可攜式媒體播放器機內(nèi)設計趨勢

標簽：PMP 數(shù)碼信號處理

許多的觀察家、分析師都一致表示：今年電子工程及應用的領域只會有兩個技術熱題，一個是無線通訊技術，另一個則是數(shù)碼視訊技術。

確實，數(shù)碼視訊技術一直是近幾年的關注焦點，包括數(shù)碼視訊的編解碼算法(如：MPEG-4、H.264、VC-1)、數(shù)碼視訊的界面端子(如：HDMI、DisplayPort)、數(shù)碼視訊的廣播技術(如：DVB-H、Qualcomm MediaFLO)等。同樣的，視訊相關應用的裝置也是當熱，各位看看新次代的電視游樂器(如：Nintendo Wii、Sony PS3)、再看看Apple今年初發(fā)表的Apple TV、再看看Google收并YouTube、還有IPTV、HDTV，以及家庭社區(qū)保全、視訊會議與視訊電話等，就知道視訊應用是多么地受到歡迎。

同樣的，在數(shù)碼隨身聽大量取代傳統(tǒng)CD(Compact Disc)隨身聽、MD(Mini Disc)隨身聽、甚至是數(shù)碼錄音筆之后，也積極在尋找下一波的強勁成長空間，而最有可能的發(fā)展路線即是追加視訊功效，包括靜態(tài)畫面的顯示、動態(tài)影像的播放、以及靜態(tài)攝影、動態(tài)錄像等，都將成為新的強化提升方向，再加上手持式裝置的各項技術也都在不斷地精進演算，因此本文以下將針對PMP的機內(nèi)技術與相關技術進行更多的討論與剖析，期望能對正想投入或正從事PMP設計的業(yè)者、工程師有所助益。

圖說：Broadcom推出的BCM2722行動多媒體處理器(Mobile Multimedia Processor)具備數(shù)碼信號處理器的加速運算功效，同時也支持DRM的數(shù)碼版權管理(內(nèi)容防拷)功效，Apple的iPod Video即是采行此芯片來加速視訊播放運算，圖為BCM2722的功能方塊圖。

視訊編解碼實現(xiàn)方案

視訊編解碼是PMP最關鍵的部分，但同時也是目前實現(xiàn)方式最多樣、最無一致性的部分，以筆者的歸納整理，就有多種不同的實現(xiàn)手法：

完全針對PMP需求而設計、開發(fā)出應用芯片，多以SoC方式實現(xiàn)，此亦可稱ASIC或ASSP，ASIC/ASSP內(nèi)會用上嵌入式的處理器(或控制器)，甚至是嵌入式的數(shù)碼信號處理器(Digital Signal Processor;DSP)，或硬件線路式的音視訊編解碼器。

使用多媒體處理器來實現(xiàn)，例如Philips半導體(今日已改稱NXP)的TriMedia或者是Sigma Designs的Media Processor等，此類型的處理器多半具備VLIW架構(gòu)，可加速多媒體視訊的運算。

使用雙處理器(或雙核)設計，除了使用一個一般性(General)的32-bit微處理器(或微控制器)外，會再額外搭配一顆數(shù)碼信號處理器，音視訊編解碼運算的部分就由DSP負責，微處理器/微控制器(uP/uC)則負責一般性的控制工作及一般性的應用程序執(zhí)行，TI的OMAP方桉即是此中的代表。(附注1)

一樣使用一個一般性的32-bit微處理器、微控制器，但另一個搭配芯片則是一個已將音視訊編解碼運算加以硬件線路化的編解碼芯片，此一般稱為 CODEC芯片，如果只需要播放功能則只需要解碼運算硬件線路化的芯片，此稱為「解碼芯片，Decoder」;如果在播放外也希望能錄像、錄像，那么就必須用上「編解碼芯片，CODEC」。

只使用32-bit微處理器、微控制器芯片，所有的多媒體編解碼運算一律以軟件方式實現(xiàn)，在PMP電源開啟后這些演算程序會加載到PMP的系統(tǒng)主存儲器中，然后由處理器負責執(zhí)行各種格式的編解碼演算。

圖說：Microsoft推出的Zune數(shù)碼隨身聽也等同于可攜式媒體播放器，Microsoft Zune鎖定的市場競爭對手即是Apple iPod，Zune明顯勝于iPod(第五代)的地方主要是WiFi無線功能，Zune允許使用者透過WiFi無線分享數(shù)碼音樂、數(shù)碼相片給友人，且分享 后依然受DRM機制管理。(圖片來源：www.Microsoft.com

各實現(xiàn)方式之差異比較

上述的5種實現(xiàn)方式并無絕對的優(yōu)劣之分，而是適時適需地選擇運用，選擇第1種作法的好處是大量生產(chǎn)時最具成本效益，理由是芯片的功效整合度最高，主體芯片外的零件搭配需求最低，另外用電效益也最佳，不僅編解碼演算的部分是以硬件方式實現(xiàn)，同時高度的整合也最能做到集中、一致性的電源管理。

不過，此(第一種)作法的缺點是缺乏彈性，一旦有新增或修改編解碼算法的需求，或需要加入其它的功效，甚至是修正原有功效的錯誤，則能夠調(diào)修的幅度也最低，加上PMP屬于電池運作的行動化運算，現(xiàn)階段不容易使用FPGA、CPLD等可程序邏輯裝置來增進硬件線路設計的彈性度。

所以，除非是相當大量的供貨，或者是長期不變性的供貨，否則極少會以彈性最低的完全客制設計來實現(xiàn)，且此種作法與其它作法相較，必須在芯片設計開發(fā)時更注重除錯、驗證等程序，否則日后若有修改需求且其它方式都無法補強時，重開光罩與重新投產(chǎn)的時間、心力、成本等都將相當高昂。

接著是第二、第三、第四等居中性的作法，此3種作法的彈性都高于第一種作法，也是目前較常見的作法。在此舉實際例子，Apple的第五代iPod(也稱為 iPod Video)用的就是第三種作法，微處理器的部分使用PortalPlayer公司的PP5021C-TDF隨身聽主控芯片(核心為2個 ARM7TDMI)，然后再搭配1個Broadcom(博通)公司的BCM2722芯片，BCM2722芯片雖名為行動多媒體處理器，但實質(zhì)上卻是一個數(shù)碼信號處理器。(附注2)

圖說：數(shù)碼隨身聽的背光可以用簡單的串聯(lián)、并聯(lián)設計來驅(qū)動，但PMP因為白光LED用量更多，且講究光均性，因此多半需要專門的白光LED驅(qū)動芯片來驅(qū) 動，圖為MAXIM公司的白光LED驅(qū)動芯片：MAX1707，其驅(qū)動電流最高可至610mA，且可同時以并聯(lián)方式驅(qū)動3組LED應用。(圖片來 源：www.MAXIM-ic.com)

再來看另一個例子，Microsoft的Zune在主控芯片部分使用Freescale(飛思卡爾)公司的i.MX31L(核心為ARM1136)，該芯片同時也整合了硬件式的MPEG-4編碼器，如此類似于第4種作法，差別只在于由兩個離散封裝的芯片整合成單芯片。不過，Microsoft Zune也不全然是第四種作法，或許在MPEG-4格式的編碼上可以直接使用i.MX31L芯片內(nèi)的硬件功效，但除了MPEG-4外的其它音視訊格式就只能使用純軟件的方式來實現(xiàn)，也就是第五種作法。