對多樣媒體格式和原始分辨率數(shù)據(jù)的處理功能，是新播放器產(chǎn)品制造商對半導(dǎo)體公司提出的挑戰(zhàn)。市場應(yīng)用要求芯片供應(yīng)商提供新功能和高性能，但同時要求保持消費類產(chǎn)品的低功耗和低成本苛求。
全球消費類視頻應(yīng)用正在進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、視頻點播、新媒體格式以及P2P傳輸?shù)取?/p>
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。現(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RealVideo10，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：
oU-Tube
oFlashVideo(FLV)
WindowsVideoMedia9
*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)我們初定義VivaceVSP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：，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。總之，當(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)品進入市場的時間，增加視頻功能的系統(tǒng)設(shè)計成本。
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給出了VSP100芯片上所集成的主要功能模塊。
圖1：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。
ViViD視頻子系統(tǒng)的設(shè)計基于芯慧同用的自主知識產(chǎn)權(quán)和專利技術(shù)。處理器采用的VLIW結(jié)構(gòu)具有增強的實用創(chuàng)新和改進，例如：設(shè)計者定制的宏指令加速單元(DDCU)在多個并行數(shù)據(jù)路徑上的動態(tài)調(diào)動和運行。各個并行DSP核都經(jīng)過芯慧同用工程師采用媒體算法編程、優(yōu)化并進行硬件化實現(xiàn)。預(yù)先定制的宏指令單元庫已經(jīng)足夠支持處理器面向各種流行媒體標(biāo)準(zhǔn)的靈活重構(gòu)，并支持優(yōu)化的高速處理性能。
基于VSP100的創(chuàng)新媒體系統(tǒng)方案
方案I從MP3衍生到MP4+音視頻播放器
典型的MP3播放器包含主體和媒體攜處理器，電源及電池控制芯片，音頻編解碼器，閃存，SDRAM/DDR存儲器，和硬盤控制器等(如圖3所示)。加入VSP100使這樣的系統(tǒng)增加了高性能的視頻功能。VSP100從輸入比特流(系統(tǒng)比特流或者原始視頻比特流)開始，完全承擔(dān)所有的視頻解壓運算。視頻內(nèi)容被一幀幀解壓并送入存儲器，同時通過視頻輸出、或直接通過LCD控制器顯示。
圖2：ViViD視頻子系統(tǒng)中典型比特流處理器指令。
在圖3建議的系統(tǒng)方案當(dāng)中，VSP100芯片與系統(tǒng)主處理器通過通用并行從接口(ParallelSlavePort,或PSP)與原MP3平臺電路建立數(shù)據(jù)聯(lián)接，實現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)的導(dǎo)入。同時VSP100通過GPIO在其通用CPU核和原MP3平臺CPU之間建立命令聯(lián)接。VSP100的片上RISC通用處理器管理音視頻信號的分離(demux),音頻解碼和數(shù)字版權(quán)管理(DRM)。原MP3平臺的主CPU也能承擔(dān)純音頻內(nèi)容的編解碼，就如在原先的MP3播放器中的模式。原MP3平臺的軟、硬件作需要的修改為小、省力，即制成了D1性能的MP4+播放器新產(chǎn)品。
圖3：典型的VSP100協(xié)處理器解決方案，應(yīng)用于MP3播放器中。
方案II.簡化單功能媒體播放器
通過外設(shè)橋管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)IO(如圖4所示)。
圖4：VSP100結(jié)合外設(shè)橋接設(shè)備的典型方案。
方案III.通過USB和硬盤聯(lián)接的數(shù)字電視播放器
在數(shù)字電視的附件模塊方案中，VSP100能構(gòu)成直接USB媒體播放接口(如圖6示)。在這個直接簡單的應(yīng)用中，為了實現(xiàn)在大屏幕數(shù)字電視上播放多來源的多標(biāo)準(zhǔn)視頻內(nèi)容，“無轉(zhuǎn)碼”是成敗的關(guān)鍵(電視不同于PC，無法運行轉(zhuǎn)碼軟件)。在這個方案中VSP100的D1視頻處理功能將使大屏幕顯示達(dá)到效果，支持了來源不同的各種媒體標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容播放。
圖5：通過USB在數(shù)字電視上播放多媒體內(nèi)容的方案。
方案IV.通過USB的硬盤數(shù)字電視播放器
在移動數(shù)字電視應(yīng)用中，VSP100能承擔(dān)信源解碼器和控制器的功能，因此設(shè)計成單功能和低成本的簡單移動電視(如圖6示)。
圖6：在移動數(shù)字電視上播放多媒體內(nèi)容的典型方案。
VSP100方便了數(shù)據(jù)和控制的鏈接，與移動電視信道解調(diào)模塊的流行產(chǎn)品實現(xiàn)無縫聯(lián)接。信道解調(diào)芯片或模塊可來自多個供應(yīng)商，與VSP100集成為便攜移動電視，即可支持不同標(biāo)準(zhǔn)(DAB,T-DMB,S-TiMi)上的廣播系統(tǒng)。VSP100的可重配置和現(xiàn)場升級能力支持廣播系統(tǒng)中變化的數(shù)據(jù)流帶寬以及特定的數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)。移動電視通過VSP100集成于手機或者PDA，不僅為原系統(tǒng)增加了移動電視的功能，而且為原系統(tǒng)增加了適應(yīng)多種媒體格式的視頻處理功能。綜合高性能、多制式、低功耗，低時鐘，低噪音等突出特點，芯慧同用VSP100成為智能手機中視頻協(xié)處理器的良好選擇。
VSP100可處理多種媒體標(biāo)準(zhǔn)，采用VSP100方案的設(shè)計公司和ODM無需第三方提供的解碼軟件包。所有的媒體編解碼軟件和優(yōu)化實現(xiàn)都隨芯片一起提供給開發(fā)商。請參照本文的列表。
本文小結(jié)
現(xiàn)在大量視頻內(nèi)容可以提供給消費者，這促使OEM及ODM產(chǎn)品商為其便攜音頻播放產(chǎn)品增加高質(zhì)視頻功能。對多樣媒體格式和原始分辨率數(shù)據(jù)的處理功能，是新播放器產(chǎn)品制造商對半導(dǎo)體公司提出的挑戰(zhàn)。市場應(yīng)用要求芯片供應(yīng)商提供新功能和高性能，但同時要求保持消費類產(chǎn)品的低功耗和低成本苛求。高端和“真正無轉(zhuǎn)碼”播放器將引領(lǐng)市場增長，為應(yīng)對多媒體消費電子領(lǐng)域即將到來的變革，芯慧同用向市場推出VSP100和VSP200系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品能夠輕松地集成到廠家現(xiàn)有產(chǎn)品的系統(tǒng)中，一次升級即能使其成為具有高質(zhì)視頻的多媒體播放器。
芯慧同用產(chǎn)品使系統(tǒng)廠商的產(chǎn)品具有如下多媒體編解碼功能：
視頻解碼器：
*H.264Baseline/Mainprofile,MPEG2,MPEG4ASP,WindowsMediaVideo9,RealVideo,AVS,On2VP6(Flash),OGGTheora
音頻解碼器：
*MPEGL1/L2,MP3,AAC+v2,DolbyDigital,DolbyProLogic,WindowsMediaAudio9,RealAudio,OGGVorbis
媒體編碼器：
*MPEG-4ASP+MPEGL1/L2
圖像：
*JPEG&TIFF壓縮和解壓縮
數(shù)字版權(quán)管理：
*MicrosoftDRM10,RealHelixDRM,DRM-enabledforotherstandards
加密支持：
*Truerandom-numbergenerator,UniquechipID,AES/DES/3DES/SHA-1
操作系統(tǒng)：
*Linux2.6MicrosoftWindowsCEMobile5.0