數(shù)字家庭的最新技術(shù)進展：高清接口、家庭網(wǎng)絡(luò)及音視頻轉(zhuǎn)換

隨著家庭中的多媒體內(nèi)容呈指數(shù)級增長，設(shè)計工程師面臨著對存儲、傳遞和共享這種內(nèi)容的不斷增長的消費需求。

許多工作已經(jīng)在這些領(lǐng)域和大量標準中得以實現(xiàn)，但是更多工作則只是剛剛有點眉目。

對于媒體服務(wù)器(參見HP MediaSmart服務(wù)器)等系統(tǒng)上的數(shù)字內(nèi)容中央存儲設(shè)備而言，需要在不同的設(shè)備上顯示這些內(nèi)容，并通過有線或者無線網(wǎng)絡(luò)將其發(fā)送出去。但是，另一種可能是數(shù)字內(nèi)容分布在家庭中。用戶需要從這些內(nèi)容所在的任何可能位置，通過用戶當時正在觀看或收聽的設(shè)備(無論是PC、機頂盒還是手持式設(shè)備)來訪問這些內(nèi)容。

最近，半導體技術(shù)在高清內(nèi)容方面的進步體現(xiàn)了該產(chǎn)業(yè)對標準的真正支持。這些進步也給設(shè)計工程師帶來了在標準框架內(nèi)打造更好的新消費產(chǎn)品的途徑。

關(guān)于接口

隨著消費者迅速轉(zhuǎn)向HDTV，高清多媒體接口(HDMI)等標準在家庭領(lǐng)域的意義越來越突出。為了鞏固該標準，意法半導體(ST)最近發(fā)布了首個HDMI開關(guān)STDVE003A(圖1)。

這款產(chǎn)品支持高達3.4Gbps的視頻數(shù)據(jù)傳輸速率。在此速率下可實現(xiàn)全16位色深(65k色)，從而呈現(xiàn)真正的高清圖片。由于該產(chǎn)品提供多個HDMI輸入用于游戲控制臺、機頂盒和高清DVD播放器(Blu-ray和HD-DVD)外部程序源，因此LCD和等離子電視機可以從中受益。最重要的是，該產(chǎn)品包含一個集成的均衡器，旨在解決采用受損電纜或者超過20米的電纜時的信號衰減問題。

STDVE003A是針對高性能TMDS(最小化傳輸差分信號)數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹坝性磾?shù)字多路復用器”。由于它被配置成3:1開關(guān)，因此電視設(shè)計工程師可為一個HDMI接收器芯片提供多達三個輸入端口。在傳輸?shù)较乱粯O之前接收和均衡輸入信號的內(nèi)部有源組件可保持和增強信號完整性。

較高的數(shù)據(jù)傳輸速率完全符合最新的HDMI規(guī)范版本1.3。相比之下，由于較低的數(shù)據(jù)速率能力，其它解決方案一般將色深限制為12位(4k色)，即使是最初的視頻源(例如，來自Blu-ray和HD-DVD播放器的視頻源)為16位時。通過STDVE003A發(fā)送的16位源將產(chǎn)生更鮮艷、更明亮的16位圖片。

這款產(chǎn)品的10萬個批量單價為1.50美元，與同類產(chǎn)品相比具有成本競爭力。此外，其兼容的封裝和封裝引腳使其非常容易升級當前解決方案，而不需要改變PCB布局。

HDMI并不是數(shù)字家庭領(lǐng)域唯一的競爭主流的顯示標準。視頻電子標準協(xié)會(VESA)的數(shù)字顯示接口標準DisplayPort也正在發(fā)展壯大。

今年早些時候，AMD公司展出了業(yè)內(nèi)首個帶本地DisplayPort接口的圖形處理器。此外，三星電子(Samsung Electronics)發(fā)布了具備DisplayPort接口的10.8Gbps極高帶寬30英寸LCD面板，可顯示2560×1600分辨率的圖片，并且無需使用雙鏈路。

最近，IDT(Integrated Device Technology)公司宣布，該公司將專注于開發(fā)用于下一代數(shù)字顯示器設(shè)備的接口和控制器解決方案。該公司已經(jīng)開發(fā)出一個可用的“概念驗證(proof-of-concept)”DisplayPort器件，并且正在與想要與Display Port標準建立互操作性的顯示器客戶和公司積極合作。該公司計劃在2008年第一季度推出符合DisplayPort標準的產(chǎn)品。

據(jù)IDT公司的數(shù)字顯示器運營部副總裁兼總經(jīng)理Ji Park表示，“DisplayPort擁有諸多優(yōu)勢，這使其成為繼模擬VGA、目前在電視和PC中采用數(shù)字可視接口以及筆記本和監(jiān)視器內(nèi)部采用的低壓差分信號鏈路之后的技術(shù)，業(yè)內(nèi)一些人士還認為，DisplayPort可能替代高清多媒體接口標準。無論結(jié)果如何，IDT都將繼續(xù)支持這兩種標準，因為我們認為這種策略將在長期為我們的客戶提供最大的利益?！?/p>

家庭網(wǎng)絡(luò)的最新發(fā)展

隨著SMSC公司基于PCI的網(wǎng)絡(luò)多媒體協(xié)處理器LAN9132的發(fā)布，今年年初家庭中的網(wǎng)絡(luò)多媒體內(nèi)容出現(xiàn)了激增。該協(xié)處理器支持數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(DLNA)的指導方針。

通過SMSC的RipStream技術(shù)，該協(xié)處理器結(jié)合了對多個高清音視頻(A/V)流以及軟件協(xié)議棧管理和安全的支持。因此，LAN9132的一系列靈活設(shè)計功能解決了消費電子設(shè)備的互操作性和內(nèi)容保護挑戰(zhàn)。應(yīng)用包括基于網(wǎng)絡(luò)的HDTV、機頂盒、數(shù)碼攝像機、家庭媒體服務(wù)器和無線多媒體數(shù)據(jù)流應(yīng)用。

LAN9132滿足了要求魯棒性、靈活PCI接口的消費電子裝置對系統(tǒng)級芯片(SoC)不斷增長的需求。此外，它還非常適合802.11n等未來的網(wǎng)絡(luò)接口。該器件本身向設(shè)計工程師提供了32位ARM926內(nèi)核，從而通過TCP/IP和通用即插即用(UPnP)堆棧卸載能力和數(shù)字版權(quán)管理技術(shù)提供了靈活性。

由于LAN9132是基于PCI的，因此設(shè)計工程師在支持DLNA指導方針方面擁有更寬的主機接口選擇范圍。因此，他們可以通過同時分發(fā)多個高清流以更高帶寬來滿足家庭網(wǎng)絡(luò)要求。該器件的批量單價不到10美元。

今年，另一個家庭網(wǎng)絡(luò)組織同軸電纜多媒體聯(lián)盟(MoCA)也在發(fā)展。Entropic Communications公司最近發(fā)布了內(nèi)業(yè)首個支持MoCA 1.1的芯片c.LINK EN2210/EN1010(圖2)。該芯片的發(fā)布是MoCA 1.1芯片組標準被認可之后的熱門新聞。

采用Entropic的c.LINK芯片組，電信、有線和衛(wèi)星運營商能夠以一定的成本效益將用戶的現(xiàn)有同軸電纜基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)換成175Mbps家庭娛樂骨干網(wǎng)絡(luò)。通過該芯片組，用戶可以共享標清電視(SDTV)和HDTV視頻、音樂、游戲和圖像等數(shù)字娛樂內(nèi)容。

今年六月份，Entropic發(fā)布了針對其c.LINK平臺的新功能組，包括參數(shù)化服務(wù)質(zhì)量(PQoS)、用來提高吞吐能力的封包聚集、16節(jié)點支持、遠程診斷能力和首選網(wǎng)絡(luò)協(xié)同。現(xiàn)在，這些功能是MoCA 1.1規(guī)范的一部分。獲取這些功能只需要將軟件升級到EN2210/1010芯片組。

同時，IEEE P1901工作組啟動了選擇可形成寬帶電力線通信標準基礎(chǔ)的單個提案的最初步驟。該提案的物理和媒體訪問控制(MAC)層包含最初由DS2(Design of Systems on Silicon)引入的重要電力線技術(shù)，如200Mbps的數(shù)據(jù)速率、密集型多載波調(diào)制、時分多址(TDMA)MAC和針對音視頻應(yīng)用的先進QoS。

為了進一步支持電力線網(wǎng)絡(luò)，DS2公司最近發(fā)布了一項技術(shù)，該技術(shù)將允許下一代電力線產(chǎn)品在400Mbps的峰值數(shù)據(jù)速率下工作。這將實現(xiàn)新的支持HD的多媒體應(yīng)用的開發(fā)，如多通道HD IPTV發(fā)送或多室個人錄像機(PVR)。DS2公司的400Mbps技術(shù)將與該公司現(xiàn)有的200Mbps產(chǎn)品(如Aitana芯片組)兼容，從而確保針對現(xiàn)有用戶和設(shè)計的無縫遷移。該技術(shù)還符合發(fā)展中的標準。預計可實現(xiàn)性能翻番的技術(shù)將在2009年全面到來。

音視頻轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換代碼的過程基本上將多媒體內(nèi)容從一種標準格式變成另一種標準格式，是數(shù)字家庭中內(nèi)容分發(fā)過程中非常重要的一步。隨著最近德州儀器(TI)公司的新DaVinci數(shù)字媒體處理器的發(fā)布，代碼轉(zhuǎn)換獲得了較大的發(fā)展。

TMS320DM6467是一款特別針對實時、多格式、高清視頻代碼轉(zhuǎn)換而調(diào)諧的基于DSP的SoC。該器件的性能有望達到前一代處理器的十倍。該處理器是針對解決消費和商業(yè)市場中的高清代碼轉(zhuǎn)換挑戰(zhàn)而設(shè)計的，很可能用于家庭中的IP機頂盒。

其多核設(shè)計包含一個集成的ARM926EJ-S內(nèi)核、C64x+ DSP內(nèi)核、高清視頻/成像協(xié)處理器(HD-VICP)、視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎和目標視頻端口接口(圖3)。HD-VICP可通過用于HD 1080i H.264高畫質(zhì)影像代碼轉(zhuǎn)換的專有加速器提供3GHz的DSP處理能力。其視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎管理包括縮小、色度采樣和菜單覆蓋功能在內(nèi)的視頻處理任務(wù)。

不到300MHz的DSP內(nèi)核用來管理多格式視頻代碼轉(zhuǎn)換，從而將剩下的DSP凈空留給其它的應(yīng)用性能。該器件還包含一個工業(yè)標準的PCI總線和連接外設(shè)的吉比特以太網(wǎng)。

例如，可能采用DM6447來將傳入機頂盒的高清MPEG2視頻流代碼轉(zhuǎn)換成實時的H.264 HP@L4流。然后，經(jīng)過代碼轉(zhuǎn)換的流通過Wi-Fi鏈路發(fā)送，以在HP IPAQ PDA等手持設(shè)備上觀看。

TI公司表示，DM6467的集成度和優(yōu)化級別使得在以先前應(yīng)用系統(tǒng)成本的十分之一提供這種性能的同時，還維持了處理多個視頻格式所需的靈活性。采用DM6467來處理視頻的代碼轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)將只需更小的功率、更便宜的DDR2內(nèi)存、更少的閃存數(shù)以及更小的FPGA，從而節(jié)省更多的材料成本。

該處理器充分利用了TI的DaVinci開發(fā)環(huán)境，包括完整的硬件、軟件和開發(fā)工具。此外，加快開發(fā)過程的還有DM6467數(shù)字視頻評估模塊(DVEVM)，該模塊包含MontaVista Linux、工業(yè)標準和DaVinci應(yīng)用編程接口(API)、DaVinci編解碼器引擎和一系列用于評估的多媒體編解碼器。

除了標準視頻、圖像、語音和音頻編解碼器之外，該系統(tǒng)還包含MPEG-2到H.264等最新代碼轉(zhuǎn)換器。DaVinci TMS320DM6467的5萬片批量單價為35.95美元。DVEVM計劃在2008年第一季度開始付運。

有關(guān)家庭網(wǎng)絡(luò)標準的更多信息，請參閱網(wǎng)站上的文章“Digital Home Networks Need Some Discipline”。