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整合通訊與娛樂時代的數位視訊應用
DSP跨入平台式設計

【作者: 廖專崇】   2005年10月01日 星期六

瀏覽人次:【4365】

DSP(Digital Signal Processor;數位訊號處裡器)顧名思義其主要任務就是處裡包括聲音、影像之類的數位訊號,隨著多媒體時代的來臨,DSP在各類電子產品中所扮演的角色也越來越重要,根據市調公司的統計資料顯示,2004年全球DSP市場規模為78億美元,較2003年大幅成長27.2%,預計到2008年DSP市場規模將達到185億美元,五年間的市場規模成長超過一倍,年複合成長率高達18.9%,而在消費性電子產品逐漸成為高科技產業發展主流的同時,過去主要應用在通訊領域的DSP,未來應用在消費性電子產品的比重將逐漸提升。


根據IDC的市場研究報告指出,消費性電子產品的半導體元件市場規模將從2004年的140美元,成長到2009年的300億美元,推動的力量主要來自數位家庭的各種應用,包括數位電視、遊戲機、手機、DVD、STB、數位相機、數位攝錄影機等產品,這些產品的應用大多需要DSP;自從1982年TI推出第一顆DSP之後,該公司一直以來就是DSP市場的龍頭,2004年TI可程式化DSP市佔率高達49.7%;該產品線也佔TI營收35%左右,是其半導體事業部門最主要的產品之一。


視訊DSP平台

對於產品線完整、技術能力強的廠商來說,平台式的產品最能為其營運帶來綜效,TI先前為行動通訊產品打造的OMAP平台就是一款極為成功的產品;所以,以DSP為核心,以多媒體視訊應用為目標市場的DaVinci平台就應運而生了,該平台可以選擇專門為其需求量身訂做的訊號處理器,然後從許多能夠即時應用於產品的軟體程式中挑選出最適合的應用軟體,讓系統廠商能在更短時間內推出符合個別需求的產品。


DaVinci平台的技術可為設計人員提供最佳化軟體、開發工具、整合式元件和支援,為消費者帶來超過現有數位視訊產品的功能,例如,消費者不必用電腦修改數位照片的色彩和光源,數位相機就能自動完成這些修正;透過新的單一機上盒,消費者不需要操作多部裝置就能播放和錄製影片,並同時與朋友進行視訊會議。該技術的應用範圍還能擴大至視訊保全系統,消費者可以透過電視畫面確認來訪者的身份,然後利用電視遙控器將門打開。德州儀器亞洲區總裁程天縱表示,DaVinci將會徹底改變消費者對於數位視訊娛樂的體驗方式。


《圖一 德州儀器亞洲區總裁程天縱表示,DaVinci將會徹底改變消費者對於數位視訊娛樂的體驗方式》
《圖一 德州儀器亞洲區總裁程天縱表示,DaVinci將會徹底改變消費者對於數位視訊娛樂的體驗方式》

在DaVinci架構中DSP採用的是最新一代90nm(奈米)製程的核心,並搭配IMX加速器,TI副總裁林坤山說明,加速器是將影像編解碼標準建置在硬體電路中,目前TI的規劃是將八個加速器整合平台處理核心當中,所以能迅速處理幾乎所有的影像編解碼需求;TI能提供程式碼相容的發展藍圖,以確保未來的DSP技術能與過去的研發設計互相共容;在軟體部分,任何TI DSP架構發展的軟體都能在過去和未來的所有DSP平台上繼續使用,完整的向前和向後相容性不但大幅簡化設計作業,還能加速新產品上市時間。


廣泛與彈性的應用

TI將在2005年底推出以DaVinci技術為基礎的晶片樣品、軟體和開發工具,利用DaVinci技術所發展的解決方案將應用至數位相機、汽車電子娛樂產品、可攜式媒體播放機、機上盒和視訊保全系統。TI DSP/MCU產品部亞太區業務開發總監丁毓麟表示,部分特殊應用像是需要具備影像生物辨識功能的醫療儀器也是DaVinci平台解決方案的目標市場。


而與目前市場上的視訊應用半導體解決方案比較,DaVinci平台也具備多項優勢,林坤山指出,目前的很多視訊解決方案均是針對特定的應用設計,也就是所謂的ASIC,其靈活性與相容性上受到很大的限制。而目前已採用DSP方案的廠商,在設計視訊產品時需要配置各種影音編解碼器和API,採用DaVinci就不需要考慮這些問題,該平台可以為用戶提供各種需要的編解碼器,包括驅動程式、各種AV引擎以及API介面,甚至是各種視訊格式之間的轉碼功能,DaVinci平台甚至可以為OEM客戶縮短50%以上的產品開發時間。


結語

在OMAP無線通訊平台獲得高度的成功經驗後,TI希望在多媒體視訊應用領域也複製類似的模式,因而催生了DaVinci平台,儘管剛在起步的新平台未來發展如何還需要時間觀察,不過近期內在可攜式消費性產品的應用上,OMAP與DaVinci的合作將是可以預見的;程天縱表示,TI投入DaVinci平台的開發費用超過2000萬美元,而通訊產品結合大量娛樂功能的趨勢,或許能讓DaVinci有個好的開始。


《圖二 TI副總裁林坤山說明,目前DaVinci處理核心搭載八個IMX加速器》
《圖二 TI副總裁林坤山說明,目前DaVinci處理核心搭載八個IMX加速器》

DaVinci平台技術規格

DaVinci一套結合以DSP為基礎的處理器、軟體、開發工具和支援的整合式解決方案,專用於開發各種不同的數位視訊終端設備。DaVinci技術將加快數位視訊應用的創新步伐和擴大其市場規模。TI並將針對大眾消費市場推出利用DaVinci技術發展的高整合度產品。


DaVinci處理器

DaVinci處理器是以TMS320C6000 DSP平台為基礎,其處理核心是TI最先進的C64x+ DSP核心。DaVinci處理器使用DSP和ARM核心、加速器和週邊設計而成,可以滿足各種數位視訊終端裝置對於價格、效能和功能的不同需求。


市場上的DaVinci處理器

目前已有多顆DaVinci處理器正在生產中,皆是針對視訊應用所量身打造的產品,包括:數位相機、影像電話、網路機上盒、車用娛樂電子、視訊保全、可攜式媒體播放機、醫療影像、網路連結的新型視訊應用。


加速器和週邊

週邊功能和加速器會在系統架構內整合,以滿足視訊和音訊裝置的功能設計和產品加速要求。DaVinci處理器將針對不同的目標數位視訊應用提供週邊功能。


先進視訊加速


●視訊I/O處理子系統


●視訊和影像加速器


先進音訊


●音訊串列埠(ASP),可供編碼解碼器界面和通訊使用


外部記憶體界面


●DDR和DDR2記憶體


●晶片內建NAND快閃記憶體控制器


●支援NAND/NOR快閃記憶體的非同步EMIF


視訊顯示


●支援常見的解析度和界面


連結


●USB 2.0 High-Speed主機和裝置功能


●完整的10/100Mbps乙太網路媒體存取控制器(MAC)


●I2C匯流排界面


●FPGA專用界面


資料儲存界面


●ATA(硬碟)


●CF記憶卡控制器


●MMC/SD記憶卡控制器


《圖三 TI DSP/MCU產品部亞太區業務開發總監丁毓麟指出,DaVinci平台也可以運用在醫療儀器等特殊應用市場》
《圖三 TI DSP/MCU產品部亞太區業務開發總監丁毓麟指出,DaVinci平台也可以運用在醫療儀器等特殊應用市場》

DaVinci軟體

DaVinci軟體會在處理器上執行,並利用處理器內建的各種資源。這些軟體內含於多種不同的可規劃式架構,設計人員可透過TI針對常用作業系統所提供的多種應用程式界面使用其功能,這種做法讓應用軟體的發展更簡單快速。


視訊、影像、音訊和語音編碼解碼器

TI正在設計並將提供標準的視訊、影像、音訊和語音編碼解碼器以及軟體產品,其使用授權和支援將由TI和協力廠商提供。TI計劃在未來幾個月內推出下列編碼解碼器:H.264編/解碼器、MPEG4編/解碼器、H.263編/解碼器、WMV9編/解碼器、MPEG2編/解碼器、JPEG編/解碼器、AAC+解碼器、AAC編碼器、WMA9解碼器、WMA8編碼器、MP3解碼器、G.711、G.728、G.723.1、G.729ab。


作業系統

標準的作業系統讓有經驗的設計人員得以利用其既有的程式設計知識,並透過DaVinci技術所整合的DSP引擎、加速器和其它系統功能來實現最高效能。DaVinci技術首先會支援Linux作業系統,預期未來還將支援WinCE等其它常見作業系統。


應用程式界面(API)

DaVinci提供多種不同的應用程式界面,DaVinci內的DSP平台對DSP專家而言仍是開放平台,ARM軟體發展人員則能利用這些應用程式界面設計其軟體,同時組合運用DaVinci技術為新世代數位視訊處理提供的編/解碼器,因為這些軟體元件都已通過測試,能在一起共同操作。除此之外,無論研發團隊的知識經驗或偏好為何,DaVinci應用程式界面都能把DSP和加速器整合在一起。


架構

DaVinci軟體架構經過特別設計,確保所有以DSP為基礎的系統單晶片硬體和軟體元件都能在一起運作。DaVinci軟體架構包含OEM廠商先前為特定應用所發展的軟體解決方案,系統發展人員可以不必接觸多處理系統單晶片的內部細節,以縮短廠商所需的研發、系統架構設計、實作和測試時間。


DaVinci應用開發工具

DaVinci技術為不同的應用領域和設計提供多種工具和套件,包括低成本的入門工具、開發套件和參考設計,能幫助OEM廠商更快完成產品研發和設計。透過ARM/DSP整合發展環境、作業系統工具和DSP工具,研發人員能在熟悉的環境下開發應用軟體。


延 伸 閱 讀

本文以Intervac的NightVista為例,說明以FPGA取代DSP開發嵌入式電子系統的好處。Intevac是商用和軍用光電子產品的主要開發者,NightVista為一種精簡的高性能超低感光度照相機,該照相機最初的開發是採用DSP處理器、ASSP和外部記憶體元件的模式。相關介紹請見「 使用可配置處理內部核心將DSP整合至圖像處理應用」一文。

無線通訊和消費性電子的發展和整合是推動多媒體核心發展的趨勢之一,數位相機、攝錄影機和遊戲機的功能多樣,而行動電話的影音多媒體功能,更成為主流的產品設計趨勢。在這些產品的背後,DSP以強大的數位運算功能,扮演通訊、消費性產品最重要的核心。你可在「 消費性產品強化功能要求 DSP版圖強勢擴張 」一文中得到進一步的介紹。

TI在全球同步發表視訊平臺--DaVinci。TI要將該平臺打造成一個適用於從低階可攜視訊到高階IP機頂盒、視訊監控等所有視訊應用的平臺,並且要讓視訊?品的設計和製造像PC?業一樣具有開放式的平臺,讓OEM能更迅速地推出各種視訊產品。在「TI激情打造全新視頻平臺,呼籲視頻?品走PC開放式道路」一文為你做了相關的評析。

市場動態

德州儀器(TI)全球同步發表最新數位視訊產品整合發展平台--DaVinci。這項以文藝復興時期知名發明家兼藝術家為名的半導體解決方案,是以TI的DSP做為基礎,並結合TI在數位視訊方面的軟體、開發工具及第三方廠商支援,協助視訊設備製造商簡化設計作業並加速產品創新。相關介紹請見「TI推出基於DSP的數位視訊半導體整合發展平台:DaVinci」一文。

TI總裁暨執行長Rich Templeton表示,DaVinci是推動數位視訊新應用、讓現有產品更易操作最重要的DSP技術。TI將繼續加快通訊娛樂時代的創新腳步,實現公司對於市場和消費者的承諾。你可在「 TI推出先進的新世代數位視訊半導體技術」一文中得到進一步的介紹。

德州儀器(TI)總裁暨執行長譚普頓(Rich Templeton)在全球性發表會上宣佈推出DaVinci。該技術是以DSP為基礎的解決方案,為數位視訊應用所設計,可提供視訊設備製造商整合式處理器、軟體和開發工具,以簡化設計作業並加速產品創新。在「 TI推出DaVinci全球最先進的新世代數位視訊半導體技術」一文為你做了相關的評析。

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發言於2005.12.27 05:29:02 PM
引言 :
DSP在各類電子產品中所扮演的角色也越來越重要,根據市調公司的統計資料顯示,2004年全球DSP市場規模為78億美元,較2003年大幅成長27.2%,預計到2008年DSP市場規模將達到185億美元,五年間的市場規模成長超過一倍,年複合成長率高達18.9%,

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