达芬奇技术颠覆数字视频设计

数字视频正引发人们与电子产品交互方式的变革，众多的消费类与嵌入式应用正在通过增加视频功能获得附加的价值。以便携式媒体播放器、数码相机和IP 机顶盒等为代表的数字视频产品的增长速度大大超出了业界的早期预测。据Dataquest的统计显示，1998年曾经预测2003年全球手持终端产品的销量为3亿件，而该年的实际销量已达到4.5亿件。此外，根据IDC的有关数据显示，2005年全球PC产量预计达到了2亿台，笔记本产量达到了6000万台，而数字视频产品则超过了3亿台。

传统方案遭遇技术瓶颈

对可视电话、数字机顶盒、数字监控等数字媒体产品的开发，传统上有两种趋势。一种是强调针对特定目标应用的ASIC或ASSP专用芯片，当进行大批量生产时，这种方式能显著降低单个产品的成本，但缺乏针对标准变化、功能改进，以及产品个性化变化的灵活性。此外，无论是ASIC还是ASSP芯片的开发周期都会比较长。另一种是采用软件可编程的方式。传统的主流芯片为CPU、DSP，以及硬件可编程的FPGA。这些芯片虽然能够在很大程度上增加产品的灵活性。但会涉及到很多软件功能，无论是采用软件可编程还是硬件可编程，为了保持创新的高度灵活性，都会花费公司大量的投入和精力。

“此外，目前数字视频市场由于缺少开放式的标准和开发平台，大多由OEM厂商独立开发，不仅各个产品之间缺少通用性，只能在专有的封闭式环境中单一应用，而且对于产量比较小的产品则由于成本核算等等方面的考虑，创新应用十分缓慢。” 德州仪器(TI)副总裁兼全球战略市场经理Douglas S. Rasor表示。

创新架构打造完美性能

针对以上问题，TI公司发布了达芬奇技术，基于该创新技术的系统级芯片(SoC)，针对灵活的数字视频实施而进行了精心优化，拥有业界领先的性能并集成了可编程DSP内核、ARM处理器以及视频加速协处理器。凭借高效的处理能力、存储器、I/O带宽、平衡的内部互连以及专用外设组合，能够以最低的成本为视频应用提供理想的核心动力。

基于达芬奇技术的首批完整产品是TMS320DM644x，该架构是一款高度集成的SoC，建立在TI性能卓越的TMS320C64x+ DSP内核基础之上，集成了数字视频所需的许多外部组件。其中，TMS320DM6443针对视频编码及解码应用进行了调优，可提供数字视频解码所需要的全部组件，包括带集成式图像缩放工具及画中画引擎的模拟及数字视频输出。而TMS320DM6446则特别适合视频编码与解码，其专门的视频处理前端添加了视频编码功能，能够捕获各种数字视频格式。“TI 首款达芬奇产品TMS320DM644x，通过软硬件集成消除了数字视频设计的复杂性。在帮助客户提高效率的同时，还实现了极高的性价比，能使系统成本降低50%以上。” TI中国区DSP业务发展经理郑小龙先生表示。

TMS320DM644x处理器内部结构如图1所示。在该新品中，主要包括ARM926EJ-S处理器、视频-影像协处理器、视频处理子系统、网络外设及外部存储器／存储设备接口等部分，并都专门为视频功能进行了优化。其中TMS320DM6443的视频处理子系统集成了屏幕菜单式调节（OSD）、视频编码器、四个视频DAC以及24位的数字RGB输出。支持对H.264 MP@L3 30fps SD、VC1/WWV9 Full D1 SD、MPEG-2 MP@ML SD、MPEG-4 ASP Full D1 SD等多媒体格式的解码。而TMS320DM6446则在TMS320DM6443的基础上，又整合了图像缩放工具、影像处理引擎和16位数字输入。除支持上述解码功能外，还支持对H.264 BP D1、H.264 BP CIF的编码。从而在帮助客户降低开发成本、提高开发效率、缩短开发时间的同时，还给客户提供了更广阔的创意空间。


图1 基于达芬奇技术的首款产品——TMS320DM644x处理器

“成功进行视频监控对可管理性提出了重大挑战。基于TI达芬奇技术的处理器是当前市场上唯一一款能在单颗芯片上集成众多功能的嵌入式媒体控制器，这些功能包括：影像处理功能、高端视频分析所需的外设、通过 xDSL 线路实现流媒体传输的H.264 D1实时压缩技术等。这使我们能为客户提供一套可轻松集成至其监控网络中的开放式的小型可扩展平台。”Nexvision 的业务开发经理 M. Lange 先生表示。该公司已采用基于达芬奇技术的双核心TMS320DM644x 架构，于近期推出了一款功能丰富的即插即用型IP 视频监控解决方案 Nexdome Dragonfly，由于符合Linux 、MPEG4以及实时流媒体网络协议等便于将摄像头无缝集成至全局监控系统中的开放式业界标准，因而可广泛满足各种客户的特殊需求。

完备软件缩短设计流程

数字视频系统的复杂性主要归因于开发人员必须创建和管理的众多组件。为众多组件编写代码并且管理其间的交互将大大增加集成一套完整系统的难度。达芬奇技术通过提供开放式平台显著降低了系统的复杂性。在该平台之上，TI及其第三方合作伙伴已经开发和集成了构成数字视频系统所需要的各种组件。

除了创新的硬件架构外，TI还提供从底层至应用层完整的软件。在底层，TI提供有基于MontaVista Linux专业版的操作系统和设备驱动程序；在多媒体应用编程方面，即可利用业界通用的API，也可利用达芬奇API，从而为客户提供了灵活的软件支持。此外，TI还提供了丰富的中间件。开发人员实施编解码器时无需接触复杂的软硬件细节，就能实现多媒体编解码器互换，从而简化并加速客户的设计与决策。

DVEVM加速TMS320DM644x应用

为了使开发人员更快地开始DM644x器件的评估与实施工作，TI还推出了数字视频评估模块 (DVEVM)，其中应用开发软件部分如图2所示。该评估模块包含MontaVista 2.6.10 Linux Preview Kit以及 MontaVista GNU 开发工具。可实现视频输入／输出连接、网络接口、存储器接口以及标准的子卡连接等。采用 DVEVM，开发人员可为 ARM 编写应用代码，直接适合投产的要求，并且还可通过达芬奇 API 访问 DSP 内核以立即开始 DM6443 及 DM6446 的应用开发工作。据悉，康佳公司将与TI公司就达芬奇技术进行全面合作，在此技术之上开发一系列网络电视（IPTV）产品。

图2 DVEVM上的应用开发软件组成部分

最新开发套件提高软件集成度与系统可视性

为进一步优化创新型数字视频系统的设计工作，实现出色的软件集成度与系统可视性，TI公司近期推出了基于达芬奇技术的新型数字视频软件开发套件。该套件包括eXpressDSP配置套件、基于eXpressDSP数据可视化技术的 TMS320DM644x SoC分析器，以及 MontaVista 的Linux 技术，开发人员通过这一创新套件将可迅速的创建并调节优化的IP机顶盒、视频电话、视频安全系统以及其它高级数字视频应用。

其中，eXpressDSP配置套件不仅集成了TI的视频、影像、话音与音频编解码器，还包含符合TI eXpressDSP数字媒体(xDM)算法标准的定制编解码器、TI 编解码器引擎框架、DSP/BIOS? 实时内核，以及 TI 的DSP/BIOS 链接处理器间通信技术。可帮助系统设计人员集成分立软件模块，并将其统一至系统的可执行输出中，而无需再花数月时间手工进行复杂的集成工作。由于能够方便地为具体应用创建编解码器的定制套件，因此简化了代码的重复使用。

DM644x SoC分析器是首款能够完全实现系统可视性的工具，以便于开发人员发现此前难以察觉的设计瓶颈。由于任务同时运行在TMS320DM644x 处理器的 DSP 与ARM两个内核上，因此分析器能以统一的时间采集并显示数据，以提供完整的系统应用视图，而无需为优化工作而费时费力地手工收集并比较每个内核的数据。

同时，该软件开发套件还提供了一套强大可靠的Linux OS，并专为采用达芬奇技术的DM644x处理器进行了数字视频优化，以帮助开发人员缩短系统测试时间。同时，该平台还包括了MontaVista业经验证的Linux主板支持套件，该套件不仅通过了有关系统测试，而且也针对视频应用进行了优化。采用上述平台的开发人员将得到MontaVista分销机构的许可证与相关支持，并从TI直接得到DevRocket 集成开发环境，从而获得极其丰富的Linux资源。

看好业界对达芬奇技术的强大需求，近期ObjectVideo公司也宣布其获奖的智能视频软件套件ObjectVideo OnBoard将结合达芬奇技术，以满足监控市场对更高智能不断增长的需求，帮助OEM厂商快速开发出具有强大可靠的智能视频功能的新品，例如包括分析视频，以及根据用户定义的规则发出警报与其它告警信息。凭借基于达芬奇技术的高性能数字媒体处理器上实现的智能视频与编解码器，OEM厂商将可显著节省各种智能视频应用的开发时间与成本。