達(dá)芬奇（ＤａＶｉｎｃｉ）技術(shù)融合之勢

數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的階段，對于數(shù)字媒體產(chǎn)品持續(xù)創(chuàng)新的需求越來越高，于是一個強(qiáng)大、穩(wěn)定而靈活的數(shù)字媒體處理平臺便應(yīng)運(yùn)而生，而其核心離不開高速數(shù)字信號處理器(DSP)。DSP技術(shù)曾經(jīng)在數(shù)字影像處理和高速視頻處理中發(fā)揮了重要的作用，而DSP芯片則使這些處理全面實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化，進(jìn)而使產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化成為可能。德州儀器(T1)作為DSP的領(lǐng)先者，在這樣的進(jìn)程中不斷創(chuàng)新，并將數(shù)字視頻處理技術(shù)及其應(yīng)用推向一個又一個高峰。

在DSP歷史上，2005年9月9日應(yīng)該將是個值得人們特別關(guān)注的日子。這一天在美國的紐約、在歐洲的阿姆斯特丹、在中國的北京，Tl正式向全球宣布推出達(dá)芬奇(DaVinciTM)，即目前最先進(jìn)的面向新一代數(shù)字視頻產(chǎn)品的半導(dǎo)體技術(shù)。這是Tl在二十多年DSP發(fā)展歷程中的又一個頂峰，也開啟了“達(dá)芬奇效應(yīng)”之先河，領(lǐng)導(dǎo)數(shù)字視頻創(chuàng)意的新潮流。“達(dá)芬奇”所包含的不僅只是一種芯片，同時(shí)還包含著豐富的相關(guān)軟件和工具．更蘊(yùn)涵著深厚的開發(fā)理念和完善的調(diào)試手段。“達(dá)芬奇”所提供的極為強(qiáng)大和豐富的視頻處理性能和功能，可以使產(chǎn)商推出新款產(chǎn)品的時(shí)間大大縮短；而開發(fā)者則有如站在”大師”的肩膀上．可以自由發(fā)揮獨(dú)具特色的創(chuàng)意，推出更加新穎的數(shù)字媒體產(chǎn)品。

然而”達(dá)芬奇”的問世也并非一躇而就的，盡管對于有關(guān)芯片的開發(fā)TI歷時(shí)兩年．但是“達(dá)芬奇”的推出卻是TI在DSP處理器技術(shù)在二十多年時(shí)間里不斷融合的產(chǎn)物，也是TI在DSP影像應(yīng)用厚積薄發(fā)的成果。這種融合還將繼續(xù)下去而可以成為數(shù)字視頻技術(shù)發(fā)展的主流．因?yàn)槲磥肀姸嗟臄?shù)字視頻產(chǎn)品本身就會融合多種技術(shù)。在這里回顧一下DSP在數(shù)字影像應(yīng)用和視頻處理發(fā)展的歷程．應(yīng)該對于進(jìn)一步了解“達(dá)芬奇”會有更多的啟示。

DSP核心的演進(jìn)

TI的DSP剛推出的時(shí)候可以每秒運(yùn)算五百萬次指令(5MIPS)。已經(jīng)有人在進(jìn)行數(shù)字影像的采集，更多的人在期待能在圖象處理應(yīng)用上有所突破。DSP并沒有辜負(fù)人們的期望．當(dāng)它的性能不斷提高到1 00MIPS(每秒運(yùn)算1億次指令)時(shí)，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)數(shù)字影像沒有太大問題了，基于C5402就可完成數(shù)字相機(jī)解決方案。雖然在處理速度和分辨率上還不盡人意．但這畢竟是在數(shù)字影像產(chǎn)品的一個雛形。

隨后TI在數(shù)字影像平臺上全面出擊，在發(fā)展和提高TMS320C5x通用DSP處理能力的同時(shí)，開辟了TMS320C4x通用影像處理平臺，以及TMS340系列專用影像處理器，并得到客戶積極的響應(yīng)。作為一個里程性產(chǎn)品，TI所推出的多核心TMS320C80曾在業(yè)界引起轟動．一經(jīng)推出就有客戶用于會議電視和數(shù)字電視項(xiàng)目開發(fā)。然而，由于其成本較高、開發(fā)復(fù)雜，一時(shí)難以推廣。不過此時(shí)Tl已在進(jìn)行戰(zhàn)略調(diào)整，并著眼于未來的發(fā)展。

1997年TI首推的TMS320C6201是一顆內(nèi)部具有八個并行運(yùn)算單元的單片DSP．其性能達(dá)到1600MIPS(每秒運(yùn)算1 6億次指令)。當(dāng)時(shí)業(yè)界更多是慨嘆其運(yùn)算速度成一個數(shù)量級的提高，但對起前景卻似乎并未過于關(guān)注。而經(jīng)過兩年的時(shí)間，TI已經(jīng)全面完善了該平臺和開發(fā)基礎(chǔ)，此后C6000系列DSP在數(shù)字影像中的應(yīng)用就如雨后春筍，成長迅猛。在C6000平臺上優(yōu)化存儲器結(jié)構(gòu)和外圍接口之后，基于具有雙級高速緩存(Cache)的C621 1的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)解決方案出現(xiàn)了；基于具有PCI接口的C62O5的單通道和多通道的MPEG4數(shù)字視頻壓縮卡也出現(xiàn)了。在高速的C6416推出之后．性能首先突破每秒運(yùn)算4 8億次指令的4800MIPS，可以勝任各種復(fù)雜的高質(zhì)量實(shí)時(shí)數(shù)字視頻編解碼的工作。此后．該性能的記錄還在不斷被刷新，達(dá)到8000MIPS。

正是TI在DSP的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)工藝和基礎(chǔ)支持上的不斷創(chuàng)新，才使得DSP在數(shù)字影像上的應(yīng)用的道路越走越寬廣。“達(dá)芬奇”所具有的一顆強(qiáng)勁的心，就是C64x的核心。

DSP結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

在Tl的DSP發(fā)展中有一個重要的里程．就是雙核心處理平臺的應(yīng)用，其實(shí)這就是一種單片系統(tǒng)(SoC)．只是在這個方向上Tl開拓了更新的方向。眾所周知，T1支撐了數(shù)字移動電話的半邊天，而其中的核心就是DSP與ARM的集成平臺。這種平臺也成為Tl最重要的一個經(jīng)典平臺，并且直接導(dǎo)致數(shù)字影像DSP的推出和發(fā)展。

Tl采用通用DSP實(shí)現(xiàn)數(shù)碼相機(jī)解決方案之后，又通過大量的工作推出了單片數(shù)碼相機(jī)處理平臺DSC21，并不斷完善到DSC25，還有DM270和DM320，進(jìn)而形成了獨(dú)具特色的便攜式數(shù)字媒體處理平臺。該平臺即有C54x核心，也有ARM核心，并集成了視頻處理協(xié)處理器，還有多功能視頻單元和豐富的數(shù)據(jù)接口。DM270曾經(jīng)作為年度最成熟的便攜式數(shù)字媒體處理單片系統(tǒng)，已在數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字DV攝像機(jī)、個人媒體播放器(PMP)、拍照手機(jī)中大量采用等。新一代DM320平臺升級到ARM9并提升了視頻協(xié)處理器性能，其應(yīng)用將更加廣闊。

面向移動多媒體的應(yīng)用，TI構(gòu)建了開放式多媒體應(yīng)用OMAP，并為業(yè)界所關(guān)注，世界級領(lǐng)導(dǎo)廠商紛紛以之為2．5G和3G的數(shù)字媒體處理平臺。為更大幅度地提高性能，TI在2003年宣布推出OMAP2，其中的最大特色在于集成了視頻處理協(xié)處理器，可以實(shí)現(xiàn)“掌上影院”功能。為OMAP平臺的推進(jìn)中，Tl積累了從芯片平臺到底層軟件，再到應(yīng)用軟件應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)。

2004年10月Tl在全球舉辦了名為“Toy Tour 2004”的數(shù)碼精品巡展，其中中國站選在北京。許多媒體朋友驚奇地發(fā)現(xiàn)所展示的大都是流行并熱銷的最新數(shù)碼產(chǎn)品，核心全都是TI的DSP。此次巡展可稱為TI在IT界的一次”數(shù)碼玩具總動員”，雖然展示的只是部分產(chǎn)品，但卻代表著TI的DSP在數(shù)字消費(fèi)類領(lǐng)域所獲得的巨大成功。DSP在數(shù)字無機(jī)中的應(yīng)用，已使其定位由通信和網(wǎng)絡(luò)等高端應(yīng)用轉(zhuǎn)移到消費(fèi)者，而在數(shù)字消費(fèi)類中的普及，則可以使DSP更貼近消費(fèi)者。

“達(dá)芬奇”的基礎(chǔ)就是單片系統(tǒng)，沿用了DSP和ARM的雙處理器結(jié)構(gòu)，只是這里的0SP是優(yōu)化的C 64 x核心，而處理器是高性能ARM9。由此而繼承的不僅是硬件的結(jié)構(gòu)，還有與之相關(guān)的成熟的軟件系統(tǒng)。

DSP集成和再集成

眾所周知，集成電路的妙處就是要在單一芯片中集成進(jìn)更多的單元，對于DSP也存在集成問題。TI在2003年推出的新型數(shù)字媒體處理器TMS320DM642就是在一個具有4800MIPS速度DSP上又集成三個高性能雙向視頻接口以及豐富的數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)接口，并以高性能和低功耗很好地滿足數(shù)字視頻應(yīng)用的需要。在這樣一個集成的過程中，軟件完全可以移植甚至直接沿用。其實(shí)TI早在加緊開發(fā)DM642的時(shí)候，就已由第三方推出由C6416擴(kuò)展視頻、網(wǎng)絡(luò)等多種接口的網(wǎng)絡(luò)視頻評估開發(fā)系統(tǒng)NVDK，這就為相關(guān)的系統(tǒng)開發(fā)鋪平了道路。所以DM642芯片一推出就通過各種測試，其應(yīng)用系統(tǒng)的可行性就不容置疑。TI同時(shí)推出的DM642評估板附帶多種格式視頻編解碼演示軟件包使廣大客戶能夠迅速地著手設(shè)計(jì)．大大簡化和開發(fā)難度，有效地縮短了開發(fā)周期。DM642可以共享TI流行最廣的CCS集成開發(fā)環(huán)境，可最大限度地利用C6000平臺的資源．對于許多工程師開發(fā)起來有輕車熟路的感覺。

“再集成”是什么意義呢？“達(dá)芬奇”本身就是一個答案。“達(dá)芬奇”技術(shù)是一款針對數(shù)字視頻應(yīng)用而精心定制的DSP解決方案．可為視頻設(shè)備廠商簡化設(shè)計(jì)并加速產(chǎn)品創(chuàng)新提供集成的處理器、軟件與工具。正如Tl為其無線移動電話客戶所提供的解決方案那樣，達(dá)芬奇將使數(shù)字視頻設(shè)計(jì)人員能夠選擇適合自己特定需求的信號處理器，然后還可從眾多的選擇中挑選出即可生產(chǎn)型軟件，從而大幅加速產(chǎn)品的上市與創(chuàng)新進(jìn)程。

融合了各種DSP特色的“達(dá)芬奇”是一個具有更高集成度的通用數(shù)字媒體處理平臺，是一項(xiàng)重要的數(shù)字信號處理技術(shù)，能夠促進(jìn)新型數(shù)字視頻應(yīng)用市場的增長并使現(xiàn)有應(yīng)用更加簡單易用。“達(dá)芬奇”從融合中來，又將引領(lǐng)新的融合浪潮，加快面向通信及娛樂時(shí)代的創(chuàng)新步伐。