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视频解码芯片“齐争鸣” 谁主沉浮?

导读: 随着近几年互联网的迅速发展,全新的超高清蓝光标准在2016年开始全面爆发,相比蓝光其有着孕育市场的先天优势——超高清显示设备,包括电视、投影仪几乎是同一时间推向市场,互联网高速发展同样为超高清流媒体视频内容开辟疆土,而剩下的就是超高清播放器的解码核心以及成品的推向市场。

随着近几年互联网的迅速发展,全新的超高清蓝光标准在2016年开始全面爆发,相比蓝光其有着孕育市场的先天优势——超高清显示设备,包括电视、投影仪几乎是同一时间推向市场,互联网高速发展同样为超高清流媒体视频内容开辟疆土,而剩下的就是超高清播放器的解码核心以及成品的推向市场。
 
  超高清蓝光标准具有5方面的内涵,包括4K分辨率、10Bit-12Bit高色深、HDR高动态、60P高帧数、BT.2020高色域空间,因此带来了画面动态更大、色彩空间更丰富的画面细节呈现。那么现在在市场上有哪些支持超高清蓝光标准的解码芯片推出?谁又主沉浮呢?
 
  视频编解码芯片,原是国外厂商的天下
 
  视频编解码,目前在网络上传输比较流行的是H.264与H.265。H.264/MPEG-4 AVC(H.264)是1995年自MPEG-2视频压缩标准发布以后的最新、最有前途的视频压缩标准。H.264是由ITU-T和ISO/IEC的联合开发组共同开发的最新国际视频编码标准。通过该标准,在同等图象质量下的压缩效率比以前的标准提高了2倍以上,因此,近几年来H.264被普遍认为是最有影响力的行业标准。
 
  逆袭有望 纵观国产视频芯片进化史
 
  H.264标准的使用了几个关键技术,分别是帧内预测编码、帧间预测编码、整数变换、量化和熵编码。帧内编码用来缩减图像的空间冗余。帧间预测编码利用连续帧中的时间冗余来进行运动估计和补偿,预测采用了基于4×4像素块的类似于DCT的整数变换。量化,H.264中可选32种不同的量化步长,这与H.263中有31个量化步长很相似,但是在H.264中,步长是以12.5%的复合率递进的,而不是一个固定常数。H.264视频编码处理的最后就是熵编码,在H.264中采用了两种不同的熵编码方法:通用可变长编码(UVLC)和基于文本的自适应二进制算术编码(CABAC)。H.264的编码和解码流程具体见图一。
 
  由于H.264具备高压缩性,同时适合在网络里边进出传输,随着互联网地不断发展,各个半导体厂家也看到了这个金矿。2005年起,美国的TI、安霸、NXP、台湾的TEWELL、日本的SONY、SHARP等一大批国家半导体企业或者电子企业将目光投入到了H.264编码芯片上,量身打造适合不同区域的视频编解码芯片,大力推动了整个市场的发展。
 
  可以说,在2010年之前,国内的自研芯片基本处于样机或者自用阶段,市场的接受度非常的低。据粗略数据统计,见下图二,国产芯片的占比只有1%左右,国外芯片占比95%以上,TI半导体巨头占领了中国几乎一半市场。其原因在于国外厂家有丰富的经验积累,深耕在这个领域多年,熟悉产业的特点,国产芯片的稳定性也有待提高。当时,应用视频行业的厂家,对于芯片的选型基本只考虑国外芯片,选择国内芯片的凤毛麟角。
 
  图像去隔行单芯片,辉煌时代一去不返
 
  电视发展的早期阶段,一般都采用“隔行扫描”技术,目的是减少传输图像的数据量。该技术将一帧图像分为前后两场,奇数行一场为奇场,偶数行一场为偶场。先发送奇场的数据,紧接着发送的是偶数行的数据,发送视频数据量将减少一半。隔行扫描时,一帧图像分为前后两场,场间间隔时间为喊间间隔时间的一半。即,扫描光栅在奇场从左到右,从上往下隔一行扫描一行,直到最后一行,在偶场按同样的扫描方式进行。为了图像效果更加好,在显示端,一般都会使用去隔行芯片,对视频图像进行处理。去隔行的方法有多种,包含了场间插值、场内插值、运动补偿等方法。
 
  单芯片去隔行芯片的过去主要半导体厂家有美国的TI、日本的i-Chips和韩国的Macro Image,国产的去隔行单芯片基本没有厂家介入。从全球范围来看,消费量终端的显示器是非常多的,在VIDOE时代,去隔行芯片的使用量非常巨大。随着1080p分辨率普及,TVBS信号的应用逐步减少,取而代之的是3G SDI,同时DP、DVI信号协议里边不在包含i制信号,在专业视频应用领域,单去隔行芯片的需求正在减少。
 
  目前在专业的视频处理领域,视频处理厂家如美国的巴可、中国的威创视讯、淳中等,为了追求最佳的视频显示质量和旧产品的维护,还有一定的单芯片去隔行需求,但是其他小小厂家基本就直接放弃隔行视频的处理。单芯片的去隔行已经逐步转化为芯片视频处理的一个模块。据统计机构WitsView最新调研数据显示,2016年全球液晶电视总出货量为2.19亿台,按照80%计算,需要带去隔行功能的芯片年需求量大概在1.76亿片。但是,在笔者看来,随着高清视频普及和传输到户带宽的升级提高,去隔行功能模块也将逐步推出历史舞台。
 
  视频格式转换芯片,国际半导体厂家的舞台
 
  视频格式转换技术是当今信息领域的研究热点之一,以美国和台湾公司为主相继推出多种芯片,如Genesis Microelectronics、Gennum Corporation、Trident、Trumpion(Taiwen)、Etron Technology、Macronix International、Philips Semiconductor、Sunplus Technology、i-chips等,国内在该方面目前尚处于起步阶段。

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