视讯终端发展杂论

 　　更高的用户会议体验需求是视讯硬件技术发展的源动力

　　视讯业务发展至今，所有从业者只做了一件事情，就是满足视讯业务用户不断提高的会议体验需求，而正是这个需求的驱动，华为视讯花了十年时间走过了一条坎坷而充满自信的硬件技术发展之路，从工控机架构到嵌入式架构，从分体终端到一体机终端，从标清到高清，从E1到IP，从电信级Mcu到Minimcu，从单流到多流，从H.261到H.264，每个需求的变化、架构的变化、理念的变化都催生了一次次视讯硬件技术的革新，业务驱动技术的发展，技术的发展反过来也刺激了业务的革新。

　　DSP与ASIC之争

　　在近十年视讯业务发展史中，所有从业者面临了两次最艰难的跨越，一个是从H.261到H.264，一个是从标清到高清，这两次跨越实质是运算量的跨越，也是所有研发者战胜自己的两次跨越。编码器运算量的增加是每个硬件设计者必须正视和解决的问题。传统媒体处理器DSP的主频走到1GHz边缘，各个DSP厂家似乎已经竭尽全力，靠提高主频增加运算能力的办法在这两次跨越中举步维艰，曾几何时，传统媒体处理器DSP已经穷途末路的论调甚嚣尘上，的确，面对H.264高清，依靠单DSP实现编解码器已经不可能，传统DSP的发展步伐已经与视讯业务的发展不相适应，面对这样一种境地，有研发能力的视讯会议厂家不约而同都选择了多片DSP编码方案，这是一次艰难的跨越，也是一次无奈的跨越，少数厂家在这次跨越中获得成功，华为就是其中之一，就在传统DSP遭遇尴尬的同时，不少媒体ASIC厂家抓住了这个契机，研发出自己的单片编解码器，这无疑也给少数研发实力偏弱的视讯会议厂家提供了喘息的机会，帮助他们完成了一次从标清到高清的傻瓜式跨越。这类ASIC芯片的目标市场是针对视频监控领域，单靠专业视讯会议市场根本支撑不起媒体ASIC的巨大的研发投入，媒体ASIC类芯片的定位无疑给视讯应用带来了太多的约束，单一编解码协议的限制就是一个重大缺陷，根本无法很好的满足视讯业务的灵活应用需求。但不能否认，媒体ASIC方案短期内会获得成功。媒体ASIC方案降低了视讯会议产品的研发技术门槛，未来几年行业的竞争将出现白热化。长远看，ASIC类方案并不能让视讯会议厂家高枕勿忧，原因有二，其一，视讯业务的市场容量决定了ASIC厂家不可能为视讯业务量身定做芯片规格，它的业务方向仍然是视频监控市场，视频监控应用与专业视讯有着较大的差别。其二，视讯业务是一个灵活多变的业务，一旦视讯业务出现新的业务，ASIC将面临尴尬境地，ASIC的从业者大多是小厂家，媒体处理ASIC行业规模和视讯业务的特点决定ASIC将在视讯应用领域下一轮竞争中败北。传统媒体处理器厂家在本轮与ASIC的对决中吸取教训，德州仪器TI甚至也坦言，过去三年他们低估了高清视讯业务发展速度，不久的将来，这些传统媒体处理器厂家会找到一个更好的解决方案，这个解决办法一定具有软件的灵活性，同时具备强大的媒体处理加速能力，现在这种迹象已经越来越明显。传统DSP厂家的这次痛苦的蜕变将给媒体视讯应用带来生机。下一代视讯终端的解决方案会是什么？高清媒体SOC？多核系统？

　　高清SOC与多核时代还有多远？

　　SOC(System - on - Chip)，媒体SOC至少应该包含音频编解码系统、视频编解码系统、媒体前后处理及媒体加速系统、主控系统（CPU）,视讯行业所有研发者都期待有这么一个强大的高清媒体SOC能够满足视讯业务的需求，SOC不是什么新概念，早期PHILIPS的Trimedia系列及TI的Davinci系列都是典型的媒体SOC，获得一颗完备的高清媒体处理SOC，可能还需要一些时日，TI的产品路标中的Netra将值得期待。集视频、音频、数据处理于一身的高清SOC一定会出现，SOC有着与生俱来的优势，早期PHILIPS的Trimedia系列及TI的Davinci系列获得的巨大成功的历史证明，高清媒体SOC在未来几年将扮演重要角色。INTEL最近推出的媒体SOC CE3100已经能够证明媒体SOC处理器将有着非常诱人的前景。
 

　　媒体SOC处理器 CE3100（摘自Intel CE3100 Datasheet）

　　个人计算机领域进入多核时代已经不是什么新闻，专用媒体处理器的多核技术也不是什么新技术，多核技术的发展一定是在单核能力提升遇到障碍的时候，多核技术才会得到迅猛发展，视讯业务领域，媒体处理器现在正是处在这样一个发展时期，相信媒体处理器厂家不会看不到用多片DSP实现编码器这样一个事实，我也相信众多厂家不是不想提升自己的单核能力，而是没有办法，多核技术也许是硅晶时代满足人们日益膨胀的需求的最后一招杀手锏，AMD、INTEL都作出了同样的选择，相信传统媒体处理器厂家不会逆潮流而动。TI已经将多核和SOC确定为发展方向。多业务融合是技术发展的趋势，SOC与多核技术在下一代高清媒体平台应用中将大展拳脚。

　　PC技术的发展带来的诱惑

　　上文提到个人计算机领域进入多核时代，媒体处理能力大幅提升，几年前，在PC上完成CIF H.264编码几乎是神话，而现在，伟大的多核时代的来临加上GPU技术的飞速发展让PC上实现720P H.264编解码成为可能，而且已经有厂家发布类似产品，在PC上实现更高质量个人视频通信成为现实，PC上实现视频通信的先天优势不用赘述。在不久的将来，PC架构个人视频通信将一片光明。狂热的视频通信需求蕴藏在现代年轻人无穷的欲望当中，火爆的视频聊天是例证，腾讯在个人视频通信领域将大有作为，传统视讯厂家将继续龟缩在传统行业市场和虚幻缥缈的运营市场不能自拔。

　　1080P不是终结

　　1080P在视讯领域进入普及时代，尚需时日，我们的1080P编码器还有太多的优化空间。于是有人放言，视讯图象十年内止步于1080P，不清楚如此论调的真实依据，可是1080P并不是终极，1920×1080仅仅只是高清通用图象格式（HD CIF）,2006年NHK向SMPTE I23工作组提交了超高清电视（UHDTV）的图像格式草案《Ultra-high definition television - Image parameter values for program production》。UHDTV已经开始进入人们的视野，UHDTV的图像格式分为UHDTV1（3840×2160）与UHDTV2（7680×4320）两个层次，支持50 Hz、60 Hz及（60/1.001）Hz等几种帧频，系统采用逐行扫描，1分钟的UHDTV2格式的图像需占用194 GB的存储空间，对如此巨大的数据量进行实时压缩是一件很难想象的事情，我不敢预言什么时候能做到，但可以肯定的是，这一天不会太遥远。视讯业务从SD CIF到1080P用了将近10年，从1080P(HD CIF)到UHDTV需要多长时间，应该少于十年或许更短，视讯业务从业者何时能够发布UHDTV视讯终端，取决于三个因素，其一，UHDTV分辨率摄像机从实验步入商用；其二，超高清显示技术的发展；其三，编码技术的发展。至于用户是否能够接受这种奢侈的体验，我想这个不会是问题。让我们拭目以待。

　　FPGA应用成为华为视讯硬件技术的重要内容

　　上文提到DSP与ASIC存在竞争关系，其实准确的讲，在图象应用领域，FPGA已经丝毫不亚于DSP与ASIC，三足鼎立的局面已经形成。FPGA经过二十年的迅发展，FPGA技术的日渐成熟，FPGA的优势在于其强大的并行处理能力和丰富的DSP资源，其复杂计算性能远远超出传统DSP芯片，FPGA低成本与灵活性优势也让ASIC陷入尴尬境地，处在DSP与FPGA的夹缝中的ASIC将何去何从？FPGA在图象应用领域迎来新的生机，赛灵思CTO Bolsens在描述FPGA发展前景时这样说"自1990年来，FPGA的成本降低了500倍、功耗降低了50倍、逻辑容量提高了200倍、速度快了40倍，预计到2010年，FPGA在价格上还会继续降低5倍，容量会增大5倍，单位功耗会有多5倍的功能，另外速度还会提升5倍"。不得不提的是，DSP和媒体ASIC都必须面对一个平台升级和移植的问题，这个问题给应用厂家带来了巨大的资源投入，FPGA几乎不存在这个问题，FPGA平台具有极好的继承性的扩展性。近些年来，华为视讯终端在FPGA图象应用投入重兵，在视频前后处理、图形加速、编解码器技术做了相当的技术积累。FPGA应用将在下一代华为视讯终端硬件平台中发挥重要作用。

　　高清摄像机技术成为兵家必争之地。

　　在标清时代，视讯厂家研发自己的摄像机也许只是出于系统成本的考虑，很少有厂家想通过摄像机技术提升自己的图象品质，而到了高清时代，却一反常态，所有视讯厂家都把高清摄像机的研发当成提升自己产品核心竞争力的试金石。标清视讯业务发展前期，摄像机在视讯系统成本中所占比例很高，由于技术门槛的原因，视讯行业会议室型摄像机几乎被SONY、Canon、Panasonic垄断，标清视讯业务发展后期，众多视讯厂家已经不甘心将这块肥肉拱手相让，已经有不少厂家纷纷发布自己的摄像机，虽然这个阶段大多数只是机芯与传动结构的简单集成，但这是一种姿态，一种向专业摄像机厂家叫板的姿态。2005年初，高清视讯业务已经开始萌动，SONY、Canon、Panasonic却迟迟没有推出会议室型会议终端，也许是SONY、Canon、Panasonic低估了或者根本没有考虑高清视讯业务的发展需求，专业摄像机厂家过多关注低端消费电子、监控行业、高端广电需求，甚至固执的认为高清视讯业务应该在高清TV普及之后，以致于视讯会议厂家终于耐不住寂寞，以Lifesize为代表率先推出了自己的高清视讯系统，采用自己研发的高清摄像机，虽然图象效果不尽人意，但是还是给视讯行业扔下了一颗重磅炸弹。开始涉足视讯业务的SONY终于认清形势，推出了自己的EVI-HD1，而此时，大面板高清电视进入寻常百姓家已经有一些时日，高清图象捕获前端技术商用滞后于高清显示技术商用成为事实。而后就是众多视讯厂家蜂拥而至，争先恐后发布自己的高清产品，华为率先发布自己的全高清1080P产品，然而高清摄像机的发展仍然缓慢，真正的1080P摄像机凤毛麟角，未来几年，高清摄像机也许会继续成为高清视讯业务继续向前发展的瓶颈。国外视讯会议厂家已经摆出一副单干的姿态，纷纷发布自己的高清摄像机研发计划，作为国内视讯行业老大，华为不会坐以待毙。高清摄像机和高清显示是高清视讯业务发展的两个先决条件，高清显示已经不是问题，高清摄像机成为兵家必争之地，谁掌握了高清摄像机技术，谁就掌握了视讯业务的核心竞争力，高清摄像机必将跨越垄断走向百家争鸣；视讯业务也将走向百花齐放。这条路会很艰辛，充满变数，充满无奈，但也充满自信。

　　小节

　　高清H.264产品在逐渐走向成熟，H.265预计2010年前后颁布，哪种硬件平台和架构会成为未来视讯行业的追逐热点也许会一时难以确定，但是可以肯定的是，H.265颁布初期或者分辨率需求再次走高之后，从历史经验看，DSP和媒体ASIC必然会出现无法满足业务需要的相对比较长的过渡期，而价格不断走低的FPGA必然在这个过渡期能有所作为，编解码器平台及技术必将持续成为关注热点，正本必须清源，要想获得好的图象效果，提升摄像机前端处理技术是每个视讯从业者必须面对的问题。
 

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