各種PMP解決方案的比較及技術(shù)趨勢前瞻
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便攜式媒體播放器(PMP)是日前被討論最多的一個(gè)話(huà)題。從來(lái)還沒(méi)有一種產(chǎn)品像PMP這樣，在市場(chǎng)剛萌芽時(shí)就已經(jīng)成為各大半導體供應商火拼的戰場(chǎng)。從目前面市的PMP播放器來(lái)看，其炫目的功能和高昂的價(jià)格同樣都令消費者咂舌。
PMP的市場(chǎng)前景是否如廠(chǎng)商們所希望的那樣一片光明呢？對其最大的威脅來(lái)自下一代手機。手機正在把原本屬于其他便攜設備的功能集成到其中，從而壓縮了其他設備的市場(chǎng)空間。PDA就是一個(gè)典型的受害者。據市場(chǎng)分析公司In-Stat/MDR的數據，2004年全球PDA的出貨量只有870萬(wàn)部，甚至低于2003年的1000萬(wàn)部。該公司還預測，隨著(zhù)用戶(hù)轉向智能電話(huà)，未來(lái)幾年P(guān)DA市場(chǎng)將繼續負增長(cháng)。PDA的前車(chē)之鑒使人們有理由對誕生在手機大集成陰影之下的PMP的前景產(chǎn)生懷疑。
PMP會(huì )成為一種成功的產(chǎn)品嗎？支持者似乎更愿意拿MP3來(lái)做類(lèi)比?！敖裉斓氖謾C提供了MP3播放功能，但iPOD仍然是最熱賣(mài)的產(chǎn)品，所以手機不可能取代所有設備?！盩I便攜式音頻和信息娛樂(lè )業(yè)務(wù)市場(chǎng)經(jīng)理Guillaume Coffinier表示，“手機必須提供更大的存儲量、更大的顯示屏和更好的視頻性能，才能在PMP的市場(chǎng)空間進(jìn)行競爭?！?nbsp;
英特爾蜂窩和手持產(chǎn)品部市場(chǎng)經(jīng)理Jonathan Zapp也表示：“PMP將更類(lèi)似于便攜式數字音樂(lè )播放器和個(gè)人視頻錄像機(PVR)的發(fā)展路線(xiàn)。我們看到手機正在以驚人的速度集成視頻、成像等功能，但外形尺寸(屏幕大小)、成本(硬盤(pán)和更大的LCD屏)以及電池工作時(shí)間等問(wèn)題將使人們需要一個(gè)獨立的PMP設備?！?nbsp;
飛思卡爾半導體亞太區無(wú)線(xiàn)及移動(dòng)系統部市埸經(jīng)理陳偉志對此表示認同：“同時(shí)接聽(tīng)電話(huà)和看電影的愿望使消費者希望保持PMP和手機為獨立的產(chǎn)品?！?nbsp;
總的來(lái)看，上述因素是PMP無(wú)法被手機替代的理由。In-Stat/MDR高級分析師Cindy McCurley預測，在未來(lái)四年全球將付運760萬(wàn)部PMP，到2008年的復合年增長(cháng)率接近180%。
PMP解決方案
目前，推出PMP處理器和解決方案的半導體供應商多達十幾家，包括來(lái)自PC陣營(yíng)的英特爾、AMD,來(lái)自手機陣營(yíng)的TI、 Freescale、ADI、飛利浦等，來(lái)自視頻處理領(lǐng)域的SigmaDesigns、意法半導體(ST)，來(lái)自嵌入式領(lǐng)域的夏普，以及一些試圖抓住 PMP機遇的臺灣和大陸IC公司，如凌陽(yáng)(Sunplus)、深圳安凱等。這些廠(chǎng)商提供的處理器因為源自不同的架構，所以在性能、接口、功耗等方面差異很大。在選擇方案時(shí)，設計師應該從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行比較。
1.處理能力和支持的視頻格式。在眾多解決方案中，英特爾和AMD提供的是通用處理器，例如英特爾的PXA255早就被 iRiver、三星等公司用于便攜式媒體中心(PMC)產(chǎn)品中。目前，英特爾為PMP提供基于PXA270的開(kāi)發(fā)平臺，這種Xscale架構的嵌入式處理器性能強大，最高主頻達到624MHz。而為了不甘落后，AMD推出了專(zhuān)門(mén)為PMP設計的處理器AU1200，主頻達到500MHz。作為通用CPU，這兩種器件支持豐富的音視頻格式，包括MPEG-1，MPEG2、MPEG4、WMV9、DivX，XVID，MP3, WMA, WAV, ASF, AVI,JPEG等。由于依賴(lài)軟件解碼，所以它們的優(yōu)點(diǎn)是擴展性強，允許設計者根據需要增加軟件編解碼器，但缺點(diǎn)是會(huì )導致較大的功耗。
基于DSP的解決方案包括TI的DM270/DM320、飛利浦的PNX0190和ADI的Blackfin系列(其中BF531用于低端PMP， BF533用于中端PMP，BF561用于高端PMP)?！安贿^(guò)，這樣的方案仍然需要一個(gè)MCU(ARM7或ARM9)來(lái)處理系統的通用功能，如操作系統和用戶(hù)接口等?！盩I表示。音視頻解碼是DSP的專(zhuān)長(cháng)，例如TI的參考設計能夠以30幀/秒的速率解碼半D1分辨率的WMV9和CIP分辨率的H.264 視頻，并能夠以30fps的速率編碼全D1分辨率的MPEG-4視頻。除了MPEG-4 SP/ASP、MPEG-2、MPEG-1、DivX、WMV9和JPEG等格式外，ADI表示，基于DSP的解決方案能夠支持更高復雜度的視頻編解碼器，如H.264。而且，基于DSP的PMP也能夠通過(guò)軟件升級來(lái)支持新的編解碼器。
基于DSP與X86的PMP方案，其音視頻的編解碼工作是由軟件實(shí)現，而基于MCU的方案是由硬件實(shí)現音視頻的編解碼，例如： Freescale的i.MX31和i.MX31L處理器基于A(yíng)RM11,集成了多媒體加速器eMMA；安凱的AK3220M芯片內部集成了專(zhuān)用于視頻的硬件解碼器和用于音頻的音頻處理器。由于是基于硬件解碼，所以這類(lèi)方案支持的音視頻格式種類(lèi)受到限制，例如Freescale支持MPEG4、H.263 的編解碼，但不支持MPEG-2。類(lèi)似地，夏普的方案是基于A(yíng)RM9的單顆32位MCU，由于是瞄準低端PMP的方案，支持的媒體格式也較少，不過(guò)，該公司計劃很快推出瞄準高端PMP的雙ARM核器件。
事實(shí)上，由于視頻格式種類(lèi)繁多，任何一種方案都不可能支持所有格式，例如對于互聯(lián)網(wǎng)上流行的RM、RMVB格式，大部分方案都不能支持。對于不支持的格式，現在的解決方法是先在PC上進(jìn)行轉碼，然后再在PMP上播放。某些PMP也自帶了格式轉換的軟件。
2.功耗。對于手機，如何延長(cháng)待機時(shí)間是電源管理的核心問(wèn)題；而PMP是一種個(gè)人娛樂(lè )產(chǎn)品，不存在待機的問(wèn)題，所以，電源管理的核心問(wèn)題就在于如何降低產(chǎn)品在運行時(shí)的功耗。這正是PMP與手機在電源管理方面的顯著(zhù)差別。為了延長(cháng)工作時(shí)間，設計者必須盡可能選擇功耗小的方案。目前，對PMP的最基本要求是視頻播放時(shí)間達到3-4小時(shí)，音頻播放時(shí)間在10小時(shí)以上。通常來(lái)說(shuō)，更依靠軟件編解碼的方案將具有更高的功耗，例如英特爾和AMD的方案；而依靠硬件進(jìn)行編解碼的方案更省電，如Freescale的方案；DSP+ARM方案的功耗介于兩者之間。AMD的AU2000 針對PMP進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)優(yōu)化，可以支持更長(cháng)的電池使用壽命。
“基于A(yíng)MD芯片的PMP可以連續播放5-6小時(shí)的視頻(1900mAh電池)，或者12小時(shí)的音頻?！眮営嵖萍?AMD的代理商)的資深技術(shù)工程師毛文華表示。Intel的PXA270則集成了SpeedStep節電技術(shù)，可以在26MHz- 624MHz之間自由調節PXA270的主頻。不過(guò)，“視頻處理對通用嵌入式CPU來(lái)說(shuō)是非常耗電的任務(wù)?！憋w利浦半導體的便攜視頻產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理Dirk JanRiezebos表示，“DSP提供了高度的并行機制，包括強大的多媒體和浮點(diǎn)指令，因此能夠在更低的時(shí)鐘頻率和電壓下執行復雜的多媒體算法，從而降低了整體功耗?！?nbsp;
3.軟件和操作系統(OS)支持?！皩τ陂_(kāi)發(fā)PMP的消費電子制造商來(lái)說(shuō)，軟件實(shí)際上是最大的挑戰?！庇⑻貭柋硎?。軟件開(kāi)發(fā)是PMP研發(fā)中的重頭戲，如果能縮短軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間，就可以加快產(chǎn)品的上市時(shí)間。對于不同架構的硬件，軟件開(kāi)發(fā)的難易程度也有區別。
對基于X86指令的PXA270處理器，編程比較容易?！拔覀兊膬?yōu)勢是每一代產(chǎn)品之間的兼容性，這允許只編寫(xiě)一次應用程序，就可以在后續的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中使用它們，從而節省了開(kāi)發(fā)時(shí)間?！庇⑻貭柕腪app表示。DSP的算法最復雜，需要耗費大量的編程時(shí)間，所以供應商往往會(huì )提供完整的軟件解決方案，例如 TI與Ingenient合作提供了編解碼算法和軟件，飛利浦也提供了Nexperia開(kāi)發(fā)套件和媒體軟件套件。
另一方面，“基于MCU的解決方案提供了比DSP解決方案更容易的可編程性?！盕reescale的陳偉志表示。
比較特別地，AMD的AU1200是基于MIPS內核。亞訊的毛文華將之與流行的ARM內核進(jìn)行了比較?！癕IPS的運算速度是ARM9的1.7倍，但MIPS的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境比ARM9難得多。大部分嵌入式系統工程師對ARM9很熟，而對MIPS不熟?！彼f(shuō)。
在OS方面，大多數PMP使用某種OS，如Linux、微軟PMC或其他OS，有些則不使用任何OS。Freescale認為，PMP定位為數字消費產(chǎn)品，只要它是用戶(hù)友好的，并不一定要運行任何OS。英特爾支持WinCE5.0和微軟 PMC?！按送?，一些OEM想開(kāi)發(fā)基于Linux的解決方案，英特爾也同樣支持?！?nbsp;Zapp表示，并補充道，Linux是免費的，但其實(shí)需要更多的開(kāi)發(fā)工作才能使基于Linux的解決方案可以運行。與之類(lèi)似，AMD和TI也支持 Windows和Linux OS。飛利浦和安凱等其他廠(chǎng)商則可提供占用內存空間非常小的免費實(shí)時(shí)OS。除了OS，PMP還需要中間件(如媒體播放器)、編解碼器和應用程序。目前，各家廠(chǎng)商及其第三方可以為OEM提供完整的軟件解決方案，包括板上支持包 (BSP)、開(kāi)發(fā)平臺、設備驅動(dòng)程序和應用開(kāi)發(fā)工具等，用戶(hù)只需要定制圖形用戶(hù)界面(GUI)就可以了。
4.外部接口。豐富的接口使開(kāi)發(fā)商可以擴展功能或在確定外圍器件時(shí)有更多的選擇。PMP處理器的外圍接口主要包括存儲器接口、USB接口、存儲卡接口、攝像頭接口、硬盤(pán)接口、顯示接口等?，F有的方案都支持SDRAM，不過(guò)只有AMD、英特爾和飛利浦還能同時(shí)支持 DDR存儲器，這有利于實(shí)現更快的編解碼速率。在USB方面，除了一些低端方案只支持USB1.1，主流的方案都支持USB2.0。USB1.1的傳輸速度為12Mbps，而USB2.0的傳輸速度為480Mbps，是前者的40倍。此外，Freescale的i.MX31、飛利浦的PNX0190以及英特爾的PXA270還提供了USB OTG接口，以便直接與其他便攜設備相連。為了給客戶(hù)提供選擇權，大多數方案至少支持兩種存儲卡格式，如MMC/SD或SD/CF等。
下一代PMP前瞻
視頻/音頻播放是PMP的核心功能，而在此基礎之上，PMP可以擴展諸如視頻錄制、攝像/照相、數碼相冊、收音機、電子書(shū)、游戲、上網(wǎng)等豐富的功能，成為一種個(gè)人信息和娛樂(lè )的便攜式設備。關(guān)于PMP的未來(lái)發(fā)展趨勢，主要有以下幾個(gè)方面：
1.增加視頻編碼功能，可拍照或錄制TV節目。與手機一樣，照相功能將成為未來(lái)PMP的標準配置，這要求硬件增加編碼功能。增加編碼器后，DVD信號、TV節目也可以存儲在PMP上。目前，TI的方案可以通過(guò)軟件來(lái)完成編碼任務(wù)，而其他公司的方案需要使用外部編碼芯片。
2.增加聯(lián)網(wǎng)功能。ADI表示，客戶(hù)將在下一代產(chǎn)品中考慮以太網(wǎng)和Wi-Fi連接。TI認為，瞄準家庭娛樂(lè )市場(chǎng)的PMP將集成Wi-Fi或UWB連接，而瞄準的PMP將嵌入數字廣播接收器。Wi-Fi將使PMP可以在家中或熱點(diǎn)區域訪(fǎng)問(wèn)在線(xiàn)視頻服務(wù)，如互聯(lián)網(wǎng)電視/廣播等。
3.增加移動(dòng)TV功能。下一代PMP還可能增加移動(dòng)TV功能?！癙MP市場(chǎng)的關(guān)鍵因素之一是內容，而電視廣播是一種渠道?！?nbsp;Freescale的陳偉志表示。候選的實(shí)現技術(shù)包括DVB-H和T-DMB等。
4.由標清(SD)向高清(HD)顯示發(fā)展?！癙MP的趨勢之一是從SD轉向HD，因為越來(lái)越多的人將擁有HDTV(PMP可以與之連接)，而且HD視頻內容將在家庭中變得普及?！憋w利浦表示。
5.3.5寸和4寸屏成為主流。目前，PMP采用的顯示屏從2.5寸到7寸的都有，出于便攜性、成本和功耗等方面的考慮， 3.5英寸屏是現時(shí)的主流。不過(guò)大多數電影的顯示寬高比都是16：9，在4：3的3.5英寸屏上觀(guān)看的效果不盡如人意。值得關(guān)注的是，三星最近推出了 16：9的4英寸顯示屏?！?.5英寸屏的可視面積只有4英寸屏的2/3，所以未來(lái)4英寸屏將更具有優(yōu)勢?！眮営嵉拿娜A表示。
6.現在，主流的PMP產(chǎn)品均是采用硬盤(pán)作為主要的存儲器，優(yōu)點(diǎn)在于其存儲容量很大，但硬盤(pán)也有缺陷：1、功耗很高；2、成本難以降低；3、抗震性能不強；而其中1和3點(diǎn)正是PMP產(chǎn)品的致命點(diǎn)。所以長(cháng)期看來(lái)，安凱公司認為，隨著(zhù)Nand閃存的容量不斷增大和成本的不斷下降，主流PMP產(chǎn)品的存儲器采用Nand閃存也將逐漸成為必然。
PMP面臨的障礙
主要障礙包括成本、功耗和內容。目前，無(wú)論是國內品牌還是國外品牌的PMP，價(jià)格大多在5000元以上，遠高于普通大眾的消費水平。這是制約PMP 市場(chǎng)迅速起飛的最大因素?！癙MP市場(chǎng)將不會(huì )像MP3播放器那樣高速增長(cháng)，”P(pán)arks Associates公司的研究分析師Harry Wang表示，“我們預計未來(lái)兩年的需求不溫不火，要到2007年底或2008年初消費者對PMP的興趣才會(huì )大漲?！盜ntel認為，為了得到廣泛采用， PMP設備的價(jià)格必須接近199-299美元。亞訊的毛文華持有相同看法：“LCD和硬盤(pán)的價(jià)格分別下降一半，那么到2008年的時(shí)候PMP市場(chǎng)就會(huì )起飛?！?nbsp;
缺乏內容是限制PMP市場(chǎng)發(fā)展的另一個(gè)因素。英特爾認為，最大的障礙是缺乏合法的和針對PMP優(yōu)化的內容。與音頻市場(chǎng)不同，翻錄DVD是不合法的，而DVD是視頻內容最合理的來(lái)源。藍光和HD-DVD將允許設備進(jìn)行可管理的拷貝，這將有助解決這個(gè)問(wèn)題。
不過(guò)，TI表示，隨著(zhù)數字廣播等新技術(shù)以及MSN視頻下載或TiVoToGo等服務(wù)的出現，這個(gè)障礙將迅速消失，從而使PMP市場(chǎng)迅速增長(cháng)。
最后一個(gè)問(wèn)題是連續使用時(shí)間?！坝脩?hù)希望盡情的欣賞數字音頻和移動(dòng)視頻，而不必擔心電池會(huì )很快耗盡?！盕reescale的陳偉志表示。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，業(yè)界仍需繼續努力降低系統功耗或開(kāi)發(fā)更大容量的電池，以滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。
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