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随着数字多媒体的应用日渐广泛，视频解码在嵌入式系统设计中变成一个基本要素。视频标准有多种，依赖于产品可实施其中的一个或者多个标准。当然这不是全部，视频仅仅是多媒体码流的一部分，另外还有音频或者语音需要并行处理。因此，一个精确的处理存储或数据流的同步层是必需的。此外，视频解码本身对性能要求较高，需要不同于先前基于语音和信息应用的系统架构;这就对便携系统提出了特殊挑战，而桌面应用同样面临这些问题。

通用视频标准和编****

联合视频组（JointVideoTeam，JVT）由ITU的视频编码专家组（VideoCodingExpertsGroup，VCEG）和ISO/IEC运动图像专家组（MovingPictureExpertsGroup，MPEG）组成。VCEG开发自愿性标准，用于会话和非会话类音/视频应用的先进移动图像编码。MPEG开发国际标准，用于移动图像、音频及两者组合的压缩、编码、解压缩、处理等，以满足各种应用。总之，JVT已经开发了包括ITUH.262/MPEG2和H.264/MPEG-4AVC在内的最流行的视频标准。

MPEG-2Video/H.262：MPEG2（ISO/IEC13818-2），也被称为ITU-TH.262，是目前消费类电子视频设备中使用最广泛的视频编码标准。MPE2视频用于数字电视广播：包括地面、电缆和直接卫星广播。它能在25fps（Pal）或者30fps（NTSC）的固定帧率下达到720x576象素成像。此外，它也是DVD视频中必需的编****。

MPEG-4-SP/ASP：ISO/IEC14496-2描述了MPEG4简单类（SimpleProfile，SP）/高级简单类（AdvancedSimpleProfile，ASP）。其中，SP用于下一代便携式终端和窄带互联网。而ASP增加若干工具，编码效率提高了1.5到2倍。他们两个均在市场上获得越来越多的接受

MPEG-4-AVC/ITU-TH.264：先进视频编码（AVC）是由ISO/MPEG和ITU-T联合技术委员会开发的多媒体标准。AVC提供更高的压缩率，更好的视频质量和比MPEG2更高的容错性，有望用于互联网广播和移动通讯。

WindowsMediaVideo（WVM）/SMPTEVC-1：WMV9是微软的多媒体标准，其特性包括支持流处理，可变比特率，以及与MPEG-4-AVC/H.264相媲美的容错工具。除了用于家庭电脑，WMV9目前也在电影院用于数字投影。电影中使用的编码可以是7~12Mbps的恒定比特率CBR或可变比特率VBR，并达到DVE分辨率（720x480）。

设计原理

特定的目标应用决定了系统要求，因而带动了系统设计的选择。

个人媒体播放器（PMP）：个人媒体播放器是带大容量存储器的便携式设备，通过对存储的文件进行解码，可以观看视频、听音乐或者浏览数码照片。由于是便携式播放器，因此功耗至关重要。既然编码和流处理功能都不需要，并且屏幕尺寸通常是比较小的QVGA或者CIF格式，其可通过基于DSP的方案很好的解决。采用DSP的优势还在于可轻松支持多种视频和音频标准。例如：LSI针对高性能嵌入式系统的可授权DSP核ZSP500，可为此类应用提供充足的视频处理能力。此外，ZSP500还可以提供杰出的音频解码能力，使DSP可在较低的频率下运行;从而使音频/视频子系统功耗很低。而存储器、键盘、显示和文件系统可通过微控制器执行。

图：标准视频编****的时间表。

当然，某些PMP具备把播放器连接到普通电视机的视频输出功能。虽然PMP集成的显示屏幕相对较小，但现在的视频解码尺寸通常达到D1格式。依据播放器的功能列表要求，设备需要集成1个或者多个视频解码标准;对于在电视帧率（25-30帧/秒）下D1格式视频解码，硬件视频****是最佳选择。多个视频解码标准可能需要多个硬件模块。实行多个解码标准会提高系统成本，但不会提高功耗，因为同一时间只有一个模块会被激活。多标准音频解码可在小而高效的嵌入式DSP核中实现，而无需增加额外的硬件成本（存储****的空间除外）。而微控制器将用于控制DSP和视频硬件****。

当仅用于播放音频时—如典型的MP3播放器，也可使用单DSP解决方案。此系统中DSP进行音频解码、文件/流数据处理，还同时控制键盘、显示屏和存储器等。由于DSP处理音频解码更为高效，因此使用如ZSP400DSP而非微控制器可以显著降低功耗。此外，基于DSP的解决方案可进行软件升级，以支持运算更为密集的音频标准（比如aacPlus），此时微控制器可能无法处理额外增加的负荷。

视频移动电话：该类应用的视频尺寸是QCIF或者CIF，帧率从10到30帧每秒。是否需要支持多种视频/音频解码标准取决于电话的功能要求。视频将是流视频或者短的视频序列回放。通过软件解码而无需额外硬件，既可满足这些设备的性能要求。而且大多数的电话集成了微控制器和DSP，因此视频解码可通过DSP实现，这也使得低功耗精巧系统成为可能。另外一些电话可能包含PMP或者数码摄像机的一些功能，单纯的DSP设计方案无法满足要求，这就需要额外的硬件加速。

视频桌面电话：该设备提供视频会议功能，需要在强实时限制下完成编解码。如果帧尺寸和帧率有限，单DSP解决方案仍然可行。然而，大部分桌面电话具备QVGA或者更大的显示屏;此外，用户通常期望有比无线移动设备更佳的语音/视频质量。这意味帧率应当更高，掉帧率/卡帧率应当尽可能低，此时可能需要采用硬件解决方案完成视频编解码。语音编解码可通过低成本的DSP（如ZSPneo）或者系统中的微控制器实现。

移动数码摄像机（DVR）：对于该类设备，多标准编解码没有必要，大多数仅使用单一视频编解码标准。由于大尺寸，高帧率和低功耗的苛刻要求，纯硬件解决方案通常是首选。而不需要DSP，此时系统微控制器用于驱动视频和音频硬件模块。

机顶盒：机顶盒需要完成高质量视频流的处理和已录制的视频文件的解码。同DVR一样，视频质量的要求（帧尺寸，帧率，比特率和容错能力）使其几乎只能通过硬件解码来进行。当然，因为不像移动设备对功耗要求那样苛刻，也可采用多DSP核配合一些基本的硬件加速的方案来设计可处理各种视频编****的系统。根据功能要求，机顶盒可能需要一定的灵活性：尤其是将其用于媒体播放器、数字VCR或网络流媒体领域。这时可用DSP中的软件处理音频。为了实现这种灵活性，要选择不同的编****完成回放、编码、译码等功能，此时用于音频处理的DSP将会是如ZSP500这样的高性能处理器，以实现迎合家庭影院最新潮流的环绕声、声音处理等功能要求。

基本设计配置

针对本文宗旨，我们可以考虑以下4种基本设计配置：第一种设计包含1个微控制器和1个DSP（MC+DSP）;第二种设计包括1个微控制器和1个DSP，但是DSP同时也控制1个视频编码/解码硬件模块（MC+［DSP+VHW］）;第三种设计使用1个微控制器，DSP和视频编码/解码硬件模块（MC+DSP+VHW），在该设计中微控制器控制DSP和视频硬件模块;最后一种设计包含1个微控制器，1个视频编码/解码硬件模块，1个音频编码/解码硬件模块（MC+VHW+AHW）。在上述各类设计中，微控制器负责典型的嵌入式控制任务：包括用户控制连接（如操纵杆控制），USB/UART/以太网驱动，协议层（如TCP/IP，HTTP）等。

表：各种视频格式的典型带宽

MC+DSP-微控制器和DSP用于低视频分辨率（CIF），软件可升级，支持多种音、视频标准的系统。DSP用于音频解码，视频解码和音/视频同步。虽然性能有限，但系统非常灵活，此平台可轻松实现多种音频和视频解码格式支持。

MC+［DSP+VHW］—该视频硬件模块用于高分辨率视频编/解码。DSP管理音频编/解码，也负责音/视频同步，同时也能用于画中画或者其他视频叠加功能。该系统的一个优势是音频/视频子系统可设计为一个标准的多媒体编/****，可轻松植入系统而不会增加太多的复杂性。DSP是系统多媒体部分的控制器。由于多媒体编/解码系统与微控制系统的连接很松散，因此其能够被轻松整合进众多现有微控制器系统中，从而使这个方案具备相当吸引力。该编/解码系统可被当作一个具有标准本地总线接口的ASSP产品。

MC+DSP+VHW-在该配置中，DSP用于音频编/解码，而微控制器用于实现音/视频同步。这就需要更复杂的微控制器设计，但可采用与MC+［DSP+VHW］系统相比功耗、成本都更低的DSP。由于微控制器必须协调DSP和VHW，同时还要执行其它的控制任务以及所有的协调操作，因此该方案实现困难很多。

该配置的一个变种是由DSP执行视频解码、音频编/解码，而视频编码仍然由硬件执行，这需要一个性能强大的DSP，但会使系统灵活性更强，并支持多种视频解码标准。

MC+VHW+AHW-在该配置中，微控制器执行除音、视频编/解码外的所有任务。音/视频同步也由微控制器执行。该解决方案除音频子系统灵活性较差（仅能执行原始设计中的音频编****而不能软件升级）外，和MC+DSP+VHW很相象。其好处在于它能与特定应用配合，与各种前述方案相比具有最佳的功耗。