關鍵詞： dsp , 視頻 , 小波變換 , 音頻

目前，以遠程監控、視頻會議、可視電話及移動多媒體通信系統為代表的低比特率通信系統在實際中得到了重要應用。面對龐大的音/視頻數據量，作為語音及圖像處理的壓縮技術便在多媒體通信中顯得極為重要。隨著多媒體通信技術和超大規模集成電路（VLSI）技術的飛速發展，這一技術將會在眾多領域得到更為廣泛的應用。

1 音/視頻實時處理系統

低碼率視頻通信的主要技術問題是音/視頻壓縮編碼技術，即用來實現在滿足足夠質量和硬件成本的條件下降低所需的碼率。小波變換充分利用人眼的視覺特性，克服了重構圖像會出現的塊效應、蚊子效應、模糊等現象。由于小波變換技術能充分地利用人眼的視覺特性，因此因而用小波變換視頻編碼將會獲得比現在標準得多的壓縮效果。本文介紹一種基于ADV611，CT8021芯片同時結合TI公司的TMS320C6201芯片實現音/視頻實時處理系統。在該實時系統中，DSP芯片作為控制核心、一方面要管理ADV611，CT8021，存儲器和通信接口，另一方面要對ADV611的圖像壓縮效果進行調解，對數據速率實時控制。系統實現方案原理圖如圖1所示。

1.1 系統硬件結構

系統主要功能是實現遠程場景音視頻的采集、數字化、音/視頻的壓縮和解壓、攝像系統云臺方位以及攝像頭的控制、自動開機和關機等功能。其中音視頻數據的打包、解包、攝像系統云臺方位以及攝像鏡頭的控制等功能DSP芯片TMS320C6201來完成。遠程場景及音頻壓縮信息通過入網設備在Internet上實現遠程實時傳輸。如圖2中，原始制式PAL（720288，50幀/s）的視頻信號經過圖像采集端的視頻A/D轉換成CCIR656（8位27MHz）的數據流，再通過ADV611進行小波壓縮編碼。同時，原始的音頻信號也經過音頻采集端的A/D轉換為PCM信號，再通過CT8021完成G.723.1壓縮編碼。經過壓縮的音/視頻數據都送入TMS320C6201中，并由TMS320C6201參照MPEG－2協議完成音/視頻數據的打包；經過打包的數據由TMS320C6201送出，這里使用異步通信器件TL16C550B連接TMS320C6201和入網設備，這樣做可以簡化DSP的軟件實現提高系統的可靠性和可擴展性。最后打包的音/視頻數據由入網設備發送到Internet上，接收端功能框圖如圖3所示。從遠端接收到壓縮數據后，經過TL16C550B送到DSP中，先在存儲器中緩存，然后根據MPEG－2協議進行解包，分解成獨立的音/視頻數據；然后依據ADV611和CT8021的數據申請，將壓縮視頻數據發送給ADV611解壓，將壓縮音頻數據發送給CT88021解壓。ADV611恢復出的圖像數據仍以CCIR656的標志格式發送給視頻D/A轉換為視頻模擬信號，最終由顯示器回放出來，CT8021恢復出的語音數據仍以PCM標準格式發送給音頻D/A轉換為音頻模擬信號，由揚聲器回放出來。

1.1.1 音頻處理模塊

該模塊的核心芯片CT8021是采用美國DSP Group公司生產的全雙工的語音壓縮解壓縮芯片。他可為基于H.320協議的多媒體系統。該芯片實現了ITU－TG，723.1所規定的5.3kb/s和6.3kb/s兩種比特率語音。這兩種比特率是H.263建議所規定的國際標準語音速率，適用于線路帶寬較小的多媒體通信。該芯片處理速度快，可實現語音的實時處理，其內部結構如圖4所示。

1.1.2 視頻處理模塊

在該設計中，用小波變換進行圖像壓縮是采用硬件實現的，使用了AD公司生產的ADV611單片、多功能、全數字的CMOS超大規模集成電路。小波壓縮核采用雙正交（7，9）小波變換。其內部結構如圖5所示。他支持對CCIR－656國際數字視頻標準進行高畫質的無損或有損視頻壓縮和解壓縮并支持實施隔行掃描的視頻數據。編碼時，數字視頻從數字視頻接口輸入，經幀抽取和小波變換，送入量化器進行量化。量化后的數據送入熵編碼器，進行游程編碼和霍夫曼編碼，產生最后的壓縮數據流，送入集成于片內的51232位大小的FIFO緩存。當片內的FIFO的數據量達到主機的預設值時，ADV611發出中斷，通知主機取走數據。解碼過程與之相反，壓縮數據由主機送入FIFO，解碼后產生CCIR－656格式的數據視頻數據，從數字視頻接口輸出。

ADV611與其前期產品ADV601，ADV601LC相比，他不僅有更寬的溫度范圍（－25～＋85℃），而且采用硬件減幀技術，可獲得更高的壓縮比（最大可達7 500：1）并且增加一種稱為特性盒控制的功能。該功能允許一幀中某一矩形區域相對于其他區域有較低的壓縮比或完全不進行壓縮。對這個主芯片的控制采用TI公司的高速定點DSP芯片TMS320C6201。他的內部工作頻率為200MHz，CPU有8個并行的功能單元，每個時鐘周期內可以并行執行8條指令，所以用C語言編程時也能完全滿足對ADV611控制速度的要求。