移动视频：追求多种实现途径

　　按销量计算，手机仍然是2004 年最重要的消费产品。这样的成就再加上手机的计算能力，使手机成为吸纳其它引人入胜技术（如音乐或流式视频）的产品。现在，消费者可以在 Sprint公司 和 Cingular公司 的某些手机上收看低帧频电视节目，而有些公司，如 Qualcomm 公司和 TI 公司，则有更加宏伟的计划。不过，手机不会是唯一的移动产品，最终也不会成为最流行的视频产品。从手机到MP3（便携式媒体播放机）再到汽车电子的各种产品设计师们都应当密切关注视频传送方案。与数字媒体技术一样，权利经纪人包括了从芯片供应商到最终产品提供商、服务供应商和节目拥有者等各色人等。
　　尽管移动视频有明显的障碍——显示屏很小、网络不畅、收看费高等，很多人仍预计移动视频有着光明的前景。EDN 的姊妹企业 In-Stat 的分析家们预测，在 2006 ~ 2007 年间，美国的移动视频服务用户将越过 500 万大关（图1）。此外，In-Stat 的研究显示，13.2% 的用户表示他们对订购手机视频服务“极其或非常”感兴趣。这一数字看起来很小，但与其它潜在的手机服务相比却是很大的。例如，In-Stat 研究表明，只有 11.4% 和 6.5% 的用户分别对订购音乐/音频服务或游戏服务“极其或非常”感兴趣。Yankee 的一个调查报告同时表明，有24%的处于“青壮年年龄段”的用户已经准备付款在手机上收看电视实况转播。
　　手机电视革命始于日本，这一点也不会意外，因为有那么多的其它消费产品乃至手机服务都已飞跃发展。Vodafone在 一年多时间出售了多款集成有普通模拟电视调谐器的夏普手机。但是，无论视频电视的对象是手机、汽车还是PMP，移动视频的未来当然是数字传送。

　　移动数字视频的定义
　　在深入探讨移动数字视频之前，有必要先确定本文讨论的范围。在 1 月6日 ~ 9日于拉斯维加斯举办的 CES（消费电子产品展览会）上，有许多号称所谓的移动视频产品，但它们并不属于本文讨论的范围。（附文《Sirius 与 Comcast 觊觎汽车》）事实上，移动视频在某种意义上并非新事物。消费者老早就能在汽车上安装 DirecTV 系统，再配备相当小巧的车顶天线自动跟踪卫星。
　　本文只讨论通过手机网络或已规划的重叠网络来传送的视频服务。已规划的重叠网络通过各种数字电视方案，如 DVB-H（数字视频广播－手持式），www.dvb.org）、ISDB-T（综合业务数字广播-地面，www.dibeg.org），以及 Qualcomm公司 的 MediaFLO（仅指媒体前向链路），来传送视频。DVB-H 和 ISDB-T 分别是欧洲和日本地面数字电视规范的一部分。
　　Sprint 公司首先在北美通过手机网提供实况转播电视—— Sprint TV（见图）。Sprint TV 是 Idetic公司 开发的 MobiTV 服务，虽然 Idetic 公司可能不久将更名 MobiTV 公司。Sprint 从 8 月开始向 Sprint Vision 客户推出 MobiTV 服务，现在可通过三星、三洋、LG 和诺基亚等公司生产的大多数手机提供这一服务，但还不能通过基于掌上或袖珍电脑的手机 PDA 组合机来提供。Vision 是 Sprint 的 2.5代 CDMA2000 业务，也经常称为 CDMA 1xRTT，它的下载速度为 50kbps ~ 70kbps。

　　手机电视的体验使有些人困惑，乃是因为正如你所预料到的，帧频比家用电视低很多，屏幕也小。例如，最先进的三星 A700 只有一个 176×220 像素的显示屏，与 PDA 的320×240 像素的QVGA屏相差甚远。Envisioneering 集团（纽约州 Seaford）工程师出身的分析师 Richard Dougherty 说：“你可以用手机收看电视，但这确实会造成网络堵塞，所以是一种马马虎虎的体验。”
　　事实上，MobiTV 初看起来不会给人以深刻印象。有些更早的 Sprint 手机屏幕小到 128×128 像素。此外，刷新率因手机型号和网络连接方式不同而各异。有些 MobiTV 支持的老款手机缺少功能强大的应用处理器或专用图形处理器。因此，这些手机只能通过 Java 或 Qualcomm-Brew 视频小程序收看每秒 1～2 帧的视频图像。即使当今最先进的 Sprint 手机也不过达到每秒 7 帧的帧频——因为受 Sprint 网络的限制。

　　但是，MobiTV 的创始人之一Paul Scanlan 认为，许多消费者不同意 Dougherty所说的体验。据Scanlan说，很多消费者第一次看 MobiTV ，就是首次在手机彩屏上观看了吸引人的节目。Scanlan说：“如果你把 MobiTV与用那部手机在网络上所实现的功能相比，MobiTV 就会把人们迷住。”Scanlan 声称 Sprint TV 是销售得最快的 Sprint Vision 应用产品，虽然其价格（每月 25 美元）是其它产品（如交互式游戏）的两倍。Scanlan 还指出，不管视频的帧频如何，MobiTV 都能确保其节目中的音频是完美的。
　　Sprint 没有透露 Sprint TV 的用户数，但其理念是十分引人入胜的以至 Cingular/AT&T Wireless 公司和 Western Wireless公司 都宣布推出MobiTV 产品。视频质量因手机和网络速度不同而各不相同。例如， AT&T Wireless公司最近推出的EDGE （全球演进的增强型数据）网络，是 GSM 网络的 3G 版本，典型下载速度为100kbps ～130kbps。Scanlan声称，MobiTV 可以在 EDGE网络上传送每秒10帧的视频流。AT&T一直在向各企业销售 EDGE业务，以便与笔记本电脑连接。现在尚不清楚自从Cingular 公司被收购以来，EDGE何时在消费者手机中大显身手。
　　与此同时，Verizon Wireless 公司在其称为1xEV－DO或只称为EV－DO的 3G CDMA 2000 业务中具有增长最快的北美手机业务。迄今为止，Verizon Wireless公司与 AT&T Wireless公司 一样，都专注于 3G 业务企业应用。但是在一月举行的 CES 上，Verizon Wireless公司宣布更广泛地部署并可能于今年2月启用第三代Vcast视频业务， VCast 视频服务的价格是每月 15 美元。Verizon Wireless 公司的 EV-Do 网络具有300kbps~500 kbps的典型下载速度，并且应能在配备所需图形支持功能和 EV-DO 收音机的手机（推出时只有三款）上提供与电视一样的帧频。

　　节目永远为王
　　Verizon Wireless 公司和 MobiTV公司都 提供不同的节目样板。Verizon Wireless公司将 VCast 称为“视频点播”业务。Verizon Wireless 每天推出 300 个视频节目。混音包括来自各种节目源（如 MTV、NBC 和 Fox），包括新闻和为手机改编的连续剧。
　　而 MobiTV 的开发者按照电视的行数提供业务样板。据 Scanlan 说，公司把自己作为一个有线电视公司介绍给节目拥有商，这样的定位是赢得节目拥有商支持的关键。公司每天 24 小时提供 20 个以上的频道，内容包括从 Discovery 到 MSNBC的产品。虽然开始时所有频道都采用电视节目的内容，但该公司最近与 NBC 合作推出一个手机专用新闻频道，并与Improv 喜剧俱乐部合作开通喜剧频道。Scanlan 相信，类似在家看电视的用户体验是一个主要的鉴别因素。Scanlan 说：“电视是有史以来最成功的消费产品。我们把它叫做 75 岁杀手产品。”（更详细的 MobiTV 细节见附文《MobiTV 试水深：18 kbps 速率的视频》。）

　　从用户的观点来看，一个类似TiVo 的节目样板可能比 VCast 或 MobiTV 更好。不过，在手机里高速缓存节目确实是一种挑战。好的节目样板不能简单地归结为消费者的喜爱。供应手机 IC的Analog Devices 公司的业务开发总监Doug Grant说，在其它 3G 市场（如香港）上，受欢迎的是体育视频剪辑，而不是全程转播的比赛。究其原因，部分是屏幕小和视频质量差。Grant 说：“要看完整场比赛，电池寿命是个问题。”确实，一项视频业务（如 Sprint Vision）的任何用户都能证明，在其他场合使用极长的电池寿命会很快终止。
　　除了后勤问题之外，现在或不久将来的手机网络能提供真正吸引人的视频所需的带宽吗？通信公司急需某些类型的业务，来实现飞跃和盈利；它们全都对 3G 投入了大量资金，并通过激烈的市场份额争夺瓜分语音收入。但从长期看来，很多公司都在拿用于移动视频业务的替代网络来打赌。

　　重叠网络将提升质量
　　请注意Qualcomm 公司，它是CDMA 阵营中每一家电信公司的密切伙伴，是 CDMA 手机芯片的主要应商。另外，该公司的 Brew 中间件是 MobiTV 这类公司开发与移植应用系统（如视频播放器）的关键。去年秋天，Qualcomm 公司宣布计划在美国建立独立的 MediaFLO 网络进行视频传输。Qualcomm 公司建立 MediaFLO USA 公司作为子公司，并打算最终把该公司的股份分配给股东（又能包括合作伙伴），以便有助于筹措可望成为今后4～5年内的一笔8 亿美元的投资。（有关 MediaFLO 的详情，请见附文《MediaFLO 使用 700 MHz 频段》。）
　　同时，Crown Castle公司 和诺基亚公司正在匹兹堡地区进行基于 DVB-H 标准的试验。Crown Castle 公司是美国和澳大利亚移动基站的主要运营商，也是北美所有手机网络运营商的合作伙伴。
　　你可能会以为电信公司会像他们早些时候看不上 Wi-Fi 那样来对待重叠网络。当然，他们都开发过 Wi-Fi 产品。但他们对替代的视频网络却几乎没有什么可说的。
　　Envisioneering公司 的 Dougherty 注意到，电信公司仍对 3G 投资耿耿于怀，并私下里对新网络表示不快。Dougherty 说：“手机公司不喜欢它。”Dougherty 模仿电信公司思路说：“你是在绕过我，把我的电池能量全用光。”
　　但并非每个人都那么肯定，独立视频网络没有手机公司也能成功。例如，德州仪器公司在去年11 月宣布推出 Hollywood IC，加大对其手机芯片组中的 DVB-H 或 ISDB-T 视频的支持。TI 公司全球战略营销经理Kush Parikh认为，新网络将与电信公司与电信公司的业务是相互依存的关系：“电信公司有连接消费者的营销渠道，而手机可以通过手机网络进行验证。用手机收看电视也能派其它用场，例如，对一个电视节目（如American Ido1）交互式投票。”

　　PMP 和汽车提供牢靠目标
　　然而，具备较大屏幕的 PMP 和汽车视频系统等设备可能要比作为视频目标的手机更受欢迎。假如视频网络与移动网络各自独立，那干吗要使用手机呢？Parikh 认为这种情况可能会发生，但他坚持说，全凭手机数量确保手机是移动视频服务最流行客户端的地位。
　　重叠网络应该可以提供10~20、30fps的视频通道，也许还要包括一些只有音频的混合通道。因为这些网络本来就是用较高发射功率多频道播送节目的，因此用比移动系统少得多的发射塔就能覆盖一个给定地区。Qualcomm公司声称，一个 MediaFLO发射 塔相当于30～50个移动通信系统发射塔。
　　不幸的是，这些网络可能要在数年之后才能供北美大多数消费者使用，但在早期试验区内的消费者除外。网络建设商与 IC 供应商一样，都有工作要做。但是与移动技术一样，世界上其它地区动作得更快些。据 DiBEG（数字广播专家组）说， TBS、Nippon TV、TB Asahi、富士电视和 TV Tokyo等东京广播公司 都将在今年底为移动手机发送视频信号。
　　手机的障碍
　　最先进的手机 IC 现在大多能处理每秒 30 帧的视频。事实上，有些手机甚至像15 年前 PC 那样正在增加图形加速器芯片。另外，像 Analog Devices公司那样的供应商制造了适用于多媒体和通信的新体系结构。Analog Devices 公司的 Grant 说：“我们已在 Blackfin 处理器上验证了以每秒 30 帧速率进行的 MPEG-4 QCIF 解码，而基带处理同时进行。”
　　TI公司的 Parikh 称：“至少就每秒 30 帧视频和可接受的电池使用寿命而言，我不认为今天的手机已万事俱备。”麻烦的电源问题再次出现，更远的距离、更快的数据速率和更大的显示屏幕全都需要更多的电能。但是， TI 公司宣布推出Hollyword IC 则强调DVB-H 和 ISDB-T 接收芯片与当今 OMAP-2 处理器的结合。

　　有点奇怪的是，TI公司和 Qualcomm公司 都在2004年底称芯片组会在 2006 年量产。关于移动电视的进度，Dougherty 说：“除了MobiTV，其它所有赌注都压在2007年。”
　　归根结底，TI公司与Qualcomm 公司在网络部署方面的争斗可能会推迟产品发布的时机，而不是出现及早传播芯片信息的需求。历史上看，Qualcomm 一直对专有技术青睐有加。
　　假设这些新网络按计划建成，则可以预计 MobiTV公司 将会对自己的未来感到担忧。但 Scanlan 警告说：“不要将 MediaFLO 两年后所能提供的功能与我们今天在有4年历史的网络上用有2年历史的手机所实现的功能进行比较。”简言之，移动系统还会进一步地发展。
　　无论是通过3G、重叠网络或两者兼用，北美移动视频能否成功仍不确定。虽然In-Stat作出比较乐观的预测，但移动通信领域的主要分析师Allen Nogee则不太肯定。Nogee说：“在亚洲韩国、日本，可能还包括中国，移动视频将会取得极大成功。对其它地区我持怀疑态度。首先，我认为它是一个新颖的事物，最终它将和广告商和发送短消息的其他单位一起发挥作用，就是说，即将来临的是网络电视节目的预演。手机上收看电视是新颖而有趣的，但在美国，你最后一次看到有人用便携式LCD电视机上收看电视是什么时候？那是几年前，现在看不到了。”
　　Nogee的看法 可能是对的，便携式LCD电视在美国的使用率可能取决于图像质量。数字传送可提供便携式LCD电视过去决不能提供的不失真信号，特别是去年11月的Electronica上展出的某些显示器以人们买得起的价格上市时。产品设计师可能还必须解决电池问题，电池提供的电力至少要使忙忙碌碌的体育迷看完整场球赛，随后还能打个电话。

　　Sirius公司与 Comcast公司觊觎汽车
　　在今年1月举行的 CES（消费电子产品展览会）上，包括服务提供商和微软公司在内的几家公司公布了真正面向汽车而肯定不是面向手机的“移动电视”计划。有两家公司吸引了不少目光。Sirius 卫星广播公司与微软一起宣布，它将开发基于 Windows Media 编解码器的视频业务。与此同时，Delphi 汽车系统公司与 Comcast公司 也宣布了使用 802.11 WLAN（无线局域网）技术把视频信号送入汽车硬盘视频播放器的合作计划。
　　Sirius 公司宣布的计划并没有激起人们的热情。该公司通过卫星广播 120 套音频节目，并说在 2006 下半年，还将增加二、三个面向儿童的黄金电视频道。但是，少年儿童对 DVD 十分满意。像新闻或体育直播这类内容似乎是好的提议。无论如何，如果没有该业务采用 Windows Media Video 9 技术这个焦点，估计这一计划基本上不会引起人们的注意。
　　同时，Delphi公司 和 Comcast 公司公布的计划则成为家庭网络倡议者们多年来的梦想。从技术上来说， WLAN 视频播放机的实现相当简单。重要的是合作关系，因为提供的产品(承诺在 6 至 18 个月后)必须极其简单，使消费者便于使用。消费者可将 TiVo 与便携播放机一起使用，于是便有了一个方便的节目来源。
　　MobiTV试水深：18 kbps速率的视频
　　移动网络足够艰难地维持高质量的电话线路。移动网络到底如何支持视频？MobiTV 声称能以16 ～18 kbps 数据流传送视频信号。帧频可能只有1 fps（帧秒），而最新款的手机和网络则可以超过 10 fps。

　　MobiTV 公司面临的挑战要比最初的想象更为广泛。显然，该公司不得不应付相对较低的数据速率。它还必须设法支持各种各样的手机，而且不要使移动通信公司的网络负担过重。
　　这些需求综合在一起，就会令人惊讶地导致一种单目标广播模式。你通常会认为多目标广播更适合视频应用，特别是考虑到 MobiTV公司处理节目的电视频道方法。但资深的营销副总裁 Paul Scanlan 指出：“多目标广播在每个蜂窝区连续不断地需要23 个频道。”如果一个区域没有用户，视频仍将占用在其他情况下用来传送更多的语音或其它业务的带宽。
　　设备的多种多样也要求使用单目标广播技术。该公司必须支持一整套媒体编解码器，其中包括为基于 Java 或 基于Brew 的手机开发的专有算法。不幸的是，现在没有一种标准的媒体格式。然而，Scanlan 说：“我们是网络不可知论者。我们最终会混合使用单目标广播和多目标广播。”如果用户基数很大，多目标广播就会更有吸引力，对一二种编解码器的广泛支持也是这样。

　　今天，该公司有了单目标广播设备时，就必须按照它支持的媒体格式，对 23 个频道中的任意一个进行实时编码，而它所支持的格式的清单仍在不断扩大。而且该公司必须按需向每个用户的手机发送定制的节目数据流。Scanlan 声称该公司有足够的服务器与网络容量来支持北美地区每一家通信公司。
　　MediaFLO使用700 MHz频段
　　去年秋天，Qualcomm 公司宣布它将建立一个重叠网络，为手持设备提供视频服务。事实上，该公司创建 MediaFLO USA 子公司来建立这一网络，并很可能将 MediaFLO 转为独立的企业。MediaFLO 中的 FLO 代表“仅仅正向链路”，顾名思义，这一技术是单向的。手机的任何上行通信都将通过移动网络传输。
　　Qualcomm 公司公开承认，它希望 FLO 成为业界标准，如 DVB-H（数字视频广播-手持设备）的替代品。该公司列出了FLO何以占优势的一系列理由。该公司业务开发副总裁 Bill Cheney 称：“没有一个标准具有一个牢靠的视频解决方案所需的性能。”Cheney 还特别指出，FLO 可降低手机功耗，用户体验也不错。Cheney 预测， FLO 手机可以提供数小时的视频播放时间，而且仍有打电话必需的电池寿命。他还声称，用户将能在 1.5 秒内，在 FLO 手机上转换频道，而基于 DVB-H 这类标准的手机则需要 4~5 秒。
　　这些话让我们回忆起早期数字手机时代的一幕，当时 Qualcomm公司 支持 CDMA（码分多址），而世界上大部分地区使用基于 TDMA（时分多址）的 GSM（全球移动通信系统）。虽然 Qualcomm公司 只占据世界的很小部分，但它仍然从 CDMA 专利税中获利丰厚利润。当然，就FLO而言，Qualcomm公司抱有相同的动机。
　　Qualcomm 公司声称在其圣地亚哥工厂目前设有一个 FLO试验场。它计划在 2006 年秋季将FLO投入商用，而现在与2006年秋季之间将进行试验。
　　FLO 依赖于 OFDM（正交频分多址）技术和一个 50 kW 固定收发机。该公司认为它能用两到三个基站覆盖一个都市区。该方案需要一个仅仅 6 MHz的 带宽就可以 6 Mbps 的速率传送数据。在这一数据流中，该公司计划提供 40 ～60 个视频短片传播频道（类似于 Verizon公司 的 VCast），15 ～20 个流式视频频道，以及一些数据广播频道。视频数据流与短片数据流将能为 QVGA（240×380 像素）屏幕提供 30 fps 的刷新速率。
　　Qualcomm 将利用自己在美国全国拥有 700 MHz 频段这一优势。该公司在 FCC 2003 年 6 月的拍卖中购买了该频段的一部分，然后又在 2004 年 10 月从另一特许者那里购买了该频段其余部分。MediaFLO USA 公司专注于美国本土的网络，而 Qualcomm 公司希望说服其它地区的电信公司，建立类似的网络。

来源：电子设计技术