以異質多核心平臺實現多媒體可攜應用

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

為實現這些應用需求，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、提供高質量的編解a能力、適合多樣化的可攜式造型設計、延長電池的續(xù)航力，并能加速上市的時程。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架構。本文將剖析數字多媒體的技術挑戰(zhàn)，并說明異質多核心平臺的優(yōu)勢所在。

數字多媒體設計議題

今日市場上已開發(fā)許多的視訊編碼標準，不同的設備會因應用性的不同而選擇需要的視訊編譯碼技術。不過，隨著這些消費性電子設備朝向互連性、開放性發(fā)展，因此愈來愈被要求能夠兼容廣泛的解a能力。要做到這一點并不容易，因為市場上已出現太多的影音標準，而這些標準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。

在視訊標準的制定上，目前的工作以延伸現有的標準為主，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a能力，以及提高標準的延展性。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，這有助于解決標準紛歧不兼容的問題。

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量，例如標準畫質電視訊號為每線720像素，可攜式多媒體播放器(PMP)的屏幕通常為每線320像素。在設計上還需注意延遲性、前/后處理能力、錯誤回復、穩(wěn)固性、同步性以及運算功率等技術議題。以前/后處理為例，在視訊編譯碼的前后，透過影像過濾、縮放和訊框速率轉換等先進的算法，能夠大幅改善呈現在屏幕上的影像質量。

另一個重大的設計挑戰(zhàn)來自于手持式設備對高畫質(HD)視訊的需求。HD對內容質量的要求比SD高出許多，不論是音訊或視訊內容，都需要更高的取樣速率及位速率，也需要更多的內存容量及處理器資源。以視訊內容為例，HD的數據內容龐大，其訊框數據比SD多出6至8倍，數據傳輸率需要90–120 MB/s，HD的位速率更可高達100 Mbps以上。

異質多核心平臺架構

在為設備選擇一個視訊處理系統(tǒng)時，最理想的作法是選擇能處理許多視訊編譯碼標準和處理技術的系統(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計彈性來滿足上述的設計議題。此外，對于運算資源有限的手持式設備來說，高畫質視訊是相當不易達成的任務，因此必須采用突破性的視訊處理架構。

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算的效能，或是采用DSP方案來滿足設計上的彈性需求。這兩類作法各有優(yōu)缺點，ARC則以可配置處理器(Configurable Processor)為核心，提出兼容性的VRaptor異質多核心平臺的解決途徑。