可攜式媒體播放器機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)趨勢(shì)
標(biāo)簽:PMP 數(shù)碼信號(hào)處理
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/165360.htm許多的觀察家、分析師都一致表示:今年電子工程及應(yīng)用的領(lǐng)域只會(huì)有兩個(gè)技術(shù)熱題,一個(gè)是無(wú)線通訊技術(shù),另一個(gè)則是數(shù)碼視訊技術(shù)。
確實(shí),數(shù)碼視訊技術(shù)一直是近幾年的關(guān)注焦點(diǎn),包括數(shù)碼視訊的編解碼算法(如:MPEG-4、H.264、VC-1)、數(shù)碼視訊的界面端子(如:HDMI、DisplayPort)、數(shù)碼視訊的廣播技術(shù)(如:DVB-H、Qualcomm MediaFLO)等。同樣的,視訊相關(guān)應(yīng)用的裝置也是當(dāng)熱,各位看看新次代的電視游樂(lè)器(如:Nintendo Wii、Sony PS3)、再看看Apple今年初發(fā)表的Apple TV、再看看Google收并YouTube、還有IPTV、HDTV,以及家庭社區(qū)保全、視訊會(huì)議與視訊電話等,就知道視訊應(yīng)用是多么地受到歡迎。
同樣的,在數(shù)碼隨身聽(tīng)大量取代傳統(tǒng)CD(Compact Disc)隨身聽(tīng)、MD(Mini Disc)隨身聽(tīng)、甚至是數(shù)碼錄音筆之后,也積極在尋找下一波的強(qiáng)勁成長(zhǎng)空間,而最有可能的發(fā)展路線即是追加視訊功效,包括靜態(tài)畫(huà)面的顯示、動(dòng)態(tài)影像的播放、以及靜態(tài)攝影、動(dòng)態(tài)錄像等,都將成為新的強(qiáng)化提升方向,再加上手持式裝置的各項(xiàng)技術(shù)也都在不斷地精進(jìn)演算,因此本文以下將針對(duì)PMP的機(jī)內(nèi)技術(shù)與相關(guān)技術(shù)進(jìn)行更多的討論與剖析,期望能對(duì)正想投入或正從事PMP設(shè)計(jì)的業(yè)者、工程師有所助益。
圖說(shuō):Broadcom推出的BCM2722行動(dòng)多媒體處理器(Mobile Multimedia Processor)具備數(shù)碼信號(hào)處理器的加速運(yùn)算功效,同時(shí)也支持DRM的數(shù)碼版權(quán)管理(內(nèi)容防拷)功效,Apple的iPod Video即是采行此芯片來(lái)加速視訊播放運(yùn)算,圖為BCM2722的功能方塊圖。
視訊編解碼實(shí)現(xiàn)方案
視訊編解碼是PMP最關(guān)鍵的部分,但同時(shí)也是目前實(shí)現(xiàn)方式最多樣、最無(wú)一致性的部分,以筆者的歸納整理,就有多種不同的實(shí)現(xiàn)手法:
完全針對(duì)PMP需求而設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)出應(yīng)用芯片,多以SoC方式實(shí)現(xiàn),此亦可稱(chēng)ASIC或ASSP,ASIC/ASSP內(nèi)會(huì)用上嵌入式的處理器(或控制器),甚至是嵌入式的數(shù)碼信號(hào)處理器(Digital Signal Processor;DSP),或硬件線路式的音視訊編解碼器。
使用多媒體處理器來(lái)實(shí)現(xiàn),例如Philips半導(dǎo)體(今日已改稱(chēng)NXP)的TriMedia或者是Sigma Designs的Media Processor等,此類(lèi)型的處理器多半具備VLIW架構(gòu),可加速多媒體視訊的運(yùn)算。
使用雙處理器(或雙核)設(shè)計(jì),除了使用一個(gè)一般性(General)的32-bit微處理器(或微控制器)外,會(huì)再額外搭配一顆數(shù)碼信號(hào)處理器,音視訊編解碼運(yùn)算的部分就由DSP負(fù)責(zé),微處理器/微控制器(uP/uC)則負(fù)責(zé)一般性的控制工作及一般性的應(yīng)用程序執(zhí)行,TI的OMAP方桉即是此中的代表。(附注1)
一樣使用一個(gè)一般性的32-bit微處理器、微控制器,但另一個(gè)搭配芯片則是一個(gè)已將音視訊編解碼運(yùn)算加以硬件線路化的編解碼芯片,此一般稱(chēng)為 CODEC芯片,如果只需要播放功能則只需要解碼運(yùn)算硬件線路化的芯片,此稱(chēng)為「解碼芯片,Decoder」;如果在播放外也希望能錄像、錄像,那么就必須用上「編解碼芯片,CODEC」。
只使用32-bit微處理器、微控制器芯片,所有的多媒體編解碼運(yùn)算一律以軟件方式實(shí)現(xiàn),在PMP電源開(kāi)啟后這些演算程序會(huì)加載到PMP的系統(tǒng)主存儲(chǔ)器中,然后由處理器負(fù)責(zé)執(zhí)行各種格式的編解碼演算。
圖說(shuō):Microsoft推出的Zune數(shù)碼隨身聽(tīng)也等同于可攜式媒體播放器,Microsoft Zune鎖定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手即是Apple iPod,Zune明顯勝于iPod(第五代)的地方主要是WiFi無(wú)線功能,Zune允許使用者透過(guò)WiFi無(wú)線分享數(shù)碼音樂(lè)、數(shù)碼相片給友人,且分享 后依然受DRM機(jī)制管理。(圖片來(lái)源:www.Microsoft.com
各實(shí)現(xiàn)方式之差異比較
上述的5種實(shí)現(xiàn)方式并無(wú)絕對(duì)的優(yōu)劣之分,而是適時(shí)適需地選擇運(yùn)用,選擇第1種作法的好處是大量生產(chǎn)時(shí)最具成本效益,理由是芯片的功效整合度最高,主體芯片外的零件搭配需求最低,另外用電效益也最佳,不僅編解碼演算的部分是以硬件方式實(shí)現(xiàn),同時(shí)高度的整合也最能做到集中、一致性的電源管理。
不過(guò),此(第一種)作法的缺點(diǎn)是缺乏彈性,一旦有新增或修改編解碼算法的需求,或需要加入其它的功效,甚至是修正原有功效的錯(cuò)誤,則能夠調(diào)修的幅度也最低,加上PMP屬于電池運(yùn)作的行動(dòng)化運(yùn)算,現(xiàn)階段不容易使用FPGA、CPLD等可程序邏輯裝置來(lái)增進(jìn)硬件線路設(shè)計(jì)的彈性度。
所以,除非是相當(dāng)大量的供貨,或者是長(zhǎng)期不變性的供貨,否則極少會(huì)以彈性最低的完全客制設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn),且此種作法與其它作法相較,必須在芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)更注重除錯(cuò)、驗(yàn)證等程序,否則日后若有修改需求且其它方式都無(wú)法補(bǔ)強(qiáng)時(shí),重開(kāi)光罩與重新投產(chǎn)的時(shí)間、心力、成本等都將相當(dāng)高昂。
接著是第二、第三、第四等居中性的作法,此3種作法的彈性都高于第一種作法,也是目前較常見(jiàn)的作法。在此舉實(shí)際例子,Apple的第五代iPod(也稱(chēng)為 iPod Video)用的就是第三種作法,微處理器的部分使用PortalPlayer公司的PP5021C-TDF隨身聽(tīng)主控芯片(核心為2個(gè) ARM7TDMI),然后再搭配1個(gè)Broadcom(博通)公司的BCM2722芯片,BCM2722芯片雖名為行動(dòng)多媒體處理器,但實(shí)質(zhì)上卻是一個(gè)數(shù)碼信號(hào)處理器。(附注2)
圖說(shuō):數(shù)碼隨身聽(tīng)的背光可以用簡(jiǎn)單的串聯(lián)、并聯(lián)設(shè)計(jì)來(lái)驅(qū)動(dòng),但PMP因?yàn)榘坠釲ED用量更多,且講究光均性,因此多半需要專(zhuān)門(mén)的白光LED驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū) 動(dòng),圖為MAXIM公司的白光LED驅(qū)動(dòng)芯片:MAX1707,其驅(qū)動(dòng)電流最高可至610mA,且可同時(shí)以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)3組LED應(yīng)用。(圖片來(lái) 源:www.MAXIM-ic.com)
再來(lái)看另一個(gè)例子,Microsoft的Zune在主控芯片部分使用Freescale(飛思卡爾)公司的i.MX31L(核心為ARM1136),該芯片同時(shí)也整合了硬件式的MPEG-4編碼器,如此類(lèi)似于第4種作法,差別只在于由兩個(gè)離散封裝的芯片整合成單芯片。不過(guò),Microsoft Zune也不全然是第四種作法,或許在MPEG-4格式的編碼上可以直接使用i.MX31L芯片內(nèi)的硬件功效,但除了MPEG-4外的其它音視訊格式就只能使用純軟件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),也就是第五種作法。
評(píng)論