發布日期：2022-07-14 點擊率：53
消費者可以通過很多的方法獲得視頻內容,但是,由于終端產品播放能力的限制,不能使消費者享受全部新形式的視頻內容。原本能促進消費市場應用的半導體器件現在卻阻礙了消費者獲取多種格式的媒體信息。進一步,為了轉移、轉碼和播放不同格式的視頻內容,在播放終端上又增加了外圍芯片,如硬盤控制器,閃存卡讀取器,DVD控制器等,增加了系統的材料。現實市場需要滿足消費者新需求的新解決方案。
為什么播放器需要支持多種視頻壓縮格式？
消費者應該能隨意播放任何格式的內容；播放器應該能不拘格式地自動解碼播放。以下根據來源舉例說明常見的媒體數據格式:
移動電視:
* 廣播制式:DVB, DMB, DVB-H,S-TiMi等
* 可能采用相對于固定電視的較窄信號帶寬,播放預先減采樣的QVGA低清晰度內容
* 可能采用固定電視及其光纜傳播所常用的成熟高清晰MPEG2壓縮(例如現行T-DMB的載波內容)
* 可能采用和AVS等高壓縮比算法標準
通過網絡下載:
* 采用的高清電視內容約占10%
* 采用Real Video 10,或MPEG4/ASP, D1分辨率,的內容約站80%
* Real與MPEG4比較,例如壓縮一個電影,前者可壓縮到300MB,后者維600MB
從DVD和有線電視節目取得內容:
* 通常為MPEG2
* 新興的IP電視應用,則需要MPEG4或者更高壓縮比的算法來滿足較低速網絡上的應用
個人視頻共享:
* 時興新技術和應用,兩種常見的制式:
o U-Tube
o Flash Video (FLV)
Windows Video Media 9
* 市場上標志性的媒體標準功能
中國自主知識產權的AVS標準
* 已經被認可,并正在逐步為國內的內容和運營行業所采用。
當我們最初定義Vivace VSP 芯片系列的產品規格時,我們意識到了:無論應用系統是否便攜、價位高低、顯示大小,媒體處理芯片的能力必須是不妥協地實現解碼各種媒體壓縮格式、保證D1@30fps的實時解碼和顯示。否則總是要通過PC軟件轉碼才能達到設備之間無縫的媒體內容銜接。
當我們最初定義Vivace VSP 芯片系列的產品規格時,我們意識到了:無論應用系統是否便攜、價位高低、顯示屏大小,媒體處理芯片的能力必須能充分實現解碼各種媒體壓縮格式、保證D1@30fps的實時解碼和顯示。否則總是要通過PC軟件轉碼才能達到設備之間媒體內容地無縫銜接。
目前便攜媒體播放器(或稱為MP3.5/MP4)能播放的視頻內容
在各種MP3播放器,尤其是蘋果公司的高端系列產品和內容服務的帶動下,MP3播放器的市場在過去5至7年中增長巨大。視頻播放功能成為最吸引消費者的賣點。為此,MP3制造商和ODM供應商競相尋找在保持低價位前提下、能在MP3播放器中增加視頻功能的系統解決方案。幸運的是,閃存和硬盤的部件降價幫助保持了新增視頻系統的成本空間。但是,在授權下載和播放的內容從單純音頻到音視內容和電影時,便攜DSP在應用上遇到了技術挑戰。
2006年,支持有限條件下視頻功能的MP3播放器產品開始進入市場。然而,幾個不利因素制約了其在市場上流行的勢頭。關鍵的障礙是使用者在下載內容之后,仍要在PC上對內容繼續進行軟件DSP處理。“轉碼”的過程事實上是“解碼-圖像下采樣-縮小幀幅-重新壓縮到便攜DSP能力所限制的格式”的長過程。事實上,由于各自媒體壓縮標準的不同,根本不可能有所謂的簡單“轉碼”。要轉換壓縮格式,只有先解壓、再壓縮。但這種方法并不理想,“轉碼”存在三方面問題:第一,播放器中的視頻處理器沒有同時支持多種媒體格式的功能,因此視頻內容必須轉換為手持設備所能接收的某種格式；第二,播放器中的DSP芯片處理能力達不到D1@30fps的實時解碼速度；第三,播放器中的低性能芯片無法對高分辨率內容進行縮小幀尺寸的運算處理,以適應便攜式產品的顯示分辨率。總之,當前的便攜播放器DSP芯片已不能滿足消費者所追求的視頻體驗。
芯慧同用VSP芯片支持的MP4播放器方案
下文介紹VSP媒體處理器系列中的一款新產品:VSP100媒體處理器。VSP100采用專門設計以滿足視頻市場的需求,尤其適合作為視頻協處理器應用。它能實時處理多種數據格式和不同分辨率的視頻內容,能縮放內容以適合便攜顯示的通常分辨率,可延長播放時間,縮短系統產品進入市場的時間,增加視頻功能的系統設計成本最低。VSP100芯片特性:
* 功耗25~50mW,支持QVGA和標準的媒體解碼和播放
* ViViD媒體DSP子系統(圖1)運行時鐘為125MHz
* RISC通用CPU運行時鐘達180MHz
* 內部集成的8-16比特的SDRAM/DDR內存控制器
* 支持所有主流媒體標準
* 高達VGA分辨率的LCD控制器
* 在中芯國際以130納米工藝制造
圖1:ViViD多核子系統的結構示意圖。
圖2給出了VSP100芯片上所集成的主要功能模塊。
圖2:VSP100 SoC架構。(右上角為芯慧專利ViViD多核子系統)
VSP100芯片由多核的ViViD子系統承擔視頻DSP的工作。如下圖所示,它包含了三個定制設計的視頻DSP核,每個DSP核又分別配置了針對視頻算法加速的定制硬件化宏指令(DDCU)。三核組成流水線操作(碼流處理、圖像變換和運動補償),保證在任意時刻都能同時處理在三個不同階段的解碼任務。DSP采用VLIW體系結構,在每個并行運行的數據通道上都能任選一個定制的宏指令加速器來執行。定制宏指令加速器預先編程并硬件化,實現運算功能(如ALU)或視頻編解碼常用的DSP過程。VSP100能在很低的時鐘頻率和低功耗下實現高速處理。
ViViD視頻子系統的設計基于芯慧同用的自主知識產權和專利技術。處理器采用的VLIW結構具有增強的實用創新和改進,例如:設計者定制的宏指令加速單元(DDCU)在多個并行數據路徑上的動態調動和運行。各個并行DSP核都經過芯慧同用工程師采用媒體算法編程、優化并進行硬件化實現。預先定制的宏指令單元庫已經足夠支持處理器面向各種流行媒體標準的靈活重構,并支持優化的高速處理性能。
基于VSP100的創新媒體系統方案
方案I 從MP3衍生到MP4+音視頻播放器
典型的MP3播放器包含主體和媒體攜處理器,電源及電池控制芯片,音頻編解碼器,閃存,SDRAM/DDR存儲器,和硬盤控制器等(如圖3所示)。加入VSP100使這樣的系統增加了高性能的視頻功能 。VSP100從輸入比特流(系統比特流或者原始視頻比特流)開始,完全承擔所有的視頻解壓運算。視頻內容被一幀幀解壓并送入存儲器,同時通過視頻輸出、或直接通過LCD控制器顯示。
圖3: ViViD視頻子系統中典型比特流處理器指令。
在圖4建議的系統方案當中,VSP100芯片與系統主處理器通過通用并行從接口(Parallel Slave Port, 或PSP)與原MP3平臺電路建立數據聯接,實現音視頻數據的導入。同時VSP100通過GPIO在其通用CPU核和原MP3平臺CPU之間建立命令聯接。VSP100的片上RISC通用處理器管理音視頻信號的分離(demux), 音頻解碼和數字版權管理(DRM)。原MP3平臺的主CPU也能承擔純音頻內容的編解碼,就如在原先的MP3播放器中的模式。原MP3平臺的軟、硬件作需要的修改為最小、最省力,即制成了D1性能的MP4+播放器新產品。
圖4:典型的VSP100協處理器解決方案,應用于MP3播放器中。
方案II. 最簡化單功能媒體播放器
通過外設橋管理系統的數據IO(如圖5所示)。
圖5:VSP100結合外設橋接設備的典型方案。
方案III. 通過USB和硬盤聯接的數字電視播放器
在數字電視的附件模塊方案中,VSP100能構成直接USB媒體播放接口(如圖6示)。在這個直接簡單的應用中,為了實現在大屏幕數字電視上播放多來源的多標準視頻內容,“無轉碼”是成敗的關鍵(電視不同于PC,無法運行轉碼軟件)。在這個方案中VSP100的D1視頻處理功能將使大屏幕顯示達到最佳效果,支持了來源不同的各種媒體標準的內容播放。
圖6: 通過USB在數字電視上播放多媒體內容的方案。
方案IV. 通過USB的硬盤數字電視播放器
在移動數字電視應用中,VSP100能承擔信源解碼器和控制器的功能,因此設計成單功能和低成本的簡單移動電視(如圖7示)。
圖7: 在移動數字電視上播放多媒體內容的典型方案。
VSP100方便了數據和控制的鏈接,與移動電視信道解調模塊的流行產品實現無縫聯接。信道解調芯片或模塊可來自多個供應商,與VSP100集成為便攜移動電視,即可支持不同標準(DAB,T-DMB,S-TiMi)上的廣播系統。VSP100的可重配置和現場升級能力支持廣播系統中變化的數據流帶寬以及特定的數據壓縮標準。移動電視通過VSP100集成于手機或者PDA,不僅為原系統增加了移動電視的功能,而且為原系統增加了適應多種媒體格式的視頻處理功能。綜合高性能、多制式、低功耗,低時鐘,低噪音等突出特點,芯慧同用VSP100成為智能手機中視頻協處理器的良好選擇。
VSP100可處理多種媒體標準,采用VSP100方案的設計公司和ODM無需第三方提供的解碼軟件包。 所有的媒體編解碼軟件和優化實現都隨芯片一起提供給開發商。請參照本文最后的列表。
本文小結
現在大量視頻內容可以提供給消費者,這促使OEM及ODM產品商為其便攜音頻播放產品增加高質視頻功能。對多樣媒體格式和原始分辨率數據的處理功能,是新播放器產品制造商對半導體公司提出的挑戰。市場應用要求芯片供應商提供新功能和高性能,但同時要求保持消費類產品的低功耗和低成本苛求。高端和“真正無轉碼”播放器將引領市場增長,為應對多媒體消費電子領域即將到來的變革,芯慧同用向市場推出VSP100和VSP200系列產品。這些產品能夠輕松地集成到廠家現有產品的系統中,一次升級即能使其成為具有高質視頻的多媒體播放器。
芯慧同用產品使系統廠商的產品具有如下多媒體編解碼功能:
視頻解碼器:
* baseline/Main profile, MPEG2, MPEG4 ASP, Windows Media Video 9, RealVideo, AVS, On2 VP6 (Flash), OGG Theora
音頻解碼器:
* MPEG L1/L2, MP3, AAC+v2, Dolby Digital, Dolby ProLogic, Windows Media Audio 9, RealAudio, OGG Vorbis
媒體編碼器:
* MPEG-4 ASP + MPEG L1/L2
圖像:
* JPEG & TIFF 壓縮和解壓縮
數字版權管理:
* Microsoft DRM 10, Real Helix DRM, DRM-enabled for other standards
加密支持:
* True random-number generator, Unique chip ID, AES/DES/3DES/SHA-1
操作系統:
* Linux 2.6 Microsoft Windows CE Mobile 5.0
芯慧同用半導體公司供稿
