| 多模應用興起 如何跨越3G手機開(kāi)發(fā)門(mén)檻？ | ||
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| 在3G手機的應用時(shí)代，其基本的改變包括能提供更高的傳輸速率，以及同時(shí)提供既有的「電路交換模式」（Circuit Switch Mode）和可行動(dòng)上網(wǎng)的「封包交換模式」（Packet Switch Mode），進(jìn)而能打打影像電話(huà)、使用多媒體簡(jiǎn)訊服務(wù)（Multimedia Message Service；MMS），或是收發(fā)電子郵件、上網(wǎng)瀏覽等網(wǎng)際網(wǎng)路服務(wù)。這些應用我們早已知道的很清楚了。 然而，在寬頻和互動(dòng)性的基礎下，進(jìn)入3G時(shí)代還意味著(zhù)更廣泛的通訊技術(shù)將在一臺手機中產(chǎn)生匯流。目前在發(fā)生中的，首先是藍芽（Bluetooth），再來(lái)會(huì )是WLAN，以及接下來(lái)的GPS/A-GPS和行動(dòng)電視（Mobile TV），更長(cháng)遠一些，則需注意WiMAX、UWB的發(fā)展。這些不同通訊技術(shù)的整合，將推動(dòng)多模手機的發(fā)展，而每整合一種新的通訊功能，就代表著(zhù)3G手機具備了更豐富的應用性，並可望創(chuàng )造全新的服務(wù)與收益模式。 以3G結合A-GPS為例，3G網(wǎng)路的輔助定位資訊，可以大幅縮短GPS的首次定位時(shí)間（Time to First Fix；TTFF），從原先的數分鐘縮短為一分鐘以?xún)?；如果基地臺的佈建夠密，也能有效提升定位的準確度。當手機有了定位資訊，再加上地圖資訊、導航引擎與位置服務(wù)（LBS）應用軟體，一臺手機就能夠用於緊急救難追蹤或提供所謂的「興趣點(diǎn)」（point of interest；POI）加值服務(wù)，也就是為行人提供所在環(huán)境附近的加油站、推薦餐廳、旅館等資訊。  ▲圖一：應用處理器採用加速器的分散式處理架構。（資料來(lái)源：ST Nomadik） 這些加速器可以單獨的工作，也能同時(shí)多工處理音、視訊的即時(shí)編解碼功能。這些加速器會(huì )以最佳化的軟、硬體技術(shù)來(lái)進(jìn)行規劃，例如在音訊上可能採用可採C語(yǔ)言程式化的多媒體VLIW DSP，並搭配硬體線(xiàn)路運算器（hardwired operator）及更高效率的演算法，請參考（圖二）。  ▲圖二：以最佳化架構規劃應用處理器中的加速器來(lái)提升效能，此圖為Nomadik音訊加速器的架構。（資料來(lái)源：ST Nomadik） 採用應用處理器能有效降低應用功能的開(kāi)發(fā)難度，因為此類(lèi)處理器往往具備了豐富的週邊介面，能夠滿(mǎn)足3G多媒體應用上的各種需求，包括照相CMOS感測器、彩色顯示的LCD面板、TV輸出、IrDA、Bluetooth、Wi-Fi、USB2.0/OTG、音訊和多種型式的記憶卡、ATA硬碟介面及DDR、SDRAM、NAND Flash、NOR Flash等記憶體型式，以及傳統式鍵盤(pán)和複雜的無(wú)線(xiàn)數據機等廣泛的介面，此外，還會(huì )支援A-GPS和DVB-H或DMB等行動(dòng)電視功能。請參考（圖三）。  ▲圖三：支援豐富週邊介面的應用處理器。（資料來(lái)源：ST Nomadik） ■多模應用開(kāi)發(fā)挑戰 即使採用了應用處理器來(lái)提供了高效能的多媒體運算及豐富的週邊介面，但這仍不保證一支3G手機就具備了完善且強大的應用功能，需要考慮的因素還有很多，尤其是多頻多模下，各個(gè)子系統該如何妥善規劃的議題。以Bluetooth、Wi-Fi、A-GPS、FM/DAB和Mobile TV等功能來(lái)說(shuō)，都會(huì )涉及射頻通訊及數據處理的整合問(wèn)題，技術(shù)難度上的挑戰相當的高。 以射頻部分來(lái)說(shuō)，首先遇到的就是小型化天線(xiàn)的規劃問(wèn)題。由於這些無(wú)線(xiàn)技術(shù)多半採用不同的頻譜（除Bluetooth和Wi-Fi同採2.4GHz外），因此一臺手機中往往得想辦法建置多組天線(xiàn)，這就得克服機構與隔離性的議題。在射頻系統方面，也有很大的挑戰，多頻的GSM/GPRS/3G在共用射頻電路的情況下，在濾波器、嵌入式L, C等射頻被動(dòng)元件得朝切換型式發(fā)展，放大器方面也得支援寬頻及高線(xiàn)性度設計，此外還有很多EMI/EMC的問(wèn)題得解決。 Bluetooth、Wi-Fi、A-GPS、Mobile TV與應用處理器或基頻的整合上，則有多種架構的選擇。最常見(jiàn)的方式是採用一顆專(zhuān)屬的前端（Front End；FE）模組，以Mobile TV的DVB-H前端模組為例，就提供了從諧調器（Tuner）到解調器（Demodulator）的完整功能，直接將處理好的IP datagram和TS packet分流送到應用處理器或音、視訊解碼晶片做進(jìn)一步運算，最後才將電視節目的影音內容傳送到螢幕上播放，如（圖四）。  ▲圖四：行動(dòng)電視應用中FE與處理器、解碼器的運作流程示意圖。（資料來(lái)源：ST Nomadik） 另一種架構則是將數位的功能都整合到應用處理單元中，並以軟體方式來(lái)驅動(dòng)該項應用功能，此架構只需搭配特定功能的RF晶片即可執行，但這會(huì )佔用掉主處理器極大的運算資源，而且需投入較大的時(shí)間精力去移植和調校此種軟體。以A-GPS為例，就有所謂的軟體式GPS，但其功能只適用於單點(diǎn)的定位，而不適合用在更複雜的導航或LBS應用之上。 ■多媒體處理議題 隨著(zhù)3G頻寬的增加，以及整合Wi-Fi而獲得更大的網(wǎng)路頻寬，都讓3G手機可以朝視訊電話(huà)、2D/3D網(wǎng)路遊戲或提供Hi-Fi音效的多媒體應用發(fā)展，未來(lái)再結合數位電視廣播網(wǎng)路，還可收看廣播式串流視訊節目。因此，在一臺多媒體手機上要處理的媒體類(lèi)型，除照相功能的靜態(tài)影像外，還有視訊（動(dòng)態(tài)影像）、音訊（聲音、音樂(lè )及音效）和繪圖（2D/3D）功能。 視訊內容是佔用頻寬最大的內容，因此有必要採用最新的壓縮格式。H.264是多數行動(dòng)電視服務(wù)所中意的新一代規格，它能將壓縮率大幅提升，卻又不影響視訊品質(zhì)，因此只需有限的無(wú)線(xiàn)頻寬（約500Mbps）即能播放視訊節目。試驗顯示，在相同視訊品質(zhì)情況下，與MPEG-4 Advanced Simple Profile壓縮協(xié)議相較，H.264可以把位元率降低35％∼50％，而與MPEG-2相較可降低40％∼65％。不過(guò)，由於H.264的演算技術(shù)更為複雜，需要採用更高效能的編解碼技術(shù)。 在音訊方面的設計挑戰並非頻寬，而是整體的系統規劃。目前音訊處理的內容相當多元，在內容格式上包括聲音的LPC、CELP與ACELP等編解碼格式；在音效格式上更包括AMR、ACC、MP3/MP3Pro、WMA、OGG等。過(guò)去手機只要處理單聲道的低階電話(huà)語(yǔ)音即可，而今還得應付和絃鈴聲、音樂(lè )檔案播放和FM或DAB的廣播收聽(tīng)，有些手機甚至內建答錄機的功能。要提供Hi-Fi立體音效，手機得同時(shí)建立16-bit、以44.1kHz取樣的音訊系統，而且必須設置兩臺揚聲器，並透過(guò)如Audistry的後製音效技術(shù)來(lái)達成3D效果。 在繪圖技術(shù)上，3D可望成為下一代高階手機中必備的功能。由於3D的運算需求極大，市場(chǎng)上已逐步從軟體方案轉為硬體的專(zhuān)屬加速器作法。此外，為了讓手機製造商、晶片供應商、繪圖引擎及軟體供應商、遊戲開(kāi)發(fā)商以及基礎設備開(kāi)發(fā)企業(yè)等相關(guān)3D遊戲業(yè)者能廣泛的合作，Open GL-ES已成為行動(dòng)繪圖產(chǎn)業(yè)的共同標準，目前已開(kāi)發(fā)到2.0的版本；此外，在Java部分則有Mobile 3D Graphics API for J2ME（JSR 184）的標準在審定中。 ■結論 如果以語(yǔ)音通訊功能來(lái)看待3G手機，那顯然是太狹礙了。3G手機意味著(zhù)更豐富的多媒體通訊服務(wù)將會(huì )出現，這除了需重新考量?jì)炔肯到y的建置架構外，也得在輸出介面上有所提升，特別是在顯示技術(shù)上，不但要求更大的螢幕，在解析度上從qQVGA、QCIF，一路往QVGA升級；面板技術(shù)上則從CSTN、A-TFT、LTPS，逐步升級到OLED；此外，MVA、IPS等寬視角技術(shù)也成了必要的技術(shù)。 此外，更多樣的內容，也難免涉及對內容取得的認證、授權和付費機制，以及內容的數位版權管理（DRM），還有個(gè)人資料的保密等的議題，這些議題足以形成一個(gè)圍繞著(zhù)行動(dòng)應用功能的安全性生態(tài)體系，如（圖五）。此外，在行動(dòng)電視和A-GPS/LBS的服務(wù)上，還有很多待建立的服務(wù)模式，以及提供足夠且吸引人的內容，才能讓3G手機真正成為多元服務(wù)的行動(dòng)式中心。（本文由ST提供，聯(lián)絡(luò )方式：vincent.chiang@st.com） ▲圖五：圍繞著(zhù)應用處理器所形成的安全性生態(tài)體系。（資料來(lái)源：ST Nomadik） |
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