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面向互联网电视应用的媒体处理器设计

上网日期: 2011年04月07日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:互联网电视? 媒体处理器? C2? CC1200?

电视机市场是一个拥有全球约40亿用户,每年出货量超过2亿台的巨大市场。电视机还是一个伴随大多数中国家庭20多年并深入客厅生活的产品。

今天看起来,电视产业的三个进化式发展阶段已经很清晰了。模拟电视时代的特点是标清的节目内容和统一的广播网络制式。电视芯片主要考量模拟广播电视信号接收解码和缩放去交织为主的显示技术,架构设计不需要考虑CPU和多媒体功能。进化到数字电视时代,技术有了很大的跨越。出现了高清电视的传输通道,芯片增加了信道解调,需要处理传输流和数据广播业务的中间件软件,电视芯片需要CPU,但处理能力要求不高;芯片需要解码高清广播节目,但格式单一,主要为MPEG-2和H.264。

演进到网络电视时代,则给电视产业带来了翻天覆地的变化。首先是产业链变化,传统电视是纵向合作生产产品的垂直产业链;网络电视需要产业和业务结构水平整合分工。观看模式也发生变化,互动是网络电视机最基本的需求,不仅观看还可以利用电视。电视屏上实现了强大的富媒体展示能力,电视芯片需要提供能够处理众多应用和服务的能力。这些都需要重新构建电视芯片架构。传统电视芯片开始增加媒体处理器的功能。领先的媒体处理器则进一步整合传统电视的功能,成为一体化的智能电视芯片。

参照工信部和CNNIC的数据,2010年底中国已有高达1.2亿户的固定宽带用户,宽带网民高达4.5亿,而且近90%用户用家庭宽带接入互联网。电视机可以从家里方便地接入互联网,但终端落后于网络基础基础设施的建设。HTML5.0, Flash10.1, Android操作系统等软件技术帮助网络电视终端可以无缝接入到互联网。内容和服务也可以顺畅的在消费类产品上落地。可以说,通过互联网给消费类产品提供内容服务的通道基本成型。

为电视设计媒体处理器

希图视鼎(C2)自主设计的媒体处理器一开始就是按照在电视上展示网络媒体的思路来设计核心架构。C2的Jazz媒体处理器架构已经成功应用在多个网络电视和机顶盒产品中,包括内置了CC1203的CES 2011最佳家庭娱乐产品的Vulkano Flow。

CC1200内置了两个400MHz的Superscalar处理器核,每个核可以在一个指令周期执行四条指令,并同时运行两个硬件线程,每个硬件线程都设计了独立的寄存器空间,CPU可以保证任一时刻为应用软件提供并运行四个线程。这一设计加快了多任务处理的性能,为在电视屏幕上高效展示以浏览器为基础的Web2.0富媒体提供了足够的硬件保证能力。而且两个处理器核运行在SMP模式下,优化设计的任务调度器会自动实现多任务的调度和切换等。这就大大简化了多核软件设计的挑战。

视频内容的处理能力是媒体处理器的核心和基础。CC1200设计了Codec加速引擎,对主流视频压缩格式都提供了1080p分辨率的实时硬件解码能力。硬解码加DSP的设计可以在提供全高清视频解码能力的同时,更好地满足视频编解码并发处理的性能,和信源码流广泛适应性的需求,或者加入特殊的前处理或后处理功能,可以平衡性能和灵活性的需求。

(电子工程专辑)
图1:电视机终端功能演进示意图。

两个ENE引擎的设计也是为了更好的支持并发的视频处理。比如,处理器在解码1080p码流时还能编码另一路视频。这一功能可以实现视频通话应用,在手机、iPad和电视屏实时分享高清内容的三屏合一应用。也可以在任意应用中实现同时解码多个视频流,提供网络画中画或双显示画面功能。足够强大的多核DSP可以轻易实现多通道高清音频的解码、各种音效和音质提升等功能。卡拉OK需要的所有功能都可以在这颗SoC中实现。

视频编码赋予终端双向通信能力,视频编码本身是通信功能的一种需求,这对以视频处理为核心的网络电视尤为重要。当电视机完成真正无缝接入到互联网之后,电视终端之间的连接功能开发将是未来几年内的一个重要发展方向,这是双向互动智能终端最重要功能之一。没有任何一种终端比在电视上实现视频通信更直接、更便利、更便宜而且具有更好的使用体验。通过编码和转码能力,多种视频服务在智能电视终端上融合,电视和移动终端之间实时直接分享内容变得非常方便。CES 2011最佳家庭娱乐产品Volkano Flow就利用编码功能将电视、手机、PC(含iPad )三个屏连接在一起,实现了无处不在的电视服务。

Jazz媒体处理器在硬件方面考虑了内容版权保护,以保证内容和服务提供商的权益。其内置的高级安全引擎可以很容易地实现各种DRM算法、CA算法和播控技术, 例如MS DRM10、DivX DRM等多种算法已经得到验证和实现。芯片内还有专门的可编程但只能擦写一次的标识存储器,可以帮助设备制造商和服务商定位每台设备,以保证服务的可靠性和安全性。

电视视频产品和移动视频产品的最大区别在于显示质量和灵活的输出。Jazz媒体处理器显示引擎实现了所有从解码到输出所需要的工作,包括缩放、降噪等各种图像增强算法。而且Jazz特有的双显视输出功能可以让机顶盒配置独立的显示屏,从而大幅简化网络产品的用户操作,并提高了易用性。

Jazz SoC可以接收和处理DVB-C、DTMB等数字电视信号;内部有完整的解扰电路,支持各种CA算法,以及独立的大小卡和各种丰富的外设接口。C2的第三代媒体处理器则进一步完善了接收和处理各种广播电视信号需要的所有功能,多媒体网络处理性能和性价比大大优于目前的电视芯片,可以实现消费类一体化智能电视终端。

以往,电视应用从没有得到像今天这样的关注度。在网络电视中,真正体现产品灵魂的是软件。流媒体播放器是媒体处理器上运行的最重要的软件,C2自主开发的流媒体播放器支持完整的网络媒体格式,还能直接以流形式播放HTTP、RTSP、RTMP链接。并内建完善的缓冲机制抑制网络抖动,兼容各种错误。此外,媒体处理器的多任务并行处理能力,对Android开放式操作系统,Linux Widget引擎和Web2.0技术的支持是基本要求。多核高效CPU、多硬件线程、高性能图形引擎几乎是主流处理器的唯一选择。

(电子工程专辑)
图2:CC1200媒体处理器系统架构图。

电视终端的未来

对于未来电视为核心的客厅文化的理解,C2认为可以用数字序列来描述。基于一个全互联网体验的电视硬件平台,用户客厅的电视直接到互联网,用户喜欢的互联网内容已经频道化了, 热门节目介绍展示在EPG上;电视成为了一个沟通渠道,用户在液晶电视的大屏幕上和远方的家人朋友在线K歌、聊天、玩休闲游戏,随时可以通过摄像头看到对方;任意选择丰富的自己定制好的互联网电视频道;儿童可以通过电视屏和同学交流,遥控器上的一个键直接连接到远程教育中心,接受专家通过摄像头面对面的答疑解惑;移动终端和电视之间分享内容也可以双向分享内容;电视不再是传统的电视,各种内容服务按需推送到用户面前,更重要的是,这一切操作起来是那么的简单和便利。这就是用芯片技术和互联网技术打造的新电视终端,新的人与人的沟通渠道,新的客厅文化。

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图3:C2的网络电视平台愿景图。

供稿:北京希图视鼎科技有限公司

本文来自《电子工程专辑》4月刊,拒绝转载。







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