数字高清视频处理综合设计

熊 伟

（河南省商丘市商丘广播电视台，商丘 476000）

随着时代的不断发展，视频处理手段以及设计要求相应提高，要想取得数字高清视频处理设计的良好效果，务必探索最新设计思路，并应用先进技术。这不仅符合新时期社会发展要求，而且还能深化信息行业改革，为相关行业发展提供动力。可见，该论题探究具有理论补充、实践指导作用，希望同行能够从中有所收获。

1 必要性分析

科技水平提高的同时，视频发展阶段日渐细化，并且视频数字化趋势日益显著。现下，数字高清视频功能不断丰富，视频处理系统兼容效果相应优化，进而能够满足使用者在高清晰度、快速处理等方面的需要。简言之，数字高清视频处理系统与时代发展保持同步。然而数字高清视频处理阶段，需客观处理高数据率、深层次开发、负载清除等问题，由于处理时间有限，因此，应积极探索满足使用要求、迎合处理需要的综合处理平台。在此期间，合理设计视频接口硬件和视频接口软件，掌握图像压缩与处理最佳方式，确保数字高清视频信号在多领域应用。可见，高清视频处理综合设计工作刻不容缓，对于设计工作者来讲，应集思广益，为视频处理综合设计工作提出合理化建议，并作出积极贡献[1]。

2 视频处理设计中嵌入式技术应用的意义

视频处理设计工作具有复杂性特点，为在短时间内构建视频处理设计平台，取得数字高清视频处理的良好效果，有效运用嵌入式技术是极为必要的。下文从社会趋势、技术进步两方面重点分析嵌入式技术应用的现实意义，以期为技术研究者在视频设计系统构建方面提供思路。

2.1 迎合社会趋势

目前，社会发展进入网络信息时代，在这一时代背景中，先进技术巧妙融合，并且新型技术层出不穷。嵌入式技术属于时代发展的产物，该技术问世时间虽短，但在数字高清视频处理综合设计中发挥重要作用，并得到业内人士的高度认可。嵌入式技术之所以能够获得较高的社会评价，主要是因为该技术的实用性较强，加之，嵌入式技术具有实时性、可拓展性、低能耗、低功率、针对性强等优点，进而能够迎合新媒体处理需要，为数字高清视频处理提供可靠的技术支持。

2.2 推动技术进步

嵌入式技术运用于数字高清视频处理系统，具体体现在嵌入式视频电话系统、嵌入式视频系统、嵌入式车载娱乐系统、嵌入式摄像系统等多方面。随着嵌入式技术自身的不断升级和完善，其他类型嵌入式产品相继问世，这无形当中为嵌入式产品向数字化方向发展提供了良好条件。基于嵌入式技术自身来讲，经历了多个发展阶段，如网络发展阶段、手持终端发展阶段，间接反映出，科技进步速度逐渐加快，科技水平大幅度提高[2]。

3 新时期数字高清视频处理综合设计及实现

数字高清视频处理综合设计，主要围绕视频接口硬件、视频接口软件、图像压缩与处理这三方面详细设计，并针对各项设计内容进行实践分析，以此检验设计内容的合理性，并为设计实践提供切实可行的指导。

3.1 视频接口硬件

视频图像综合处理的过程中，主要借助DSP 处理器模块和FPGA 接口模块完成综合处理目标。设计工作开展前，应具体掌握硬件功能，如视频数字化模拟、高清视频图像缓存及预处理、数字图像系统平台构建。同时，合理设计系统方案，确保硬件设计工作在系统方案的指导下有序开展，从而提高视频接口硬件的实效性。设计活动组织时，借助视频解码芯片ADV7188完成PAL 制式解码任务，优选适合的输入模式，将数字视频信号、控制信号有序置于FPGA；针对视频信号处理时，为合理控制数据速率，应借助LMH0341对其进行串/并转换，最终成功设计HD-SDI 接口，确保数字高清视频信号常规处理。

DSP 处理器模块设计时，应明确该处理器处理对象—高清图像，并了解DSP 处理器运行特点，根据数字高清视频处理系统使用需要，优选高性能DSP 处理器—TMS320C6416T-1000。FPGA 接口模块设计时，应合理控制接口数量，并根据信号及数据处理需要，适当配置RAM 资源。最后统一整理上述视频接口硬件设计资料，有依据的制作综合处理模块硬件框图。

3.2 视频接口软件

现下，数字视频标准不断细分，较常见的视频标准主要有BT601、BT656、SMPTE259、SMPTE292、SMPTE274 等，不同标准的实现要求各异，这在系统实现阶段应格外注意。

数字高清视频接口软件设计的过程中，为实现视频图像有效数据获取这一目标，遵循串并转换→干扰码清除→状态机识别→图像数据提取这一流程。其中，高速收发器作为模块化通信技术的一种，支持多种搭配形式，从而实现协议信号收发、数据还原、信号恢复等目标。当前，FPGA 具备高速收发器硬核集成功能。有效数据抽取方案制定的过程中，SMPTE292、SMPTE274在其中起到重要的辅助作用，通过解扰码和解串行等针对性处理，来获取有效图像数据，并保证数字高清视频处理系统性能。抽取状态机设计阶段，应遵循高清图像有效数据抽取流程，根据行/场状态机判定结果最终顺利抽取有效图像数据，在此期间，行/场状态机应协调配合，直到完成HD-SDI 数据流时序调整，以及有效图像数据抽取目的。为检测上述数字高清图像获取结果，通过串并转换、FPGA 校验，最终获取灰度图像数据，在这一过程中，图像获取速率与图像源速率应保持同步状态，均为25帧/s[3]。

3.3 图像压缩与处理

图像压缩、处理的过程中，既要分析图像大小、类型、缓存、分辨率，又要具体掌握视频帧速率。在此期间，准确计算数字高清图像数据速率，根据数据源、总线接口数据率合理制定乒乓缓存方案，确保设计完成的乒乓缓冲区具有高速率、大容量等优势，同时，具体规定灰度图像、真彩图像的帧容量。图像数据缓存后，DSP 针对图像数据有序读取、高效处理，并借助库函数完成单帧图像类型划分任务，直观展示各单帧图像参数。图像压缩方式不尽相同，一般来讲，图像压缩方式细分图像格式、有损/无损压缩、图像压缩质量判定标准等多种类型。这要求设计者全面掌握、动态更新图像不同压缩方式的内涵，以便为DSP 实现方案制定提供理论依据，从而优化图像压缩处理流程。

图像处理方式细分多种，常见的图像处理技术主要有图像变换、图像增强、图像复原、图像特征提取、图像压缩编码等，不同图像处理技术存在显著差异，因此，应根据图像处理需要，选用适合的处理技术。其中，图像复原技术适用于模型矫正，该技术能在短时间内满足图像真实面貌还原需要；图像压缩编码技术在不改变图像信息内容、保证图像真实性的基础上，通过图像信息编码的方式来提高图像传输效率。对于图像处理DSP 实现，具体实现方法包括三种，方法一即图像正交变换，即借助库函数充分发挥离散余弦变换DCT 在图像编码变换中的作用，通过减少编码量来完成图像处理任务。方法二即图像中值滤波，它即属于非线性图像处理技术，又属于图像增强技术，这一方法具有操作便捷、噪声高效扫描等优点。但图像中值滤波技术在细线条图像、多尖角等图像处理中的使用效果较差。方法三即图像锐化，该处理技术能够使图像轮廓清晰显示，通过物理边界划分的方式完成图像内部物体分离任务[4]。

4 结束语

信息技术时代发展的过程中，数字高清视频处理综合设计平台有效构建，该平台既支持HD-SDI 接口视频有效图像数据抽取，又能为图像综合处理提供可靠的技术支持。这对数字高清视频处理综合设计平台实用性发挥有促进意义，同时，能为数字高清视频处理系统应用领域持续发展给与可靠的技术保障。因此，视频处理系统设计者应不断创新设计思维，确保视频处理设计平台与时俱进的优化。