柯維新:為超低延時(shí)編解碼技術(shù)夯實(shí)“芯”基礎(chǔ)
隨著電視行業(yè)進(jìn)入存量市場(chǎng),超高清視頻顯示產(chǎn)業(yè)面向5G時(shí)代的低延時(shí)、強(qiáng)交互需求,尋求新的產(chǎn)品形態(tài)與新的應(yīng)用場(chǎng)景。這也意味著,視頻編解碼技術(shù)作為超高清視頻傳輸與存儲(chǔ)的基礎(chǔ)性技術(shù),需要同時(shí)滿足超高清與超低延時(shí)的需求。3月21日,記者走進(jìn)廣州柯維新數(shù)碼科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱“柯維新”)。作為柯維新的總經(jīng)理,曾志華在2022年12月舉辦的“AVS二十周年年會(huì)”上,憑借“率領(lǐng)柯維新研發(fā)出第一臺(tái)AVS+和AVS
2023-05-04 10:06:11
來(lái)源:中國(guó)電子報(bào)、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng) :張心怡??

隨著電視行業(yè)進(jìn)入存量市場(chǎng),超高清視頻顯示產(chǎn)業(yè)面向5G時(shí)代的低延時(shí)、強(qiáng)交互需求,尋求新的產(chǎn)品形態(tài)與新的應(yīng)用場(chǎng)景。這也意味著,視頻編解碼技術(shù)作為超高清視頻傳輸與存儲(chǔ)的基礎(chǔ)性技術(shù),需要同時(shí)滿足超高清與超低延時(shí)的需求。3月21日,記者走進(jìn)廣州柯維新數(shù)碼科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱“柯維新”)。作為柯維新的總經(jīng)理,曾志華在2022年12月舉辦的“AVS二十周年年會(huì)”上,憑借“率領(lǐng)柯維新研發(fā)出第一臺(tái)AVS+和AVS2廣播級(jí)專業(yè)編碼器并成功應(yīng)用于央視直播等示范工程”的成果,入選“AVS二十周年二十人”。圍繞超高清、超低時(shí)延編碼技術(shù)衍生的新業(yè)態(tài),以及該技術(shù)的芯片化、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展,曾志華向記者分享了他的觀點(diǎn)。

算力與顯示分離 超低延時(shí)引領(lǐng)顯示新業(yè)態(tài)

在柯維新的會(huì)議室里,記者看到了三塊播放同樣內(nèi)容的電視大屏,雖然屏幕頂端標(biāo)著精確到毫秒的時(shí)間碼,但用肉眼很難比對(duì)三塊屏幕的時(shí)間和質(zhì)量差異。據(jù)曾志華介紹,三塊大屏與信號(hào)傳輸設(shè)備構(gòu)成了兩套超高清、超低延時(shí)演示系統(tǒng)。

其中,兩臺(tái)通過(guò)線纜與信源主機(jī)連接的電視,是有線超高清、超低延時(shí)應(yīng)用。信源主機(jī)播放的4K 60fps視頻通過(guò)HDMI分配器發(fā)送到一臺(tái)電視上,嵌上毫秒級(jí)精度的時(shí)間碼。另外一路信號(hào)經(jīng)過(guò)超低延時(shí)編碼器,再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳輸?shù)降诙_(tái)電視上,在這種模式下,兩臺(tái)電視之間的延時(shí)小于一幀,可以達(dá)到2ms以內(nèi)。

而獨(dú)立放在會(huì)議室另一端的電視,是一臺(tái)4K120fps的無(wú)線分體電視。信源主機(jī)的視頻經(jīng)編碼后通過(guò)毫米波發(fā)射模組發(fā)送到無(wú)線分體電視的接收模塊,經(jīng)過(guò)解碼后傳輸?shù)诫娨暺聊簧稀T跊](méi)有任何線纜與信源主機(jī)連接的情況下,與其他電視的延時(shí)同樣在一幀之內(nèi),實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與屏幕的分離。

主機(jī)與屏幕的分離,意味著算力與顯示的分離。曾志華向記者表示,傳統(tǒng)電視形態(tài)的市場(chǎng)容量已經(jīng)趨向飽和,需要新的形態(tài)或者新的應(yīng)用。比如無(wú)線分體電視將音響、主板集成到一臺(tái)主機(jī)上,屏幕只需要集成接收解碼芯片,就可以做成超薄形態(tài)。由于不需要用線纜與主機(jī)連接,屏幕懸掛的位置也更加靈活,能夠適應(yīng)游戲投屏、廣告和業(yè)務(wù)展示,以及辦公、教育、醫(yī)療等各種應(yīng)用場(chǎng)景。

而超高清、超低延時(shí)編解碼技術(shù),也順應(yīng)了超高清視頻顯示產(chǎn)業(yè)在5G時(shí)代的發(fā)展需求。2018年,具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二代音視頻國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)AVS2被全球超高清聯(lián)盟采納,柯維新等企業(yè)的廣播級(jí)AVS2超高清實(shí)時(shí)編碼器逐步推向市場(chǎng)。據(jù)曾志華回憶,在完成AVS2超高清實(shí)時(shí)編碼器之后,5G時(shí)代來(lái)臨,超低延時(shí)、強(qiáng)交互的應(yīng)用,成為超高清視頻顯示產(chǎn)業(yè)的新風(fēng)向??戮S新團(tuán)隊(duì)決定,開(kāi)展超高清、超低延時(shí)編解碼技術(shù)的研發(fā),并與鵬城實(shí)驗(yàn)室在該方向展開(kāi)了合作。

“超高清、超低延時(shí)編解碼能夠發(fā)揮5G的低延時(shí)優(yōu)勢(shì),最大程度降低超高清視頻編解碼環(huán)節(jié)產(chǎn)生的延時(shí),為超高清成為5G時(shí)代的殺手級(jí)應(yīng)用夯實(shí)基礎(chǔ)?!痹救A說(shuō)。

同時(shí),超高清、超低延時(shí)的編解碼技術(shù)也是解決元宇宙落地最后10米的關(guān)鍵?,F(xiàn)階段,元宇宙應(yīng)用的主要接入方式為VR頭顯,但難以達(dá)到視網(wǎng)膜級(jí)別的沉浸式顯示效果,一方面是由于一體機(jī)形態(tài)的頭顯算力不足,另一方面是因?yàn)榉至⒌念^顯缺乏有效的超高清、超低延時(shí)無(wú)線鏈接方案。面對(duì)VR頭顯的無(wú)線化、輕量化需求與元宇宙沉浸式體驗(yàn)的大算力需求難以兼顧的問(wèn)題,超高清、超低延時(shí)的編解碼技術(shù)或?qū)⑻峁┙鉀Q思路。

“基于超高清、超低延時(shí)編解碼這項(xiàng)基礎(chǔ)性技術(shù),算力可以與顯示分開(kāi)構(gòu)建無(wú)線顯示方案,未來(lái)桌面、玻璃窗,甚至衣服都能變成屏幕,而手機(jī)、電腦、游戲機(jī),電視主機(jī)等都可以成為靈活連接的算力端?!痹救A說(shuō)。

ASIC芯片降低成本 提升產(chǎn)業(yè)參與度

2020年起柯維新采用FPGA進(jìn)行超高清、超低延時(shí)編解碼技術(shù)的芯片化研發(fā),利用FPGA可編程的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、技術(shù)驗(yàn)證和可行性研究。2021年,柯維新推出了第一版FPGA原型,并于2022年迭代了第二版。后續(xù)相關(guān)技術(shù)的量產(chǎn),計(jì)劃采用生產(chǎn)成本、能耗更低的ASIC芯片,以更好地推動(dòng)該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,預(yù)計(jì)在今年年底流片。

“我們將FPGA換成ASIC之后,成本大約是之前的1/10,功耗是1/8。除了芯片本身的成本,功耗也會(huì)影響廠商后續(xù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和方案成本,比如是否需要加裝風(fēng)扇等?!痹救A說(shuō),“有了芯片之后,相關(guān)企業(yè)可以直接購(gòu)買芯片進(jìn)行研發(fā),也可以購(gòu)買模組或者板卡進(jìn)行集成,這樣能參與進(jìn)來(lái)的企業(yè)就更多了?!?/p>

對(duì)于具備產(chǎn)業(yè)鏈整合能力,希望在主控芯片中集成超高清、超低時(shí)延編解碼技術(shù)的企業(yè),柯維新推出了相應(yīng)的IP,可以集成到電視機(jī)、VR頭顯的主控芯片或者游戲主機(jī)的顯卡上?!氨热珉娨曋餍酒闪宋覀兊腎P,就可以直接發(fā)送超低延時(shí)內(nèi)容,再把負(fù)責(zé)接收解碼的ASIC芯片放在屏幕上就可以了。也就是通過(guò)IP授權(quán)模式解決發(fā)射端的問(wèn)題,再用ASIC解決終端各種屏幕的接收解碼。對(duì)于需要拼接組合的大屏應(yīng)用,則可以編碼端用ASIC,解碼端用IP授權(quán)的模式融合到廠商的大屏處理模塊中”曾志華表示。

接下來(lái),柯維新會(huì)向集成度更高、方案成本更低的方向,推動(dòng)ASIC的迭代。

“再迭代的話,主要是做接口的優(yōu)化。我們第一顆ASIC會(huì)做通用的接口,以廣泛支持各種應(yīng)用場(chǎng)景。接下來(lái)我們會(huì)陸續(xù)把HDMI、MIPI等特定的接口,MCU和無(wú)線通信等模塊集成進(jìn)去,形成針對(duì)特定應(yīng)用的SoC,進(jìn)一步降低成本。”曾志華說(shuō)。

在超高清、超低時(shí)延編解碼技術(shù)芯片化的過(guò)程中,柯維新也面臨著技術(shù)目標(biāo)難以平衡、下游企業(yè)參與度有待提升等挑戰(zhàn)。曾志華表示,超高清、超低時(shí)延、低成本和高質(zhì)量的目標(biāo)“互相牽制”,在平衡這些目標(biāo)的過(guò)程中,需要在算法上不斷優(yōu)化,在技術(shù)路徑和工具上不斷嘗試。

目前,已經(jīng)有國(guó)際企業(yè)推出了超高清無(wú)線分體電視,這也讓曾志華感受到了超高清、超低時(shí)延技術(shù)產(chǎn)品化的緊迫性。他認(rèn)為,當(dāng)技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)入無(wú)人區(qū),沒(méi)有成熟的參照目標(biāo),但發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)前景比較明晰時(shí),希望下游領(lǐng)軍企業(yè)有率先導(dǎo)入并引領(lǐng)市場(chǎng)的意識(shí),在開(kāi)拓中把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。

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