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消費人群對視覺和聽覺享受的追求，使音視頻技術發生了革命性的變革。HD可能是近年來出現頻率較多的詞匯之一，其在音視頻領域代表高解析度（High Definition）的音視頻信號質量。目前的家庭影院解決方案和相關技術也早已不再把目光局限于分辨率只有720 x 480的DVD標清（SD, Standard Definition）效果，日本NHK科學技術研究實驗室甚至在2006年就推出了令人乍舌的具有7680 x 4320像素分辨率（逐行掃描，60fps）的“Super HiVision”技術。此外，在市場方面，據產業研究機構In-Stat預測，全球數字家庭市場收入將在2009年達到200億美元，中國和亞太地區市場數字家庭設備和技術發展速度將持續領先，年復合增長率可達到30%。高清晰度創造了廣闊的技術和市場前景，但同時也給相關系統帶來了數倍甚至數十倍的負擔。 HD 系統的性能要求 HD技術目前正應用于各種場合。由于帶寬、壓縮程度及顯示格式的不同，各種HD系統的要求，如處理速度、存儲容量、編解碼器的選擇等差別很大。德州儀器（TI）首席科學家方進（Gene Frantz）先生針對媒體處理方案和技術表示，視頻輸入流和應用會不斷變化，HD 輸出會越來越豐富，因此系統顯然需要一定的靈活性。設計人員在選擇視頻系統的底層技術時，一定要考慮到上述問題。 德州儀器公司（TI）針對三個典型HD編解碼器應用總結了其各自對應的一般系統要求，其主要包括廣播、視頻會議，和數碼相機（表1）。首先，廣播HDTV的輸出比特率最高，采用MPEG-2或H.264/MPEG-4進行實時壓縮。當前技術情況下，壓縮HDTV節目進行傳輸的廣播系統需要大量高頻率數字信號處理器（DSP）和現場可編程門陣列（FPGA），以及數千兆字節（GB）存儲器的支持。眾多刀片式設備可以作為并行處理陣列運行，以支持多個通道的壓縮HDTV輸出。 視頻會議作為另一種HD應用，需要做相應的縮放，要考慮到多數廣域網連接不到百兆帶寬的情況，同時還滿足在大屏幕上顯示HD影像的要求。短暫時延可以接受，但不能妨礙對話的實時性。雖然比 HDTV 示例中的標準要低，但仍屬于高端標準。 數碼相機（DSC）是視頻壓縮的常見消費類應用之一。我們可用數碼相機捕獲較短的視頻剪輯，隨后可在HD顯示屏上播放。DSC系統必須方便易用，價格低廉，因此采用 MPEG-4 Simple Profile以確保處理和存儲器的要求較低。基于DSP的高集成度的單個SoC專為便攜式應用進行優化，能滿足上述應用的編解碼器要求。 HD格式對存儲器與處理能力要求均大大超過SD格式。這些要求會提高組件成本，不過像所有半導體成本一樣，最終會隨著時間的推移而下降。因此TI認為，對系統制造商來說，問題在于是現在成本高的時候就支持HD，還是一兩年后繼續支持SD，等組件成本降下來和 HD需求提高之后再進入市場。 媒體處理器及國內代表性方案 HD音視頻給人們感官享受的同時，也給播放系統帶來更大的負擔。相比SD內容，目前HD要求的處理能力和存儲容量要高約5"6倍。特殊的功能和性能的要求也產生了多種視頻處理器架構，如TI的Da Vinci系列、Sigma Designs的系列產品、Freescale 的iMX系列、以及Intel、AMD等廠商的X86架構產品等。 在競爭激烈的音視頻技術領域，國內廠商也在努力打破壟斷，相繼推出創新性的產品和技術，其中代表性的廠商如C2 Microsystems和上海杰得微電子等。 杰得微電子的產品定位為手持信息終端、移動電視、IPTV等領域的移動多媒體SoC。其產品多選用ARM 926EJ內核。產品優勢在于通過高效和精簡的數學算法提高效率并減少功耗。 C2 Microsystems的SoC產品針對IP機頂盒、便攜式媒體播放器、PVR等多媒體應用。C2的方案可以理解為一個多核架構的可編程多媒體專用處理器，其采用一個CPU加3個專用DSP的結構。專用DSP分別針對圖像和多媒體處理運算所需要的運動估計（Motion Estimation）、熵編碼（Entropy Encoding）和向量處理而設置的，SoC的整體結構也同時兼顧了開發的靈活性需求。C2 Micro-systems市場經理劉明璋先生表示，TI的DaVinci采用ARM加通用DSP的技術雖然可實現較高的性能和靈活性，但通用DSP沒有對音視頻專門進行優化設計，如果簡單地通過提高主頻來保證視頻處理需要運算資源的話，必然會給PCB設計增加復雜度和成本；而完全通過硬件模塊處理視頻又犧牲了靈活性。 多核和可編程架構的煩惱 多核可編程結構在處理性能上有很大優勢，但也有其應用上的弊端。多核處理技術已存在多年，性能上的優勢無需多談，而帶來的麻煩也很多，其中主要集中在開發難度方面。 多核處理的原理是將任務拆分后由多個處理器協同完成，相應的開發人員則要求具有較高的編程能力才能將多核協作的能力發揮出來。可編程方案的靈活性很高，適用于應付各種各樣的媒體格式，但難題仍然在于開發的復雜程度。因此要實現可編程和并行結構的優勢，需要有專有的開放開發平臺，并以此培養龐大的開發用戶群。 鑒于多核和可編程架構在性能和應用上的兩面性，許多國內廠家對其的態度十分謹慎。杰得微電子CEO歐陽合博士表示，多核技術是一個趨勢，杰得將來可能也會做多核，但會很謹慎。因為如果編程的技巧上不去，多核就反而成了負擔。而要降低開發的難度，又要有一定的用戶基礎和工程師基礎。比如用ARM的費用很高，但需求仍然很大，就是因為它已經成了一種文化，寫進了課本。TI的成功也并不單純由于它技術的出色和產品性能的優越，單靠DSP的處理速度、架構的優勢等方面還是不夠，根本原因之一是TI產品的開發難度較低，開發人員很多，而且它的DSP技術已經寫進了教科書，大學里的教授都懂TI的東西，因此即使有更優秀的DSP也很難與之競爭。所以，如果搞多核架構，要想到編程人員可能會很難找，有可能最終導致產品功能發揮不出來。這對于小廠來說就難度更大，因為開發人員可能需要幾千個，自己的設計人員雖然懂一些底層的東西，但用戶的需求是千奇百怪的，最終還是很難應付。 定位是首要問題 定位是制定商業戰略的第一步，但在技術設計領域也依然適用。歐陽合博士表示，除了技術和創新性以外，產品的定位很重要。例如在手持設備領域，功耗永遠是首要問題之一，而對多格式內容的支持則不是；相反在網絡和家用視頻方面就要就對支持格式盡量的多樣化。德州儀器Jeremiah Golston先生也表達出類似的觀點，他認為，很多顯示格式都可稱之為HD，但在某些應用中HD并不適用，所以要首先弄清自己需要的產品應用場景，再進一步選取格式和相應的技術。視頻系統開發人員必須清楚HD的定義是什么，避免誤以為什么設備都必須支持HD。此外，顯示質量需要與信號壓縮率保持平衡；當然，任何系統都必須考慮成本問題。然而，真正問題不在于是否需要HD，而是如何根據系統的顯示、帶寬和存儲條件實現最佳質量，而且要在人們的支付能力范圍內。一旦明確了這個問題，開發人員就可以選擇一款底層處理技術來滿足性能、靈活性以及低成本等一般系統要求。 市場觀察 iSuppli：CES 2008市場觀察 120Hz 高清（HD）格式向120Hz的幀頻的轉變已成為液晶電視圖像質量方面的重點。使用120Hz的幀頻可以最大限度地消除拖尾。面板廠商多數利用60Hz的輸入材料，然后用插幀算法計算出補償幀。 超薄成為時尚 OLED電視引發了液晶與等離子電視廠商的競賽而爭相推出最薄的產品。日立將于2008年率先推出厚度只有19mm的液晶電視。先鋒在等離子電視方面走在前列，展示了厚度只有9mm的原型面板設計。 MPEG-4系統節省帶寬 湯姆遜推出一套MPEG-4系統，用6Mbps的帶寬就能提供同樣的HD體驗，而其它系統則需要8Mbps。在此情況下，處理能力的提高在一定程度上降低了帶寬需求。 無線無處不在 電視廠商希望使電視成為互聯家庭的主要組成部分，其試圖通過提供無線連接使產品更具競爭力，如提供無線高清多媒體接口(Wireless HDMI)和與YouTube等內容提供商結盟來獲得競爭優勢等。但以何標準實現電視與家庭網絡之間的連接，目前業內還缺乏共識。 |
