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下一代联网消费产品SoC的特定硬件要求

Kevin Kitagawa | Android,SoC,数字电视,DTV,机顶盒| 2011-01-26
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下一代联网消费产品SoC的中心议题:
    * 介绍Android、Adobe Flash Player 和Yahoo! TV Widget等新型联网消费平台
    * 下一代联网产品SoC 对特定硬件的要求
下一代联网消费产品SoC的解决方案:
    * 启用IP
    * 关于CPU的考虑
    * 关于图形的考虑


数字家庭设备的互连和互联网连接越来越多,这让
SoC 和系统开发者面临更高的复杂性。本文从技术角度介绍AndroidAdobe Flash Player Yahoo! TV Widget等新型联网消费平台,以及利用这些平台的下一代联网产品SoC 对特定硬件的要求。

未来的联网产品

下一代数字电视(DTV)、机顶盒(STB)和数字媒体适配器将成为访问不同来源——任何本地设备、网络和互联网——内容的中心,这个过程类似于网页浏览的演变。传统上,用户是通过内容门户网站或搜索引擎在个人电脑上 访问网页内容。现在,通过高清电视(HDTV),消费者可以访问驻留在STB、蓝光播放机、YouTubeNetflix 和其它(Cloud)”上供应商的内容。

统上,设备使用模式之间存在明显的区别,包括在哪里使用设备,以及用户如何与设备互动。手机主要是一个人用来随时随地拨打电话/发送短信的通信设备。数字 电视/机顶盒主要是在客厅中由几个人使用,用来欣赏节目、音乐和视频。个人电脑几乎都用在办公室中,用于商业和网络应用,而且我们通过键盘和鼠标与个人电 脑进行互动。如今,像 iPhone 这样的设备,可以让用户在任何地方体验互联网、音乐和视频。客厅里的大屏幕平板电视已经开始集成联网 特性和功能。明天的电视将成为家庭中的所有电子功能的指令中心(command centers)”,因此,我们与它们之间互动方式将继续发生演变。

Adobe Flash PlayerAndroid Yahoo! TV Widget 等新的软件平台,正在帮助用户访问不同来源的丰富内容,并与之互动。为实现明天的新型设备和技术,新的软件平台必须能够:处理数字广播和 IPTV 的高清传输流的能力;整合现有的中间件,并提供支持视频点播的客户机/服务器;提供条件接入和安全性来访问受保护的内容;符合网络接入和内容共享的 DLNA 标准;为远程控制支持、大屏幕用户界面(UI)和菜单系统提供一个可行的客厅用户界面。其它必要的改进包括:需要一种完整的网络体验、硬件加速的高清 (HD)视频、多声道音频支持和支持硬件加速的2D/3D图形。

1. Adobe Flash Player

当今的互联网上,有超过 75 的视频内容是由 Adobe Flash Player 驱动的。当然,这些内容传统上是通过基于 PC 的网络浏览器进行浏览的。现在,Adobe 率先提出了一个全行业倡议——开放屏幕计划(Open Screen Project),正在努力通过 Adobe Flash 平台提供丰富的互联网体验,不仅在个人个人电脑上,同时也可以在移动电话、电视、机顶盒和其它消费电子设备上实现这种体验。随着数字家庭设备越来越多地要 求网页内容和丰富的用户体验,今后这些设备必须具备支持用户访问基于 Flash 内容的能力,无论是欣赏来自大型广播公司和媒体公司的内容,还是访问社交网站的视频。

2.Android 平台

Android 被设计用来为手机提供了丰富的应用和功能。现在,Android 正在向其它消费市场渗透,带来了丰富的互联网体验,例如DTVSTB、蓝光播放机等。到目前为止,这些数字家庭设备还主要是应用有限的封闭式系统,只有 节目指南、DVR 和业务消息等。Android 可以只用一台设备提升搜索和访问视频、音乐及其它新闻、天气、日历和交通等互联网内容的能力。在未来的几年里,基于 Android 的数字客厅设备将迅猛发展。消费者对顺利交付丰富的互联网内容的需求,将决定市场的发展。

3. Yahoo! TV Widget

Yahoo! TV Widget可以通过满足电视观众特定需要的应用,将流行的互联网服务及网上媒体送达给观众。由Yahoo! Widget Engine 推动的TV Widget用户体验,提供了丰富的电视体验,包括能够在屏幕上个性化整合互联网内容和互动体验。借助这些类型的平台,开发商可以将越来越多的各种类型互 联网内容送到电视上,实现全新的电视收看体验。

启用IP

在实现客厅中新体验和互动方面,这些软 件平台和其它平台在扮演重要的角色。虽然数字家庭产品传统上已采用硬件视频处理器,但目前的软件平台非常简单,且是由成本而不是性能推动的。未来的软件平 台可提供丰富的用户体验,可显著改变支持这种体验所需的 SoC 硬件IP模块。强大的 CPU、图形和视频处理器都是必需的,而且必须以一种低成本的消费电子产品友好的方式来实现。由于成本的限制——内存和 BOM 成本太昂贵,在这些嵌入式产品中不可能使用个人电脑软件和硬件架构。在客厅中放置个人电脑 SoC 是不能解决问题的。

1是作为数字家庭 SoC的核心的硬件IP组件(CPU、视频解码器、图形和音频)

图1:联网设备 SoC 的典型结构框图。
1:联网设备 SoC 的典型结构框图。

关于CPU的考虑

着系统软件从简单的 RTOS/内核转化成支持多媒体、多任务、3D 交互用户界面以及虚拟化技术( JavaAdobe Flash PlayerJavaScript Android)完整的操作系统,对CPU 的要求也大大增加了。这种软件的大部分都需要性能接近 1GHz 的嵌入式处理器,并可以轻松地利用多内核、多线程 CPU 架构的优势,以优化功耗和性能。在联网设备中,许多应用是同时启动和运行的。这方面的一个典型例子是来自 Yahoo! TV Widget 平台的基于 Flash 的在线视频播放器,而这几个 Widget 都是在后台运行的。

MIPS 科技公司的研究还显示,实施L2高速缓存、硬件浮点单元和 DSP 扩展,将非常有助于为这些联网设备提供完美的网络体验。

关于视频的考虑

今的数字家庭 SoC 大多采用多种数据流 MPEG-2VC1H.264 硬件解码,但为了支持 Flash 10.1 等新的软件平台,开发者需要建立对更多视频格式的支持,这些格式都支持如 VP6/7/8 Sorenson Spark Flash 10.1 版本。虽然未来大多数视频将采用 H.264 编码,但旧的 Sorenson Spark 编解码器仍在广泛使用,互联网上采用旧版本 Flash 编码的视频也比比皆是。

DVR、个人电脑和移动电话等设备之间的内容共享,将是未来的一个共用模型,因此设计者也应考虑设计 硬件编码功能以支持实时转码。用户可以继续以原生格式将高清视频存储在STB/DVR中,并可以方便地实时进行视频转码以降低分辨率。这将节省带宽和存储 空间,这对移动设备的内容共享尤为重要。

图2:KDDI R&D Labs公司开发的基于MIPS的Android IPTV机顶盒。
2KDDI R&D Labs公司开发的基于MIPSAndroid IPTV机顶盒。

关于图形的考虑

到最近,3D 图形还是仅限于 3D 游戏。现在,Flash Player 等丰富的用户界面和新技术,要求使用 OpenGL ES 2.0 可编程流水线和硬件加速图形。借助 OpenGL ES 2.0 图形引擎,这些新的互联网联网软件平台可以展现一个更引人注目的用户界面,既可以访问网页内容,也可用前所未有的方式欣赏视频内容。以 Alpha 混合和 3D 覆盖流量菜单、Flash 和在线游戏、新的基于网页的多媒体的形式,呈现出的多组实时视频预览,都可以通过功能强大的 3D 图形来实现。

对消费者以及设计者的未来产品来说,这是一个激动人心的新世界。理解明天的互联网联网产品的 SoC 硬件要求,可以帮助设计人员预见设计成本和挑战,并最终帮助改善世界各地消费者的数字生活体验。

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