新一代移动多媒体系统的关键技术研究

曾 捷

0 引言

未来的世界是多媒体的世界，确切的说是移动多媒体的世界。移动多媒体技术作为新一代的传媒技术对我们的信息传播方式和理念都有着深刻的影响。移动多媒体技术蕴含的活力和生存潜力使其将成为下一代媒体。

随着社会信息技术的飞速发展，人们的通讯工具已经越来越向移动化、多媒体化发展。从手机到PDA再到无线宽带网络，移动多媒体平台不仅成为人们之间传递信息的手段，而且也日益成为媒体发布新闻的平台［1］。人们随时随地地交流多媒体信息，获取高质量的多媒体新闻的梦想正在变成现实。多媒体技术的出现大大拓展了人们之间信息传播的深度和维度，移动无线接入技术与移动流媒体技术相结合，使与第四媒体一同兴起的多媒体信息传播产生了飞跃，由此产生的移动多媒体技术有可能成为下一代媒体的主流技术。随着把一切基于电子技术的传媒形态都视为具有以数字技术为基础的共同技术内核、运作规则、分享基础的统一体的数字媒体观的逐渐确立，移动多媒体技术将会在未来的社会信息传播系统的构建中起到越来越重要的作用。

1 移动多媒体技术发展预测和开发现状

1.1 未来中国移动多媒体业务预测

在现在的移动通信产品上，多媒体功能是标准配置，移动多媒体技术正在迅猛发展。未来的移动多媒体产业发展将有以下特点：

① 全球多媒体智能手机的年需求量将达到2.4亿台以上；

② MP5成为移动多媒体终端的主流；

③ 家用电话将和网络电话融合,VOIP将溶入每个传统的电话之中；

④ 移动数字电视将给人们带来全新的数字生活新境界；

⑤ 嵌入式多媒体技术成为这个市场上最为活跃需求最大的主流技术。

据有关部门的资料，2006-2010年中国移动多媒体市场前景预测如下页表1［2］。

下页图1以WAP业务收入为例，预测2006-2010年中国WAP业务收入发展。

表1 中国移动多媒体市场前景预测

图1 中国WAP业务收入发展预测

总之，移动多媒体娱乐终端的市场前景是令业界和专业领域广泛关注的。专业人士预测，未来移动多媒体终端产品的量产化发展，不会在PMP方面有所突破，但会在PMP的延伸性应用方面，特别是移动数字电视机产品、GPS手持数字地图、WLAN的移动网络终端VOIP等方面，其市场的量产化前景之巨大，是不容质疑的。因此，移动多媒体作为未来数字消费产业的主流趋势，在市场规模、消费需求、产业化前景方面，显示出巨大的吸引力。

1.2 移动多媒体技术开发的现状

移动多媒体多采用Linux嵌入式系统或兼容系统，软件和硬体的复杂度都极高。目前国内移动多媒体系统的开发主要存在三重障碍：

① 是高复杂的系统硬件集成，除音/视频格式较MP3的多样化所导致的复杂程度升级外，功耗问题也首当其冲。而复杂性的增加，又在一定程度上引发了EMC/EMI问题的严重性；

② 是嵌入式多媒体处理软件开发和应用软件开发。图形的加速、图像的编解码功能、各种文件格式的兼容都增加了移动多媒体系统的中间软件的复杂度，特别是可拓展的高性能技术平台，有待多层面的技术攻关；

③ 目前市场上流行的专门针对移动多媒体应用的处理器有十多种，类型和结构也不尽相同，但基本上是国外公司垄断，芯片价格垄断和方案核心技术垄断是中国应用产业的一个制约因素。目前国内的芯片公司，虽然也在瞄准该方向努力攻关，但如何在系统构架、核心算法等方向实现技术创新，缺乏技术积累和投资支持，往往仅仅在低端方案和传统技术构架上的实现，对未来新一代移动多媒体核心芯片 SOC需求把握不够，缺乏在技术底层的自主研发的支持。

2 移动多媒体的关键技术内容

移动多媒体技术是多媒体内容以及内容获取方式相关联的综合技术，强调4C（消费电子、计算机、通信、多媒体内容）产品的新概念的同时,高度重视体系构架、操作平台及中间件及核心算法等关键技术研究，主要包括：

① 移动多媒体SOC的新型体系构架的建立和验证；

② 移动多媒体系统的操作平台及中间件研究；

③ 多视点视频编码失真模型及算法研究。

下面针对这三项主要关键技术的内容分别进行分析和阐述。

2.1 移动多媒体SOC的新型体系构架的建立和验证

主要是针对移动多媒体处理中的硬件平台系统体系构架的建立和完善。重点针对当前主流的数字视频处理 SOC平台设计中缺乏统一的原型系统架构，因此难于实现系统体系的标准化的问题，需要提出一种统一的可重构原型系统体系架构［3］，主要涉及：①基于该体系架构的原型系统设计与实现中所涉及的硬件系统可重构技术和实现方法，包括可编程视频处理引擎与视频处理算法的最佳映射、视频处理引擎子系统重配置策略、实现视频处理引擎子系统的最佳调度策略等。硬件系统可重构技术是保证系统结构和原型系统的统一性和通用性的关键因素。系统重构技术的引入和实现，对算法效率的提高和芯片面积和功耗的设计具有重要的意义；②基于该原型系统进行的软件固件库建设、软件裁减、开发工具和开发平台标准化建设，主要是数字视频处理 SOC原型系统中软件系统设计，对原型系统所涉及的低层驱动BSP、操作系统、视频处理引擎的微代码程序进行整合和裁减，从而保证原型系统高效率地运作；③基于该原型系统进行的高端/中档/低端全系列各种数字视频终端设备用户定制和最终 SOC芯片实现的标准化策略和通用化方法，保证系统体系架构的先进性，针对高端/中档/低端全系列各种数字视频终端的用户定制策略和完整解决方案，为最终SOC芯片实现打下良好的基础。

2.2 移动多媒体系统的操作平台及中间件研究

移动多媒体系统的操作平台及中间件研究是移动多媒体技术的关键领域之一。目前多媒体系统的操作平台主要是WINDOMS/CE和开源的LINUX。在高层次的操作系统方面，基于开源的LINUX裁减和移植是产业需求量较大的方面，特别是针对不同的平台，移植过程中，有大量的具体研究工作需要开展，其不仅涉及到系统的体系构架和软件体系定义，也关系到系统稳定性、功能拓展性和软件运行效率；所以，从算法层、中间件和应用层等多方面综合考虑，实现一个或多个标准化的嵌入式操作系统的移植和优化，是非常关键和重要的一环。其内容主要包括：①基于FREESCALE的MX31的LINUX多媒体平台的建立和优化，特别是针对该操作系统的不同应用的平台集成及其可靠性；②基于TI 320系统的LINUX多媒体平台的建立和优化，亦即针对该操作系统的不同应用的平台集成和可靠性；③基于上述平台的WINDOMS CE的移植和应用系统的设立，如PMP应用、GPS电子地图应用；④适合于移动多媒体应用的FLASH动漫制作标准和FLASH动漫课件的设计研究，推动移动多媒体的FLASH动漫标准的建立和应用普及。

2.3 多视点视频编码失真模型及算法研究

多视点视频面临的一个巨大的挑战来自于其海量的视频数据［4］，多视点视频的应用特点决定了其压缩与编码需要解决以下关键问题：①压缩效率。多路同步视频的实时采集将产生随摄像机数量线性增长的视频数据[5]，高效的视频压缩是多视点视频存储与网络传输的前提；②可扩展性。为了能够在不同的终端和不同网络条件下，对同样的多视点视频内容进行显示交互，多视点视频编码需要支持不同类型的可扩展性，包括质量（SNR）扩展性、空域扩展性、时域扩展性、复杂度扩展性和视点扩展性等；③性能效率。编码框架一方面要适应多路视频具有空间相关性的特点，在视点增加时能够有效利用系统资源并具有并行性，同时编码方法还要考虑解码端基于视点合成的解码需求，能够在有限增加解码系统复杂度的前提下支持用户进行交互选择视点和观察方向[6]；④低延迟。多视点视频编解码需要支持低的编解码延迟，用户视点切换延迟，端到端延迟等；⑤鲁棒性。为支持在网络尤其是无线网络上传输分发多视点视频内容，多视点视频编码需要提供容错或错误隐藏的机制，在传统的视频容错编码技术基础上引入空域关联的视点差错控制与恢复算法；⑥视点质量一致性。解码端同一时刻恢复的不同视点视频应当具有可接受的相似视觉质量，不能因为编码端消除相邻视点间的空间冗余而导致明显的质量差异；⑦基于视点的随机访问。由于用户具有切换视点、在场景中漫游的交互能力，需要多视点视频编码支持随机的视点访问，以及某一视点内的部分解码与绘制合成；⑧基于时间的随机访问。

3 结语

本文就移动多媒体技术中的关键技术及其发展前景进行了一些分析和讨论。建立在更高性能架构和平台之上的移动多媒体终端、抗干扰的音视频编解码标准、新型的无线传输控制协议及移动通信技术之上的无线实时移动多媒体通信系统具有宽带、高压缩比、码率可扩展及抗误码等特性［7］。可以乐观的预计：在未来移动通信网络中，各类高速实时移动多媒体系统的应用前景将会是十分广阔的，此外，基于多网融合的移动多媒体技术，实现多媒体的有线网络与无线网路业务的融合，也是必然的发展方向。

[1] 李武银.浅析中国移动多媒体的发展[J].广播电视信息 Radio &Television Information,2007(06)：6-9.

[2] 赛迪顾问股份有限公司. 2003-2004年中国多媒体业务市场研究年度报告[R].北京：赛迪顾问股份有限公司出版社,2005.

[3] Werner Schoegler.移动多媒体播放器SoC设计挑战与解决方案[J].电子与电脑,2008(11)：40-45.

[4] 陈劼,文凯,杨丰瑞.移动通信视频新技术 Nancy Codec[J].移动通信,2003,27(03)：30-32.

[5] 左健存,宋文涛,钱良.基于TDD-CDMA的集成可变速率多媒体业务传输的MAC协议[J]. 通信技术,2008,41(10)：130-136.

[6] 吴进,贺辉,洪辉.多媒体数据流实时传输技术研究[J].通信技术,2009,42(01)：342-344.

[7] 曹淑敏.第三代移动通信的概念及发展演进[J].世界电信,2003,16(06)：28-32.