多播、双向通信或广播？对于存储应用，到底有多少可用的存储容量以及存储时间需要多久？对于存储之外的应用，最高比特率是多少？对于双向视频通信，时延容差或容许的端到端系统延迟是多少？如果不是双向通信，内容需要在脱机状态提前完成编码还是需要实时编码？网络或存储介质的容错能力如何？根据基本目标应用，不同压缩标准以不同方式处理这些问题的权衡。

另一方面是需要权衡编解码实时处理的成本。如 H.264/AVC 或 WMV9/VC-1等能够实现较高压缩比的新算法需要更高的处理能力，这会影响编解码器件的成本、系统功耗以及系统内存。

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标准对编解码技术的普及至关重要。出于规模经济原因，用户根据可承受的标准寻找相应产品。由于能够保障厂商之间的互操作性，业界乐意在标准方面进行投资。而由于自己的内容可以获得较长的生命周期及广泛的需求，内容提供商也对标准青睐有加。尽管几乎所有视频标准都是针对少数特定应用的，但是在能够适用的情况下，它们在其他应用中也能发挥优势。

为了实现更好的压缩及获得新的市场机遇，ITU与 MPEG 一直在不断发展压缩技术和开发新标准。中国最近开发了一种称为 AVS 的国家视频编码标准，我们在后面也会做一介绍。目前正在开发的标准包括 ITU/MPEG 联合可扩展视频编码 (Joint Scalable Video Coding)（对 H264/ AVC 的修订）和MPEG 多视角视频编码 (Multi-view Video Coding)。另外，为了满足新的应用需求，现有标准也在不断发展。例如，H.264 最近定义了一种称为高精度拓展 (Fidelity Range Extensions) 的新模式，以满足新的市场需求，如专业数字编辑、HD-DVD 与无损编码等。

…………视频压缩正在市场中催生数量日益增长的数字视频产品。采用数字视频压缩技术的终端设备范围广泛，从电池驱动的便携设备到高性能基础设备。

   数字视频的最佳处理器解决方案取决于具体的目标应用。TI 拥有可支持多种标准并满足主要设计及系统约束需求的各种 DSP。TI的解决方案范围广泛，其中包括低功耗 C5000 DSP与移动OMAP 应用处理器、高性能C6000 DSP 与视频优化的高性能 DM64x 和 DM644x 数字媒体处理器。

德州仪器 (TI) 的DM 列处理器专门针对高端视频系统的需求而设计。该系列的最新处理器是功能强大的 DM6446[15]，其采用了TI的达芬奇 (DaVinci)技术[16]。DM6446的双内核架构兼具DSP和RISC技术优势，集成了时钟频率达594MHz 的c64x+ DSP内核与ARM926EJ-S内核。新一代c64x+ DSP 是 TMS320C6000(tm) DSP 平台中性能最高的定 DSP，并建立在TI开发的第二代高性能高级VLIW架构的增强版之上。c64x+与前代C6000 DSP平台代码兼容。DM644x等可编程数字媒体处理器可以支持所有的现有业界标准以及采用单个可编程数字媒体处理器的专有视频格式。DM6446 还具有片上内存，包括一个2级高速缓存和众多具有视频专用功能的外设。DM6446 还包含一种视频／影像协处理器 (VICP)，用于减轻相关算法（如：JPEG、H.264、MPEG4 与 VC-1）的 DSP 内核繁重的视频与影像处理负担，从而使更多的 DSP MIPS能够用于视频后处理或者其他并行运行等功能。

压缩标准规定需要的语法与可用的工具，不过许多算法结果取决于具体实施情况。主要变量包括：比特率控制算法、单通道与多通道编码、I/B/P 帧比率、运动搜索范围、运动搜索算法、以及选用的个别工具与模式。这种灵活性允许我们在计算负载和改进质量之间做出不同取舍。显然所有编码器都可以采用或高或低的频率实现不同的视频质量水平。

越来越多的视频压缩标准可以针对具体最终应用提供越来越高的压缩效率和越来越丰富的工具。另外，向网络化连接发展的趋势意味着许多产品越来越需要支持多种标准。多种标准和专有算法的流行也使我们难以选择单个标准，尤其是在硬件决策经常超前于产品部署的情况下。不仅如此，每个视频编码算法都提供丰富的工具与功能选择，以平衡压缩效率的复杂性。工具和功能的选择是与特定应用和用例息息相关的重复过程。由于必须支持的编解码器数量的增多以及针对具体解决方案和应用而对编解码器进行优化的选择范围更为广泛，因此在数字视频系统中采用灵活的媒体处理器是大势所趋。DM6446等数字媒体处理器可充分满足性能处理需求同时架构灵活，从而能够快速把新标准实施推向市场，其中包括：H.264、AVS 与 WMV9。我们可以在标准定义阶段实施算法并且保持软件算法与工具的更新，从而紧随标准大大小小的修改并且满足应用不断变化的质量需求。

作者：Jeremiah Golston  首席技术官   Ajit Rao博士  技术应用工程师  德州仪器公司      摘自《电子工程专辑》