北京嵌入式課程_嵌入式媒體中心技術(shù)與實現(xiàn)

小嵌

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有了臺式電子產(chǎn)品和消費電子產(chǎn)品的示范，消費者現(xiàn)在期望嵌入式產(chǎn)品提供類似的多媒體性能。 　　大眾對交互式多媒體的著迷，改變了我們設(shè)計某些嵌入式產(chǎn)品的方式。過去，設(shè)計人員構(gòu)建多數(shù)嵌入式設(shè)備時關(guān)心的是功能，而不那么關(guān)心用戶界面，然而，今天的客戶不再滿足于幾個按鈕和閃爍的led。他們期望與pda（存儲和提供立體聲）、手機（可以拍照）、膝上型電腦（再現(xiàn)全長度的電影）等到處使用的設(shè)備類似的多媒體性能。按照定義，嵌入式系統(tǒng)限制了處理資源和內(nèi)存資源，以便把成本降到最低，因此，為了用戶界面而塞入額外的計算能力和專用的媒體硬件，違反了傳統(tǒng)設(shè)計規(guī)則。然而，與針對應(yīng)用的計算能力相比，下一代嵌入式系統(tǒng)可能經(jīng)常需要更多的計算能力用于用戶界面。

　　多媒體功能包括文本、圖形、動畫、音頻和視頻的各種必要組合，來為用戶提供直觀的交互式系統(tǒng)界面。在某些應(yīng)用中，簡單的文本顯示可以傳達所有必要的信息，但在別的一些項目中則需要實時流視頻。功能的多樣性使人們無法定義一套通用的多媒體要求，不過，以媒體為中心的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計人員面對很多共同的問題。例如，一個較困難的問題就是利用小系統(tǒng)來捕獲、生成并再現(xiàn)實時音頻和視頻流，而這些系統(tǒng)的處理資源和內(nèi)存資源很有限。另外，把實時多媒體性能集成到那些具有自己獨特實時要求的嵌入式應(yīng)用中，這使設(shè)計難度成倍增加。

　　但多媒體功能可以給予某種尋�；驈碗s的產(chǎn)品新的生命力。例如，如果一本視聽用戶手冊融合了交互式圖形、示意圖、故障排除樹、操作情境，那么就可以極大地降低培訓成本和現(xiàn)場產(chǎn)品支持成本。與此類似，如果能顯示來自遠程的、點播的流視頻和音頻，就可以大大提高各種連接到高帶寬網(wǎng)絡(luò)的嵌入式系統(tǒng)的價值。環(huán)繞聲和3d圖形可以給予產(chǎn)品新的虛擬現(xiàn)實、仿真和游戲功能，這是不具備環(huán)繞聲和3d圖形的同類設(shè)備做不到的。

　　多數(shù)多媒體策略將給嵌入式系統(tǒng)帶來新的硬件和軟件要求。針對大多數(shù)此類系統(tǒng)的設(shè)計需要視頻和高保真音頻數(shù)據(jù)壓縮，以便在通信通道上傳輸或本地存儲。除了系統(tǒng)內(nèi)的高帶寬數(shù)據(jù)通信通道以外，還需要各種壓縮及解壓算法，即編解碼器，以及快速處理器或?qū)Ｓ糜布�。drm（數(shù)字版權(quán)管理）軟件也許是必要的，這取決于系統(tǒng)必須再現(xiàn)的信息。通往互聯(lián)網(wǎng)或本地網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的高速連接也是必要的，用于傳輸遠程視頻數(shù)據(jù)。如果操作系統(tǒng)具有實時功能、內(nèi)置多媒體功能、設(shè)備驅(qū)動程序，就將節(jié)省開發(fā)時間。
　　有損壓縮

　　多媒體應(yīng)用很容易為數(shù)據(jù)壓縮給出足夠的正當理由。未壓縮的、每像素具有24顏色比特、分辨力為600像素×800像素的圖像，需要1.44mb存儲空間。經(jīng)過jpeg壓縮后，該圖像只需要上述存儲空間的十分之一左右。對于視頻，效果甚至更加戲劇性。一個720像素×480像素/幀、24比特/像素、30幀/秒的ntsc視頻流，需要的數(shù)據(jù)速率超過20mb/s，需要超過36gb的空間來存儲半小時片段，但根據(jù)算法和圖像內(nèi)容的不同，視頻壓縮可以按30:1左右的比例來降低對帶寬和存儲要求。多數(shù)壓縮方法是有損失的，它們通過刪掉圖像中的數(shù)據(jù)來縮小文件大小。這種情況意味著：您無法從壓縮數(shù)據(jù)精確地再現(xiàn)原始的未壓縮圖像。開發(fā)人員使用各種主觀和客觀的圖像比較來判斷壓縮算法的質(zhì)量。

　　針對照片和視頻的典型壓縮算法的工作方式是把圖像分割成小塊，然后把每個小塊變換成頻域表示。各種典型算法都對圖像的8像素x8像素塊執(zhí)行離散余弦變換，產(chǎn)生64個頻域系數(shù)。由于人眼對低頻系數(shù)代表的大物體更敏感，因此，通過減少或排除很多高頻系數(shù)，就可以壓縮圖像，并使人感覺到的變化達到最低程度。由于許多系數(shù)的值為零，因此行程編碼用一個數(shù)代替了多個值，以縮小塊尺寸。經(jīng)過傳輸或存儲之后，反向余弦變換把頻率系數(shù)還原成8像素x8像素的圖像塊。正向余弦變換和反向余弦變換在處理要求方面相似，在一塊典型的dsp上都只需要幾百個指令周期。

　　當前流行的圖像和視頻壓縮標準是由兩家主要組織來定義和維護的。itu（國際電信聯(lián)盟）專門從事電信應(yīng)用，并支持針對視頻電話的各項h.26x標準。iso（國際標準化組織）的重點是消費應(yīng)用，定義了針對固定圖像壓縮的各種jpeg標準和針對視頻的各種mpeg標準。iso的jpeg成為了第一種流行的圖像壓縮標準，并仍用于大多數(shù)數(shù)碼相機和互聯(lián)網(wǎng)頁。雖然開發(fā)者尚未廣泛采用jpeg2000，但該標準把壓縮效果改善了大約30%，這是因為它用離散小波變換代替了余弦變換。開發(fā)者們還普遍使用一些專有的壓縮算法，比如realnetworks公司的realvideo和微軟公司的windowsmedia9。

　　itu開發(fā)了h.261，這是該組織首批視頻壓縮標準之一，用于數(shù)據(jù)速率低、運動較少的視頻會