达芬奇技术:德州仪器加速开发数字视频应用

时间：2005年12月9日（上午）
地点：北京乙十六会所

    郑小龙先生负责德州仪器（TI）在中国区的DSP产品的市场及销售业务。他于1996年加入TI中国，成为技术应用工程师，曾经参与支持众多的DSP及相关项目。1998年起他转到销售与市场部门，从事许多大客户业务支持工作。2000年之后，他进行了大量DSP产品和解决方案的推广工作，特别是基于DSP新兴市场的开发。他多年来不断在各种主要电子媒体上发表有关DSP技术发展趋势的文章。

    加入TI之前，他长期从事数字通信产品系统及软硬件设计工作，并在DSP应用方面积累了一定的经验。他于1989年获得清华大学的电子工程学士学位。

    郑小龙：

    我想大家对TI的达芬奇不会陌生，因为在今年早些时候已经有这样一些信息，有很多客户在等待TI的芯片。我们终于在今年金秋的季节，也就是9月9号的时候，在座的不少朋友可能也参加了我们盛大的媒体发布会，那是在国际俱乐部举行的。我们在9月9号发布的是达芬奇技术产品的一个概念，因为我们讲到达芬奇对我们来说，实际上是TI在数字媒体技术方面达到一个新的高峰。当时我们的承诺，我们很快就会有达芬奇系列产品推出。正好，今天是12月9号，整整三个月，我们就实现了这个承诺。

    这就是TI首先推出两款达芬奇系列产品，这两款一个是TMS320DM6443，一个是TMS320DM6446。首先大家要知道的是，这两款芯片是SoC单片系统，这两款芯片的特点不只是数字媒体处理器，是把DSP和CPU、数字媒体结合在一起，还有很丰富的接口，这是处理器平台。这次TI在推出达芬奇系列芯片的过程中，我们推出的不仅是一个平台，还有一系列软件。特别要强调的是这个软件是经过生产、测试、优化的开放性软件。

    在这个传播过程中，有很多是针对这个平台优化的多媒体的编解码器，还有平台套件，客户可以根据需要做一选择。支持这个过程还需要很强的操作系统的支持，我们有Linux的支持平台。另外，结合业界的API，还有多媒体框架，我们希望提供一个完整的数字媒体处理软件系统。

    第三部分，为了使客户更快地开发数字媒体软件和系统产品，我们有一套叫DVEVM（数字视频评估板），核心是基于TMS320DM6446芯片。在DVEVM上，集成了montaVISTA的集成软件，它在业界实施操作系统中Linux是很有代表性的。

    通过我们推出达芬奇这两款芯片，对用户带来的好处是很明显的，首先有利于客户对产品的创新，他们可以用很灵活的方式，实现基于达芬奇数字媒体处理器的一个产品，能够使他们的产品具有独特性。

    客户在开发数字媒体过程中，可以提高客户的开发效率，能够缩短开发周期。这个原因是在于我们提供达芬奇的芯片过程中，这些软件都是经过了生产测试。客户在开发中可以节省几个月的时间。

    对系统的整体性能有很大的提高，同时也可以有效地降低系统成本，采用了IP技术，这样使系统产品成本能够降低50%。

    可能大家对数字媒体产品的了解是比较多的，数字媒体产品包括可视电话、数字机顶盒、数字监控等等产品类型。以往的产品开发过程基本上是基于这样几种方式，一种是强调有针对性的芯片，可选择的芯片有ASIC，还有一种是ASSP，它是一种专用设计类型的芯片。比如说它针对某种应用，有特定的目标应用。这两个芯片的特点是可能用做产品比较快，但产品的灵活性就差一些。比如说有一些标准的变化，增加一些新的功能、产品的特色化等方面就会很大程度上受到一些限制。尽管它的价位可能会低一点，但这里不容忽视的一点是，无论是ASIC还是ASSP芯片的开发周期都会比较长。

    另外一个应用就是采用软件可编程的方式，传统的CPU、DSP，还有硬件可编程的FPGA。采用这三类芯片，产品很大程度上增加了灵活性。但会涉及到很多软件功能，无论是采用软件可编程还是硬件可编程都会用到软件的创新灵活性。各个厂家花了很多的精力，考虑怎么样能使这个平台既有创新灵活性，又能够在产品方面得到提高。比如说我们从左边的产品向右边产品移动，有一些创新性的移动，比如说DM642，在全球都会有很大的应用，实际上这也是一个移动的结果。还有像D270针对数字相机也是这样的一个移动产品。最终我们达到了这样的位置，也就是我们达芬奇平台的推出。

    达芬奇平台具有ASIC和ASSP高系统效率的特点，同时又坚固CPU、DSP的创新灵活性。所以用达芬奇设计产品，可以是一个具有软件可编程的灵活性，是一个开放性的，客户可以有很多开发余地，同时对最终产品有很强的针对性。对于将来的数字媒体市场对性价比要求比较高的话，达芬奇具有这样的优势。

    另外一点要向大家强调的是，对于达芬奇平台来说实际上是一个融合的产品，TI融合了DSP技术和软件技术。

    对于达芬奇平台来说，很重要的一点就是很强的创新的能力。我们举一个例子，比如说对一个厂家要开发三个类型的产品，一个是媒体播放，一个是具有媒体播放的通信功能，另外一种是播放、通信及录制的产品。在以往的开发中，大家不可避免用到很复杂的这些软件，（幻灯片）在这里大家可以看到媒体的编解码器，还有用到Linux、API的应用接口，还有一些模拟的，还有一些软件方面的产品，这是很重要的要素。在播放和通信一体的有以太网接口，MP3、H.263，像播放、通信及录制要求，有MP3编解码。对基本应用是6443，而对播放和通信可以采用6443，而对播放、通信及录制可以使用到6446。播放部分可以分为两部分，一部分是达芬奇平台的软件和硬件实现。另一方面，对OEM厂商，可以提高他们的产品价值。这就是给他们提供的增值空间。实际上达芬奇技术是可以给客户提供更多创意空间的技术。这也是我们之所以对这个平台和技术命名达芬奇的原因，因为希望我们的客户将来都能够成为创意大师。

    从硬件来看，我们怎么来实现的？这可能是一个比较复杂的系统，大家如果对每一个单元搞清楚都可以改行做工程师了。首先我们看6443平台，我们说主要是针对媒体播放或者是媒体解码。因为它是一个SoC片上系统，它一定有一个DSP的主处理器系统，这个DSP就是我们所谓的C64x的改进的64核心。我们有6416，业界顶级的处理器。也有用BM642的专门处理器，现在用在达芬奇的首款芯片DM644x。

    另外，我们有一个ARM9的子系统，在TI的很多平台上已经有很多应用，比如说DM320。这个ARM9是一个300兆的。在达芬奇系统中增加了一个VPSS 子系统，它具有图形叠加，又可以有视频编码器，又可以有4个视频输出。在外设方面，是相当丰富的。我们有USB2.0的接口，在这里还有以太网的接口，还有一个是V  （英）接口。这是6443的系统，大家需要记住ARM子系统、DSP子系统，Video，还有各种复杂的接口。

    对6446来说增加了一个系统，就是增加了一个编码，有CCD接口，还有图象缩放工具，还有预览功能。这两个合在一起就是6446的双向子系统。还有一个是VICP，如果大家了解DM270、DM320的话会比较熟悉。因为这是TI在媒体处理方面一个专有的媒体协处理器。这也是DM6446一个特色的功能单元。

    通过这样的平台处理器，我们现在可以处理H.264标清实时，还有MPEG—2、MPEG—4的解码。我们还可以处理和.264BP  D1编码同时也可以处理和B264  BP  CIF编码。这两个芯片针对的市场不一样，平台也不一样，价格也不同。我们给出的价钱是在市场上可以报的一个价。

    刚才介绍的是平台，现在看看达芬奇包含的软件有哪些。首先从底层来看，我们有操作系统和设备驱动程序，我们有MontaVista  Linux  LSP以及开源Linux软件。在多媒体应用编程方面，我们也兼容两个，一个是业界工人的API接口，还有是达芬奇 API，可以为客户提供很好的软件支持。另外像中间件方面，编解码器提取、处理器间通信、音频/视频框架也为客户搭建好了。还有各种各样类型的多媒体编解码器，像和H.264、MPEG4、H.263、WMV9、VC1、MPEG2、JPEG。还有AAC、WMA9、WMA8。将来除了媒体视频音频以外，还有一些语音方面，比如说G.711、G.728、G.723.1、G.729ab，这都是提供软件的清单当中。

    如果对国内音频视频方面一些新的软件的标准能否支持？在这里我想给大家讲，达芬奇既然是一个开放的多媒体平台，对新技术的支持也是我们的一个支持。客户可以向TI授权进行开发。    

    开放式编程环境包括这样几个方面，一个是我们有这样一些开放的平台，客户能够在这个开放的平台上做开放，SoC很复杂，比如说协处理器等全面的开发。第二个环节，我们尽可能提供业界认可的API，包括视频、音频、影像和语音的接口。我们集成开发环境，像我们集成的是3.2，还有一些新的插件有助于达芬奇的开发。在这个开发环境中还提供了一些开发框架以及管理方面的软件，对OEM厂家来说，可以很容易集成多媒体编解码器。首先我们推出的是TMS320DM6443和TMS320DM6446这两款产品，这是我们宣布达芬奇三个月之后的推出，我们还会有一系列的达芬奇芯片会推出。

    达芬奇的开发工具，在目前发布之后，实际上大家可以在网上看到相关的信息，客户也可以在网上下订单。大家看我们达芬奇开发工具，硬件是这样一个版，包含四个方面的内容，首先是硬件，核心芯片是DM6446，为了客户开发方便，还包含其他的一些很重要的配件，比如说NTSC/PAL摄像机、5.6英寸LCD屏幕、扬声器与麦克风、IR遥控、硬盘驱动器（2.5英寸40G）。在软件方面包含了可以演示的软件，比如说H.264、MPEM—4、MPEG—2、AAC+、G.711，多媒体API和框架，还包括MontaVista2.6  10Linux支持插件。在连接方面有USB2.0接口，10/100EMAC，还有多种板上储存器类型，ComactFlash、ATA、SD、DDR。有视频接口NTSC/PAL。通过NTSC/PAL&YPbPr/RGB实现视频输出，CD级音质的输入及输出，子卡连接至外设接口。开发工具及支持，Linux开发工具，高速视频点路板设计参照指南，DDR2布局等，在这里对DDR的相应布局我们也有相应的指导。包含这部分的数字视频评估板，现在售价并不高，这个售价相当于推出DM6442的评估板，但提供的内容远远超出原来的内容。

    对达芬奇的支持，我们会依赖于一个强大的第三方网络支持。对于TI提供的支持，包括芯片自身的，还有相关的一些资料，还有一些硬件原理图支持。第二部分是基于很强的第三方支持，会有在视频方面有专业知识的系统集成商提供支持。第三部分是针对产品开发的全球支持网络。在这里大家可以看到，（幻灯片）除了TI之外，还有很多合作伙伴，有的是提供软件编解码的支持，有的是提供实时操作系统，有的是提供中间件，有的厂家是我们授权的达芬奇支持服务商。

    达芬奇最突出的一个特点是突出效率，我们做一个比较，比如说在典型的视频开发不可避免有这些内容，一个是实时操作系统和设备驱动，按以往的方式是4—6个月，对这个系统框架和应用软件支持大概需要6—10个月，对于编解码器，比如说刚才提供的H.264，往往客户需要花到一年左右或者是超过一年的时间。另外在软件和硬件的开发工具方面，往往也是需要接近一年的时间。达芬奇系统推出以后，首先最有效的缩短时间是编解码器和硬件的开发，硬件有可参照的视频开发平台，在软件方面我们提供已经经过严格测试的软件，有可能这个时间可以缩短到一个月左右，甚至是一个月以内。在开发工具方面也是一样，有一个很有效的提高，客户需要集中精力来做的主要是系统的特色化，他们可以在系统的框架API方面下工夫，也可以在系统的独特性方面花更多的精力。这样用达芬奇开发出的产品，不会造成千人一面的现象。

    达芬奇产品如何降低成本？通过这个图可以进行一个直观的了解，像现在的机顶盒、可视电话、数字监控对系统的要求越来越高，要实现某些功能就需要通过芯片来实现。在这个系统里需要高速要用DSP，需要功能更强的控制就用ARM，像实现画中画功能、USB接口、硬盘接口、视频的编解码、复杂的视频处理就要用到一系列不同的芯片。最后系统的造价会很高。现在采用达芬奇，大家可能印象中还记得我们达芬奇有DSP、ARM、视频协处理器、视频子系统，很多接口都集成在一个芯片上。对于对6446的系统，大家只需要花费的成本不到35美金，而使用其他的芯片可能需要花70美金。这就是为什么说使用达芬奇芯片能够节省系统的成本。

    实际上我们已经有客户在规划他们的产品，（幻灯片）这是我们的一个客户，它做的产品是单通道的安全网络视频平台，这样的一个平台只需要使用一个DM6446达芬奇芯片，以前他们要用很复杂的MPGA来实现控制，需要用CPLD实现USB的控制器，在一些存储接口方面也需要用到FPGA来实现，另外还有像外围的硬件还需要CPLD接引，还需要视频的编解码，还需要以太网的接口。这是比较复杂的。

    现在大可以看到采用达芬奇6446以后，很多单元已经不需要了，因为很多单元已经包含在达芬奇中。这样只需要很简单的接上相应的外围设备，还有一些必要的接口，模拟视频的编码、以太网的物理层接口，这样就能够构成一个低成本的新一代的产品。所以YMagic公司的老总说到TMS320DM6446处理器完美集成了视频外设及加速器，使BOM成本降低达30%。由于BOM成本进一步降低，系统开发所需的时间相应减少，因此预计可更早推向市场，能够获得更低的市场价位。

    最后做一总结，我们可以看到（幻灯片）达芬奇实际上是数字媒体处理很重要的技术，面向的是各种各样一些有创新的产品，这些产品可以是编写媒体播放器，视频安全、机顶盒、车载信息娱乐系统，可能有的还没有完全规划出来，但很重要的是一方面是高清晰度的，还有低成本的，未来还会有很多创新。之所以有这么多的创新，我们是借助于第三方的合作伙伴，将来大家可以规划更多新产品的方向。

    今天大家可能了解到的是达芬奇终于有了两个新的芯片，而且这两个芯片客户现在已经可以订，两个芯片分别是TMS320DM6443和TMS320DM6446，现在已经有数字的评估板，也可以订。客户可以通过评估板进行验证，拿到芯片设计他们的产品。通过我们这样的产品发布和刚才的介绍，需要向大家重申的是三点，达芬奇是全新的产品平台和技术，所希望给客户带来的好处：第一，产品创新，用灵活而完整的解决方案实现OEM产品的独创性。第二，开发效率，充分利用经生产测试的集成式软硬件组件，缩短他们的开发时间。第三，达芬奇平台有很高系统的性价比，能够有效降低系统的成本，系统成本降低高达50%，客户可以在这样的平台上开发IP数字娱乐及通信类产品。

    记者：6446增加了编码功能，是哪一部分实现的？是VICP协处理器实现的吗？
    郑小龙：在6443上有一个视频输出，在6446方面有一个视频输入，在编码通道方面是可以实现的。另外增加了一个视频协处理器，在编码方面，内部处理单元实现它，而不是完全因为视频协处理器实现编码。有一点是视频协处理器肯定对编码能够带来很大的好处。 

    记者：支持编码的格式和支持解码的格式是完全一样的吗？
    郑小龙：一般来说编码要比解码需要的运算量更高一点，所以解码可能解得比较高的清晰度，编码相应的清晰度就会缩小。从类型上是可编可解。视频协处理器的单元实际上是非常重要，如果没有视频输出的话，用它实现解码或者是还要加一些其他的接口。从定义上看，6443是针对解码的，6446是针对编解码双向的。 

    记者：如果是像摄像机用到编码吗？如果光解码的话，单纯的播放是解码吧。
    郑小龙：对。像媒体播放器、机顶盒是这样。但也有一些数字的要求，一些机顶盒需要一些可视的功能。
 
    记者：如果有一些标准的话，第三方的OEM厂商再加入的话，需要靠自己来编程和加解码器？
    郑小龙：我们这次推出的芯片是包含这些软件的，客户可以通过TI授权得到。有一些第三方也要得到新的编解码器的话，那就要看优势在哪里、有什么特点，否则会有资源的重复。 

    记者：幻灯片右边的部分，蓝色的是6446的功能，它支持的解码功能并没有，H.264  BP  D1和B26.  BP  CIF是不同的吗？
    郑小龙：实际上编码需要的运算量是比较大

     记者：达芬奇可以降低用户成本，用户单独采购的话需要花70美元，而用达芬奇花的成本不到1/2。能给我解释一下吗？

    郑小龙：实际上这是有针对不同的功能考虑，在这里是针对一些数字媒体产品，像用到高速的视频处理，如果说把不同的功能分开的话，可能会应用到不同的专门的芯片中，这些芯片可能是DSP，可能是CPU，可能也是一些专门的ATA，并不能所有的都是两倍的关系。 

    记者：这个产品选择的支持软件是Linux，而不是Windows，是不是达芬奇技术初衷就是给用户留下更大的创新空间，还是基于其他方面考虑？

    郑小龙：达芬奇针对数字媒体产品是嵌入式的，很多产品不是经PC的方式，都是嵌入式的。实际上从Linux角度来说会很高，有很大的创新空间。但其他的嵌入式系统上，像VCE这类的，已经有不少的应用。从达芬奇这边推出的时候，我们有一个继承性。首先ARM9也会支持VCE，可能今后也会支持VCE其他的超性能。目前我们找一些更灵活、更有开放性的搭配平台。 

   刘福峰：针对320的市场有一些视频重复，我想知道新产品推出之后，是细分的关系？还是有一些重叠产生竞争的关系？

    郑小龙：这是在原来基础上的提高。DM320处理器是ARM9，这是一样的，视频协处理器也是类似的，DSP原来采用的是C54系列的DSP。这次是采用的C64的核心，能够使创新能力得到很大的增强。在VPS视频子系统方面有一个很大的增强。将来实际上当功耗降低到一定程度的时候，这些也可以用到过去更新的平台，但也需要一段路要走，也是在我们的规划当中。
 
     记者：可能更强调性能提高效率，这两个哪个更强？
     郑小龙：从工艺上来提高，都是90纳米工艺。我们新的产品方向，TI现在可以达到65纳米工艺技术。TI在全球工艺上是领先的三家之一。从性能上来看，TI追求的是单核高性能的DSP核心，还有视频协处理能力。TI在这方面已经走得很远，比如说单片处理器DM64可以跑到70兆，而65核能够推出1G。所以在这方面，无论是功能还是性能我们都是走在前面的。 

      记者：您刚才提到达芬奇软件，我想知道这个达芬奇软件是TI针对达芬奇技术单独开发的软件？还是仅仅与第三方合作提供支持视频处理的软件？
      郑小龙：谢谢。这是一个很好的问题。TI对软件的开发有很强的继承性，所以达芬奇的开发并不是一个孤立的，像DM64x有一系列的H.263、Mido9，实际上H.264和MPEG—4都是第三方提供的。但我们现在提供的这些软件属于TI，但很多的一些开发也有借助了第三方的合作。但这个开发并不是针对达芬奇的平台，因为达芬奇采用的是64的核，而过去开发一些软件是有很强的继承性，因为达芬奇结构有一些变化，我们在软件的变化上有继续更新发展的余地，达芬奇的结构将来也会有一些更多的创新。 

      记者：我有两个问题，第一个问题是我们DM644x核心是否支持1080P或者是720P高清晰度的规格？第二个问题，我们处理器的后端提供了4个VENC，我想知道这样做的目的是什么？
    郑小龙：首先我们这个达芬奇平台针对数字媒体处理，目标一定是支持SD。这两款还是有一些针对性，目前这两款还不能支持到1080P的解码，但能够支持到720P的能力，主要是6446。刚才我讲到像数字媒体处理器、64核方面已经具备了很强的处理能力，所以我们将来的产品会支持到这种高清，也会满足到数字媒体对高清编解码的需要。现在很快就会有满足高新的芯片出来。有的客户通过单片来实现，有的通过多个来实现。 

    记者：既然在高端方面还没有完全的支持，低端方面又不是达芬奇看重的市场，我想知道达芬奇主要的目标市场在哪里？低端的方面像MPEG—4的便携式设备、MP3的设备都已经非常多了，但我们觉得不带Flash的成本不到30美金左右。我想知道达芬奇的竞争优势在哪里？

    郑小龙：首先是达芬奇数字媒体产品的系列定位，（幻灯片）数字媒体产品针对实时的媒体产品，像MP3更多强调的是音频，而视频方面像一些影像，小的影像的变化，并不是说实现完全实时的功能。所以它是针对一些娱乐的低端产品，而不是说重点的产品。达芬奇很重要的一点，它的应用可以是视频电话。视频电话要求带宽比较窄，像IP可视电话，现在市面上有的产品是H.263，但性能不是很高，如果采用H.264的话频带可以减少一半，视频效果有很大的提高。所以可视电话是我们很重要的一个方向。

    还有一个方向就是IP机顶盒，现在在市场来上来，很重要的一点就是要多制式，需要用的带宽很宽，一个DSP需要处理不同的格式，在这方面也成为我们重点的应用。

    还有一个重点应用是视频监控，我不知道大家是否了解DSP642我们在视频监控方面占有超过一半的市场份额。这和DSP的处理能力很强，一颗DSP可以处理4路H.264的编码。我们在解码方面有4条通道，考虑到将来这个产品并不是完全是单路个人的产品，还可以针对更多的应用，比如说一个媒体网关，可以处理4个视频通道，这是毫不奇怪的。

    还有便携式媒体播放器，这是一个很广的概念。我们希望它能够提供更多的功能，比如说它只是MPEG—4的编码器的话，如果将来连上更多接口，能做的事情更多。

    还有一些创新，可能大家还没有想到，比如说汽车，不限于汽车的娱乐性，还有信息系统，我们甚至还考虑将来的汽车是不是可以装一些摄像头，可以做汽车周边的智能识别处理。比如说前方或后面是否有车，能够增加汽车的安全性。

    在医疗方面，视频有输入和输出，医生可以做很多病种的分析。

    还有一些客户考虑到用到小区的安防，双向可视。 

    记者：这段时间关于ITDV的争执我想你也很清楚，我想从芯片的角度请教一下，H.264的发展并不完善，还是建议中国采用MPEG—4，有不同的争议。但从H.264方面是否已经很完善，或者从芯片方面您认为它存在什么问题？

    郑小龙：有的厂家是只能提供H.264的芯片，有的专家提出很多方案并不成熟，国内有的人说这是很标准的。我们是采用以不变为万变的方式，我们达芬奇就采用了这样的方式。您刚才讲到H.264，业界比较领先的H.264的标准是由我们第三方，他们提供的方案已经有一些实质性的应用。从技术方面来说，还有很多需要完善的。在目前应用方面来说，不管是在美国还是欧洲，实际上已经有商业化的应用。应用的效果还是不错的。在国内来考虑，涉及到我们目前的状况，我觉得更多应该向H.264靠齐，而且从标准上来说也有靠齐的成份。达芬奇是一个很好的平台技术，我们搭配了H.264、MPEG—4，实际上我们对第三方的标准并不排斥，如果有的第三方可以开发出更好的H.264或MPEG—4或者是国内的第三方开发出更好的产品，我们也不会排斥。 

    记者：像AVS，达芬奇这样的芯片能否支持新的标准？

    郑小龙：AVS实际上是我们的好朋友，更多关注的是媒体处理，我们已经建立起了某种合作关系，可以看到一些专家，也可以出席这种会议。我们对这种合作也可以看到一些开发方式，对国内的标准来说，我们会采用更主动的方式来对待。