高清智能電視設(shè)計(jì)需求探討

另一方面，對(duì)于一個(gè)能提供完美使用者體驗(yàn)、平行視訊串流、應(yīng)用程式執(zhí)行和網(wǎng)路瀏覽的高階平臺(tái)，我們則建議至少採(cǎi)用速度為1 GHz或以上的雙核心超純量處理器。此處理器應(yīng)包含一個(gè)執(zhí)行速度為處理器時(shí)脈速度一半的FPU、32KB L1指令和資料快取、以及64 entry TLB。同時(shí)，每個(gè)CPU應(yīng)要有256KB L2快取 (也就是說(shuō)，雙核心SoC需要512KB)。

繪圖 要支援下一代Android智慧型電視，開發(fā)人員必須建置符合OpenGL ES 2.0規(guī)範(fàn)的3D繪圖引擎。OpenGL ES 2.0繪圖引擎必須能提供豐富的3D使用者介面、網(wǎng)際網(wǎng)路瀏覽、Adobe Flash Player 10.x、Flash-based 3D游戲和Alpha混合。

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顯示訊框緩沖器

1080p解析度表示有1，920水平畫素乘以1，080垂直線條，總共有2，073，600個(gè)畫素。若每個(gè)畫素採(cǎi)用4位元組色深，總計(jì)需要在CPU和繪圖引擎緩衝器間共享的記憶體容量為8，294，400位元組，或約8.3MB。

ATSC電視的最大訊框率為60Hz，這表示8.3MB的資料必須在一秒內(nèi)傳送60次到顯示器。對(duì)一個(gè)32位元寬的記憶體匯流排來(lái)說(shuō)，最佳狀況是每個(gè)週期傳送4位元組。

這是訊框緩衝器的傳輸需求。此外，也需要有用來(lái)執(zhí)行預(yù)渲染(pre-rendering)、3D材質(zhì)映射等的繪圖引擎記憶體存取。視訊解壓器也要有自己的記憶體空間。

SoC記憶體控制器的設(shè)計(jì)也是關(guān)鍵。採(cǎi)用最快的外部DRAM，可確保終端產(chǎn)品能提供高品質(zhì)的使用者體驗(yàn)。這聽(tīng)起來(lái)可能有點(diǎn)超過(guò)，但是，除了產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)/錄影的視訊串流，下一代智慧型電視會(huì)高度依賴瀏覽器功能，發(fā)揮3D繪圖控制器的最大優(yōu)勢(shì)以快速執(zhí)行頁(yè)面內(nèi)容。若要有流暢的使用者體驗(yàn)，訊框緩衝器必須儘可能的大，同時(shí)記憶體控制器也必須儘可能支援最快的傳輸率。

目前，任何來(lái)自網(wǎng)際網(wǎng)路的視訊內(nèi)容來(lái)源都是採(cǎi)用Adobe Flash Player。存取透過(guò)瀏覽器來(lái)的Flash-based內(nèi)容，將會(huì)進(jìn)一步增加繪圖子系統(tǒng)訊框緩衝器和記憶體控制器的工作負(fù)載。

根據(jù)這些軟體需求，針對(duì)OpenGL ES 2.0繪圖引擎所建議的最小效能為每秒大于250 百萬(wàn)畫素，以及每秒大于10M個(gè)叁角形。

編解碼器 顯示視訊內(nèi)容的新一代裝置都會(huì)採(cǎi)用專屬的硬體解碼器，來(lái)處理1080p HD內(nèi)容。在主應(yīng)用處理器上執(zhí)行軟體編解碼器，只適用于極小的螢?zāi)怀叽?。這類以軟體為基礎(chǔ)的解碼，可能無(wú)法充分發(fā)揮主應(yīng)用處理器的效能，并有可能影響到諸如處理網(wǎng)路連接性等其他需求。與機(jī)上盒和DTV平臺(tái)一樣，建議採(cǎi)用專屬硬體來(lái)建置所需的編解碼器。

下一代智慧型電視需要多種編解碼器，而不同的電視標(biāo)準(zhǔn)，如ATSC、DVB等，都會(huì)有各自不同的需求。編解碼器需要能提供與PC相同的網(wǎng)際網(wǎng)路瀏覽體驗(yàn)。SoC製造商必須決定要用硬體或軟體來(lái)建置這些編解碼器。如果有些編解碼器是建置在軟體中，那就必須有足夠的運(yùn)算能力，以滿足不同標(biāo)準(zhǔn)組織制定的最低效能水準(zhǔn)。

記憶體(DRAM和快閃記憶體) 由于需要處理多重視訊串流和應(yīng)用程式同步執(zhí)行/網(wǎng)路瀏覽，我們建議，針對(duì)入門級(jí)系統(tǒng)，至少要用1GB的DDR2/3記憶體;而高階系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該至少考慮用兩倍的記憶體容量，即2GB。

此外，系統(tǒng)也需要採(cǎi)用快閃記憶體，以供儲(chǔ)存非揮發(fā)性程式碼程存和現(xiàn)場(chǎng)更新之用。針對(duì)入門級(jí)系統(tǒng)，我們建議至少要配置256MB，而高階系統(tǒng)需512MB。同時(shí)也要輔助儲(chǔ)存用的外部USB埠，讓使用者可自行載入內(nèi)容。

外部記憶體介面是限制效能的最重要因素。在一個(gè)CPU、繪圖處理器、壓縮/解壓縮引擎都共享相同記憶體的系統(tǒng)中，記憶體介面必須儘可能採(cǎi)取最快、最寬的吞吐量設(shè)計(jì)。

因?yàn)槔L圖效能至關(guān)重要，因此SoC和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)詳細(xì)檢查繪圖引擎供應(yīng)商提供的記憶體和系統(tǒng)匯流排需求規(guī)格。

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本文小結(jié)

正如Android行動(dòng)電話一樣，我們期望看到Android智慧型電視從2011年起就會(huì)有爆炸性的成長(zhǎng)。

在設(shè)計(jì)這些平臺(tái)時(shí)，選擇可針對(duì)Android進(jìn)行最佳化的CPU架構(gòu)非常重要，同時(shí)也能最佳化所有軟體堆疊所需的元件，以取得峰值效能。當(dāng)然，開發(fā)工具和相關(guān)軟體庫(kù)也是關(guān)鍵。

謹(jǐn)慎考慮本文中提出的需求建議，將能設(shè)計(jì)出可確保優(yōu)異智慧型電視體驗(yàn)的高效能SoC。

圖1：現(xiàn)今智慧型電視的硬體需求。

圖2：傳統(tǒng)數(shù)位視訊的運(yùn)作環(huán)境。