數位家庭中各種裝置間的互連以及聯網需求正日益增加，這對系統單晶片(SoC)與系統開發都帶來了更高的設計複雜度。本文將從技術觀點討論Android、奧多比(Adobe)Flash Player和雅虎(Yahoo!)TV Widget等新式聯網消費性平台，以及運用這些平台的新一代聯網產品所需的SoC特定硬體需求。
數位家庭裝置上網趨勢增 創新使用者互動經驗
新一代數位電視(DTV)、機上盒(STB)和數位媒體配接器將成為從任一台裝置存取多樣化內容來源的中心，包括區域裝置和網際網路。這與網路瀏覽的演進非常相似。過去，使用者通常會在個人電腦(PC)上透過入口網站或搜尋引擎存取網站內容，而現在，透過高畫質電視(HDTV)，消費者能存取STB、藍光(Blu-ray)播放機、YouTube及Netflix網站的內容和其他「雲端」供應商所提供的各種資訊。
以傳統角度來看，以上的使用模式間有著明顯的差異，無論是裝置的使用方式或使用者與裝置間的互動模式都不相同。手機是消費者可在任何地點用來播打電話/傳送簡訊的主要通訊裝置，數位電視、STB是家中多人一同用來觀賞節目、音樂和影片的裝置，而個人電腦大部分則是在辦公室中用來執行商業或網路應用程式的裝置，使用者是透過鍵盤與滑鼠與其互動。
現在，像iPhone這類的產品已可讓使用者在任何地點都能體驗上網、聽音樂和觀賞影片的樂趣。家中的大尺寸平面電視也開始具備聯網特性與功能。未來的電視將成為家中所有電子裝置的「指揮中心」，因此使用者與這些產品的互動方式也持續演進。
Adobe Flash Player、Android和Yahoo! TV Widget等軟體平台可讓使用者存取並與當中的多樣化內容互動。為實現新一代的創新裝置與技術，新的軟體平台須符合能處理數位廣播和聯網電視(Connected TV)的高畫質傳輸串流、與既有中介軟體整合並提供隨選視訊的客戶端/伺服器支援、為受保護內容存取提供條件存取與安全性、符合數位生活網路聯盟(DLNA)的網路存取和內容分享標準，以及為遙控支援、大螢幕使用者介面(UI)和選單系統提供可行的「客廳用」使用者介面等條件。
其他的必要功能包括完整的網路體驗、硬體加速高畫質(HD)視訊與多通道音訊支援、並支援二維(2D)/三維(3D)加速繪圖硬體。
聯網裝置支援Flash需求增
目前，網際網路上有超過75%的視訊內容是採用Adobe Flash Player技術，傳統上這些內容都是透過個人電腦的網路瀏覽器來觀看，而由Adobe所領導的開放螢幕計畫(Open Screen Project)便試圖經由Adobe Flash平台，讓個人電腦、手機、電視、STB及其他消費電子裝置都可提供豐富的網際網路體驗。隨著數位家庭裝置中對於網路內容和豐富使用者體驗的需求逐漸增高，未來這些裝置都必須能支援使用者存取Flash內容，包括觀賞主要廣播與媒體業者與提供的內容，以及存取社交網站上的影片。
Android成數位家庭裝置聯網內容推手
Android是專為手機提供豐富應用程式與功能性所設計，但現在Android亦開始朝消費市場發展，讓豐富的網際網路體驗也可以延伸到數位電視、STB、藍光播放器等裝置中。至今這些數位家庭裝置都還是採用封閉系統設計，只有節目表、數位視訊錄影機(DVR)和服務訊息等有限的應用程式。Android能強化在同一台裝置上搜尋與存取視訊、音樂和其他包括新聞、天氣、行事曆和交通等各種內容的能力。在未來幾年，預期將能看到數位家庭中各種Android-based裝置的爆炸性成長。消費者希望能擁有順暢網際網路內容傳送的需求將持續推動市場的演進與發展。
Yahoo! TV Widgets顛覆電視觀賞經驗
Yahoo! TV Widget能透過專為電視觀賞者打造的應用程式，提供網際網路服務與線上媒體內容。由Yahoo! Widget引擎所實現的TV Widget功能，可帶來豐富的電視體驗，其中包括整合個人化網際網路內容與螢幕上互動體驗的能力。利用此平台，開發人員能將不斷增加的網際網路內容和型態帶到電視中，實現全新的電視觀賞體驗。
成本影響軟體平台IP設計
以上的軟體平台在實現數位家庭中完整互動體驗扮演重要角色。雖然傳統的數位家庭產品中都已經擁有硬體視訊處理器，但現有軟體平台的功能較為簡單，對提升效能的貢獻有限。這些可提供豐富使用者體驗的新式軟體平台，已大幅改變了系統單晶片硬體IP模組的需求。功能強大的中央處理器(CPU)、繪圖功能與繪圖處理器(GPU)都是必要的，但必須能以簡單的方式建置在低成本消費電子裝置中。也是由於成本的限制，不能直接在嵌入式產品中使用個人電腦的軟體和硬體架構，如此會耗費太多記憶體空間和物料清單(BOM)成本。將一顆個人電腦的系統單晶片放在客廳並不是符合趨勢的好方法。
由圖1可看見數位家庭系統單晶片中的幾個主要硬體IP元件，包含中央處理器、視訊編解碼器，以及繪圖和音訊處理器等。
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| 圖1 數位家庭硬體IP元件架構圖 |
CPU功能要求水漲船高
隨著系統軟體從單純的即時作業系統(RTOS)核心轉變為可支援多媒體、多工作業、3D互動使用者介面，以及Java、Flash、Javascript和Android等虛擬化技術的完整作業系統時，中央處理器的功能需求亦持續增加。以上軟體大多數都需要效能接近1GHz的嵌入式處理器，並能輕鬆地運用多核心、多執行緒中央處理器架構，以便最佳化功率消耗與效能。在聯網裝置中，會具有多個應用程式並同時執行，就像是從Yahoo! TV Widget平台中啟動Flash-based線上視訊播放程式時，背景中還有好幾個Widget在同時進行。
根據美普思(MIPS)所做的研究顯示，採用L2快取、硬體浮點運算單元及數位訊號處理器(DSP)延伸指令將能顯著提升聯網裝置上的完整網路體驗。
SoC即時轉碼功能漸成關鍵
在現今的數位家庭系統單晶片中常會有多串流MPEG-2、VC1與H.264硬體解碼功能，但為了要支援Flash 10.1這類的新軟體平台，開發人員須在系統單晶片中建置Flash 10.1所支援的其他視訊格式，像是VP6/7/8和Sorenson Spark。雖然未來大部分的視訊會以H.264格式編碼，但網際網路中許多舊版Flash編碼視訊內容仍採用較舊的Sorenson Spark格式。
在數位視訊錄影機、個人電腦和手機等不同裝置中分享內容將是未來常見的使用模式。因此，設計人員也應該考慮採用硬體編碼設計，以支援即時轉碼(Transcoding)功能。使用者能將高畫質視訊內容以原生格式儲存在其STB/數位視訊錄影機上，然後輕鬆以即時方式轉碼至較低的解析度。此作法能節省頻寬與儲存容量，這對行動裝置的內容共享來說特別重要。
軟體平台展現強大繪圖功能
過去，3D繪圖都僅限於用在3D遊戲中。現在，Flash Player這類豐富的使用者介面與新技術都須採用OpenGL ES 2.0可編程管線與硬體加速繪圖能力。利用OpenGL ES 2.0繪圖引擎，新的聯網軟體平台能實現過去不可能達到的使用者介面與網路內容存取需求，並能享受視訊內容。目前多種採Alpha混合與3D Cover Flow表單的即時視訊預覽軟體、Flash、線上遊戲及新興網路多媒體，都能提供強大3D繪圖功能。
對消費者及開發新一代產品的設計人員來說，現在是一個令人興奮的新世界。了解未來聯網產品的系統單晶片硬體需求能協助設計人員評估設計成本與挑戰，最終達到為全球消費者提升數位生活體驗的目標。
(本文作者為美普思行銷總監)