【中國數字視聽網訊】視訊業務發展至今,所有從業者只做了一件事情,就是滿足視訊業務用戶不斷提高的會議體驗需求,而正是這個需求的驅動,華為視訊花了十年時間走過了一條坎坷而充滿自信的硬件技術發展之路,從工控機架構到嵌入式架構,從分體終端到一體機終端,從標清到高清,從E1到IP,從電信級Mcu到Minimcu,從單流到多流,從H.261到H.264,每個需求的變化、架構的變化、理念的變化都催生了一次次視訊硬件技術的革新,業務驅動技術的發展,技術的發展反過來也刺激了業務的革新。
DSP與ASIC之爭
在近十年視訊業務發展史中,所有從業者面臨了兩次最艱難的跨越,一個是從H.261到H.264,一個是從標清到高清,這兩次跨越實質是運算量的跨越,也是所有研發者戰勝自己的兩次跨越。編碼器運算量的增加是每個硬件設計者必須正視和解決的問題。傳統媒體處理器DSP的主頻走到1GHz邊緣,各個DSP廠家似乎已經竭盡全力,靠提高主頻增加運算能力的辦法在這兩次跨越中舉步維艱,曾幾何時,傳統媒體處理器DSP已經窮途末路的論調甚囂塵上,的確,面對H.264高清,依靠單DSP實現編解碼器已經不可能,傳統DSP的發展步伐已經與視訊業務的發展不相適應,面對這樣一種境地,有研發能力的視訊會議廠家不約而同都選擇了多片DSP編碼方案,這是一次艱難的跨越,也是一次無奈的跨越,少數廠家在這次跨越中獲得成功,華為就是其中之一,就在傳統DSP遭遇尷尬的同時,不少媒體ASIC廠家抓住了這個契機,研發出自己的單片編解碼器,這無疑也給少數研發實力偏弱的視訊會議廠家提供了喘息的機會,幫助他們完成了一次從標清到高清的傻瓜式跨越。這類ASIC芯片的目標市場是針對視頻監控領域,單靠專業視訊會議市場根本支撐不起媒體ASIC的巨大的研發投入,媒體ASIC類芯片的定位無疑給視訊應用帶來了太多的約束,單一編解碼協議的限制就是一個重大缺陷,根本無法很好的滿足視訊業務的靈活應用需求。但不能否認,媒體ASIC方案短期內會獲得成功。媒體ASIC方案降低了視訊會議產品的研發技術門檻,未來幾年行業的競爭將出現白熱化。長遠看,ASIC類方案并不能讓視訊會議廠家高枕勿憂,原因有二,其一,視訊業務的市場容量決定了ASIC廠家不可能為視訊業務量身定做芯片規格,它的業務方向仍然是視頻監控市場,視頻監控應用與專業視訊有著較大的差別。其二,視訊業務是一個靈活多變的業務,一旦視訊業務出現新的業務,ASIC將面臨尷尬境地,ASIC的從業者大多是小廠家,媒體處理ASIC行業規模和視訊業務的特點決定ASIC將在視訊應用領域下一輪競爭中敗北。傳統媒體處理器廠家在本輪與ASIC的對決中吸取教訓,德州儀器TI甚至也坦言,過去三年他們低估了高清視訊業務發展速度,不久的將來,這些傳統媒體處理器廠家會找到一個更好的解決方案,這個解決辦法一定具有軟件的靈活性,同時具備強大的媒體處理加速能力,現在這種跡象已經越來越明顯。傳統DSP廠家的這次痛苦的蛻變將給媒體視訊應用帶來生機。下一代視訊終端的解決方案會是什么?高清媒體SOC?多核系統?
高清SOC與多核時代還有多遠?
SOC(System-on-Chip),媒體SOC至少應該包含音頻編解碼系統、視頻編解碼系統、媒體前后處理及媒體加速系統、主控系統(CPU),視訊行業所有研發者都期待有這么一個強大的高清媒體SOC能夠滿足視訊業務的需求,SOC不是什么新概念,早期PHILIPS的Trimedia系列及TI的Davinci系列都是典型的媒體SOC,獲得一顆完備的高清媒體處理SOC,可能還需要一些時日,TI的產品路標中的Netra將值得期待。集視頻、音頻、數據處理于一身的高清SOC一定會出現,SOC有著與生俱來的優勢。
PC技術的發展帶來的誘惑
上文提到個人計算機領域進入多核時代,媒體處理能力大幅提升,幾年前,在PC上完成CIFH.264編碼幾乎是神話,而現在,偉大的多核時代的來臨加上GPU技術的飛速發展讓PC上實現720PH.264編解碼成為可能,而且已經有廠家發布類似產品,在PC上實現更高質量個人視頻通信成為現實,PC上實現視頻通信的先天優勢不用贅述。在不久的將來,PC架構個人視頻通信將一片光明?駸岬囊曨l通信需求蘊藏在現代年輕人無窮的欲望當中,火爆的視頻聊天是例證,騰訊在個人視頻通信領域將大有作為,傳統視訊廠家將繼續龜縮在傳統行業市場和虛幻縹緲的運營市場不能自拔。
1080P不是終結
1080P在視訊領域進入普及時代,尚需時日,我們的1080P編碼器還有太多的優化空間。于是有人放言,視訊圖象十年內止步于1080P,不清楚如此論調的真實依據,可是1080P并不是終極,1920×1080僅僅只是高清通用圖象格式(HDCIF),2006年NHK向SMPTEI23工作組提交了超高清電視(UHDTV)的圖像格式草案《Ultra-highdefinitiontelevision–Imageparametervaluesforprogramproduction》。UHDTV已經開始進入人們的視野,UHDTV的圖像格式分為UHDTV1(3840×2160)與UHDTV2(7680×4320)兩個層次,支持50Hz、60Hz及(60/1.001)Hz等幾種幀頻,系統采用逐行掃描,1分鐘的UHDTV2格式的圖像需占用194GB的存儲空間,對如此巨大的數據量進行實時壓縮是一件很難想象的事情,我不敢預言什么時候能做到,但可以肯定的是,這一天不會太遙遠。視訊業務從SDCIF到1080P用了將近10年,從1080P(HDCIF)到UHDTV需要多長時間,應該少于十年或許更短,視訊業務從業者何時能夠發布UHDTV視訊終端,取決于三個因素,其一,UHDTV分辨率攝像機從實驗步入商用;其二,超高清顯示技術的發展;其三,編碼技術的發展。至于用戶是否能夠接受這種奢侈的體驗,我想這個不會是問題。讓我們拭目以待。
FPGA應用成為華為視訊硬件技術的重要內容
上文提到DSP與ASIC存在競爭關系,其實準確的講,在圖象應用領域,FPGA已經絲毫不亞于DSP與ASIC,三足鼎立的局面已經形成。FPGA經過二十年的迅發展,FPGA技術的日漸成熟,FPGA的優勢在于其強大的并行處理能力和豐富的DSP資源,其復雜計算性能遠遠超出傳統DSP芯片,FPGA低成本與靈活性優勢也讓ASIC陷入尷尬境地,處在DSP與FPGA的夾縫中的ASIC將何去何從?FPGA在圖象應用領域迎來新的生機,賽靈思CTOBolsens在描述FPGA發展前景時這樣說"自1990年來,FPGA的成本降低了500倍、功耗降低了50倍、邏輯容量提高了200倍、速度快了40倍,預計到2010年,FPGA在價格上還會繼續降低5倍,容量會增大5倍,單位功耗會有多5倍的功能,另外速度還會提升5倍"。
不得不提的是,DSP和媒體ASIC都必須面對一個平臺升級和移植的問題,這個問題給應用廠家帶來了巨大的資源投入,FPGA幾乎不存在這個問題,FPGA平臺具有極好的繼承性的擴展性。近些年來,華為視訊終端在FPGA圖象應用投入重兵,在視頻前后處理、圖形加速、編解碼器技術做了相當的技術積累。FPGA應用將在下一代華為視訊終端硬件平臺中發揮重要作用。
高清攝像機技術成為兵家必爭之地
在標清時代,視訊廠家研發自己的攝像機也許只是出于系統成本的考慮,很少有廠家想通過攝像機技術提升自己的圖象品質,而到了高清時代,卻一反常態,所有視訊廠家都把高清攝像機的研發當成提升自己產品核心競爭力的試金石。標清視訊業務發展前期,攝像機在視訊系統成本中所占比例很高,由于技術門檻的原因,視訊行業會議室型攝像機幾乎被SONY、Canon、Panasonic壟斷,標清視訊業務發展后期,眾多視訊廠家已經不甘心將這塊肥肉拱手相讓,已經有不少廠家紛紛發布自己的攝像機,雖然這個階段大多數只是機芯與傳動結構的簡單集成,但這是一種姿態,一種向專業攝像機廠家叫板的姿態。2005年初,高清視訊業務已經開始萌動,SONY、Canon、Panasonic卻遲遲沒有推出會議室型會議終端,也許是SONY、Canon、Panasonic低估了或者根本沒有考慮高清視訊業務的發展需求,專業攝像機廠家過多關注低端消費電子、監控行業、高端廣電需求,甚至固執的認為高清視訊業務應該在高清TV普及之后,以致于視訊會議廠家終于耐不住寂寞,以Lifesize為代表率先推出了自己的高清視訊系統,采用自己研發的高清攝像機,雖然圖象效果不盡人意,但是還是給視訊行業扔下了一顆重磅炸彈。開始涉足視訊業務的SONY終于認清形勢,推出了自己的EVI-HD1,而此時,大面板高清電視進入尋常百姓家已經有一些時日,高清圖象捕獲前端技術商用滯后于高清顯示技術商用成為事實。而后就是眾多視訊廠家蜂擁而至,爭先恐后發布自己的高清產品,華為率先發布自己的全高清1080P產品,然而高清攝像機的發展仍然緩慢,真正的1080P攝像機鳳毛麟角,未來幾年,高清攝像機也許會繼續成為高清視訊業務繼續向前發展的瓶頸。國外視訊會議廠家已經擺出一副單干的姿態,紛紛發布自己的高清攝像機研發計劃,作為國內視訊行業老大,華為不會坐以待斃。高清攝像機和高清顯示是高清視訊業務發展的兩個先決條件,高清顯示已經不是問題,高清攝像機成為兵家必爭之地,誰掌握了高清攝像機技術,誰就掌握了視訊業務的核心競爭力,高清攝像機必將跨越壟斷走向百家爭鳴;視訊業務也將走向百花齊放。這條路會很艱辛,充滿變數,充滿無奈,但也充滿自信。
小結
高清H.264產品在逐漸走向成熟,H.265預計2010年前后頒布,哪種硬件平臺和架構會成為未來視訊行業的追逐熱點也許會一時難以確定,但是可以肯定的是,H.265頒布初期或者分辨率需求再次走高之后,從歷史經驗看,DSP和媒體ASIC必然會出現無法滿足業務需要的相對比較長的過渡期,而價格不斷走低的FPGA必然在這個過渡期能有所作為,編解碼器平臺及技術必將持續成為關注熱點,正本必須清源,要想獲得好的圖象效果,提升攝像機前端處理技術是每個視訊從業者必須面對的問題。
(編輯:沐棉花)
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