讓繁雜的音視頻壓縮標準不再束縛您的設計

2008/08/01

　　AVS視頻從誕生那一刻開始，科學家和工程人員就在為縮小音視頻碼流而做著不懈的努力，各種先進的視頻壓縮算法不斷涌現(xiàn)和標準化，這不僅是為了滿足降低視頻信號的存儲量和帶寬的需求，更是為在此基礎上提供更高的分辨率和更佳的音視頻質(zhì)量，以滿足消費者對音視頻體驗的無休止的需求。

　　無論在便攜式多媒體播放還是在數(shù)字家庭娛樂領域，多樣的音視頻壓縮標準一直是工程師比較頭疼的問題。在便攜式領域，由于移動帶寬的昂貴和網(wǎng)絡多媒體內(nèi)容的豐富，音視頻壓縮標準更新很快，種類也十分繁多，給工程師的設計造成了持續(xù)的挑戰(zhàn)。在家庭娛樂領域，隨著高清內(nèi)容的逐漸普及和傳輸方式的多樣化，視頻帶寬不斷增加，視頻處理和各種高速接口的設計也更加復雜，機頂盒和數(shù)字電視的設計面臨著新的挑戰(zhàn)。

　　應對便攜式多媒體設備多標準解碼的挑戰(zhàn)

　　近年來隨著各種便攜式多媒體設備售價不斷降低，視頻顯示效果不斷提高，多媒體內(nèi)容也更加豐富，消費者已經(jīng)不再局限于在客廳和房間內(nèi)觀看電視和視頻內(nèi)容，漸漸習慣了隨時隨地觀看視頻的習慣，便攜式多媒體處理器，包括各種多媒體ASIC、SoC、專用DSP，也迎來新一輪的發(fā)展機會。

　　由于便攜式設備音視頻內(nèi)容的多樣性，方案設計和終端廠商在選擇多媒體處理器方案時首先考慮的往往是需要支持的音視頻格式。目前流行的視頻內(nèi)容隨地域的差異呈現(xiàn)不同，Tensilica公司移動多媒體方案市場總監(jiān)Larry Przywara表示：“就歐美市場來看，H.264將會是未來流行的編解碼格式，其次是MPEG-4、MPEG-2、WMV等格式，中國市場RMVB在近年來比較流行，但未來H.264有望將取得主導，另外中國自主標準AVS將有比較大的發(fā)展空間�！盠arry同時表示：“目前中國多數(shù)便攜式多媒體設備廠商主要還是立足本土，重點關注在RMVB格式上的支持，但本土廠商實力的不斷壯大，進軍國際市場將是大勢所趨，因此需要針對各個地區(qū)市場進行產(chǎn)品規(guī)劃，特別需要關注內(nèi)容合法性的問題。廠商應在多標準支持上面下功夫，這樣也會反過來促使合法的視頻內(nèi)容提供商，包括中國本土運營商，提供更加格式豐富的視頻內(nèi)容�！�

　　縱觀現(xiàn)階段中國本土便攜式多媒體播放器市場，終端廠商往往會重點強調(diào)對RMVB格式播放的支持，目前本土市場上熱銷的解決方案，如瑞芯RK27XX系列、君正Jz47系列正是因為對RM格式的良好支持取得了很好的市場成績。不過隨著版權保護日益受到重視，未經(jīng)授權的RMVB視頻內(nèi)容發(fā)展空間有限，終端廠商不應該只盯著RMVB不放。

　　ADI公司個人媒體播放器技術部門主任Maury Wood同樣強調(diào)了多標準支持的重要性，Maury說，“多格式支持是非常重要的，需要支持的標準很多，包括AVI(XVID，DivX3.11)、RM/RMVB(RealVideo9/10，RealMedia Variable Bitrate)、FLV(flash video VP6/H.263)、WMV(V7/V8，V9)、ASF、3GP、MPEG-1、MPEG-4(SP)、H.264 MP等，而MPEG4和H.264將是發(fā)展的方向。分辨率方面，QVGA屏短期內(nèi)仍然將占據(jù)大部分市場份額。至于音頻格式，MP3、OGG Vorbis、WMA(WMA9)、FLAC、APE (Monkey's Audio)、AAC LC、WAV(PCM, ADPCM)、AC3、CUE(metadata)、ID3(metadata)、DAT等都需要在設計時進行考量。”

　　隨著Youtube在線視頻、蘋果iphone手機的大熱，支持各種格式的Flash視頻播放也正在成為終端廠商的新目標。目前已有多家多媒體芯片廠商宣布對Flash視頻的支持，而解決方案采用的解碼方式各不相同。C2公司高級市場經(jīng)理劉明璋表示：“現(xiàn)在流行的Flash Video主要包含3種視頻格式，Sorenson(基于H.263)、On2的VP6和H.264。前兩種格式由于Youtube等視頻網(wǎng)站的流行，導致網(wǎng)絡存在大量的內(nèi)容。H.264是新興起的Flash Video格式，得到了Adobe的支持。對ASIC來說，需要硬件同時支持3種格式解碼難度較大，重新設計芯片成本也很高。如果用純軟件解決，性能無法保證，而且需要ASIC集成一個高性能的通用CPU來實現(xiàn)視頻編解碼，這和ASIC設計的本意是違背的�！�

　　目前市場上一些主流的ASIC方案宣稱支持FLV格式，實際上可能只支持Sorenson或者VP6，不能支持H.264，而一些更新的解碼格式，比如On2公司的VP7，可以用15Kbps左右的碼率支持QCIF分辨率的流媒體視頻播放，采用已經(jīng)上市的ASIC方案進行解碼還不現(xiàn)實，ASIC較長的開發(fā)和流片周期已經(jīng)很難滿足標準快速變化的需求。劉明璋表示：“可編程架構處理器價格不斷下降，ASIC架構芯片價格優(yōu)勢會逐漸喪失，采用DSP SoC架構的媒體處理器才是大勢所趨�！�

　　ADI公司的Maury也非�？春每删幊藾SP，他說：“現(xiàn)今的PMP需要支持越來越多的編解碼功能，不僅包括Flash、Real等視頻內(nèi)容解碼，還需要支持WiFi、藍牙互聯(lián)、TV輸出、互聯(lián)網(wǎng)流媒體播放等功能，因此，可編程方案將越來越流行，采用硬件加速器的低端ASIC的發(fā)展空間將越來越小�！盡aury同時推薦了ADI新一代Blackfin處理器ADSP-BF52x。Maury表示，BF52x采用低功耗的90nm工藝，最高工作頻率達到600MHz，達到了ARM11級別的處理能力和最高性能的DSP，可以提供對目前主流音視頻格式的全面支持。

　　家庭娛樂視頻解碼標準的迷局

　　相比近年來才興起的便攜音視頻應用，數(shù)字家庭音視頻應用存在了較長的時間，編解碼標準也更加穩(wěn)定，且在很大程度上受當?shù)卣瓦\營商引導。家庭娛樂設備的主流壓縮標準也是因地域而不同，恩智浦半導體大中華區(qū)家庭娛樂事業(yè)部數(shù)字電視系統(tǒng)市場總監(jiān)鐘亞倫表示：“在歐洲，MPEG-2還是占據(jù)主導地位，不過隨著衛(wèi)星電視和地面電視全高清(1080P)內(nèi)容的逐漸普及，MPEG-4逐漸得以采納。尤其在一些還沒有進行數(shù)字廣播的地區(qū)，如歐洲的部分國家、東歐和東南亞國家，可能會直接上MPEG-4或H.264。在美國，MPEG-2做為ATSC規(guī)范的解碼部分，已經(jīng)占據(jù)統(tǒng)治地位，考慮到基礎設施成本和市場容量，要進行改變不太可行。在日本，MPEG-2 HD廣播也已經(jīng)被采納，不過由于基礎設施數(shù)量并不多，可以適量的向MPEG-4和H.264轉(zhuǎn)移�！敝劣谥袊箨懯袌觯妬唫愄貏e對中國自主AVS標準表示了支持。鐘亞倫指出，歷史證明，一些主流的國際標準往往不能在中國奏效，而本土標準往往會勝出，比如VCD和DMB-T就是最好的例子。這是因為，首先，中國標準組織對本土自主知識產(chǎn)權的標準非常重視，會大力推動標準的產(chǎn)業(yè)化，其次，本土消費電子廠商對成本十分敏感，因懼怕國外標準高額的專利授權費用而選擇生產(chǎn)只需很低版權費用的本土標準的產(chǎn)品。

　　目前中國網(wǎng)通AVS IPTV進展良好，該公司計劃今年在大連市配置30萬部基于AVS標準的IP機頂盒。一些國際機頂盒芯片大廠已經(jīng)陸續(xù)推出了AVS機頂盒方案，如ST的STi520x和STi710x系列參考設計、Broadcom的BCM7405單芯片、NXP的STB222參考設計、TI與聯(lián)合信源公司合作的基于達芬奇的HM2006方案等。而本土的展訊、龍晶微電子和摩威科技也相繼有AVS解碼芯片發(fā)布，為AVS提供強有力的支持。盡管在市場容量最大的衛(wèi)星和有線電視領域，AVS已經(jīng)失去了先機，但在新興的IPTV領域，AVS仍有望取得突破。AVS的支持者認為，雖然AVS標準與H.264框架相似，但它在許多單點技術上，如整數(shù)變換、自適應系數(shù)編碼等方面，都采用了自主知識產(chǎn)權的替代算法，AVS壓縮效率與H.264 MP相當，但算法復雜度總體來說降低了50%左右。最重要的是AVS標準僅象征性地向終端設備制造商收取每臺1元人民幣的專利費，如果能夠出現(xiàn)更多開源的編解碼包，其普及力度將大為加速。

　　除了AVS以外，專門用于音頻編解碼算法的本土標準DRA也值得大家關注。廣晟數(shù)碼董事長鐘金松表示，杜比在碟機、音響等領域有專利優(yōu)勢，DTS控制著數(shù)字電影技術上的專利，DRA進入上述傳統(tǒng)應用領域很難，而廣播電視的產(chǎn)業(yè)升級以及IPTV等新型產(chǎn)業(yè)的起步，為AVS和DRA等創(chuàng)造了機會，“在IPTV等新業(yè)務領域大家都在同一起跑線上，DRA甚至具備10幾項領先的核心專利。”另一家本土DRA供應商數(shù)維科技目前也正在為中國多媒體廣播(CMMB)、直播電視衛(wèi)星以及地面數(shù)字電視等項目提供音頻技術方案，數(shù)維科技還強調(diào)了DRA做為指定音頻壓縮標準在CMMB便攜設備上的應用：“在ARM處理器和在ADI的ADI-BF53x的DSP芯片上約40多MIPS便可實現(xiàn)128kbps立體聲實時解碼�！�

　　不斷升級的優(yōu)秀的編解碼算法有效緩解了帶寬的緊張，不過在數(shù)字電視時代，不管運營商采用何種編解碼標準和傳輸形式，機頂盒或者iDTV終端接收和解調(diào)解碼對視頻質(zhì)量影響已經(jīng)不大，而對于數(shù)字家庭娛樂設備來說，視頻質(zhì)量往往是最重要的。NXP的鐘亞倫特別強調(diào)了這一點：“目前電視機屏幕從CRT轉(zhuǎn)向LCD實際上是視頻質(zhì)量的倒退，主要原因是液晶面板響應時間更長、對比度變低(由于暗場背光泄漏所致)和刷新率偏低(相對于100Hz或120Hz高端CRT電視)所致。因此，視頻后處理顯得非常重要�！辩妬唫愅扑]了NXP的PNX5100視頻后處理器和動態(tài)背光技術。視頻后處理器PNX5100具備運動估計和運動補償功能，并通過up-conversion和運動補償實現(xiàn)1920X1080p@120Hz分辨率；動態(tài)背光技術通過降低較暗場景的背光亮度能有效提升對比度，比如TV543數(shù)字電視一體機參考設計方案采用了NXP獨特的二維彩色調(diào)光(2D-Color-Dimming)技術，實現(xiàn)了卓越的對比度和生動的色彩，也大大降低了功耗。

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