基于TMS320DM814xDaVinci 中VPSS（视频处理子系统）分析



VPSS

1.媒体控制器子系统

 

1）包括2个Cortex-M3字系统控制和管理HDVPSS和HDVICP2.

2）中断控制（NVIC）,为了便于并行处理,对于两个核中断映射是相同的。每个Cortex-M3接收相同的中断除了少数内部中断外。

3）共享缓存接口，缓存接口转换在不同子系统的数据协议。四个端口需要Cortex-M3处理器支持四个总线，每个处理器支持2个。指令和数据连接通过Cortex-M3复用。

4）共享缓存,允许基本的维护操作,通过一个专门的执行接口:预加载、上锁、删除。

5）共享缓存MMU,提供了多路访问的缓存基于区域的地址转换,读/写控制、访问类型控制和多级缓存维护。访问共享缓存MMU只能在特权模式下完成。

6）SCTM,计数模块，共享缓存，缓存管理和MMU配置。

 

2.高清视频处理子系统（HDVPSS）

HDVPSS处理视频和图形有效地创建高质量的用户界面，包括(但不限于)去隔行、缩放、降噪,阿尔法混合,色度键控, 闪烁过滤和像素格式转换。

 

2.1HDVPSS概述

1）两个独立的视频捕捉输入端口165MHz，每个VIP支持缩放、像素格式转换。

2）一个视频处理引擎，包括DEI（去隔行）、缩放、格式转换。（主视频路径）

3）HDVPSS能够接受HDVICP2视频解码器输出格式，这包括(但不限于)tiled和栅格数据格式,扫描格式转换,长宽比转换和帧尺寸转换。

4）三个独立的图形处理引擎具有扩展功能，混合，色度键控。

5)三个独立的合成器（compositor）(2HD+1SD)支持视频和图形叠加组成提供各种显示组合。

2.2 HDVPSS名词解释

VIP（Video Input Port）：从外部视频源捕获数据经VIP的解析器解析后进一步处理，包括色彩空间转换、缩放、色度采样,最后写外部DDR的视频数据内存。

CHR_US(Chroma_upSampler): up-sampling用于将YUV420转换成YUV422，使用Catmull-Rom算法的插值滤波器。

SC（Scaler）: SC从上游模块获取数据，将输入图像缩放到所需的输出大小然后将图像发送到下游模块。

缩放包括三步：修剪，垂直缩放，水平缩放。

DEI(De-Interlacer):两种模式：

旁路模式：对输入亮度和色度不进行处理就放到缓冲和发送到后阶段。

去隔行模式：将隔行YUV数据用插值技术使其为连续帧YUV数据。

Compositor: 合成器模块(COMP)是用于混合输入视频和图像到一个单一的流来驱动视频编码器。COMP模块有三个独立控制混合器(合成器),每一个都可以有5个输入层(两个视频和三个图形)来生成一个复合输出层。每一个混合器与三大VENCs驱动显示数据。

DH_VENC（DH Video Encoder）: 高清视频编码模块主要有两部分:OSD和编码器。OSD模块是用来从COMP模块获取数据通过编码器模块生成同步信号。HDVENC支持数字(HDMI/DVO1 DVO2)输出。

NF（Noise Filter）: 视频噪声滤波器(NF)模块是用来减少视频序列中的噪声以提高视频图像质量和压缩效率。

 2.3视频捕捉功能

1）HDVPSS支持2个独立的可配置的外部视频输入，频率高达165MHz。

2）每个视频输入端口能以24bit模式操作以支持RGB捕捉或者以1个16bit输入通道操作（带分离的Y和Cb/Cr输入），或2个时钟独立的8bit输入通道（带交织的Y/C数据输入）。3）支持内嵌同步和分离同步 

4）视频捕捉端口通道支持像素-像素或行-行的复用数据流的解码。 l 

5）支持16bit模式的1920x1200@60Hz（165MHz）的输入数据速率。 

6）每个视频捕捉通道支持一个缩放器，用来对非复用的输入流进行缩放（两个8bit通道输

入之一或16bit通道输入数据）。注意，如果源是来自外部视频解码器/摄像机，仅支持缩小。7）每个视频捕捉通道支持一个可编程的色度空间转换，在24bitRGB和YCbCr数据之间进行转换。 

8）视频输入端口支持的数据存储格式可以是RGB、422和420格式，每个视频捕捉端口通道支持非复用输入数据流的色度下采样（422到420），对复用流的色度下采样的方式是对单独的帧数据进行HDVPSS外部的内存到内存操作。

2.4 视频处理功能

1）两个并行的视频处理管道（主视频路径的和辅助视频路径），用于支持并发的视频流处理。 

2）主视频管道处理视频用于全尺寸的HD视频输出，采用了运动自适应去隔行处理，非边缘检测的缩放的算法。 

3）辅助的视频管线，处理视频用于全尺寸的HD/SD视频输出，管线拥有一个区域有效的算

法，包括运动自适应3D去隔行和非边缘自适应缩放。 

4）降噪执行内存到内存的空域。视频噪声滤波算法，对422输入源，产生一个420tiled输

出源。 

5）支持视频输入格式是420（aligned-chroma, semi-planar, frame/field）、和422（planar, 

semi-planar, frame.field）。支持YUV420、HDVICP2的输出格式和捕获的外部数字视频数据。 

6）扫描格式转换(interlaced to progressive and vice versa)的支持。特别是交错渐进转换采用高品质自适应3D去隔行正确地呈现静态和动态objections in scenes。

7）视频处理的输出送到合成器或外部内存，当输出送到外部内存的时候，在多输入之间的

上下文切换能高效处理，也就是说，多通道操作模式。

8）主视频管线和辅助视频管线都包括对外部内存的回写路径，支持内存到内存的独立视频帧缩放。 

9）支持颜色键控（透明）处理。 

2.5 HD/SD 合成器功能

1）支持3个独立控制的合成器(HDMI/DVO1、DVO2、SD),以驱动对应的显示译码输出。 

2）HD合成器支持视频和图形层的合成，为HD视频输出提供全尺寸视频显示、图形层和视频在图形里显示。 

3）SD合成器为SD视频输出提供视频显示、图形层和视频在图形里显示。 l 

4）每个输入层都有一个显示顺序优先级，以确定显示和混合的顺序。 l 

5）每个输出支持独立层的可见性控制。 ？？？？

6）合成器支持两个覆盖层的256级alpha融合。

2.6 HD/SD视频信号编码功能

1）1个HDMI1.3a兼容接口。 

2）2个DVO（VOUT）接口，支持1080p@60 8/16/24 YCbCr/RGB格式。 l 

3）每个VOUT支持内嵌同步和分离的同步输出。 

4）SD复合视频/S-Video（NTSC/PAL）：适合ITU-R BT.470-6（TBD：SECAM支持）定义的要求。l 

5）支持VESA分辨率，高达165MHz，注意支持的最大行宽度是1920点，更进一步，宽和高值必须是偶数。 

6）同时支持HD和SD输出。

2.7视频输入解析器（VIP）

VIP模块用于捕获视频数据到HDVPSS模块。

1）输入 

n  YUV422 8bit内嵌同步模式（除了BT.1120）

 n YUV422 8bit分离同步模式

 n YUV422 16bit内嵌同步模式

 n YUV422 16bit分离同步模式

 n YUV422 8bit 2x/4x像素同步模式

 n YUV422 8bit 4x行复用模式

 n RGB 24bit内嵌同步模式

 n RGB 24bit分离同步模式

 n YUV444 24bit内嵌同步模式

 n YUV422 24bit分离同步模式 

2）输出

    YUV422 YUYV交错格式 

n  YUV420 Semi-planar格式

 n RGB 24bit交错格式 

n  YUV422 Semi-planar格式 

3）功能描述

来自外部视频源的数据通过VIP的解析子模块来捕捉，然后解析子模块将捕捉到的数据送到VIP模块做进一步处理，包括：色度空间转换，缩放，色度下采样，最后将视频数据写到外部DDR内存。对输入视频流做色度空间转换，缩放以及色度下采样等处理是可选的。   

VIP中的缩放和色度下采样模块如果在捕捉时不使用，也可以用于内存到内存的操作。

4）输入数据接口

8位接口模式：YCbCr 4:2:2

 

16位接口模式：

 

24位接口模式：

 

主：参考了http://wenku.baidu.com/link?url=7vRSdr8J3UAd_ztfgFJ7oKj-9h0_jkwg2GEX34OS_tTc6tJiiIv9h0fzJiAh5X-az8jDYRZoVNJPGDBTv3wXAphgOCgJYUutYyDwdV58d0S