流媒體技術及其DSP解決方案
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流媒體技術概述
在探討流媒體之前，我們不妨簡要地回顧一下數字信息時代的數字化進程。眾所周知，語音的數字化造就了數字程控交換機和蜂窩移動數字電話技術的發(fā)展；音頻和視頻的數字化又造就了計算機多媒體技術的發(fā)展；多種音視頻流技術的演變又帶動傳統消費類音視頻產品的數字化。而承載這種變化的便是語音流、音頻流、視頻流這樣的媒體流，處理這些媒體流就需要高性能數字媒體技術。
高性能的數字媒體技術覆蓋的是一個廣闊的流媒體和基于媒體的新興技術，這便囊括了集成視頻、語音、數據內容到許多新的和特色化的應用，并且重新構造數字媒體內容提供的方式。數字媒體所面臨的挑戰(zhàn)包含實時的性能，更高的信道密度和軟件編程的靈活性，以適應同時出現的視頻、語音、數據流的傳輸的需要。典型的數字媒體處理功能包括編碼、解碼媒體流，不同格式的碼轉換，不同速率的流轉換，以適應變化的系統級需求。另外還包括壓縮、解壓，加密、分組化和媒體流的傳輸等處理功能。
流媒體其實是個技術名詞，簡單來說就是采用流技術，即把連續(xù)的影象和聲音信息經過壓縮處理，在網絡上實施多媒體文件的實時傳輸和播放。由于寬帶已成為網絡架構的重點，流媒體的特點是如何運用可變帶寬技術，使人們可以在靈活的帶寬環(huán)境下在線欣賞高品質音頻和視頻節(jié)目，及至進行實時可視通信。既然流媒體可以適應各種不同網絡帶寬，在窄帶下也同樣可以流暢的觀看、收聽，當然，質量會因帶寬的限制而略有影響。
流媒體實現的關鍵技術是用流式傳輸，把聲音、影像或動畫等信息由音視頻服務器向用戶終端連續(xù)地實時傳送。這種流式傳輸系統的多媒體文件經特定壓縮方式被解析成壓縮包，由視頻服務器向用戶終端順序或實時傳送，用戶只需經過幾秒的啟動延時便可進行觀看。在音頻和視頻等媒體文件播放時，文件剩余部分將在后臺從服務器內繼續(xù)下載。
流媒體技術包含著跨媒體融合的實用技術，其中必然涉及許多視頻和音頻標準的應用，其中不少標準尚需不斷完善。這些標準的實現可以采用硬件或軟件技術處理。對于成熟的標準，可以采用專用硬件，而對于不夠成熟的標準，或是未確定國際化的標準，采用軟件算法實現將更為可行，其最理想的處理平臺就是高速數字信號處理器（DSP）。由于流媒體產品可進行本地解碼，因此實際上消費者看不到其內容格式，而流媒體設備的固有功能性卻能夠得到進一步增強。如果在設計的中心位置具有一個可編程內核，原始設備制造商 (OEM) 就可通過簡單的軟件下載即可升級到新的或修訂后的標準。DSP便可提供這樣一個將所有這些功能結合起來的核心，OEM 廠商的流媒體產品設計因而具有不斷完善的靈活性以適應不斷變化的技術要求。
流媒體相關技術標準
在流媒體技術中傳輸的多媒體數據需要預先進行特殊的壓縮處理，那么針對不同的應用可以分為面向視頻流、面向影像流、面向音頻流和面向語音流四類，將對應不同的處理技術方法，于是就有一系列標準和規(guī)范。
在視頻流中包括側重于交互應用的H.263，還有側重于監(jiān)控應用的M-JPEG。至于 MPEG1和MPEG2已在激光影碟中廣泛應用。MPEG4技術的應用將使當前很多提供聲音和數據服務的系統得到進一步的擴展，其所具備的高壓縮率和很強的編碼容錯功能必將使它在互聯網和當前蜂窩通信網絡的視頻領域中得到廣泛應用。
H.264是ITU在MPEG4基礎上開發(fā)出來的新的視頻編碼算法，具有更高的編碼效率、更強的解碼差錯恢復能力、并提高了對移動通信和IP網絡的適應性。H.264有可能作為MPEG-4的后繼技術而成為一種適用于各類系統的公共技術，因此業(yè)界對它在下一代視頻通信領域的應用前景普遍寄予厚望。中國在廣闊的國內多媒體通信市場上占據主動，也在開發(fā)擁有自主知識產權的AVS標準上取得重大進展。
視頻流在網絡上實現播放時，媒體播放器需要識別媒體文件格式，并從中得到回放所需信息。因特網上使用較多的流式視頻格式有RealNetworks公司所制定的音頻視頻壓縮規(guī)范，稱為RealMedia，是一個跨平臺的客戶/服務器結構的多媒體應用標準。Apple計算機公司的QuickTime，是數字媒體領域事實上的工業(yè)標準，可以通過網絡提供實時的數字化信息流、工作流的回放功能。微軟公司也正將其專有的Windows Media技術應用于編解碼市場。DivX在該領域也頗具影響力。
除視頻流之外，面向影像流的標準包括JPEG、GIFF、TIFF、位圖等；面向音頻的標準有AAC、 ATRAC3、 MP3、 WMA等；而面向語音的標準有AMR, G.723.1, G.726, G.711，G.722，G.728，G.729等。
流媒體采用流式傳輸方式在網絡服務器與客戶端之間進行傳輸，流式傳輸的實現需要合適的傳輸協議。IETF（Internet Engineering Task Force，因特網工程任務組）制訂的很多協議可用于實現流媒體技術。
流媒體實用解決方案
DSP以其高性能和軟件可編程等特點，長期以來對數字媒體處理起到了積極的推動作用。TI在DSP媒體處理技術上積累了豐富的經驗，其解決方案的應用范圍極為廣泛，可以涵蓋高性能視頻到低成本音頻與影像。隨著DSP在實現SOC技術上的巨大進展，TI陸續(xù)推出一批基于DSP，適用于流媒體的通用媒體處理器，并且全面支持各種流媒體格式，以針對不用的產品應用方向。
TMS320DA180是針對音頻流的平臺處理，為集成DSP和RISC處理器的雙核結構，并具有包括以太網接口在內的多種外圍接口，易于擴展WLAN?？梢灾С衷S多種音頻和語音解碼，適合于遠程音頻播放器和網絡廣播等產品。
TMS320DM270是針對影像和視頻流平臺，不僅集成有DSP和RISC處理器的雙核結構，為增強影像和視頻處理能力，又集成有專用圖像處理引擎iMX。該器件中還集成了CCD控制區(qū)、OSD視頻編碼器、影像預覽等單元。DM270支持MPEG4在VGA分辨率下的實時解碼，以及在CIF分辨率的實時編解碼，適用產品為數字媒體播放器和視頻電話、網絡相機等。
TMS320DM642 數字媒體處理器作為高端視頻流平臺，將在更多的視頻和影像解決方案中起到重要的作用。基于業(yè)界驗證的C64x DSP核心，DM642是業(yè)界當今最高性能的多媒體引擎，具有方便地升級任何最新編解碼軟件的能力。DM642具有支持VGA分辨率下的單路MPEG2編碼或四路MPEG2解碼的能力。其有高質量、多通道、優(yōu)越的視頻性能，以及完整的軟件可編程性，可加快視頻產品的上市時間，通過集成音頻可視性外設降低系統成本。DM642及其兼容優(yōu)化器件DM641和DM640適用于VOD和IP機頂盒、數字媒體中心、數字監(jiān)控系統等應用。
為便于推廣DSP的流媒體解決方案，TI已推出數字媒體開發(fā)套件，并在基于其DSP的平臺上展示了對H.264基本和主類協議的編解碼能力。TI一直與H.264軟件算法開發(fā)商，如UBVideo和Ingenient技術公司合作。該綜合開發(fā)套件不僅可以使視頻工程師更加熟悉DSP，而且可以使DSP工程師更容易開發(fā)視頻系統。
眾多知名的視頻算法提供商如Emuzed、Escient、FedTec、iM Networks、Ingenient、Mediabolic 及 Oregon Networks等，已基于TI的媒體平臺開發(fā)出商用流媒體方案。業(yè)界知名的嵌入式操作系統公司Accelerated Technologies、Pigeon Point Systems 及 WindRiver已經能夠支持TI的流媒體解決方案，而 DivX、Microsoft、Quicktime 以及 RealNetworks 等多家公司的媒體編碼譯碼器已移植到 TI 的媒體流產品中。
以媒體處理平臺支持流媒體技術, 并綜合多種相關技術，以推廣低成本、高性能的解決方案，是流媒體產品產業(yè)化的關鍵。期待著更多的媒體內容不僅由PC,而且由多種新型獨具特色的視頻媒體終端，通過流媒體技術傳送到千家萬戶。
流媒體的發(fā)展空間
寬帶入戶的不斷發(fā)展已使家庭網絡技術成本逐步達到消費者的心理價位。今天，有數以百萬計的計算機用于存儲音樂文件和來自數字相機的影像。個人視頻收錄機（PVR）和個人音頻收錄機（PAR）正在成為新的市場熱點，并加速了流媒體技術的產業(yè)化進程。更多的設備需要使得消費者在數字家庭內外對多種媒體格式進行管理、儲存、顯示以及分配，便使得流媒體的解決方案拓展到數字電視、數字媒體中心、數字機頂盒、小區(qū)媒體網關，以及便攜式手持終端等廣闊的市場空間。
Forrester Research公司調查表明，將數字家庭轉變成大眾市場的先決條件正逐漸形成：客戶正在升級其外設；服務供應商提供的服務項目不僅僅限于訪問；而家庭網絡設備也正開始與所有設備進行無縫連接。Yankee Group公司提供的數據表明，美國近1700萬個家庭擁有寬帶連接，其中有400萬個家庭可經常下載完整的視頻內容。流媒體技術由此而得到了發(fā)展的機遇。
在中國，作為影響最廣、增長最快、市場潛力最大的產業(yè)之一的互聯網，正在以超出人們想象的深度和廣度迅速的發(fā)展。根據CNNIC的報告，截止2003年底，中國網民數達到了7950萬，居世界第二位；上網計算機達到3089萬臺，網絡國際出口帶寬總數達到27216M。數字家庭消費者的愿望主要集中于對現有或新的豐富的多媒體內容進行更好的管理。這種愿望為服務供應商、消費類電子與網絡設備制造商提供了重大的商機，以便他們推出使用戶可輕松訪問內容的產品。因此，流媒體產品在中國的推廣普及前景樂觀。■
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