在手機上播放高清視頻的最優(yōu)化設計

標簽：移動(dòng)高清 視頻播放

試著(zhù)設想一款具有高清晰(HD)視頻品質(zhì)的手機，它能用來(lái)觀(guān)看電視節目、視頻短片或電影，記錄生活中各種瞬間鏡頭，甚至是3D游戲，這是多么令人向往的場(chǎng)景。而無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)中正在發(fā)生的戲劇性變化，將使得設計師很可能在移動(dòng)設備上實(shí)現令人稱(chēng)奇的高清晰品質(zhì)視頻。

今天的高分辨率移動(dòng)顯示器品質(zhì)有了巨大改良，移動(dòng)內容存儲的成本正快速下降、3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )支持寬頻下載速度、低功率媒體處理性能也獲得顯著(zhù)提升，所有這些技術(shù)，都正推動(dòng)著(zhù)下一代復雜型手機和便攜式媒體產(chǎn)品功能將品質(zhì)上的躍進(jìn)。移動(dòng)視頻市場(chǎng)要想跨越早期試用階段，設備制造商必須突破目前技術(shù)的極限，實(shí)現高清晰移動(dòng)多媒體產(chǎn)品。

未來(lái)的手機將能記錄和播放高清晰視頻，目前的粗粒度、低分辨率照相手機將成為歷史。而當前數字相機上的先進(jìn)性能：自動(dòng)曝光補償、光學(xué)校正、影像穩定、紅眼消除和人臉檢測等，都將被應用到手機上，以實(shí)現高品質(zhì)靜止照片捕捉。3D游戲性能也將與手持視頻播放器相當。最終，移動(dòng)設備將能播放幾乎任何格式的高清晰視頻，并透過(guò)HDMI接口輸出到高清晰電視上。

高清晰消費性應用是未來(lái)移動(dòng)多媒體的關(guān)鍵組成部份。然而，伴隨這個(gè)顯著(zhù)改變無(wú)線(xiàn)多媒體前景而來(lái)的，是必須設計出能滿(mǎn)足嚴格性能和功率要求，以便實(shí)現移動(dòng)高清晰裝置艱巨挑戰。為應對這個(gè)挑戰，必須采用低功率多媒體處理技術(shù)。設計工程師必須采用新的標準，充分考慮高清晰的可能性和挑戰及相關(guān)處理架構。

移動(dòng)高清晰視頻播放

隨著(zhù)蜂巢式網(wǎng)絡(luò )頻寬的提高和WiFi的普及，越來(lái)越多的消費者會(huì )把視頻下載到他們的手機和移動(dòng)媒體播放器上。網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò )是今天最主要的視頻來(lái)源。在2008年1月，僅美國就有超過(guò)98億個(gè)視頻為線(xiàn)上收看，其中三分之一來(lái)自YouTube網(wǎng)站。其它來(lái)源包括視頻共享站點(diǎn)、音訊視頻站點(diǎn)以及提供線(xiàn)上影集的電視網(wǎng)絡(luò )。

對于想在手機上觀(guān)看這些視頻的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，移動(dòng)多媒體處理器必須識別和支持許多視頻編碼標準。表1列出了目前使用的各種視頻編譯碼器。內容兼容性是支持‘任何地方瀏覽任何內容’這個(gè)理想目標的關(guān)鍵。為了推廣移動(dòng)視頻的普及度，用戶(hù)不必知道其設備支持何種格式或分辨率。用戶(hù)也許無(wú)法在手機上以full HD觀(guān)看高清晰編碼視頻，但他們希望能用手機播放，并送到電視上觀(guān)看高清晰內容。

如表1所示，許多應用都有向H.264視頻標準轉變的趨勢，因為H.264具有很高的編譯碼效率。H.264針對從低分辨率視頻會(huì )議到HDTV等各種類(lèi)型應用都具有不同類(lèi)別。為了最大化兼容性，移動(dòng)設備應支持H.264基線(xiàn)類(lèi)別，以及運算能力更強的主要類(lèi)別和高端類(lèi)別，后者使用更高效率的CABAC(內容自適應二進(jìn)制運算編碼)無(wú)損壓縮技術(shù)。H.264高端類(lèi)別在指定位率下可以提供更高的品質(zhì)，是高清晰藍光光盤(pán)首選的視頻編譯碼標準。

雖然H.264已經(jīng)成為當前視頻編譯碼標準主流，但隨著(zhù)技術(shù)不斷發(fā)展，成功的移動(dòng)多媒體架構還需要支持未來(lái)的媒體標準。透過(guò)采用一定程度的軟件可編程特性，成功的移動(dòng)多媒體架構將支持新特性和新應用的快速整合，并支持未來(lái)不斷演變的新款音視頻編譯碼器。

手機或移動(dòng)媒體設備的電池壽命是設計視頻播放功能的重要考慮因素。要從很小的文件中譯碼出高品質(zhì)的圖片，通常需要很強的處理能力。移動(dòng)設備想支持幾個(gè)小時(shí)的視頻播放，同時(shí)保留足夠的電池使用時(shí)間，移動(dòng)多媒體處理器的視頻譯碼功率必須小于200mW，其中包括繪圖內存在內。具備高功效并譯碼720p高清晰視頻僅需160mW的裝置，在使用典型900mAH手機電池時(shí)可播放6小時(shí)視頻。

考慮到移動(dòng)視頻播放的各種使用情況，用戶(hù)很可能希望同時(shí)在手機和電視機上觀(guān)看視頻。為了實(shí)現這個(gè)目標，多媒體處理器必須包含強大的縮放引擎，這種引擎能夠在尺寸完全不同的顯示器上同時(shí)縮放和顯示影像。為支持在模擬電視和HDTV上同時(shí)進(jìn)行視頻播放，處理器應采用芯片上模擬電路來(lái)支持復合、S視頻或HDMI接口。

表1：主流的視頻播放器和相關(guān)編譯碼器。

移動(dòng)高清晰相機

除了譯碼高清晰視頻以便用戶(hù)能在手機上播放這些視頻外，未來(lái)的無(wú)線(xiàn)技術(shù)將能幫助用戶(hù)在移動(dòng)設備上錄制高品質(zhì)高清晰視頻。雖然目前有些手機已經(jīng)支持視頻錄制，但均采用低分辨率的QVGA格式，只能產(chǎn)生粗粒度、低品質(zhì)視頻。雖然在手機上播放高清晰視頻是移動(dòng)媒體領(lǐng)域中的重大進(jìn)展，但使用移動(dòng)設備記錄品質(zhì)遠超過(guò)QVGA的高清晰視頻，則代表著(zhù)此一產(chǎn)業(yè)的更大進(jìn)步。

在考慮用移動(dòng)設備記錄高品質(zhì)視頻的要求時(shí)，非常令人驚訝的是，圖像傳感器不是主要因素。相反，高效的視頻編碼和影像訊號處理(ISP)是最重要的因素。在移動(dòng)設備上編碼視頻所需的處理功率要比譯碼相同視頻大得多。

100萬(wàn)畫(huà)素圖像傳感器很容易擷取高清晰720p影像(1,280x720畫(huà)素)產(chǎn)生的921,600個(gè)畫(huà)素，因此主要挑戰不在于傳感器。困難來(lái)自于這個(gè)事實(shí)：這些100萬(wàn)畫(huà)素的訊框必須以每秒30個(gè)的速度記錄，相當于每秒264Mb/s的原始資料串流。另外，為包含產(chǎn)生高品質(zhì)高清晰視頻所需的影像校正、防震、自動(dòng)對焦、去噪聲和曝光控制等先進(jìn)功能，ISP管線(xiàn)必須快速實(shí)時(shí)處理這些資料。采用正確的視頻編碼和ISP架構，使用H.264高端類(lèi)壓縮，720p視頻可以從每秒龐大的264Mb/s壓縮到每秒可管理的2到5Mb/s，相當于記錄一小時(shí)的視頻內容只需2GB。

隨著(zhù)閃存容量的迅速提高以及價(jià)格迅速下降，未來(lái)移動(dòng)多媒體設備可望包含4到16GB內存，甚至更多。從內存角度看支持長(cháng)時(shí)間高清晰視頻記錄沒(méi)有什么問(wèn)題，只要高清晰編碼具有足夠高的功效。

僅僅實(shí)現龐大的移動(dòng)視頻資料的管理和壓縮是不夠的，還必須以足夠低的功率來(lái)完成，以便使手機電池有足夠的使用時(shí)間。采用H.264高端類(lèi)別的視頻編碼具有針對功率最佳化的多媒體架構，可勝任這項工作。高品質(zhì)高清晰記錄(包括繪圖內存在內)的處理功率小于450mW時(shí)，在使用標準配備電池的手機上記錄音視頻的時(shí)間可長(cháng)達數小時(shí)。在滿(mǎn)足這種處理器功率規格的條件下，用戶(hù)可在手機上記錄長(cháng)達3小時(shí)的高清晰視頻。手機提供高清晰品質(zhì)的攝影功能將大幅提升用戶(hù)產(chǎn)生的內容等級，有助于推進(jìn)移動(dòng)多媒體應用的廣泛采納，進(jìn)一步擴大基于web的視頻共享應用范圍。