[轉載]當PMP遇到版權管理的限制 媒體以通訊協定傳送數位內容

USB應用專欄：當PMP遇到版權管理的限制 媒體以通訊協定傳送數位內容

【Trevor Davis/Steve Kolokowsky】

2005.04

可攜式媒體播放裝置(PMP)硬體製造商希望能將數位內容行動化，但在面臨傳送版權資料的限制下，業者必須先通過數位版權管理(Digital Rights Management, DRM)與內容保護的通訊協定問題。因此，微軟最近推出媒體傳輸協定作為傳統大容量儲存裝置的替代方案。

　

行動媒體狂風開始，口袋大小的數位娛樂裝置是眾所矚目的焦點。Apple的iPod伴隨最重要的意義就是，促使科技產業發展數位媒體傳播技術，以及硬體平台設計的技術。幾乎每家有規模的消費性硬體廠商都推出掌上型音樂或影片播放裝置，希望能分食Apple iPod的市場。有趣的是，行動化的需求激發出另一個重要的市場－內容保護與安全。

DRM的廣泛廣用

硬體製造商希望能將內容能行動化。包括美國唱片業協會(Record Industry Association of America, RIAA)與美國電影公會(Motion Picture Association of America, MPAA)在內的內容創作者就希望能防止內容非法散佈。問題是，硬體平台開發業者如何自由傳遞數位內容，同時又僅限獲得授權的使用者使用這份內容。這個問題在一定的限度中能透過底層的通訊協定，讓資料能從主控端PC傳送至週邊裝置，或是從週邊裝置傳送至另一部週邊裝置。

綜觀整個產業，目前有許多聯盟與技術標準，以控制音樂與影片內容的數位傳播為主旨。其中最具效力的技術就是Open Mobile Alliance(OMA)聯盟在行動電話市場所推廣的下載與數位版權管理(Digital Rights Management, DRM)標準。OMA的目標是保護包括行動電話在內，進出行動裝置的內容。其他DRM標準包括Rights Expression Language(MPEG REL)、Rights Data Dictionary(RDD)，以及MPEG-21 Multimedia Framework計畫裡的Intellectual Property Management Protocol(IPMP)協定。事實上，微軟在安全技術推廣領域中扮演重要角色，亦推出一套DRM解決方案。微軟的方案先前代號為「Janus」，鎖定大多數搭載影音播放功能的行動硬體平台，保護在這些平台上播放的內容。日前，微軟與Nokia宣佈將開發一套能連結Microsoft Windows Media DRM與無線裝置專用OMA DRM標準間的技術，不同標準間的整合工作可望在不久後完成。這工程是如何運作的，而當中又運用了什麼技術？

各平台通訊協定整合

數位版權管理(DRM)與內容保護需要運用特別的通訊協定。在微軟的DRM引擎Janus中，底層採用的技術為媒體轉移協定(Media Transfer Protocol, MTP)。MTP可以被視為取代傳送大容量裝置儲存(Mass Storage Class, MSC)的替代方案，可傳送受保護的的內容。因此值得將現今的Mass Storage Class與開發中的MTP拿來比較。

大容量儲存裝置是USB業界第一個標準化的規格。現今所有主流作業系統與高容量儲存裝置都能透過USB實體連結支援這項通用的傳輸協定語言。包括USB快閃碟、iPod以及USB DVD燒錄器都使用與年代久遠的USB Zip-100磁碟機完全相同的指令。USB快閃碟與iPod甚至內建特殊的USB控制器，例如像Cypress Semiconductor的EZ-USB AT2LP，能將SCSI指令轉譯成快閃或硬碟機的原生指令。既然如此成功，為何要開發一套新的通訊協定？

MTP與MSC的差異

制定一套新協定的決策不能等閒視之。當微軟決定要針對可攜式媒體裝置制定一套新標準時，等於是對抗整個通用序列匯流排(USB)市場的成功基礎。既然如此，為何要大費週章來改變一套發展相當成功的標準？

事實上，對於掌上型可攜式媒體裝置這種需要更精密的系統存取機制而言，Mass Storage Class並不是理想的方案。MSC為硬碟機配備非常低階的介面。這套介面的設計僅允許一個元件與磁碟機進行傳輸。磁碟機無法透過USB介面或是DSP在音樂播放器中共享硬碟。由於USB介面無法偵測裝置硬碟機裡的檔案系統，故所有讀寫作業都是在邏輯區塊位址(Logical Block Address, LBA)的層級中進行。這意謂USB裝置無法得知寫入作業何時完成，因此不能預測何時能與主控端切斷連線。

MSC也有受困於設計而無法達到的功能。Mass Storage並沒有設立調整音量或是關閉影片播放裝置螢幕的功能。這類裝置沒有專屬機制能向主控端發送更多指令，僅能傳送像是「eject request」等少數指令。此外，MSC本身並不適合支援USB連線。在裝置寫入資料途中拔掉USB接線時，USB裝置所使用的大多數檔案系統都無法做出適當的反應。

試想您如何以MSC建置上述這些功能？修改現有的Mass Storage協定來達成所有目標是很困難的。任何延伸方案都無法與現有基礎並存運作。擴充Mass Storage的官方定義規格也是相當困難的工作，就算是微軟也力有未逮。何況耗費的時間也相當長久：當一套規格開放外界進行修改時，很難讓各方同意停止修訂的時程。Mass Storage DWG多年來一直嘗試制定USB裝置開機的標準，但至今仍未達成目標。但是當業界決定要使用一套新規格時，經常要面臨更多的抉擇。新規格是要徹底翻新或是延續現有的標準？

微軟於是決定在現有的影像傳輸協定(Picture Transport Protocol, PTP)基礎上建置MTP。PTP是相機與掃瞄器用來傳送資料的通訊協定，擁有許多MTP需要的功能，支援雙向控制機制，電腦可控制掃描器，或者也可在掃描器上設計一個按鈕向PC要求進行掃描。這套協定的設計主要針對高速、無錯的資料傳描，也是掃描器與可攜式媒體播放裝置(Portable Media Players, PMP)所要求的目標。

MTP與MSC透過USB進行通訊

3顯示了一個典型的MTP系統。透過系統中的USB序列介面引擎(SIE)，CPU可控制USB匯流排的通訊協定。系統中的CPU可連結至主控端，作為一個MTP裝置，亦可配合設計的需要扮演成高容量儲存裝置。

MTP與MSC在不同層面上透過USB進行通訊。MSC通訊協定針對系統中的儲存單元放置一個極薄的資料容器。USB Mass Storage裝置不知道儲存裝置的檔案系統，但這種設計讓USB裝置擁有極高的彈性。主控端可透過許多不同的方法來控制儲存單元，並讓USB裝置完全不會察覺。例如固定功能的USB-to-ATA橋接控制晶片，可對硬碟進行格式化；或將DVD-R設定成任何專利型格式，甚至是晶片在出廠時尚未問市的格式。這是如何辦到的？橋接晶片以透明化的模式將LBA(邏輯區塊位址)層級的指令傳送給磁碟機，而不會嘗試瞭解檔案系統的結構。反觀PTP與MTP協定則在更高的功能層上進行通訊。它們亦允許主控端透過任何格式與儲存裝置進行通訊，其中包括專利型相機檔案系統以及各種新推出的快閃技術。PTP/MTP在這方面採用類似熱門FTP協定的方法：這些協定將檔案視為物件，而不是LBA。

圖4顯示一個典型檔案讀取的流程，如何轉譯至FAT格式的硬碟機資料，比較MTP或PTP裝置的典型讀取轉譯流程。在此之前，主控端已找到讀取目標檔案所在目錄的LBA位址。當主控端得知目錄所在位址後，就能讀取含有該目錄的LBA。利用這項資訊，主控端就能開始讀取檔案資料。若檔案中有更多資料，主控端就會讀取FAT(再次透過特定的LBA)研判檔案資料所在的下一個叢集，並將叢集編號轉譯成LBA，然後讀取另一個特定的LBA。這些功能都融入至主控端，USB橋接晶片僅擷取LBA。

第二個圖顯示MTP或PTP裝置上類似的傳輸流程。乍看下相當類似，但之間還是有些許的差異。USB連線的裝置端必須充份瞭解裝置上的檔案結構。第一個指令(get object handles)的功能較類似「read directory」，比較不像「read address 1234」。之後的指令(GetObjectInfo)的功能較接近「dir mysong.mp3」，比較不像「read address 1234」。最後的指令(GetObject)能要求裝置以串流模式傳出整個檔案，主控端不必瀏覽整個FAT表在裝置中找出所要的檔案。

選擇符合產品特性的技術就是贏家

雖然瞭解了二種不同的協定方式，但是這又代表什麼意義？哪種標準較能滿足使用者的需求？這端視硬體產品的特性以及鎖定的使用者種類而定。MTP適合應用在複雜的高階裝置。由於會增加裝置的負擔，因此會產生較高的整體系統成本以及較長的研發時間。然而，MTP也有許多優勢：它支援各種功能，例如可讓您的音樂播放裝置能同時透過PC喇叭播放音樂以及下載檔案。它提供一套標準機制透過PC或裝置來控制音量。MTP能針對您編輯的播放清單進行同步化處理。MTP讓USB傳輸成為您媒體播放器的延伸功能，而不是一種「特殊模式」。

Mass Storage則較適合簡單的媒體播放裝置，並鎖定各種高容量儲存裝置應用。例如像Sony的DVDirect DVD錄影機。這款產品搭載足夠的智慧功能，可燒錄DVD，並利用Roxio與Nero等商業DVD燒錄軟體的各種先進功能，這些軟體能與各種高容量裝置進行通訊。像搭載64M的快閃型MP3播放裝置在連上PC，並不能裝很多的音樂，其上傳或下載音樂的速度，快到你沒有時間在MP3撥放裝置與電腦連結時收聽樂。

MTP裝置的市場持續擴張，加上數位音樂與影片內容如雨後春筍般地成長，MSC與新型媒體傳輸協定的硬體平台必定有發展的空間。Mass Storage將繼續堅守傳統角色，扮演搭載硬碟裝置的最佳選擇，並提供其他次要功能。MTP則 將繼續擴展高階、複雜型媒體播放裝置的市場，在各種多功能硬體上提供優秀的使用者體驗。雖然硬體與軟體工程師在學習與瞭解通訊協定方面可能面臨艱難的時 期，在針對支援標準開發軟體上面臨許多困難，但仍將努力確保硬體的相容性與互通性，通訊協定將協助業者開發支援各種環境的裝置，創造出動人的音樂或影片享 受，最終只有一個結果：快樂的消費者！

(本文作者任職於柏士半導體)