在手機(jī)上使用USB傳輸高清視頻系統(tǒng)

為了應(yīng)對(duì)手機(jī)傳輸高清攝像的挑戰(zhàn)，需要在USB標(biāo)準(zhǔn)中定義一個(gè)USB音視頻類(lèi)來(lái)規(guī)范USB視頻傳輸(Video-over-USB)技術(shù)。

手機(jī)的攝像功能已經(jīng)從一種新鮮事物發(fā)展為主流配置，移動(dòng)供應(yīng)商策略性地把高清錄像作為他們的高端產(chǎn)品。在手機(jī)中整合高清視頻將會(huì)進(jìn)一步體現(xiàn)其實(shí)用價(jià)值，因?yàn)樗巡粌H是一個(gè)數(shù)碼相機(jī)，還是一個(gè)數(shù)碼攝像機(jī)。

把高清錄像放到手機(jī)會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題：如何使高清視頻回放。在手機(jī)上直接回放視頻是很普遍的，但屏幕的尺寸和分辨率的限制使高清視頻無(wú)法向用戶(hù)傳遞其動(dòng)人的高清體驗(yàn)。和共享移動(dòng)文檔和照片類(lèi)似，開(kāi)發(fā)人員所面臨的挑戰(zhàn)是如何分享高清視頻而不令其僅限于手機(jī)內(nèi)部。

在手機(jī)上采用高清視頻輸出接口

當(dāng)前的手機(jī)視頻輸出接口的發(fā)展跟不上手機(jī)高清視頻的傳輸需求。USB數(shù)據(jù)傳輸速度足以傳輸照片，但連接到高清電視、顯示器和其他顯示設(shè)備的高清視頻則需要實(shí)時(shí)的流傳輸。與此同時(shí)，當(dāng)前的高清視頻手機(jī)不是配備標(biāo)清的模擬視頻輸出就是采用高清電視所用的高清視頻標(biāo)準(zhǔn)，這些都沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)移動(dòng)手機(jī)進(jìn)行過(guò)優(yōu)化(見(jiàn)表1)。

表1：各手機(jī)廠商的高清視頻整合

傳統(tǒng)高清視頻標(biāo)準(zhǔn)

HDMI是當(dāng)今高清視頻最好的標(biāo)準(zhǔn)之一，到2009年第二季度，超過(guò)850家公司取得了HDMI授權(quán)。

In-Stat曾預(yù)測(cè)，在2010年，市面上支持HDMI的設(shè)備超過(guò)十億。這些設(shè)備包括HDTV、投影機(jī)以及諸如媒體播放器和手機(jī)等手持設(shè)備。HDMI(圖1下)采用3個(gè)TMDS(最小化傳輸差分信號(hào)) 數(shù)據(jù)通道和一個(gè)單獨(dú)的時(shí)鐘通道來(lái)傳輸未壓縮的視聽(tīng)信號(hào)，最快可達(dá)10.2 Gbps (3.4 Gbps每通道)。在這樣的帶寬下，HDMI支持超過(guò)1080p數(shù)據(jù)流從而興起了數(shù)字三維體驗(yàn)。

圖1：HDMI結(jié)構(gòu)框圖

與此同時(shí)，另一種高清標(biāo)準(zhǔn)DisplayPort正在迅速滲透市場(chǎng)，它得到諸如惠普、戴爾、蘋(píng)果等廠商的強(qiáng)大支持。在DisplayPort核心中，音頻、視頻和嵌入式時(shí)鐘信號(hào)能在micro-packet微包架構(gòu)下通過(guò)可擴(kuò)展的1、2或4路通道進(jìn)行傳輸。

如圖2所示，原始數(shù)據(jù)流被很好地打包并通過(guò)像素的控制和尋址經(jīng)由數(shù)據(jù)通道傳輸。DisplayPort1.2a支持17.28 Gbps的帶寬。

圖2：DisplayPort結(jié)構(gòu)框圖

在手機(jī)中使用傳統(tǒng)高清視頻標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題

HDMI和DisplayPort都是為桌面設(shè)備設(shè)計(jì)的，它們固有的缺點(diǎn)限制了他們?cè)谑謾C(jī)和其他便攜式電子產(chǎn)品中的使用。這兩種標(biāo)準(zhǔn)都需要比較多的引腳DDHDMI有19個(gè)引腳，DisplayPort有20個(gè)引腳，這致使連接器件尺寸比較大。在一些以小尺寸為優(yōu)勢(shì)的便攜式電子市場(chǎng)中，接插件的大尺寸將會(huì)影響整個(gè)設(shè)計(jì)的體積和形狀。

更多的引腳數(shù)同時(shí)也意味著需要更高的成本，從而提高了成品的物料清單(BOM)。今天，傳統(tǒng)視頻標(biāo)準(zhǔn)在手機(jī)中的應(yīng)用率還很低。手機(jī)生產(chǎn)商需要重新考慮他們現(xiàn)有的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)這些額外的接插件。

傳統(tǒng)高清視頻標(biāo)準(zhǔn)的另一個(gè)缺點(diǎn)就是，它們無(wú)法通過(guò)同一纜線供電。這對(duì)于桌面設(shè)備來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，因?yàn)橹T如藍(lán)光播放器、機(jī)頂盒、PlayStation 3等桌面設(shè)備都是獨(dú)立供電的。

另外，手機(jī)在傳輸視頻流到外部顯示設(shè)備時(shí)也會(huì)不斷消耗功率。如果手機(jī)此時(shí)沒(méi)有通過(guò)獨(dú)立的充電器充電或USB連接，移動(dòng)視頻的回放時(shí)間就會(huì)收到限制。因此，如果使用傳統(tǒng)的高清視頻標(biāo)準(zhǔn)，就不可避免的需要在播放長(zhǎng)度、便攜性和電池壽命之間權(quán)衡。

小型化HDMI

不要小看縮小傳統(tǒng)高清視頻標(biāo)準(zhǔn)連接器尺寸的作用。HDMI的連接器經(jīng)歷了一系列縮小，它原本是A型連接器，而在HDMI 1.3規(guī)格中專(zhuān)為便攜式設(shè)備定義了一個(gè)小型連接器(B型)。從 A 型的13.9mm x 4.45mm縮小到10.42mm x 2.42mm。

最近，HDMI 1.4規(guī)范定義了一種新的HDMI微連接器(D型)。HDMI微連接器保留了標(biāo)準(zhǔn)的19腳的A型和C型，但縮小連接器尺寸到2.8mm x 6.4mm，類(lèi)似于micro-USB連接器(2.94mm x 7.8mm)。在HTC EVO 4G手機(jī)中，HDMI微連接器就放置在micro-USB連接器旁邊。

基于USB的高清視頻

可以通過(guò)常見(jiàn)的USB接口來(lái)傳輸HDMI或DisplayPort視聽(tīng)信號(hào)。USB 1.1/2.0已廣泛使用在手機(jī)中，今年USB手機(jī)已經(jīng)售出了128萬(wàn)臺(tái)。此外，USB 3.0技術(shù)增加了帶寬，可以達(dá)到大容量高清視頻傳輸。

相比傳統(tǒng)高清攝視頻標(biāo)準(zhǔn)，USB接口帶來(lái)了非常適合手機(jī)的兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。USB只需要很少的引腳數(shù)目，通過(guò)一個(gè)TMDS(最小化傳輸差分信號(hào))物理通道即可傳輸視聽(tīng)信號(hào)。引腳數(shù)目少使連接器尺寸更小，這對(duì)于手機(jī)設(shè)備來(lái)說(shuō)是很理想的。

此外，引腳數(shù)目少可以保證連接器BOM少。更重要的是，USB已經(jīng)是絕大部分手機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)配件，是首選的數(shù)據(jù)傳輸接口和充電口。因此，Video-over-USB概念可以很容易的被廠家采用，而不會(huì)顯著的提高制造成本。

其次，USB能夠在一根線纜傳輸大容量的內(nèi)容，同時(shí)還能供電。例如，當(dāng)視頻數(shù)據(jù)包通過(guò)USB接口從網(wǎng)絡(luò)攝像頭流到PC時(shí)，電流可以從計(jì)算機(jī)輸送到攝像頭來(lái)供電。

應(yīng)用同樣的概念，手機(jī)能通過(guò)USB接口將整部電影電視傳到電視，同時(shí)通過(guò)電視來(lái)供電?；胤沤Y(jié)束后，手機(jī)也充好了電，就可以用作打電話(huà)和發(fā)郵件等其他用途。類(lèi)似的觀念已經(jīng)在iPod音樂(lè)擴(kuò)展塢(docking)系統(tǒng)中采用了，使用蘋(píng)果專(zhuān)有的30腳接頭，iPod可以通過(guò)外部的擴(kuò)展塢系統(tǒng)揚(yáng)聲器邊播放音樂(lè)邊充電。

USB音視頻類(lèi)的推動(dòng)

幾個(gè)產(chǎn)業(yè)玩家正在開(kāi)發(fā)定制的USB圖形實(shí)現(xiàn)方式，從而滿(mǎn)足這個(gè)即將爆發(fā)的市場(chǎng)。然而，這些技術(shù)的多樣性以及獨(dú)特定制芯片和驅(qū)動(dòng)的需求，使Video-over-USB概念逐漸向主流應(yīng)用靠近。