視頻處理平臺DSP的橫向測評
作者： 中華視頻網(wǎng)
2006-01-09
一、概述
從歷史角度講，以前的DSP名詞是指一種信號處理技術(shù)，一直到上個(gè)世紀八十年代初推出DSP芯片，DSP才逐步成為一種全新高速處理器的名稱(chēng)。最初的DSP處理能力有限，主要應用在于數據通信和語(yǔ)音處理領(lǐng)域，其后DSP應用逐步擴展到各種電子產(chǎn)品中，諸如硬盤(pán)驅動(dòng)器、通用調制解調器、數字答錄機、無(wú)線(xiàn)通信終端。隨著(zhù)技術(shù)的飛速發(fā)展，九十年代中DSP在數字GSM手機應用和無(wú)線(xiàn)基站應用中獲得了巨大的成功。目前DSP開(kāi)始全面拓展到應用領(lǐng)域，在寬帶通信、數字控制、數字音頻、數字視頻等市場(chǎng)上開(kāi)始占居主角。
視頻處理方面也已經(jīng)由前幾年的ASIC方案轉向DSP平臺，在DSP平臺上進(jìn)行視頻產(chǎn)品開(kāi)發(fā)有以下幾方面的優(yōu)勢：第一，用戶(hù)開(kāi)發(fā)自由度更大，支持多種個(gè)性化開(kāi)發(fā)，可以滿(mǎn)足市場(chǎng)不斷提出的新的要求，在第一時(shí)間提升產(chǎn)品性能，增強產(chǎn)品的競爭能力；第二，DSP處理能力強，可以在一個(gè)DSP上同時(shí)實(shí)現多路音視頻信號的壓縮處理，同時(shí)為了及時(shí)滿(mǎn)足應用的需要、還提供了很多視頻專(zhuān)用功能，比如視頻濾波、De-interlace處理、高分辨顯示輸出、OSD功能等，甚至象網(wǎng)絡(luò )接口、IDE接口都成為了視頻DSP的主要功能，這樣使進(jìn)一步大幅度降低產(chǎn)品的成本成為可能（這一點(diǎn)很重要）；第三，開(kāi)發(fā)周期短，實(shí)現快速技術(shù)更新和產(chǎn)品換代；第四，芯片功耗低，對提高產(chǎn)品的穩定性提供可靠保障。
目前市場(chǎng)上許多款視頻處理的DSP形成主流應用，以它們各自的技術(shù)特色受到市場(chǎng)的廣泛應用。下面我們就將從他們各自的主要性能和實(shí)現產(chǎn)品化方面做一個(gè)比較。
二、主流視頻處理DSP介紹
1、PNX1300系列芯片
PNX1300系列DSP是Philips開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的。 Philips是最早開(kāi)發(fā)視頻DSP的廠(chǎng)商，1996年推出了Trimedia系列的第一款芯片TM-1000，隨后推出了TM-1100、TM-1300、PNX-1300（TM-1300改進(jìn)版)，目前統一更名為Nexperia系列。PNX-1300系列芯片正在被大規模應用開(kāi)始于視頻監控產(chǎn)品中。目前它有多種型號：
PNX-1302 200MHz
PNX-1301 180MHz
PNX-1311 166MHz（低功耗）
PNX-1300 143MHz
PNX-1303 166MHz
2、PNX1500系列芯片
在PNX-1300系列成功應用的基礎上，Philips 于去年推出了性能更高的PNX-1500系列。作為PNX-1300系列的升級換代產(chǎn)品，PNX-1500系列處理能力更高、性能更好。該產(chǎn)品于2004年下半年批量上市，成為了數字視頻應用的新亮點(diǎn)。目前推出的型號：
PNX-1500E 243MHz
PNX-1501E 266MHz
PNX-1502E 300MHz
即將推出的還有：
PNX-1503E >350MHz
PNX-1511E 266MHz（低功耗）
同時(shí)新一代的 PNX1700系列（>500MHz）也在研發(fā)中，預計明年將發(fā)布。
從芯片的技術(shù)情況來(lái)看PNX-1500并不是PNX-1300簡(jiǎn)單的速度升級，各方面的性能有了很大提高，功能也日趨完善，主要性能對比如下：
項目
PNX-1300
PNX-1500
主頻速度
143-200MHz
243-350MHz
內存支持
184MHz SDRAM
200MHz DDR
內存支持大小
2-32MB
16-256MB
視頻輸入精度
8位
10位
視頻輸入口
1個(gè)
2個(gè)
視頻輸出口
1個(gè)
2個(gè)
功耗
2.9-4W
<1.5W
PCI接口
2.1
2.2
另外，PNX-1500還在PNX1300的基礎上增加了許多功能，成為該系列產(chǎn)品的新亮點(diǎn)。增加的新功能有：
網(wǎng)絡(luò )接口、IDE接口：提供了開(kāi)發(fā)信息化家電和數字視頻設備的主要接口
視頻輸出：提供LED高分辨輸出、高清視頻輸出（1920x1080）
視頻處理單元：視頻濾波和De-interlace處理
2D圖形加速器：可以生成圖形
內嵌看門(mén)狗并具有兩個(gè)Reset 管腳：高可靠性設計
3、 DM64X系列芯片
MD64X視頻處理 DSP是TI公司生產(chǎn)的，TI公司是DSP芯片的行業(yè)老大，它的眾多產(chǎn)品多年來(lái)一直統治著(zhù)這個(gè)行業(yè)，已經(jīng)深入應用到了電子信息行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域中。2003年TI發(fā)布了TMS320DM64X系列的視頻DSP產(chǎn)品，2004年下半年批量供貨，產(chǎn)品一經(jīng)面世得到了數字視頻行業(yè)的強烈關(guān)注。目前推出的產(chǎn)品為：
DM640 400MHz 一個(gè)視頻單元
DM641 500/600MHz 兩個(gè)視頻單元
DM642 500/600MHz 三個(gè)視頻單元
每個(gè)Video單元又分成A、B兩個(gè)口，A/B 口可以分別處理一路視頻采集，因此DM642最多可以處理6路視頻采集數據（不帶音頻）。如果將Video單元配置成Video out方式，則只能在A(yíng)口輸出，B口不可以，因此DM642最多可支持3路視頻輸出（不帶音頻）。如果同時(shí)處理音頻，每一個(gè)視頻單元可以處理兩路立體聲。
DM642芯片功耗1.5W，支持SDRAM最大為32MB，同時(shí)也具有網(wǎng)絡(luò )接口。
4、 其他視頻處理DSP產(chǎn)品
除了以上三款產(chǎn)品之外，還有多家公司推出了視頻DSP產(chǎn)品：
Equator公司繼MAP-CA芯片后推出了BSP-15芯片，主頻有256、300、350和400MHz，芯片具有兩個(gè)視頻輸入口和音頻輸入口，一個(gè)視頻輸出口，可以支持SDRAM最大為128MB。
ADI公司推出了ADSP-BF531/532/533系列產(chǎn)品，主頻從300MHz到600MH。該產(chǎn)品沒(méi)有預覽通道。
對于MPEG-4算法眾多公司推出了ASIC方案，例如WIS公司的GO7007、Intime公司的IME6400、Vweb公司的VW2010、Toshiba 的TC35280XB、以及LSI Logic公司和ST Micro等等。
三．幾種DSP的應用方式
DSP作為視頻壓縮處理的主要平臺，開(kāi)發(fā)商用戶(hù)可根據自身的應用要求選擇不同的產(chǎn)品。以使自己的產(chǎn)品做到成本最低，性能最佳。由于視頻處理的實(shí)時(shí)性要求和數字視頻處理的特殊需要，視頻DSP的整體性能不能單單以主頻為主要衡量指標，需要根據應用的需要來(lái)評價(jià)視頻DSP的綜合性能。
下面以目前在國內數字監控市場(chǎng)中多路視頻壓縮產(chǎn)品為例來(lái)比較不同的視頻DSP的處理能力和應用情況。其中H.264算法為Base Profile，復雜度比MPEG-4高20-30%。
1、作為4路CIF壓縮卡應用：
芯片
項目
PNX-1501
PNX-1301
PNX-1301
DM642
BSP-15
芯片數量
1
4
1
1
2
壓縮算法
H.264
H.264
MPEG-4
H.264
MPEG-4
聲音壓縮
DSP處理
DSP處理
需要額外器件
DSP處理
DSP處理
注：如果DSP的處理能力足夠，通常聲音處理同時(shí)由DSP完成，對于一顆PNX-1300處理4路的方案需要額外的器件來(lái)實(shí)現聲音處理。對于使用PNX-1300 和PNX-1500芯片單片處理4路CIF需要外接四畫(huà)面器件。
2、作為4路Half D1壓縮卡應用：
芯片
項目
PNX-1501
PNX-1301
DM641
BSP-15
芯片數量
2
4
2
2
視頻算法
H.264
H.264
H.264
MPEG-4
聲音壓縮
DSP處理
DSP處理
DSP處理
DSP處理
注：對于Half D1壓縮卡一顆PNX-1300已經(jīng)無(wú)法完成處理2路。
3、作為4路D1壓縮卡應用：
芯片
項目
PNX-1501
PNX-1301
DM642
BSP-15
芯片數量
4
4
4
4
視頻算法
H.264
MPEG-4
H.264
MPEG-4
聲音壓縮
DSP處理
需要額外器件
DSP處理
DSP處理
De-Interlace
DSP處理
需要額外處理器開(kāi)銷(xiāo)
需要額外處理器開(kāi)銷(xiāo)
需要額外處理器開(kāi)銷(xiāo)
注：對于D1壓縮卡PNX-1500具有De-Interlace功能，不需要額外的開(kāi)銷(xiāo)就可以完成。De-Interlace是完成D1壓縮的重要功能，它處理的好壞直接影響圖像質(zhì)量。
4、作為嵌入式系統應用：
芯片
項目
PNX-1501
PNX-1301
DM642
BSP-15
處理能力
4 CIF
4 CIF
4 CIF
2 CIF
視頻算法
H.264
H.264
H.264
MPEG-4
聲音壓縮
DSP處理
需要額外器件
DSP處理
DSP處理
網(wǎng)絡(luò )接口
有
需要額外器件
有
需要額外器件
IDE接口
有
需要額外器件
需要額外器件
需要額外器件
輸出接口
LED高分辨/高清視頻輸出
標準視頻
標準視頻
標準視頻
幾種視頻處理DSP作為DVR板卡的應用時(shí)的配置情況如下：
需要芯片數量
項目
PNX-1500
PNX-1300
DM642
BSP-15
4 CIF
1
1/4
1
2
4 Half D1
2
4
2
2
4 Full D1
4
4
4
4
四、結束語(yǔ)
從以上各種器件指標對比（注：文中所用到的技術(shù)數據均來(lái)自各廠(chǎng)商對用戶(hù)公開(kāi)發(fā)布的技術(shù)文件）可以看出，幾款主流的DSP芯片可謂各有千秋，他們均代表了DSP技術(shù)目前的最高水平。針對不同市場(chǎng)對象和應用要求，他們在產(chǎn)品的性能和功能取舍上都各有側重。
對于目前監控行業(yè)中數字視頻監控的應用，需要對DSP的綜合能力進(jìn)行評估。比如DSP的主頻速度并不能完全代表DSP對數字視頻的處理能力，還要綜合評估DSP數字視頻處理相關(guān)的專(zhuān)用功能。對用戶(hù)來(lái)講，選擇什么樣的DSP作為自己的視頻產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺，主要由應用要求決定，同時(shí)要考慮產(chǎn)品的系列化程度以及未來(lái)發(fā)展的趨勢。通過(guò)合理的功能和性能的評估，同時(shí)考慮到開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)成本，實(shí)現最好的性?xún)r(jià)比是每一個(gè)開(kāi)發(fā)用戶(hù)的最終目的。
