主要视频压缩技术在中国内地市场发展分析

来源：互联网发布：战地之王鸿福m4数据编辑：程序博客网时间：2024/04/29 05:45

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主要视频压缩技术在中国内地市场发展分析
--------孟冰晶门科技
一,视频压缩技术背景及主要压缩技术发展
视频处理技术是伴随着视频从模拟到数字化转变的过程中得到蓬勃发展的.
随着人们对视频图像的清晰度,流畅度,实时度的要求越来越苛刻,使其成为了
一项炙手可热的技术.同时由于当前周边行业比如Internet,显示设备等产业的
兴盛,也推动了视频处理技术的发展.视频处理技术可以细化为,图象增强技术,
视频压缩解压缩技术,数字视频广播技术等分支学科,应用于通信,家庭及个人
娱乐,安防,医疗,军事等各个行业.其中视频压缩技术尤其被专<script type="text/javascript"></script><script src="http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js" type="text/javascript"></script> 人士看好.
1980年以来,国际电信联盟(ITU)和国际标准化组织(ISO)先后颁发了一系
列关于静止和活动图像的压缩标准建议,奠定了该技术的雏形.
迄今,图象压缩标准众多,有静止JPEG,JPEG2000,有运动的M-JPEG,
MPEG1,MPEG2,MPEG4,H.261,H.263,WMV-HD,VC1等和最近很热门
的H.264以及国内自主知识产权的AV S等等.在诸多运动图像的压缩标准中,
首先颁布的H.261建议具有特别的意义.正是它首次采用了DCT(离散余弦变
化)加帧间运动补偿预测的混合编码模式.它规范的数据格式,编码器模块结构,
编码输出码流层次结构,开放的编码控制与实现策略技术,对于后来制定的运动
图像压缩标准产生了深远的影响.同时,在实际应用的层面上,H.261建议的颁
布对不同设备厂家的设备互通打下了基础.由于加入了帧间压缩,其压缩效率要
高于M-JPEG,M-JPEG标准是伴随着1991年ITU颁布静止图象标准JPEG而产
生的.其视频序列中的每一帧都是一幅静止JPEG图像.在特殊的应用场合,即
便M-JPEG压缩效率低,但仍有一定的应用市场.2000年ITU又颁布了另外一
种压缩效率更高的静止图像压缩标准JPEG2000,并于建议的第三部分制定了
M-JPEG2000运动图像压缩标准.区别于JPEG,其基于基本系统的DCT变换被
DWT(小波变换)变换所取代,由于DWT自身的特点,能够将图像能量更好地
集中,提高压缩效率.继H.261压缩标准之后,ITU于1995年公布了主要应用
于低码率的视频编码建议,H.263.该建议中仍然采用了H.261建议中的混合编
码技术.后续针对不同应用需要又增加了,H.263+,H.263++等等.与此同时,
国际标准化组织ISO的活动图像专家组织MPEG也颁布了MPEG1,MPEG2和
MPEG4等活动图像压缩标准.MPEG1是1992年MPEG制定的第一个标准,其
目的主要是满足各种存储媒体对压缩图像的统一的格式的需要,可用于625线
PAL制和525线NTSC制电视系统,对于传输1.5Mbit/s的存储媒体提供连续的,
运动的图像编码表示.它的内部编码器主要功能块与H.261的编码器框图类似.
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随后,1995年MPEG组织又推出第二个图像编码建议MPEG2,其应用范围更广,
除了MPEG1的工作范围,它还包括了标准数字电视和高清晰度电视应用范围.
MPEG1成为了MPEG2的一个子集,即MPEG2解码器可以对MPEG1码流进行
解码.与前两者不同,MPEG4的推出不仅仅着眼于定义不同码流下具体的压缩
编码标准,而是更多地强调多媒体通信的交互性和灵活性.一方面MPEG4要求
有高的压缩效率,另外更要求独立于网络的基于视频,音频对象的交互性.
H.264/AVC是ITU与MPEG共同组成的Joint Video Team (JVT) 所制定的视频压
缩标准.其基本档次(Baseline Profile),主要档次 (Main Profile)和扩展档次
(Extended Profile),分别针对低码率视频通信,数字电视和网络流媒体的应用.
目前一个新的扩展档次的标准化工作正在进行,即专业扩展档次(Extended
Professional Profile),其主要应用为超高质量的视频图像,数字影院等.由于在
多模式运动估计,整数变换,统一VLC符号编码,分层编码语法等方面都有其
独到之处,因此其算法具有很高的压缩效率是毋庸质疑的,应用前景不言而喻.
其压缩效率是MPEG2的一倍以上.高压缩效率是由于采用了海量运算,相对于
MPEG-2 VM,其编码器复杂度约为15倍以上,而解码器复杂度则为4倍以上.
相对于H.263,其编码复杂程度提高了3倍,解码复杂程度提到了2倍.随着高
性能的DSP和ASIC的推出,H.264 有机会取代MPEG2和MPEG4成为主流的
编码标准.另外,WMV-HD和VC1都是微软的视频编码标准,由于背靠微软这
样的PC领域的巨鳄,其市场地位是得到保证的,情形有点象当今MP3盛行的
时代里,WMA依然有生存的市场空间,另由于其压缩性能与H.264相当,同样
是MPEG2压缩效率的一倍.有专家预测,WMV-HD将和H.264平分视频压缩
应用市场.二者基本都被确定为下一代高密度存储介质标准HD-DVD,
BLUE-RAY DVD的图像压缩标准.中国自主知识产权的AVS1.0也在积极走向
国际化产业化,不让WA P I的悲剧再次上演.
二,"3+1"的市场格局及主要芯片厂商简介
随着视频压缩技术的不断发展,以前一些主流的压缩格式也逐渐淡出了市
场的角逐,普遍限制在一些能够发挥标准本身特质的市场范围内.比如M-JPEG,
由于本身是由JPEG图帧序列组成,所以图像可以分解为单帧的JPEG图片,可
以作为有效的证据,所以仍在欧美国家的数字录像机(DVR)中应用,且相对
于MPEG4具有较高的性价比.而MPEG1则作为早先的VCD图像压缩标准,
MPEG2存在于普通DVD和DVB的应用中,还是具有相当比例的.H.261, H.263
标准的制定意在利用网络资源进行多媒体通信,比如视频会议系统,可视电话等.
通过时间和市场实践的验证,这些压缩标准的优势逐渐显现,缺点也随之暴露出
来.人们对于高性能的不断追求促使新的标准诞生.
表1 各种视频压缩标准特性和应用
Compression
format
Still
Image
or
Video
Characteristic
description
application
JPEG or
JPEG2000
For Still
Image
JPEG and JPEG2000 utilize
different compression algorithm.
DSC
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M-JPEG For Video Just be consist of the continuous
JPEG images
PC-CAM,
security, etc,,
MPEG1 For Video The MPEG organization define
the standard for VCD application.
VCD, etc,,
MPEG2 For Video The MPEG organization define
the standard for DVD, DVB
application.
DVD, DVB,
and security
MPEG4 For Video The MPEG organization define
the standard for Internet
application.
Security,
VOD, IPTV,
PMP, etc,,
H.261 For Video ITU define the standard for basic
internet multimedia application .
Security, video
conference,
etc,,
H.263 For Video ITU define the standard for
low-bandwidth internet
multimedia application.
Security, video
conference,
etc,,
H.264 For Video Next generation standard, more
compression efficiency.
IPTV,
Security,
multimedia,
etc,,
WMV9 For Video Defined by the Microsoft, next
generation standard.
IPTV, VOD
AVS1.0 For Video China own patent standard
MPEG4,H.264,WMV-HD,和AV S将成为行业新宠,被行业称作先进视频编
解码器.市场调研公司In-Stat/MDR调查显示,随着多媒体数字技术应用的日益
广泛,先进视频编解码器用量增速迅猛,2005年,全球采用先进视频编解码器
的设备年出货量已经超过五千万套.In-Stat/MDR预计,这个数字将在2006年超
过1亿套.
在这四种视频压缩标准中,MPEG4的发展是有一定时间了,技术上相对成熟且
应用面更广泛.MPEG4技术与以前MPEG推出的标准不同,引入了AV对象的
压缩概念.MPEG4标准就是围绕着AV对象的编码,存储,传输和组合而制定
的,高效率地编码,组织,存储,传输AV对象是MPEG4标准的基本内容.MPEG
-4于1998年10月定案,1999年2月正式命名为国际标准ISO/IEC 14496.
以其高质量,低传输速率等优点被广泛应用到网络多媒体,个人多媒体,视频会
议和多媒体监控等图像传输系统中.MPEG-4标准推出的初期是以
BROADCOM,CONEXANT,VWEB,INTIME,WIS(现MIRONAS),SIGMA
DESIGNS,WINBOND等为首的ASIC芯片厂商为代表和TI,PHILIPS,
EQUATOR,和ADI为首的DSP芯片厂商把持着主要的市场份额.后续又加入
了PENTAMICRO,CRADLE,SUNPLUS,SIGMATEL,AV E R L O G I C,
IMGAETECH,NEXTCHIP等芯片设计公司,也涌现出中星微,上海杰得,海思
半导体,上海富瀚,珠海炬力等本地设计公司.随着MPEG4技术的日益成熟,
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从先前单一功能的MPEG4编码器,解码器发展到今天的集成了编解码器,外部
CPU,存储器,和丰富的外部通讯接口一体的SOC.支持的分辨率也从CIF,
VGA变化到了D1,甚至高清.由于压缩标准本身是相对成熟的,所以作为这些
芯片的供应商就会考虑在芯片本身的一些特色功能来规避激烈的市场竞争,比如
在DVR应用中,客户都希望一颗芯片可以支持同时处理多路视频压缩的功能,
所以同是单路D1运算能力的芯片,有些厂商会增加同时支持4路CIF的功能,
这样会得到DVR厂商的欢迎,在早期的INTIME的产品中就具备这样的功能,
颇受青睐.在PMP和PVR的应用中,如果集成了外部的CPU和SDRAM等器
件,同样能够吸引这部分客户,所以适合客户应用的全解决方案和功能是现在芯
片厂商竞争的关键.在MPEG4相对较长的发展过程中,由于利益瓜葛也派生出
DIVX和XIVD不同的组织.一般大多数的芯片厂商都同时支持这两中标准.此
外,ASIC芯片多以同时支持多种编码协议的形式出现,比如WIS的芯片,就会
在一颗芯片上即支持MPEG4编码,同时又支持MPEG1,MPEG2,M-JPEG,
H.261,H.263的图像编码格式.DSP芯片具备了更大的灵活性,如TI的TM27
系列,PHILIPS的TRIMEDIA系列,EQUATOR,和ADI的BLACKFIN系列都
是强劲DSP处理器,相对于ASIC芯片DSP的处理图像的优劣更大程度地取决
于客户自身MICRO CODE的性能,且差异化很大.从市场的角度,相对于ASIC,
这类MPEG4的DSP芯片还有功耗较大,价格相对较贵等不足,再加上有MICRO
CODE的编写难度,一般没有技术实力的生产型商家都情愿选择易于上手的
ASIC,相反由于ASIC本身的图象处理性能基本是固定的,在一些对图象质量要
求很高比如医疗,军事,监控,等领域,技术实力雄厚的企业都情愿选择DSP
来突显自身图像的优势和采用自有的压缩算法.在类似这样的应用场合,一般都
是有源供电,功耗和成本往往不是考虑的重点.
如今市面上针对先进视频编解码器的芯片产品,主要采用MPEG4和H.264
标准,而WMV-HD和AV S则相对较少.为了覆盖到尽量多的应用领域,多媒
体处理芯片厂商都会推出支持多格式的处理芯片或者象DSP这样半定制的芯片,
在最终格式上给用户最大的范围可以选择.最近由MICRONAS推出的MicRacer
1D-X PCI Express硬件PCI解码方案由7202A nGene多媒体控制器和Micronas
DeCypher 8100 Decoder组成.DeCypher 8100为高画质串流的媒体解码器,可支
持H.264,WMV-HD,MPEG-2及MPEG-4串流的完整译码.该方案是目前市面
上支持WMV-HD硬件解码方案为数不多的其中之一.同时ADI和TI针对先进
编解码技术也有先进的方案支持.如TI业界知名的达芬奇方案,主要基于
TMS32DM64X或者TMS320DM64XX系列DSP芯片为核心,实现MPEG4,
H.264,和WMV-HD等先进编码格式的设计平台,该平台可以适合多种应用,
也是目前业界公认比较成熟的处理方案.其中DM642所支持的H.264单路D1
或多路CIF的能力已将数字视频监控技术提高到了一个全新的水平.DM644x器
件是在TMS320C64x+ DSP内核基础上集成ARM926处理器,视频加速器,网
络外设及外部存储器/存储设备接口,专门为视频功能进行了调节.DM6443针
对视频编码及解码应用进行了调优,可提供数字视频解码所需要的全部组件,包
括带集成式图像缩放工具及画中画(OSD)引擎的模拟及数字视频输出.DM6446
适合视频编码与解码,其视频处理前端添加了视频编码功能,能够捕获各种数字
视频格式.ADI公司的BLACKFIN系列DSP也是可以支持到H.263,H.264,
MPEG-4和WMV-HD等先进编解码格式,其推出的BF561就是一款性价比较高
的DSP芯片.PHILIPS的TRIMEDIA的MPEG4方案广泛应用于监控,视频会
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议,IPTV等领域.针对H.264标准也推出了其优化解决方案.BROADCOM和
CONEXANT也相继推出了他们适用于机顶盒和数字电视的H.264解决方案,其
中BROADCOM的BCM7400更是同时支持H.264和WMV-HD标准,同时
BCM7411D更是支持到高清分辨率.除了国外有实力的大公司外,国内的中科
集成,杰得,海思,富瀚都走在了国内同行的前面.富瀚推出FH8601 H.264解
码芯片和解决方案是性价比很高的IP机顶盒解决方案.杰得也于近日推出了其
H.264编解码模块,值得关注的是该公司的CEO欧阳博士,就是前WIS公司的
CTO,他设计的GO7007通过精简算法得到了国内外大公司的一致认可.海思半
导体对于媒体一直都是比较低调的,但是他们推出的Hi3510和Hi3560都是针对
H.264标准分别应用于监控和机顶盒领域,并且据笔者一位多年从事监控设备设
计的朋友实际观看后评价极高.这两款芯片都是ASIC,支持JPEG,H.261,H.263
和H.264等编解码协议.内部主要由一个ARM处理器和32bit DSP组成.考虑
到芯片能够尽快被设备厂商采用,由中科院计算所下属的中科集成推出的凤芯二
号也将在支持AV S标准的同时,又要支持到H.264,客观面对市场.总之在芯片
产业化的进程中,H.264走在最前边.
H.264标准被众多厂商看好,是因其多个闪光之处,如统一的VLC符号编码,
高精度多模式的位移估计,基于4块的整数变换,分层的编码语法等.这些使得
H.264的算法具有很高的编码效率,是MPEG2压缩效率的一倍以上, H.264的码
流结构网络适应性强,增加了差错恢复能力,能够很好地适应IP和无线网络的应
用.对比现有的MPEG-2,MPEG-4和H.26x视频标准,它具备更强的图象编码及
恢复的能力.由于借助于海量运算来实现高性能的编码能力,其芯片的复杂程度
和较高的功耗往往是芯片厂商汗颜的内伤.加之H.264本身选项很多导致不同厂
家的压缩图像兼容性较差.这些问题都导致H.264真正商业化还有一段时间的完
善.
眼看MPEG与ITU联合推出了H.264下一代编码格式,微软没有让出这块
利润巨大的市场,也推出了WMV-HD编码格式,志在PC BASE,HD-DVD,
BLUE-RAY DVD和家庭个人娱乐,数字电视广播等领域分得部分市场.与H.264
相同,其压缩效率同样是MPEG2的一倍以上,WMV-HD基本上与H.264竞争
市场相同,存在直接的竞争关系,主要在HD DVD标准.即便是微软独自持有
的专利技术,但是通过桌面及MEDIA CENTER系统得以大力推广.但目前,采
用WMV-HD标准的芯片厂家对比采用H.264的厂家还是太少.且高昂的专利费
用和高系统配置要求都让中国本地设计公司却步.
经历了DVD专利费征收,WA P I申请ISO标准的失利,中国政府越发意识
到了自有专利的重要性.2005年末通过中国信息产业部批准的AV S已经被正式
确立为中国先进编解码技术的国家标准.AV S的编码效率同样是MPEG2一倍以
上,甚至高于WMV-HD和H.264,且其所需占用的资源又小于H.264.与H.264
采用"回归基本"运算模式不同,AV S还是采用了与H.261/3基本相同的硬件算
法结构,在实现上采用了大量的自主知识产权的算法.相对于H.264复杂的实现
程度,高功耗,AV S是比较易于实现的,且功耗较低.无论是WMV-HD还是
H.264都会征收高额的专利费用.2003年11月17日,MPEG LA 宣布
H.264/MPEG-4 AVC的必要专利权人就联合许可条款达成了协议.根据这一政
策,需要缴纳专利费的厂商有两种类型:编解码产品制造商和视频节目运营商.
对于终端产品制造厂商,每个编码器,解码器或编解码器的费率为0.20美元/台.
视频节目运营商提供符合H.264/MPEG-4 AVC的视频节目,需要支付加盟费
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(Participation fee),即根据节目,订户和本地发射台数等参数对运营商收费,每
个运营商每年350万美元封顶.而AV S只需要一元人民币的专利费用.
MPEG4经历了接近7年的产业化洗礼,以其高质量,低传输速率等优点已
经广泛被众多应用领域所接受,编码技术及产业链成熟,成本低,供应厂家众多,
这些优势都促使它在竞争中占绝对的优势,虽然有压缩效率更高的标准诞生,但
是新标准还有待完善,加上成本因素,短期内被其他三个新标准协议取代是很难
的.笔者认为,MPEG4的生存年龄至少还有5到10年.在对新标准市场需求产
生的过程中,新标准也会渐渐向产业化发展,随后H.264,WMV-HD,AV S三个
标准有可能共存于各自的优势领域或地区.最终将形成3个新一代的编码标准与
MPEG4共存的"3+1"的市场格局.其中H.264和WMV-9的竞争关系是最直接
的,最大的利益点就是HD DVD.从技术角度看,AV S具备相当的优势,加之
中国政府的大力扶持,我们有理由相信它会在"3+1"市场格局中立于不败之地.
三,中国本土市场分析
从图像编码技术之初的,H.261,MPEG1,中国本土市场就有了视频会议,
VCD,视频采集,图像编辑等产品应用出现了.起初完全从国外进口,到现在
大部分实现本土化.也有很多本土企业成长并走出国门参与到了国际竞争中,众
多芯片厂商都看好中国这个处于高速发展期的大市场.由于视频编解码技术几乎
可以涉及到各个信息相关的行业当中,如此之广的行业覆盖面预示着深厚的市场
需求量.标准发展的同时,既有传统的市场应用,又有新兴市场不断出现.不同
的行业,对芯片要求的侧重点不同,所以了解目标市场的行业特性及发展状况是
必要的.在传统应用中,主要有IPTV,MEDIA CENTER,VIDEO CONFERENCE,
VOD,SURVEILLANCE,PMP,PVR,MOBILE PHONE,VIDEO CAPTURE&EDIT
等.笔者认为新兴市场中有3个主要的市场应用,下一代的显卡;PS3,XBOX360,
PSP为首的游戏领域;HD-DVD,BLUE-RAY DVD为首的高密度存储领域.
1, 传统应用市场
(1)IPTV,Media Center
在IPTV领域,国内主要有中兴,华为,UT,和上海贝尔为首的几家设备供应商.
除了客户端的机顶盒外,还有计费系统,流媒体服务器,视频编解码系统,接入
系统等在内的全套完整的解决方案,提供网络电视,视频点播,信息服务,EPG,
NVOD,SVOD,PVR,TSTV,游戏,即时通信,视频通信等多种业务;支持
MPEG2,MPEG4,MPEG-4 AVC(H.264),WMV9和贝尔所支持的RM格式等
多种视音频格式.所支持的嵌入式操作系统包括LINUX,VXWORKS和WINCE
等.在这些系统设备中,利用到图像编解码芯片的设备有视频编解码器,用于对
其他格式或者传输形式的节目内容编码成IPTV所需要的格式并进行广播,目前
所支持的基本都是SD标清分辨率.另外还有客户端的机顶盒,用于对IPTV传
输的编码音视频流进行解码,主要有三种实现方式:ASIC芯片方案;媒体处理
器/DSP方案;通用CPU方案.其中ASIC定制芯片方案,功能单一,扩展性不
好,成本低;DSP方案功能比较丰富,有一定的扩展性,成本适中;通用CPU
方案扩展性强,但成本高,不适合大规模推广应用.
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大部分厂家采用的是CPU加DSP编解码芯片的方案.此方案除了具备以上优点
外,如今H.264和AV S技术尚未成熟,可以待成熟时只对DSP的MICRO CODE
进行升级,无须更改整体硬件平台,但是在硬件设计之初就要考虑到H.264和
AV S的海量运算所需要的高性能的DSP芯片.如ADI的BLACKFIN的BF561,
TI的TM320DM64XX和PHILIPS的高性能芯片都能提供这样的运算能力和丰富
的接口.IPTV市场从开始就被高调看好,但到现在一直是叫好不叫座.只有在
哈尔滨和云南有了小量的运营,直到今年中兴通讯才中标上海电信的IPTV工程.
各种复杂的原因影响该市场的发展,有技术的成熟度问题,与DVB市场竞争导
致的政策问题等等.不过这次上海IPTV的运营会对全国的电信运营商起到指导
作用.我们可以相信,IPTV的时代到来了.同样类似衍生出多种家庭娱乐媒体
中心的概念,如MEDIA CENTER,HOME GATEWAY等,都要等待IPTV的成
功运营后,才能一步步被接受.
(2)视频会议系统(Video Conference)
构成视频会议系统的主要设备有客户端机顶盒,MCU(多点控制单元),计费系
统等等.主流的图像编解码协议有H.263,MPEG2和MPEG4,主要的框架协议
有H.323和SIP.使用编解码芯片的设备有客户端机顶盒,进行采集到图像的编
解码工作.MCU通过IP,DDN,ISDN,SDH,AT M等方式连接各个会议编解
码终端,作为会议系统的主控设备,它要负责对不同分辨率的图像进行协调,对
不同编码格式的图像进行重新的编解码,达到互通的目的.一台MCU一般会用
到多颗编解码芯片.与IPTV类似,目前主流的选择上,多以高性能的DSP为主,
有ADI的BLACKFIN的BF561,TI的TM320DM64XX和PHILIPS等.由于实
际使用的特点,往往需要不同品牌的会议终端进行互通,对于H.264这样互通性
能较弱的标准,需要花费较多的心思在视频流的互通上.
在中国本土市场,这个领域起步已经有十多年了,起初由POLYCOM,
TANDBERG,VTEL,VCOM等国外企业垄断,如今也有中兴,华为,科大,
中太,凯思太尔等本土企业.中兴更是以中国第一品牌的实力承接了国内主干政
府,军队,金融等网络的建设.该领域的特点有:1)发展时间长,不属于新兴
市场;2)由于客户群体有限,对于编解码芯片的厂商来说,市场潜力不大.但
是需求的芯片性能一般都要求比较高,要支持到高的分辨率,清晰流畅的画面,
对于芯片本身的性能会有所考量;3)类似于IPTV硬件方案的考虑,在编解码
芯片的选择上,多以DSP芯片为主,ASIC可以作为低成本方案的选择.
』监控(Monitoring & Surveillance)
目前的监控市场,DVR,视频压缩卡,网络摄象机和视频服务器成为图像编解
码的主力消费产品.编码格式从M-JPEG,H.263到MPEG4和H.264, M-JPEG
并没有被完全屏弃掉,是因其单帧图像是由一帧帧JPEG图片组成,使之可以成
为精确时间的证据,而那些先进编码格式却作不到,所以采用M-JPEG格式的
DVR,视频压缩卡在欧美国家还有一定市场.这个市场由于各国在应用习惯上
的不同呈现出明显不同的应用特点.在中国大陆,公安部要求在特定场所对安防
设备必须保留2个月的图像资料,所以比较看编码图像的压缩率和实时性,如
MPEG4和H.264这样的高级编码格式就会得到热捧.而在日本这样经济比较发
达的国家,其主流应用会选用比较高档的芯片,乃至其ADC甚至会用到10bit
这样高的精度,对画面质量要求较高.监控市场由于从普通的VHS时代发展而
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来,起初只是应用于图像的本地保存,并没有象VIDEO CONFERENCE应用那
样有H.323和SIP这样的框架协议支持.随着数字多媒体技术和网络技术的发展,
监控网络化是必然发展趋势,最近由中国电信提出的"全球眼"的概念就是利用
网络摄像机或者视频服务器加上在电信运营商端运营服务的后端设备构成整套
的远程监控系统,并且由于3G技术的不断成熟,手机视频监控已不再是梦想,
用户可以通过电脑,监视器,手机,IPTV,DVB任何可以上网的多媒体终端观
察到远端的图像,所以市场潜力巨大.值得注意的是,INTERNET互联网的服
务质量(QOS)是这个系统概念成败的关键.网络摄像机和视频服务器这样通过
以太网达到监控目的产品在中国市场推出已经有四五年了,之所以未能得到大量
应用,就是受到了网络质量的限制.由于现有网络稳定性不强和带宽不足的影响,
比较先前的CCD模拟摄像机网络摄像机和视频服务器还不足以达到实际监控应
用的要求.一方面是更高压缩效率的编码技术的推出,同时需要更稳定高效率的
网络技术支持.如最近推出的ADSL2+技术就是通过提高网络上,下行带宽来提
升网络质量.另外客户也可以通过申请专线网络的方式来保证图像质量.在该行
业编解码芯片的选择上,可能是应用最广泛和灵活的了,既有高处理能力的DSP
或者CPU芯片,也有适用于低成本应用的低性能ASIC芯片,所以多数编解码
芯片一般都定位于该应用领域.如前所述,芯片厂商基本都涉及到安防市场.
MPEG4技术基本已经在该应用中发展成熟,H.264和AV S这样新的压缩标准的
产品应用正在尝试阶段.象MPEG4应用一样,H.264多路编码作为一个行业应
用特点能够实现 1 路高清编码的计算能力可以实现至少两路标清编码,或 8 路
CIF编码.这就给视频监控市场带来了新的机会.目前的视频监控产品大都使用
DSP加软件的方案实现H.264的CIF编码,中档DSP可实现1路CIF编码,高档
DSP可实现2路至4路CIF编码,而具备多路编码功能的专用芯片将可实现8路
CIF编码,这将显著提高此类芯片的性能价格比.相对于IPTV视频会议系统,
该领域的设备商只需做相应客户前端的采集和后端的解码显示单元,无须作局端
运营和大型的管理系统,技术起点较低,所以比起前两种行业,该行业的设备生
产商最多,规模不一.主要产品有板卡,PC或DVR,嵌入式DVR,网络摄像
机,普通CCD摄像机,云台等.主要大型设备制造商有海康,德加拉,图敏,
大华,同维,中兴监控,艾莫生,宏天视,深科技,天津亚安,三立,安居宝等
为首.还有许多设备生产厂商同时也是工程系统集成商,在自用的同时不断扩大
规模.在国内存在大量没有技术实力,但却想踏入该领域的生产型企业.对于这
部分企业,需要的全面解决方案或者第三方的支持.芯片厂商可以考虑通过完善
各种应用的方案来吸引这部分企业的加入.
(4)个人媒体播放设备(PMP,PVR,MP4)
对芯片行业来说,消费类产品是销量最大的一块市场.许多芯片厂商看到了MP3
迅速走红全球市场,认为PMP和MP4可以作为MP3的升级产品将同样受到青
睐.MP3生产厂家也因为日益残酷的市场竞争,十分想找到一块利润相对丰厚
的"蓝色海洋".这里有个应用上的误区,消费者在购买产品时对基本功能比较
看重,使用MP3时,用户可以在走路,骑车,等时候听歌,而PMP,PVR,MP4
就行,而且由于支持多种媒体格式的PMP成本较贵,与消费者心理价格仍存在
一定的距离.虽然目前MP3市场已经发展到末期,但是PMP的黄金时代还是没
有来临,据估计,明年PMP市场占有率将会小幅上扬,但仍是以MP3为主的简
单的音乐播放器占有决大多数主力市场.目前PMP的功能比起刚问世已增加多
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种功能,除了多种音视频格式解码外,也有视频采集,GPS,游戏,FM乃至后
续的移动电视和VOIP功能的整合.笔者认为,高端的PMP后续向个人媒体中
心的方向过度,并且和手机的发展将会产生概念上的模糊.MP4是从PMP中演
变而来的一种经济型的应用方式,它主要以解码MPEG4格式视频,并加以简单
的游戏.目前该领域方案众多,主要有INTEL,TI,FREESCALE,ADI,
SIGMADESIGNS,SIGMATEL,SHARP,FUJITSU,SUNPLUS还有国内的杰
得等.INTEL的XSCALE PXA270是个成本较高的方案,具有良好的可升级性
能,在国内高端市场的参考设计会用到;TI DM320 DSP+ARM处理器也是比较
贵的方案,由于其强大的功能和稳定性,还是被大多数主流品牌公司使用;如
ARCHOS和IRIVER,SIGMADESIGNS的 EM851x系列和SUNPLUS SPCA536
都是低端方案,在对成本如此敏感的消费领域还是比较受青睐的,在
SIGMADESIGNS的EM851X是以解码为主的处理器,如有视频采集的高端应用,
可以另外加WIS的GO7007SB这样的编码芯片,且在原厂也推出了类似的参考
设计;ADI的FREESCALE系列产品采用双核DSP技术,将动态视频处理和其
它信号处理分开在不同核上处理,实现更高的效率,从而延长电池的工作时间;
还有SHARP的LH7A404和FREESCALE的MX1/21/31等方案.这里值得一提
的是国内的杰得公司的Z228适用于智能手机和PMP,可以支持到双屏显示最大
1024X768的分辨率,最近已经得到EMERSON的认可,应用到其便携式的监控
设备中.由于生产PMP的企业大多是由MP3厂家转变而来,不具备研发PMP
的实力,所以几乎半数的厂家都是由DESIGN HOUSE或者技术公司OEM而来.
几家具备一定技术实力的PMP厂家及其方案列于表2.

公司名称所用主芯片
Ingenient TI DM270 DM320
深圳泽源科技 TI DM270
江苏东集 Intel PXA255
深圳深视通 Sigma Designs EM8511s/ EM8561s 与AMD AU1200
杭州微元 TI DM270/DM275/DM320/DM342 OMAP
深圳海威讯 Intel PXA27x /飞思卡尔 i.MX21/Sigma Designs
EM8511s/ EM8561s
北京安得邦科技 SAMSUNG的S3C2440A的第一代PMP解决方案
AMD的AU1200的第二代PMP解决方案
上海尚国电子(合肥中科
大量星科技有限公司)
Fujitsu FR-V系列
10
英赛思与移软科技

深圳环世科技

讯宜国际

中宇科技

世平集团

索立实业股份有限公司

亚讯科技
Intel Bulverd 270

主要以Sigma Designs的EM85xx为主
也开发了基于Intel PXA270的方案
Zoran Coach 7

TI
Intel PXA25x/27x ; Intel
PXA255/26X/Bulverde; Freescale
i.MXL/MX1/MX21 TI OMAP

凌阳 SPCA536

AMD AU1200
表2 PMP厂家及其应用芯片方案
来源:水清木华研究中心整理

(5)手机(Mobile phone)
手机是目前最大的消费电子市场.据估计,2006年手机产能将达到10亿台,
再创新高.而且拍照摄像手机的市场分额也创新高,到2008年,全球可拍照手
机将占到全部手机的70%份额.手机所支持的视频压缩格式有JPEG,M-JPEG,
H.263以及MPEG4和H.264.业界正在引入额外的移动多媒体处理器以提高可
拍照手机的视频处理能力,满足摄像及播放视频短片的需求.华邦最新推出的
W99702G瞄准130万像素的照相手机,能进行MPEG4/3GP编解码,在QVGA
分辨率下达到30fps的帧率;另一款W99802G瞄准200万或300万像素照相功
能,也具备MPEG4/3GP编解码能力,而且在VGA分辨率下可达到30fps的帧
率.H.264将是下一代手机所采用的压缩技术.同时AV S针对该应用领域做了改
进,AV S第七部分AV S - M (移动式音视频)在香港商用3G网络上成功运行.同时,
该项目也在与中国移动,中国联通同期展开合作.利用香港科技大学研发的低成
本的视频传输及转码技术,令2G移动电话用户亦可接收3G电话发出的视频信
息.而新技术的视频分辨率较高,而且所需的视频文件存储空间更少.目前在中
国主要的手机大厂有,联想,TCL,夏新,中兴,华为,万利达,,金立,恒基
伟业等,知名DESIGN HOUSE有展讯,龙旗,北京达成,中电赛龙,经纬,宇
梦等.表3列举几种主要的手机使用的多媒体处理芯片比较.
表3 几中主要手使用的多媒体处理芯片的比较
11

(6)视频编辑(Video Editing)
视频编辑在多媒体行业中是专业性比较强的,这种编辑设备多用于电视台或广告
公司等,需求量有限,目前主要是以非先行编辑卡类产品为主,配合相应的软件
达到专业级别的视频编辑的目的,主要的支持格式有M-JPEG,MPEG2,DV和
1394等,对于图像编解码芯片的需求比较有限,但是对于性能的要求却较高,
一般要达到专业的广播级别的图像效果.伴随着HD 1080I及1080P产品的流行,
大运算量,高处理能力的芯片将会被应用于该领域是必然的走向.
2, 新兴市场应用
除了传统市场应用外,有许多新兴市场不断的衍生出来,笔者认为以下三种应用
领域值得关注,基本都和高清技术有关联.
(1)显卡(Display Card)
AT I公司作为显卡行业的领导者,不断引领着行业新技术的革命和新的应用方
式.近日ATI宣布其下一代显卡R520会加入对H.264硬解码的支持,可以节约
CPU的资源,以适应高清显示的应用.nVIDA也在其新产品中融入了HDMI等
高清显示接口,作为日益热门的高清显示技术,且成为以后电视,DVD,机顶
盒和PC等消费家电的标准应用指标.并且数字电视和PC的大量需求确保显卡
这个市场的庞大市场潜力,所以作为编解码芯片厂商可以看好这个应用领域.
(2)游戏产业(PS3,XBOX360)
型号厂家MPEG4 MP3 Camera功耗/电源SIZE USB/SD/NAND
ER4527 Zoran
(EMBLAZE)
支持H264,WMA
等格式;
CIF30FP/S;
-2M Camera;
内置ISP,
支持YUV和
MPEG功耗
100mA; 1.25
Vc or e
12*12mm;
176BGA
USB/S D/NAND
G4000 NVIDA支持H263; CIF
encode or decode
at 30fps
- Preview of 3MP
image at 10fps
or 2MP images
at 15fps
MPEG4编码
55mW;
解码25mW;
1.43 V to 1.57
V c ore,
168-pin BGA,
10 x 10mm,
SD
99702 Winbond支持H263; CIF
encode or decode
at 30fps
支持2M支持YUV和
RGB
1.2V/3.3V;
MPEG功耗
60mA
184 BGA,
10 x 10mm,
S D/NAND/USB
MX321 MXIC支持H263; CIF
encode or decode
at 30fps
支持2M Camera; 内
置ISP,支持
YUV和RGB
MPEG功耗
60mA; MP3
40mA;
1.8 Vcore
S D/NAND/USB
AIT811 alpha支持H263; CIF
encode or decode
at 30fps
支持3M Camera; 内
置ISP,支持
YUV和RGB
-
7 x 7mm
USB/S D和
NAND选一
SPCA5
54A
Sunplus支持H.263;encode
or decode
支持MPEG4编解
码
SD/usb
Mtekvision支持H263 option持YUV和RGB 132 BGA,
8 x8mm
SD
12
ATI近日宣布, ATI将为 Microsoft 的Xbox 360开发H.264解码芯片.未来用
于Xbox 360的 H.264 codec 芯片将支持 ATI的 Avivo技术.Microsoft在前
段时间曾暗示可能会提供配备HD DVD版本的Xbox360或者提供对HD DVD的支持,
同时PS3也有相关的支持.游戏产业是新兴且巨大的市场,电视和PC游戏领域
都会向高清方向发展,所以多媒体编解码芯片也会成为游戏设备里的基本配置.
因此芯片厂商应该注意该应用领域.
(3)高清DVD(HD-DVD,BLUE-RAY DVD)
DVD论坛决定将H.264,WMV-HD与MPEG-2确定为新一代蓝光DVD机HD-DVD的编
解码标准.主要技术特点如表4所示,
表4 新一代HD-DVD的编解码标准

H.264同时编解码功能能够实现1路高清编码的计算能力,还可以同时实现1路
标清编码和至少 1 路标清解码,这就为同时编码解码的单片解决方案提供了可
能.在光盘刻录机市场,在带录像功能的机顶盒,电视机,移动视频设备市场,
这样的应用都是基本的功能.新的高清标准带来许多新的潜在市场应用,有待去
挖掘.
3, 中国内地市场特点
(1)应用习惯不同导致不同标准的差异化竞争在中国内地市场中,
安防用户的使用习惯受一些错误观念影响,认为高压缩率的编码格式就是比压缩
率相对较低的编码格式要先进,所以对于多媒体编解码格式应用是有差别的,比
如,在安防应用中压缩图像一般需要保存2个月,所以对于MPEG4,H.264,AVS
等高压缩比的先进编码格式比较受欢迎,同时对使用者来说受到了安防设备的引
导,认为MPEG4就是比M-JPEG编码格式先进高档,实时DVR就是比非实时的要
先进,即便一台实时MPEG4 DVR比非实时M-JPEG的价格高出一倍.相反在欧美
DVD video
HD DVD-ROM DVD-ROM (3X)
405 nm 650 nm 650 nm
0.65 0.6 0.6
Dual layer 30 Gigabytes 8.5 Gigabytes 8.5 Gigabytes
Single layer 15 Gigabytes 4.7 Gigabytes 4.7 Gigabytes
Dual layer HD Video-8 hours HD Video-2.6 hours SD video - 3.5 hours
Single layer
4 hours
AVC at 8 Mbps
1.3 hours
AVC at 8 Mbps
2 hours
MPEG2 VBR at 5 Mbps
MPEG2
Lossless Linear PCM
Lossy
Dolby Digital
MPEG Audio
11.08 Mbps
CSS 40-bit
720X480 & 720X576
50/60 SDTV
36.55 Mbps
Content protection AACS 128-bit
Video Systems 1920X1080 50/60 HDTV
Video Codecs AVC / WMV-HD / MPEG2
Audio Codecs
Linear PCM / MLP
Dolby DD+ / DTS-HD
Dolby Digital / MPEG Audio
Laser wavelength
Storage capacity
(ROM)
Disc playing time
(examples)
Maximum data transfer rate
Application HD DVD-video
Disc
Numerical aperture
13
发达国家,M-JPEG仍然在使用,恰恰是因为M-JPEG可以分解为单帧画面的特性.
所以适用于其他地区的经验并不一定适用于中国.
(2)周边行业发展的优劣导致应用领域的差异化 IP CAMERA(网络摄
像机)产品问世已久,在欧美,日本,韩国等发达地区都已广泛应用.国际知名
的大公司 SONY,松下,三星等都看好并且积极推出各自的产品.中国由于实际
网络状况不佳,并且静态IP资源有限,给IP CAMERA产品在中国的发展很大的
障碍.目前中国生产IP CAMERA的企业大多是外销或者为国外公司做OEM.在中
国由于网络状况的不稳定,使IP CAMERA往往无法达到普通模拟CCD的图象效果,
不能完成远程监控的目的.另外由于静态IP资源有限,为使用方便,网络摄像
机一般都得有DDNS功能,要么就需要用户自己建立DNS服务器,加之实际的网
络状况复杂,这样对用户或者设备厂商都增加了应用和推广难度.如果这些问题
能够很好解决,IP CAMERA在中国安防市场的大量应用应该是指日可待的.这块
市场对多媒体芯片厂商也是值得期待的.
(3)政策影响导致产业发展差异化政策影响在每个国家和地区都存在
并且是正常的.AVS标准和H.264,WMV-HD相比较,中国政策肯定倾向于AVS,
就如同3G标准里的TDS-CDMA标准,这是毫无疑问的.近日信息产业部又宣布高
清数字接口委员会成立,标志着对将要到来的高清市场的重视.由于 H.264 和
WMV-HD 高昂的专利费用问题.地域政策肯定会保护 AVS 标准,努力促使上下游
产业链健全.在PMP被国内市场期待的同时,专利费用也成了随时会爆炸的定时
炸弹.中国已经在DVD,MP3,WLAN领域吃亏不能再犯同样的错误了.
(4)国内存在太多没有技术实力的生产型在韩国,有技术实力的设备
厂商可以反过来修改多媒体芯片原厂底层软件和硬件的错误;在日本,设备厂商
选择芯片标准在于芯片算法的实现.由于有很强的技术实力,他们可以关心到中
国设备厂商所不会问及的地方.有此中国厂商由于在多媒体行业打拼多年,积累
了相当的技术经验,拥有自己的编解码算法,优化设计方案和工艺,有实力参与
到国际竞争中.但大多数国内厂商是没有技术实力的,所以全面解决方案在国内
市场是必须.芯片原厂的全面解决方案完全做成设备成品级别.芯片推广效果的
优劣毫不夸张的说一半决定于参考设计方案的优劣.
(5)前端有效技术支持的重要性除了完整的设计方案外,强有力的技
术支持是必须的.因为在多媒体芯片行业嵌入式设计或者复杂的硬件方案是比较
常见的.对于嵌入式软件的修改和硬件方案的修改,就需要有效快速的完成,缩
短客户上市时间.
(6)大量行业外的厂商想加入进来在中国存在大量原来是做电子小商
品和定单式的生产厂,或者是从事相关领域且有一定知名度欲扩大产品线范围的
企业都想加入这个领域,由于没有相关设计经验,所以只有把原厂的全面解决方
案的完备性和第三方的形式作为打入多媒体领域的跳板.对于芯片厂商来说,开
发行业外新客户和DESIGN HOUSE可能是推广过程中的另外一种有效途径.
四,对于多媒体芯片厂商的建议
14
笔者从事一线多媒体行业技术支持及市场策划工作多年,对于市场中客户需求和
芯片原厂在推广过程中的不足都深有感触.往往客户所需要的并不是原厂所提供
的,这样的误会导致市场推广策略执行能力的下降,可能一款本身性能很优秀的
芯片由于市场环节的不足导致在市场竞争中的不利处境.
1, 培养高效且有技术实力的市场推广队伍
市场队伍应该负责客户应用方案的设计和技术支持,市场策划和新产品规划,以
及一线的技术推广.一般在实际的工作执行中,芯片公司为了成本的考量,会省
去很多环节,其实每个环节都是必不可少的,在新产品投放市场初期,客户方案
设计,技术支持和市场推广先执行.但是市场的延续就需要市场策划,这些都是
市场团队所需要完成的.由于多数芯片厂商是通过代理的渠道来完成市场环节
的,所以对于代理商的推广队伍的素质控制是有相当难度的,推广人员素质的良
莠不齐会直接产生的不利后果.所以即便是通过代理商完成市场一线推广的工
作,也需要原厂在中国市场建立强大的技术支持和信息收集队伍.
2, 信息反馈的重要性
任何新产品刚投放市场时都存在一些问题,通过用户在实际使用过程中发现,并
把信息反馈到原厂经修正成为完善的产品.所以一个高效的信息反馈体系,更是
芯片尽早成熟的保障.有时候芯片原厂所提供的支持并不是客户所最需要的,这
都是不良的信息反馈环节导致的.在新产品的规划时,更体现了信息反馈的重要
性,下一代产品的规划往往需要先由市场部分给出大体的初步建议和方案,这个
环节往往是容易被忽略的.所以信息反馈体系是重要且不可省略.
3, 全面解决方案适应实际需求
全面解决方案在技术实力不强的国内市场中是必需的,但若是全面解决方案不切
合市场需要,这样的全面解决方案也是多余的,事倍功半的.而一个优秀的全面
解决方案甚至可以带动一种新的市场应用,所以应该紧贴市场需求.
4, 发掘竞争性不大的应用行业领域
在多媒体行业竞争日趋激烈,利润越来越小的情况下,挖掘新市场应用不失为一
种好的途径.随着高清这个空白市场的登场,会带来许多新的市场应用,如高清
DVD,游戏和显卡等应用.在传统应用中有许多扩展应用的机会,比如在机顶盒
上加入可视通讯的功能,就需要从单纯的解码加入编码的功能.同时在医疗,军
事,金融等不同行业值得仔细研究挖掘机会.
本人对于多媒体行业及相关产业非常感兴趣,也十分欢迎同行和志同道合的朋友
指点交流.
作者简介
孟冰,笔者多年从事多媒体处理相关工作,起初在国外某知名多媒体处理芯片厂
商任现场技术支持工程师;后来任中兴通讯多媒体产品国内市场策划经理;现在
国内最大IC设计公司晶门科技的从事数字系统架构设计工作.