home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Data on Disc 1997 (1st Edition) / stdatalib.iso / stonline / news / 671bd.txt < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1996-03-28  |  16.4 KB  |  324 lines

  1.  
  2.              MPEG: Enabling A Multimedia Revolution
  3.  
  4. In 1986 in Grenoble, France, engineers at a forerunner of leading
  5. semiconductor manufacturer SGS-THOMSON Microelectronics worked on
  6. a complex mathematical algorithm to manipulate digital audio  and
  7. video data. Nearly ten years later, that algorithm is the core of
  8. a  new  semiconductor  IC,  the  MPEG  chip,  which  is  bringing
  9. high-quality full-motion video to  the mass  market. Though  most
  10. consumers  don't  yet  understand  their  power, SGS-THOMSON  has
  11. already sold over 3 million MPEG chips, establishing the  company
  12. as the world leader in this emerging technology.
  13.  
  14. Digital  satellite  television,  CD-ROM,   CD-i  and   Multimedia
  15. personal computers are some of the latest entertainment  products
  16. entering  the  consumer  mind  set   as  information   technology
  17. continues to move forward. What's intriguing about these products
  18. is  that  their video  capabilities all  rely on  MPEG, a  ground
  19. breaking  dedicated  integrated  circuit  that  is  the  enabling
  20. technology for a multimedia revolution.
  21.  
  22. Over two million U.S. consumers already have MPEG chips in  their
  23. homes  but  do  not realize  it. Digital  satellite TV  broadcast
  24. systems  such  as  Hughes  Electronics'  DirecTV  have  risen  in
  25. popularity by offering consumers up to 150 different channels. It
  26. is MPEG's ability to process high volumes of  digital video  with
  27. limited  bandwidth  consumption  that  makes  DirecTV   possible.
  28. SGS-THOMSON is the  leading manufacturer  of MPEG  chips for  the
  29. set-top boxes that power this new TV format, and is the  provider
  30. of  choice  for  DirecTV,  currently  the  most  popular   direct
  31. satellite system.
  32.  
  33. MPEG is also just beginning a rise to prominence as the  enabling
  34. technology  in  video-CD players,  already popular  in Asia,  and
  35. multimedia computers, which are poised to take off in the U.S. In
  36. fact, by the end of the century, the industry estimates  consumer
  37. demand for  advanced MPEG  decoder chips  will grow  to over  200
  38. million units, more than ten times today's level.
  39.  
  40. Compression Technology: A Primer
  41. MPEG stands for Motion Picture Experts Group, a committee of  the
  42. International Standards Organization  formed in  1990 to  develop
  43. standards  for   the  application   of  compression   technology.
  44. Compression  reduces  the considerable  storage and  transmission
  45. requirements of digital  image data  in order  to facilitate  its
  46. playback by computers, televisions and other media hardware. Data
  47. is  compressed  for  transmission  or  storage  by  MPEG  encoder
  48. equipment and then decompressed, or  reconstituted for  playback,
  49. by an MPEG decoder, a highly complex dedicated circuit containing
  50. over    700,000    transistors.    The    result   is    standard
  51. 30-frames-per-second video at VHS quality or better.
  52.  
  53. Although  the  quality  advantages  of  digital  video have  been
  54. understood  for  some  time,  its  potential   in  the   consumer
  55. marketplace   was   previously   constrained   by   a   lack   of
  56. cost-effective,  high-performance  compression  solutions.   MPEG
  57. chips, which currently sell for about $35  - a  figure which  has
  58. rapidly fallen since decreasing - resolve these issues.
  59.  
  60. The Need For Compression
  61. A standard television picture consists of about 200 million  bits
  62. of data per second. Transmitting  this picture  is equivalent  to
  63. sending the information content of ten bibles  over the  airwaves
  64. --  every second.  Although such  a huge  volume of  data can  be
  65. transmitted in full over  existing satellite  networks, it  would
  66. require far too much bandwidth to do so effectively.  Compressing
  67. data  limits  the  necessary  bandwidth to  transmit TV  signals,
  68. enabling broadcasters to offer hundreds of TV  channels to  every
  69. home.
  70.  
  71. Likewise, a  standard compact  disc can  only process  data at  a
  72. maximum  of  1.5  million  bits  per  second.  Although  this  is
  73. sufficient for storing  digital audio  data, full-motion  digital
  74. video data would need to be reduced about 100 times to make  this
  75. format useful  as a  video storage  device. Compression  performs
  76. this task, and as a result, it  has recently  become possible  to
  77. store an entire two-hour movie on a compact disc.
  78.  
  79. How It Works
  80. Compression takes advantage of the fact that a standard frame  of
  81. video incorporates  significantly more  data than  the human  eye
  82. notices. Compression  is a  two-step process,  performed at  high
  83. speed via a complex mathematical algorithm. First, pixels from  a
  84. video frame  that the  eye does  not notice  anyway are  removed.
  85. Sequential  frames  are  then  compared  to eliminate  repetitive
  86. information (such as a constant blue sky background).
  87.  
  88. The  compression  process  can  be  applied through  a number  of
  89. international  standards, depending  on the  application and  the
  90. level of image quality desired. MPEG is  accepted throughout  the
  91. world as the highest quality format for video compression, and is
  92. also widely used for audio compression.  Other standards  include
  93. Dolby AC-3, which is popular for audio compression  in the  U.S.,
  94. JPEG  for  still  video   images,  and   H.261  for   videophones
  95. (SGS-THOMSON is also a leading force in this fledgling industry).
  96. MPEG itself has two versions, MPEG 1 and MPEG 2, with the  latter
  97. delivering  the highest  quality of  full-motion video  available
  98. today.
  99.  
  100. Applications Market
  101. Although its ultimate potential is still being  tested, MPEG  has
  102. three basic applications in today's marketplace:
  103.  
  104.   Direct Digital Broadcast TV (DDB). DDB is currently the most
  105.   widespread application of  MPEG. Its  popularity stems  from
  106.   MPEG's ability to provide a significantly  larger choice  of
  107.   channels and  display a  variety of  viewing angles.  Sports
  108.   enthusiasts are  attracted to  both these  benefits. DDB  is
  109.   also well positioned as the most likely  forerunner to  true
  110.   video-on-demand.
  111.   
  112.   Video-CD. Via MPEG,  up to  two hours  of video  can now  be
  113.   stored on a standard 5" compact disc, compared to only about
  114.   two minutes without MPEG. This capability  is enhancing  the
  115.   popularity   of  Video-CD   players,  particularly   karaoke
  116.   machines,  in  Asia.  The  format  will  also  be  used   to
  117.   facilitate  full-motion video  in games  and interactive  CD
  118.   applications (CD-I). Current  equipment uses  MPEG 1  chips,
  119.   but new MPEG 2-based standards have been developed,  leading
  120.   to  the  mass  marketing of  an advanced  new generation  of
  121.   digital video disc (DVD) players.
  122.   
  123.   Multimedia  PCs (MPC).  MPEG 1  chips are  now plentiful  in
  124.   video playback cards retrofitted to existing  CD-ROM-capable
  125.   personal  computers.  Additionally,  Microsoft's Windows  95
  126.   operating  system  contains  an  MPEG  1   software-embedded
  127.   decoding mechanism. The proliferation of Windows 95 will put
  128.   the power of MPEG in front of the U.S.  consumer market  and
  129.   thus  should stimulate  wide demand  for MPEG-quality  video
  130.   titles. Beginning in late 1995, multimedia PCS will  conform
  131.   to a new standard, MPC III, which requires the use of MPEG.
  132.   
  133.   
  134.   
  135.   The Creation Of A Standard
  136.   The standard today called MPEG has its roots in a  Grenoble,
  137.   France, research facility of THOMSON Semiconducteurs,  today
  138.   part of SGS-THOMSON Microelectronics. In 1986, A small group
  139.   of  research engineers  began using  a complex  mathematical
  140.   algorithm  to  break  down  digital  data   into  its   core
  141.   components.  The   algorithm,  known   as  Discrete   Cosine
  142.   Transform, was the basis of the first compression algorithm.
  143.   Today it is still the most powerful one in existence and  it
  144.   is the mathematical formula on  which the  MPEG standard  is
  145.   based.
  146.   
  147.   Realizing that DCT could have  substantial implications  for
  148.   the   consumer   market,  SGS-THOMSON   created  the   Image
  149.   Processing  Business  Unit to  work with  key customers  and
  150.   strategic  partners  on potential  applications and  product
  151.   designs. A major breakthrough was the  1990 introduction  of
  152.   the Motion Estimator, the processor that compares sequential
  153.   video images to eliminate  repetitive data,  the key  second
  154.   step in compression. The  Motion Estimator  was the  world's
  155.   first integrated processor for compression encoding.
  156.   
  157.   At this  time, the  MPEG committee  of the  ISO was  working
  158.   fervently  on  developing  a  standard  for  compression  to
  159.   facilitate its delivery to the consumer market. SGS-THOMSON,
  160.   as experts in the application of the DCT algorithm, played a
  161.   prominent role on the committee. 
  162.   
  163.   The Motion Estimator was one of several "firsts" achieved by
  164.   SGS-THOMSON in MPEG. Other milestones include the first MPEG
  165.   2  video decoder  (1993) and  the first  single-chip MPEG  2
  166.   audio/ video decoder (1994). Previously, all MPEG  solutions
  167.   required separate chips to perform audio and video decoding.
  168.   The  importance  of  this  accomplishment   should  not   be
  169.   underestimated: in a consumer market that demands lower-cost
  170.   technology, SGS-THOMSON's single  A/V decoder  has the  dual
  171.   advantages  of requiring  less silicon  (the most  expensive
  172.   integrated circuit raw material) and consuming less power.
  173.   
  174.   Due to  these innovations,  SGS-THOMSON in  1994 became  the
  175.   first semiconductor manufacturer  to sell  one million  MPEG
  176.   chips and became the first to  ship three  million units  in
  177.   the summer of 1995.
  178.  
  179. Bringing MPEG To the Consumer
  180. SGS-THOMSON is the only company  producing MPEG  chips in  volume
  181. for all three of these markets. In the two largest segments - DDB
  182. and MPEG 1 video playback cards  - SGS-THOMSON  has a  commanding
  183. market share lead.
  184.  
  185. The company's leading position was built on a  core strategy:  to
  186. make  MPEG affordable  and accessible  to the  consumer. The  key
  187. elements of this strategy have been  to produce  high volumes  of
  188. chips with superior performance and low cost.
  189.  
  190. SGS-THOMSON's MPEG architecture  is designed  to provide  maximum
  191. speed  and  performance,  using  as  little  silicon  and   power
  192. consumption  as  possible.  The  company's  top-of-the-line  MPEG
  193. products are the most efficient on the market in  terms of  power
  194. needs, emitting less than one watt from a standard 3.3 volt power
  195. supply. In terms of chip size, SGS-THOMSON is beginning a move to
  196. 0.35µm manufacturing technology  which will  further reduce  chip
  197. size  and therefore  cost, increasing  the company's  competitive
  198. advantage in the MPEG market.
  199.  
  200. As a global semincondutor company with over $1.6 billion in sales
  201. in  the  first  half  of  1995,  SGS-THOMSON  enjoys  significant
  202. corporate strengths  which aid  its MPEG  program. The  company's
  203. worldwide  marketing  and application  support makes  SGS-THOMSON
  204. better  suited  than smaller,  "fabless" competitors  to get  its
  205. products  into  virtually  any  global  market  and  provide  the
  206. customer  service  critical to  establishing comfort  with a  new
  207. technology. SGS-THOMSON has also had the luxury  of full  control
  208. over the  MPEG development  process, from  design to  production.
  209. This advantage  has allowed  SGS-THOMSON to  tailor its  products
  210. more directly for its  leading-edge manufacturing  processes -  a
  211. key  to  achieving  rapid  product  development  and   production
  212. ramp-up.   Additionally,  SGS-THOMSON's   network  of   strategic
  213. alliances and customer partnerships has provided the company with
  214. valuable system knowledge. In the  nascent stages  of MPEG,  this
  215. knowledge gave SGS-THOMSON the  ability to  better visualize  the
  216. potential end-user markets for compression technology and  design
  217. its products accordingly.
  218.  
  219. MPEG Takes Off
  220. As MPEG sales accelerate,  SGS-THOMSON will  draw on  all of  its
  221. strengths to maintain and enhance  its position  in the  consumer
  222. market. But with  the growth  expected of  MPEG, the  competitive
  223. stakes are high.
  224.  
  225. Sales of DDB television systems with MPEG  2-based set-top  boxes
  226. will grow rapidly through the end of the decade (see table), with
  227. several European and Asian formats being introduced over the next
  228. two  years.  By  1998,  set-top  box  sales   should  be   evenly
  229. distributed among the three major global regions.
  230.  
  231. The key to expanding DDB sales is lowering the price. The typical
  232. system   currently   retails   for   between   $700-$800,    with
  233. semiconductors the most expensive input. To make the product more
  234. cost-competitive with traditional cable  TV, SGS-THOMSON  expects
  235. to cut the cost of set-top boxes at  least in  half through  MPEG
  236. innovations that reduce the necessary memory.
  237.  
  238.            Industry estimate for MPEG market by application
  239. (millions of units)
  240. Product      1995   1996   1997   1998   1999
  241. Set-top box    2      7     20     50     75
  242. DVD           <1      1      5     15     40
  243. MPEG-1 PC      5     10     30     50     70
  244. MPEG-2 PC             1      5     15     35
  245.  
  246.  
  247. The growth of Digital Video Disc (DVD) players will be helped  by
  248. the availability of many titles from the major content providers.
  249. It  is  anticipated  that the  DVD format  will replace  existing
  250. CD-ROM  discs and  VHS tapes  for storing  and displaying  filmed
  251. entertainment. Many entertainment  companies are  believed to  be
  252. supporting a move to DVD, due to both higher picture quality  and
  253. lower  cost. The  pressing of  a movie  onto a  12cm (5-inch)  CD
  254. currently costs about 50¢ versus  the $4  cost of  dubbing a  VHS
  255. video cassette.
  256.  
  257. The MPC market is on the verge of taking off with  the advent  of
  258. Windows  95,   which  offers   software-embedded  MPEG   decoding
  259. capability. While not as powerful as a hardwired  MPEG chip,  the
  260. exposure afforded by Microsoft's new system should  soon lead  to
  261. the increased availability of MPEG titles, which is a vital stage
  262. in  the  growth  of  MPEG  in  the  United  States. Already,  new
  263. multimedia PCS must meet a new standard, MPC III, which  requires
  264. a MPEG decoder on the motherboard.
  265.  
  266. Where Do We Go From Here?
  267. Although digital television,  video disc  players and  multimedia
  268. PCS are  fundamentally different  products, MPEG-enabled  digital
  269. video display brings them closer together. In fact, many  experts
  270. see  DirecTV  and  video-CD   as  milestones   in  the   ultimate
  271. progression toward home terminals combining television,  computer
  272. and communications technology.
  273.  
  274. The convergence of media to a home terminal would facilitate  the
  275. widely anticipated  dawning of  interactivity, whereby  consumers
  276. can order movies or concert tickets over the  television or  play
  277. highly advanced interactive games. In  the U.S.,  well-publicized
  278. trial programs by Time Warner and  U.S. West,  among others,  are
  279. experimenting with interactive media  driven by  the set-top  box
  280. format. SGS-THOMSON is active in both  these efforts  as well  as
  281. similar  initiatives   from  several   regional  Bell   operating
  282. companies.
  283.  
  284. One Terminal, One Chip
  285. As digital video drives the convergence  of media  products to  a
  286. single terminal, MPEG is already driving  a parallel  convergence
  287. in  semiconductor  technology.  SGS-THOMSON  and  others are  now
  288. working   toward   a   "superintegrated"   semiconductor    which
  289. incorporates  key   functional  blocks   on  the   same  chip.   
  290. Superintegrated  chips  will  combine  powerful  microprocessors,
  291. digital  signal  processors  and  dedicated  circuits  like  MPEG
  292. decoders.  The  advantages  of  integration   are  enormous.   By
  293. requiring  less  silicon,  these  advanced  chips  will  be  much
  294. cheaper, and thus more accessible to the mass market. Costs  will
  295. be  cut  further  through  memory-sharing  and other  synergistic
  296. technological innovations,
  297.  
  298. Ironically,  then,  as MPEG  succeeds in  driving the  multimedia
  299. revolution,  it will  likely lose  its singular  identity in  the
  300. general  public,  as  but  one   piece  of   the  most   powerful
  301. semiconductors yet developed. While MPEG will be as vital as ever
  302. to multimedia, it will be a "team player," a crucial component of
  303. a highly advanced integrated hardware solution.
  304.  
  305. Superintegration  ultimately  plays   into  SGS-THOMSON's   hands
  306. strategically.  As  a  broad-range  semiconductor  supplier  with
  307. leading world market positions  in analog  and mixed-signal  ICs,
  308. power Ics, ASICs, memory products, smart power  and other  areas,
  309. the company has the technology and the products to  be among  the
  310. first to achieve a winning  superintegrated solution.  Supporting
  311. SGS-THOMSON's  competitiveness  are  its  size,  diverse  product
  312. portfolio, advanced manufacturing capability, worldwide marketing
  313. and  application  support,  impressive  complement  of  strategic
  314. partners and cutting-edge technologies.
  315.  
  316.  
  317. SGS-THOMSON Product Snapshot
  318. Product:  MPEG 1&2 decoder chips
  319. Division: Image Processing Business Unit
  320.            (Dedicated Products Group)
  321. Director: Guy Lauvergeon
  322. Headquarters:  Grenoble, France
  323. Manufacturing: Crolles, France and Phoenix, USA
  324.