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許多的觀察家、分析師都一致表示：今年電子工程及應用的領域只會有兩個技術熱題，一個是無線通訊技術，另一個則是數碼視訊技術。 確實，數碼視訊技術一直是近幾年的關注焦點，包括數碼視訊的編解碼算法（如：MPEG-4、H.264、VC-1）、數碼視訊的界面端子（如：HDMI、DisplayPort）、數碼視訊的廣播技術（如：DVB-H、Qualcomm MediaFLO）等。同樣的，視訊相關應用的裝置也是當熱，各位看看新次代的電視游樂器（如：Nintendo Wii、Sony PS3）、再看看Apple今年初發表的Apple TV、再看看Google收并YouTube、還有IPTV、HDTV，以及家庭社區保全、視訊會議與視訊電話等，就知道視訊應用是多么地受到歡迎。 同樣的，在數碼隨身聽大量取代傳統CD（Compact Disc）隨身聽、MD（Mini Disc）隨身聽、甚至是數碼錄音筆之后，也積極在尋找下一波的強勁成長空間，而最有可能的發展路線即是追加視訊功效，包括靜態畫面的顯示、動態影像的播放、以及靜態攝影、動態錄像等，都將成為新的強化提升方向，再加上手持式裝置的各項技術也都在不斷地精進演算，因此本文以下將針對PMP的機內技術與相關技術進行更多的討論與剖析，期望能對正想投入或正從事PMP設計的業者、工程師有所助益。 視訊編解碼實現方案 視訊編解碼是PMP最關鍵的部分，但同時也是目前實現方式最多樣、最無一致性的部分，以筆者的歸納整理，就有多種不同的實現手法： 完全針對PMP需求而設計、開發出應用芯片，多以SoC方式實現，此亦可稱ASIC或ASSP，ASIC/ASSP內會用上嵌入式的處理器（或控制器），甚至是嵌入式的數碼信號處理器（Digital Signal Processor；DSP），或硬件線路式的音視訊編解碼器。 使用多媒體處理器來實現，例如Philips半導體（今日已改稱NXP）的TriMedia或者是Sigma Designs的Media Processor等，此類型的處理器多半具備VLIW架構，可加速多媒體視訊的運算。 使用雙處理器（或雙核）設計，除了使用一個一般性（General）的32-bit微處理器（或微控制器）外，會再額外搭配一顆數碼信號處理器，音視訊編解碼運算的部分就由DSP負責，微處理器／微控制器（uP/uC）則負責一般性的控制工作及一般性的應用程序執行，TI的OMAP方桉即是此中的代表。 一樣使用一個一般性的32-bit微處理器、微控制器，但另一個搭配芯片則是一個已將音視訊編解碼運算加以硬件線路化的編解碼芯片，此一般稱為 CODEC芯片，如果只需要播放功能則只需要解碼運算硬件線路化的芯片，此稱為「解碼芯片，Decoder」；如果在播放外也希望能錄像、錄像，那么就必須用上「編解碼芯片，CODEC」。 只使用32-bit微處理器、微控制器芯片，所有的多媒體編解碼運算一律以軟件方式實現，在PMP電源開啟后這些演算程序會加載到PMP的系統主存儲器中，然后由處理器負責執行各種格式的編解碼演算。 各實現方式之差異比較 上述的5種實現方式并無絕對的優劣之分，而是適時適需地選擇運用，選擇第1種作法的好處是大量生產時最具成本效益，理由是芯片的功效整合度最高，主體芯片外的零件搭配需求最低，另外用電效益也最佳，不僅編解碼演算的部分是以硬件方式實現，同時高度的整合也最能做到集中、一致性的電源管理。 不過，此（第一種）作法的缺點是缺乏彈性，一旦有新增或修改編解碼算法的需求，或需要加入其它的功效，甚至是修正原有功效的錯誤，則能夠調修的幅度也最低，加上PMP屬于電池運作的行動化運算，現階段不容易使用FPGA、CPLD等可程序邏輯裝置來增進硬件線路設計的彈性度。 所以，除非是相當大量的供貨，或者是長期不變性的供貨，否則極少會以彈性最低的完全客制設計來實現，且此種作法與其它作法相較，必須在芯片設計開發時更注重除錯、驗證等程序，否則日后若有修改需求且其它方式都無法補強時，重開光罩與重新投產的時間、心力、成本等都將相當高昂。 接著是第二、第三、第四等居中性的作法，此3種作法的彈性都高于第一種作法，也是目前較常見的作法。在此舉實際例子，Apple的第五代iPod（也稱為 iPod Video）用的就是第三種作法，微處理器的部分使用PortalPlayer公司的PP5021C-TDF隨身聽主控芯片（核心為2個 ARM7TDMI），然后再搭配1個Broadcom（博通）公司的BCM2722芯片，BCM2722芯片雖名為行動多媒體處理器，但實質上卻是一個數碼信號處理器。 再來看另一個例子，Microsoft的Zune在主控芯片部分使用Freescale（飛思卡爾）公司的i.MX31L（核心為ARM1136），該芯片同時也整合了硬件式的MPEG-4編碼器，如此類似于第4種作法，差別只在于由兩個離散封裝的芯片整合成單芯片。不過，Microsoft Zune也不全然是第四種作法，或許在MPEG-4格式的編碼上可以直接使用i.MX31L芯片內的硬件功效，但除了MPEG-4外的其它音視訊格式就只能使用純軟件的方式來實現，也就是第五種作法。 至于第五種作法，它與第1種作法正好是兩種極端，第五種作法的缺點在于最耗電力，且除了耗電之外通常也需要更高效率的處理器以及更大空間的系統主存儲器，甚至要加大電池的電容量（意味著體積、重量要增加）才能與前4種方式擁有相同的連續播放時間，然而優點則是彈性最高，要新增、修改任何的編解碼算法只要對韌體程序進行更新即可達到，完全不會動用到硬件層面的調修，且硬件零件上多半采用一般性標準元件（包括處理器在內），硬件供貨的來源、價格也較彈性。 顯示器 對于從數碼隨身聽提升至可攜式媒體播放器的設計者而言，顯示器方面的工程技術恐怕也需要歷經一番轉變，在過去數碼隨身聽可以使用Color STN、OLED等來做為顯示器，但在PMP領域恐怕這兩種作法都得舍棄，而必須使用TFT LCD。 另外，以往在數碼隨身聽可以賣弄的七彩背光（Backlight）技術（運用7種不同顏色的LED）在PMP領域也一樣不適用（除非是提供電子相簿的情境效果），能用的依舊是LED背光技術，不過只能使用白光LED，而且很可能因為省電或價格因素而要回頭考慮、評估使用EL、CCFL等背光技術，如此在背光驅動上的供電設計也較LED復雜。 即便是使用白光LED，由于顯示面積將比過去隨身聽大上許多，因而需要用上導光板的組件（3.5寸7寸），并在光均性方面要用上更多的設計心力。 值得注意的是，背光與處理器、微型硬碟等都是PMP裝置中的主要耗電組件，所以要格外注重省電方面的設計，在自動省電機制上，要能在若干分鐘（預設，或允許使用者設定）內沒有操作也沒有內容播放（或畫面內容更動）時就要將背光關閉，藉此來精省用電。 儲存媒體 過去PMP的儲存媒體都是微型硬碟（Micro drive），微型硬碟指的是碟片直徑低于1.8英寸（含）以下的硬碟，此方面主要的業者Toshiba、Hitachi（更正確而言是HGST）、 Seagate、Cornice、以及Magicstor等，除了1.8英寸外主要還有1英寸、0.85英寸等規格。 PMP使用微型硬碟的主要考量是價格容量比，倘若一部VCD影片要1.3GB（兩片650MB）、一部DVD影片要4.7GB，且假設合理的外攜影片數目在610部左右（附注3），如此少說需要7.8GB47GB的容量，倘若這些容量都要用快閃存儲器來實現，則一部PMP的價格將高昂到消費者無法接受，所以才必須采用微型硬碟。 圖說：PMP的儲存媒體多半是微型硬碟，雖然（NAND型）快閃存儲器的價格快速滑落，初階的PMP與初中階的數碼隨身聽都已改用快閃存儲器，但微型硬碟在中高階的PMP與高階數碼隨身聽的市場中依然有價格容量比的優勢。 然而現在情形正逐漸改觀，以USB隨身碟而言，4GB容量已經跌至新臺幣800、900元的價位，加上MPEG-4、H.264等新視訊壓縮算法的普及速度簡直能以「瘋狂」來形容，使一部60分鐘的影片已能儲存在300MB左右的空間內且畫面質量仍然能維持在一定的水平（附注4）。 由于兩效應的交相影響，使PMP可接受的最低合理使用容量能往下修正，合理實用的最低可接受容量、價位都有所調整，配備8GB12GB（NAND）快閃存儲器的PMP已能夠以「入門初階機種」的姿態打入市場，而不像過去必須獨尊微型硬碟。 結論：最后，PMP的其它相關技術也在逐漸強化演進中，例如更快的充電效率（愈短的時間內充入愈多的電能）、更多的延伸應用（文件閱讀、瀏覽網頁）、更精準的剩余電量顯示（從ADC量測到庫倫電量計數法）、更多的聯機方式（USB同步、USB對街、無線），這些發展也都必須留意。 |
