[轉錄] CTO技術觀－凱太數位架構長李孟恭

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這篇文章談了嵌入式與數位家電之間的問題與發展，大家不妨看看...:o
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CTO技術觀－凱太數位架構長李孟恭
數位家庭首重平台互通和開放標準   

4 o) o8 i) g( M0 O（曹其瑋／DigiTimes.com）數位家庭期待的是十分平易、貼近各年齡層消費者的好用裝置，但太簡單的產品卻最困擾擅長資訊網通產品製造的台灣廠商，其中有一個很大的關鍵問題，就在於軟體；如果台灣有很強的軟體設計能力，恐怕許多瓶頸都可以用軟體來克服，產品開發的期程也可以縮短許多。只不過在重硬輕軟的台灣，這個觀念只有少數人注意到。
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台灣的軟體產業不發達，然而還是存在有少數相當特殊的軟體公司值得注意；尤其消費性電子時代，產品是不是能受到使用者喜歡，軟體介面設計舉足輕重。本期「CTO技術觀」即專訪數位家庭中相當關鍵的中介軟體廠商凱太數位。
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4 u8 c7 I  s+ r( j該公司架構長李孟恭表示，現在市場上充斥的數位家庭產品種類繁多，缺乏標準的互通性是一個大問題，因此，開放標準是一個確定的方向；而現在愈來愈多的開放標準架構，經由軟體廠商整合，更能夠提供下游終端產品廠商快速供貨的機會，時程可以從數個月縮短為1.5個月。

3 ]# O4 a9 M4 G. c6 e- {! A: @  h這樣的新經營模式，已經受到國際大型晶片廠商的注意，包括英特爾、德儀、Sigma Designs都是該公司的合作夥伴。

/ L  p) f, H8 B+ J, {' N8 C; v/ ?生態改變　家電軟體系統整合商陸續退出
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家電內部所使用的嵌入式軟體，過去都是由家電系統廠找系統整合商提供，也就是系統整合商接到一個專案，就由從做到尾，每個專案重覆做一次。這樣的做法近年有所改變，隨著規格愈來愈多也愈來愈複雜，傳統專案導向的作法成本太高，費時費事，造成家電嵌入式軟體整合業者不是退出市場，就是轉型。
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網路盛極一時的時代曾經佔有一席之地的家電軟體整合廠商，歷經這幾年的轉變，現在市場上幾乎已經看不到該類廠商活躍的足跡。
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後來嵌入式軟體解決方案發展出嵌入式瀏覽器，例如位於挪威的世界第三大瀏覽器廠商Opera就將瀏覽器導入消費性電子產品，提供使用者介面和內容，並可用於網路應用；且進而與嵌入式多媒體裝置例如Set-top Box整合，這也是最複雜的部分，嵌入式瀏覽器並沒有辦法完整提供這方面的功能。

! Z  F( C$ h3 I3 \8 o. o6 l7 x那麼，這部分要如何解決呢？現在主要是由晶片大廠以SOC或ASIC架構來處理嵌入式多媒體的應用，包括TI、Intel、Broadcom等廠商都已經大量提供該方面的晶片。......
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欲看整篇文章請至以下連結：

1 I& R7 o5 i' vhttp://www.katdc.com/com_news070122.jsp

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凱太數位開發的「Media Walker數位多媒體影音設備」整合數位通訊、電信及類比訊號技術於一身，且具互動、互通及匯流特性的全新應用觀念，並讓多種不同的標準間能互相溝通使用，以下為專訪凱太數位創辦人林佩君及架構長李夢恭的採訪紀要：

問：Media Walker數位多媒體影音設備的開發克服哪些問題與整合哪些應用？

1 g( ]% E" J# ?, _林答：同一台設備要實作及整合一些標準，至少得面臨以下整合門檻：

一、多樣化的訊號通訊來源，包括DVB衛星、地面無線、地面有線、IP網路(WiMAX、3G/GSM、LAN-WiFi)及PAN(UWB、藍芽等)。
二、設備與設備間的互通性：數位相機、數位攝錄影機、MP3隨身聽甚至家庭劇院等音響設備，都有彼此互通媒體檔案，甚至透過手機等設備遠端遙控的需求。
三、媒體格式支援性：包含各種格式影像檔、聲音檔及視訊檔，找尋對應解碼的Codec不是難事，但如何建立Media Framework與Codec 平台化及標準化，使其具備可攜性是關鍵要素。

四、軟硬體整合性：產品生命週期及開發時程將愈來愈短，而應用將愈來愈多樣，如果中介軟體架構彈性不足，會越來越難達到及時上市的目標。
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問：除整合上會遇到技術瓶頸外，要接受哪些設備製造商或訂單業者的挑戰？
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0 ^  G! y6 [2 f李答：包括：一、Hybrid應用的需求：針對不同的應用情境，客戶會有不同特定功能設備的需求，而非all-in-one的機種。同樣的，製造商為因應不同的客戶需求，須將所有的設計模組化，以因應不同的混合型(Hybrid)客製化情境。
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二、多層式影像疊合及圖形應用的需求：數位化的優勢，在於讓視訊畫面的呈現，更加模組化及彈性化，並承載更多的資訊及應用。例如：在前景利用半透明的圖層，顯示目前節目的簡介或狀態。
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2 o/ O1 J5 S" ]2 }! b" N6 B- S三、開放式標準的需求：為使設備在設計時能有依循標準，並讓不同供應商間的設備彼此互通，採用產業開放標準將是最好的選擇。O pen Standards定義許多數位多媒體影音設備的設計標準，包括軟硬體間的中介層UHAPI、多層視訊堆疊的圖形處理標準DirectFB、Code c的標準介面OpenMAX等。

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作者李孟恭╱KatDC凱太數位股份有限公司架構長

6 Z. G  ~6 H9 @從單一功能到串流整合，從家庭娛樂到數位生活，近年來數位家庭的概念在產、官、學及各界媒體的推波助瀾下已愈見成熟，尤其從近期消費性電子展當中更可明顯感受到數位家庭已是目前各大軟硬體廠商相爭搶攻的市場。若簡單定義「數位家庭」，可說是希望藉由嵌入式軟體技術來保留並簡化個人電腦的豐富娛樂功能，但在一穩定、一按即用的消費性電子裝置內，讓使用者可以隨意讀取、分享以及連結所希望讀取的內容，並在簡易、美觀的使用者界面上完成以上工作。

  T9 G4 g5 U# ]" D* h% G3 M& @以家庭娛樂來說，任一消費性電子裝置都有機會在某個時間點成為娛樂中心的主軸，因此新世代的嵌入式軟體供應商，應打破過去垂直運用的設計思惟，也就是僅為單一產品而開發。以水平整合垂直運用的平台式軟體架構設計，來有效改善目前消費性電子市場遭遇軟硬體、標準整合的複雜性，以及圖形處理的效能問題。

4 _3 h2 E, A3 @6 G2 z. b, }雖然消費性電子產業被視為繼個人電腦、手機後下一波最具潛力的市場，各大廠商也積極搶進。然而除了少數產品大獲全勝，多數產品仍舊無法以一個最適切的方式點切入消費者的生活。到底其困難性以及消費者所期待的產品又應具備哪些條件？

0 I1 e2 o% c3 ]- h( H( g對消費性電子產品來說，過去標準太多以致缺乏互通性，因此，採取開放標準現成為發展架構的共同方向。另一則是消費性電子產品因其運算能力有限、使用行為不同，且無法提供如個人電腦一樣複雜的界面以及多功能應用。反觀市面上產品發展趨勢，次世代的消費性電子產品對具有3D繪圖、數位影音高畫質的HDMI顯示介面，以及網路內容整合技術等功能有較強烈的期待與需求，也就是所謂多功能應用(Hybrid)，如現在很受歡迎Apple iPod Touch、Sony PlayStation 3等。

: e3 M( F$ D5 Y  }5 H8 M2 l4 t由此推論，次世代的消費性電子產品將著重於兩個特點發展：圖形介面以及網路多媒體資訊的擷取與瀏覽。但在嵌入式的環境下，要如何保有電腦畫面所能呈現的豐富圖像畫質，卻又兼具嵌入式穩定以及低成本的特性？最重要的關鍵就在軟體能力，除了必備的彈性、多元系統特色的嵌入式軟體解決方案，還需能夠符合目前數位多媒體影音主流的開放產業標準，如互動電視、數位家庭聯網、網路媒體播放器等，才能夠利用軟體能力協助廠商完成多功能的應用需求與設計。
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' a, K% m9 ]4 a  z  w以MediaWalker嵌入式多媒體軟體平台而言，在起初的軟體架構設計規劃內建四大單元模組，包含結合硬體加速能力啟動2D或是3D圖形控制的Graphics API、串連Codec、DSP處理影音格式和媒體播放的Media API、用來達成數位家庭聯網與對外網路溝通的Networking API；以及對於上層應用程式開發者最重要的2D、3D Application軟體開發套件；藉此簡化圖像界面的開發程序與提升跨平台重複利用價值。當所選擇的軟體平台具備開放標準模組化設計架構，產品開發商除了能更專注於市場需求縮短上市時程以及保持軟硬體升級能力外，也能有效降低硬體複雜度的控制用料成本(BOM cost)。

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9 G' a, {* F! N& L2 M& C隨著數位匯流及電信網路(3G、WiMAX)基礎環境日漸成熟，家庭聯網控制標準亦逐漸普及(DLNA、UWB、HomePlug)。不久，我們的生活也會因陸續問世的數位化家用設備及各式消費性電子產品而帶來更多使用的便利性。接下來的數位生活，個人化的娛樂選擇及內容來源幾乎是垂手可得，透過數位家庭劇院或是媒體伺服器(Home AV Server)，我們可以任意選擇想看的電視頻道、無時段限制的錄製節目並分享到其他房間的數位媒體轉換器(DMA)，或是可攜式媒體播放器(PMP)，亦可與電腦連線存取、讀取各種多媒體內容格式(MP3, MP4, H.264, WMV9等)，甚至直接連外收看各類網路來的媒體內容(RSS Channels, Flickr, YouTube)。

1 O9 K' Z' T" _' {. K* @+ P+ f另外也可利用內建於大型液晶電視內的數位媒體控制器(DLNA-DMC)，分享不同的視訊串流，讀取內建或外接磁碟、光碟、記憶卡與家人一同欣賞影片、相片、音樂。也可使用自動搜尋及管理個人儲存媒體中的檔案來建立個人專屬媒體庫，讓使用者能輕鬆利用此媒體庫來搜尋自己所喜愛的偶像照片或是專輯中的任何歌曲資料！這些有趣、獨特的功能，都需要在軟體平台中具備支援方案，提供相關對應技術及應用模組。當然，不論產品技術多進步，具備多少好用的功能，產品是否有機會大賣，最終關鍵都將取決於使用者界面圖像呈現的精緻度與操作流程定義。
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5 ]! j9 w: d* P  m/ g  t- m6 B以開發環境來看，嵌入式圖形一直以來不論在2D或3D圖像領域，由於軟、硬體的限制，各自都有其較難突破的瓶頸，如2D裡的Alpha Blending以及Smooth Scrolling問題，3D圖像在沒有硬體支援下僅能模擬類3D的效果。過去因為成本的考量，在消費性電子產品內無法置入圖形晶片供軟體使用的問題目前已有逐漸被解決的趨勢。少數嵌入式晶片大廠已陸續推出整合精簡架構、低成本的3D多媒體晶片，因此，透過軟體來啟動晶片內的3D引擎，即可在使用者界面上呈現高流暢度且讓人眼睛為之一亮的3D效果。

  v7 f7 I" t( p! BOpenGL ES是目前最受注目的3D繪圖介面，除了footprint小、低耗電等適合嵌入式使用外，由軟體至硬體的繪製（rendering）高密合性更是特色之一。繼OpenGL ES 1.1後，隨著OpenGL ES 2.0逐漸成熟，開發者也逐漸將眼光轉向2.0。但事實上開發者並不需將ES2.0視為1.1的進階版且非用不可，而是確認在一個3D界面上所想要強調以及呈現的效果為何，再決定採用哪種版本。 OpenGL ES 2.0大幅改善1.1在效能、圖層與pipeline彈性上的多數問題，但即使2.0的功能更完整，最後仍會取決於是否有適合的硬體可支援2.0的應用開發。

當處理器內具備3D加速引擎，不需具備複雜、高耗電的獨立GPU即可發揮OpenGL ES 1.1/2.0良好的視覺效果，包括陰影、倒影、光源、景深、鏡頭、反鋸齒以及結合硬體加速能力的動態特效。兩者最大的差異莫過於1.1為fixed function pipeline，而2.0則是運用programmable pipeline，並且因為 2.0中shader-based的特性，材質的表現也就更加突出。但相對的挑戰則是需要圖形引擎的調整以及與硬體初期的整合，以及耗電問題。凱太數位(KatDC)為解決這些問題，而發展MediaWalkerR3D GUI整合開發工具以提供便利的3D SDK、Layout/Effect Editor、模擬環境等，讓應用開發者享有友善的開發經驗。

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圖說：3D Photo Viewing圖示（凱太數位提供）

除了3D圖形外，在與網路內容整合應用上，MediaWalker Java-based Application Framework因支援RSS技術，能將網路上受歡迎的內容資訊藉由XML Data Feed轉換成Widget，可針對不同網路資源設計特定應用，例如Internet Radio、Flickr、RSS Channel等；而嵌入式Java的跨平台、可移植性的特色，除在手機應用外亦被廣泛使用於下一代消費性電子設備，包括互動電視、藍光播放機、車用多媒體導航。MediaWalker Application Framework的生命週期管理機制，更可有效管理、分配系統應用資源以及支援線上軟體升級。

隨著嵌入式軟、硬體技術與規格的進步，新世代產品除大幅擴展並提升使用者的家庭娛樂經驗，同時也將帶給消費者更多使用上的便利。數位家庭是整體概念，需要技術與服務應用的整合才能發展出符合市場所期待的產品。凱太數位(KatDC)期待在數位家庭產業鏈中，透過MediaWalker這個嵌入式多媒體軟體平台將最底層的硬體到最上層的應用，做全方位的整合與串連，實現數位化的家庭娛樂全新優質環境。（本文作者李孟恭╱KatDC凱太數位股份有限公司架構長）

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本文作者為凱太數位架構長 李孟恭
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/ s) ]& `* @% ]' k2008年北京奧運一票難求，無法到現場的運動迷們無不費盡心思透過各類型數位視訊播送平台收看最熱門的運動賽事，將四年一度全球盛會的氣氛炒熱到最高點。不同以往的，這是有史以來第一次奧運以高畫質轉播、第一次全程數位化訊號播送，也是第一次不論在網站、手機、數位電視收視戶皆可透過遙控器或簡潔的頻道介面選擇，享受到與世界同步的高品質節目內容。
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2 }3 x4 q  M9 ]- l9 \而台灣的數位電視營運商更是摩拳擦掌，所有能夠運用的頻寬資源全數派上用場，舉凡中華電信MOD、無線數位電視以及HiHD數位頻道等業者，幾乎將IPTV/DTV多年來的基礎建設成果發揮到淋漓盡致，MOD HD/HiHD更是領先推出1080i HD高畫質數位頻道，讓家中有LCD TV的收視戶享受到前所未有的細膩視覺效果；同時藉由奧運賽事的轉播，正式宣告高畫質數位電視的時代來臨。

$ g7 F. w( p/ o' w) T  @# O$ E檢視市面上的產品，包含內建數位選台器的LCD TV、數位機上盒以及相關視訊產品，雖然面板本身大多已具備1080P標準顯示能力，能夠真正接收HD數位訊號，支援互動式介面的機種卻屈指可數。然而，相關特色在日韓家電大廠的推波助瀾下勢必蔚為風潮，甚至可列為下一代數位電視的基本配備。

! K, `5 A/ N' x2 e- D7 y: D5 `另外，隨著網路節目內容的多元化，以及平台技術的聚焦、成熟，取之不盡的線上內容訂閱機制不再專屬於PC Browser；成為更加個人化、更具互動性的電視加值服務，例如支援Yahoo! Widget的Tru2way TV與能夠播放YouTube的VIERA CAST。Sony更於多年前推出PSX後即陸續將全產品線換上一致性的互動式介面，都是為了更聚焦於使用者經驗及互動內容服務的佈局。可惜目前能夠掌握相關技術並進入產品化的廠商，也僅僅是兩三家主導規格的日韓大廠。

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反觀國內ODM及自有品牌電視廠，是否就一定得支付高額授權金或受制於特定內容服務商？事實並非如此，藉由完整Open Standard UI框架以及圖形加速技術將圖形層疊與視訊層緊密結合，加上取得內容來源的RSS服務框架，即可讓高畫質數位多媒體顯示器(e.g. LCD TV)搖身一變成為線上內容及互動服務平台。
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# A) M2 L  q' R9 s" Y0 |4 h% w新一代視訊晶片雖已可自行解析及播放高畫質節目，但要如何做到兼具HDTV與線上互動服務，且又能夠擁有完善使用者介面的完美系統其關鍵如下：
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依圖形能力選擇多核單晶片架構- 2D/3D硬體需求不同，好的晶片架構可分散並同時處理各功能模組，如圖形、影音、訊號解析、加解密等，並支援Hybrid混合式應用。

支援硬體加速的2D/3D圖形引擎- 圖形處理器負責運算處理，亦需要可充分發揮硬體能力的圖形引擎庫做為指令或繪圖介面，例如DirectFB、OpenGL ES都是很好的開放標準架構。

( A- v7 }' ?/ v3 l  B7 c5 ^元件式UI應用框架- 用以呈現高質感圖形元件以及人性化的操作控制介面，並賦予應用程式可重複使用於各類型應用程式的視覺、模型、控制等UI元件。例如Button、Label、Menu、Text，並可進階發展多元化組合元件，如Widget等。

內建連網功能以及RSS內容服務框架- 透過Ethernet或Wireless 802.11g連線上網取得線上內容存取能力，再交由各類應用服務框架進行解析處理，最後整合相關UI元件即可設計出高度互動性的線上內容服務。
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在高畫質數位節目以及多元化網路內容服務時代來臨之際，嵌入式系統平台亦隨著單晶片的效能提升與混合式應用支援而日益精進。因此內建HDTV、互動圖形介面、數位影音及網路服務於一身的整合式TV產品不再遙不可及，將陸續攻占新的數位家庭市場；而擁有好的UI及內容服務框架，即是決定產品功能彈性與差異化的關鍵因素。