基于DSP的數(shù)碼相機(jī)中的MPEG-4壓縮方案

　　高壓縮效率

　　特定剪輯的壓縮比隨主題的不同而千差萬別，不過一般情況下MPEG壓縮技術(shù)可以將JPEG幀的后續(xù)形式－運(yùn)動(dòng)JPEG(M-JPEG)的壓縮比在相同分辨率下提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。進(jìn)一步的壓縮源自幀間技術(shù)的采用。視頻幀一般大約為10萬象素(352×288象素，CIF分辨率)或大約2。5萬象素(176×144象素，QCIF分辨率)，而不是一般情況下與JPEG相關(guān)的2～5兆象素。盡管分辨率的這種降低在高質(zhì)量照片中是不能接受的，但是對(duì)于許多消費(fèi)類DSC產(chǎn)品來說卻足夠了，尤其是考慮到它實(shí)現(xiàn)了寫真視頻的采集。

　　MPEG-4算法充分利用壓縮技術(shù)中的精化功能，將早先的MPEG比率降低了大約20％。高級(jí)MPEG-4壓縮可以將每秒15幀(fps)的QCIF視頻圖像從原始視頻數(shù)據(jù)的4。5Mbps壓縮為不到6？kbps，同時(shí)還可以保持適當(dāng)?shù)臑g覽質(zhì)量。在DSC中，MPEG-4壓縮使相機(jī)能夠在內(nèi)存中存儲(chǔ)比M-JEPG大幾倍的視頻圖像。

　　更佳的容錯(cuò)彈性

　　MPEG-4集成了多種提高容錯(cuò)彈性的新技術(shù)，容錯(cuò)彈性是很有用的特性，因?yàn)槿藗冋絹碓蕉嗟貍鬏斃肈SC采集的照片與剪輯。隨著DSC手機(jī)的日益流行，強(qiáng)大可靠的傳輸成為了必不可少的要求。MPEG-4的容錯(cuò)彈性技術(shù)包括：

　　1)更多的再同步標(biāo)記，其可將所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分成小視頻包，從而使接收方能夠在最小化數(shù)據(jù)丟失情況下恢復(fù)各種傳輸錯(cuò)誤；

　　2)報(bào)頭擴(kuò)展代碼，其指示每個(gè)數(shù)據(jù)包的報(bào)頭，以防止由于包含重要報(bào)頭信息的視頻幀中第一個(gè)視頻包的破壞而導(dǎo)致潛在的報(bào)頭信息丟失；

　　3)將視頻數(shù)據(jù)分成運(yùn)動(dòng)與紋理(空間)數(shù)據(jù)，通過提高該部分?jǐn)?shù)據(jù)被接收到的幾率而促進(jìn)從錯(cuò)誤恢復(fù)；

　　4)可逆VLC，允許接收方從再同步標(biāo)記后向與前向進(jìn)行解碼，以便在發(fā)生傳輸錯(cuò)誤后恢復(fù)盡可能多的圖像；

　　5)用于空間及時(shí)間錯(cuò)誤的差錯(cuò)隱藏技術(shù)(在MPEG-4中規(guī)定了幾種技術(shù)，這些技術(shù)是對(duì)該算法的補(bǔ)充，而并非其組成部分)。

　　對(duì)DSP性能與靈活性的需求

　　由于幀間運(yùn)動(dòng)估計(jì)及補(bǔ)償中涉及其他步驟，因此MPEG-4壓縮與解壓算法比JPEG需要強(qiáng)得多的處理能力。所以，DSC中的圖像處理引擎必須能夠達(dá)到更高的性能水平。盡管ASIC能夠?qū)崿F(xiàn)此項(xiàng)任務(wù)，但是它不易于結(jié)合到不同DSC產(chǎn)品的成像管道中；另一方面，可編程DSP不但能夠提供MPEG-4算法所需的性能，而且還可以通過軟件優(yōu)化不同系統(tǒng)。另外，還可以對(duì)相同的DSP進(jìn)行編程，使其執(zhí)行JPEG算法，以便在更高分辨率的DSC中推廣使用。因此，整個(gè)DSC產(chǎn)品線可以基于單個(gè)DSP平臺(tái)，從而在節(jié)約大量開發(fā)時(shí)間與成本的同時(shí)還能促進(jìn)產(chǎn)品的細(xì)分。

　　帶成像架構(gòu)的DSP示例

　　TI推出的TMS320DM270數(shù)字媒體處理器就是一種為DSC等成像應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的高性能DSP。DM270是基于多處理器架構(gòu)之上的，其采用一個(gè)ARM732位RISC微控制器來處理非成像功能，并用作整個(gè)系統(tǒng)的主控制器，同時(shí)采用可編程的C54×DSP核心處理音頻編碼與解碼。另外，DM270還集成了專門設(shè)計(jì)用于處理大部分高計(jì)算要求成像任務(wù)的可編程協(xié)處理器。其中一個(gè)協(xié)處理器－SIMD圖像處理引擎(iM×)執(zhí)行DCT、反向DCT以及眾多其他處理運(yùn)算中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)與補(bǔ)償。其他協(xié)處理器執(zhí)行可變長(zhǎng)度編碼/解碼、量化與逆量子化。