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为了满足在手机和便携式设备上以更高画质进行全动态视频播放需求，工程师面临着为消费者提供可行解决方案的挑战。这包括高质量实时视频播放、轻薄短小的设计、更长电池使用时间等等。采用模拟技术实现移动视频、驱动LCD显示，以及有效的管理功率，就能够大大增强消费者的体验。本文将分析几种能够实现小尺寸、高性能显示器，传送移动数据，以及有效管理在当今现代化手机和个人媒体播放器中装配的不断缩小的电池的技术。
简介
所有技术发展的背后的推动力量都来自消费者。毕竟，技术是由人们如何使用它来定义的。拿视频来说，我们已经从上个世纪五十年代的既笨重又昂贵的黑白显像管“电视”过渡到今天的平板LCD和等离子电视／显示器。随着个人数字助理(PDA)，多媒体播放器(PMP)以及集成摄像功能的蜂窝电话的日益普及，消费者必然会希望在日益袖珍的手持设备上观看更高质量的全动态视频图像。相比体积更大、采用座式电源的产品相比而言，这大大增加了产品设计的复杂度。与播放时间直接相关的功耗，是一个主要的限制因素。在越薄越好的技术时代，电池的体系必须要小。另外视频质量和音频质量也是影响用户的品牌／产品选择的因素之一。在本文中，笔者将仔细探讨这些问题，并介绍一些改善消费者视频体验的可行解决方案。
功率、功率、还是功率
当谈到电池供电的便携式设备时，有3点需要特别注意：运行时间、运行时间，还是运行时间。如果一台便携式设备在电池供电的情况下能工作一个小时，它根本没有用处。即使是闪光灯(一种电池供电的便携式器材)都需要在不重新充电或更换电池的情况下工作多个小时，当便携式设备增加了全速(每秒24帧以上)视频播放功能后，功率就必须满足额外的要求(相比静态显示而言)。
另一项视频播放对功率具有更高要求的例子是有关视频流处理，如H.264视频解码。这需要专用处理器或DSP执行更多循环(相比解压缩一个静态图像而言)。此外，解压缩的视频流本身也存在问题——它必须显示出来。驱动便携式设备的LCD显示屏还有高质量视频所需的色彩管理程序，需要更高的功率。背光灯的管理也是一个问题，因此，设计人员在进行功率预算时必须考虑这些因素。
现在有几个解决方案可以使这些具备视频功能的移动设备的功率管理变得更加轻松。美国国家半导体的LM3919是一个便携式的功率管理单元(PMU)，可支持便携式设备中的许多子系统，自适应电压调节是可以大大降低功耗的另一项技术。其原理是以闭环方式将处理器核的电源电压降至最低，从而将实时能量要求减至最低。这一技术适用于基于PowerWise开放式标准的处理器。目前，这一技术已在基于ARM的处理器中得到广泛应用。特殊能源管理单元，如LP5552，可与处理器通信，以便按照要求动态调节电源电压，从而显著降低设备功耗。
背光灯是功率管理的另一个重要内容，尤其是在试图提供高质量视频播放功能的时候。图像质量至关重要，而且，消费者在比较类似设备时越来越精明了。这促使设计者告别传统的白色LED背光灯(因为这种背光灯的色彩控制较差，及工艺变化的问题)。现在首选的是红色、绿色和蓝色的LED背光灯，因为它们具有更好的色彩饱和度(超过100％NTSC)，并且允许对视频图像进行更好的控制。目前，诸如LP5520这样的器件已被用于驱动RGB LED灯。在自适应性模式下，该器件甚至能够将驱动电流降至在最低功率级别上获得最佳图像质量所需的最低水平。
视频流和显示质量
上文已讨论了一些有关全动态视频播放功率最小化的方法，接下来将讨论采用什么方式在显示屏上播放未经压缩的视频。有几个因素正在困扰视频流应用，包括电磁干扰(EMI)、布线、LCD显示屏驱动灯等。首先谈谈布线问题。
当今的许多个人媒体播放器都装有VGA显示屏，虽然其对角线尺寸只有2.5英寸。但是这些显示屏可显示出最清晰的小尺寸图像，但这也就意味着，在一个非常紧凑的空间里要驱动大量的行和列。显示屏驱动器，如FPD95120，一般直接安装在LCD玻璃上，这样可以最大限度减少连接数量并降低电磁干扰。此外，这样做还能提高显示稳定性。
由于驱动器安装在显示器的玻璃上，下一步要采取的最合理的措施是对驱动显示的数据串行化，以减少玻璃下面的互联数量。对于大尺寸LCD显示屏，有时采用低压差分信号(LVDS)技术达到这一目的。LVDS采用电流开关而不是电压开关，这可以使速度更快，EMI更低。但是，在便携式设备中，功率是一个主要的问题，而LVDS、RSDS和其它接口技术都需要很高的功率。一种名为Mobil Pixel Link或MPL的开放式标准，可以直接解决装有LCD显示屏的便携式设备所面临的这一问题。它将电流强度降至LVDS(对MPL来说为300μA，对LVDS来说为3.5mA)的1/10，而且还可以降低电压摆幅，从而极大地降低功耗和电磁干扰。MPL还可以大大减少互联电线的数量——只需两条有源线路，这使得通过铰链或在第二个显示屏周围布线变得更加简单、更加可靠。
由于MPL采用电流强度作为信令方法，因此，线路两端的电压水平可以是不同的，但线路仍可正常工作。这为低压处理器和用于显示屏的高压处理器之间的电平移位提供了一种方法，现今，MPL器件(如LM2512)甚至具有更多功能，如抖动功能，它可以将24位RGB数据转换为18位数据，功耗水平大大低于全24位视频流时，同时仍然可以确保出色的视频体验。
其它注意事项
如果一个高性能视频设备的音频质量很差，人们就会抱怨显示质量，而不会注意到其实是音频的问题。因为人类对声音的质量以及与视频的同步非常敏感。音频和视频之间只有20～40ms的延迟就会让观看者注意到并且转移他们的注意力。因此必须避免失真或有缺陷的音频质量都会影响视频质量。
只要是有视频和音频的地方，就会有某种类型的存储媒介。一些类型的媒介需要特殊的电平转换和静态保护——特别是当这种介质可擦除时。这方面的一个很好的例子是安全数字(SD)卡。安全数字卡的容量从8MB～2GB(新的SD2.0或SDHC标准卡的容量从4GB～32GB)不等。由于连接器曝露在外面，而且消费者会接触到，因此，敏感的内部电子元件需要得到保护，以防静电放电(ESD)。此外，SD卡可以在2.85V电压下工作，而许多便携式设备的CPU的I/O总线是在1.8V的电压下工作的。因此，需要电平转换和ESD保护，以及能够限制连接器带来的电磁干扰(EMI)的方法。像LM3929这样的集成化器件可以做到以上-几点，而且该器件可以耐受+/-8kV的直接接触放电(符合IEC61000-4-2 Level 4静电放电规范)。
结论
在移动终端中实现全动态视频播放面临着一系列挑战，如视频流的处理要求、图像和显示质量、电源管理和运行时间，以及音频质量和大容量可擦除媒介等。经过细心设计，高质量全动态视频可以整合到小型手持设备中，而许多制造商已经开始生产具有一流视频性能的令人难以置信的手持设备。
简介
所有技术发展的背后的推动力量都来自消费者。毕竟，技术是由人们如何使用它来定义的。拿视频来说，我们已经从上个世纪五十年代的既笨重又昂贵的黑白显像管“电视”过渡到今天的平板LCD和等离子电视／显示器。随着个人数字助理(PDA)，多媒体播放器(PMP)以及集成摄像功能的蜂窝电话的日益普及，消费者必然会希望在日益袖珍的手持设备上观看更高质量的全动态视频图像。相比体积更大、采用座式电源的产品相比而言，这大大增加了产品设计的复杂度。与播放时间直接相关的功耗，是一个主要的限制因素。在越薄越好的技术时代，电池的体系必须要小。另外视频质量和音频质量也是影响用户的品牌／产品选择的因素之一。在本文中，笔者将仔细探讨这些问题，并介绍一些改善消费者视频体验的可行解决方案。
功率、功率、还是功率
当谈到电池供电的便携式设备时，有3点需要特别注意：运行时间、运行时间，还是运行时间。如果一台便携式设备在电池供电的情况下能工作一个小时，它根本没有用处。即使是闪光灯(一种电池供电的便携式器材)都需要在不重新充电或更换电池的情况下工作多个小时，当便携式设备增加了全速(每秒24帧以上)视频播放功能后，功率就必须满足额外的要求(相比静态显示而言)。
另一项视频播放对功率具有更高要求的例子是有关视频流处理，如H.264视频解码。这需要专用处理器或DSP执行更多循环(相比解压缩一个静态图像而言)。此外，解压缩的视频流本身也存在问题——它必须显示出来。驱动便携式设备的LCD显示屏还有高质量视频所需的色彩管理程序，需要更高的功率。背光灯的管理也是一个问题，因此，设计人员在进行功率预算时必须考虑这些因素。
现在有几个解决方案可以使这些具备视频功能的移动设备的功率管理变得更加轻松。美国国家半导体的LM3919是一个便携式的功率管理单元(PMU)，可支持便携式设备中的许多子系统，自适应电压调节是可以大大降低功耗的另一项技术。其原理是以闭环方式将处理器核的电源电压降至最低，从而将实时能量要求减至最低。这一技术适用于基于PowerWise开放式标准的处理器。目前，这一技术已在基于ARM的处理器中得到广泛应用。特殊能源管理单元，如LP5552，可与处理器通信，以便按照要求动态调节电源电压，从而显著降低设备功耗。
背光灯是功率管理的另一个重要内容，尤其是在试图提供高质量视频播放功能的时候。图像质量至关重要，而且，消费者在比较类似设备时越来越精明了。这促使设计者告别传统的白色LED背光灯(因为这种背光灯的色彩控制较差，及工艺变化的问题)。现在首选的是红色、绿色和蓝色的LED背光灯，因为它们具有更好的色彩饱和度(超过100％NTSC)，并且允许对视频图像进行更好的控制。目前，诸如LP5520这样的器件已被用于驱动RGB LED灯。在自适应性模式下，该器件甚至能够将驱动电流降至在最低功率级别上获得最佳图像质量所需的最低水平。
视频流和显示质量
上文已讨论了一些有关全动态视频播放功率最小化的方法，接下来将讨论采用什么方式在显示屏上播放未经压缩的视频。有几个因素正在困扰视频流应用，包括电磁干扰(EMI)、布线、LCD显示屏驱动灯等。首先谈谈布线问题。
当今的许多个人媒体播放器都装有VGA显示屏，虽然其对角线尺寸只有2.5英寸。但是这些显示屏可显示出最清晰的小尺寸图像，但这也就意味着，在一个非常紧凑的空间里要驱动大量的行和列。显示屏驱动器，如FPD95120，一般直接安装在LCD玻璃上，这样可以最大限度减少连接数量并降低电磁干扰。此外，这样做还能提高显示稳定性。
由于驱动器安装在显示器的玻璃上，下一步要采取的最合理的措施是对驱动显示的数据串行化，以减少玻璃下面的互联数量。对于大尺寸LCD显示屏，有时采用低压差分信号(LVDS)技术达到这一目的。LVDS采用电流开关而不是电压开关，这可以使速度更快，EMI更低。但是，在便携式设备中，功率是一个主要的问题，而LVDS、RSDS和其它接口技术都需要很高的功率。一种名为Mobil Pixel Link或MPL的开放式标准，可以直接解决装有LCD显示屏的便携式设备所面临的这一问题。它将电流强度降至LVDS(对MPL来说为300μA，对LVDS来说为3.5mA)的1/10，而且还可以降低电压摆幅，从而极大地降低功耗和电磁干扰。MPL还可以大大减少互联电线的数量——只需两条有源线路，这使得通过铰链或在第二个显示屏周围布线变得更加简单、更加可靠。
由于MPL采用电流强度作为信令方法，因此，线路两端的电压水平可以是不同的，但线路仍可正常工作。这为低压处理器和用于显示屏的高压处理器之间的电平移位提供了一种方法，现今，MPL器件(如LM2512)甚至具有更多功能，如抖动功能，它可以将24位RGB数据转换为18位数据，功耗水平大大低于全24位视频流时，同时仍然可以确保出色的视频体验。
其它注意事项
如果一个高性能视频设备的音频质量很差，人们就会抱怨显示质量，而不会注意到其实是音频的问题。因为人类对声音的质量以及与视频的同步非常敏感。音频和视频之间只有20～40ms的延迟就会让观看者注意到并且转移他们的注意力。因此必须避免失真或有缺陷的音频质量都会影响视频质量。
只要是有视频和音频的地方，就会有某种类型的存储媒介。一些类型的媒介需要特殊的电平转换和静态保护——特别是当这种介质可擦除时。这方面的一个很好的例子是安全数字(SD)卡。安全数字卡的容量从8MB～2GB(新的SD2.0或SDHC标准卡的容量从4GB～32GB)不等。由于连接器曝露在外面，而且消费者会接触到，因此，敏感的内部电子元件需要得到保护，以防静电放电(ESD)。此外，SD卡可以在2.85V电压下工作，而许多便携式设备的CPU的I/O总线是在1.8V的电压下工作的。因此，需要电平转换和ESD保护，以及能够限制连接器带来的电磁干扰(EMI)的方法。像LM3929这样的集成化器件可以做到以上-几点，而且该器件可以耐受+/-8kV的直接接触放电(符合IEC61000-4-2 Level 4静电放电规范)。
结论
在移动终端中实现全动态视频播放面临着一系列挑战，如视频流的处理要求、图像和显示质量、电源管理和运行时间，以及音频质量和大容量可擦除媒介等。经过细心设计，高质量全动态视频可以整合到小型手持设备中，而许多制造商已经开始生产具有一流视频性能的令人难以置信的手持设备。