du kannst uns ja eventuell mal sagen, was du mit den Bilddaten machen möchtest. Vielleicht ist die Datenratenreduktion ja sogar das Richtige für dich?
AVRs werden sicherlich nicht taugen für deine Anwendung.
Alleine schon an der Audioabtastung werden diese scheitern. Ich habe mal eine Software zur Abtastung eines Analogsignals geschrieben und versucht möflichst hohe Datenraten zu erreichen. 2kHz war das absolute Maximum was ich erreichen konnte.
Bei den Pics weiß ich nicht wie es da aussieht. Da gibt es wohl spezielle dsPics zur Verarbeitung. Ansonsten sind die Codec Chips sicher eine schöne Lösung. Da kenne ich mich aber auch nicht aus.

Mir würde noch die FPSLIC Serie einfallen. Das sind AVRs mit integriertem FPGA. Den FPGA könntest du zur Verarbeitung nutzen und den FPGA zur SIgnalverarbeitung und Übertragung. Allerdings gibt es da wohl mit den Entwicklungswerkzeugen Schwierigkeiten. Freeware Tools zu nutzen ist wohl sehr schwierig und die Entwicklungsumgebung von Atmel ist nur 4 Monate frei. Danach sehr teuer.

Ansonsten könntest du auch einen FPGA von Xilinx oder Altera verwenden. Wenn die Platine klein sein muss, musst du dann aber SMD bestücken können

Viele Grüße,

Tim