可携式媒体播放器机内设计趋势

标签：PMP 数码信号处理

许多的观察家、分析师都一致表示：今年电子工程及应用的领域只会有两个技术热题，一个是无线通讯技术，另一个则是数码视讯技术。

确实，数码视讯技术一直是近几年的关注焦点，包括数码视讯的编解码算法(如：MPEG-4、H.264、VC-1)、数码视讯的界面端子(如：HDMI、DisplayPort)、数码视讯的广播技术(如：DVB-H、Qualcomm MediaFLO)等。同样的，视讯相关应用的装置也是当热，各位看看新次代的电视游乐器(如：Nintendo Wii、Sony PS3)、再看看Apple今年初发表的Apple TV、再看看Google收并YouTube、还有IPTV、HDTV，以及家庭社区保全、视讯会议与视讯电话等，就知道视讯应用是多么地受到欢迎。

同样的，在数码随身听大量取代传统CD(Compact Disc)随身听、MD(Mini Disc)随身听、甚至是数码录音笔之后，也积极在寻找下一波的强劲成长空间，而最有可能的发展路线即是追加视讯功效，包括静态画面的显示、动态影像的播放、以及静态摄影、动态录像等，都将成为新的强化提升方向，再加上手持式装置的各项技术也都在不断地精进演算，因此本文以下将针对PMP的机内技术与相关技术进行更多的讨论与剖析，期望能对正想投入或正从事PMP设计的业者、工程师有所助益。

图说：Broadcom推出的BCM2722行动多媒体处理器(Mobile Multimedia Processor)具备数码信号处理器的加速运算功效，同时也支持DRM的数码版权管理(内容防拷)功效，Apple的iPod Video即是采行此芯片来加速视讯播放运算，图为BCM2722的功能方块图。

视讯编解码实现方案

视讯编解码是PMP最关键的部分，但同时也是目前实现方式最多样、最无一致性的部分，以笔者的归纳整理，就有多种不同的实现手法：

完全针对PMP需求而设计、开发出应用芯片，多以SoC方式实现，此亦可称ASIC或ASSP，ASIC/ASSP内会用上嵌入式的处理器(或控制器)，甚至是嵌入式的数码信号处理器(Digital Signal Processor;DSP)，或硬件线路式的音视讯编解码器。

使用多媒体处理器来实现，例如Philips半导体(今日已改称NXP)的TriMedia或者是Sigma Designs的Media Processor等，此类型的处理器多半具备VLIW架构，可加速多媒体视讯的运算。

使用双处理器(或双核)设计，除了使用一个一般性(General)的32-bit微处理器(或微控制器)外，会再额外搭配一颗数码信号处理器，音视讯编解码运算的部分就由DSP负责，微处理器/微控制器(uP/uC)则负责一般性的控制工作及一般性的应用程序执行，TI的OMAP方桉即是此中的代表。(附注1)

一样使用一个一般性的32-bit微处理器、微控制器，但另一个搭配芯片则是一个已将音视讯编解码运算加以硬件线路化的编解码芯片，此一般称为 CODEC芯片，如果只需要播放功能则只需要解码运算硬件线路化的芯片，此称为「解码芯片，Decoder」;如果在播放外也希望能录像、录像，那么就必须用上「编解码芯片，CODEC」。

只使用32-bit微处理器、微控制器芯片，所有的多媒体编解码运算一律以软件方式实现，在PMP电源开启后这些演算程序会加载到PMP的系统主存储器中，然后由处理器负责执行各种格式的编解码演算。

图说：Microsoft推出的Zune数码随身听也等同于可携式媒体播放器，Microsoft Zune锁定的市场竞争对手即是Apple iPod，Zune明显胜于iPod(第五代)的地方主要是WiFi无线功能，Zune允许使用者透过WiFi无线分享数码音乐、数码相片给友人，且分享 后依然受DRM机制管理。(图片来源：www.Microsoft.com

各实现方式之差异比较

上述的5种实现方式并无绝对的优劣之分，而是适时适需地选择运用，选择第1种作法的好处是大量生产时最具成本效益，理由是芯片的功效整合度最高，主体芯片外的零件搭配需求最低，另外用电效益也最佳，不仅编解码演算的部分是以硬件方式实现，同时高度的整合也最能做到集中、一致性的电源管理。

不过，此(第一种)作法的缺点是缺乏弹性，一旦有新增或修改编解码算法的需求，或需要加入其它的功效，甚至是修正原有功效的错误，则能够调修的幅度也最低，加上PMP属于电池运作的行动化运算，现阶段不容易使用FPGA、CPLD等可程序逻辑装置来增进硬件线路设计的弹性度。

所以，除非是相当大量的供货，或者是长期不变性的供货，否则极少会以弹性最低的完全客制设计来实现，且此种作法与其它作法相较，必须在芯片设计开发时更注重除错、验证等程序，否则日后若有修改需求且其它方式都无法补强时，重开光罩与重新投产的时间、心力、成本等都将相当高昂。

接着是第二、第三、第四等居中性的作法，此3种作法的弹性都高于第一种作法，也是目前较常见的作法。在此举实际例子，Apple的第五代iPod(也称为 iPod Video)用的就是第三种作法，微处理器的部分使用PortalPlayer公司的PP5021C-TDF随身听主控芯片(核心为2个 ARM7TDMI)，然后再搭配1个Broadcom(博通)公司的BCM2722芯片，BCM2722芯片虽名为行动多媒体处理器，但实质上却是一个数码信号处理器。(附注2)

图说：数码随身听的背光可以用简单的串联、并联设计来驱动，但PMP因为白光LED用量更多，且讲究光均性，因此多半需要专门的白光LED驱动芯片来驱 动，图为MAXIM公司的白光LED驱动芯片：MAX1707，其驱动电流最高可至610mA，且可同时以并联方式驱动3组LED应用。(图片来 源：www.MAXIM-ic.com)

再来看另一个例子，Microsoft的Zune在主控芯片部分使用Freescale(飞思卡尔)公司的i.MX31L(核心为ARM1136)，该芯片同时也整合了硬件式的MPEG-4编码器，如此类似于第4种作法，差别只在于由两个离散封装的芯片整合成单芯片。不过，Microsoft Zune也不全然是第四种作法，或许在MPEG-4格式的编码上可以直接使用i.MX31L芯片内的硬件功效，但除了MPEG-4外的其它音视讯格式就只能使用纯软件的方式来实现，也就是第五种作法。