滿足高質(zhì)視頻播放需求的新型視頻應(yīng)用解決方案

全球消費類視頻應(yīng)用正在進(jìn)入一個令人興奮的新階段。傳統(tǒng)的視頻內(nèi)容只提供有限的商業(yè)電視節(jié)目以及電影或與個人錄像節(jié)目等。如今，視頻內(nèi)容的選擇種類大幅增加，而且獲得視頻內(nèi)容的途徑也變得多種多樣：互聯(lián)網(wǎng)、共享媒體、地面及衛(wèi)星廣播、IP廣播、手機(jī)、視頻點播、新媒體格式以及P2P傳輸?shù)取?

消費者可以通過很多的方法獲得視頻內(nèi)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(nèi)容。原本能促進(jìn)消費市場應(yīng)用的半導(dǎo)體器件現(xiàn)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(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)碼和播放不同格式的視頻內(nèi)容，在播放終端上又增加了外圍芯片，如硬盤控制器，閃存卡讀取器，DVD控制器等，增加了系統(tǒng)的材料?，F(xiàn)實市場需要滿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(yīng)該能隨意播放任何格式的內(nèi)容；播放器應(yīng)該能不拘格式地自動解碼播放。以下根據(jù)來源舉例說明常見的媒體數(shù)據(jù)格式：

移動電視：

* 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(yù)先減采樣的QVGA低清晰度內(nèi)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(xiàn)行T-DMB的載波內(nèi)容）

* 可能采用H.264和AVS等高壓縮比算法標(biāo)準(zhǔn)

通過網(wǎng)絡(luò)下載：

* 采用H.264的高清電視內(nèi)容約占10%

* 采用Real Video 10，或MPEG4/ASP， D1分辨率，的內(nèi)容約站80%

* Real與MPEG4比較，例如壓縮一個電影，前者可壓縮到300MB，后者維600MB

從DVD和有線電視節(jié)目取得內(nèi)容：

* 通常為MPEG2

* 新興的IP電視應(yīng)用，則需要MPEG4或者更高壓縮比的算法來滿足較低速網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用

個人視頻共享：

* 時興新技術(shù)和應(yīng)用，兩種常見的制式：

o U-Tube

o Flash Video (FLV)

Windows Video Media 9

* 市場上標(biāo)志性的媒體標(biāo)準(zhǔn)功能

中國自主知識產(chǎn)權(quán)的AVS標(biāo)準(zhǔn)

* 已經(jīng)被認(rèn)可，并正在逐步為國內(nèi)的內(nèi)容和運營行業(yè)所采用。

當(dāng)我們最初定義Vivace VSP 芯片系列的產(chǎn)品規(guī)格時，我們意識到了：無論應(yīng)用系統(tǒng)是否便攜、價位高低、顯示大小，媒體處理芯片的能力必須是不妥協(xié)地實現(xiàn)解碼各種媒體壓縮格式、保證D1@30fps的實時解碼和顯示。否則總是要通過PC軟件轉(zhuǎn)碼才能達(dá)到設(shè)備之間無縫的媒體內(nèi)容銜接。

當(dāng)我們最初定義Vivace VSP 芯片系列的產(chǎn)品規(guī)格時，我們意識到了：無論應(yīng)用系統(tǒng)是否便攜、價位高低、顯示屏大小，媒體處理芯片的能力必須能充分實現(xiàn)解碼各種媒體壓縮格式、保證D1@30fps的實時解碼和顯示。否則總是要通過PC軟件轉(zhuǎn)碼才能達(dá)到設(shè)備之間媒體內(nèi)容地?zé)o縫銜接。

目前便攜媒體播放器(或稱為MP3.5/MP4)能播放的視頻內(nèi)容

在各種MP3播放器，尤其是蘋果公司的高端系列產(chǎn)品和內(nèi)容服務(wù)的帶動下，MP3播放器的市場在過去5至7年中增長巨大。視頻播放功能成為最吸引消費者的賣點。為此，MP3制造商和ODM供應(yīng)商競相尋找在保持低價位前提下、能在MP3播放器中增加視頻功能的系統(tǒng)解決方案。幸運的是，閃存和硬盤的部件降價幫助保持了新增視頻系統(tǒng)的成本空間。但是，在授權(quán)下載和播放的內(nèi)容從單純音頻到音視內(nèi)容和電影時，便攜DSP在應(yīng)用上遇到了技術(shù)挑戰(zhàn)。

2006年，支持有限條件下視頻功能的MP3播放器產(chǎn)品開始進(jìn)入市場。然而，幾個不利因素制約了其在市場上流行的勢頭。關(guān)鍵的障礙是使用者在下載內(nèi)容之后，仍要在PC上對內(nèi)容繼續(xù)進(jìn)行軟件DSP處理。“轉(zhuǎn)碼”的過程事實上是“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”的長過程。事實上，由于各自媒體壓縮標(biāo)準(zhǔn)的不同，根本不可能有所謂的簡單“轉(zhuǎn)碼”。要轉(zhuǎn)換壓縮格式，只有先解壓、再壓縮。但這種方法并不理想，“轉(zhuǎn)碼”存在三方面問題：第一，播放器中的視頻處理器沒有同時支持多種媒體格式的功能，因此視頻內(nèi)容必須轉(zhuǎn)換為手持設(shè)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(dá)不到D1@30fps的實時解碼速度；第三，播放器中的低性能芯片無法對高分辨率內(nèi)容進(jìn)行縮小幀尺寸的運算處理，以適應(yīng)便攜式產(chǎn)品的顯示分辨率?？傊?dāng)前的便攜播放器DSP芯片已不能滿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采用專門設(shè)計以滿足視頻市場的需求，尤其適合作為視頻協(xié)處理器應(yīng)用。它能實時處理多種數(shù)據(jù)格式和不同分辨率的視頻內(nèi)容，能縮放內(nèi)容以適合便攜顯示的通常分辨率，可延長播放時間，縮短系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)入市場的時間，增加視頻功能的系統(tǒng)設(shè)計成本最低。VSP100芯片特性：

* 功耗25~50mW，支持QVGA和H.264標(biāo)準(zhǔn)的媒體解碼和播放

* ViViD媒體DSP子系統(tǒng)(圖1)運行時鐘為125MHz

* RISC通用CPU運行時鐘達(dá)180MHz

* 內(nèi)部集成的8-16比特的SDRAM/DDR內(nèi)存控制器

* 支持所有主流媒體標(biāo)準(zhǔn)

* 高達(dá)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(gòu)。(右上角為芯慧專利ViViD多核子系統(tǒng))

VSP100芯片由多核的ViViD子系統(tǒng)承擔(dān)視頻DSP的工作。如下圖所示，它包含了三個定制設(shè)計的視頻DSP核，每個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)。三核組成流水線操作(碼流處理、圖像變換和運動補(bǔ)償)，保證在任意時刻都能同時處理在三個不同階段的解碼任務(wù)。DSP采用VLIW體系結(jié)構(gòu)，在每個并行運行的數(shù)據(jù)通道上都能任選一個定制的宏指令加速器來執(zhí)行。定制宏指令加速器預(yù)先編程并硬件化，實現(xiàn)運算功能(如ALU)或視頻編解碼常用的DSP過程。VSP100能在很低的時鐘頻率和低功耗下實現(xiàn)高速處理。