1、多核心硬件编译码器与兼顾影像音效数据处理提升处理器效能数字压缩去芜存菁本文所讨论的是数字影片压缩法，采用有损耗的压缩技巧，舍弃人眼察觉不出的部分影像，对静态影像进行压缩。其特性包括将影像分割成许多较小的画素区块、预测这些画素区块的数值、计算预测值和实际值之间的差距(余数)，以及把空域(SpaceDomain)的余数转换成频域(FrequencyDomain)的一连串系数业界经常利用离散余弦变换(DCT)把空域数据转换成频域。DCT最初被广泛运用在JPEG静态影像的压缩上。在H.264AVC数字影片标准问世之前，大多数影片压缩机制都采用DCT来转换88画素区块，但H.264AVC则采用一种较简单
2、的整数型转换法来处理44画素区块。影像通常含有比较多重复出现的影像图案，在频域里低频的讯号更常出现，因此要把一个画素区块的频域进行量化，使用较少位表示系数时，因为多数高频系数变成0，通常会连带消除高频率部分的系数，这也表示代表区块所需的位数得以减少。对频域系数进行编码需要两个步骤:第一，系数经过量化后成为离散值，利用感官式权重法来限制系数位的数量。第二，量化后的系数再利用无损耗可变长度地磅遥控器编码技术来进行压缩，这种技术对常出现的系数分配较少的位，因此进一步减少影片串流的档案大小。动态补偿有效维持画质运算资源消耗大VLC压缩又被称为熵编码。在H.264AVC压缩法问世之前，霍夫曼编码是影片压
3、缩最常用的熵编码方法。H.264AVC标准采用两种熵编码方法，称为适应性可变长度编码(CAVLC)与适应性二进制演算编码(CABAC)。CABAC编码需要较多运算资源，采用非整数的位数据进行VLC编码。在一定质量水平下，CABAC编码的位压缩率比CAVLC提高约10%。CABCA提高位压缩率的代价，就是需要效能较高的处理器，使用较高频率的处理器，处理器执行单元需要较高的平行运算能力，或两者都需要。静态影像压缩法的压缩比可达10:1，并仍能维持优异的画质。数字影片压缩机制利用画格间暂时性冗余，达到大幅超越的压缩比，可达200:1。当影片串流内容是一段影像没有改变的静态画面时，影片压缩机制仅须告诉
4、影片译码器重复最后一张影像画面，并产生非常高的压缩比即可完成。大多数连续影片画格之间，至少都有一些画素有变动，因此影片压缩机制必须使用各种和动作有关的压缩方法来处理不同类型的影片。其中一种简单方法是把前一个画格减去目前画格，再对两画格之间的差别内容进行编码。MotionJPEG与MotionJPEG2000影片编译码器就是使用这种机制。对于画面中物体甚少移动的影片串流，这种压缩法相当有效率。其它更先进的机制则运用一种名为动态补偿(MotionCompensation)的技巧，把画格切成许多巨区块(MacroBlocks)，并搜寻前一个已编码的画格中是否有类似的巨区块。动态预测影片编码器后会编码
5、出一个动态向量，告诉影片译码器先前已编码的巨区块会出现在新画格的哪个位置。这种机制须利用相匹配的影片译码器，把先前画格的巨区块储存在画面缓冲区中，以利重复使用。动态预测使用的参考画格，不一定得是前一个画格。许多影片压缩技巧可以不按显示次序来对画格编码(尤其是非实时编码的预录像片)，意谓中间影像画格可以根据前一个画格、未来的画格，或混用两者来进行编码。不过，动态预测也衍生一个相当大的搜寻问题，亦即可能须要进行每秒数十亿次的运算。多核心硬件编译码器兼顾影像音效数据处理图1中显示的影像引擎，使用一个串流处理器以及一个画素处理器之多微处理器核心，以及一个直接内存存取(DMA)控制器来执行影片压缩与解压
6、缩算法的平行处理模式。影像引擎核心内的串流与画素处理器会分割处理影片压缩作业，DMA控制器则把已未压缩的影像数据在两个处理器之间及处理器与系统之间移动。影像引擎内的每个处理器都有自己专属的区域指令和数据存储器。图1影片引擎之模块图表这款影像引擎的串流与画素处理器采用可配置处理器架构。串流处理器内加入额外的指令，能执行比特流分析与熵编码作业。有些新指令采用弹性长度指令延伸集(FLIX)，运用超长指令字(VLIW)，每个指令能执行两个独立作业。而画素处理器则是加入了单一指令多重数据(SIMD)指令，能同时针对多个画素进行处理运算。藉由加入到两个处理器的指令集，影像引擎能在标准分辨率(SD或D1)屏
7、幕分辨率以及每秒30画格速率下，进行影片串流的译码与编码作业，所需频率速度低于200MHz。目前支持的译码器包括H.264BaselineProfile、H.264MainProfile、JPEG、MPEG-2MainProfile、MPEG-4SimpleProfile、MPEG-4AdvancedSimpleProfile、VC-1WMV9SimpleProfile、VC-1WMV9MainProfile、RealVideo910及ChinaAVS等，而编码器则包括H.264BaselineProfile、JPEG、MPEG-4SimpleProfile与MPEG-4AdvancedSimpleProfile等。低频率速度通常达到较低的功耗需求，选择200MHz频率速度让设计人员能采用通用型低成本130奈米IC制程，若使用更先进的制程，则能达到更快的频率速度，提供更高性能并降低耗电量。我最近在玩和讯财经微博，很方便，很实用。一句话，一张图，随时随地与我分享理财心得与亲历见闻。点击以下链接激活，来和我一起玩吧!
