基于 KeyStone DSP 的多核视频处理技术
来源： 作者： 发布时间：2014-12-11 09:40:45 浏览量：为了充分满足这些需求，我们需要显著提高高密度媒体网关的视频处理能力。多内核 DSP 能够以较低运营成本提供可扩展的解决方案，从而全面解决运营商重点关注的功耗与空间占用问题。
本文的组织结构如下：
首先，阐述了处理高分辨率视频面临的挑战和资源需求，以及如何有效地实现带可扩展实施功能的视频编码算法，以便同时支持低分辨率和高分辨率通道。
其次，还对软硬件选项如何提高多内核运行的效率展开了讨论。
最后，本文回顾性介绍了多内核 DSP 领域前沿技术的发展历程，并探讨了开发人员可资利用的平台。
2 基础局端 HD 视频面临的挑战
图 1 描述了基于基础局端网络的视频通信系统。一个典型的系统应支持多种功能，其中包括：
• 高密度媒体的码制转换与速率适应
• 与视频转码相关的音频转码
• 大型多方视频会议
• 诸如语音等其他媒体形式的处理
图 1 基于网路的视频通信
转码是一种典型的通信基础局端视频应用，我们可在其中通过已压缩的输入流对 YUV 域视频流进行解码，然后再使用不同的标准（转码）、不同的比特率（码流速率）、分辨率（传输大小）或上述各项的任意组合重新进行编码。从高质量的高清专业相机到低分辨率的智能电话录制，视频内容来源广泛；而视频内容接收器也是种类繁多，从大型的高清电视屏幕到低分0603贴片电感辨率的手持终端，无所不包。视频基础局端必须全方位满足各种需求，其中包括：
• 多重编码和解码标准，如 DV、MPEG2/4、H.264 以及未来的 H.265 等。
• 多种分辨率和帧速率，从 128×96 像素的次 1/4 公用中分辨率格式 (SQCIF) 乃至更低分辨率，到高清 (1920x1080) 甚至是超高清 (4320P, 8K)，从每秒 10 帧到每秒 60 帧不等。
• 各种编码的输入/输出 (I/O) 比特率，如从低分辨率低质量手持终端视频流的 48 Kbps 到专业质量的 50 Mbps（H.264 级 4.2）甚至更高。YUV域视频流的带宽要求非常高，例如，采用 4:2:0 配色方案的 YUV 1080p60 视频流需要 1.电感器生产厂家5 Gbps 左右的带宽。
延迟要求因应用而异：视频会议和实时游戏应用对延迟的要求非常严格，不能超过 100 毫秒；视频点播应用则可以接受中等延迟（可达几秒钟），而且存储等非实时应用的处理能够允许更长时间的延迟。
通信基础局端网络面临的挑战在于，如何才能够将所有的内容交付给所有所需用户，同时又能维持硬件资源的高利用率和高效性。为了进一步阐述这一挑战，不妨考虑一下这个事实，单个 1080i60 通道要求的处理负载与 164 工字电感个帧速率为 15 fps（假定负载与分辨率和帧数量之间呈线性关系）的 1/4 公用中分辨率格式 (QCIF)的通道相同。因此，支持单个 1080i60 通道的硬件也应该能够以同等的高效性和高利用率支持 164 个 QCIF 通道。但是，以如此功率电感数量级实现的可扩展性是一大挑战。
为了符合高可扩展性要求，必须采用可编程的硬件解决方案。部分视频应用要求处理器具有极高比特率的信号输入与输出，因此，基于处理器的解决方案必须拥有可支持足够外部接口的理想外设。这种处理器必须具备足够的处理能力，可处理实时的高清高质量视频，同时还需配备足够的本机资源，如快速存储器、内部总线和 DMA 支持等，以使处理器的处理能力获得高效利用。
单内核 DSP 具有高度的灵活，能够高效执行各种算法。DSP 不仅能够处理话音、音频、视频，还可以执行其他功能。但是，由于单内核 DSP 的计算能力不足，因而不能自由地处理任何分辨率的实时视频，而只能处理 SQCIF、QCIF 以及公用中分辨率格式 (CIF) 等较低分辨率的视频；而且，单内核 DSP 的功耗也使其无法应用在高密度视频处理系统中。
新型的多内核 DSP 具备非常高的处理能力，且其每次运行的功耗也比单内核 DSP 低。为了确定多内核处理器对于通信基础局端而言是否能够成为有效的硬件解决方案，需要对其接口、处理性能、存储器要求以及多内核合作与同步机制针对各种不同的使用案例进行符合性验证。
2.1 外部 I/O 接口
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