突破iPod的連結限制 創造可攜式裝置的大同世界

現今的世界充斥著無線技術,以及許多裝置對裝置的有線通訊技術。照理說兩個手持式裝置之間的資料應該很容易互傳。但為何我的iPod不能和你的iPod互傳資料?為何無法把我手機內的音樂傳到你的手機?有趣的是,現今的技術的確能達到這些功能,然而事情卻不如想像中簡單。  

大家都公認可攜式音樂播放器業界的龍頭就是推出iPod的蘋果(Apple),可惜的是,對於消費者而言,iPod永遠只能進行從PC傳送至iPod的單向音樂傳輸作業。目前沒有方法直接把iPod的音樂內容傳送至另一個iPod,也無法把iPod的內容傳送至手機或是任何PC。  

有兩個原因導致iPod之間無法分享音樂。最主要的原因是商業考量:創作者與唱片業者希望從他們的作品中謀取利益。為達到這個目的,必須有一個「使用者付費」的機制,提供消費者與創作者間的付費管道,如iTune音樂商店。購買流程亦須有某種型式的追蹤與版權管理機制來保護音樂或影片檔案。另一個則是技術問題:必須有適當的機制來確保檔案能可靠地在裝置之間傳輸。  

iPod的拓撲包含4個主要元件:iTunes音樂商店、在PC或Mac上的iTunes程式、USB或資料傳輸,以及iPod裝置硬體(圖1)。  

在PC系統中,USB資料傳輸作業需要三種主要元件,包括:主機控制器、USB軟體堆疊、USB類型驅動程式。在典型的PC系統中,主機控制器是整合型主機板晶片組的一部分。USB堆疊包括主機板上增強型主機控制器介面(EHCI)的驅動程式,以及如大容量儲存類別(MSC)的更高層通訊協定。  

在iPod與iPod互傳的例子中,不須由PC扮演中介者的角色(圖2),因此,其中一個iPod應能取代PC執行USB通訊協定的處理作業。這種扮演PC主機角色的模式稱為嵌入型主機元件。  

在一個嵌入式主機USB系統中,其主要元件與PC系統很類似,其中包括一個嵌入式主機控制器(主處理器可為擴充晶片)、即時作業系統(RTOS)以及特定應用的驅動程式。市面上全速USB嵌入式主機控制器中一些元件是內建在ARM CPU中,像是德州儀器(TI)與飛思卡爾(Freescale)的產品;而其他則屬於獨立式元件,像是Cypress等。全速主機端晶片的每秒速度達到 12Mbit/s,只需約5秒即可傳送整首MP3音樂。  

由於主機能連結任何裝置,而裝置僅須知道如何和主機連結,因此嵌入式主機常比裝置本身還要複雜。主機負責控制USB匯流排的時序,因此必須在精準的時間間隔中產生SOF(Start of Frame)訊號。主機亦負責管理多重裝置的交易作業,以及確保不被每隔幾毫秒就發出的SOF訊號所中斷。  

若連結系統的其他裝置只有一個音樂播放器,則可使用較簡單的USB主機。簡化的USB主機不需要集線器管理、多重裝置管理或裝置辨識等機制。功能精簡的主機控制器搭配已知的裝置來運作,可免除通用型主機的複雜功能,如裝置搜尋、集線器管理、多重裝置功能以及SOF產生機制等。  

在iPod這類裝置中加入少數矽元件,就能讓裝置從毫無智慧功能的裝置,變為具備控制內容、裝置間直接傳輸檔案、以及支援音樂資料傳輸功能的聰明裝置。  

一旦有方法讓內容能從一個裝置傳送到另一個裝置,剩下的問題就是如何確保內容擁有者能得到應有的報酬,數位版權管理(DRM)技術就可以做到這點。數位版權管理是一種保護數位內容的機制,用來防止像音樂與影片等數位內容的版權遭到侵犯。在典型的數位版權管理機制中,內容儲存在一種經過加密的檔案格式中,此加密檔案僅能經由授權的使用者進行解密。  

數位版權管理涵蓋許多要素:授權包含使用音樂與影片檔案的權利等,如播放次數、能否燒錄、是否能傳送至可攜式播放裝置等。最重要的是,授權憑證中含有一個金鑰,讓播放器能對媒體檔案解密(圖3)。而內容方面可能採用不同格式檔案,包括WMA、WMV、.mp4、.m4a、.m4b、.mov、.jpg等。另外,播放器可能是在電腦上執行,或是在可攜式播放裝置中。  

授權憑證可依據商業模式,透過不同方式在不同的時間傳遞。內容擁有者可能希望預先發出授權,或在消費者下載後第一次試圖播放封包檔案時,才發出授權。這些授權可控制內容播放作業每個層面的動作,包括檔案的播放次數、檔案能在哪些裝置上播放或傳送至哪些裝置、能控制使用者何時播放檔案,以及截止日期、檔案是否能傳送至CD燒錄器、使用者是否能備份與回復授權檔案、客戶端系統的安全層級限制等。  

舉例來說,每片DVD均使用一種名為內容擾碼系統(Content Scrambling System)的加密格式進行加密。由於解密金鑰都附在DVD中,因此每個播放器都能對所有DVD進行解密。在其他數位版權管理系統中,授權金鑰會隨著使用者資訊而改變。  

如蘋果會根據授權金鑰的位置,以數位技術對AAC音樂檔案進行加密,藉以控制內容的散布。在iTunes中,蘋果選擇一種授權發行方法,在消費者購買時即可對音樂檔案進行加密,且所有傳輸與儲存作業均以加密格式進行。在輸入正確的解碼金鑰後,方才進行解密與播放。  

解密金鑰可儲存在3個地方:Apple的伺服器、客戶的電腦與顧客的iPod。想要傳送金鑰必須獲得蘋果伺服器的允許,藉此控制顧客對加密音樂檔案的使用行為。  

蘋果偏愛這種方法,而比較不願意讓iPod裝置自行管理加密作業或檔案的數位版權管理,所以iPod可繼續維持其簡單性,因為iTunes商店已負責較複雜的數位版權管理工作。也因為iPod不必管理數位版權或授權金鑰,數位版權管理的所有限制都由iTune來處理。  

這種模式讓蘋果能允許無限制的iPod使用,因為每部iPod在每個使用者帳號下,只能將檔案傳送至5部授權主機。在蘋果目前的設計下,若iPod能自由進行資料同步化與傳輸,蘋果就需要一個系統來管理音樂的購買來源,以及其授權是否仍然有效;這個步驟會讓iPod裝置本身的複雜程度提高。  

有些資料檔案可以公開分享;有些則被限制並受到FairPlay所控制,這會使消費者面臨更複雜的程序。從CD光碟擷取或是從iTunes音樂商店以外來源所取得的音樂,就沒有數位版權管理的限制。使用者可選擇不要購買iTunes商店的音樂,而轉向使用MP3、AAC、或像是Windows Media等格式。使用者亦可選擇匯入沒有保護的Windows Media Auido(WMA)格式檔案到iTunes資料庫,但iTunes會將檔案轉換成iTunes偏好設定的格式。  

在Zune平台上,微軟建置自己的數位版權管理系統。這項數位版權管理系統衍生自許多在其目標市場中發展不如預期的公開技術。  

微軟最初推出的是代號為Janus的數位版權管理系統,專為針對硬體與軟體廠商進行授權,藉以擴大硬體開發市場。Janus最後發展成一個 PlaysForSure的行銷計畫,讓廠商能在裝置貼上PlaysForSure的標籤來宣傳其裝置相容性。由於沒有打開市占率,因此微軟決定要自己推廣PlaysForSure,而Zune也應運而生。  

事實上,Zune是東芝開發的PlaysForSure播放裝置,搭載許多功能,希望挑戰iPod的霸主地位。而微軟的Zune,則是使用修改版的Janus,但由於與過去的PlaysForSure夥伴的商店與播放器不相容,而被市場所淘汰。  

微軟Zune最重要的功能就是裝置之間能以無線方式分享資料。不幸的是,Zune之間的分享功能並不支援所有格式的音樂檔案,並僅限於在無線訊號範圍內的 Zune裝置之間傳送。這項功能讓使用者可於3天內播放3次完整的樣本,並直接在其裝置中標明喜歡的檔案,然後再從Zune Marketplace選購。  

雖然這只是朝開放分享內容的目標邁出一小步,卻不僅顯示裝置間的通訊技術是可行的,也同時反映出音樂播放器產業未來依舊存在著許多限制。  

不過,現今尚未有硬體能讓iPod之間分享音樂,雖然微軟的Zune提供裝置間分享檔案的功能,但由於微軟在音樂播放裝置市場的低占有率,消費者很難遇到和自己音樂品味相近的Zune使用者。為了讓裝置間分享檔案功能實現,蘋果公司未來勢必在iPod裝置中內建嵌入式USB主機。市場是否需要這種裝置?時間將會告訴我們答案!  

(本文作者任職於賽普拉斯)  

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌73期3月號)  

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