以異質(zhì)多核心平臺實(shí)現(xiàn)多媒體可攜應(yīng)用

不論是制作端、播放端或設(shè)備端，數(shù)字多媒體的應(yīng)用已愈來愈多樣和廣泛，在技術(shù)上的努力都致力于達(dá)到隨時(shí)(Anytime)、隨地(Anywhere)、任何設(shè)備(Any device)和各種網(wǎng)絡(luò)(Any network)都能制作、播放數(shù)字多媒體的環(huán)境。這些設(shè)備包括電視、計(jì)算機(jī)和汽車影音播放器，以及各式各樣的手持式設(shè)備，其中又以手機(jī)為眾所關(guān)注的大宗市場。這些固定或隨身型的設(shè)備不僅要能錄、能放，而且開始要求能提供高畫質(zhì)(HD)的影音內(nèi)容。

為實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用需求，多媒體芯片目前面臨極大的挑戰(zhàn)，例如必須有能力支持廣泛且持續(xù)更新的多媒體格式、提供高質(zhì)量的編解碼能力、適合多樣化的可攜式造型設(shè)計(jì)、延長電池的續(xù)航力，并能加速上市的時(shí)程。也就是說，今日的多媒體芯片必須在效能、彈性及功耗上獲得突破，因而需要采用新一代的技術(shù)架構(gòu)。本文將剖析數(shù)字多媒體的技術(shù)挑戰(zhàn)，并說明異質(zhì)多核心平臺的優(yōu)勢所在。

數(shù)字多媒體設(shè)計(jì)議題

今日市場上已開發(fā)許多的視訊編碼標(biāo)準(zhǔn)，不同的設(shè)備會因應(yīng)用性的不同而選擇需要的視訊編譯碼技術(shù)。不過，隨著這些消費(fèi)性電子設(shè)備朝向互連性、開放性發(fā)展，因此愈來愈被要求能夠兼容廣泛的解碼能力。要做到這一點(diǎn)并不容易，因?yàn)槭袌錾弦殉霈F(xiàn)太多的影音標(biāo)準(zhǔn)，而這些標(biāo)準(zhǔn)中往往又存在不同的版本(versions)和規(guī)格(profiles);不僅如此，在傳送上，視訊編碼比特流會被包裹為各種不同的檔案格式，視訊系統(tǒng)要能夠閱讀與譯碼。

在視訊標(biāo)準(zhǔn)的制定上，目前的工作以延伸現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)為主，而非開發(fā)全新的視訊編譯碼方法。在版本更新的制定目標(biāo)上，是希望做到更有效率的頻寬使用。其它的努力包括讓H.264具備3D視訊的多重觀看編解碼能力，以及提高標(biāo)準(zhǔn)的延展性。延展性的目的在于讓一種編碼格式能夠以不同的分辨率和訊框速率來譯碼，這有助于解決標(biāo)準(zhǔn)紛歧不兼容的問題。

其它要考慮的議題還包括影像分辨率、訊框速率(frame-rate)、位速率(bit rate)等基本的影像條件，不同的條件提供不同的影像質(zhì)量，例如標(biāo)準(zhǔn)畫質(zhì)電視訊號為每線720像素，可攜式多媒體播放器(PMP)的屏幕通常為每線320像素。在設(shè)計(jì)上還需注意延遲性、前/后處理能力、錯(cuò)誤回復(fù)、穩(wěn)固性、同步性以及運(yùn)算功率等技術(shù)議題。以前/后處理為例，在視訊編譯碼的前后，透過影像過濾、縮放和訊框速率轉(zhuǎn)換等先進(jìn)的算法，能夠大幅改善呈現(xiàn)在屏幕上的影像質(zhì)量。

另一個(gè)重大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)來自于手持式設(shè)備對高畫質(zhì)(HD)視訊的需求。HD對內(nèi)容質(zhì)量的要求比SD高出許多，不論是音訊或視訊內(nèi)容，都需要更高的取樣速率及位速率，也需要更多的內(nèi)存容量及處理器資源。以視訊內(nèi)容為例，HD的數(shù)據(jù)內(nèi)容龐大，其訊框數(shù)據(jù)比SD多出6至8倍，數(shù)據(jù)傳輸率需要90–120 MB/s，HD的位速率更可高達(dá)100 Mbps以上。

異質(zhì)多核心平臺架構(gòu)

在為設(shè)備選擇一個(gè)視訊處理系統(tǒng)時(shí)，最理想的作法是選擇能處理許多視訊編譯碼標(biāo)準(zhǔn)和處理技術(shù)的系統(tǒng)，而且具備軟件可程序性和韌體可升級性，這樣才能提供最大的設(shè)計(jì)彈性來滿足上述的設(shè)計(jì)議題。此外，對于運(yùn)算資源有限的手持式設(shè)備來說，高畫質(zhì)視訊是相當(dāng)不易達(dá)成的任務(wù)，因此必須采用突破性的視訊處理架構(gòu)。

目前市場上存在多種視訊處理作法，基本上是以硬件加速器的方式來提高視訊運(yùn)算的效能，或是采用DSP方案來滿足設(shè)計(jì)上的彈性需求。這兩類作法各有優(yōu)缺點(diǎn)，ARC則以可配置處理器(Configurable Processor)為核心，提出兼容性的VRaptor異質(zhì)多核心平臺的解決途徑。