面對(duì)高解析視訊的需求，大型家電業(yè)者以及半導(dǎo)體業(yè)者，都陸續(xù)地競(jìng)相開發(fā)能夠進(jìn)行HDTV影像實(shí)時(shí)編譯碼的芯片，以目前來(lái)說，針對(duì)HDTV影像實(shí)時(shí)編譯碼的技術(shù)上，大多使用「MPEG-4 AVC/H.264」編譯碼方式，從2007年開始，相信系統(tǒng)開發(fā)業(yè)者都能夠輕松的取得豐富多彩的H.264編譯碼芯片。
以資料量來(lái)看，H.264編解碼所需的運(yùn)算量是MPEG-2的6∼10倍。因此在過去，能夠進(jìn)行H.264編譯碼的芯片，在數(shù)量以及多樣化上是極其有限的，而正式展開使用H.264編譯碼芯片是從2004年，包括PSP、iPod等可攜式產(chǎn)品開始采用。以此為應(yīng)用開端，使得在解析能力上能夠讓QVGA（320×240畫素）面板，達(dá)到SDTV（720×576畫素）規(guī)格的播放能力，而到現(xiàn)在為止也已經(jīng)成為一個(gè)主流性的趨勢(shì)。
圖說：使用H.264編譯碼芯片是從2004年，包括PSP、iPod等可攜式產(chǎn)品開始采用。（數(shù)據(jù)源：PANASONIC）
緊接下來(lái)，從2006年下半年開始，許多業(yè)者開始發(fā)展符合HDTV規(guī)格的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)，其中的關(guān)鍵點(diǎn)也是因?yàn)镠.264編譯碼芯片的普及，因此透過與HDT數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的采用，H.264編譯碼芯片的市場(chǎng)規(guī)模也迅速地拓展開來(lái)。就目前來(lái)看，應(yīng)用在QVGA面板達(dá)到SDTV規(guī)格播放能力的H.264編譯碼芯片，在功能性上還未跨入差異化的階段，由于目前大多的圖像處理產(chǎn)品，還處于激烈的低成本化競(jìng)爭(zhēng)，所以在根本上，還沒有實(shí)際導(dǎo)入H.264編譯碼芯片的機(jī)會(huì)性，所以在實(shí)際的產(chǎn)品中采用H.264編譯碼芯片，只有強(qiáng)調(diào)高階視訊處理能力PSP的索尼硬盤／DVD錄像機(jī)，以及富士的錄像機(jī)「PvrAlex」等等。
就市場(chǎng)的需求而言，導(dǎo)入H.264編譯碼器芯片，讓QVGA的面板達(dá)到SDTV播放效果的需求仍舊相當(dāng)?shù)男。钪饕脑蜻€是在成本與應(yīng)用上面，因?yàn)榈侥壳盀橹梗形从袣⑹旨?jí)的軟件或應(yīng)用出現(xiàn)，來(lái)逼迫這些產(chǎn)品必須完全提供H.264編解碼能力。以實(shí)際的售價(jià)或成本來(lái)看，目前提供H.264錄像功能的DVD相關(guān)產(chǎn)品，在包括了SoC和各種中級(jí)軟件的開發(fā)之后，價(jià)格有可能往上增加4,000元以上，也就是說消費(fèi)者在增加花費(fèi)之后，以現(xiàn)階段而言根本感受不到具有H.264編譯碼能力產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，另外在加上，即使利用H.264的高壓縮率來(lái)減少硬盤的容量，但是目前來(lái)說1臺(tái)硬盤的價(jià)格，不管高容量還是低容量，都不會(huì)有太大的變化，因此整體零組件的成本卻是因?yàn)镠.264編譯碼能力而大幅度的增加了。即使產(chǎn)品是以能夠大幅度增加錄像時(shí)間來(lái)訴求，但是因?yàn)楝F(xiàn)在硬盤的大容量化技術(shù)下，并且可以以低廉的價(jià)格取得儲(chǔ)存裝置的情況下，「增加錄像時(shí)間」這樣的訴求實(shí)在是很難對(duì)消費(fèi)者產(chǎn)生一些吸引力。
圖說：現(xiàn)在硬盤的大容量化技術(shù)下，「增加錄像時(shí)間」這樣的訴求實(shí)在是很難對(duì)消費(fèi)者產(chǎn)生一些吸引力。（數(shù)據(jù)源：Krollontrack）
HDTV適應(yīng)件的開發(fā)正在進(jìn)行中
因此現(xiàn)在，大部份的大型家電業(yè)者和半導(dǎo)體業(yè)者，對(duì)于導(dǎo)入H.264編譯碼能力的產(chǎn)品還是以開發(fā)符合HDTV規(guī)格的產(chǎn)品為主，因?yàn)樵诜螲DTV規(guī)格這部分的產(chǎn)品，看起來(lái)好像是數(shù)字?jǐn)z影機(jī)和數(shù)字相機(jī)，似乎比較能夠吸引消費(fèi)者出現(xiàn)期待的心情。另外，利用H.264的壓縮技術(shù)，提供地面數(shù)字廣播來(lái)傳送高壓縮錄像的用途，預(yù)計(jì)也有一定的需求。
編譯碼器芯片的結(jié)構(gòu)有三種
就目前技術(shù)而言，期望能夠達(dá)到H.264編解碼能力，主要有3種技術(shù)結(jié)構(gòu)。而在這三種技術(shù)結(jié)構(gòu)中，因?yàn)楦饔欣椎檬?，所以必須根?jù)每個(gè)產(chǎn)品的本身?xiàng)l件，來(lái)判斷使用哪種技術(shù)。第1種是透過專用的編譯碼器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)編譯碼能力，雖然還沒有被完全單芯片化，不過日本Techno Mathematical能夠提供符合這個(gè)條件的軟件IP核心，利用SoC(system on a chip)的架構(gòu)來(lái)運(yùn)行軟件IP核心，并且?guī)缀醪粫?huì)造成SoC上的微處理器核心太大的負(fù)載，除此之外，如果應(yīng)用在一般的微處理器上的話，所造成的電力消耗也不大，更不會(huì)讓芯片的面積增加。因此，這樣的技術(shù)架構(gòu)是相當(dāng)適合應(yīng)用在消費(fèi)性產(chǎn)品上的，例如針對(duì)電力消耗要求嚴(yán)格的攝影機(jī)等等可攜式產(chǎn)品上。但是也是有其缺點(diǎn)存在，那就是如果計(jì)劃增加支持新編譯碼方式，或變更計(jì)算程序的時(shí)候，就必須重新設(shè)計(jì)IP核心和SoC。軟件IP核心也可以應(yīng)用在FPGA上，就目前市場(chǎng)上透過FPGA實(shí)現(xiàn)編譯碼功能的產(chǎn)品有很多，例如，F(xiàn)PGA的領(lǐng)導(dǎo)業(yè)者Xilinx和Altera，就已經(jīng)開發(fā)出了適合自己產(chǎn)品的H.264編譯碼器IP核心，來(lái)提供客戶設(shè)計(jì)與采用。
圖說：軟件IP核心也可以應(yīng)用在FPGA上，就目前市場(chǎng)上透過FPGA實(shí)現(xiàn)編譯碼功能的產(chǎn)品有很多。（數(shù)據(jù)源：dsp-fpga.com）
另外一種，是合并使用一般的微處理器核心和DSP核心，以及再加上編譯碼中擔(dān)任特定運(yùn)算的加速電路結(jié)構(gòu)。與一切都采用Hard-Wired邏輯電路的結(jié)構(gòu)相比，這種結(jié)構(gòu)可以透過替換使用的軟件，來(lái)達(dá)到適應(yīng)更多種編譯碼方式的靈活性。因此，這樣架構(gòu)的好處是，如果以這種結(jié)構(gòu)來(lái)開發(fā)出SoC，未來(lái)在各式各樣的產(chǎn)品應(yīng)用中就能夠擁有相當(dāng)高的彈性度。另一方面因?yàn)殡S著加速電路的進(jìn)步，更能夠?qū)㈦娏ο暮托酒娣e控制在比較低的程度，所以也相當(dāng)適合應(yīng)用于可攜式的消費(fèi)性產(chǎn)品。以目前而言，較多采用這種技術(shù)結(jié)構(gòu)的是日本瑞薩半導(dǎo)體的「SH-Mobile3A(SH73380)」，和德州儀器適用于數(shù)字家電平臺(tái)「DaVinci」的芯片「TMS320DM6446」，還有富士通搭載了雙微處理器核心「FR450」的芯片「MB93475」等等。
利用微處理器核心上運(yùn)作的中級(jí)軟件，來(lái)實(shí)行編譯碼的運(yùn)算能力，就結(jié)構(gòu)上是需要透過API，將運(yùn)算的一部分交付給加速電路，所以一般情況下，在加速電路的部份中，需要開發(fā)出針對(duì)龐大計(jì)算量所需要的「運(yùn)作檢索」的運(yùn)算功能等。因此在這樣的架構(gòu)下，如何利用運(yùn)作檢索的運(yùn)算來(lái)達(dá)到高解析的畫質(zhì)，是各業(yè)者所積極開發(fā)的電路設(shè)計(jì)。
最后一個(gè)技術(shù)方式是，利用一般的DSP或處理器，再配合編譯碼軟件的結(jié)構(gòu)。雖然這樣方式的靈活性，但是其缺點(diǎn)就是一般而言，對(duì)于電力消耗和芯片面積都會(huì)造成相當(dāng)性的影像，很難應(yīng)用于消費(fèi)性產(chǎn)品，特別是可攜式產(chǎn)品。例如，針對(duì)德州儀器和Analog Device所開發(fā)的DSP，很多業(yè)者都設(shè)計(jì)出了是用的H.264編譯碼器軟件。
利用多微處理器 實(shí)現(xiàn)H.264影像編譯碼器
其實(shí)在芯片上利用多 微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)H.264影像編譯碼能力，并非是新的想法。不過因?yàn)殡S著CMOS制程技術(shù)的進(jìn)步，硬件芯片和微處理器也開始被整合到單芯片上了。例如最近，整合了DSP核心和微處理器核心的單芯片正被應(yīng)用到手機(jī)中。
功能分割和數(shù)據(jù)分割
對(duì)于利用多微處理器結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行H.264影像編譯碼系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)上，從微處理器的使用方法來(lái)觀察架構(gòu)的話，可以考慮到功能分割、數(shù)據(jù)分割、和功能數(shù)據(jù)分割這3種。所謂功能分割，就是將設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)利用功能性的觀念與以切割，并且分配給各微處理器，以應(yīng)用產(chǎn)品來(lái)說，大多數(shù)手機(jī)所采用的系統(tǒng)芯片，就相當(dāng)用用功能分割這樣的方式，例如，可以將控制系統(tǒng)的微處理器和處理數(shù)據(jù)的DSP，集中到一個(gè)芯片上的結(jié)構(gòu)。而數(shù)據(jù)分割就是，將某個(gè)數(shù)據(jù)群利用多個(gè)微處理器來(lái)進(jìn)行同時(shí)處理，達(dá)到提高處理能力的目的，就像應(yīng)用在高精細(xì)電視的MPEG-2影像編譯碼，將Slice的數(shù)據(jù)群分配給3個(gè)微處理器進(jìn)行處理與運(yùn)算。當(dāng)然，利用跟蹤處理高精細(xì)電視的MPEG-2影像編譯碼器，同樣也能夠?qū)崿F(xiàn)功能分割，但是實(shí)際上，則必須根據(jù)系統(tǒng)的架構(gòu)來(lái)開發(fā)出合適的結(jié)構(gòu)。
以資料量來(lái)看，H.264編解碼所需的運(yùn)算量是MPEG-2的6∼10倍。因此在過去，能夠進(jìn)行H.264編譯碼的芯片，在數(shù)量以及多樣化上是極其有限的，而正式展開使用H.264編譯碼芯片是從2004年，包括PSP、iPod等可攜式產(chǎn)品開始采用。以此為應(yīng)用開端，使得在解析能力上能夠讓QVGA（320×240畫素）面板，達(dá)到SDTV（720×576畫素）規(guī)格的播放能力，而到現(xiàn)在為止也已經(jīng)成為一個(gè)主流性的趨勢(shì)。
圖說：使用H.264編譯碼芯片是從2004年，包括PSP、iPod等可攜式產(chǎn)品開始采用。（數(shù)據(jù)源：PANASONIC）
緊接下來(lái)，從2006年下半年開始，許多業(yè)者開始發(fā)展符合HDTV規(guī)格的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)，其中的關(guān)鍵點(diǎn)也是因?yàn)镠.264編譯碼芯片的普及，因此透過與HDT數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的采用，H.264編譯碼芯片的市場(chǎng)規(guī)模也迅速地拓展開來(lái)。就目前來(lái)看，應(yīng)用在QVGA面板達(dá)到SDTV規(guī)格播放能力的H.264編譯碼芯片，在功能性上還未跨入差異化的階段，由于目前大多的圖像處理產(chǎn)品，還處于激烈的低成本化競(jìng)爭(zhēng)，所以在根本上，還沒有實(shí)際導(dǎo)入H.264編譯碼芯片的機(jī)會(huì)性，所以在實(shí)際的產(chǎn)品中采用H.264編譯碼芯片，只有強(qiáng)調(diào)高階視訊處理能力PSP的索尼硬盤／DVD錄像機(jī)，以及富士的錄像機(jī)「PvrAlex」等等。
就市場(chǎng)的需求而言，導(dǎo)入H.264編譯碼器芯片，讓QVGA的面板達(dá)到SDTV播放效果的需求仍舊相當(dāng)?shù)男。钪饕脑蜻€是在成本與應(yīng)用上面，因?yàn)榈侥壳盀橹梗形从袣⑹旨?jí)的軟件或應(yīng)用出現(xiàn)，來(lái)逼迫這些產(chǎn)品必須完全提供H.264編解碼能力。以實(shí)際的售價(jià)或成本來(lái)看，目前提供H.264錄像功能的DVD相關(guān)產(chǎn)品，在包括了SoC和各種中級(jí)軟件的開發(fā)之后，價(jià)格有可能往上增加4,000元以上，也就是說消費(fèi)者在增加花費(fèi)之后，以現(xiàn)階段而言根本感受不到具有H.264編譯碼能力產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，另外在加上，即使利用H.264的高壓縮率來(lái)減少硬盤的容量，但是目前來(lái)說1臺(tái)硬盤的價(jià)格，不管高容量還是低容量，都不會(huì)有太大的變化，因此整體零組件的成本卻是因?yàn)镠.264編譯碼能力而大幅度的增加了。即使產(chǎn)品是以能夠大幅度增加錄像時(shí)間來(lái)訴求，但是因?yàn)楝F(xiàn)在硬盤的大容量化技術(shù)下，并且可以以低廉的價(jià)格取得儲(chǔ)存裝置的情況下，「增加錄像時(shí)間」這樣的訴求實(shí)在是很難對(duì)消費(fèi)者產(chǎn)生一些吸引力。
圖說：現(xiàn)在硬盤的大容量化技術(shù)下，「增加錄像時(shí)間」這樣的訴求實(shí)在是很難對(duì)消費(fèi)者產(chǎn)生一些吸引力。（數(shù)據(jù)源：Krollontrack）
HDTV適應(yīng)件的開發(fā)正在進(jìn)行中
因此現(xiàn)在，大部份的大型家電業(yè)者和半導(dǎo)體業(yè)者，對(duì)于導(dǎo)入H.264編譯碼能力的產(chǎn)品還是以開發(fā)符合HDTV規(guī)格的產(chǎn)品為主，因?yàn)樵诜螲DTV規(guī)格這部分的產(chǎn)品，看起來(lái)好像是數(shù)字?jǐn)z影機(jī)和數(shù)字相機(jī)，似乎比較能夠吸引消費(fèi)者出現(xiàn)期待的心情。另外，利用H.264的壓縮技術(shù)，提供地面數(shù)字廣播來(lái)傳送高壓縮錄像的用途，預(yù)計(jì)也有一定的需求。
編譯碼器芯片的結(jié)構(gòu)有三種
就目前技術(shù)而言，期望能夠達(dá)到H.264編解碼能力，主要有3種技術(shù)結(jié)構(gòu)。而在這三種技術(shù)結(jié)構(gòu)中，因?yàn)楦饔欣椎檬?，所以必須根?jù)每個(gè)產(chǎn)品的本身?xiàng)l件，來(lái)判斷使用哪種技術(shù)。第1種是透過專用的編譯碼器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)編譯碼能力，雖然還沒有被完全單芯片化，不過日本Techno Mathematical能夠提供符合這個(gè)條件的軟件IP核心，利用SoC(system on a chip)的架構(gòu)來(lái)運(yùn)行軟件IP核心，并且?guī)缀醪粫?huì)造成SoC上的微處理器核心太大的負(fù)載，除此之外，如果應(yīng)用在一般的微處理器上的話，所造成的電力消耗也不大，更不會(huì)讓芯片的面積增加。因此，這樣的技術(shù)架構(gòu)是相當(dāng)適合應(yīng)用在消費(fèi)性產(chǎn)品上的，例如針對(duì)電力消耗要求嚴(yán)格的攝影機(jī)等等可攜式產(chǎn)品上。但是也是有其缺點(diǎn)存在，那就是如果計(jì)劃增加支持新編譯碼方式，或變更計(jì)算程序的時(shí)候，就必須重新設(shè)計(jì)IP核心和SoC。軟件IP核心也可以應(yīng)用在FPGA上，就目前市場(chǎng)上透過FPGA實(shí)現(xiàn)編譯碼功能的產(chǎn)品有很多，例如，F(xiàn)PGA的領(lǐng)導(dǎo)業(yè)者Xilinx和Altera，就已經(jīng)開發(fā)出了適合自己產(chǎn)品的H.264編譯碼器IP核心，來(lái)提供客戶設(shè)計(jì)與采用。
圖說：軟件IP核心也可以應(yīng)用在FPGA上，就目前市場(chǎng)上透過FPGA實(shí)現(xiàn)編譯碼功能的產(chǎn)品有很多。（數(shù)據(jù)源：dsp-fpga.com）
另外一種，是合并使用一般的微處理器核心和DSP核心，以及再加上編譯碼中擔(dān)任特定運(yùn)算的加速電路結(jié)構(gòu)。與一切都采用Hard-Wired邏輯電路的結(jié)構(gòu)相比，這種結(jié)構(gòu)可以透過替換使用的軟件，來(lái)達(dá)到適應(yīng)更多種編譯碼方式的靈活性。因此，這樣架構(gòu)的好處是，如果以這種結(jié)構(gòu)來(lái)開發(fā)出SoC，未來(lái)在各式各樣的產(chǎn)品應(yīng)用中就能夠擁有相當(dāng)高的彈性度。另一方面因?yàn)殡S著加速電路的進(jìn)步，更能夠?qū)㈦娏ο暮托酒娣e控制在比較低的程度，所以也相當(dāng)適合應(yīng)用于可攜式的消費(fèi)性產(chǎn)品。以目前而言，較多采用這種技術(shù)結(jié)構(gòu)的是日本瑞薩半導(dǎo)體的「SH-Mobile3A(SH73380)」，和德州儀器適用于數(shù)字家電平臺(tái)「DaVinci」的芯片「TMS320DM6446」，還有富士通搭載了雙微處理器核心「FR450」的芯片「MB93475」等等。
利用微處理器核心上運(yùn)作的中級(jí)軟件，來(lái)實(shí)行編譯碼的運(yùn)算能力，就結(jié)構(gòu)上是需要透過API，將運(yùn)算的一部分交付給加速電路，所以一般情況下，在加速電路的部份中，需要開發(fā)出針對(duì)龐大計(jì)算量所需要的「運(yùn)作檢索」的運(yùn)算功能等。因此在這樣的架構(gòu)下，如何利用運(yùn)作檢索的運(yùn)算來(lái)達(dá)到高解析的畫質(zhì)，是各業(yè)者所積極開發(fā)的電路設(shè)計(jì)。
最后一個(gè)技術(shù)方式是，利用一般的DSP或處理器，再配合編譯碼軟件的結(jié)構(gòu)。雖然這樣方式的靈活性，但是其缺點(diǎn)就是一般而言，對(duì)于電力消耗和芯片面積都會(huì)造成相當(dāng)性的影像，很難應(yīng)用于消費(fèi)性產(chǎn)品，特別是可攜式產(chǎn)品。例如，針對(duì)德州儀器和Analog Device所開發(fā)的DSP，很多業(yè)者都設(shè)計(jì)出了是用的H.264編譯碼器軟件。
利用多微處理器 實(shí)現(xiàn)H.264影像編譯碼器
其實(shí)在芯片上利用多 微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)H.264影像編譯碼能力，并非是新的想法。不過因?yàn)殡S著CMOS制程技術(shù)的進(jìn)步，硬件芯片和微處理器也開始被整合到單芯片上了。例如最近，整合了DSP核心和微處理器核心的單芯片正被應(yīng)用到手機(jī)中。
功能分割和數(shù)據(jù)分割
對(duì)于利用多微處理器結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行H.264影像編譯碼系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)上，從微處理器的使用方法來(lái)觀察架構(gòu)的話，可以考慮到功能分割、數(shù)據(jù)分割、和功能數(shù)據(jù)分割這3種。所謂功能分割，就是將設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)利用功能性的觀念與以切割，并且分配給各微處理器，以應(yīng)用產(chǎn)品來(lái)說，大多數(shù)手機(jī)所采用的系統(tǒng)芯片，就相當(dāng)用用功能分割這樣的方式，例如，可以將控制系統(tǒng)的微處理器和處理數(shù)據(jù)的DSP，集中到一個(gè)芯片上的結(jié)構(gòu)。而數(shù)據(jù)分割就是，將某個(gè)數(shù)據(jù)群利用多個(gè)微處理器來(lái)進(jìn)行同時(shí)處理，達(dá)到提高處理能力的目的，就像應(yīng)用在高精細(xì)電視的MPEG-2影像編譯碼，將Slice的數(shù)據(jù)群分配給3個(gè)微處理器進(jìn)行處理與運(yùn)算。當(dāng)然，利用跟蹤處理高精細(xì)電視的MPEG-2影像編譯碼器，同樣也能夠?qū)崿F(xiàn)功能分割，但是實(shí)際上，則必須根據(jù)系統(tǒng)的架構(gòu)來(lái)開發(fā)出合適的結(jié)構(gòu)。