流媒體技術(shù)及其DSP解決方案

當(dāng)前的高速寬帶網(wǎng)絡(luò)連接繼續(xù)呈現(xiàn)出蔓延之勢，寬帶接入不僅滿足商務(wù)和教育等的需要，而且正在不斷深入到社區(qū)、進(jìn)入家庭。人們比以往任何時候都更容易地得到更加豐富的媒體內(nèi)容，這些內(nèi)容是通過大量分布廣泛的寬帶設(shè)備實現(xiàn)共享的。正是建立在如此廣闊的寬帶基礎(chǔ)之上，催生出了“流媒體(Streaming Media)”的應(yīng)用。流媒體其實代表著由傳統(tǒng)的內(nèi)容下載形式向新型內(nèi)容跨媒體實時獲取的演變，流媒體的應(yīng)用就是要使用戶在第一時間去體驗一種無縫和即時的媒體資料信息，而流媒體技術(shù)的實現(xiàn)方法在很大程度上得益于高速可編程處理器及其方案。本文將首先概述流媒體技術(shù)，并介紹與之相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、平臺和解決方案，并期對流媒體應(yīng)用有所展望。

流媒體技術(shù)概述
在探討流媒體之前，我們不妨簡要地回顧一下數(shù)字信息時代的數(shù)字化進(jìn)程。眾所周知，語音的數(shù)字化造就了數(shù)字程控交換機(jī)和蜂窩移動數(shù)字電話技術(shù)的發(fā)展；音頻和視頻的數(shù)字化又造就了計算機(jī)多媒體技術(shù)的發(fā)展；多種音視頻流技術(shù)的演變又帶動傳統(tǒng)消費類音視頻產(chǎn)品的數(shù)字化。而承載這種變化的便是語音流、音頻流、視頻流這樣的媒體流，處理這些媒體流就需要高性能數(shù)字媒體技術(shù)。
高性能的數(shù)字媒體技術(shù)覆蓋的是一個廣闊的流媒體和基于媒體的新興技術(shù)，這便囊括了集成視頻、語音、數(shù)據(jù)內(nèi)容到許多新的和特色化的應(yīng)用，并且重新構(gòu)造數(shù)字媒體內(nèi)容提供的方式。數(shù)字媒體所面臨的挑戰(zhàn)包含實時的性能，更高的信道密度和軟件編程的靈活性，以適應(yīng)同時出現(xiàn)的視頻、語音、數(shù)據(jù)流的傳輸?shù)男枰５湫偷臄?shù)字媒體處理功能包括編碼、解碼媒體流，不同格式的碼轉(zhuǎn)換，不同速率的流轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)變化的系統(tǒng)級需求。另外還包括壓縮、解壓，加密、分組化和媒體流的傳輸?shù)忍幚砉δ堋?
流媒體其實是個技術(shù)名詞，簡單來說就是采用流技術(shù)，即把連續(xù)的影象和聲音信息經(jīng)過壓縮處理，在網(wǎng)絡(luò)上實施多媒體文件的實時傳輸和播放。由于寬帶已成為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重點，流媒體的特點是如何運用可變帶寬技術(shù)，使人們可以在靈活的帶寬環(huán)境下在線欣賞高品質(zhì)音頻和視頻節(jié)目，及至進(jìn)行實時可視通信。既然流媒體可以適應(yīng)各種不同網(wǎng)絡(luò)帶寬，在窄帶下也同樣可以流暢的觀看、收聽，當(dāng)然，質(zhì)量會因帶寬的限制而略有影響。
流媒體實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是用流式傳輸，把聲音、影像或動畫等信息由音視頻服務(wù)器向用戶終端連續(xù)地實時傳送。這種流式傳輸系統(tǒng)的多媒體文件經(jīng)特定壓縮方式被解析成壓縮包，由視頻服務(wù)器向用戶終端順序或?qū)崟r傳送，用戶只需經(jīng)過幾秒的啟動延時便可進(jìn)行觀看。在音頻和視頻等媒體文件播放時，文件剩余部分將在后臺從服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。
流媒體技術(shù)包含著跨媒體融合的實用技術(shù)，其中必然涉及許多視頻和音頻標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，其中不少標(biāo)準(zhǔn)尚需不斷完善。這些標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)可以采用硬件或軟件技術(shù)處理。對于成熟的標(biāo)準(zhǔn)，可以采用專用硬件，而對于不夠成熟的標(biāo)準(zhǔn)，或是未確定國際化的標(biāo)準(zhǔn)，采用軟件算法實現(xiàn)將更為可行，其最理想的處理平臺就是高速數(shù)字信號處理器（DSP）。由于流媒體產(chǎn)品可進(jìn)行本地解碼，因此實際上消費者看不到其內(nèi)容格式，而流媒體設(shè)備的固有功能性卻能夠得到進(jìn)一步增強。如果在設(shè)計的中心位置具有一個可編程內(nèi)核，原始設(shè)備制造商 (OEM) 就可通過簡單的軟件下載即可升級到新的或修訂后的標(biāo)準(zhǔn)。DSP便可提供這樣一個將所有這些功能結(jié)合起來的核心，OEM 廠商的流媒體產(chǎn)品設(shè)計因而具有不斷完善的靈活性以適應(yīng)不斷變化的技術(shù)要求。

流媒體相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
在流媒體技術(shù)中傳輸?shù)亩嗝襟w數(shù)據(jù)需要預(yù)先進(jìn)行特殊的壓縮處理，那么針對不同的應(yīng)用可以分為面向視頻流、面向影像流、面向音頻流和面向語音流四類，將對應(yīng)不同的處理技術(shù)方法，于是就有一系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
在視頻流中包括側(cè)重于交互應(yīng)用的H.263，還有側(cè)重于監(jiān)控應(yīng)用的M-JPEG。至于 MPEG1和MPEG2已在激光影碟中廣泛應(yīng)用。MPEG4技術(shù)的應(yīng)用將使當(dāng)前很多提供聲音和數(shù)據(jù)服務(wù)的系統(tǒng)得到進(jìn)一步的擴(kuò)展，其所具備的高壓縮率和很強的編碼容錯功能必將使它在互聯(lián)網(wǎng)和當(dāng)前蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的視頻領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
H.264是ITU在MPEG4基礎(chǔ)上開發(fā)出來的新的視頻編碼算法，具有更高的編碼效率、更強的解碼差錯恢復(fù)能力、并提高了對移動通信和IP網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性。H.264有可能作為MPEG-4的后繼技術(shù)而成為一種適用于各類系統(tǒng)的公共技術(shù)，因此業(yè)界對它在下一代視頻通信領(lǐng)域的應(yīng)用前景普遍寄予厚望。中國在廣闊的國內(nèi)多媒體通信市場上占據(jù)主動，也在開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的AVS標(biāo)準(zhǔn)上取得重大進(jìn)展。
視頻流在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)播放時，媒體播放器需要識別媒體文件格式，并從中得到回放所需信息。因特網(wǎng)上使用較多的流式視頻格式有RealNetworks公司所制定的音頻視頻壓縮規(guī)范，稱為RealMedia，是一個跨平臺的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的多媒體應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。Apple計算機(jī)公司的QuickTime，是數(shù)字媒體領(lǐng)域事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以通過網(wǎng)絡(luò)提供實時的數(shù)字化信息流、工作流的回放功能。微軟公司也正將其專有的Windows Media技術(shù)應(yīng)用于編解碼市場。DivX在該領(lǐng)域也頗具影響力。
除視頻流之外，面向影像流的標(biāo)準(zhǔn)包括JPEG、GIFF、TIFF、位圖等；面向音頻的標(biāo)準(zhǔn)有AAC、 ATRAC3、 MP3、 WMA等；而面向語音的標(biāo)準(zhǔn)有AMR, G.723.1, G.726, G.711，G.722，G.728，G.729等。
流媒體采用流式傳輸方式在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與客戶端之間進(jìn)行傳輸，流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。IETF（Internet Engineering Task Force，因特網(wǎng)工程任務(wù)組）制訂的很多協(xié)議可用于實現(xiàn)流媒體技術(shù)。

流媒體實用解決方案
DSP以其高性能和軟件可編程等特點，長期以來對數(shù)字媒體處理起到了積極的推動作用。TI在DSP媒體處理技術(shù)上積累了豐富的經(jīng)驗，其解決方案的應(yīng)用范圍極為廣泛，可以涵蓋高性能視頻到低成本音頻與影像。隨著DSP在實現(xiàn)SOC技術(shù)上的巨大進(jìn)展，TI陸續(xù)推出一批基于DSP，適用于流媒體的通用媒體處理器，并且全面支持各種流媒體格式，以針對不用的產(chǎn)品應(yīng)用方向。
TMS320DA180是針對音頻流的平臺處理，為集成DSP和RISC處理器的雙核結(jié)構(gòu)，并具有包括以太網(wǎng)接口在內(nèi)的多種外圍接口，易于擴(kuò)展WLAN?？梢灾С衷S多種音頻和語音解碼，適合于遠(yuǎn)程音頻播放器和網(wǎng)絡(luò)廣播等產(chǎn)品。
TMS320DM270是針對影像和視頻流平臺，不僅集成有DSP和RISC處理器的雙核結(jié)構(gòu)，為增強影像和視頻處理能力，又集成有專用圖像處理引擎iMX。該器件中還集成了CCD控制區(qū)、OSD視頻編碼器、影像預(yù)覽等單元。DM270支持MPEG4在VGA分辨率下的實時解碼，以及在CIF分辨率的實時編解碼，適用產(chǎn)品為數(shù)字媒體播放器和視頻電話、網(wǎng)絡(luò)相機(jī)等。
TMS320DM642 數(shù)字媒體處理器作為高端視頻流平臺，將在更多的視頻和影像解決方案中起到重要的作用。基于業(yè)界驗證的C64x DSP核心，DM642是業(yè)界當(dāng)今最高性能的多媒體引擎，具有方便地升級任何最新編解碼軟件的能力。DM642具有支持VGA分辨率下的單路MPEG2編碼或四路MPEG2解碼的能力。其有高質(zhì)量、多通道、優(yōu)越的視頻性能，以及完整的軟件可編程性，可加快視頻產(chǎn)品的上市時間，通過集成音頻可視性外設(shè)降低系統(tǒng)成本。DM642及其兼容優(yōu)化器件DM641和DM640適用于VOD和IP機(jī)頂盒、數(shù)字媒體中心、數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用。
為便于推廣DSP的流媒體解決方案，TI已推出數(shù)字媒體開發(fā)套件，并在基于其DSP的平臺上展示了對H.264基本和主類協(xié)議的編解碼能力。TI一直與H.264軟件算法開發(fā)商，如UBVideo和Ingenient技術(shù)公司合作。該綜合開發(fā)套件不僅可以使視頻工程師更加熟悉DSP，而且可以使DSP工程師更容易開發(fā)視頻系統(tǒng)。
眾多知名的視頻算法提供商如Emuzed、Escient、FedTec、iM Networks、Ingenient、Mediabolic 及 Oregon Networks等，已基于TI的媒體平臺開發(fā)出商用流媒體方案。業(yè)界知名的嵌入式操作系統(tǒng)公司Accelerated Technologies、Pigeon Point Systems 及 WindRiver已經(jīng)能夠支持TI的流媒體解決方案，而 DivX、Microsoft、Quicktime 以及 RealNetworks 等多家公司的媒體編碼譯碼器已移植到 TI 的媒體流產(chǎn)品中。
以媒體處理平臺支持流媒體技術(shù), 并綜合多種相關(guān)技術(shù)，以推廣低成本、高性能的解決方案，是流媒體產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。期待著更多的媒體內(nèi)容不僅由PC,而且由多種新型獨具特色的視頻媒體終端，通過流媒體技術(shù)傳送到千家萬戶。

流媒體的發(fā)展空間
寬帶入戶的不斷發(fā)展已使家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成本逐步達(dá)到消費者的心理價位。今天，有數(shù)以百萬計的計算機(jī)用于存儲音樂文件和來自數(shù)字相機(jī)的影像。個人視頻收錄機(jī)（PVR）和個人音頻收錄機(jī)（PAR）正在成為新的市場熱點，并加速了流媒體技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。更多的設(shè)備需要使得消費者在數(shù)字家庭內(nèi)外對多種媒體格式進(jìn)行管理、儲存、顯示以及分配，便使得流媒體的解決方案拓展到數(shù)字電視、數(shù)字媒體中心、數(shù)字機(jī)頂盒、小區(qū)媒體網(wǎng)關(guān)，以及便攜式手持終端等廣闊的市場空間。
Forrester Research公司調(diào)查表明，將數(shù)字家庭轉(zhuǎn)變成大眾市場的先決條件正逐漸形成：客戶正在升級其外設(shè)；服務(wù)供應(yīng)商提供的服務(wù)項目不僅僅限于訪問；而家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也正開始與所有設(shè)備進(jìn)行無縫連接。Yankee Group公司提供的數(shù)據(jù)表明，美國近1700萬個家庭擁有寬帶連接，其中有400萬個家庭可經(jīng)常下載完整的視頻內(nèi)容。流媒體技術(shù)由此而得到了發(fā)展的機(jī)遇。
在中國，作為影響最廣、增長最快、市場潛力最大的產(chǎn)業(yè)之一的互聯(lián)網(wǎng)，正在以超出人們想象的深度和廣度迅速的發(fā)展。根據(jù)CNNIC的報告，截止2003年底，中國網(wǎng)民數(shù)達(dá)到了7950萬，居世界第二位；上網(wǎng)計算機(jī)達(dá)到3089萬臺，網(wǎng)絡(luò)國際出口帶寬總數(shù)達(dá)到27216M。數(shù)字家庭消費者的愿望主要集中于對現(xiàn)有或新的豐富的多媒體內(nèi)容進(jìn)行更好的管理。這種愿望為服務(wù)供應(yīng)商、消費類電子與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商提供了重大的商機(jī)，以便他們推出使用戶可輕松訪問內(nèi)容的產(chǎn)品。因此，流媒體產(chǎn)品在中國的推廣普及前景樂觀?！?