OMAP3平台移动多媒体的视频解码方案
2 视频编码标准与OMAP图形图像库应用
2．1 视频编码标准
从1988年开始，ISO／IEC MPEG和ITU-T针对不同的应用制订了一系列视频编码国际标准。MPEG的有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4标准，ITU-T的有H．261、H．263、H_263+／H．263++以及H．264标准。2001年12月，ISO和ITU-T正式成立联合视频小组(Joint Video Team，JVT)共同制定新的H．264编码标准。2002年6月，我国信息产业部制订了我国的数字音视频编码技术标准(Audio-Video Coding Sta直流电感器ndard，AVS)。AVS是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标共模电感准。与目前比较流行的标准(如MPEG-2、MPEG-4、H．263、H．264)相比，从编码效率来看，MPEG-4是MPEG-2的1．4倍，AVS和H．264都是MPEG-2的2倍以上；从算法复杂度上来看，H．264的算法在编码端比MPEG-2复杂4～5倍，在解码端复杂2～3倍，而AVS在复杂度上比H．264有较大幅度降低，且不需要交纳高昂的专利费用。
目前，应用比较广泛的视频编码标准中，基本上都有如下的步骤：将图像序列编码为帧内模式和帧问模式两种，并且分别进行编码。采用帧内编码时，直接对8×8的像素块进行DCT变换，然后将量化系数进行变长编码后形成输出码流；另一路经反量化、反DCT变换后形成恢复图像，直接存入帧存储器。采用帧间编码时，对原始数据的每个块先进行运动估计，并与经运动估计后的预测图像相减，产生差分图像，接着进行DCT变换和量化，并同运动矢量数据一起编码形成码流；另一路经反量化、反DCT变换后形成恢复图像，存入帧存储器，用于下一步的运动估计。
不同的标准具有各自的特点，例如MPEGl与H．261采用整像素，MPEG4和H．263采用半像素，H．264与AVS采用1／4插件电感至1／8像素精度的运动估计，H．261采用单参考帧，H．264与AVS采用多参考帧等。特别是目前的H．264标准，采用整数DCT／IDCT、帧内预测、多模式运动估计、去块效应滤波器等先进技术，造成了极大的算法复杂度，对硬件插件电感实时解码提供了很高的要求。
2．2 OMAP图形图像库(IMGLIB)应用
针对图像与视频处理的需要，TI提供了IMGLIB库供C程序调用。库里内容主要有2部分：
①硬件加速部分。由汇编语言编写，但是计算由硬件的加速模块来实现，无法修改。例如DCT／IDCT都是针对8×8块进行的，变换矩阵已经固定，硬件加速指令共有16种，其中DCT／IDCT各1条，运动估计指令10条，插值指令4条。
②软件加速部分。用汇编语言编写，包括矩阵量化反量化、JPEG变长编码、一维／二维离散小波变换反变换及小波包变换反变换，以及图像的直方图计算、边缘检测、带移位操作的3×3掩模操作等。这些软件加速指令都提供了标准的C接口，用户可以直接调用，也可以模仿编写规则编译生成自己的库文件。
在视频编解码过程中，运动估计、DCT／IDCT和像素插值占据了大量的运算时间，0MAP平台提供的硬件加速单元可以高效地完成上述运算绕行电感，而几乎不占用CPU时钟(这里，不占用是指运算过程，实际上数据的输入输出仍需要花费少量时间)；同时，优化的软件加速单元也可以较快地完成运算。以DCT／IDCT为例，耗时情况如表1所列。
由表1可知，硬件DCT耗时约为软件DCT的1／7，硬件IDCT耗时约为软件IDCT的1／4．5。因此，采用硬件加速模块可以极大地提高运算速度并降低功耗。
对于最新的H．264以及AVS标准，需要采用OMAP3530才能发挥0MAP系列的硬件加速优势。OMAP3530的硬件加速器集成了加速模块的半像素插值，采用的整数DCT／IDCT类变换硬件加速模块，而且集成了去块效应滤波器。在通用计算机上，H．264的解码过程中各部分所需的时间如表2所列。
从表2中可以看出，在H．264的解码过程中，环路滤波、插值以及反变换反量化占据了超过70％的计算时间。因此，用0MAP3530来进行H．264以及AVS的解码时，如果能有效地利用0MAP3530的硬件加速资源，可以提高计算效率，实现实时解码。另外，除了硬件加速器之外，0MAP3530的体系结构比较适合于视频处理，这主要基于以下考虑：
①目前市场上推出的整合了ARM与DSP的多媒体专用芯片并不多，OMAP可以使用单一芯片实现嵌入式操作系统(Linux、WinCE等)的功能，并且可以获得TI广大的第三方提供的丰富的算法支持。基于操作系统的编程更灵活方便，便于产品的软件升级。相比之下，单一的DSP无法实现操作系统的功能，若额外采用ARM构建操作系统，成本以及硬件软件复杂度无疑会大于采用OMAP平台。
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