主頁（http://www.130131.com）：新生代編解碼技術促進嵌入式視頻應用的流行

        環(huán)球資源與Gartner的聯(lián)合調查顯示，2004年消費類電子首次取代通信設備成為嵌入式系統(tǒng)的第一大應用，而數(shù)字視頻是驅動消費類電子應用增長的主要因素之一。視頻應用不但是數(shù)字電視(DTV)、IPTV、IP可視電話、數(shù)字機頂盒(STB)的基本功能，而且正在快速滲透到手機、PDA等移動設備中。各種編解碼技術的快速發(fā)展推動了數(shù)字視頻應用的普及，使通過有線/無線網(wǎng)絡傳播音視頻內(nèi)容成為可能。

        在數(shù)字視頻應用中，未來的明顯趨勢之一是支持新的視頻標準，如H.264/AVC、VC-1和AVS等，而支持多種格式編解碼的能力也很關鍵。此外，對基于不同編碼標準、不同幀速率、不同分辨率的視頻流進行格式轉換的能力是另一項關鍵能力。

        本文將詳細剖析主流視頻終端應用設備對視頻處理的不同要求，以及其可能的技術解決方案。

多模解碼是機頂盒的關鍵 
        根據(jù)傳輸信道的不同，數(shù)字機頂盒可分為衛(wèi)星(DVB-S)、有線(DVB-C)、地面(DVB-T)和IP機頂盒四種。不同的機頂盒對于視頻信號處理有不同的需求。低端設備要求能以30或25幀/秒的速率處理標準清晰度(SD)的視頻(720X480的NTSC或720X576的PAL)。高端設備能以30幀/秒的速率處理直至1080i(1980X1080)的高清晰度(HD)視頻。最低端的設備要求能執(zhí)行MPEG-2視頻解碼，而更高端的設備要求能執(zhí)行MPEG-2和MPEG-4解碼，以及進行一些類型的編碼以便存儲家庭電影等用戶創(chuàng)建的內(nèi)容或錄制模擬電視節(jié)目供以后觀看。目前對編碼的需求是要在全幀速率下錄制標準清晰度信號，以后隨著更多HD攝像機的出現(xiàn)，情況可能發(fā)生改變，但現(xiàn)在HD編碼的價格使得在大多數(shù)設備中集成HD編碼功能不實際。表1列舉了各種類型機頂盒對視頻處理的典型要求。

        其中，DVB-C機頂盒與DVB-T機頂盒均僅適用于普通模擬電視，是考慮到未來的數(shù)字電視接收機可以直接接收來自有線和地面廣播的數(shù)字電視信號，無需數(shù)字機頂盒。而IP機頂盒的需求中未列入高清晰度類別，是考慮到至少8Mbps的高清頻道的傳輸帶寬需求，在短時間內(nèi)難于經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)普及到廣大家庭。

        在上表中，AVS(Audio Video Standards)是正在審議中的中國音視頻編解碼標準，AVC(Advanced Video Codec)是國際標準MPEG-4第10部分或H.264，WMV9、Real、Quiktime、DivX等是分別由微軟、RealNetworks等公司開發(fā)的視頻編解碼技術，被廣泛用于互聯(lián)網(wǎng)。在這些技術中，AVC、AVS、WMV9是公認的新一代技術，其壓縮效率比老一代技術有成倍的提高。

        “信源編解碼技術正處于新老標準的交替時期，多種標準并存的局面會長期存在�！敝行韭�(lián)合公司總經(jīng)理邊曉春表示，“然而，這些標準之間是不兼容的。這就要求實現(xiàn)這些標準的芯片必須能夠實現(xiàn)多種格式的解碼。我們將其稱為多模解碼�！�

        隨著壓縮技術和傳輸技術的進步，高清電視信號的傳輸成本和存儲成本顯著降低，高清衛(wèi)星電視服務即將在北美和歐洲大面積普及�；�于新一代壓縮技術的編碼與解碼對于芯片的計算能力提出了挑戰(zhàn)，能否低成本地實現(xiàn)多模的高清解碼，已經(jīng)成為芯片業(yè)界的一個重大課題。

        目前，針對此問題有三種技術解決方案。

        方案一：分別獲取針對不同壓縮格式的高清解碼的硬件核，再根據(jù)需求將若干硬件核集成在一起。例如，將實現(xiàn)H.264高清解碼的硬件核與實現(xiàn)MPEG-2高清解碼的硬件核集成在一起。

        方案二：設計一種計算性能超強的通用處理器，配以不同的軟件、以適應不同的解碼格式。典型的解決方案包括來自英特爾的賽揚600MHz處理器和AMD基于速龍?zhí)幚砥骷夹g的NX處理器系列。基于這類通用CPU的方案一般被用于構建IP機頂盒。

        方案三：設計一種硬件加速核，專門承擔解碼過程中那些計算量較大的工作，而將計算量較小的工作交給其他通用處理器完成，從而保持了可編程和適應不同解碼格式的特點。諸如ST、ESS、卓然等機頂盒芯片主流供應商的方案都由信源解碼器和嵌入式CPU組成。

        方案一的缺點是電路規(guī)模偏大、導致生產(chǎn)成本偏高，且難以適應兼容更多格式的需求；方案二的缺點是要求嵌入式系統(tǒng)開發(fā)商去適應那些全新的計算平臺；方案三的缺點是硬件加速核很難做到兼容不同格式。

        作為一家相對較晚切入機頂盒市場的新興公司，中芯聯(lián)合的開發(fā)思路是：首先尋求各種標準之間的共同部分，然后在統(tǒng)一的算法框架之下設計硬件電路的整體結構，且將其設計為可編程、可配置的，再配以少量特殊硬件電路，即可實現(xiàn)單一硬件電路的、可編程的高清多模解碼硬件核。

        中芯聯(lián)合公司正在研制的芯片，就是試圖實現(xiàn)低成本的多模高清解碼。其主要特點是，使用單一的專用硬件電路實現(xiàn)不同格式的高清解碼�！笆褂脤Ｓ糜布�電路，是由于目前的通用處理器(各類CPU及DSP)的計算能力都不足以處理H.264的高清實時解碼�！边厱源罕硎�。

        由于機頂盒市場的規(guī)模很大，對成本較為敏感，故其視頻處理器件的主流產(chǎn)品應該是SoC。但機頂盒市場中的不定因素很多，例如CA標準及其實現(xiàn)、地面?zhèn)鬏敽托旁淳幗獯a的中國標準、高清電視的中國標準等等，使得很難定義SoC的產(chǎn)品規(guī)格。因此，明年和后年主流機頂盒產(chǎn)品的技術方案可能會出現(xiàn)“百花齊放”的局面，不會快速集中于少數(shù)芯片產(chǎn)品及其整機方案。

        另一方面，SoC技術、SiP技術的發(fā)展非常迅速。我們可以預期，標準清晰度的機頂盒整機產(chǎn)品將基于“單芯片”解決方案，數(shù)字調諧器、解調器、MPEG解碼器、模擬或數(shù)字的視頻輸出電路、音頻處理電路、CPU以及主要的接口電路等將被集成在單一芯片之中，從而最大限度地降低整機成本。
(中國集群通信網(wǎng) | 責任編輯：陳曉亮)