视频MP3音/视频设计的新需求

2007-04-05 14:37:24来源: 电子产品世界 关键字:MP4  闪存  解码
2006年便携式媒体播放器市场可谓是花开多枝,硬盘PMP、闪存PMP和视频MP3分别在不同阶层的市场上各领风骚,视频MP3更是挽救了MP3 2005年的颓势。硬盘PMP由于强大的处理器性能,可以支持多种主流的视频格式。闪存MP4支持的是ASF格式,播放帧率达到30F/S。目前的视频MP3,普遍支持的是20F/S的AVI视频文件,Rockchip的RK26XX系列中,RK2606后期可升级至24F/S的播放速率, RK2608更是达到30F/S的水平。从硬件架构来看,韩国MV3019、三星SA58450X01、Telechips TCC767、TCC770等芯片也完全有能力开发到24F/S甚至更高的程度。

  

  图1? RK26XX整体设计方案

  

  图2? RK26XX系列芯片的芯片框图

AVI全称为Audio Video Interleave,顾名思义即音视频交错,其格式规范是由Microsoft于上个世纪90年代初定义的,从早期的Windows NT,到目前最新的Windows Vista,通过其系统自带的Windows Media Player,都可以对AVI文件进行解析和播放。目前市面上的PMP(如Archos,Maxian,iRiver等)、Pocket PC以及大品牌厂商出品的MP4(如Ramos,Aigo等),也都可以支持播放AVI格式的视频文件。

从技术角度上来讲,AVI属于一种container(我们可以理解为容器)。Microsoft在定义AVI文件格式的时候,只是规范了在一个AVI文件里,音频数据和/或视频数据的标记,如FOURCC码,音频数据和/或视频数据的码率、帧率和对应的解码器,以及音频数据和/或视频数据的排列组织方式,如交错式或者非交错式,当然也可以包括制作、传播这个AVI文件的作者信息、工具信息等。实际上,如果提到AVI文件,并不能够显式的表明这个文件的音视频是采用什么方式进行编码的,只能表明这个文件在Windows系统上只要找到对应的解码器,就可以被Windows系统正确解析,然后调用合适的解码器进行解码,最后用户就可以浏览到这个AVI文件的内容了。

从上面的分析可以看到,AVI文件是一种通用的媒体文件格式,如果便携式播放器能够支持播放AVI文件,那么可以理解在这样的便携式播放器中,所采用的主控芯片方案一定是在设计之初就考虑到怎样让自己的视频播放具有尽可能大的普及性,所能播放的视频文件不仅能够被自己支持,也能够被Windows所支持,因而被所有的PMP,Pocket PC以及主流的MP4支持。从这个角度上来讲,目前市面上存在的其它一些视频格式,如AMV、SMV、IMV、MTV等等,视频多采用简单的Motion-Jpeg编码,都是某些芯片方案提供商出于芯片计算能力不足或者存储限制等原因,而不得已自己定制的视频文件格式,这些文件格式最大的问题是不被Windows支持,并且伴随着文件格式不支持,其播放质量通常也根本无法与真正的MPEG-4相提并论。

因此,Rockchip的RK26XX系列主推的视频播放功能支持的视频是MPEG-4编码。MPEG-4是近几年国际上非常流行,也是非常前沿的视频编解码标准,采用MPEG-4编码的视频,图像清晰,存储空间少,但编解码复杂,计算量大,并且在计算过程中也占用了相当多数据存储空间。所以只有具有较强计算能力的主控芯片才有可能实现MPEG-4编解码,并且随着视频分辨率的提高,这种计算上所增加的复杂度也成倍数增加。从这一点来看,Rockchip的视频解码能力还是非常强大的,采用Rockchip主控方案的便携式播放器,最大可以支持到QVGA分辨率(320×240)的MPEG-4视频解码。

国际上实现MPEG-4标准的算法主要有XviD、DivX、MS MPEG-4、Apple QuickTime等。出现多种版本的部分原因是一些大公司本着“利益最大化”原则,出于专利考虑,希望尽可能多的将自己对国际标准的理解制定进去,因此最终导致了对标准的不同理解。不过在算法框架上,这几种算法大体都一样,而仅在算法的一些细节上存在不同。Rockchip考虑到专利避让,对上述算法都进行了认真研究,并最终采用XviD为自己的MPEG-4解码算法。因为XviD是Open Source,并且严格按照MPEG-4标准实现。细心的消费者会发现,网络上流传着大量的XviD播放插件,如FFDShow等,而如Storm Codec,MPlayer等播放器,本身通过自带的Codec也能对很好地支持XviD了。而采用XviD编码的MPEG-4视频文件,在Internet上可谓海量。

在音频支持方面,目前市场上其它一些主控芯片所支持的视频解码方案,如前面提到的以AMV、SMV等格式,其音频格式都是简单的IMA ADPCM或是G.723,其声道多采用单声道,并没有采用立体声(Stereo)效果的。观看没有立体声伴音效果的电影和MTV显然是难以忍受的,因此Rockchip的RK26XX系列,采用MPEG-4视频+MPEG格式的Stereo音频的解码方式。

  

  图3? 采用RK2606芯片的视频MP3长虹佳华MF760

解码过程首先是解码芯片的处理器对音频文件的运算过程,这部分是数字域的处理。无论MP3还是WMA,实际上都是一种有损压缩的音频格式。音频解码时,需要大量的乘法和加法运算。如果MP3播放器拥有优秀的解码芯片,就能更好地还原音频信号,最大程度上还原音频信号。Rockchip芯片可进行32位乘法的高精度运算,因此在MP3的浮点转定点的运算上,可以保留很高的运算精度。Rockchip在数字域的处理上充分保证了输出的PCM格式的音频的精度。

处理器将音频信号还原后,需把数字信号转换为模拟信号,这是由AUDIO DAC(数模转换器)完成的。AUDIO DAC的性能和精度决定了最终听到声音的质量。对于MP3解码来说,16位的转换精度能满足大部分的需求,更高精度的DAC意味着更低的失真,更高的信噪比和动态范围。Rockchip芯片集成了18位DAC(数模转换器),从而保证模拟输出的性能。当然,便携式MP3播放器的音质好坏,还与控制软件、电路布板、耳机以及电源等有关。

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