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[導(dǎo)讀]0 引言便攜媒體播放器(Portable Media Player,PMP),通常又稱為MP4,因其支持的基本媒體格式為MPEG一4視音頻影視文件。MP4 的市場發(fā)展速度驚人,預(yù)計2008年全球市場份額將

0 引言

便攜媒體播放器(Portable Media Player,PMP),通常又稱為MP4,因其支持的基本媒體格式為MPEG一4視音頻影視文件。

MP4 的市場發(fā)展速度驚人,預(yù)計2008年全球市場份額將突破210億美元,總出貨量超過2.5億臺。新一代MP4良好的發(fā)展前景和潛在的無限市場,吸引著眾多廠商大力研發(fā),特別是中低端PMP及手持多媒體設(shè)備,由于其成本低廉,實用性好,利潤空間大,在中國具有極其廣闊的市場。但是PMP/MP4的生產(chǎn)一般采用制造商+Design House的模式進(jìn)行,主流解決方案提供商對其技術(shù)都采取了一定嚴(yán)格的保密措施,廠家加盟生產(chǎn)也有相當(dāng)?shù)馁Y金門檻,這種強(qiáng)力的技術(shù)壁壘對一般工程人員進(jìn)行 PMP/MP4的創(chuàng)新設(shè)計和研發(fā)造成極大的障礙。

通過對市場主流PMP產(chǎn)品設(shè)計方案的對比分析,可以為研發(fā)人員提供在不同的技術(shù)要求和資金保障前提下,優(yōu)先采用的技術(shù)思路,從而縮短開發(fā)周期,降低開發(fā)成本,為便攜式媒體播放設(shè)備的創(chuàng)新應(yīng)用提供更為廣闊的發(fā)展空間。

1 PMP研發(fā)方案分類

目前市場上的主流PMP解決方案,可以歸類為如下4種:

(1)處理器加圖形加速器

典型代表:$3C2440+SM501開發(fā)板。

硬件特點:在ARM9開發(fā)板基礎(chǔ)上加入SMS01 2D圖形加速芯片,大大提高了ARM系統(tǒng)的圖形運算能力,硬件成本低。

軟件特點:完全采用嵌入式系統(tǒng)方案設(shè)計,可以使用VxWorks,Linux和WinCE等嵌入式操作系統(tǒng),軟解壓。

缺點:開發(fā)周期長,特別在視頻疊加,附加計算等領(lǐng)域難以滿足要求。

(2)DSP加單片機(jī)方式

典型代表:DSP5402開發(fā)板。

硬件特點:用控制芯片彌補(bǔ)DSP在控制方面的不足,但該控制芯片不支持操作系統(tǒng),多用于編碼或者工控設(shè)計領(lǐng)域,成本低。

軟件特點:任何解碼程序和接口設(shè)計驅(qū)動都必須由開發(fā)者設(shè)計,難度較大。

缺點:開發(fā)周期過長,對開發(fā)者的要求比較高,視頻顯示性能難以提高。

(3)控制器加DSP

典型代表:ARM9E開發(fā)板。

硬件特點:系統(tǒng)的控制能力得以加強(qiáng),但該構(gòu)架的芯片界定比較模糊,芯片往往嚴(yán)重冗余。

軟件特點:支持VxWorks,Linux和winCE等嵌入式操作系統(tǒng)。

總結(jié):控制器加DSP模式開發(fā)周期長、偏軟、風(fēng)險比較高。DSP加控制器模式開發(fā)周期更加漫長、涉及軟硬兩方面的開發(fā)。

(4)處理器加解碼芯片

典型代表:EM851x,AUl200,PXA27x,DM270/320,i.MX31,SPC536,Z228,vweb2005/2010,G07007/G07007SB,AK3221,Rockchips等,參見第2節(jié)。

硬件特點:采用DSP搭配CPU的方式,DSP負(fù)責(zé)編解碼,CPU則是針對數(shù)據(jù)存儲、管理,以及用戶界面與外圍器件的控制。

軟件特點:可使用VxWorks,Linux和winCE等嵌入式操作系統(tǒng),并能為用戶提供額外的操作功能,如游戲、記事本等。

總結(jié):開發(fā)周期短,開發(fā)結(jié)果質(zhì)量有保障,但成本過分高昂。

2 主流PMP廠家解決方案對比

目前市場上銷售的PMP雖然品牌眾多,但基本上都可歸屬到“處理器加解碼芯片”模式;其解決方案來源于下面幾個供應(yīng)商,其自主開發(fā)空間也限于其API接口框架內(nèi);各解決方案的特性分述如下:

2.1 AMD Alchemy解決方案

AMD 于2005年推出專門為PMP設(shè)計的處理器Alchemy AUl200。這是一個低功耗、高性能的系統(tǒng)解決方案,支持多種視頻格式,集成化媒體加速引擎,不需要外部DSP,編程模式簡單,可以擴(kuò)展到大型顯示屏 (1024×768),支持DDRl和DDR2內(nèi)存,總體方案成本低,主頻達(dá)500 MHz;軟件設(shè)計可以在Linux內(nèi)核上進(jìn)行。

缺點:硬件不支持RM格式,要通過轉(zhuǎn)換軟件來支持。

2.2 英特爾PXA27x的解決方案

英特爾公司于2003年底推出的PXA27x嵌入式處理器,最高頻率可達(dá)624 MHz,配合嵌入式Linux或win(:E操作系統(tǒng),理論上可以支持任何媒體格式,并通過軟件升級,支持未來媒體格式。但由于MPEG一2對硬件的極高要求,因此單純依靠PXA27x處理器進(jìn)行MPEG-2編解碼是不現(xiàn)實的。其中,英特爾PXA270不是專門為PMP設(shè)計,它最初出現(xiàn)在PDA上;之所以選擇PXA270作為PMP處理器,是源于它強(qiáng)勁的多媒體處理能力與獨特的節(jié)電技術(shù)。

英特爾公司于2004年推出了2700G多媒體加速芯片,配合PxA270進(jìn)行視頻加速與3D加速,完美解決了MPEG一2編解碼問題,更使基于PXA27x的PMP產(chǎn)品能向多功能化發(fā)展,可以加入游戲、攝像等功能,成為個人娛樂終端。

Intel公司專門為Linux提供了相關(guān)的多媒體與無線通信應(yīng)用的優(yōu)化函數(shù)庫,所以采用Linux可使產(chǎn)品的研發(fā)周期大大縮短。

缺點:成本可能較高,需要外部DSP。

2.3 TI DM320DSP+ARM處理器的解決方案

TI 的方案是利用DM320 DSP進(jìn)行音視頻編解碼處理,ARM處理器負(fù)責(zé)系統(tǒng)處理及提供外圍設(shè)備接口。與TI方案SigmaDesigns方案一樣,支持的媒體類型非常豐富,具有錄制和播放功能,編解碼能力強(qiáng),還可具備PVR的功能(即錄制和播放可雙工同時進(jìn)行),支持USB2.0,HDD,SI)。CF,MS等,但在成本上并不具備優(yōu)勢。

缺點:必須配合ARM處理器,成本不占優(yōu)勢,功耗較大;不支持網(wǎng)絡(luò)視頻格式RM/RMVB,低性能應(yīng)用處理器,ARM 80~160 MHz,有限的軟件解決方案,需要客戶做大量的軟件編程工作。

2.4 SigmaDesigns EM851x方案

SigmaDesigns 851x處理器是目前性能最強(qiáng)的專業(yè)解碼芯片,集成200 MHz 32位RISC處理器和MPEG解碼處理器,無需其他外圍芯片支持,即可完成系統(tǒng)所需各種接口及流暢的多格式視頻解碼。

優(yōu)點:單芯片,低功耗;硬核視頻解碼,視頻播放效果好。

缺點:不支持RM,RMVB等視頻格式,存儲器只能接普通SDRAM,不能接DDR2。

2.5 凌陽SPCA536解決方案

凌陽(Sunplus)的SPCA536解決方案價格低廉,支持媒體類型單純,功能單一;支持的格式非常有限(視頻格式僅支持MPEG-4編解碼,音頻格式也比較單一),視頻解碼能力比較差,解大文件視頻文件會有停頓等;需要使用轉(zhuǎn)換軟件將各種音視頻文件壓縮成(*.mpx)格式,才能在該機(jī)播放。該方案也支持?jǐn)?shù)碼拍照,圖像瀏覽等功能。

2.6 vweb解決方案

vweb是一家SoC(片上系統(tǒng))解決方案領(lǐng)域上的領(lǐng)先供應(yīng)商。其VW2010是即時MPEG-1,MPEG-2和MPEG一4音視訊系統(tǒng)編解碼晶片(同時壓縮、解壓或編碼、解碼),完全相容ISO/IEC- 11172—2,ISO/IEC一13818-2,ISO/IEC:-14496-2和ITU-T H.263(基線)。[!--empirenews.page--]

優(yōu)點:功能強(qiáng)大,有豐富的SDK接口文檔,支持格式也比較多。

缺點:只有PCI式和USB式2種解碼芯片接口,導(dǎo)致物理應(yīng)用不方便。

2.7 Z228解決方案

Z228 是上海杰得微電子公司2006年3月發(fā)布的應(yīng)用處理器,這是中國自主開發(fā)的第一款O.13μm中、高端MAP。基于ARM926EJ嵌入式CPU內(nèi)核,包含MPEG-4格式的硬件全雙工編解碼器,具有豐富的多媒體接口。具有WinCE和Linux兩個版本的硬件設(shè)計工具包(HDK)和軟件開發(fā)工具包 (SDK)。

Z228的硬件視頻編解碼器支持MPEG-4/H.263雙工格式,最大圖像尺寸是VGA(640×480),最快速度是30 f/s。編解碼同時全速運行ARM926EJ的負(fù)荷低于5%,也就是說它基本上是獨立工作的,幾乎不占用CPUJ的資源,雙工全速運行時功耗低于120 mW。Z228中還內(nèi)置了類似計算機(jī)顯示芯片中的2D視頻后處理引擎,支持色度空間轉(zhuǎn)換、任意尺度圖像縮放、VBR(可變碼率)、CBR(固定碼率)、 VFR(可變幀率)、CFR(固定幀率)、去方塊和去環(huán)濾波、亮度/對比度/飽和度校正、抖動(Dithe—ring)、圖像掩模、畫中畫等功能。解碼后的視頻圖像經(jīng)該引擎處理后直接上屏.無需CPU干預(yù),在不增加功耗的前提下,實現(xiàn)視頻的流暢播放。

優(yōu)點:國內(nèi)比較好的解碼芯片,解碼格式比較多,并且開發(fā)板采用雙層設(shè)計,很容易實現(xiàn)擴(kuò)充和擴(kuò)展。在智能監(jiān)控、視頻服務(wù)器、手持信息終端(HIT)、智能手機(jī)等系統(tǒng)設(shè)計方面有成熟和完整的解決方案。

缺點:由于屬于剛剛量產(chǎn)的國內(nèi)為數(shù)不多的優(yōu)秀解碼芯片,價格會比較昂貴。

目前活躍在中國大陸的PMP整機(jī)解決方案供應(yīng)商還有:飛思卡爾i.MX31解決方案(多應(yīng)用于智能手機(jī)),Zoran基于C()ACH 7系列的解決方案(主要用于數(shù)碼攝像機(jī)),Ittiam的MediaAlbum方案(支持高質(zhì)量多媒體錄制、存儲、播放和流媒體支持),飛利浦的基于 TriMe—dia的便攜式多媒體(Media Box)解決方案,以及基于Blackfin的,ADSPBF532芯片的解決方案等。

3 各種PMP解決方案的成本比較

由于PMP產(chǎn)品的研發(fā)難度較大,目前市面上的大多數(shù)PMP產(chǎn)品均為國外或臺灣地區(qū)設(shè)計,按照生產(chǎn)商加Design}tollse的模式運行。表1的解決方案成本,主要是針對制造商的。國內(nèi)一些制造商為了降低成本,還采用多個廠家聯(lián)合購買解決方案的方式進(jìn)行生產(chǎn)。對于主要面向科研的獨立開發(fā)者而言,其初始投入顯得較高。

 


4 PMP開發(fā)面臨的尷尬局面

由于PMP技術(shù)還遠(yuǎn)沒有達(dá)到普及階段,仍然屬于炙手可熱的技術(shù),其利潤空間還有巨大的回旋余地,因此各種PMP方案的開發(fā)板,也還沒有達(dá)到普及學(xué)習(xí)的階段,并且只能通過直接代理或者中間商購買開發(fā)包,開發(fā)板的購買者或研究者要承擔(dān)分銷商及主流公司開發(fā)的部分費用。

開發(fā)板費用居高不下,最明顯的原因有2個方面:

(1)開發(fā)板與最終產(chǎn)品不同,開發(fā)板必須附加技術(shù)性很強(qiáng)的資料及開發(fā)文獻(xiàn),所以在目前供應(yīng)商在沒有完全獲得全部利潤之前,很多費用仍要由開發(fā)者買單。供應(yīng)商通過這種高收費手段,轉(zhuǎn)移資金壓力和減少自身經(jīng)營風(fēng)險。

(2)眾多的開發(fā)板是由供應(yīng)商自己設(shè)計完成,很大程度上攜帶了該公司所有的技術(shù)核心,導(dǎo)致這些公司將所有的開發(fā)費用直接轉(zhuǎn)嫁到開發(fā)板中。

所以從開發(fā)商或者代理商直接獲得SDK及開發(fā)板的費用基本相當(dāng),甚至代理商的費用高于開發(fā)商的情況也是很普遍的。簡而言之,在PMP產(chǎn)品未廣泛普及之前,獲得相關(guān)開發(fā)板及技術(shù)資料的代價是相當(dāng)高昂的。

5 結(jié) 語

PMP自主研發(fā)的方案選擇,由于PMP沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在技術(shù)上彼此存在很大的差別。根據(jù)媒體播放的核心支持進(jìn)行劃分,其自主研發(fā)思路可以分為2個主流方向:

(1)以解碼芯片為核心。解碼芯片提供豐富的API接口供開發(fā)者使用,性能優(yōu)良,可以大大地提高開發(fā)速度,縮短開發(fā)的時間周期。該技術(shù)優(yōu)勢明顯,但也同樣存在著明顯的缺陷:技術(shù)購買費用高昂、不能進(jìn)行軟件升級。開發(fā)平臺需要約5~50萬元。

(2)以圖形加速為輔助,以高性能CPU為核心。該技術(shù)方式的主要優(yōu)點不僅可以播放多媒體文件,還可以上網(wǎng)、打字、玩游戲等;最可貴的是解碼軟件可以根據(jù)需要進(jìn)行升級,可以使用戶始終支持當(dāng)前最流行的影音格式。開發(fā)平臺需要約3~8萬元。

(3) 自主研發(fā)方案選擇。從目前市場運作成本及研發(fā)速度的角度進(jìn)行分析,“以圖形加速為輔助,以高性能CPU為核心”的技術(shù)方式開發(fā)產(chǎn)品,可以獲得良好的性能價格比,并且可以隨時升級媒體播放軟件,具有目前主流芯片解碼方式不具備的優(yōu)點,可作高端多功能多媒體設(shè)備的研發(fā)選擇。在軟件研發(fā)中,采用Linux內(nèi)核作為程序開發(fā)平臺,充分利用開源代碼,可以極大的降低設(shè)計難度,提高研發(fā)速度。

而若為盡快使新產(chǎn)品搶占市場,必須提高研發(fā)產(chǎn)品的速度,則以硬件解碼芯片為核心的PMP技術(shù)方向是最為理想的;這也是目前市場最為流行的研發(fā)模式。對于高校和研究機(jī)構(gòu)而言,在市場因素不明顯的前提下,“以 CPU為核心”結(jié)合Linux開源架構(gòu)的技術(shù)方案有助于將研發(fā)力量集中于創(chuàng)新應(yīng)用和學(xué)術(shù)研究之上,可作為首選方案。

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