iSuppli公司预测,数字电视到2008年将从2003年占消费电子产品市场的33%增加到59%,而机顶盒将从15%降到6%；CCID认为,便携式多媒体播放器(PMP)将在未来8年内保持近200%的增长速度；可视电话将随着宽带有线和无线网络的普及而获得消费者的广泛接受。这些热点产品的发展趋势代表了未来消费电子产业整体的发展潮流。
环球资源调查数据显示,目前中国国内从事消费电子产品开发的工程师占电子设计工程师总数的59%,消费电子产品发展趋势直接关系到超过半数中国电子工程师群体的技术发展和消费电子厂商的市场机会。本期“2005年消费电子技术展望”从众多的消费电子产品中,遴选出数字电视、机顶盒、PMP和可视电话四类数字音视频热点产品,通过对飞利浦、TI、意法半导体(ST)、飞思卡尔等公司的技术高层的采访,从不同的视角来揭示这些产品在2005年的发展前景和技术动态。
数字电视技术开发开始起步
作者:蒲文清
电视总是消费电子产品中最最热门的话题,而其中最吸引人眼球的是冠以不同名目的“数字”和“高清”概念。然而,业内人士指出,到2004年底中国市场还没有真正的高清电视,而真正数字电视在中国市场上也没有推出。目前,中国高清电视主要出口美国和澳大利亚市场,本地的数字电视和高清电视市场将在今年启动。根据iSuppli公司预测,到2008年,全球数字电视占消费电子市场的百分比从2003年的33%增加到59%。
半导体方案分析
当前全球多种数字电视传输标准、条件接收标准以及数字和模拟共存对产品开发带来更大的技术挑战,为帮助开发商解决这些挑战,半导体厂商在系统方案上力求支持多标准、提供完整解决方案。飞利浦半导体大中华区消费产品及多媒体市场总监吴国辉认为,目前世界各地数字电视标准存在很大差异性和不确定性,半导体厂商必须提供多种技术方案,并提供足够的设计灵活性以满足不同的技术需求以及各种标准的变化。此外,一些方案提供商还计划在下一代高清方案中考虑集成MPEG-4解码功能,以支持流媒体功能。分析当前主流的技术方案,我们可以发现以下的一些共同技术现状和发展趋势:
1. 高集成度以降低系统成本。将集成MPEG2解码、CPU、前端通道解调器、后端视频编码功能等,甚至支持OpenCable标准、以及集成网卡功能。
2. 支持多种接口标准。作为家庭显示终端的数字电视能支持主流标准接口将是必备功能之一,也是方案提供商的卖点。如飞利浦公司的PN855x系列方案支持HDMI和WLAN802.11标准,卓然公司(Zoran)计划在2005年推出集成1394的SoC方案。目前,USB接口功能正在一些半导体方案提供商的产品规划之中。
3. 支持多路信号解码,满足数字电视功能开发需求。卓然公司的Supra HD方案集成两个MPEG2解码,能同时实现两路高清解码,最多8路标清解码；Zarlink公司的DTV-2方案的TWIN-Video也具有类似特点。这些功能可以满足电视DVR功能、PiP等功能开发。
4. 处理能力强大。数字电视需要支持比模拟电视更多的接口功能和系统控制管理功能、以及中间件等。如卓然公司的G9方案采用64位CPU,这类方案主要针对高清产品开发,能满足产品功能扩展需求。
5. 半导体厂商提供“production ready”完整解决方案,包括驱动程序、应用程序甚至CA集成等,开发商可以直接利用这些方案,通过简单的应用开发即可推出最终产品,这些开发工作包括调谐器(tuner)集成、OSD界面设计和EPG设计等。
功能开发趋势
尽管半导体方案提供商都声称其方案具有极强的处理能力和功能扩展能力,但当前中国的数字电视产品开发还停留在数字接收功能的基本层面,如何利用方案本身强大的功能支持实现更具特色、差异化、满足不同需求的产品开发将是开发商的重要思路。总结半导体厂商的观点和技术发展趋势,数字电视功能开发不外乎以下几种趋势:
数模兼容一体机是主流。目前中国有限的数字频道资源不能满足消费者需求,未来几年内数字电视兼容模拟信号将是主流。此外,高清节目源还缺乏,未来高清、标清兼容也是必然的趋势。飞利浦公司的PNX8500就是这种数模、高清标清兼容方案,卓然公司计划2005年推出高清、标清兼容方案。
接口功能成卖点。数字家电的增多对互连接口需求增加,飞利浦公司的吴国辉认为,有线或无线连接电视正在成为一种趋势。目前电视接口功能还主要是音视频输入输出接口(如DVI或HDMI),部分高端电视提供了PCMCIA读卡接口,提供USB接口功能已经在多数的高端方案计划之中,由于1394标准在美国有较广泛应用,针对美国市场的高清电视需要考虑集成该标准。飞利浦公司还计划未来在其方案中集成该公司的NFC技术,其PNX855X方案还支持802.11无线局域网标准。
功能集成决定于市场需求。半导体方案强大的处理能力带给开发商功能扩展的可能。高端方案通常支持双通道解码,开发商可以实现DVR功能集成、PiP以及多画面显示功能,目前集成DVR功能的数字电视主要面对出口市场。实现交互式业务是数字电视的另外一种重要功能,但由于中国还没有统一的中间件标准,数字电视的交互式功能的实现还有待时日。目前ST、飞利浦等多家公司已经可以提供MHP(多媒体家庭平台)支持方案,如飞利浦公司的DE210和PNX833x,同时很多方案已经或即将集成OpenCable或其他回传技术。
界面设计是重点。电视的OSD效果是消费者可以直接感受到的第一体验,因此OSD设计也是实现产品差异化的关键。目前高端方案都可以提供16位色的OSD,部分半导体厂商提供了图形化的OSD开发工具,方便开发商开发出更具个性化的用户界面。
机卡分离一体机是趋势。条件接收标准的混乱严重制约了数字电视产业的发展,机卡分离技术为数字一体机的条件接收提供了一种有效的解决方案。目前,创维集团已经成功实现了机卡分离数字一体机的小批量试产。据了解,目前主要的电视厂商都在与机卡分离技术提供商深圳国微技术公司合作,已经有多家电视厂商正在进行数字电视机卡分离一体机的开发,并预计2005年3月份左右将推向市场。
机顶盒开发面临新的技术趋势和机会
作者:蒲文清
中国近1亿有线模拟电视用户一直以来被认为是机顶盒(STB)的潜在用户,然而开发商却不得不面对每年不到50万台需求的尴尬。2005年数字一体化电视将真正走向用户,传统的STB产品何去何从？地面标准、网络电视以及机卡分离技术将带来怎样的机会？本文通过对当前STB技术的分析,试图为STB开发商寻求答案,共同探讨STB技术和产品开发在2005年的发展趋势。
趋向多功能集成
随着数字电视一体机以及“STB”功能模块这种低成本的实现方案推出,传统的STB产品面临尴尬的境地,功能集成将是STB产品开发的新思路。当前强大的半导体方案能满足这些功能扩展需求,为开发商寻求产品差异化提供了硬件资源。
STB+DVR功能组合将可能成为未来STB厂商产品开发的一种思路。这种功能集成的产品得到部分半导体方案的支持,部分高端方案同时提供了两个MPEG-2解码器和强大CPU处理能力以及USB、IDE接口,其中Broadcom公司的BCM7110和7115方案都支持DVR功能扩展。基于STB+DVR的产品设计思路,开发商还可以实现图片、音视频文件与外部系统共享。
STB+DVD是另外一种功能组合产品,飞利浦和ST等公司的客户目前已经存在这样的功能需求,一些半导体公司正在计划开发STB+DVD的集成方案。此外,一些系统方案具有2D/3D图形子系统和强大处理能力的CPU,开发商可以利用这些资源开发一些诸如游戏的新应用。
中间件是STB实现增值业务和交互功能的重要平台,然而各种中间件技术在中国国内的应用几乎是一片空白。目前,北欧国家以及英国、意大利都已经广泛采用了实现交户功能的多媒体平台技术,包括MHP和MHEG5(英国)等已经得到广泛应用,具有MHP的STB增长快速。目前已经有部分中国开发商准备采用MHP技术,但中间件技术在中国的广泛应用还需要形成统一的规范。
主流芯片方案
STB产品面临不同的信号传输和条件接收标准,以及不同中间件方案、操作系统等带来的设计挑战。此外,还必须满足低端、中端和高端市场的不同需求。因此,半导体厂商提供了更多有针对性的方案,并强调方案的可扩展性、可编程特性、高度集成。下面通过一些具有代表性的系统方案来了解当前主流方案的功能和性能特点。
意法半导体公司作为全球领先的STB方案提供商,其QAMi5516是当前的主流方案。QAMi5516将传统方案中分离的信号解调器和MPEG-2视频流解码器双重功能集成,具有16位色OSD功能,并能满足USB和以太网端口扩展。该公司的另一款方案STi5100在业界首先采用了TruSurround真实环绕声技术,并预置了SRS TruBass和SRS Dialog Clarity,全面提升STB产品的音频表现,集成的ST20 CPU工作频率达到243MHz。该公司计划在2005年推出基于STi5100并具有更强CPU处理能力和集成度的新方案,以满足中国运营商的低成本需求。
Broadcom公司的单片有线STB方案BCM7115支持DVR功能集成、集成1024/256/64QAM接收器、带外QPSK接收器,以及QPSK/16-QAM/256-QAM上行突发调制器和DAVIC 1.2/1.5 MAC。交互式STB可以利用该方案来实现更高集成度的产品开发,降低系统成本并缩短面市时间。
卓然公司SupraTV系列中的一款芯片为传统的模拟电视实现数字信号接收带来了一种简单实现方案,开发商利用该方案可以开发出简单的“STB”功能模块,其总体成本可以控制在20美元左右。目前国内已有彩电厂商正在开发此类产品,主要出口美国市场。
机卡分离有待于规模应用
实现机卡分离的解决方案主要有小卡方案、USB接口方案和公共接口(CI)方案三种,公共接口方案得到主要的半导体厂商的支持,主要的CA系统提供商都有支持该方案的CA产品。中国主要的CAM卡提供商深圳国微技术公司就采用了此方案,该方案由于采用了DVB-CI标准,技术上更成熟,而且开发商的开发难度更低。
STB机卡分离一直以来被认为是实现从模拟电视向数字电视成功整体平移的关键技术,目前该技术正在走向实用。据了解,中国主要的STB厂商正在与 深圳国微技术公司合作,已经有多家厂商正在进行相关产品的开发和测试, 预计2005年将有十个左右品牌的机卡分离STB产品面市。
然而,机卡分离技术的广泛应用不可能一蹴而就,由于多年来已经建立的一些业务模式和合作关系,目前很多开发商还在沿用传统的CA系统。机卡分离技术的广泛应用还有赖于STB开发商、有线电视台和广电总局的统一推动。
地面标准和网络电视带来新的机会
数字电视地面标准有望在2005年上半年确定,该标准的应用有望带来超过有线STB更广泛的市场机会。然而也有专家对该市场的短期期望表示谨慎的乐观,Zarlink中国区经理叶伟平认为整个产业需要一定的发展过程,包括信号覆盖、用户的接受程度等。半导体厂商都密切关注着中国地面数字标准的出台,并计划与本地企业合作推出相关的解决方案,其中ST已经推出了针对清华DMB-T标准的系统解决方案。
目前,中国电信传出参与网络电视业务的消息,结合此前中国网通在杭州开展网络电视业务的消息,IP STB即将为中国STB厂商带来新的机会。不过,网络电视业务将面临采用何种信源编码标准的问题。卓然公司DTV/STB市场经理赵复中表示,中国流媒体采用的信源编码标准并不确定,他们将根据最终结果推出优化方案,但他同时也透露,将在高端高清方案中集成H.264和MPEG-4解码功能。
PMP:视频应用新热点
作者:胡萍
MP3播放器方兴未艾,另一类具有音视频播放等功能的便携式多媒体播放器(PMP)又开始广受关注。据CCID预测,在未来8年内,PMP增长速度都将保持在200%左右,到2008年,PMP市场规模将达百亿元人民币。展望2005年,技术的进步以及领先芯片厂商、主要制造商和设计公司的介入都将促进PMP产品不断发展,功能更加丰富。PMP正在成为消费电子领域新的音视频应用热点。
三大技术驱动
从系统的角度出发,PMP产品的开发主要涉及媒体处理技术、存储技术和显示技术。媒体处理技术依赖于采用先进半导体工艺和技术的高集成度、低功耗的单片系统,还有开放式高级操作系统支持下的音视频编解码和更多的应用软件。存储技术对于便携多媒体设备相当重要,需要体积小、容量大的硬盘或低成本的大容量存储卡。显示技术方面,目前LCD显示屏是主流,未来还会有一些新技术参与进来,例如OLED等。
随着音视频处理技术的发展,基于MPEG4的数字系统逐步取代了MPEG1系统,H.264的应用也日益广泛,在MPEG4 和H.264类产品中大多采用DSP完成视频和语音处理工作。由于PMP产品属于便携设备,因此还需要芯片整合许多种功能(如支持LCD显示、CF/SD等存储卡或硬盘接口控制器等),而且要求系统功耗较低。
目前PMP产品开发采用的DSP芯片方案主要有: TI的TMS320DSC21/DSC25/DM270/DM310；飞利浦的PNX1511；ADI公司的Blackfin处理器；飞思卡尔 的 21应用处理器(集成ARM926内核)等；Intel公司的Xscale处理器；此外,Sigma Designs EM8510等成熟的专用芯片也相继出现。这些高性能的媒体处理器能够支持LCD显示、USB 2.0、硬盘接口控制功能,以及MPEG-4、MP3、WMA、DivX等文件解码。
低功耗、低成本、易于使用是未来主流PMP产品需要具备的特性。飞利浦半导体公司亚太区行销总监David Khalifa介绍,“飞利浦的PNX1511芯片采用0.13微米工艺技术,可适于未来更低功耗和各种压缩/解压缩标准的要求。我们认为,PMP将需要采用0.09微米工艺技术,未来产品是基于ARM内核+媒体处理器的双核架构,采用Linux操作系统。”他还透露,飞利浦将采用支持H.264和高分辨率的速度更快的处理器来升级目前基于PNX1511的MediaBox解决方案。稍后,该公司还将发布新的基于ARM内核+媒体处理器的PMP参考设计方案。
而TI的DM642平台已升级到ARM9,并提升了视频协处理器性能,可提供更高质量音视频性能,支持如WinCE类型的实时操作系统。”据TI公司高级业务代表郑小龙介绍:“后续我们还将推出多种有针对性的新平台,其中包括新一代的开放式多媒体应用平台OMAP等。”
TI最新的参考设计是基于其TMS320DA255及“超低功率”c55x DSP产品线。该参考设计包含面向多语言用户接口的软件,支持希捷的1英寸5Gb硬盘,还支持应用编程接口(API)代码, 以及微软的数字版权管理功能。该设计的MPEG-4视频分辨率为QCIF(176×144),其它特性还包括MP3播放、视窗媒体音频编码和解码、录音(G.726编解码器)和内置FM接收机；拥有可调速、定音高音频回放算法及“放映幻灯片”模式,在播放音频的同时能显示JPEG图像。
飞思卡尔也有针对PMP的新举措,该公司(龙珠)系统设计总工程师邓国源表示,“2005年我们将为新一代PMP设计提供基于ARM11的31应用处理器,以及全套PMP系统解决方案,作为从目前基于21解决方案的平稳移植。”
此外,第三方设计公司Ingenient也推出基于TI DM270 SoC的PMP软硬件参考设计。可支持多种压缩及播放格式,包括MPEG-4 SP、MPEG-4 ASP、 MPEG-2、DivX 、WMV、WMA、MPEG-4 AAC-LC 、MP3等。Ingenient市场营销与业务拓展总监Bill Spears透露,下一阶段该公司将推出基于TI DM320和DM275的参考设计方案。
应用主流芯片方案,中国本土的厂商出台了多种PMP方案和产品。华恒科技基于飞思卡尔 多媒体处理器开发出MiniPMP产品方案,用于带2.2或2.5英寸液晶屏的微型PMP,存储介质为SD卡。香港津屹科技公司采用ESS公司的IC方案开发出SP-MP04KB SUPRL USB2.0 硬盘/存储卡多媒体播放板,可播放CD/VCD/DVD/Divx/Photo/MP3/WMA/AVI 等多种多媒体文件,支持USB2.0、USB OTG、存储卡(CF/MMC/SM/MS/SD)及硬盘。而深圳海威讯公司提供的PMP软件编解码方案,则是基于Intel PXA27x Bulverde处理器和摩托罗拉 21处理器,硬件编解码方案是采用海威讯HighDSP300。
功能集成拓宽发展空间
PMP技术的发展是综合且多方面的,技术融合使得该产品在功能集成方面具有很大的发展空间。初期PMP产品主要用于A/V播放,而新一代产品则可添加照相和摄像、音视频录制和编辑功能、3D游戏,以及支持无线和网络功能,并不断增强应用上的易操作和智能化特性。津屹科技的总经理田卫认为,PMP在功能集成上会有大发展,但主要还取决于市场需求,根据市场细分会有多种产品出现,而不限于个人娱乐产品。
功能上的多元化使PMP与其他便携类电子产品(例如多媒体手机、便携式DVD、手持游戏机等)之间出现很多交叉点,处于相互融合而又各有市场的局面。飞利浦的David Khalifa指出,“从长远看,PMP会逐步取代便携式DVD和固定娱乐设备。中国大陆的一些便携式DVD和MP3制造商正准备转型到PMP领域。”
目前,智能手机也已开始集成多媒体功能,但飞思卡尔的邓国源分析,考虑到功耗和系统成本,智能手机中的多媒体功能是非常有限的,因此高端PMP还是有市场的。华恒科技的产品经理张翼也认为,智能手机因为本身的技术问题,在一段时间内不会侵占PMP市场。
媒体处理器技术推动可视电话发展
作者:胡萍
步入多媒体通讯时代,可视电话呈现出新的生机。业内专家预测,未来几年内,可视电话不仅可与电信固话、小灵通、移动/联通手机互连,还可以与3G手机互通。可视电话将成为独立的产业,发展前景看好。
作为视讯终端产品,可视电话要能提供足够好的语音和视频质量,同时占用尽量小的信道带宽。而可视电话的核心技术-语音和视频压缩技术也正是依此发展的。目前可视电话的语音压缩标准主要有G.723.1、G.728、G.729和G.729A等。视频压缩编码技术也取得重大进展,ITU-T新公布的H.264标准与H.263相比,在同样带宽条件下图像质量能提高一倍,这在目前带宽还是比较紧张的情况下,优势明显。但由于其算法复杂,现阶段还没有成为主流技术,随着DSP芯片处理能力的不断提高,H.264将会广泛应用于可视电话等多媒体通讯产品。
可视电话技术的发展得益于先进的半导体技术。目前主流可视电话解决方案是基于通用DSP。例如TI的数字媒体处理器TMS320DM642、ADI的Blackfin处理器、飞利浦的数字媒体处理器Nexperia PNX1500等。这些媒体处理器的高速运算能力有力地推动了可视电话技术的发展。
其中,TI开发的DM642数字媒体处理器平台是一个能支持多制式、低成本IP视频电话的单芯片。基于DM642的解决方案适于H.264和H.263等多种视频压缩格式及H.323和SIP等网络协议,还可支持面向双流视频服务的H.239标准及适用于基于信令的H.320和H.245的系统。据悉,2005年1季度TI及其第三方闻亭科技公司还将联合推出更先进的可视电话解决方案。
而ADI的Blackfin处理器既能作为主要的音视频处理器,又能用作图形用户界面(GUI)和网络处理的主处理器。ADI公司软件和系统技术部产品行销经理Dan Ivanciw介绍说,“Blackfin是完全可编程的,因此可以很容易地支持新标准,而无需改变硬件平台。例如ADI可视电话平台中的Blackfin处理器能够支持H.264,这是通过软件升级来实现的。”
在多媒体信号处理领域,特别是在视频处理方面,通常要求数字信号处理器具有针对多媒体应用的、优化的内核结构和丰富的媒体接口。例如,美国Equator公司推出的高速宽带数字信号处理器BSP-15就是专门以视频应用为中心而设计的高效DSP,以高度集成的单芯片满足了宽带产品的需要。其核心功能是采用软件专为高性能、大视频流的宽带应用而设计,结合iMMediaTools软件开发环境及其提供的视音频库,BSP-15可以为数字视频图像应用提供高效的解决方案。
虽然可视电话属于终端产品,但其技术是渗透在整个系统中的。在产品开发中,既包含各种复杂的音视频算法软件,又涉及各种繁琐的网络协议软件,同时还需要进行用户界面和应用功能的开发,通常还需要底层实时操作系统,而且产品还需要进行各种视频和音频的测试,以及更繁重的网络互联互通及网络QoS测试。未来可视电话还需要更先进的技术支撑,TI的郑小龙表示,可视电话技术将朝着有助于提高图象流畅度和语音清晰度、有效减低数据率、更有效实现系统的QoS保障的方向发展。
随着可视电话的发展,还有其他功能会被整合进来,例如短信、电子邮件等。闻亭科技的总经理董永宏指出,未来可视电话将成为家庭或办公室主要的桌面通讯中心。而在无线通讯技术的驱动下,可视电话还会成为移动视频通讯中心。可以预见,可视电话是未来通讯的发展趋势,而以视频为主要应用的3G的发展也将为可视电话产业注入新的生机。
作者:蒲文清, 胡萍
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