USB傳輸視頻的實現方案與比較解析
隨著用戶移動化的提高,他們期望在運動中也能獲得相同質量、性能和易用性的內容。他們希望在觀看視頻,通過攝像頭聊天,或觀看下載的HDTV時,擁有更快速和更豐富的用戶體驗。這些趨勢匯聚成對易用、可移植的通用接口的要求,它要有足夠的靈活性,能夠跨各種應用,為所有類型的媒體提供鏈接。
首先可以想到的就是USB(通用串行總線),它是一種用戶友好的萬能連接選擇。USB 3.0的演化進一步鞏固了它作為視頻連接接口的選擇。
USB 3.0可以通過一個雙單工(dual-simplex)的差分信令接口,傳輸5 Gbps速率的信號。這種大帶寬能力使之成為視頻傳輸的理想選擇。考慮到8b/10b編碼帶來的協議開銷,通過USB 3.0傳輸的原始吞吐量大約為500 Mb/s,因此它能夠傳輸120 Hz刷新速率的1080p(1920×1080像素、逐行掃描)視頻。對于一個刷新速率120 Hz、10 比特/像素數據的1920×1080p HDTV,其帶寬要求約為2.5 Gbps。其它視頻應用對帶寬的要求較低,如攝像頭與PC的連接,因為攝像頭通常只需要30幀/秒的速率。
與USB 2.0類似,USB 3.0協議也支持批量(bulk)和同步(isochronous)數據傳輸。應用要求決定了采用哪種類型的傳輸方式。同步傳輸提供了確定性的帶寬,但可能有精度的折衷,通常用于視頻流應用,如攝像頭。新協議中采用的“流”模型進一步增強了USB 3.0的大帶寬能力。這種模型能夠通過一個USB 3.0物理接口,傳輸進、出幾個批量端點的多個數據流。通過發送多個數據流,再將其經USB集線器分發給相應的設備,這樣一個源可以在不同設備上顯示不同的內容。
由于USB接口對被傳輸數據是不可知的,USB 3.0既可以傳輸壓縮視頻,也可以傳輸未壓縮視頻。這種靈活性使USB 3.0成為生產力型應用、HD視頻回放,以及很多其它任務的接口選擇,例如從PC向移動設備的單向裝載,或攝像頭的流視頻等(圖1)。該接口亦支持音頻,因此USB可以與其它替代性接口平分秋色,如HDMI(高清晰多媒體接口)和DisplayPort等。此外,USB 3.0還提供更強大的電源管理技術,以及傳輸壓縮視頻的能力,從而降低了移動設備的功耗(圖2)。
由于壓縮有明顯的成本優勢,因此現在內容供應商們都以壓縮格式,通過光物理介質或高速寬帶連接,分發二維和三維視頻內容。例如,藍光光盤就采用了多種壓縮格式選項。一些有意思的使用模型也正在興起,如將一部手機、一臺上網本或平板電腦連接到一臺或多臺大屏幕顯示器上(圖3)。USB生態系統能夠在不做任何修改的情況下,將游戲機連接到起居室電視機上。USB 3.0在這些應用領域中的采納將大大增強其使用度,并保持易用性。
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