流媒體技術(shù)及其DSP解決方案

當前的高速寬帶網(wǎng)絡(luò )連接繼續呈現出蔓延之勢，寬帶接入不僅滿(mǎn)足商務(wù)和教育等的需要，而且正在不斷深入到社區、進(jìn)入家庭。人們比以往任何時(shí)候都更容易地得到更加豐富的媒體內容，這些內容是通過(guò)大量分布廣泛的寬帶設備實(shí)現共享的。正是建立在如此廣闊的寬帶基礎之上，催生出了“流媒體(Streaming Media)”的應用。流媒體其實(shí)代表著(zhù)由傳統的內容下載形式向新型內容跨媒體實(shí)時(shí)獲取的演變，流媒體的應用就是要使用戶(hù)在第一時(shí)間去體驗一種無(wú)縫和即時(shí)的媒體資料信息，而流媒體技術(shù)的實(shí)現方法在很大程度上得益于高速可編程處理器及其方案。本文將首先概述流媒體技術(shù)，并介紹與之相關(guān)的標準、平臺和解決方案，并期對流媒體應用有所展望。

流媒體技術(shù)概述
在探討流媒體之前，我們不妨簡(jiǎn)要地回顧一下數字信息時(shí)代的數字化進(jìn)程。眾所周知，語(yǔ)音的數字化造就了數字程控交換機和蜂窩移動(dòng)數字電話(huà)技術(shù)的發(fā)展；音頻和視頻的數字化又造就了計算機多媒體技術(shù)的發(fā)展；多種音視頻流技術(shù)的演變又帶動(dòng)傳統消費類(lèi)音視頻產(chǎn)品的數字化。而承載這種變化的便是語(yǔ)音流、音頻流、視頻流這樣的媒體流，處理這些媒體流就需要高性能數字媒體技術(shù)。
高性能的數字媒體技術(shù)覆蓋的是一個(gè)廣闊的流媒體和基于媒體的新興技術(shù)，這便囊括了集成視頻、語(yǔ)音、數據內容到許多新的和特色化的應用，并且重新構造數字媒體內容提供的方式。數字媒體所面臨的挑戰包含實(shí)時(shí)的性能，更高的信道密度和軟件編程的靈活性，以適應同時(shí)出現的視頻、語(yǔ)音、數據流的傳輸的需要。典型的數字媒體處理功能包括編碼、解碼媒體流，不同格式的碼轉換，不同速率的流轉換，以適應變化的系統級需求。另外還包括壓縮、解壓，加密、分組化和媒體流的傳輸等處理功能。
流媒體其實(shí)是個(gè)技術(shù)名詞，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是采用流技術(shù)，即把連續的影象和聲音信息經(jīng)過(guò)壓縮處理，在網(wǎng)絡(luò )上實(shí)施多媒體文件的實(shí)時(shí)傳輸和播放。由于寬帶已成為網(wǎng)絡(luò )架構的重點(diǎn)，流媒體的特點(diǎn)是如何運用可變帶寬技術(shù)，使人們可以在靈活的帶寬環(huán)境下在線(xiàn)欣賞高品質(zhì)音頻和視頻節目，及至進(jìn)行實(shí)時(shí)可視通信。既然流媒體可以適應各種不同網(wǎng)絡(luò )帶寬，在窄帶下也同樣可以流暢的觀(guān)看、收聽(tīng)，當然，質(zhì)量會(huì )因帶寬的限制而略有影響。
流媒體實(shí)現的關(guān)鍵技術(shù)是用流式傳輸，把聲音、影像或動(dòng)畫(huà)等信息由音視頻服務(wù)器向用戶(hù)終端連續地實(shí)時(shí)傳送。這種流式傳輸系統的多媒體文件經(jīng)特定壓縮方式被解析成壓縮包，由視頻服務(wù)器向用戶(hù)終端順序或實(shí)時(shí)傳送，用戶(hù)只需經(jīng)過(guò)幾秒的啟動(dòng)延時(shí)便可進(jìn)行觀(guān)看。在音頻和視頻等媒體文件播放時(shí)，文件剩余部分將在后臺從服務(wù)器內繼續下載。
流媒體技術(shù)包含著(zhù)跨媒體融合的實(shí)用技術(shù)，其中必然涉及許多視頻和音頻標準的應用，其中不少標準尚需不斷完善。這些標準的實(shí)現可以采用硬件或軟件技術(shù)處理。對于成熟的標準，可以采用專(zhuān)用硬件，而對于不夠成熟的標準，或是未確定國際化的標準，采用軟件算法實(shí)現將更為可行，其最理想的處理平臺就是高速數字信號處理器（DSP）。由于流媒體產(chǎn)品可進(jìn)行本地解碼，因此實(shí)際上消費者看不到其內容格式，而流媒體設備的固有功能性卻能夠得到進(jìn)一步增強。如果在設計的中心位置具有一個(gè)可編程內核，原始設備制造商 (OEM) 就可通過(guò)簡(jiǎn)單的軟件下載即可升級到新的或修訂后的標準。DSP便可提供這樣一個(gè)將所有這些功能結合起來(lái)的核心，OEM 廠(chǎng)商的流媒體產(chǎn)品設計因而具有不斷完善的靈活性以適應不斷變化的技術(shù)要求。

流媒體相關(guān)技術(shù)標準
在流媒體技術(shù)中傳輸的多媒體數據需要預先進(jìn)行特殊的壓縮處理，那么針對不同的應用可以分為面向視頻流、面向影像流、面向音頻流和面向語(yǔ)音流四類(lèi)，將對應不同的處理技術(shù)方法，于是就有一系列標準和規范。
在視頻流中包括側重于交互應用的H.263，還有側重于監控應用的M-JPEG。至于 MPEG1和MPEG2已在激光影碟中廣泛應用。MPEG4技術(shù)的應用將使當前很多提供聲音和數據服務(wù)的系統得到進(jìn)一步的擴展，其所具備的高壓縮率和很強的編碼容錯功能必將使它在互聯(lián)網(wǎng)和當前蜂窩通信網(wǎng)絡(luò )的視頻領(lǐng)域中得到廣泛應用。
H.264是ITU在MPEG4基礎上開(kāi)發(fā)出來(lái)的新的視頻編碼算法，具有更高的編碼效率、更強的解碼差錯恢復能力、并提高了對移動(dòng)通信和IP網(wǎng)絡(luò )的適應性。H.264有可能作為MPEG-4的后繼技術(shù)而成為一種適用于各類(lèi)系統的公共技術(shù)，因此業(yè)界對它在下一代視頻通信領(lǐng)域的應用前景普遍寄予厚望。中國在廣闊的國內多媒體通信市場(chǎng)上占據主動(dòng)，也在開(kāi)發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權的AVS標準上取得重大進(jìn)展。
視頻流在網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現播放時(shí)，媒體播放器需要識別媒體文件格式，并從中得到回放所需信息。因特網(wǎng)上使用較多的流式視頻格式有RealNetworks公司所制定的音頻視頻壓縮規范，稱(chēng)為RealMedia，是一個(gè)跨平臺的客戶(hù)/服務(wù)器結構的多媒體應用標準。Apple計算機公司的QuickTime，是數字媒體領(lǐng)域事實(shí)上的工業(yè)標準，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )提供實(shí)時(shí)的數字化信息流、工作流的回放功能。微軟公司也正將其專(zhuān)有的Windows Media技術(shù)應用于編解碼市場(chǎng)。DivX在該領(lǐng)域也頗具影響力。
除視頻流之外，面向影像流的標準包括JPEG、GIFF、TIFF、位圖等；面向音頻的標準有AAC、 ATRAC3、 MP3、 WMA等；而面向語(yǔ)音的標準有AMR, G.723.1, G.726, G.711，G.722，G.728，G.729等。
流媒體采用流式傳輸方式在網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器與客戶(hù)端之間進(jìn)行傳輸，流式傳輸的實(shí)現需要合適的傳輸協(xié)議。IETF（Internet Engineering Task Force，因特網(wǎng)工程任務(wù)組）制訂的很多協(xié)議可用于實(shí)現流媒體技術(shù)。

流媒體實(shí)用解決方案
DSP以其高性能和軟件可編程等特點(diǎn)，長(cháng)期以來(lái)對數字媒體處理起到了積極的推動(dòng)作用。TI在DSP媒體處理技術(shù)上積累了豐富的經(jīng)驗，其解決方案的應用范圍極為廣泛，可以涵蓋高性能視頻到低成本音頻與影像。隨著(zhù)DSP在實(shí)現SOC技術(shù)上的巨大進(jìn)展，TI陸續推出一批基于DSP，適用于流媒體的通用媒體處理器，并且全面支持各種流媒體格式，以針對不用的產(chǎn)品應用方向。
TMS320DA180是針對音頻流的平臺處理，為集成DSP和RISC處理器的雙核結構，并具有包括以太網(wǎng)接口在內的多種外圍接口，易于擴展WLAN?？梢灾С衷S多種音頻和語(yǔ)音解碼，適合于遠程音頻播放器和網(wǎng)絡(luò )廣播等產(chǎn)品。
TMS320DM270是針對影像和視頻流平臺，不僅集成有DSP和RISC處理器的雙核結構，為增強影像和視頻處理能力，又集成有專(zhuān)用圖像處理引擎iMX。該器件中還集成了CCD控制區、OSD視頻編碼器、影像預覽等單元。DM270支持MPEG4在VGA分辨率下的實(shí)時(shí)解碼，以及在CIF分辨率的實(shí)時(shí)編解碼，適用產(chǎn)品為數字媒體播放器和視頻電話(huà)、網(wǎng)絡(luò )相機等。
TMS320DM642 數字媒體處理器作為高端視頻流平臺，將在更多的視頻和影像解決方案中起到重要的作用?；跇I(yè)界驗證的C64x DSP核心，DM642是業(yè)界當今最高性能的多媒體引擎，具有方便地升級任何最新編解碼軟件的能力。DM642具有支持VGA分辨率下的單路MPEG2編碼或四路MPEG2解碼的能力。其有高質(zhì)量、多通道、優(yōu)越的視頻性能，以及完整的軟件可編程性，可加快視頻產(chǎn)品的上市時(shí)間，通過(guò)集成音頻可視性外設降低系統成本。DM642及其兼容優(yōu)化器件DM641和DM640適用于VOD和IP機頂盒、數字媒體中心、數字監控系統等應用。
為便于推廣DSP的流媒體解決方案，TI已推出數字媒體開(kāi)發(fā)套件，并在基于其DSP的平臺上展示了對H.264基本和主類(lèi)協(xié)議的編解碼能力。TI一直與H.264軟件算法開(kāi)發(fā)商，如UBVideo和Ingenient技術(shù)公司合作。該綜合開(kāi)發(fā)套件不僅可以使視頻工程師更加熟悉DSP，而且可以使DSP工程師更容易開(kāi)發(fā)視頻系統。
眾多知名的視頻算法提供商如Emuzed、Escient、FedTec、iM Networks、Ingenient、Mediabolic 及 Oregon Networks等，已基于TI的媒體平臺開(kāi)發(fā)出商用流媒體方案。業(yè)界知名的嵌入式操作系統公司Accelerated Technologies、Pigeon Point Systems 及 WindRiver已經(jīng)能夠支持TI的流媒體解決方案，而 DivX、Microsoft、Quicktime 以及 RealNetworks 等多家公司的媒體編碼譯碼器已移植到 TI 的媒體流產(chǎn)品中。
以媒體處理平臺支持流媒體技術(shù), 并綜合多種相關(guān)技術(shù)，以推廣低成本、高性能的解決方案，是流媒體產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。期待著(zhù)更多的媒體內容不僅由PC,而且由多種新型獨具特色的視頻媒體終端，通過(guò)流媒體技術(shù)傳送到千家萬(wàn)戶(hù)。

流媒體的發(fā)展空間
寬帶入戶(hù)的不斷發(fā)展已使家庭網(wǎng)絡(luò )技術(shù)成本逐步達到消費者的心理價(jià)位。今天，有數以百萬(wàn)計的計算機用于存儲音樂(lè )文件和來(lái)自數字相機的影像。個(gè)人視頻收錄機（PVR）和個(gè)人音頻收錄機（PAR）正在成為新的市場(chǎng)熱點(diǎn)，并加速了流媒體技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。更多的設備需要使得消費者在數字家庭內外對多種媒體格式進(jìn)行管理、儲存、顯示以及分配，便使得流媒體的解決方案拓展到數字電視、數字媒體中心、數字機頂盒、小區媒體網(wǎng)關(guān)，以及便攜式手持終端等廣闊的市場(chǎng)空間。
Forrester Research公司調查表明，將數字家庭轉變成大眾市場(chǎng)的先決條件正逐漸形成：客戶(hù)正在升級其外設；服務(wù)供應商提供的服務(wù)項目不僅僅限于訪(fǎng)問(wèn)；而家庭網(wǎng)絡(luò )設備也正開(kāi)始與所有設備進(jìn)行無(wú)縫連接。Yankee Group公司提供的數據表明，美國近1700萬(wàn)個(gè)家庭擁有寬帶連接，其中有400萬(wàn)個(gè)家庭可經(jīng)常下載完整的視頻內容。流媒體技術(shù)由此而得到了發(fā)展的機遇。
在中國，作為影響最廣、增長(cháng)最快、市場(chǎng)潛力最大的產(chǎn)業(yè)之一的互聯(lián)網(wǎng)，正在以超出人們想象的深度和廣度迅速的發(fā)展。根據CNNIC的報告，截止2003年底，中國網(wǎng)民數達到了7950萬(wàn)，居世界第二位；上網(wǎng)計算機達到3089萬(wàn)臺，網(wǎng)絡(luò )國際出口帶寬總數達到27216M。數字家庭消費者的愿望主要集中于對現有或新的豐富的多媒體內容進(jìn)行更好的管理。這種愿望為服務(wù)供應商、消費類(lèi)電子與網(wǎng)絡(luò )設備制造商提供了重大的商機，以便他們推出使用戶(hù)可輕松訪(fǎng)問(wèn)內容的產(chǎn)品。因此，流媒體產(chǎn)品在中國的推廣普及前景樂(lè )觀(guān)?！?