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嵌入式PMP/MP4產(chǎn)品的研發(fā)策略對(duì)比分析

作者: 時(shí)間:2009-10-14 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  0 引言

  便攜媒體播放器(Portable Media Player,),通常又稱為,因其支持的基本媒體格式為MPEG一4視音頻影視文件。

   的市場(chǎng)發(fā)展速度驚人,預(yù)計(jì)2008年全球市場(chǎng)份額將突破210億美元,總出貨量超過(guò)2.5億臺(tái)。新一代良好的發(fā)展前景和潛在的無(wú)限市場(chǎng),吸引著眾多廠商大力研發(fā),特別是中低端及手持多媒體設(shè)備,由于其成本低廉,實(shí)用性好,利潤(rùn)空間大,在中國(guó)具有極其廣闊的市場(chǎng)。但是/MP4的生產(chǎn)一般采用制造商+Design House的模式進(jìn)行,主流解決方案提供商對(duì)其技術(shù)都采取了一定嚴(yán)格的保密措施,廠家加盟生產(chǎn)也有相當(dāng)?shù)馁Y金門(mén)檻,這種強(qiáng)力的技術(shù)壁壘對(duì)一般工程人員進(jìn)行 PMP/MP4的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和研發(fā)造成極大的障礙。

  通過(guò)對(duì)市場(chǎng)主流PMP產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的對(duì)比分析,可以為研發(fā)人員提供在不同的技術(shù)要求和資金保障前提下,優(yōu)先采用的技術(shù)思路,從而縮短開(kāi)發(fā)周期,降低開(kāi)發(fā)成本,為便攜式媒體播放設(shè)備的創(chuàng)新應(yīng)用提供更為廣闊的發(fā)展空間。

  1 PMP研發(fā)方案分類

  目前市場(chǎng)上的主流PMP解決方案,可以歸類為如下4種:

  (1)處理器加圖形加速器

  典型代表:$3C2440+SM501開(kāi)發(fā)板。
硬件特點(diǎn):在ARM9開(kāi)發(fā)板基礎(chǔ)上加入SMS01 2D圖形加速芯片,大大提高了ARM系統(tǒng)的圖形運(yùn)算能力,硬件成本低。
軟件特點(diǎn):完全采用嵌入式系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),可以使用VxWorks,Linux和WinCE等嵌入式操作系統(tǒng),軟解壓。
缺點(diǎn):開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng),特別在視頻疊加,附加計(jì)算等領(lǐng)域難以滿足要求。

  (2)DSP加單片機(jī)方式

  典型代表:DSP5402開(kāi)發(fā)板。
硬件特點(diǎn):用控制芯片彌補(bǔ)DSP在控制方面的不足,但該控制芯片不支持操作系統(tǒng),多用于編碼或者工控設(shè)計(jì)領(lǐng)域,成本低。
軟件特點(diǎn):任何解碼程序和接口設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)都必須由開(kāi)發(fā)者設(shè)計(jì),難度較大。
缺點(diǎn):開(kāi)發(fā)周期過(guò)長(zhǎng),對(duì)開(kāi)發(fā)者的要求比較高,視頻顯示性能難以提高。

  (3)控制器加DSP

  典型代表:ARM9E開(kāi)發(fā)板。

  硬件特點(diǎn):系統(tǒng)的控制能力得以加強(qiáng),但該構(gòu)架的芯片界定比較模糊,芯片往往嚴(yán)重冗余。

  軟件特點(diǎn):支持VxWorks,Linux和winCE等嵌入式操作系統(tǒng)。

  總結(jié):控制器加DSP模式開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、偏軟、風(fēng)險(xiǎn)比較高。DSP加控制器模式開(kāi)發(fā)周期更加漫長(zhǎng)、涉及軟硬兩方面的開(kāi)發(fā)。

  (4)處理器加解碼芯片

  典型代表:EM851x,AUl200,PXA27x,DM270/320,i.MX31,SPC536,Z228,vweb2005/2010,G07007/G07007SB,AK3221,Rockchips等,參見(jiàn)第2節(jié)。

  硬件特點(diǎn):采用DSP搭配CPU的方式,DSP負(fù)責(zé)編解碼,CPU則是針對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理,以及用戶界面與外圍器件的控制。

  軟件特點(diǎn):可使用VxWorks,Linux和winCE等嵌入式操作系統(tǒng),并能為用戶提供額外的操作功能,如游戲、記事本等。

  總結(jié):開(kāi)發(fā)周期短,開(kāi)發(fā)結(jié)果質(zhì)量有保障,但成本過(guò)分高昂。

  2 主流PMP廠家解決方案對(duì)比

  目前市場(chǎng)上銷售的PMP雖然品牌眾多,但基本上都可歸屬到“處理器加解碼芯片”模式;其解決方案來(lái)源于下面幾個(gè)供應(yīng)商,其自主開(kāi)發(fā)空間也限于其API接口框架內(nèi);各解決方案的特性分述如下:

  2.1 AMD Alchemy解決方案

  AMD 于2005年推出專門(mén)為PMP設(shè)計(jì)的處理器Alchemy AUl200。這是一個(gè)低功耗、高性能的系統(tǒng)解決方案,支持多種視頻格式,集成化媒體加速引擎,不需要外部DSP,編程模式簡(jiǎn)單,可以擴(kuò)展到大型顯示屏 (1024×768),支持DDRl和DDR2內(nèi)存,總體方案成本低,主頻達(dá)500 MHz;軟件設(shè)計(jì)可以在Linux內(nèi)核上進(jìn)行。
缺點(diǎn):硬件不支持RM格式,要通過(guò)轉(zhuǎn)換軟件來(lái)支持。

  2.2 英特爾PXA27x的解決方案

  英特爾公司于2003年底推出的PXA27x嵌入式處理器,最高頻率可達(dá)624 MHz,配合嵌入式Linux或win(:E操作系統(tǒng),理論上可以支持任何媒體格式,并通過(guò)軟件升級(jí),支持未來(lái)媒體格式。但由于MPEG一2對(duì)硬件的極高要求,因此單純依靠PXA27x處理器進(jìn)行MPEG-2編解碼是不現(xiàn)實(shí)的。其中,英特爾PXA270不是專門(mén)為PMP設(shè)計(jì),它最初出現(xiàn)在PDA上;之所以選擇PXA270作為PMP處理器,是源于它強(qiáng)勁的多媒體處理能力與獨(dú)特的節(jié)電技術(shù)。

  英特爾公司于2004年推出了2700G多媒體加速芯片,配合PxA270進(jìn)行視頻加速與3D加速,完美解決了MPEG一2編解碼問(wèn)題,更使基于PXA27x的PMP產(chǎn)品能向多功能化發(fā)展,可以加入游戲、攝像等功能,成為個(gè)人娛樂(lè)終端。

  Intel公司專門(mén)為L(zhǎng)inux提供了相關(guān)的多媒體與無(wú)線通信應(yīng)用的優(yōu)化函數(shù)庫(kù),所以采用Linux可使產(chǎn)品的研發(fā)周期大大縮短。

  缺點(diǎn):成本可能較高,需要外部DSP。

  2.3 TI DM320DSP+ARM處理器的解決方案

  TI 的方案是利用DM320 DSP進(jìn)行音視頻編解碼處理,ARM處理器負(fù)責(zé)系統(tǒng)處理及提供外圍設(shè)備接口。與TI方案SigmaDesigns方案一樣,支持的媒體類型非常豐富,具有錄制和播放功能,編解碼能力強(qiáng),還可具備PVR的功能(即錄制和播放可雙工同時(shí)進(jìn)行),支持USB2.0,HDD,SI)。CF,MS等,但在成本上并不具備優(yōu)勢(shì)。

  缺點(diǎn):必須配合ARM處理器,成本不占優(yōu)勢(shì),功耗較大;不支持網(wǎng)絡(luò)視頻格式RM/RMVB,低性能應(yīng)用處理器,ARM 80~160 MHz,有限的軟件解決方案,需要客戶做大量的軟件編程工作。

  2.4 SigmaDesigns EM851x方案

  SigmaDesigns 851x處理器是目前性能最強(qiáng)的專業(yè)解碼芯片,集成200 MHz 32位RISC處理器和MPEG解碼處理器,無(wú)需其他外圍芯片支持,即可完成系統(tǒng)所需各種接口及流暢的多格式視頻解碼。
優(yōu)點(diǎn):?jiǎn)涡酒?,低功耗;硬核視頻解碼,視頻播放效果好。

  缺點(diǎn):不支持RM,RMVB等視頻格式,存儲(chǔ)器只能接普通SDRAM,不能接DDR2。

  2.5 凌陽(yáng)SPCA536解決方案

  凌陽(yáng)(Sunplus)的SPCA536解決方案價(jià)格低廉,支持媒體類型單純,功能單一;支持的格式非常有限(視頻格式僅支持MPEG-4編解碼,音頻格式也比較單一),視頻解碼能力比較差,解大文件視頻文件會(huì)有停頓等;需要使用轉(zhuǎn)換軟件將各種音視頻文件壓縮成(*.mpx)格式,才能在該機(jī)播放。該方案也支持?jǐn)?shù)碼拍照,圖像瀏覽等功能。

  2.6 vweb解決方案

  vweb是一家SoC(片上系統(tǒng))解決方案領(lǐng)域上的領(lǐng)先供應(yīng)商。其VW2010是即時(shí)MPEG-1,MPEG-2和MPEG一4音視訊系統(tǒng)編解碼晶片(同時(shí)壓縮、解壓或編碼、解碼),完全相容ISO/IEC- 11172—2,ISO/IEC一13818-2,ISO/IEC:-14496-2和ITU-T H.263(基線)。

  優(yōu)點(diǎn):功能強(qiáng)大,有豐富的SDK接口文檔,支持格式也比較多。

  缺點(diǎn):只有PCI式和USB式2種解碼芯片接口,導(dǎo)致物理應(yīng)用不方便。

  2.7 Z228解決方案

  Z228 是上海杰得微電子公司2006年3月發(fā)布的應(yīng)用處理器,這是中國(guó)自主開(kāi)發(fā)的第一款O.13μm中、高端MAP。基于ARM926EJ嵌入式CPU內(nèi)核,包含MPEG-4格式的硬件全雙工編解碼器,具有豐富的多媒體接口。具有WinCE和Linux兩個(gè)版本的硬件設(shè)計(jì)工具包(HDK)和軟件開(kāi)發(fā)工具包 (SDK)。

  Z228的硬件視頻編解碼器支持MPEG-4/H.263雙工格式,最大圖像尺寸是VGA(640×480),最快速度是30 f/s。編解碼同時(shí)全速運(yùn)行ARM926EJ的負(fù)荷低于5%,也就是說(shuō)它基本上是獨(dú)立工作的,幾乎不占用CPUJ的資源,雙工全速運(yùn)行時(shí)功耗低于120 mW。Z228中還內(nèi)置了類似計(jì)算機(jī)顯示芯片中的2D視頻后處理引擎,支持色度空間轉(zhuǎn)換、任意尺度圖像縮放、VBR(可變碼率)、CBR(固定碼率)、 VFR(可變幀率)、CFR(固定幀率)、去方塊和去環(huán)濾波、亮度/對(duì)比度/飽和度校正、抖動(dòng)(Dithe—ring)、圖像掩模、畫(huà)中畫(huà)等功能。解碼后的視頻圖像經(jīng)該引擎處理后直接上屏.無(wú)需CPU干預(yù),在不增加功耗的前提下,實(shí)現(xiàn)視頻的流暢播放。

  優(yōu)點(diǎn):國(guó)內(nèi)比較好的解碼芯片,解碼格式比較多,并且開(kāi)發(fā)板采用雙層設(shè)計(jì),很容易實(shí)現(xiàn)擴(kuò)充和擴(kuò)展。在智能監(jiān)控、視頻服務(wù)器、手持信息終端(HIT)、智能手機(jī)等系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面有成熟和完整的解決方案。

  缺點(diǎn):由于屬于剛剛量產(chǎn)的國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的優(yōu)秀解碼芯片,價(jià)格會(huì)比較昂貴。

  目前活躍在中國(guó)大陸的PMP整機(jī)解決方案供應(yīng)商還有:飛思卡爾i.MX31解決方案(多應(yīng)用于智能手機(jī)),Zoran基于C()ACH 7系列的解決方案(主要用于數(shù)碼攝像機(jī)),Ittiam的MediaAlbum方案(支持高質(zhì)量多媒體錄制、存儲(chǔ)、播放和流媒體支持),飛利浦的基于 TriMe—dia的便攜式多媒體(Media Box)解決方案,以及基于Blackfin的,ADSPBF532芯片的解決方案等。

  3 各種PMP解決方案的成本比較

  由于PMP產(chǎn)品的研發(fā)難度較大,目前市面上的大多數(shù)PMP產(chǎn)品均為國(guó)外或臺(tái)灣地區(qū)設(shè)計(jì),按照生產(chǎn)商加Design}tollse的模式運(yùn)行。表1的解決方案成本,主要是針對(duì)制造商的。國(guó)內(nèi)一些制造商為了降低成本,還采用多個(gè)廠家聯(lián)合購(gòu)買(mǎi)解決方案的方式進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)于主要面向科研的獨(dú)立開(kāi)發(fā)者而言,其初始投入顯得較高。

  4 PMP開(kāi)發(fā)面臨的尷尬局面

  由于PMP技術(shù)還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到普及階段,仍然屬于炙手可熱的技術(shù),其利潤(rùn)空間還有巨大的回旋余地,因此各種PMP方案的開(kāi)發(fā)板,也還沒(méi)有達(dá)到普及學(xué)習(xí)的階段,并且只能通過(guò)直接代理或者中間商購(gòu)買(mǎi)開(kāi)發(fā)包,開(kāi)發(fā)板的購(gòu)買(mǎi)者或研究者要承擔(dān)分銷商及主流公司開(kāi)發(fā)的部分費(fèi)用。

  開(kāi)發(fā)板費(fèi)用居高不下,最明顯的原因有2個(gè)方面:

  (1)開(kāi)發(fā)板與最終產(chǎn)品不同,開(kāi)發(fā)板必須附加技術(shù)性很強(qiáng)的資料及開(kāi)發(fā)文獻(xiàn),所以在目前供應(yīng)商在沒(méi)有完全獲得全部利潤(rùn)之前,很多費(fèi)用仍要由開(kāi)發(fā)者買(mǎi)單。供應(yīng)商通過(guò)這種高收費(fèi)手段,轉(zhuǎn)移資金壓力和減少自身經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

  (2)眾多的開(kāi)發(fā)板是由供應(yīng)商自己設(shè)計(jì)完成,很大程度上攜帶了該公司所有的技術(shù)核心,導(dǎo)致這些公司將所有的開(kāi)發(fā)費(fèi)用直接轉(zhuǎn)嫁到開(kāi)發(fā)板中。

  所以從開(kāi)發(fā)商或者代理商直接獲得SDK及開(kāi)發(fā)板的費(fèi)用基本相當(dāng),甚至代理商的費(fèi)用高于開(kāi)發(fā)商的情況也是很普遍的。簡(jiǎn)而言之,在PMP產(chǎn)品未廣泛普及之前,獲得相關(guān)開(kāi)發(fā)板及技術(shù)資料的代價(jià)是相當(dāng)高昂的。

  5 結(jié) 語(yǔ)

  PMP自主研發(fā)的方案選擇,由于PMP沒(méi)有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在技術(shù)上彼此存在很大的差別。根據(jù)媒體播放的核心支持進(jìn)行劃分,其自主研發(fā)思路可以分為2個(gè)主流方向:
(1)以解碼芯片為核心。解碼芯片提供豐富的API接口供開(kāi)發(fā)者使用,性能優(yōu)良,可以大大地提高開(kāi)發(fā)速度,縮短開(kāi)發(fā)的時(shí)間周期。該技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯,但也同樣存在著明顯的缺陷:技術(shù)購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用高昂、不能進(jìn)行軟件升級(jí)。開(kāi)發(fā)平臺(tái)需要約5~50萬(wàn)元。

  (2)以圖形加速為輔助,以高性能CPU為核心。該技術(shù)方式的主要優(yōu)點(diǎn)不僅可以播放多媒體文件,還可以上網(wǎng)、打字、玩游戲等;最可貴的是解碼軟件可以根據(jù)需要進(jìn)行升級(jí),可以使用戶始終支持當(dāng)前最流行的影音格式。開(kāi)發(fā)平臺(tái)需要約3~8萬(wàn)元。

  (3) 自主研發(fā)方案選擇。從目前市場(chǎng)運(yùn)作成本及研發(fā)速度的角度進(jìn)行分析,“以圖形加速為輔助,以高性能CPU為核心”的技術(shù)方式開(kāi)發(fā)產(chǎn)品,可以獲得良好的性能價(jià)格比,并且可以隨時(shí)升級(jí)媒體播放軟件,具有目前主流芯片解碼方式不具備的優(yōu)點(diǎn),可作高端多功能多媒體設(shè)備的研發(fā)選擇。在軟件研發(fā)中,采用Linux內(nèi)核作為程序開(kāi)發(fā)平臺(tái),充分利用開(kāi)源代碼,可以極大的降低設(shè)計(jì)難度,提高研發(fā)速度。

  而若為盡快使新產(chǎn)品搶占市場(chǎng),必須提高研發(fā)產(chǎn)品的速度,則以硬件解碼芯片為核心的PMP技術(shù)方向是最為理想的;這也是目前市場(chǎng)最為流行的研發(fā)模式。對(duì)于高校和研究機(jī)構(gòu)而言,在市場(chǎng)因素不明顯的前提下,“以 CPU為核心”結(jié)合Linux開(kāi)源架構(gòu)的技術(shù)方案有助于將研發(fā)力量集中于創(chuàng)新應(yīng)用和學(xué)術(shù)研究之上,可作為首選方案。



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