Довольно интересный вопрос, учитывая что изображение тут - наверняка не маленькая картинка 16х16 пикселей. Вообще для реализации алгоритмов кодирования изображения в реальном времени используют ПЛИС + вам нужен какой нибудь передатчик. Если реалтайм не нужен, то лучше взять что-нибудь из А серии, например iMX6 процессоры с Cortex-A9, и Wi-Fi модуль например. Для таких задач, как ваша обычные микроконтроллеры не используют, требуется полноценный процессор, либо DSP-устройство, либо ПЛИС. А микроконтроллеров с частотой 600 МГц-1ГГц не существует, потому что такие частоты прерогатива системных процессоров, где важна скорость обработки. Микроконтроллеры предназначены для других задач, где такие частоты не нужны. Честно говоря, серия STM32F7, вышедшая недавно, и так уже предел в 216 МГц + кэши, да еще и MIPI DSI для видеовывода; еще быстрее делать МК нет смысла.

Да большие схемы это на самом деле комбинации маленьких типовых схем вроде усилительного каскада на транзисторе или аналоговых фильтров, только с добавлением различных улучшателей: термокомпенсация, убирание дребезга, выравнивание АЧХ, различные модификации аналоговых фильтров, добавление пред и пост усиления, резервирование компонентов, и т.д. - то есть даже в очень большой схеме часто есть костяк, который выкинуть нельзя. А остальное - можно и будет работать, но деградирует до уровня лабораторного образца, чтоб работало "только здесь, только сейчас и при таких условиях", либо ухудшатся характеристики. Следовательно, нужно научиться декомпозировать большие схемы сначала на множество типовых поменьше, а потом уже искать как именно работают эти маленькие схемы.