滿(mǎn)足高質(zhì)視頻播放需求的新型視頻應用解決方案
全球消費類(lèi)視頻應用正在進(jìn)入一個(gè)令人興奮的新階段。傳統的視頻內容只提供有限的商業(yè)電視節目以及電影或與個(gè)人錄像節目等。如今,視頻內容的選擇種類(lèi)大幅增加,而且獲得視頻內容的途徑也變得多種多樣:互聯(lián)網(wǎng)、共享媒體、地面及衛星廣播、IP廣播、手機、視頻點(diǎn)播、新媒體格式以及P2P傳輸等。
消費者可以通過(guò)很多的方法獲得視頻內容,但是,由于終端產(chǎn)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(jìn)消費市場(chǎng)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(jìn)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(pán)控制器,閃存卡讀取器,DVD控制器等,增加了系統的材料?,F實(shí)市場(chǎng)需要滿(mǎn)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(dòng)解碼播放。以下根據來(lái)源舉例說(shuō)明常見(jiàn)的媒體數據格式:
移動(dòng)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H.264和AVS等高壓縮比算法標準
通過(guò)網(wǎng)絡(luò )下載:
* 采用H.264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(gè)電影,前者可壓縮到300MB,后者維600MB
從DVD和有線(xiàn)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(lái)滿(mǎn)足較低速網(wǎng)絡(luò )上的應用
個(gè)人視頻共享:
* 時(shí)興新技術(shù)和應用,兩種常見(jiàn)的制式:
o U-Tube
o Flash Video (FLV)
Windows Video Media 9
* 市場(chǎng)上標志性的媒體標準功能
中國自主知識產(chǎn)權的AVS標準
* 已經(jīng)被認可,并正在逐步為國內的內容和運營(yíng)行業(yè)所采用。
當我們最初定義Vivace VSP 芯片系列的產(chǎn)品規格時(shí),我們意識到了:無(wú)論應用系統是否便攜、價(jià)位高低、顯示大小,媒體處理芯片的能力必須是不妥協(xié)地實(shí)現解碼各種媒體壓縮格式、保證D1@30fps的實(shí)時(shí)解碼和顯示。否則總是要通過(guò)PC軟件轉碼才能達到設備之間無(wú)縫的媒體內容銜接。
當我們最初定義Vivace VSP 芯片系列的產(chǎn)品規格時(shí),我們意識到了:無(wú)論應用系統是否便攜、價(jià)位高低、顯示屏大小,媒體處理芯片的能力必須能充分實(shí)現解碼各種媒體壓縮格式、保證D1@30fps的實(shí)時(shí)解碼和顯示。否則總是要通過(guò)PC軟件轉碼才能達到設備之間媒體內容地無(wú)縫銜接。
目前便攜媒體播放器(或稱(chēng)為MP3.5/MP4)能播放的視頻內容
在各種MP3播放器,尤其是蘋(píng)果公司的高端系列產(chǎn)品和內容服務(wù)的帶動(dòng)下,MP3播放器的市場(chǎng)在過(guò)去5至7年中增長(cháng)巨大。視頻播放功能成為最吸引消費者的賣(mài)點(diǎn)。為此,MP3制造商和ODM供應商競相尋找在保持低價(jià)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(pán)的部件降價(jià)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(shí),便攜DSP在應用上遇到了技術(shù)挑戰。
2006年,支持有限條件下視頻功能的MP3播放器產(chǎn)品開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。然而,幾個(gè)不利因素制約了其在市場(chǎng)上流行的勢頭。關(guān)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(jìn)行軟件DSP處理?!稗D碼”的過(guò)程事實(shí)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(cháng)過(guò)程。事實(shí)上,由于各自媒體壓縮標準的不同,根本不可能有所謂的簡(jiǎn)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(wèn)題:第一,播放器中的視頻處理器沒(méi)有同時(shí)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(shí)時(shí)解碼速度;第三,播放器中的低性能芯片無(wú)法對高分辨率內容進(jìn)行縮小幀尺寸的運算處理,以適應便攜式產(chǎn)品的顯示分辨率??傊?,當前的便攜播放器DSP芯片已不能滿(mǎn)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(chǎn)品:VSP100媒體處理器。VSP100采用專(zhuān)門(mén)設計以滿(mǎn)足視頻市場(chǎng)的需求,尤其適合作為視頻協(xié)處理器應用。它能實(shí)時(shí)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(cháng)播放時(shí)間,縮短系統產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)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H.264標準的媒體解碼和播放
* ViViD媒體DSP子系統(圖1)運行時(shí)鐘為125MHz
* RISC通用CPU運行時(shí)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(zhuān)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(gè)定制設計的視頻DSP核,每個(gè)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(xiàn)操作(碼流處理、圖像變換和運動(dòng)補償),保證在任意時(shí)刻都能同時(shí)處理在三個(gè)不同階段的解碼任務(wù)。DSP采用VLIW體系結構,在每個(gè)并行運行的數據通道上都能任選一個(gè)定制的宏指令加速器來(lái)執行。定制宏指令加速器預先編程并硬件化,實(shí)現運算功能(如ALU)或視頻編解碼常用的DSP過(guò)程。VSP100能在很低的時(shí)鐘頻率和低功耗下實(shí)現高速處理。
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