原创 4. 低端、中端、高端解决方案的根本差异

 2007-9-4 13:53  1071 4 4 分类: 消费电子

解决方案的高低定位，主要是看成本、功能与性能。解决方案涉及以视频处理IC为核心的整个系统（这里暂不论数字一体机相关的数字解码），其中由面板、TCON和Driver芯片构成的面板模块（module），约占整机成本的70％。对于大尺寸平板电视而言，面板大体上有七个等级：标准型WXGA面板、广色域（WCG）-WXGA面板、120Hz-8位WXGA面板、120Hz-10位WXGA面板、标准型1080P面板、120Hz-10位1080P面板、广色域（WCG）-120Hz-10位1080P面板，成本依次上升。面板尺寸与世代线有关，与成本自然密切相关，不必多说。除面板外，音视频处理方案（不论是单芯片SOC，还是多芯片组合方案）的高低定位，主要由视频处理IC的如下关键因素决定：架构、速度(分辨率)、接口、算法、色深、音频等，相关评述随着专题讨论的深入将逐渐展开。

先说说“架构”这个因素

视频处理芯片的架构可以从两方面来分：
一方面，是否为Memoryless结构，也就是说是否外挂DDR SDRAM这类的帧缓存器件。通常，采用Memoryless结构的芯片（如Genesis的Hudson I/II系列），由于不需要外置DDR SDRAM，可以节约大量管脚（一般可做到128、208pin），并省去内部的连接逻辑，从而成本低廉，具有很好的成本优势。但由于没有帧缓存，因此只能进行2D视频解码、2D去隔行、2D/1D降噪等算法，对于需要3D处理的高端应用，并不合适。
另一方面，是否为双通道结构。也就是说，是否支持pip、pop等双通道图像叠加功能。这些功能也主要用于32寸以上大尺寸应用。由于采用双通道结构，增加了算法单元数量，从而芯片成本会有一定增加。同时，双通道结构必然要求，至少其中一个通道需要帧缓存，也就是需要外挂DDR SDRAM。因此，双通道结构芯片多应用与中高端。同时，双通道结构芯片的复杂度也有差别。有的方案，其中一个通道仅仅是简单的旁路处理和色彩空间转换。而有些芯片则两个通道都采用相同的视频处理算法。因此，成本上会有差异。

再来说说“速度(分辨率)”这个因素

速度是值得传送给液晶面板的像素速度，它与显示分辨率有关。譬如，普遍的WXGA面板，分辨率主要是1366*768，在帧频60Hz情况下，根据不同的时序参数设置，像素速度大概在80-85MHz左右。这个速度基本是就是目前主流单通道LVDS接口所能传送的最高速度（当然有更高速度的LVDS设计），因此多数方案中，对于WXGA分辨率面板只需要一个LVDS通道就够了，而对于full HD面板（1080P-148.5MHz），则需要双LVDS通道。
一个芯片所能支持的最高显示分辨率（速度），决定了它的应用领域和成本。当然，这只是指输出端，对于输入，支持720P和1080I（都是74.25MHz）一般的芯片都不成问题，如果能支持到1080P输入，则需要数字的HDMI接口或模拟的高速AFE。这些都影响到芯片的成本和应用。

再来说说“接口”这个因素

接口包括输入、输出，以及多媒体接口。
输入输出接口：大中尺寸平板电视上，HDMI接口基本已成为标配。DVI接口已经渐被HDMI所替代；SCART/CVBS/S-VIDEO等传统的模拟接口，根据机型定位数量有所差异；VGA接口亦是必备。
多媒体接口：USB2.0、多功能读卡器，以基本成为大中尺寸平板电视的标配。1394在个别机型中存在。以太网接口将成为下一代HDTV的发展趋势。
接口不同，反映在方案上就是相应的处理芯片或SOC芯片内模块的差异。silicon image、硅谷数模、ADI、TI、NXP等是分立的数字或模拟接口芯片的主要提供商。

再来说说“算法”这个因素

这个因素最为复杂，需要一点点说了。
先说说deinterlace（去隔行），以下简称di。di的方法很多，总体说有两大类，一类为场内处理，诸如行复制、角度内插等，Genesis的DCDI edge就是较复杂的角度内插方法之一。另一类为场间处理，需要帧缓存（SDRAM/DDR或片内DRAM），所需场数各公司的方法也有所不同，基本上在2-5场之间，对存储器接口的带宽自然也就有不同的要求。目前，业界使用最广泛的就是所谓“运动自适应（场间）去隔行”了，是根据视频对应像素的运动判断，在场内和场间两种方法间自动选择，所以成为“自适应”。
下一代di方法是运动补偿，同样需要帧缓存，而且运算更为复杂，原理上与mepg解码有些类似。目前，NXP、trident和genesis都有了这方面的产品。运动自适应和运动补偿方案在中低端产品上的过渡，相信还会有一段相当长的时间。同时，运动补偿的方法也为120/100Hz显示技术的实现提供了直接的算法级支持，是高端120Hz电视方案的合理选择。

再说说“降噪”denoise，降噪主要是针对传统的CVBS/S-VIDEO/YPBPR等模拟视频输入，由于模拟视频信号传输过程中会受到各种干扰和噪声污染，因此需要降噪处理。当然，数字视频也可以进行降噪处理，比如视频源本生就含有噪声的情况下。
降噪算法，也大致有两种类型，一类为帧内处理；一类是帧间处理。帧内处理比如中值滤波、fir线性滤波等；帧间处理主要是iir滤波，即所谓的3D降噪，其实iir滤波只是时间维度的处理，只能算是1维滤波。从效果上看，对于静态图像，iir效果最好；而动态图像则帧内滤波更好。当然也可以把二者结合，与去隔行类似。
目前，出于成本考虑，多数芯片只对标清分辨率模拟视频作降噪处理。

再说说“缩放”scalor，缩放实际上是改变图像的水平和垂直分辨率，以使视频内容适合于显示屏分辨率，得以正常显示。
目前的缩放基本上是帧内算法，而且多是将水平和垂直缩放独立进行处理，也就是fir或非线性滤波，fir滤波用到的基本原理是“多相滤波器”，这是滤波器组的概念。通常阶次和相位数越高，效果会越好，当然成本也就越高。
也有采用2D窗口算法的，通过搜索合适的插值方向或权重，达到2D处理更强的边缘效果。

除了“deinterlace”、“denoise”和“scalor”三大模块，剩下的算法单元主要就是“enhance”了。视频增强算法基本上不需要大的buffer，流水线即可完成，因此对芯片的成本影响很小。除了，“半公开”的LTI/CTI等边缘增强算法外，还有各种较高级的色彩管理算法，可以实现肤色校正、对比度自动调节、色彩空间变换等功能。
从感官效果角度讲，enhance很重要，是具有创新性的关键环节，是不同产品的“特色”所在，虽然这部分的物料成本可能很低廉。

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