原创 MP4的硬件架构

MP4的硬件架构

MP4的“芯”脏

　　从原理上说，MP4与MP3区别不大，但是从硬件性能来说，两者相差甚远，主要是因为视频播放功能，Divx和Xvid等MPEG-4的播放，要求CPU和DSP较高的处理能力，而且要有一定的系统内存，Divx编码器问世之初，编码器开发者就使用主频为400MHz以上的计算机来完成解码，可见MP4要求芯片具有很高的计算性能，很多MP4华丽的操作界面也会消耗不少的系统资源，MP4不仅仅是视频数据和图像数据的处理器，现在的MP4还是很多数码功能和多媒体功能的统一体，要实现形形式式的功能，例如，数码伴侣，视频采集，DC，FM，Game......甚至有些MP4还支持多线工作。所以MP4的芯片不仅要求具有很高的计算能力，还要集成多方面的功能。

　　由于MP4核心芯片的制作，工艺水平要求过高，所以一般的MP4厂商都无能为力，这些核心一般由有传统芯片大家制作，如Intel，TI，Sigma Designs等，甚至AMD也推出了MP4专用处理芯片—— AU1200。现阶段MP4主要采用的都是TI的方案和Wintel的完整软硬件方案。其中，TI（Texas Instruments）是移动娱乐设备的芯片巨头，而Intel台式平台的芯片巨头，由于TI起步早，所以现在大多是MP4都是采用TI的芯片方案占领绝大部分的市场分额。虽然硬件有一定的规范，但是软件系统没有一个统一的标准，而是格商家自己进行开发（多数是Linux），这也是“造乱”的一个很大的原因。现在绝大部分厂商都是采用TI的方案，主要的有爱可视、以及欧美和日系数码厂商的索尼、东芝。

　　而Wintel强强联盟，推出PMC新标准，CPU采用Intel的XScale系列，软件系统是微软的Windows Portable Media Center系统,软件和硬件都具有统一的标准,充分体现微软进军便携媒体市场,雄心勃勃，由于系统Windows Portable Media Center，整体架构为开放式，所以可以在操作系统的基础上自行扩展应用软件。Wintel的反感，统一了业界的标准，某种程度上为MP4的发展点明了方向。目前该方案的支持这主要有iRiver、微星、三星和创新等。

TMS320DM270芯片：

TMS320DM270内部结构：

　　由TMS320DM270的核心，可以看出该芯片是一款功能极强大的芯片，主要由ARM（80MHz）、C54xDSP（90MHZ）和iMX（180MHz）三核心组成，其中ARM7 RISC 微处理器主要负责外部接口的管理， C54X DSP数字信号处理器负责音频方面的各种处理，而iMX引擎处理视频数据和图像数据。另外，集成的各种功能模块和控制器使其还具有其它强大的功能，如照相，读卡器，录音，AV-IN/AV-OUT等。

TI关于MP4系统方案：

　　TI的tms320dm270方案是MP4目前最先进解决方案之一，具有画质好和视频格式兼容性好的特证，本次横评大多数MP4都是采用该方案。MP4内部核心架构大多数都是采用CPU配合DSP协调工作的方式，一般CPU和DSP是集成在一起的。DSP（Digit Signal Processor）主要负责视频解码和编码；而CPU主要是处理档案管理、存取，以及使用接口、周边组件的掌控等事务。另外，某些功能模块还要增加特殊的芯片，例如DC控制模块和显示控制模块等。

从上图看，该方案主要由音频处理、视频显示、存取管理、电源管理、视频采集和TMS320DM270等几部分组成。

音频处理

　　音频处理方面，TI主要采用自家开发的TLV320AIC23B编码器，它一款高性能低功耗的立体声音频Codec芯片，内置耳机输出放大器，支持MIC和LINE IN两种输入方式，输入/输出都具有可编程增益调节。AIC23内部集成了模数转换（ADC）和数模转换（DAC）电路，输出信噪比可分别达到90dB和100dB，可在8K~96K的频率范围内提供16/20/24/32位的采样。 音质较为纯正，保真度高，高音响亮，低音实净。本次横评的MSI MEGAWVIEW 561就是采用这种音频解码芯片。

视频显示

　　视频显示即可以是通过NTSC或PAL制式往外部输出，也可以是输出到自带的液晶屏幕，现在MP4采用的屏幕主要有：CSTN、TFT和LPTS等液晶屏，关于这三种屏幕的特性与效果方面的知识，请参考太平洋较早前的文章： 《扫盲运动 便携式媒体播放器MP4全面释疑》。

存取管理

　　目前主流的硬盘MP4采用的都是来自HITACHI、FUJITSU及TOSHIBA的1.8英寸的为硬盘，偶尔也有采用2.5英寸笔记本硬盘的；而为了节约成本，市面上也有采用小容量和缩小体积闪存的MP4，不过对于MP4来说采用闪存作为介质，从目前的技术背景和市场价格来看，虽然闪存具有硬盘无从攀比的优点（稳定，能耗低，防震性好），但是闪存还不是正道。自HITACHI上一年发布的0.8英寸的微硬盘以来，给处于尴尬局面的MP4带来廖新希望。

电源管理

　　关于电源的问题，正如片源一样，一直都是MP4的死穴，一般的硬盘MP4仅能支持一部大片时间的视频播放续航，这是绝对不够的，特别是对于内置锂电池的MP4，这是极不方便的，因为电池续航力太短等于失去了随身看的意义。不过，这次从接评的10多款MP4种看到了电池问题的新希望，有MP4用可拆御的锂电池，有用AA干电池，更令人欣喜的就是有当中有可以连续播放视频8小时和11小时的。想知谁是谁非，请看下文。

微软PMC采用的核心——Intel XScale PXA255

PXA255的内部构成

关于MPEG-4编码与格式

　　MP4播放器所支持的编码格式可以说是“乱中之乱”，除了PMC，由于硬件平台的没有统一的标准，软件系统也是由厂商自行设计，这是造成MP4播放器的解码兼容性和解码稳定性参差不齐的根本原因；另外，由MPEG-4编码体系洐生出来的格式很多，除PMC之外的MP4，解码兼容性和硬件有关，这就大大增加了解码的难度，视频格式本来就多例如AVI，ASF，MPG，WMV，再加上编码算法也多：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，而大多MP4播放器所支持的MPEG-4编码，又有多种衍生的编码算法：DivX、XviD、H.263、 MS MPEG-4 3688 、 Microsoft Video1 、Microsoft RLE......

　　流媒体格式当中，微软所开发的ASF和WMV都是采用MPEG-4编码的，部分MP4支持ASF或WMV这两种流媒体格式，而RM和RMVB，这两种网络上流传极为广泛的流媒体格式，居然没有一款MP4能够支持。而mpg格式既可以是MPEG-1和MPEG-2编码又可以是MPEG-4编码。

　　另外需要注意的就是，MPEG-4并没有确定必须用什么扩展名，它只是一种编码方法而已，使用avi作为扩展名，是一种习惯性的沿用，这和标准的AVI是有所区别的。现在主流的MP4一般都支持DivX或Xvid编码的avi格式，但是其它很多编码的avi就不一定支持了。最后一提，格式兼容性还跟视频格式的分辨率，zhen率和比特率有关，一个支持DivX的MP4播放器，却播放不了DivX的avi，很可能跟前面的三个因素有关。