隨著高速寬帶、身臨其境的顯示和成像技術以及低成本的計算機性能越來越普及，視頻壓縮技術已經走向成熟，并在過去幾年中成為了視頻增長和創新的驅動力。今天，視頻壓縮在許多領域中得到應用，如：大型方案有數字影院、電纜和衛星上傳輸的娛樂視頻；低延時的應用有視頻電話和遠程會議、安全監控這樣的大容量存儲應用；機器掃描與識別；小型方案和低能耗設備有手機、移動與聯網設備(MID)以及其他手持設備。
視頻壓縮所面對的挑戰
    在這些應用和終端設備中，視頻在信息交換、傳播和存儲中起到了關鍵作用。本文中，我們將談論平臺基礎架構的復雜性、思路和設計方法，這些是TI公司絕大部分視頻解決方案的基礎。
不同的應用有不同的需求
    對在不同的視頻應用中終端設備的配置有著不同的需求，因此，提供一個最佳的高效低成本的解決方案是非常復雜和困難的。以下是一些影響視頻壓縮系統復雜性和設計的主要因素。
    1.顯示/采集分辨率
    視頻采集或顯示分辨率從手持設備的CIF(352×544)直到數字視頻傳輸和遠程會議系統中的高清(1,920×1,080)。不同的分辨率是對基礎平臺的最大的挑戰之一。為了解決這個問題，在計算機性能、內存帶寬和視頻質量上要有非常高的可擴展性。
    2.容錯性
    用衛星或無線的方法傳輸視頻很容易出錯，因此容錯性也是必須的。視頻會議和廣播/機頂盒這些應用需要內部有強大容錯性和隱藏性的編解碼器。就算在高錯誤的情況下，這些編解碼器和系統也必須能從錯誤中恢復而不是崩潰。
    3.功耗/損耗
    對于手持設備和移動互聯網設備來說，功耗是至關重要的。即使對于可以用電源的計算機來說，也要求有效率，這樣才能延長電池續航時間。這些限制對視頻的編解碼算法提出了要求，它定義了電源的使用規劃和機制，在少量的使用或電源快要用完時，又回過頭來降低電源的使用。
    4.性能
    許多不同的應用對平臺的性能產生了不同的限制和需求。對于基于平臺的方案，性能的可量測性是必須的，這就能夠區別并比較不同的解決方案。例如，監視應用在高畫質的前提下需要更高的通道密度，而移動設備需要對有限的電源做出可行的規劃。
    5.內存占用
    對于高清視頻設備來說，內存占用在整個系統成本中占了很大一部分。每個不壓縮的高清(1,920×1,080)視頻幀大約占用了系統3MB內存，而重要的緩沖方法也增加了內存占用并提高了整個系統的成本。
    6.延時
    在許多應用中，如果用戶要享受到無縫溝通的交流體驗，延時是關鍵。視頻會議和視頻電話要求在視頻壓縮和解壓縮中產生的延時盡可能少，以補償網絡延時。視頻監控要求對于端到端的延時要求小于150毫秒，以確保操作員能夠看到正確的視頻質量。這些延時需求對編解碼器和系統的設計提出了嚴峻的挑戰。攝像機采集到的視頻信號的復雜性并不是平均分布的，它隨著采集的內容而變化。運動、紋理、鮮艷的色彩、平直的區域和文字都對視頻壓縮方法的復雜性有不同的影響。這意味著計算能力需要很大的動態范圍——這對實時系統來說是個難題。為了達到這種可變的、復雜的計算能力，許多系統采用了視頻幀緩沖的方法，以犧牲延時為代價，像前面所說的那樣。但是，延時和緩沖在這種情況下是對立的。需要在編解碼器和系統中設計智能算法和后備選項以確保無縫的溝通并減輕這個問題的影響。
    7.網絡適應
    在許多應用中，網絡適應的關鍵是互動性。為此，視頻傳輸系統必須要有傳輸的協議。視頻電話和視頻會議中用到的一個協議是H.241。它嚴格規定了壓縮視頻片(視頻幀的一部分)的尺寸，可以打包成MCU數據包。編碼器所采用的壓縮算法需要智能的配置，以確保視頻片的邊界正好終止在MCU數據包尺寸的邊界，這可能是1,100或1,500字節。同時，必須有效使用包內的有效存儲空間，以提供最佳的網絡帶寬應用。這一需求與其他應用中對大量視頻片更好壓縮效率的需求一起，從而使為平臺基礎設備設計交替作用成為一個綜合復雜的過程。[Page]

    8.視頻質量
    對許多應用程序和終端設備來說，在一個對傳輸中存儲或帶寬要求少的平臺上看到可接受的視頻質量，成為了一個獨特的賣點。比如說，現在許多視頻會議在720p分辨率情況下所需要的視頻信號為500Kbit/s到1Mbit/s，而監控應用在720p的分辨率下所需要的視頻信號為2-3Mbit/s，這樣就可以減少帶寬和存儲的需求。但是，對于手持設備來說，在某一給定的預算下以可接受的畫面等級來傳輸視頻是非常重要的。在視頻壓縮系統中，這些因素在視頻質量上相互影響。因此，在設計最佳的平臺構架時，建立能夠包含眾多應用領域關鍵性的區分要素的算法，是一項非常具有挑戰性的任務。
    9.多格式
    播放多格式視頻主要是像手機和移動互聯網設備這樣的移動設備的需求。這對消費者來說也是非常重要的，因為有大量的老標準和新專利。因此，編解碼器和系統要能夠兼容各種標準。對于平臺基礎架構，這意味著范圍、復雜性和軟件的取舍必須妥善的管理以確保最佳的解決方案。
    除了以上這些，工程師在為不斷發展的視頻應用設計軟件和硬件時需要處理的最主要的挑戰是易用性和向后兼容性。
HDVICP 2.0如何解決這個問題
    要設計一個最佳的、可擴展的能夠處理大量視頻的硬件和軟件平臺，傳統的順序排列系統設計法可能不是很適用了。
    對于一個最佳的、可擴展的可以應用于許多領域的硬件和軟件平臺，協同設計或并行設計方法是非常必要的。軟件平臺最開始就設計好了，把平臺的復雜性、功耗、性能和應用需求作為整體考慮，從而劃分硬件和軟件部分。
    完整的系統級別的設計和驗證使硬件/軟件可以在同一個環境中交替使用，從而能夠充分地分析軟件對硬件的影響，使它們同時被設計和優化。這大大減少了開發市場需求的可編程平臺的程序調試時間。