在十年多的時間中，行動電話已從一個少見的奢侈品，發展到今日全球有超過十億的行動用戶。雖然語音服務仍是市場上的主要驅動力，不過，市場正快速的朝向語音加資料的新應用模式發展，在這模式中將以封包式（packet-based）的IP網路來取代傳統電路交換式（circuit-switched）網路，因為封包式網路才能傳送媒介內容和新的應用。

不久之前，手機還只被我們視為是一個方便的通訊工具而已，但在新的網路環境與應用服務下，手機正逐步演變成為一台個人化的多媒體設備。就產品類型來看，包括智慧型手機、無線PDA和行動娛樂系統等都是廣義的行動設備，而這些高階設備中很快都會看到多樣的多媒體功能和服務，包括自製、寄送和下載影像、視訊和音樂，而下一階段，將可以期待雙向的視訊電話通訊。

其實目前已有一些電話和無線PDA能提供主流作業系統的精簡型版本[KH3]、全彩螢幕、內建相機、智慧卡和媒體儲存連接埠、音樂播放器和視訊解碼器。現在行動用戶能接取e-mail和公司內部網路、交換相片以及從網路下載鈴聲和遊戲。在歐洲的一些地方，手機被用來進行線上付款，行動娛樂在日本則很流行，定位服務則在美國逐漸受到重視，因為它能提供安全性、資訊和追蹤功能。

不僅如此，語音辨識、語音瀏覽、文字轉語音（text-to-voice）和IP電話等進階性的語音應用也正在市場上出現，在不遠的將來，行動用戶將能以視訊的方式監看自己的家、小孩和交通路線，也能以視訊短片的形式收到多媒體的資訊，例如新聞、運動快訊以及音樂、電視和電影的預告片等等。

今日的行動多媒體需求

然而，要實現這種多媒體的功能，行動設備需要能執行龐大的資料量和繁重的運算工作，這得靠高效能的處理器並搭配大容量的記憶體才能達成。行動平台也得支援包括照相、彩色顯示、TV輸出、IrDA、Bluetooth、USB、音訊和多種型式的記憶卡，以及傳統式鍵盤和複雜的無線數據機等廣泛的介面標準。電力消耗則是另一個關鍵，它必須夠低才能讓用戶感受到電池壽命和以前一樣或更好。

數位版權管理（DRM）和電子付款也是不可忽視的應用需求，因此，提供一個適當的安全架構是很必要的。此外，要讓行動用戶願意停留在小小的手機視窗上，行動設備還得具備更直覺化的使用介面，並為這個視窗量身訂製合適的多媒體內容。

因此，多媒體處理器平台儼然成為今日手機設計的一大關鍵議題。一般來說，多媒體終端需要的關鍵IP和元件如下：

《圖一　各種多媒體應用介面的交換中心（以Nomadik為例）》

而今日的多媒體處理平台至少需滿足以下條件：

《圖二　今日多媒體平台需提供延展性的開發效能》

要達成這些複雜的要求，封閉式、專屬性的技術環境已顯得捉襟見肘。一個完善的多媒體行動終端開發架構除了需設計者更容易進行程式開發外，更應使用非專屬（non-proprietary）的CPU、作業系統和無線[KH4]數據機（radio modem），讓製造商能完全自由的對自己的產品進行差異化設計。而採開開放式的硬體和軟體介面，也能激勵行動產品和內容的創新。

開放平台策略

因此，愈來愈多製造商開始關切他們使用的開發平台是否會受限於專屬的CPU架構或廠商技術。其實不同的設備會有不同的的架構和軟體需求，此外，沒有人確切知道怎樣的產品或服務能成為新行動資料市場的殺手級應用。一個開放式的平台應具備以下條件：

《圖三　行動多媒體平台需支援豐富的連接性》

舉例來說，採用具有開放性API（application-programming interface）分享架構的好處是顯而易見的，除了讓製造商能降低開發成本、加速進入市場時程外，也讓多媒體的應用能跨越多種提供支援的產品。不過，這種開放性有賴業界廠商的合作，才能定義出標準化的介面。目前業界相當重要的行動產業標準組織，包括3G、MIPI（Mobile Industry Processor Interface）、TCG（Trusted Computing Group）、OMA（Open Mobile Alliance）、OMTP（Open Mobile Terminal Platform）、OpenMAX、Global Platform等。

要讓製造商掌握更大的設計彈性，一個先進的開放性平台還得具備一項開發關鍵，也就是能提供一個高階語言的開發環境。此一作法是將實體層抽象化（abstraction），進而將應用軟體從底層的平台架構給分離出來，這讓產品能更快速的開發，在平台更新時也不需?牲效能或程式碼的可相互操作性（interoperability）。

這是從上層架構的觀點讓應用程式碼能以抽象層級來開發，而不用對底層的實體平台做直接的呼叫。這樣一來，對於不同或未來的產品，應用功能只需要寫一次就夠了；不僅如此，這也讓製造商能在硬體和軟體中對各種功能無縫隙地進行升級，因為對於在運作的應用，這個平台具有通透性。

硬、軟體的定位抉擇

行動多媒體的應用同時要求高效能和極低耗電，不過這兩大需求顯然是衝突的。好的壓縮需要大量的運算，但要求處理器的速度加快，就會需要更大的耗電量。在160×160的螢幕上進行每秒15個訊框的視訊會議，每秒大約得運算13億次，而多數的PDA顯示器使用320×240以上的解析度，這就需要更高的處理效能。

以較低的頻率操作能降低電源消耗，一個降低時脈但又不會衝擊效能的方式是利用單一指令處理多筆資料（single-instruction-multiple-data；SIMD）的指令作法，並透過它來達成影像編碼（image coding）演算法的資料級平行運算（data-level parallelism）；另一種方式是採用超長指令集（very-long-instruction-word；VLIW）架構，它能在每個循環中同步執行多個運算動作。有些媒體處理器將主處理器（RISC）和DSP或VLIW核心整合在一起，作為SIMD/Vector引擎。以下將比較數種軟硬體搭配的作法。

PC方案

在PC的架構中，其效能和CPU的速度及複雜度幾乎是等同的，然而，此架構和單靠電池運作的設備差異甚大，PC能靠時脈時速加倍來提升效能，但由於耗電性和處理器的頻率是直接成正比的，因此這種作法對行動設備來說並不適用。

純粹軟體方案

在PC中利用軟體來進行編解碼（codec）也是很常見的，但這樣做對行動設備來說有明顯的缺點。一般CPU和CPU+DSP的處理器架構每秒需要更高的時脈頻率來執行更多的運作，當影像品質、訊框速率和電池壽命很重要時，純粹的軟體視訊編碼將會感到運算負荷過重。在此情況下，最高階的行動應用處理器會加入額外的硬體線路和演算法協同處理器來獲得更佳的視訊處理效率。

對多數的RISC CPU和DSP來說，以組合語言編譯程式（assembler）來進行編碼，通常是為了達到需求的效能等級和程式碼的檔案大小，對於受限於尺寸與成本的手機行動設備來說更是有必要。然而，如果[KH5]程式碼可攜性（code portability）和快速進入市場（time-to-market）是主要的考量，組合語言編譯程式會造成很大的工作瓶頸，因此，以C語言為多媒體處理器的嵌入式DSP核心提供完全可程式化特性，將是未來的發展趨勢。

純粹硬體方案

純粹的硬體作法可以用來執行對CPU或DSP運算來說太耗電的即時工作。硬體線路邏輯可降低頻率（耗電）和軟體依存度（延遲和降低效能），但付出的代價是軟體的可升級性和更長[KH6]的開發週期。

一個更佳的策略

目前的設計挑戰是如何在提供卓越的多媒體功能和效能的同時，也能保有低廉的價格、容易開發和最低的耗電。由於單純的軟體或硬體方案都不能完全滿足，將兩者合併考量，充分利用兩者的優點，如效率和彈性，才是最明智的作法。

小結

隨著各種設計環境的日趨複雜化，以及嵌入式產品對個別應用功能的要求愈來愈高，應用處理器引擎（Application Processor Engine；APE）的概念也就因應而生。在可攜式的市場，一直到2002年時，獨立式的APE才開始在市場上出現，並率先被高階的PDA產品採用，在那個時候，手機彩色螢幕才剛導入QCIF解析度，軟體上仍是RTOS的天下，第一個採用開放式作業系統的手機是Nokia的Series60，它在2003年才上市。

為了提供強大的多媒體功能，筆者相信APE將會從行動基頻中延革分離出來，也就是未來主流的解決方案將是以開放式作業系統來搭配高效能應用處理器。行動多媒體產品會需要開放性的平台，支援Symbian、微軟WinCE或Montavista [mc7]Linux等作業[mc8]系統，其處理器也得具有「獨立於數據機」（modem-agnostic）的特色，這樣一來，就能確保各種服務與應用不會受到無線技術的影響，進而賦與產品更高的可攜性。

這種平台提升了行動多媒體效能的標準化程度，也讓真正為用戶帶來實用價值的精巧產品能夠實現。不僅如此，開放式的平台採用共享的標準、協定和介面，這會刺激行動應用的創新和市場的成長。

（作者為意法半導體多媒體應用處理器部門行銷經理）

下期預告:在了解了行動多媒體處理平台的開放趨勢後，下一期將進一步介紹開放式多媒體平台的處理架構，敬請期待。

延 伸 閱 讀

可攜式產品已漸漸演變為輕便的行動多媒體平台，現在許多消費性電子產品上已結合了影音串流、數位攝影與3D遊戲服務等多媒體功能，因此對於效能更強大、可重新編程並且更具效率的處理器需求亦日益升高。相關介紹請見「 筆記型電腦在數位家庭中的應用」一文。 TI OMAP平台提供完整的參考設計、處理器、軟體和支援，將種類豐富的即時多媒體功能帶給2.5G和3G行動裝置。過去15年裏，TI製造的核心邏輯元件已獲得超過十億部手機採用，目前絕大多數行動電話也是由它所推動。你可在「 TI OMAP平台最適合支援微軟Windows Mobile裝置 」一文中得到進一步的介紹。 行動通訊及數位多媒體風潮的興起，應用在手持式裝置、DVD Player/Recorder、Digital TV sets、STB的影音IC出貨成長逐步上揚，此一趨勢已促使各大廠商加緊技術規格的開發，也吸引國內IC設計公司投入。在「行動裝置多媒體技術」一文為你做了相關的評析。

市場動態

全球CDMA及其他無線技術創始者暨領導廠商Qualcomm，與全球行動內容傳輸及網際網路接取技術供應商Access共同宣佈，Qualcomm的Mobile Station Modem晶片組解決方案將支援Access NetFront行動用戶端套件的i-mode Global Profile。相關介紹請見「Qualcomm與Access攜手整合i-mode至MSM晶片組」一文。 美商巨積（LSI Logic）推出通過認證的DSP可授權軟硬體平台ZSP，此平台能協助開發新一代數位影音裝置，例如行動電話、PDA、數位相機及多媒體廣播接收裝置等，並支援當中所採用的各種影音編／解碼標準。你可在「 LSI Logic推出ZSP DSP多媒體平台加速數位影音裝置開發」一文中得到進一步的介紹。 皇家飛利浦電子（Royal Philips Electronics）與ARM日前於法國坎城所舉辦的3GSM World Congress中宣佈，雙方已針對領先市場的Nexperia? Cellular System Solution 6120解決方案共同合作推出一套完整的開發套件。在「飛利浦與ARM合作針對行動電話提供完整的研發平台」一文為你做了相關的評析。