中华视频网 - 主流视频处理平台DSP的横向测评

视频处理平台DSP的横向测评
作者： 中华视频网
2006-01-09
一、概述
从历史角度讲，以前的DSP名词是指一种信号处理技术，一直到上个世纪八十年代初推出DSP芯片，DSP才逐步成为一种全新高速处理器的名称。最初的DSP处理能力有限，主要应用在于数据通信和语音处理领域，其后DSP应用逐步扩展到各种电子产品中，诸如硬盘驱动器、通用调制解调器、数字答录机、无线通信终端。随着技术的飞速发展，九十年代中DSP在数字GSM手机应用和无线基站应用中获得了巨大的成功。目前DSP开始全面拓展到应用领域，在宽带通信、数字控制、数字音频、数字视频等市场上开始占居主角。
视频处理方面也已经由前几年的ASIC方案转向DSP平台，在DSP平台上进行视频产品开发有以下几方面的优势：第一，用户开发自由度更大，支持多种个性化开发，可以满足市场不断提出的新的要求，在第一时间提升产品性能，增强产品的竞争能力；第二，DSP处理能力强，可以在一个DSP上同时实现多路音视频信号的压缩处理，同时为了及时满足应用的需要、还提供了很多视频专用功能，比如视频滤波、De-interlace处理、高分辨显示输出、OSD功能等，甚至象网络接口、IDE接口都成为了视频DSP的主要功能，这样使进一步大幅度降低产品的成本成为可能（这一点很重要）；第三，开发周期短，实现快速技术更新和产品换代；第四，芯片功耗低，对提高产品的稳定性提供可靠保障。
目前市场上许多款视频处理的DSP形成主流应用，以它们各自的技术特色受到市场的广泛应用。下面我们就将从他们各自的主要性能和实现产品化方面做一个比较。
二、主流视频处理DSP介绍
1、PNX1300系列芯片
PNX1300系列DSP是Philips开发生产的。 Philips是最早开发视频DSP的厂商，1996年推出了Trimedia系列的第一款芯片TM-1000，随后推出了TM-1100、TM-1300、PNX-1300（TM-1300改进版)，目前统一更名为Nexperia系列。PNX-1300系列芯片正在被大规模应用开始于视频监控产品中。目前它有多种型号：
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系列成功应用的基础上，Philips 于去年推出了性能更高的PNX-1500系列。作为PNX-1300系列的升级换代产品，PNX-1500系列处理能力更高、性能更好。该产品于2004年下半年批量上市，成为了数字视频应用的新亮点。目前推出的型号：
PNX-1500E 243MHz
PNX-1501E 266MHz
PNX-1502E 300MHz
即将推出的还有：
PNX-1503E >350MHz
PNX-1511E 266MHz（低功耗）
同时新一代的 PNX1700系列（>500MHz）也在研发中，预计明年将发布。
从芯片的技术情况来看PNX-1500并不是PNX-1300简单的速度升级，各方面的性能有了很大提高，功能也日趋完善，主要性能对比如下：
项目
PNX-1300
PNX-1500
主频速度
143-200MHz
243-350MHz
内存支持
184MHz SDRAM
200MHz DDR
内存支持大小
2-32MB
16-256MB
视频输入精度
8位
10位
视频输入口
1个
2个
视频输出口
1个
2个
功耗
2.9-4W
<1.5W
PCI接口
2.1
2.2
另外，PNX-1500还在PNX1300的基础上增加了许多功能，成为该系列产品的新亮点。增加的新功能有：
网络接口、IDE接口：提供了开发信息化家电和数字视频设备的主要接口
视频输出：提供LED高分辨输出、高清视频输出（1920x1080）
视频处理单元：视频滤波和De-interlace处理
2D图形加速器：可以生成图形
内嵌看门狗并具有两个Reset 管脚：高可靠性设计
3、 DM64X系列芯片
MD64X视频处理 DSP是TI公司生产的，TI公司是DSP芯片的行业老大，它的众多产品多年来一直统治着这个行业，已经深入应用到了电子信息行业各个领域中。2003年TI发布了TMS320DM64X系列的视频DSP产品，2004年下半年批量供货，产品一经面世得到了数字视频行业的强烈关注。目前推出的产品为：
DM640 400MHz 一个视频单元
DM641 500/600MHz 两个视频单元
DM642 500/600MHz 三个视频单元
每个Video单元又分成A、B两个口，A/B 口可以分别处理一路视频采集，因此DM642最多可以处理6路视频采集数据（不带音频）。如果将Video单元配置成Video out方式，则只能在A口输出，B口不可以，因此DM642最多可支持3路视频输出（不带音频）。如果同时处理音频，每一个视频单元可以处理两路立体声。
DM642芯片功耗1.5W，支持SDRAM最大为32MB，同时也具有网络接口。
4、 其他视频处理DSP产品
除了以上三款产品之外，还有多家公司推出了视频DSP产品：
Equator公司继MAP-CA芯片后推出了BSP-15芯片，主频有256、300、350和400MHz，芯片具有两个视频输入口和音频输入口，一个视频输出口，可以支持SDRAM最大为128MB。
ADI公司推出了ADSP-BF531/532/533系列产品，主频从300MHz到600MH。该产品没有预览通道。
对于MPEG-4算法众多公司推出了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．几种DSP的应用方式
DSP作为视频压缩处理的主要平台，开发商用户可根据自身的应用要求选择不同的产品。以使自己的产品做到成本最低，性能最佳。由于视频处理的实时性要求和数字视频处理的特殊需要，视频DSP的整体性能不能单单以主频为主要衡量指标，需要根据应用的需要来评价视频DSP的综合性能。
下面以目前在国内数字监控市场中多路视频压缩产品为例来比较不同的视频DSP的处理能力和应用情况。其中H.264算法为Base Profile，复杂度比MPEG-4高20-30%。
1、作为4路CIF压缩卡应用：
芯片
项目
PNX-1501
PNX-1301
PNX-1301
DM642
BSP-15
芯片数量
1
4
1
1
2
压缩算法
H.264
H.264
MPEG-4
H.264
MPEG-4
声音压缩
DSP处理
DSP处理
需要额外器件
DSP处理
DSP处理
注：如果DSP的处理能力足够，通常声音处理同时由DSP完成，对于一颗PNX-1300处理4路的方案需要额外的器件来实现声音处理。对于使用PNX-1300 和PNX-1500芯片单片处理4路CIF需要外接四画面器件。
2、作为4路Half D1压缩卡应用：
芯片
项目
PNX-1501
PNX-1301
DM641
BSP-15
芯片数量
2
4
2
2
视频算法
H.264
H.264
H.264
MPEG-4
声音压缩
DSP处理
DSP处理
DSP处理
DSP处理
注：对于Half D1压缩卡一颗PNX-1300已经无法完成处理2路。
3、作为4路D1压缩卡应用：
芯片
项目
PNX-1501
PNX-1301
DM642
BSP-15
芯片数量
4
4
4
4
视频算法
H.264
MPEG-4
H.264
MPEG-4
声音压缩
DSP处理
需要额外器件
DSP处理
DSP处理
De-Interlace
DSP处理
需要额外处理器开销
需要额外处理器开销
需要额外处理器开销
注：对于D1压缩卡PNX-1500具有De-Interlace功能，不需要额外的开销就可以完成。De-Interlace是完成D1压缩的重要功能，它处理的好坏直接影响图像质量。
4、作为嵌入式系统应用：
芯片
项目
PNX-1501
PNX-1301
DM642
BSP-15
处理能力
4 CIF
4 CIF
4 CIF
2 CIF
视频算法
H.264
H.264
H.264
MPEG-4
声音压缩
DSP处理
需要额外器件
DSP处理
DSP处理
网络接口
有
需要额外器件
有
需要额外器件
IDE接口
有
需要额外器件
需要额外器件
需要额外器件
输出接口
LED高分辨/高清视频输出
标准视频
标准视频
标准视频
几种视频处理DSP作为DVR板卡的应用时的配置情况如下：
需要芯片数量
项目
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、结束语
从以上各种器件指标对比（注：文中所用到的技术数据均来自各厂商对用户公开发布的技术文件）可以看出，几款主流的DSP芯片可谓各有千秋，他们均代表了DSP技术目前的最高水平。针对不同市场对象和应用要求，他们在产品的性能和功能取舍上都各有侧重。
对于目前监控行业中数字视频监控的应用，需要对DSP的综合能力进行评估。比如DSP的主频速度并不能完全代表DSP对数字视频的处理能力，还要综合评估DSP数字视频处理相关的专用功能。对用户来讲，选择什么样的DSP作为自己的视频产品开发平台，主要由应用要求决定，同时要考虑产品的系列化程度以及未来发展的趋势。通过合理的功能和性能的评估，同时考虑到开发和生产成本，实现最好的性价比是每一个开发用户的最终目的。