數(shù)字家庭的最新技術(shù)進(jìn)展：高清接口、家庭網(wǎng)絡(luò)及音視頻轉(zhuǎn)換

隨著家庭中的多媒體內(nèi)容呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，設(shè)計(jì)工程師面臨著對(duì)存儲(chǔ)、傳遞和共享這種內(nèi)容的不斷增長(zhǎng)的消費(fèi)需求。

許多工作已經(jīng)在這些領(lǐng)域和大量標(biāo)準(zhǔn)中得以實(shí)現(xiàn)，但是更多工作則只是剛剛有點(diǎn)眉目。

對(duì)于媒體服務(wù)器(參見(jiàn)HP MediaSmart服務(wù)器)等系統(tǒng)上的數(shù)字內(nèi)容中央存儲(chǔ)設(shè)備而言，需要在不同的設(shè)備上顯示這些內(nèi)容，并通過(guò)有線或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將其發(fā)送出去。但是，另一種可能是數(shù)字內(nèi)容分布在家庭中。用戶(hù)需要從這些內(nèi)容所在的任何可能位置，通過(guò)用戶(hù)當(dāng)時(shí)正在觀看或收聽(tīng)的設(shè)備(無(wú)論是PC、機(jī)頂盒還是手持式設(shè)備)來(lái)訪問(wèn)這些內(nèi)容。

最近，半導(dǎo)體技術(shù)在高清內(nèi)容方面的進(jìn)步體現(xiàn)了該產(chǎn)業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的真正支持。這些進(jìn)步也給設(shè)計(jì)工程師帶來(lái)了在標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)打造更好的新消費(fèi)產(chǎn)品的途徑。

關(guān)于接口

隨著消費(fèi)者迅速轉(zhuǎn)向HDTV，高清多媒體接口(HDMI)等標(biāo)準(zhǔn)在家庭領(lǐng)域的意義越來(lái)越突出。為了鞏固該標(biāo)準(zhǔn)，意法半導(dǎo)體(ST)最近發(fā)布了首個(gè)HDMI開(kāi)關(guān)STDVE003A(圖1)。

這款產(chǎn)品支持高達(dá)3.4Gbps的視頻數(shù)據(jù)傳輸速率。在此速率下可實(shí)現(xiàn)全16位色深(65k色)，從而呈現(xiàn)真正的高清圖片。由于該產(chǎn)品提供多個(gè)HDMI輸入用于游戲控制臺(tái)、機(jī)頂盒和高清DVD播放器(Blu-ray和HD-DVD)外部程序源，因此LCD和等離子電視機(jī)可以從中受益。最重要的是，該產(chǎn)品包含一個(gè)集成的均衡器，旨在解決采用受損電纜或者超過(guò)20米的電纜時(shí)的信號(hào)衰減問(wèn)題。

STDVE003A是針對(duì)高性能TMDS(最小化傳輸差分信號(hào))數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹坝性磾?shù)字多路復(fù)用器”。由于它被配置成3:1開(kāi)關(guān)，因此電視設(shè)計(jì)工程師可為一個(gè)HDMI接收器芯片提供多達(dá)三個(gè)輸入端口。在傳輸?shù)较乱粯O之前接收和均衡輸入信號(hào)的內(nèi)部有源組件可保持和增強(qiáng)信號(hào)完整性。

較高的數(shù)據(jù)傳輸速率完全符合最新的HDMI規(guī)范版本1.3。相比之下，由于較低的數(shù)據(jù)速率能力，其它解決方案一般將色深限制為12位(4k色)，即使是最初的視頻源(例如，來(lái)自Blu-ray和HD-DVD播放器的視頻源)為16位時(shí)。通過(guò)STDVE003A發(fā)送的16位源將產(chǎn)生更鮮艷、更明亮的16位圖片。

這款產(chǎn)品的10萬(wàn)個(gè)批量單價(jià)為1.50美元，與同類(lèi)產(chǎn)品相比具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。此外，其兼容的封裝和封裝引腳使其非常容易升級(jí)當(dāng)前解決方案，而不需要改變PCB布局。

HDMI并不是數(shù)字家庭領(lǐng)域唯一的競(jìng)爭(zhēng)主流的顯示標(biāo)準(zhǔn)。視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(VESA)的數(shù)字顯示接口標(biāo)準(zhǔn)DisplayPort也正在發(fā)展壯大。

今年早些時(shí)候，AMD公司展出了業(yè)內(nèi)首個(gè)帶本地DisplayPort接口的圖形處理器。此外，三星電子(Samsung Electronics)發(fā)布了具備DisplayPort接口的10.8Gbps極高帶寬30英寸LCD面板，可顯示2560×1600分辨率的圖片，并且無(wú)需使用雙鏈路。

最近，IDT(Integrated Device Technology)公司宣布，該公司將專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)用于下一代數(shù)字顯示器設(shè)備的接口和控制器解決方案。該公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一個(gè)可用的“概念驗(yàn)證(proof-of-concept)”DisplayPort器件，并且正在與想要與Display Port標(biāo)準(zhǔn)建立互操作性的顯示器客戶(hù)和公司積極合作。該公司計(jì)劃在2008年第一季度推出符合DisplayPort標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

據(jù)IDT公司的數(shù)字顯示器運(yùn)營(yíng)部副總裁兼總經(jīng)理Ji Park表示，“DisplayPort擁有諸多優(yōu)勢(shì)，這使其成為繼模擬VGA、目前在電視和PC中采用數(shù)字可視接口以及筆記本和監(jiān)視器內(nèi)部采用的低壓差分信號(hào)鏈路之后的技術(shù)，業(yè)內(nèi)一些人士還認(rèn)為，DisplayPort可能替代高清多媒體接口標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)論結(jié)果如何，IDT都將繼續(xù)支持這兩種標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為這種策略將在長(zhǎng)期為我們的客戶(hù)提供最大的利益?！?/p>

家庭網(wǎng)絡(luò)的最新發(fā)展

隨著SMSC公司基于PCI的網(wǎng)絡(luò)多媒體協(xié)處理器LAN9132的發(fā)布，今年年初家庭中的網(wǎng)絡(luò)多媒體內(nèi)容出現(xiàn)了激增。該協(xié)處理器支持?jǐn)?shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(DLNA)的指導(dǎo)方針。

通過(guò)SMSC的RipStream技術(shù)，該協(xié)處理器結(jié)合了對(duì)多個(gè)高清音視頻(A/V)流以及軟件協(xié)議棧管理和安全的支持。因此，LAN9132的一系列靈活設(shè)計(jì)功能解決了消費(fèi)電子設(shè)備的互操作性和內(nèi)容保護(hù)挑戰(zhàn)。應(yīng)用包括基于網(wǎng)絡(luò)的HDTV、機(jī)頂盒、數(shù)碼攝像機(jī)、家庭媒體服務(wù)器和無(wú)線多媒體數(shù)據(jù)流應(yīng)用。

LAN9132滿(mǎn)足了要求魯棒性、靈活PCI接口的消費(fèi)電子裝置對(duì)系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)不斷增長(zhǎng)的需求。此外，它還非常適合802.11n等未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)接口。該器件本身向設(shè)計(jì)工程師提供了32位ARM926內(nèi)核，從而通過(guò)TCP/IP和通用即插即用(UPnP)堆棧卸載能力和數(shù)字版權(quán)管理技術(shù)提供了靈活性。

由于LAN9132是基于PCI的，因此設(shè)計(jì)工程師在支持DLNA指導(dǎo)方針?lè)矫鎿碛懈鼘挼闹鳈C(jī)接口選擇范圍。因此，他們可以通過(guò)同時(shí)分發(fā)多個(gè)高清流以更高帶寬來(lái)滿(mǎn)足家庭網(wǎng)絡(luò)要求。該器件的批量單價(jià)不到10美元。

今年，另一個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)組織同軸電纜多媒體聯(lián)盟(MoCA)也在發(fā)展。Entropic Communications公司最近發(fā)布了內(nèi)業(yè)首個(gè)支持MoCA 1.1的芯片c.LINK EN2210/EN1010(圖2)。該芯片的發(fā)布是MoCA 1.1芯片組標(biāo)準(zhǔn)被認(rèn)可之后的熱門(mén)新聞。

采用Entropic的c.LINK芯片組，電信、有線和衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商能夠以一定的成本效益將用戶(hù)的現(xiàn)有同軸電纜基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)換成175Mbps家庭娛樂(lè)骨干網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)該芯片組，用戶(hù)可以共享標(biāo)清電視(SDTV)和HDTV視頻、音樂(lè)、游戲和圖像等數(shù)字娛樂(lè)內(nèi)容。

今年六月份，Entropic發(fā)布了針對(duì)其c.LINK平臺(tái)的新功能組，包括參數(shù)化服務(wù)質(zhì)量(PQoS)、用來(lái)提高吞吐能力的封包聚集、16節(jié)點(diǎn)支持、遠(yuǎn)程診斷能力和首選網(wǎng)絡(luò)協(xié)同。現(xiàn)在，這些功能是MoCA 1.1規(guī)范的一部分。獲取這些功能只需要將軟件升級(jí)到EN2210/1010芯片組。

同時(shí)，IEEE P1901工作組啟動(dòng)了選擇可形成寬帶電力線通信標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)的單個(gè)提案的最初步驟。該提案的物理和媒體訪問(wèn)控制(MAC)層包含最初由DS2(Design of Systems on Silicon)引入的重要電力線技術(shù)，如200Mbps的數(shù)據(jù)速率、密集型多載波調(diào)制、時(shí)分多址(TDMA)MAC和針對(duì)音視頻應(yīng)用的先進(jìn)QoS。

為了進(jìn)一步支持電力線網(wǎng)絡(luò)，DS2公司最近發(fā)布了一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)將允許下一代電力線產(chǎn)品在400Mbps的峰值數(shù)據(jù)速率下工作。這將實(shí)現(xiàn)新的支持HD的多媒體應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，如多通道HD IPTV發(fā)送或多室個(gè)人錄像機(jī)(PVR)。DS2公司的400Mbps技術(shù)將與該公司現(xiàn)有的200Mbps產(chǎn)品(如Aitana芯片組)兼容，從而確保針對(duì)現(xiàn)有用戶(hù)和設(shè)計(jì)的無(wú)縫遷移。該技術(shù)還符合發(fā)展中的標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)性能翻番的技術(shù)將在2009年全面到來(lái)。

音視頻轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換代碼的過(guò)程基本上將多媒體內(nèi)容從一種標(biāo)準(zhǔn)格式變成另一種標(biāo)準(zhǔn)格式，是數(shù)字家庭中內(nèi)容分發(fā)過(guò)程中非常重要的一步。隨著最近德州儀器(TI)公司的新DaVinci數(shù)字媒體處理器的發(fā)布，代碼轉(zhuǎn)換獲得了較大的發(fā)展。

TMS320DM6467是一款特別針對(duì)實(shí)時(shí)、多格式、高清視頻代碼轉(zhuǎn)換而調(diào)諧的基于DSP的SoC。該器件的性能有望達(dá)到前一代處理器的十倍。該處理器是針對(duì)解決消費(fèi)和商業(yè)市場(chǎng)中的高清代碼轉(zhuǎn)換挑戰(zhàn)而設(shè)計(jì)的，很可能用于家庭中的IP機(jī)頂盒。

其多核設(shè)計(jì)包含一個(gè)集成的ARM926EJ-S內(nèi)核、C64x+ DSP內(nèi)核、高清視頻/成像協(xié)處理器(HD-VICP)、視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎和目標(biāo)視頻端口接口(圖3)。HD-VICP可通過(guò)用于HD 1080i H.264高畫(huà)質(zhì)影像代碼轉(zhuǎn)換的專(zhuān)有加速器提供3GHz的DSP處理能力。其視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎管理包括縮小、色度采樣和菜單覆蓋功能在內(nèi)的視頻處理任務(wù)。

不到300MHz的DSP內(nèi)核用來(lái)管理多格式視頻代碼轉(zhuǎn)換，從而將剩下的DSP凈空留給其它的應(yīng)用性能。該器件還包含一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI總線和連接外設(shè)的吉比特以太網(wǎng)。

例如，可能采用DM6447來(lái)將傳入機(jī)頂盒的高清MPEG2視頻流代碼轉(zhuǎn)換成實(shí)時(shí)的H.264 HP@L4流。然后，經(jīng)過(guò)代碼轉(zhuǎn)換的流通過(guò)Wi-Fi鏈路發(fā)送，以在HP IPAQ PDA等手持設(shè)備上觀看。

TI公司表示，DM6467的集成度和優(yōu)化級(jí)別使得在以先前應(yīng)用系統(tǒng)成本的十分之一提供這種性能的同時(shí)，還維持了處理多個(gè)視頻格式所需的靈活性。采用DM6467來(lái)處理視頻的代碼轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)將只需更小的功率、更便宜的DDR2內(nèi)存、更少的閃存數(shù)以及更小的FPGA，從而節(jié)省更多的材料成本。

該處理器充分利用了TI的DaVinci開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括完整的硬件、軟件和開(kāi)發(fā)工具。此外，加快開(kāi)發(fā)過(guò)程的還有DM6467數(shù)字視頻評(píng)估模塊(DVEVM)，該模塊包含MontaVista Linux、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和DaVinci應(yīng)用編程接口(API)、DaVinci編解碼器引擎和一系列用于評(píng)估的多媒體編解碼器。

除了標(biāo)準(zhǔn)視頻、圖像、語(yǔ)音和音頻編解碼器之外，該系統(tǒng)還包含MPEG-2到H.264等最新代碼轉(zhuǎn)換器。DaVinci TMS320DM6467的5萬(wàn)片批量單價(jià)為35.95美元。DVEVM計(jì)劃在2008年第一季度開(kāi)始付運(yùn)。

有關(guān)家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的更多信息，請(qǐng)參閱網(wǎng)站上的文章“Digital Home Networks Need Some Discipline”。