如何應對高清移動多媒體設計中的挑戰(zhàn)？

可以設想一個具有高清視頻質量的手機，它能用來觀看電視節(jié)目、視頻短片或電影，記錄生活鏡頭，甚至通過控制臺玩高質量的3D游戲，這是多么令人愜意的事啊!而在無線市場中正發(fā)生的戲劇性變化能驅使設計師在移動設備上實現令人稱奇的高清視頻。如今，高分辨率移動顯示器有了巨大的改進，移動存儲的成本正在快速下降，3G網絡支持寬帶下載，低功率媒體處理性能也有了顯著的提高，這些技術的進步將使下一代精密手機和便攜式媒體產品產生質的飛躍。移動視頻市場要想跨越早期的試用階段，設備制造商必須突破目前的技術限制以實現高清移動多媒體應用。

未來的手機將能記錄和回放高清視頻，粗顆粒、低分辨率的手機攝像將成為過去。數碼相機上的先進性能，如自動曝光補償，光學校正，圖像穩(wěn)定，紅眼消除和人臉檢測等，都將被用到手機上以捕獲高質量的靜止照片。而未來手機上的3D游戲性能也將媲美專用的手持式播放器的視頻效果。最終，移動設備將能播放幾乎所有格式的高清視頻，并通過HDMI接口輸出到高清電視機上?！　「咔逑M體驗是未來移動多媒體的關鍵組成部分，因此也是一個很好的市場機遇。然而，隨著市場機遇給無線多媒體帶來的顯著變化，移動高清的實現也面臨著嚴格的性能、功耗需求所帶來的設計挑戰(zhàn)。為了應對這個挑戰(zhàn)，設計工程師必須獲取低功率多媒體處理技術，同時采用新的標準，以及充分考慮高清的可能性和挑戰(zhàn)及相關的處理架構。

實現移動高清視頻回放

隨著蜂窩網絡帶寬的提高和WiFi的普及，越來越多的消費者會把視頻下載到他們的手機和移動媒體播放器上?；ヂ?lián)網是今天最主要的視頻來源。2008年1月，僅美國就提供了超過98億個可在線收看的視頻，其中三分之一來自YouTube網站。其他來源包括視頻共享站點、音視頻站點以及提供在線劇情的電視網絡。

對于想在手機上觀看視頻的用戶來說，移動多媒體處理器需要識別和支持多種視頻編碼標準。表1列出了目前在用的各種視頻編解碼器。內容兼容性是支持“任何地方，任何內容”這個理想目標的關鍵。為了推進移動視頻的普及，用戶不必知道他們的設備支持何種格式或分辨率。用戶也許不能在他們的手機上以全高清的分辨率觀看高清編碼的視頻，但他們希望能用手機播放出來，并能輸送到電視機上觀看。

正如表1所示那樣，許多應用都有向H.264視頻標準轉變的趨勢，因為H.26?具有很高的編解碼效率。H.264標準具有廣泛的協(xié)議以適用于從低分辨率視頻會議到HDTV等各種類型的應用。為了最大化兼容性，移動設備應支持H.264基線協(xié)議(Baseline profile)以及運算能力更強的主要協(xié)議(Main profile)和高端協(xié)議(High profile)，后者使用更高效率的CABAC(內容自適應二進制算術編碼)無損壓縮技術。H.264高端協(xié)議在指定比特率下可以提供更高的質量，是高清藍光盤首選的視頻編解碼標準。

目前，雖然H.264已經成為主要的視頻編解碼標準，但隨著技術的不斷發(fā)展，成功的移動多媒體架構還需要支持未來的媒體標準。通過采用一定程度的軟件可編程性，成功的移動多媒體架構將支持新特性和新應用的快速集成，并支持不斷演變的音視頻編解碼器。

手機或移動媒體設備的電池壽命是設計視頻回放功能的重要考慮因素。從很小的文件中解碼出高質量的圖片通常需要很強的處理能力。移動設備要想支持幾個小時的視頻回放，同時保留足夠的電池使用時間，移動多媒體處理器的視頻解碼功率必須小于200mW，其中包括圖形存儲器在內。高功效且解碼720p高清視頻只需160mW的設備使用900mAH手機電池可以實現6小時的視頻回放。

考慮到移動視頻回放的各種使用情況，用戶很可能希望同時在手機和電視機上觀看視頻。為了實現這個目標，多媒體處理器必須具備強大的縮放引擎，該引擎能夠在尺寸完全不同的顯示器上同時縮放和顯示圖像。為了高性價比地支持同時在模擬電視和HDTV上進行視頻回放，處理器應采用片上模擬電路來支持復合接口、S端子或HDMI接口。

實現移動高清攝像機

除了解碼高清視頻以便用戶能在手機上回放這些視頻外，未來的無線技術將能幫助用戶在移動設備上實現高質量高清視頻的記錄。雖然目前有些手機已經支持視頻記錄，但采用的是低分辨率的QVGA格式，只能產生粗顆粒、低質量的視頻。在手機上播放高清視頻是移動媒體領域中的重大進展，但使用移動設備記錄遠超QVGA質量的高清視頻代表了這一行業(yè)更大的進步。

在考慮用移動設備記錄高質量視頻的要求時，圖像傳感器不是主要因素，而高效的視頻編碼和圖像信號處理(ISP)是最重要的。在移動設備上編碼視頻所需的處理功率要比解碼相同視頻大得多。

100萬像素圖像傳感器很容易捕獲高清720p圖像產生的921,600個像素，因此主要挑戰(zhàn)不在于傳感器。困難來自于這個事實：這些100萬像素必須以30幀/秒的速度進行記錄，相當于26?Mbps的原始數據流。另外，為了具備高質量高清視頻所需的圖像校正、防抖、自動對焦、去噪聲和曝光控制等先進功能，ISP管線必須足夠快地處理這些實時數據。采用正確的視頻編碼和ISP架構，使用H.26?高端協(xié)議壓縮，720p的視頻可以從龐大的26?Mbps壓縮到可管理的2-5Mbps，相當于記錄一個小時的視頻內容只需2GB。

隨著閃存容量的迅速提高以及價格的迅速下降，未來移動多媒體設備有望具備16GB以上的內容存儲器。從存儲器角度來看，支持長時間高清視頻記錄不成問題，只要高清編碼具有足夠高的功效。

僅僅實現龐大的移動視頻數據的管理和壓縮是不夠的，還必須以足夠低的功率來完成，以保證手機電池有足夠的使用時間。采用H.26?高端協(xié)議的視頻編碼具有針對功率優(yōu)化的多媒體架構，因此完全可以勝任。高質量高清記錄(包括圖形存儲器在內)的處理功率小于450mW時，在使用標配電池的手機上記錄音視頻的時間可以長達數小時。在滿足這種處理器功率規(guī)范的條件下，用戶可以在手機上記錄長達3小時的高清視頻。手機提供高清攝像功能將極大地提升用戶生成的內容等級，有助于推進移動多媒體應用的普及，進一步擴大基于web的視頻共享應用范圍。

高清已經離我們不遠了

現在正是有創(chuàng)新能力的設計工程師開發(fā)未來移動設備的合適時機。設計足夠的處理能力以使手機與其他多媒體設備能夠播放和記錄高清視頻是一個令人興奮的機遇，同時也是一個艱巨的任務。