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基于 Blackfin 处理器的音频算法实现

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最近在研究算法,看到很多朋友在问Blackfin 处理器的音频算法,把我的一些想法写下来,仅供参考:

音视频(AV)录制(Encode)和播放(Decode)是PMP最主要的功能,因此所选用的Codec的性能是至关重要的,它直接关系到PMP音视频录制和播放的质量。 目前PMP产品所选用的Codec一般有两种:一种是采用固化式硬件解码芯片,另一种是采用DSP算法的软件式Codec,其特点参考如下:

固化式硬件解码芯片的优点是价格相对较低.用户选用芯片开发的工作相对较简单。 但当定型生产后就无法去除Codec 可能存在的 Bug;无法进一步提高或优化 Codec 的性能,也无法在芯片中增加新的视频 Codec.同一芯片支持的格式数量受限制.一般只有解码功能。 目前大部分的MP3方案采用固化式硬件解码芯片。

采用 DSP算法的软件式 Codec : 其优点是可以随时去除可能存在的 Bug,方便不断提高和改进性能,以得到最优化的
Codec.也可升级和添加新格式的算法。同一芯片内可支持的视频格式较多,一般不受限制。同时支持编码和解码功能。但缺点是开发难度较高,算法复杂,最优化的算法一般由第三方提供。

1Blackfin 处理器对音视频算法的支持
Blackfin 处理器内的视频优化功能能够实现完全可编程的D1/VGA 实时视频和多通道音频处理,而没有专门硬件或异构双内核解决方案的复杂性或不灵活性。使用这种可编程的Blackfin 处理器,能使用户开发的产品快速投放市场,并且很
容易支持新兴的多媒体格式,例如,MPEG-4,H.264 和Windows Media。
表 1 Blackfin处理器支持的视频 Codec 算法

2基于 Blackfin 处理器的操作系统
尽管 PMP 是宽松的消费性应用,但由于它的复杂性需要嵌入式操作系统的支持,需要建立自己的文件系统和显示系统。文
件系统用于对文件进行管理,显示系统用于对显示有关的操作进行统一管理,从而建立良好的用户操作界面(User
Interface)。在选择操作系统时,需要对可移植性、可扩充性、内核大小和成本进行权衡。内核较小的操作系统,系统占用资
源较少,但集成新的外设时就需要写驱动。Blackfin 处理器可以很好地支持像 uClinux 这样的操作系统,它集成了较多外设
功能,网上的开放资源丰富,但uClinux占用的系统资源较多,对性能有一定的影响。在低端应用中我们也经常会采用一些更紧凑的嵌入式操作系统,如uCOS等。
3 应用实例 -- 爱浦多数码技术有限公司的 PMP方案
杭州爱浦多数码技术有限公司是最早从事 BLACKFIN 方案设计的公司之一。至今已有多款基于 Blackfin 平台的成熟产品面市。按不同的应用,该公司推出的产品系列主要有: MP4 播放器系列:提供全系列 1.8/2.5/3.0/3.5/4.3/7.0 吋各种屏幕像素的 MP4 播放器。除了能够播放 MPEG4 影片,还能播放 MP3/WMA/FLAC 格式的音乐文件。其中FLAC是无损音频压缩格式,能完美再现CD音质。高端产品还能提供拍照及摄像功能。所有系列产品均能支持NES及SFC超任游戏。在该系列产品中,均包含有小
说阅读、图片浏览、录音等功能。整个系列产品提供了非常友好的操作界面。
全功能掌上游戏机系列: 提供NES/SFC/MD/NEO.GEO以及GB/GBC/GBA(可选)超强游戏机。总共能够支持
近五千个游戏。同时所有的游戏机可以通过外置的SD扩展卡实现音乐及电影的播放。
数码相框系列: 提供带MP3背景音乐的低成本数码相框系列, 支持从3.5到 7吋, 甚至更大的LCD平板显示屏。
4基于 Blackfin处理器的 PMP方案的扩展
作为汇聚处理器的Blackfin处理器有非常多的产品,可以提供从低端到高端的PMP的解决方案。ADI 不断推出的新的Blackfin处理器产品同样可以满足今后发展的需求。Blackfin处理器的PMP方案是纯软件实现的方案,有着非常灵活的特点。针对市场的不断变化,我们可以很方便调整方案,可根据具体要求进行方案扩展:

PMP+ GPS: 这又是一款可单片实现的解决方案。 在PMP方案的基础上,加上GPS接收模块及导航软件,可以充
分利用Blackfin处理器强大的视频处理能力完成地图信息的输出,即可以作为便携式的GPS导航系统,又可以实现所有PMP 功能。
PMP+ DMB:数字媒体广播(DMB)是最近几年的热门话题,它的主要媒体传输是基于H.264算法的视频流,用
单片Blackfin处理器可以很好地实现H.264 算法的解码。我们可以结合DMB功能于PMP 方案中,以实现单片的PMP+DMB解决方案。
掌上学习机:利用Blackfin处理器的能力,在PMP方案中加入Flash Player及各种学习软件, 可以很方便地在现有的PMP上实现所有的学习机功能。
手机+PMP:Blackfin 处理器具有强大的视频处理能力及非常低的功耗,可以作为手机的协处理器来实现数码相机、可视电话及流畅的视频播放。

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