文档介绍：1. 前言
IPTV编码器是一种用于广播或者电视转播项目的专业音视频数据处理设备,由音视频压缩编解码器芯片、输入输出通道、网络接口、音视频接口、串行接口控制、协议接口控制、系统软件管理等构成,通过串行接口控制摄像头和麦克风录制音频和视频信号,并对其进行编码,完成声音图像数据的采集和复原等。IPTV编码器输出的主要是基于MPEG-。
目前国际上主流的IPTV编码器是针对媒体传输和IPTV解决方案的第四代实时MPEG-4 AVC/。它们大多采用MPEG-4 AVC/,这基本是标清广播采集、分配和IPTV应用的理想选择。它们能以不到2Mbps的码流传输全分辨率最高质量的视频。MPEG-4编码技术在宽带接入日益普及的环境下,在网上观看、下载电影成为很多用户非常熟悉的应用。压缩电影的背后是MPEG-4技术,而MPEG-4背后有一条不平凡的发展道路。
运动图像专家组——这个名称对很多人来说还很陌生,但提到它的英文简称MPEG(Moving Picture Experts Group),便几乎是尽人皆知了。MPEG是隶属于ISO/IEC的一个专家工作组,主要负责为数字音视频编码算法开发和制定标准。MPEG组织始建于1988年,并于1992年制定出MPEG0-1标准,它能将视频数据压缩成1-2Mpbs的标准数据流,工业产品VCD机和MP3播放器都是以该标准为基础衍生出来的。随后的1994年,该组织制定出MPEG-2标准,它是为了获得更高的分辨率(720*486)、提供广播级视频和CD品质的音频而产生的高质量音视频编码标准,传输速率在3-10Mbps,它也是数字电视、DVB和DVD所遵循的压缩标准。
随着研究工作的深入发展,ISO又公布了“超低比特率活动图像和语音压缩标准”,排序MPEG-4。1998年10月批准第一版,1994年4月又公布了第二版及其校验模型(VM)。MPEG-4正式编号是ISO/IEC国际标准14496,它是一种新型的多媒体标准。与前标准一个重要区别就在于,它是一个基于对象的视频编码压缩标准,它所定义的码率控制的目标就是获得在给定码率下的最优质量,它为互联网上传输高质量的多媒体视频提供了很好的技术平台。
2. 总体方案设计
随着视频技术和MPEG4应用领域更加广泛,国内对IPTV编解码器研究探索也将步入更高层次的阶段,从应用现状和市场需求的角度来看,对MPEG4编解码器的研究和开发更是重点。目前实现IPTV编码器的方式主要有三种,分别是纯硬件方式、软件方式和基于DSP的方式,三种方式各有特点。
各方案论证
(1) 纯硬件方式
纯硬件方式就是使用专用集成芯片来实现视频编码,随着VLSI(超大规模集成电路)技术的发展,各大VLSI厂商相继推出了各种高性能的视频图像处理专用芯片,如Philips公司的Trimedia系列、IBM公司的MPEG S系列等。这种方式将视频压缩算法固化在芯片中,特点是开发周期短,压缩率高,运算速度快,图像质量和系统实时性较好,缺点是一旦视频编码方案固定,则系统升级与更新比较困难,而且专用芯片造价比较高,通用性差,不易推广。
(2) 软件方式
软件方式就是利用PC机通过基于计算机操作系统的软件来实现视频编码,虽然比较容易实现软件的升级,但系统性能受PC机处理器运算能力所限,最大缺陷为速度慢,实时处理视频信号不容易实现,其主要是用于前期仿真,验证算法的正确性。
(3) 基于DSP的方式
基于高速DSP实现视频编码是应用最多的一种方法。利用DSP的高速信号处理能力,使用软件实现的算法在其上运行时可以大大缩短执行时间,获得高压缩率,同时由于数字视频的标准广泛,产品的更新要求更多,采用DSP做产品将更加具有优势,当进行软件升级或使用新的编码标准的时候,只需要对代码进行修改和调整DSP的配置就可以实现。该方案易升级,应用灵活,通用性强,具有更加实际的产品发展前景。随着DSP向高速、低功耗、多媒体化、多处理器的方向发展,使得用DSP实现视频编码更加方便,图像质量也更好。
我的设计主要是通过对MPEG4编码标准原理和算法进行深入分析,以MPEG4的公开参考源代码XVID-,对基于PC的软件代码进行调整,结合DSP的硬件和指令结构特性,在以TI公司的TMS320DM642 DSP为核心的硬件平台上实现了MPEG4视频编码器,并通过软件优化等方法,使编码器基本满足实时性要求。
方案比较
通过对上述三种方案的分别论述可知:纯硬件方式实现容易,并且各方面参数都能到达理想值,但是其方案一旦固定就无法更改,因此系统的升级和更新困难,而且芯片造价高,性价比较低,这就给产品的推广造成了阻碍;方案二阐明了