面對高解析視訊的需求，大型家電業(yè)者以及半導體業(yè)者，都陸續(xù)地競相開發(fā)能夠進行HDTV影像實時編譯碼的芯片，以目前來說，針對HDTV影像實時編譯碼的技術上，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。
以資料量來看，H.264編解碼所需的運算量是MPEG-2的6∼10倍。因此在過去，能夠進行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等可攜式產品開始采用。以此為應用開端，使得在解析能力上能夠讓QVGA（320×240畫素）面板，達到SDTV（720×576畫素）規(guī)格的播放能力，而到現(xiàn)在為止也已經成為一個主流性的趨勢。
圖說：使用H.264編譯碼芯片是從2004年，包括PSP、iPod等可攜式產品開始采用。（數(shù)據源：PANASONIC）
緊接下來，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)字攝影機，其中的關鍵點也是因為H.264編譯碼芯片的普及，因此透過與HDT數(shù)字攝影機的采用，H.264編譯碼芯片的市場規(guī)模也迅速地拓展開來。就目前來看，應用在QVGA面板達到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品，還處于激烈的低成本化競爭，所以在根本上，還沒有實際導入H.264編譯碼芯片的機會性，所以在實際的產品中采用H.264編譯碼芯片，只有強調高階視訊處理能力PSP的索尼硬盤／DVD錄像機，以及富士的錄像機「PvrAlex」等等。
就市場的需求而言，導入H.264編譯碼器芯片，讓QVGA的面板達到SDTV播放效果的需求仍舊相當?shù)男?，最主要的原因還是在成本與應用上面，因為到目前為止，尚未有殺手級的軟件或應用出現(xiàn)，來逼迫這些產品必須完全提供H.264編解碼能力。以實際的售價或成本來看，目前提供H.264錄像功能的DVD相關產品，在包括了SoC和各種中級軟件的開發(fā)之后，價格有可能往上增加4,000元以上，也就是說消費者在增加花費之后，以現(xiàn)階段而言根本感受不到具有H.264編譯碼能力產品的優(yōu)點，另外在加上，即使利用H.264的高壓縮率來減少硬盤的容量，但是目前來說1臺硬盤的價格，不管高容量還是低容量，都不會有太大的變化，因此整體零組件的成本卻是因為H.264編譯碼能力而大幅度的增加了。即使產品是以能夠大幅度增加錄像時間來訴求，但是因為現(xiàn)在硬盤的大容量化技術下，并且可以以低廉的價格取得儲存裝置的情況下，「增加錄像時間」這樣的訴求實在是很難對消費者產生一些吸引力。
圖說：現(xiàn)在硬盤的大容量化技術下，「增加錄像時間」這樣的訴求實在是很難對消費者產生一些吸引力。（數(shù)據源：Krollontrack）
HDTV適應件的開發(fā)正在進行中
因此現(xiàn)在，大部份的大型家電業(yè)者和半導體業(yè)者，對于導入H.264編譯碼能力的產品還是以開發(fā)符合HDTV規(guī)格的產品為主，因為在符合HDTV規(guī)格這部分的產品，看起來好像是數(shù)字攝影機和數(shù)字相機，似乎比較能夠吸引消費者出現(xiàn)期待的心情。另外，利用H.264的壓縮技術，提供地面數(shù)字廣播來傳送高壓縮錄像的用途，預計也有一定的需求。
編譯碼器芯片的結構有三種
就目前技術而言，期望能夠達到H.264編解碼能力，主要有3種技術結構。而在這三種技術結構中，因為各有利弊得失，所以必須根據每個產品的本身條件，來判斷使用哪種技術。第1種是透過專用的編譯碼器電路來實現(xiàn)編譯碼能力，雖然還沒有被完全單芯片化，不過日本Techno Mathematical能夠提供符合這個條件的軟件IP核心，利用SoC(system on a chip)的架構來運行軟件IP核心，并且?guī)缀醪粫斐蒘oC上的微處理器核心太大的負載，除此之外，如果應用在一般的微處理器上的話，所造成的電力消耗也不大，更不會讓芯片的面積增加。因此，這樣的技術架構是相當適合應用在消費性產品上的，例如針對電力消耗要求嚴格的攝影機等等可攜式產品上。但是也是有其缺點存在，那就是如果計劃增加支持新編譯碼方式，或變更計算程序的時候，就必須重新設計IP核心和SoC。軟件IP核心也可以應用在FPGA上，就目前市場上透過FPGA實現(xiàn)編譯碼功能的產品有很多，例如，F(xiàn)PGA的領導業(yè)者Xilinx和Altera，就已經開發(fā)出了適合自己產品的H.264編譯碼器IP核心，來提供客戶設計與采用。
圖說：軟件IP核心也可以應用在FPGA上，就目前市場上透過FPGA實現(xiàn)編譯碼功能的產品有很多。（數(shù)據源：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任特定運算的加速電路結構。與一切都采用Hard-Wired邏輯電路的結構相比，這種結構可以透過替換使用的軟件，來達到適應更多種編譯碼方式的靈活性。因此，這樣架構的好處是，如果以這種結構來開發(fā)出SoC，未來在各式各樣的產品應用中就能夠擁有相當高的彈性度。另一方面因為隨著加速電路的進步，更能夠將電力消耗和芯片面積控制在比較低的程度，所以也相當適合應用于可攜式的消費性產品。以目前而言，較多采用這種技術結構的是日本瑞薩半導體的「SH-Mobile3A(SH73380)」，和德州儀器適用于數(shù)字家電平臺「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作的中級軟件，來實行編譯碼的運算能力，就結構上是需要透過API，將運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)出針對龐大計算量所需要的「運作檢索」的運算功能等。因此在這樣的架構下，如何利用運作檢索的運算來達到高解析的畫質，是各業(yè)者所積極開發(fā)的電路設計。
最后一個技術方式是，利用一般的DSP或處理器，再配合編譯碼軟件的結構。雖然這樣方式的靈活性，但是其缺點就是一般而言，對于電力消耗和芯片面積都會造成相當性的影像，很難應用于消費性產品，特別是可攜式產品。例如，針對德州儀器和Analog Device所開發(fā)的DSP，很多業(yè)者都設計出了是用的H.264編譯碼器軟件。
利用多微處理器 實現(xiàn)H.264影像編譯碼器
其實在芯片上利用多 微處理器來實現(xiàn)H.264影像編譯碼能力，并非是新的想法。不過因為隨著CMOS制程技術的進步，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用到手機中。
功能分割和數(shù)據分割
對于利用多微處理器結構來進行H.264影像編譯碼系統(tǒng)芯片設計上，從微處理器的使用方法來觀察架構的話，可以考慮到功能分割、數(shù)據分割、和功能數(shù)據分割這3種。所謂功能分割，就是將設計的系統(tǒng)結構利用功能性的觀念與以切割，并且分配給各微處理器，以應用產品來說，大多數(shù)手機所采用的系統(tǒng)芯片，就相當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)據的DSP，集中到一個芯片上的結構。而數(shù)據分割就是，將某個數(shù)據群利用多個微處理器來進行同時處理，達到提高處理能力的目的，就像應用在高精細電視的MPEG-2影像編譯碼，將Slice的數(shù)據群分配給3個微處理器進行處理與運算。當然，利用跟蹤處理高精細電視的MPEG-2影像編譯碼器，同樣也能夠實現(xiàn)功能分割，但是實際上，則必須根據系統(tǒng)的架構來開發(fā)出合適的結構。
以資料量來看，H.264編解碼所需的運算量是MPEG-2的6∼10倍。因此在過去，能夠進行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等可攜式產品開始采用。以此為應用開端，使得在解析能力上能夠讓QVGA（320×240畫素）面板，達到SDTV（720×576畫素）規(guī)格的播放能力，而到現(xiàn)在為止也已經成為一個主流性的趨勢。
圖說：使用H.264編譯碼芯片是從2004年，包括PSP、iPod等可攜式產品開始采用。（數(shù)據源：PANASONIC）
緊接下來，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)字攝影機，其中的關鍵點也是因為H.264編譯碼芯片的普及，因此透過與HDT數(shù)字攝影機的采用，H.264編譯碼芯片的市場規(guī)模也迅速地拓展開來。就目前來看，應用在QVGA面板達到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品，還處于激烈的低成本化競爭，所以在根本上，還沒有實際導入H.264編譯碼芯片的機會性，所以在實際的產品中采用H.264編譯碼芯片，只有強調高階視訊處理能力PSP的索尼硬盤／DVD錄像機，以及富士的錄像機「PvrAlex」等等。
就市場的需求而言，導入H.264編譯碼器芯片，讓QVGA的面板達到SDTV播放效果的需求仍舊相當?shù)男?，最主要的原因還是在成本與應用上面，因為到目前為止，尚未有殺手級的軟件或應用出現(xiàn)，來逼迫這些產品必須完全提供H.264編解碼能力。以實際的售價或成本來看，目前提供H.264錄像功能的DVD相關產品，在包括了SoC和各種中級軟件的開發(fā)之后，價格有可能往上增加4,000元以上，也就是說消費者在增加花費之后，以現(xiàn)階段而言根本感受不到具有H.264編譯碼能力產品的優(yōu)點，另外在加上，即使利用H.264的高壓縮率來減少硬盤的容量，但是目前來說1臺硬盤的價格，不管高容量還是低容量，都不會有太大的變化，因此整體零組件的成本卻是因為H.264編譯碼能力而大幅度的增加了。即使產品是以能夠大幅度增加錄像時間來訴求，但是因為現(xiàn)在硬盤的大容量化技術下，并且可以以低廉的價格取得儲存裝置的情況下，「增加錄像時間」這樣的訴求實在是很難對消費者產生一些吸引力。
圖說：現(xiàn)在硬盤的大容量化技術下，「增加錄像時間」這樣的訴求實在是很難對消費者產生一些吸引力。（數(shù)據源：Krollontrack）
HDTV適應件的開發(fā)正在進行中
因此現(xiàn)在，大部份的大型家電業(yè)者和半導體業(yè)者，對于導入H.264編譯碼能力的產品還是以開發(fā)符合HDTV規(guī)格的產品為主，因為在符合HDTV規(guī)格這部分的產品，看起來好像是數(shù)字攝影機和數(shù)字相機，似乎比較能夠吸引消費者出現(xiàn)期待的心情。另外，利用H.264的壓縮技術，提供地面數(shù)字廣播來傳送高壓縮錄像的用途，預計也有一定的需求。
編譯碼器芯片的結構有三種
就目前技術而言，期望能夠達到H.264編解碼能力，主要有3種技術結構。而在這三種技術結構中，因為各有利弊得失，所以必須根據每個產品的本身條件，來判斷使用哪種技術。第1種是透過專用的編譯碼器電路來實現(xiàn)編譯碼能力，雖然還沒有被完全單芯片化，不過日本Techno Mathematical能夠提供符合這個條件的軟件IP核心，利用SoC(system on a chip)的架構來運行軟件IP核心，并且?guī)缀醪粫斐蒘oC上的微處理器核心太大的負載，除此之外，如果應用在一般的微處理器上的話，所造成的電力消耗也不大，更不會讓芯片的面積增加。因此，這樣的技術架構是相當適合應用在消費性產品上的，例如針對電力消耗要求嚴格的攝影機等等可攜式產品上。但是也是有其缺點存在，那就是如果計劃增加支持新編譯碼方式，或變更計算程序的時候，就必須重新設計IP核心和SoC。軟件IP核心也可以應用在FPGA上，就目前市場上透過FPGA實現(xiàn)編譯碼功能的產品有很多，例如，F(xiàn)PGA的領導業(yè)者Xilinx和Altera，就已經開發(fā)出了適合自己產品的H.264編譯碼器IP核心，來提供客戶設計與采用。
圖說：軟件IP核心也可以應用在FPGA上，就目前市場上透過FPGA實現(xiàn)編譯碼功能的產品有很多。（數(shù)據源：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任特定運算的加速電路結構。與一切都采用Hard-Wired邏輯電路的結構相比，這種結構可以透過替換使用的軟件，來達到適應更多種編譯碼方式的靈活性。因此，這樣架構的好處是，如果以這種結構來開發(fā)出SoC，未來在各式各樣的產品應用中就能夠擁有相當高的彈性度。另一方面因為隨著加速電路的進步，更能夠將電力消耗和芯片面積控制在比較低的程度，所以也相當適合應用于可攜式的消費性產品。以目前而言，較多采用這種技術結構的是日本瑞薩半導體的「SH-Mobile3A(SH73380)」，和德州儀器適用于數(shù)字家電平臺「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作的中級軟件，來實行編譯碼的運算能力，就結構上是需要透過API，將運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)出針對龐大計算量所需要的「運作檢索」的運算功能等。因此在這樣的架構下，如何利用運作檢索的運算來達到高解析的畫質，是各業(yè)者所積極開發(fā)的電路設計。
最后一個技術方式是，利用一般的DSP或處理器，再配合編譯碼軟件的結構。雖然這樣方式的靈活性，但是其缺點就是一般而言，對于電力消耗和芯片面積都會造成相當性的影像，很難應用于消費性產品，特別是可攜式產品。例如，針對德州儀器和Analog Device所開發(fā)的DSP，很多業(yè)者都設計出了是用的H.264編譯碼器軟件。
利用多微處理器 實現(xiàn)H.264影像編譯碼器
其實在芯片上利用多 微處理器來實現(xiàn)H.264影像編譯碼能力，并非是新的想法。不過因為隨著CMOS制程技術的進步，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用到手機中。
功能分割和數(shù)據分割
對于利用多微處理器結構來進行H.264影像編譯碼系統(tǒng)芯片設計上，從微處理器的使用方法來觀察架構的話，可以考慮到功能分割、數(shù)據分割、和功能數(shù)據分割這3種。所謂功能分割，就是將設計的系統(tǒng)結構利用功能性的觀念與以切割，并且分配給各微處理器，以應用產品來說，大多數(shù)手機所采用的系統(tǒng)芯片，就相當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)據的DSP，集中到一個芯片上的結構。而數(shù)據分割就是，將某個數(shù)據群利用多個微處理器來進行同時處理，達到提高處理能力的目的，就像應用在高精細電視的MPEG-2影像編譯碼，將Slice的數(shù)據群分配給3個微處理器進行處理與運算。當然，利用跟蹤處理高精細電視的MPEG-2影像編譯碼器，同樣也能夠實現(xiàn)功能分割，但是實際上，則必須根據系統(tǒng)的架構來開發(fā)出合適的結構。