数字电影放映系统实现方案

　　数字电影，是指以数字技术和设备摄制、制作、存储，并通过卫星、光纤、磁盘、光盘等物理传送，将数字信号还原成符合电影技术标准的影像与声音，放映在银幕上的影视作品。与传统电影相比，它具有画面清晰、稳定性高、节约成本、利于环保等特点。从国际上来看，经过初期阶段的摸索，数字电影技术已经相对成熟，创作人员已从过去单纯地运用数字特技逐步为将其与传统摄制、传统特技融为一体的表现手法。在国内，数字电影经历了引进、消化、模仿、创新的过程。为了鼓励和推动我国数字电影的发展进程，国家投入了大量的资金，在全国建设了100多个数字影院。根据我国国情，首先是普及和推进我国社区及农村地区的数字电影的发展，因此，需要大量的低端配置的流动数字电影放映设备。

　　达芬奇技术是一种内涵丰富的技术综合体，是美国TI公司推出的针对数字多应用而定制的基于DSP的系统解决方案组件的集合，其为多设备开发者简化设计并加速产品创新提供了集成的处理器、软件与工具。TI公司在达芬奇平台上专门为音视频编解码(Codec)多应用精心设计了系统框架，提供了丰富的系统程序接口(SPI)、应用程序接口(API)以及视频、图像、话音和音频千余种流算法组件。应用系统开发者只需将它们封装成运行包，就能轻松地设计出高可用性和高可靠性的数字视频产品。

　　为了满足我国的实际需求，本文在达芬奇系统硬件平台的基础上，利用达芬奇软件技术，提出了开发数字电影放映系统的方案及其具体实现方法。该方案有利于缩短产品的研发周期，更快地占领市场。

　　如图1所示，DMSoC包括ARM子系统、DSP子系统、视频处理子系统(VPSS)、系统控制模块、电源管理模块、外部存储接口、外围控制模块和交换中心资源(SCR)等。其中，ARM子系统主要负责TMS320DM6446系统的整体配置和模块功能控制，以及调用视频算法。工作频率近600 MHz的DSP子系统负责视频算法的执行，其最大处理能力可以达到4800MIPS，极大地增强了音频和视频的解码能力。视频处理子系统包括1个视频前端输入接口(VPFE)和1个视频末端输出接口(VPBE)，视频前端输入接口用于捕获视频信号，视频末端输出接口将图像输出到OSD上显示。

　　本系统的结构框图如图2所示。系统通过异步外部存储器接口(EMIF)外接64 MB的NAND Flash，用于存储启动代码和数据，以引导加载ARM Linux操作系统。利用ATA控制器接口外接160 GB 2.5 in的ATA硬盘，主要用于Linux系统的文件系统、应用程序和大量数字影片文件的存储。由于ATA硬盘输出的是3．3 V电压信号，而TMS320DM6446硬盘控制器输出的电压信号为1．8 V，为使硬盘与主CPU正常连接，需要电压转换芯片来硬盘的正常工作。此外，为了方便改变视频节目及便于实验的测试，本系统还通过MMC／SD存储卡接口扩展了2 GB的SD卡和USB2．0接口。利用TMS320DM6446的32位DDR2控制器接256 MB DDR2型SDRAM缓冲视频输入图形数据，作为OSD的缓冲器来存储ARM和DSP代码。

　　系统的视频前端输入接口(VPFE)支持复合视频(CVBS)输入及S-端子输入。视频末端输出接口VPBE支持模拟视频输出，包括复合视频(CVB-S)输出、S端子输出、分量视频输出(YPbPr)及VGA输出；同时，支持数字视频输出(DVI)。视频解码模块采用TI公司的高质量视频解码芯片TV-P5158，把常见的基带模拟视频格式转换为数字视频格式。输入的视频数据通过TVP5158视频解码芯片转换成10位YUV4:2:2的格式，然后送至视频前端处理，处理完的数据再经视频末端处理后保存至硬盘。音频解码模块采用TI公司的低功耗立体声解码芯片TLV320AIC33。考虑到系统要接多个模块，这里利用AIC33串行总线C接口与DSP的音频端接口相连。另外，为了硬件平台的启动情况，利用TMS320DM6446集成的UART外设控制器，扩展了UART通用异步串口，配置RS232用于系统启动时控制台。

　　数字电影放映系统的软件设计主要是在Linux系统下，利用达芬奇软件框架结构来完成的。通过将符合数字标准(xDM)的音频和视频算法打包在由CodecEngine(代码引擎)管理的Codec Server(代码服务器)里，ARM端的应用程序就可以调用集成在Codec Server里的音频和视频算法，解码来自Linux文件系统的音频、视频、语音数据，输出到TMS320DM6446上控制视频和语音外设的Linux器件驱动器。

　　①DSP端，在TI公司推出的CCS3．3开发下，把音视频解码算法修改成符合数字标准(xDM)的形式，并编译生成一个算法的库文件*．lib(等同于Linux下的*．a64P，直接在Linux下修改文件后缀名即可)。

　　③根据Codec Server的名称及其中包含的具体的音视频解码算法，创建Codec Engine的配置文件*.cfg，包括Engine的不同配置、名称，每个Engine里包括的Codec以及每个Codec运行在ARM还是DSP端等。例如，在．cfg文件中，可以修改取得Codec模块的相关语句，按需要引用Codec模块。取得不同模块的语句如下；

　　代码模块可以自己开发，也可以充分利用第三方的软件技术，任何与xDM兼容的算法都可以集成到Codec Server中。这样就避免了开发的重复性，降低了开发的难度。

　　④将收集到的不同音视频Codec包、Codec Server和Engine配置文件*．cfg以及应用程序通过编译、链接，最终生成ARM端可执行文件。2．2 达芬奇中间框架Codec Engine

　　Codec Engine是介于应用程序和代码服务器的中间层，是利用DaVinci技术简化数字产品开发的关键组件。它为应用程序提供了VISA接口，在不必考虑复杂的视频、图像、话音和语音处理算法(VISA)的前提下，利用Codec Engine提供的API，应用程序可以方便地调用符合xDM的算法组件。