高性能多媒體處理技術(shù)（瑞薩）

SuperH族（以下簡稱SH）為瑞薩科技單片機(jī)中的最高端產(chǎn)品之一，在其高性能得到充分發(fā)揮的基礎(chǔ)上，在對應(yīng)多媒體產(chǎn)品方面的能力也得到了進(jìn)一步的體現(xiàn)。 面向各種應(yīng)用需求，SuperH的優(yōu)勢在于其綜合考慮了功能、功耗、各種成本，并在此之上提供多樣化的解決方案。

■對應(yīng)多媒體處理
近年來，在數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)及PND（Portable Navigation Device, 便攜式自動導(dǎo)航系統(tǒng)）等民用設(shè)備中，對音頻、視頻、圖像處理等多媒體設(shè)備的需求日益增加?？刂七@些設(shè)備性能的關(guān)鍵在用于對聲音及圖像的記錄、復(fù)制以及轉(zhuǎn)化的Encode/DeCode數(shù)據(jù)處理性能,只要遵循數(shù)據(jù)形式及運(yùn)算方式的各種既定格式即可使其在設(shè)計(jì)方面得以實(shí)現(xiàn)。如果只是面對電腦，幾乎可以執(zhí)行所有處理，因此無需在功耗方面考慮過多；但如果是以電池驅(qū)動的手機(jī)或汽車搭載設(shè)備，則必須在考慮處理性能的同時(shí)，兼顧功耗及成本問題。

■對應(yīng)各種應(yīng)用需求
瑞薩科技開發(fā)了各種可對應(yīng)眾多面向民用設(shè)備的產(chǎn)品，尤其在多媒體方面的技術(shù)開發(fā)上更是傾力而為，這一點(diǎn)從其保有的眾多產(chǎn)品上即可看出。高速大容量的數(shù)據(jù)處理是多媒體所必需的，因此高端SH族，尤其是SH-4及SH-4A在多媒體的應(yīng)用中非常廣泛。
就產(chǎn)品而言，可分為擁有多媒體功能的泛用品及以應(yīng)用為主的專用SoC和系統(tǒng)LSI這兩種。其中泛用品在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的自由度較高，也就是說，其機(jī)能及性能完全依賴設(shè)計(jì)者本身，尤其容易涉及到軟件設(shè)計(jì)方面的成本負(fù)擔(dān)。對應(yīng)于此，系統(tǒng)LSI在設(shè)計(jì)的自由度上雖受到限制，卻能使高性能需求得到滿足。瑞薩的現(xiàn)有產(chǎn)品中，針對前一種需求，有充分發(fā)揮了SH-4A的超強(qiáng)處理性能的多媒體處理中間件群，可直接減輕用戶在設(shè)計(jì)方面的成本負(fù)擔(dān)。針對后一種需求則是在作為手機(jī)設(shè)備用的SH-Mobile及面向汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、PND的SH Navi上，瑞薩也集合了前所未有的眾多產(chǎn)品群。例如SH-MobileR2（SH7723），內(nèi)置最大工作頻率為400MHz的SH-4A CPU內(nèi)核，F(xiàn)PU（Floating-point Processing Unit），支持H.264/MPEG-4 AVC，此外還支持MPEG4編碼/解碼、VC-1解碼的多媒體編解碼器視頻處理IP，同時(shí)它采用的2D圖形加速器可完成4個(gè)頂點(diǎn)的表面繪制、多邊形繪制、線繪制、高功能粗線繪制及消除鋸齒等功能，成為配備了LCD控制器、TS接口及聲音輸入/輸出的系統(tǒng)LSI。

■功能上IP化、平臺化的推進(jìn)
如果從系統(tǒng)的構(gòu)成方面來考慮多媒體處理，則可分為主CPU通過軟件處理進(jìn)行所有數(shù)據(jù)的Encode/DeCode方式和依靠所搭載的專用Encode/DeCode引擎來使硬件進(jìn)行各種處理的方式。成效方面，將軟、硬件結(jié)合的方式其效果遠(yuǎn)大于單純使用軟件或單純使用硬件。在瑞薩提供的應(yīng)用中，則是將硬件IP和中間件IP分別使用，或是將兩者混合，以提供綜合考慮了性能、功耗以及各種成本的產(chǎn)品。
此外，瑞薩所持有的卓越優(yōu)勢也體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)視頻、音頻、圖形、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的高效封裝，進(jìn)一步推進(jìn)技術(shù)的零件化、IP化上。這也使EXREAL-Media的平臺化進(jìn)程取得了成功。此后，更確立了將各種功能與應(yīng)用相結(jié)合，以提供可對應(yīng)各種應(yīng)用需求的SoC體制。在此，針對音頻、視頻及圖形處理IP為大家進(jìn)行進(jìn)一步的介紹。

● SPU(Sound Processing Unit)
作為硬件IP，SPU進(jìn)一步強(qiáng)化了DSP與數(shù)據(jù)傳送。具體的說，其構(gòu)造是由24位的DSP同完成數(shù)據(jù)輸入輸出的DMAC(Direct Memory Access Controller)共同組成。
其優(yōu)勢在于SPU由專用硬件構(gòu)成，耗電量極低，又同時(shí)能夠?qū)?yīng)WMA、AAC等多種音頻格式。實(shí)際上，第二代的SPU (SPU2)現(xiàn)已搭載在SH-Mobile R2等產(chǎn)品中。此外，針對SH-4A、SH-4ADSP等單片機(jī)，也擁有能夠?qū)?yīng)各種音頻格式的數(shù)量豐富的中間件。

● VPU(Video Processing Unit，視頻處理單元)
VPU所具備的優(yōu)勢體現(xiàn)在可根據(jù)針對各種應(yīng)用及編碼/解碼方式的不同軟件，廣泛使用于從解決方案到由專用硬件構(gòu)成的應(yīng)用案例中。同時(shí)，能夠協(xié)調(diào)處理硬件與軟件的VPU，不僅綜合考慮了性能、功率及成本問題，還具備可對應(yīng)從QVGA到HD分辨率的各種解決方案。VPU的編碼/解碼均采用復(fù)數(shù)形式，因此無論是在對MPEG2、MEPEG4、H264及VC-1，還是對被國內(nèi)廣泛采用的AVS，其應(yīng)用均得到了進(jìn)一步的推進(jìn)。

● 圖形引擎
圖形引擎在針對SH-Navi及SH-Mobile上，分別具有可對應(yīng)3D的高速圖形處理IP。例如用于SH-MobileR的2D圖形處理，根據(jù)硬件與軟件的不同組合，最大可比單純使用軟件的處理速度快15倍。在汽車導(dǎo)航系統(tǒng)及PND中有時(shí)需要將2D與3D的畫面合成。憑借搭載了最大操作速率600MHz的SH-4A內(nèi)核的SH7775(SH-Navi II-G)，其裝載的地圖繪制中間件則可使用繪制引擎完成地圖、大樓等二維圖像與三維圖像的同時(shí)繪制。