便携式媒体播放器是DVB-H业务的理想载体

2006-10-04 15:16:20 来源:国际电子商情
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        作者:J. Bridgwater,飞思卡尔半导体公司无线及移动系统部

        2006年将是手持设备终端上的移动电视广播服务开始腾飞的一年。节目传输已经开始在几个国家试行,在初夏开始的2006年德国世界杯有望成为移动电视广播史上具有里程碑意义的事件,它将吸引更多消费者使用移动电视业务。 

        能够接收DVB-H和T-DMB格式的移动电视广播的手机已经开始推向市场,据预测,此类设备将呈现强劲增长态势。然而,消费电子产品制造商却希望提供新外形的设备,作为接收和观看移动电视的理想平台,这种产品就是便携式媒体播放器(PMP)。
        PMP为视频和音频回放进行过优化,其趋势是提供对角线长度达到4英寸甚至6英寸的液晶彩色显示屏。与手机相比,这种设备的屏幕更大,观看视频时的感觉更加舒适。手机在观看视频时总会受到屏幕大小的限制,其屏幕对角线长度一般不超过2.5英寸。此外,PMP通常还包含一个大容量的非易失性存储器,可能是闪存或硬盘,它们可用于保存通过移动广播接收的节目。这就为将PMP转化成移动式个人录像机(PVR)创造了可能。

市场预测:过亿部移动电视需求在等待

        根据ABI调研公司2005年第二季度的预测,到2010年,支持移动电视功能的手机全球出货量将达到1.6亿部,2005年至2010间的年复合增长率将达到创记录的143%。 

        但是,正如上文所述,我们认为,移动电视并不只限于在手机上播放。事实上,任何带有显示屏的设备都可以添加移动电视功能。Modeo是一家在部署DVB-H方面处于领先地位的美国广播公司,该公司的首席执行官Michael Schueppert曾说过,移动电视市场50%的消费者将倾向于“更广泛的设备,而不只限于手机。”

        如果我们根据这一预测得出最为乐观的结论,就意味着到2010年,每年还要另外销售1.6亿非手机移动电视设备。即使是不太乐观的结论,这1.6亿设备中也有一半是非手机移动电视设备,仍然是一个非常诱人的市场机遇。我们正在讨论的是什么类型的非手机设备呢?本文的重点是便携式媒体播放器,此外还包括PDA(个人数字助理)、手持式导航设备、Web tablet、便携式游戏设备和笔记本电脑等。

初期试验结果

        2005年,总部设在英国牛津的O2公司对300多名手机用户展开的一次试验表明,用户每周观看移动电视的平均时间为3小时,而且都是在对角线长度不足2英寸的显示屏上观看。令人难以置信的是,超过50%的观看都是在家中。移动电视观看的个性化特性具有如此大的吸引力,以至于即使在可以观看传统电视的时候,人们也情愿看移动电视。

        如果人们每周在小型手机显示屏上观看3小时的移动电视,那么,如果提供更为丰富的观看体验,并且设备仍然小得足以装进口袋,他们会不会更加热衷于移动电视呢?

PMP是移动电视理想平台

      之所以说便携式媒体播放器是移动电视的理想平台,主要是因为:

    1. PMP相对较大的显示屏和强大的音频功能,可以实现更丰富的观看体验。

      PMP一般都拥有3.5英寸或更大的彩色显示屏,另外还有高质量的耳机输出和嵌入式的扬声器。480×270分辨率的QVGA宽显示屏日渐流行起来。所有这些都使PMP成为舒适观看移动电视的理想平台。

    2. PMP的属性能够实现新的用例,从而增强移动电视的吸引力,带来新的创收机会;

      PMP一般都带有20GB或更多的嵌入式大容量存储器,从而为使用移动电视的众多新途径成为可能,如数字视频录音和podcasting(播客)。

    3. PMP不会受到运营商对在手机上观看移动电视的抵触态度的影响。大多数手机都会受到移动电话运营商的严格限制,因为用户只支付了手机实际成本中的一部分成本。为了弥补这一损失,运营商期望手机主要用在能为运营商创收的业务上,主要是语音呼叫和短消息。运营商对移动电视的态度也不是很积极,因为在电话上观看电视的用户所创造的收入可能要比那些打电话的用户少。很显然,PMP不会受到这些利益冲突的影响。

移动娱乐终端的定义

    我们将这种融合的移动电视/便携式媒体播放器设备称为“移动娱乐终端”或MET。要想成为合格的MET,设备必须具有如下特征:

* 便携性 - 足够小,能够装进夹克的口袋

* 移动电视TV接收 - 移动中接收电视节目

* 大容量存储器提供多媒体重放功能

* 屏幕要比手机屏幕大:2.5英寸 - 7英寸

* 能够与“媒体服务器”(如PC、机顶盒等)交换内容

H.264 - 视频解码器CPU负荷的案例分析

为了解码并播放H.264视频流,必须执行如下任务:

* 视频解码

* 内环影像噪声过滤

* 扩大图像尺寸,从规定尺寸扩大到全屏

* 色彩空间转换 —— 一般从YUV格式转换为RGB格式

* 图形重叠 —— 将视频与重叠的图形或文本结合起来

* 从Portrait(肖像)格式旋转为Landscape(风景画)格式,或者相反

如果这些任务都在普通的RISC CPU软件上执行,则不同任务的负荷如图所示:


实际的H.264解码任务只占总负荷的28%。


        要在软件中执行所有任务,需要超过1.5GHz的CPU负荷,即使是在拥有DSP扩展和向量浮点协处理器(例如在i.MX31中使用的ARM1136-JFS)的高级RISC CPU中,情况也是如此。然而,需要注意的是,实际的H.264解码任务只占到总负荷28%,不由专门解码器处理的图像处理任务构成了CPU负荷的绝大部分。

        根据上面的任务分配,i.MX31设计人员倾向于实施硬件加速器,以实施计算密集的图像处理任务,而将视频解码任务放在软件中执行。532MHz ARM11内核足够强大,能以每秒30帧的速度,对大多数视频格式进行解码,至少达到VGA分辨率,将这部分解码任务交给软件完成,可以提供很高的灵活性,支持众多不同的编码解码器。

MET实施的基线

        飞思卡尔已经构建了MET原型,以演示这种新概念的使用。飞思卡尔的移动娱乐终端实施的核心就是i.MX31多媒体应用处理器。这款处理器基于嵌入式532MHz ARM11 CPU,带有128KB的L2高速缓存,其功能足够强大,能够在软件中执行高分辨率的视频和音频解码器,同时利用专用硬件加快大多数计算密集型任务(视频编码和图像处理)的处理(请参见H.264案例分析)。这就意味着只需更换软件,i.MX31就能支持多种解码器格式——这对移动电视应用至关重要,因为选择什么样的编解码器是由运营商决定的。它还使MET拥有了更加全面的功能,可以播放从因特网上下载的不同格式的编码视频。

        i.MX31还带有专用ATA-6硬盘接口、LCD控制器,以及一个460mbps的高速USB 2.0 On The Go接口,用于与其它USB设备进行文件交换。在这个系统中,i.MX31运行Linux操作系统,而应用软件则管理用户接口、多媒体框架和DVB-H控制堆栈。

        DVB-H接收器模块基于飞思卡尔的零中频 DVB-H调谐器,安装在SD卡上,该卡要插入i.MX31的两个SDIO接口中的一个。

        系统需要的几乎所有电源、模拟音频和接口功能都集成到MC13783电源管理集成电路中。这样构成了一个简单的系统架构。

基线架构用例

这种简单的系统架构可以支持以下的各种使用场景:

* 观看移动电视(通过DVB-H)

        这通常意味着H.264和AAC音频能以每秒30帧(fps)的速度解码和播放,达到 QVGA分辨率。

* 便携式视频 /音频 /图片播放

        以各种可能格式保存在硬盘上(如DivX、XviD、MPEG4、JPEG、MP3等)的电影、音乐和图片的播放。

* 与PC或其它USB设备的文件交换

        在正常情况下,要通过USB全速连接(最高480mbps)交换文件,也可以通过可选的WiFi模块交换。

* 连接到外部电视,在大屏幕上重放

        MET支持通过合成视频输出端子与外部显示器的连接,这样用户就可以在旅途中带上MET,观看保存的内容,例如在酒店客房的电视上。

* 在MET上观看DVB-H

      上表概括了在接收和观看DVB-H格式的移动电视节目时i.MX31上的CPU负荷:

        在这种情况下使用的视频格式是H.264,有些移动电视运营商选择使用WMV9作为视频格式,这种格式与H.264的复杂性相似,解码所需的CPU容量也相似。i.MX31的速度最高达到532MHz ,拥用足够的性能上升空间来运行DVB-H。

高级用例

        此外,MET还可以支持如下高级功能,其中有些功能中只有在移动电视与便携式媒体播放器实现融合时才能提供:

* 个人录像机(PVR)功能

        通过PVR与数字电视的结合,用户只需在电子节目向导中进行一次点击,即可选择需要自动录制的节目,或者“暂停”直播节目,以后再恢复观看,同时继续录制剩余的节目。

* 播客(Podcasting)

        用户可订阅电视或广播节目,这些节目都是在非高峰时段自动接收并在硬盘上录制的,以便以后播放。

* 模拟电视输入

        MET提供了合成视频输入端子,因而可以作为VCR使用,用于录制模拟视频输入内容,视频输入的来源既可以是TV信号,也可以是摄像机。

* 无线连接

        正如上文所述,WiFi可用于与主设备(比如PC)交换文件。它还可用于在MET之间来回传输视频流。然而,WiFi的固有功耗会快速耗尽电池。更好的解决办案是超宽带技术,在短距离上,它的数据速率比WiFi高,功耗又比WiFi低。飞思卡尔计划使用自己的直接序列超带宽(DS-UWB)芯片组,在UWB上演示视频流。

结论

        移动电视的出现为新型融合消费电子设备提供了机会。飞思卡尔已经实施了融合的PMP和移动电视参照设计,但移动娱乐终端也可能基于手持GPS设备或便携式游戏设备。据预计,这个市场领域将实现爆炸式增长,新用例和业务模式的机遇众多,唯一对其制约的因素恐怕是设计人员的想象力跟不上。

 
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