Медиапроцессоры – из чего делают медиацентры?

Процессоры – основа не только компьютеров, но и любой интеллектуальной техники. Облегчить жизнь процессора в некоторых устройствах позволяют медиапроцессоры – чипы для ускоренной обработки графики и видео и решения многих других мультимедийных задач. Медиапроцессоры играют определяющую роль при просмотре компьютерной графики, HD-видео. Сегодня ведущие производители исповедуют несколько подходов при разработке таких микросхем, о них и поговорим.

Рассмотреть особенности и возможности наиболее используемых медиачипов удобно на примере продуктов считающихся законодателями моды – фирм Sigma, Realtek и Intel.

Медиапроцессоры в видеотехнике #

Воспроизведение видеозаписей всегда считалось одной из наиболее сложных задач для бытовой аппаратуры. Качество картинки существовавших в эпоху аналоговой техники видеомагнитофонов уступало даже разрешению стандартного телевидения (SD Standart Definition). Для профессиональной видеозаписи в то время использовали студийные аппараты с повышенной скоростью вращения видеоголовок и протяжки ленты.

С переходом на цифровые методы передачи, обработки и хранения видеозаписей удалось значительно повысить качество и преодолеть многие проблемы аналогового видео. Теперь геометрическое и цветовое разрешение картинки на экране зависит в первую очередь от разрядности цифрового сигнала и от скорости его обработки. Уменьшить объем видеофайлов и снизить битрейт позволяют различные методы кодирования, сжимающие видеоданные за счет устранения невидимых человеческим глазом деталей изображения. Так, кодирование в формате MPEG2 помогло в свое время разместить на одном диске фильм в формате DVD. Для обработки HD-видео применяют MPEG4 и другие современные алгоритмы сжатия.

Центральные процессоры персональных компьютеров легко справляются с подобными задачами, поэтому современный ПК, оснащенный соответствующими программами и видеокартой, становится мультимедийным комплексом. Значительно облегчить участь CPU, сняв с него часть работы по кодированию и декодированию видеопотоков, позволяют мультимедийные процессоры в составе видеокарт. В этом случае обработка видеопотока происходит в режиме реального времени, что гарантирует отсутствие замираний и рассыпания картинки при просмотре фильма. Еще более возрастает роль медиапроцессоров в бытовой видеоаппаратуре.

Медиапроцессоры – основа HD-аппаратуры #

Медиапроцессоры выполняют декодирование видеопотоков и звуковой дорожки фильмов. Современные модели умеют работать с разнообразными форматами видео и аудио файлов: MPEG-1/2/4, XviD, Motion JPEG, WMA,MP3,OGG, AAC. Более мощные медиапроцессоры делают это быстрее и поддерживают большее количество форматов. На отдельные блоки медиапроцессора возложены задачи по обеспечению соединения с источниками видео, графики и звука, интерфейс c видео и аудиосистемой.

Сегодня существуют и параллельно развиваются несколько типов медиапроцессоров для потребительской электроники. Так Intel предлагает встраивать в видеотехнику облегченные варианты своих CPU, дополнительно оснащенных графическим ядром и интерфейсными блоками. Видеосистема на основе встроенного компьютера будет наиболее функциональной, но и более дорогой, приемлемой для реализации в стационарных системах.

Гибкие и эффективные медиапроцессоры на основе ARM-технологии разрабатывают Sigma и Realtek. В таких процессорах блоки обработки видеосигналов дополнены контроллерами для подключения жестких дисков и смарткарт, а также USB и Ethernet интерфейсами. Для ускоренного выполнения команд и хранения промежуточных данных используются чипы быстрой памяти типа DDR. Ресиверы на базе этих медиачипов обеспечивают прием из сети телепередач и видеофильмов (с поддержкой HDTV), в т.ч. видео по запросу (VoD – Video on Demand), предоставляют возможности цифрового видеомагнитофона (PVR) с записью фильмов на жесткий диcк.

Медиапроцессоры Sigma #

Американская компания Sigma Design разрабатывает высококачественные микросхемы и технологии для Blu-ray и DVD-плееров, HD-видеоресиверов, портативных медиаплееров высокого разрешения. Продукцию компании можно встретить в наиболее популярных приставках для цифрового интерактивного телевидения – IPTV и стационарных сетевых медиаплеерах.

К настоящему времени в ассортименте продукции Sigma Designs имеется пять семейств медиапроцессоров, различающихся по возможностям и ориентированных на разные типы видеоаппаратуры. Их перечень, характеристики и диапазон применения представлены в таблице. Все они, за исключением Sigma EM8510 (используются в DVD плеерах), поддерживают HD-видео, а также шести или даже десятиканальный звук.

Медиачипы Sigma EM8520 ориентированы на использование в мультиформатных HD сетевых плеерах и приставках для интернет-телевидения, позволяют смотреть и записывать HD видео, фото и графику в формате JPEG.

Наибольшими возможностями обладают чипы семейства SMP8630 - основа популярных медиацентров Dune, HD медиа плееров iconBIT, Popcorn и других. Такие плееры позволяют просматривать видео о всех наиболее распространенных сегодня стандартах: MPEG-4.10 (H.264), MPEG-4.2, MPEG-2, VC-1, AVS, WMV9. В составе медиацентров может использоваться до 512 Мбайт оперативной памяти типа DDR-400 и 1 Гбайт флэш-памяти. Процессорное ядро в SMP8630 работает на частоте 300 МГц.

Сборщикам конечных систем поставляются наборы-конструкторы в виде готовых плат, которые остается укомплектовать дополнительной периферией в соответствии с предполагаемыми потребностями покупателя и упаковать в корпус. Медиацентры и приставки могут комплектоваться тюнерами для приема аналогового и цифрового DVB и ATSC телевидения с поддержкой слотов для смарткарт закрытых каналов. Для подключения видеосистем кроме стандартных аналоговых видеовыходов имеется удобный цифровой HDMI интерфейс с поддержкой видео и 9-ти канального звука. Аудиосистемы могут подключаться и через оптический выход – SPDIF.

Широкий выбор внутренних и внешних интерфейсов позволяет получать разнообразные конфигурации готовых систем. Через внутренний слот можно подключать накопители на жестких дисках и Blu-ray дисководах для записи телепрограмм. Для подключения внешних устройств имеются порты USB и Ethernet10/100. Опциональный мини PCI-слот может использоваться для карт беспроводной связи в домашних Wi-Fi сетях.

Экономичные медиапроцессоры семейства SMP8640 оптимизированы для разработки телевизионных приставок к HD-телевизорам, а также сетевых и Blu-ray плееров. Процессорное ядро работает на частоте 667 МГц, в составе системы может использоваться до 1 Гбайт памяти DDR667 и 4 Гбайт флэш-памяти. На борту готовых систем в зависимости от предпочтений сборщика могут располагаться любые видеовыходы, а также оптический аудиоинтерфейс или 9-ти канальный звук.

Семейство SMP8650 состоит из специализированных энергоэкономичных чипов для сборки недорогих сетевых IPTV плееров и приставок для цифрового телевидения ATSC и DVB. Для просмотра платных телеканалов может быть задействовано до двух слотов под смарткарты. Набор выходов состоит из композитного NTSC/PAL, S-видео и HDMI. Для записи телепрограмм встраивается жесткий диск, для подключения видеотехники к домашним беспроводным сетям в стандарте 802.11 или UWB могут использоваться дополнительные платы.

Медиапроцессоры Intel #

Первоначальный подход Intel к созданию мультимедийной системы заключался в использовании своих процессоров совместно с доработанным северным мостом из стандартного чипсета. В состав моста в этом случае входило мультимедийное графическое ядро для аппаратной обработки видео, графики и звука. Такой модифицированный чипсет отвечал и за связь с разнообразными устройствами ввода и вывода данных. Чипсет подобного типа – Intel 854 в связке с процессором Intel Celeron M и 2 Гбайт оперативной памяти DDR 333 предлагался для создания мультимедийных систем в 2005 году. Подобная система напоминала компьютер с расширенными мультимедийными функциями.

Intel Media CE 3100 #

На проходившей этим летом выставке бытовой электроники CES-2009 Intel представила медиапроцессор Media CE 3100, анонсированный в прошлом году на форуме IDF 2008 в Сан-Франциско. Этот чип предназначен для встраивания в домашнюю видеаппаратуру и может использоваться при разработке телевизионных приставок, HDTV телевизоров, видеорекордеров, Blu-Ray плееров и сетевых медиа-плееров.

Новый медиапроцессор Intel Media CE 3100 разработан на базе использовавшегося ранее в ноутбуках процессора Pentium M с тактовой частотой 800 МГц. В составе Intel Media CE 3100 имеется кэш-память L2 объемом 256 кбайт. В чип встроен трехканальный контроллер для памяти DDR2 800. Для поддержки Blu-Ray дисководов встроено два восьмиканальных цифровых DSP-процессора.

Для аппаратного декодирования видеопотоков в составе Intel Media CE 3100 используется двухканальный мультиформатный декодер с поддержкой всех популярных форматов сжатия видео: MPEG-4.10 (H.264), MPEG-4.2 и MPEG-2, SMPTE 421M (VC-1), AVS, WMV9.

Для декодирования, ускоренной обработки и вывода на экран 2D/3D графики в состав Intel Media CE 3100 интегрировано графическое ядро, построенное на основе используемой в видеокартах универсальной шейдерной архитектуры. Для декодирования звуковой дорожки имеется отдельный цифровой сигнальный процессор – DSP с поддержкой аудио в формате 7.1 и оптического выхода SPDIF.

Отдельно стоит отметить интерфейсные богатые возможности Intel Media CE 3100, благодаря им на основе медиапроцессора Intel Media CE 3100 можно разрабатывать видеоаппаратуру разнообразных возможностей и назначения.

Продвижение на рынок своих новых медиачипов Intel начинает в сотрудничестве с компанией Adobe, которая объявила о планах внедрения в бытовую электронику популярной технологии Flash. Intel будет оптимизировать процессоры CE3100 для работы с программными плеерами Adobe Flash Player и Adobe Flash Lite.

В процессоре Intel Media CE 3100 реализована также технология Intel Media Play, позволяющая декодировать получаемые из сети видеопотоки одновременно со считываемыми с дисков. Это позволяет мгновенно переключаться между просмотром телепрограмм из сети и фильмов с диска.

Intel Atom CE 4100 #

В сентябре на очередном форуме разработчиков IDF 2009 Intel представила новый медиапроцессор Atom CE4100, который во многом идентичен Intel Media CE3100. Сменилось лишь вычислительное ядро, вместо Pentium M используется еще более экономичная и современная архитектура процессоров Atom. Архитектура эта экономична не только в плане энергопотребления но и по стоимости, что позволит снизить цену мультимедиа продуктов на базе решений Intel.

Atom CE4100 работает на тактовой частоте 1,2 ГГц, имеет кэш-память объемом 512K. Обеспечена поддержка модулей памяти DDR2 и DDR3, имеется интегрированный контроллер NAND флэш-памяти.

Из мультимедийных особенностей стоит отметить поддержку технологии Intel Precision View (механизм проработки изображения, с поддержкой НD видео в 1080 строк в кадре) и технологии Intel Media Play для работы с несколькими источниками аудио и видео.

Предусмотрена работа с самыми современными стандартами трехмерной графики и звука, декодирование видео в формате DivX Home Theater 3.0; одновременная работа с двумя потоками HD 1080p. Очередным шагом Inte, очевидно, будет интегрирование в свои медиапроцессоры вычислительных ядер еще более экономичных процессоров Atom, разработанных для смартфонов.

Возможно, что уже в недалеком будущем процессоры Intel будут широко использоваться не только компьютерах и ноутбуках, но также в телевизорах и карманных гаджетах. А это означает, что бытовая видео/аудио электроника станет совместимой с персональными компьютерами и будет легко интегрироваться в состав домашних и глобальных сетей.

Медиапроцессоры Realtek #

Тайваньская компания Realtek широко известная в компьютерном мире своими аудиокодеками и контроллерами для сетей Ethernet занимается и разработкой медиапроцессоров.

Медиапроцессоры Realtek широко используются в медиаплеерах TViX корейского производителя DViCO, их можно встретить в некоторых новых моделях плееров копании iconBIT, например в Iconbit HDS5L и Iconbit HDS4L.

В настоящее время Realtek производит шесть моделей медиапроцессоров с разными возможностями и функциональными особенностями. Все медиапроцессоры Realtek могут работать в проводных и беспроводных домашних сетях.

Медиапроцессор RTD1061 предназначен для использования в наиболее доступных медиаплеерах, с возможностью подключения к сети Ethernet и декодирования HD видео в формате MPEG1/2/4, а также JPEG графики высокого разрешения. Для подключения аналоговой видеосистемы можно использовать композитный и S-видео выходы. Аудиосистема может подключаться через цифровой выход SPDIF или аналоговый стерео.

RTD1261 позволяет декодировать HD видео всех распространенных форматов, может записывать, но только в формате MPEG2. Цифровое видео кодируется в аналоговое, которое можно смотреть на телевизоре в стандартах NTSC/PAL/SECAM. RTD1071 HD дополнительно оснащен интерфейсом HDMI и может подключаться к самым современным видеосистемам. Имеется возможность подключения внешнего аналогового ТВ-сигнала с последующей записью на встроенный жесткий диск в цифровом формате – удобная возможность для оцифровки архивных видеозаписей. Однако нет возможности сжать перед записью HD видео в MPEG формате.

Медиапроцессор RTD1262 HD, обладая всеми возможностями RTD1071 HD, позволяет кодировать цифровое HD видео в наиболее прогрессивном формате MPEG4. А также подключать, как аналоговый ТВ-сигнал, так и цифровой в стандартах DVB и ATSC с возможностью последующей записи.

Более совершенный медиапроцессор RTD1282 HD обладает возможностями кодирования и декодирования видеопотоков MPEG1/2/4. Может использоваться с аналоговыми и цифровыми тюнерами, подключаться к аналоговым, а также цифровым телевизорам самого высокого класса через интерфейс HDMI и цифровой HD-видео выход.

Наиболее современный медиапроцессор – RTD1073. Он поддерживает кодирование и декодирование HD видео в режиме максимального разрешения (1080 строк) – Full HD. Использует наиболее совершенные методы сжатия видеопотока MPEG4 (H.264). Имеются цифровые интерфейсы для подключения самой высококачественной видео и аудио аппаратуры. Вместе с тем сохранена возможность просмотра видео на экране обычных телевизоров.

Подводя итоги #

Медиапроцессоры для бытовой видеотехники обладают специфическими особенностями. Наряду с поддержкой максимального количества видеоформатов они обеспечивают совместимость с наиболее распроcтраненными форматами цифрового звука, ускоренную обработку фотографий, на повестке дня 3D графика. Медиацентры и универсальные плееры должны иметь максимальный набор видео/аудио входов и выходов, обеспечивать поддержку цифрового и аналогового телевидения разных стандартов.

В решении этих усложняющихся задач сейчас наметились два подхода. Первый представляют медиапроцессоры на основе наиболее эффективных процессорных RISC-технологий, что позволяет создавать технику оптимальную по соотношению стоимость/производительность. Второй подход – использование наработанных компьютерных технологий предполагает создание еще более функциональной техники, легко интегрируемой с различными компьютерными системами.

Отзывы

0 Оставить отзыв

Всего отзывов    0

Оставить отзыв

Добавить отзыв

загрузить другую

Ваш отзыв

Показать все смайлы
© Mantsurov Ivan, знакомые колобки?

Отправить