2004年9月A版

多媒体系统在信息传播与记录上的应用已日趋普遍,且成为信息传播的主流。在多媒体的传输当中,视频占了很大的比重。由于视频数据量十分庞大,在实际的储存与传输上都有困难,因此已有许多压缩标准被制订出来。如：应用在VCD的产业上,成为VCD标准的MPEG-1;应用在DVD和HDTV上,现有的DVD也已经成功应用的MPEG-2;应用在ISDN上的H.261;与应用在GSTN上的H.263和H.263+等等。其中,国际标准组织(ISO)于1998年底完成制订了一个新的视频压缩标准,也就是MPEG-4。在这个标准之下,包含了许多新的功能,目的就是为了支持在新的传输环境下,有更好的视频影像传输效果及更加生动的功能,而相对的,MPEG-4的复杂度也较以往的其它标准为高。因此,我们就以MPEG-4为例,介绍一个多媒体系统芯片的应用以及技术架构。

运算量分析

在过去,许多视频标准在各种软件与硬件的平台上能够有效的实现,是基于运算资源能否有效利用与整合分配。因此,需要对MPEG-4算法做详尽完整的运算特性与复杂度分析。基于这些分析,才能对运算资源做有效规划,以取得最佳的设计取舍,并决定后续实现的方式。

表1及表2为现有对MPEG-4 Core Profile Level 2这样的规格之下,MPEG-4所需要的运算资源,这些运算资源包含有数据处理运算(Data Processing)与内存存取量(Data Transfer)。首先,可看出MPEG-4编码的运算远远大于解码的运算,且在实时的应用下,以现今常见的高阶运算处理器也很难提供如此巨额的运算需求。此外,在编码算法中,最主要的运算就是全搜寻法移动估计运算(Full Search MotionEstimation, ME)以及二元形状编码法运算(Shape Coding),占去整个视频编码运算约百分之九十的运算负载。其中二元形状编码是在MPEG-4中特有的运算。而其它的部份如以MB为基本单位的移动补偿(Motion Compensation, MC)、以Block为基本单位的离散余弦转换(Discrete Cosine Transform, DCT)、以Bit为基本单位不定长度编码(Variable Length Coding, VLC)等,所占的运算量都不大。表