面向数字视频的达芬奇(DaVinci™) 技术

    前言 

　　数字视频技术无疑将重塑整个电子行业的面貌。当然，数字视频技术也正在使我们的视频体验、传输以及交互方式发生着深刻的变化。其已开始进入我们的汽车、计算机、移动电话以及网络。不过，带来高品质的娱乐享受仅是精彩的刚开始！ 

　　机顶盒与监控技术的融合会为我们的生活带来更多便利。例如，在家中通过高清晰度电视观看精彩赛事的观众可以使用摄像机监控自家的大门，电视的画中画窗口会显示来访的朋友。您无需起身就可以为朋友开门，所以不会错过精彩的比赛画面；在物体辨识技术的支持下，数码相机可以提高我们的生活质量，因为在拍照前可以确保相机镜头中的每个人都睁开眼睛；而且我们的个人安全也会得到更好的保护，因为汽车可以帮助司机在迷雾中看清道路，或者在司机有可能从后面撞上我们时发出警报；便携式无线医疗设备可以帮助挽救生命，因为它们可以帮助医生在病人送往医院的途中就能够做出详细而准确的诊断。 

　　过去，工程师们在实施数字视频时选择非常有限。硬连线以及基于 ASIC 的方案总是限制着器件的用途及功能，并且也限制它们的自适应性。虽然专用器件的灵活性稍高于 ASIC，但是，面对日新月异的多媒体标准与应用，它们的效用仍然很有限。可编程平台虽然是延长产品使用寿命的最灵活的方法，但是，为了打入数字视频技术市场，它们往往需要巨额的软件开发投资。 

　　将数字视频嵌入应用中的首要难题是：实施视频的复杂性要远远超过简单的图像与音频压缩和解压缩。数字视频可以采用形形色色的形式与格式，开发人员需要支持繁杂的配置和各种不同的方面，如：不同的分辨率/显示器尺寸、不同的比特率、实时问题乃至视频源的可靠性等（例如，来自硬盘驱动器的视频流与来自无线通信链路的视频流的区别）。即使是那些看似简单明了的任务――如高效管理音频/视频同步以及在 IP 网络上实现可靠的视频传输，仍然会让开发人员伤透脑筋。虽然有些器件让众多应用开发人员大喜过望，但是他们不得不支持多种标准，其中包括那些必须着手制定的新标准。为了一窥这种灵活性的重要性，只需想一想 H.264 视频 CODEC 的迅速部署和广泛普及。 

　　横亘在许多工程师面前的主要障碍是缺少具有足够性能、成本足够低、灵活性足够高、唾手可得的数字视频开发平台。对于希望在新型应用中集成视频的工程师们来说，必须使用低成本的现成视频子系统来降低视频设计的复杂性。 

　　而利用德州仪器 (TI) 的达芬奇 (DaVinciÔ) 技术一切难题皆可迎刃而解！

    什么是达芬奇技术？ 

　　成功实现数字视频需要四大要素的最新进步，即：处理器、开发工具、软件以及系统专业技术。由于能够在集成这四种要素的平台中实现数字视频、音频、语音与话音技术，因此达芬奇技术可以为数字视频的当前变革打下基础。 

　　达芬奇技术充分利用了 TI 25 年的数字信号处理与集成电路专业技术来提供片上系统 (SoC)，这种系统针对灵活的数字视频实施而进行了精心优化，拥有业界领先的性能并集成了可编程数字信号处理器 (DSP) 内核、ARMÒ 处理器以及视频加速协处理器。凭借高效的处理能力、存储器、I/O 带宽、平衡的内部互连以及专用外设组合，基于达芬奇技术的 SoC 能够以最低的成本为视频应用提供理想的核心动力。 

　　处理器自身只能用作数字视频解决方案的基础。管理数字视频系统的所有组件是极其复杂的工程难题。对于许多应用来说，数字视频只是更为庞杂的系统的众多组件之一。工程师随意地在自视为基础技术方面投入大把时间和资金的好日子已经一去不复返了。 

　　为了真正意义上地让开发人员克服最初的障碍并且加快产品上市进程，仅仅开发实施数字视频的基础芯片和软件已经远远不够。开发人员不仅需要处理器，他们还需要能够直接投入生产的理想代码。换句话说，为了满足其应用的特定需求，开发人员还需要已经集成到可配置或轻松编程的数字视频子系统的硬件和软件。 

　　正像汇编语言向 C 语言的过渡使开发人员能够全力开发更高级功能性那样，达芬奇技术使开发人员能够摆脱数字视频的具体技术细节。现在，开发人员不再需要了解其视频应用中实施具体 CODEC 引擎（如：MPEG-2、H.263、WMA9）的细节。利用允许开发人员无需修改上层应用代码即可以使用理想 CODEC 的 API，我们可以显著简化视频 CODEC 处理的具体低层次细节。 

　　摆脱 CODEC 的困扰是数字视频广泛普及的重要一步。当开发人员可以立足于以前开发的功能性，创新就已经来到他们眼前。例如，在过去开发电子器件时，即使是最基本的功能，工程师们也需要进行栅极布局。许多年来，TI 等公司始终致力于在硅芯片中集成功能，为超越自身功能期望的器件打下了基础，同时也降低了实现预期目标所需要的工程量。例如，由于提供了显著加快信号处理任务的计算引擎，DSP 的问世已经推动了数十载的技术创新。 

　　利用达芬奇技术，TI 可以再度实现全新的创新水平。正是 DSP 的问世带来了计算加速，因此达芬奇技术会以 TI 的 DSP 为基础来提供应用加速。开发人员不再需要了解各种音频、视频、影像以及语音 CODEC 背后的机制。 

　　对于那些希望依靠 DSP 这棵大树的开发人员来说，机会仍然存在。但是，达芬奇已经使它成为备选、而非必备。通过提供可随时投产的软件，如硬件驱动器、人工优化的 CODEC、以及用于管理网络中音频/视频同步和数据流的应用代码，达芬奇技术使开发人员无需了解如何编程 DSP 即可实现一流的视频功能。

    利用达芬奇技术进行开放式的平台开发 

　　数字视频系统的复杂性主要归因于开发人员必须创建和管理的众多组件。为众多组件编写代码并且管理其间的交互将大大增加集成一套完整系统的难度。 

　　达芬奇技术通过提供开放式平台来降低系统复杂性 － 在该平台之上，TI 及其第三方合作伙伴已经开发和集成了构成数字视频系统所需要的各种组件。并且他们还集成了使任何工程师都能够实现数字视频创新所需的软硬件。 

　　开放式平台的效力是勿庸置疑的。例如，PC 市场的开放式开发平台已经引发了愈演愈烈的创新应用的爆炸性增长。TI 的 OMAPÔ 平台环境已经将移动电话应用开发提升到了一个新的高度 ―― 通过集成软硬件，使软件开发商仍然能够利用现有的系统，并集中精力开拓新市场及新的收入来源，如开发文本信息传输、铃声下载以及手机中的其他高级应用等。 

　　达芬奇技术将 OMAP 环境概念融入了广泛的数字视频应用中。在芯片级，TI 在视频产品方面积累的专业技能以及历史经验使其能够开发出高度优化的协处理器和开发工具，以扩展其基于芯片的 DSP 技术的能力。不过，开发人员无需费心如何针对自己的基本创新进行编程和优化代码的细节问题。达芬奇技术通过更加简单易用的标准 API 组合来实现对这些创新的利用 ―― 这些 API 允许轻松利用可随时投产的编解码器，从而使开发人员能够将精力集中到开发可最大化附加值的产品上来。 

　　达芬奇技术提供的开放式开发平台同时也扩展到了应用程序。达芬奇软件初始将支持　Linux，将来会陆续支持其他操作系统。Linux 支持的内容包括外设驱动器、实时应用管理、应用级 API 以及可随时投产的代码。针对视频而精心优化的、基于集成的 DSP、专用型开发工具、调谐驱动器、CODEC 以及系统级应用代码的整体组合使开发人员能够实现完整而复杂的数字视频系统，仅需少量函数调用即可提供编解码功能。 

　　世界在变，而数字视频现成的可用性一定会实现和激发我们闻所未闻的新应用。不过，只有工程师潜心于开拓使用现有技术的新思路而无需烦劳做那些无用的重复开发，创新才会成为可能。达芬奇技术已经实现了数字视频背后的复杂细节，工程师们所要做的就是轻松而低成本地为消费市场带来数字视频。（作者为TI 首席科学家；Leo Adams，全球通用 DSP 经理）