MP5

MP5 , 什么是MP5 语音压缩技术也在目前的消费性产品占有很重要的地位，举凡由网路电话到玩具等都可现其应用，而也根据不同的应用范围发展出不同的技术。 MP5是MPEG Layer 5的简称，它是由国内科技厂商自行开发出的演算法。 而MP5音乐是一种音效档格式，它其实是将可以将一首完整的wav、mp3或是cda的声音档，经由MP5的压缩技术，产生压缩的比例大约1:10的音乐声音档。 大家应该知道狗的耳朵可以听到很远的火车声，或是在隔三条街外另一只狗叫汪汪声，但人类却无法听见，这是因为人的耳朵与狗的耳朵差别在于，狗耳朵能够听到比人更高频率的声音。 一般的声音、歌曲所包含的频率除了人类听得见的，其实还有人类听不见的。 人类的听觉有其先天的限制。 一般而言，人耳无查觉的声音讯号有两种，一是较高或过低的频率，二是加强讯号过的弱音乐，若把声音中这些人耳听不见或无法感知的讯号滤除，可大幅减少声音数位化后所需的储存空间。 而MP5压缩演算法就是预先替使用者过滤掉这些无法感知的声音，并大幅减少声音数位化后所需的储存空间。 用MP5压缩演算法来处理音乐，是属于一种特殊的压缩方式，也因为如此，才能达到高压缩比的目的。 而使用这种特殊的压缩结果是，还原音效时难免会造成少许失真，但这些失真是在人耳可以接受的范围内，不过压缩比过于提高时，产生的失真将会较多。 而MP5压缩技术就是将人类耳朵听不见的声音频率给消灭掉以达到压缩的目的。 因此原始声音的某些部份被丢掉了，声音档案大小也因此被缩减，这就是MP5压缩技术的原理。 MP5使用了特殊的压缩技术，让我们还是不容易察觉出来的，因为它的压缩之后让人听起来像是没有经过压缩一样。 MP5将wav、mp3或是cda的歌曲压缩成短小而易于管理的音乐文件，在不损坏声音质量的前提下，一个40多兆的WAV音乐文件可被压缩成4兆的MP5歌曲;一张只能存储十几首歌曲的CD光碟，能存放一百多首MP5数位音乐，而音质几乎与MP3音乐没有区别。 过去，通过互联网下载一首完整的歌曲是个不能现实的想法，因为繁多的音乐格式和其庞大的档案体积，再再阻碍着数位音乐在网路上的传播。 但是有了MP5格式的问世，下载一首普通的歌曲不再动辄需要半小时，而只需要短短的两三分钟。 MP5的优点不仅如此，经过压缩后的音乐之播放音质听起来不比MP3差。 MP5使用「特殊的压缩演算法」过滤掉人类无法听到的声音以获取更多储存空间，因此，以MP5技术压缩后的音乐，严格来说应该会比MP3稍差，只是使听者无法察觉而已。 3iMP5压缩比一览 MP5音乐档的优点相当多，因为档案体积小，所以更能利用在网路传输上。 MP5纯数位化与纯资料电脑的可携性、音乐资料的可分割性也是传统CD忘尘莫及的。 基本上使用传统CD会发现一些问。 比如说一张CD只喜欢其中几首歌，但必须连其他不喜欢的歌曲一起合并购买，不仅浪费金钱，重播欣赏时也造成困扰。 有了MP5音乐档的帮助后，使用者还可以自己制作MP5音乐合辑，其便利性也是传统CD所没有的。 单就MP5传播的方式来看，使用可携式的MP5播放设备来重播音乐档，数位化的音乐播放方式，操作起来也比传统CD随身听更便利，不仅选曲较CD更快、也不须担心因为震动导致跳针，因为是纯数位的，所以也比CD更省电，而且体积也可以比CD更小、更轻。 , MP5单晶片 MP5晶片产品其特征与功能乃朝向整合性单晶片与多功能性两方向发展。 新版MP5单晶片为一整合了微控制器(含微处理器)、数位编码器、解码器、数位类比转换器、USB1.1快闪记忆体等功能之系统单一晶片，其中亦将可程式化的解码功能与著作权保护技术纳入晶片中。 在多功能性方面，MP5单晶片于数位音乐播放功能外整合其他音讯、通讯、资讯产品特征于晶片中，例如:数位语音录音、立体声双道录、放音、FM/AM收音。 除上述特征与功能外，低耗电能、小体积、下载处理快速等特点也是MP5单晶片努力之重点。 MP5单晶片大多采用开放式平台设计，即晶片本身含微处理器，也提供了艺高本身发展的压缩格式MP5，以及著作权保护技术，来进行可程式化的解码设计等，故可以掌握多种压缩格式解码与著作权保护机制。 , MP5-3i5880 本文将就目前市面上较常用之MP5单晶片3i5880作说明。 3i5880是一颗整合了8-channel ADC、2-channel DAC、USB以及语音压缩引擎的单晶片解决，3i5880采高整合单晶片设计，兼具了微控器与数位讯号处理器的性能优点，以高性能RISC处理器为核心架构，配合MP5TM压缩与解压缩技术，大幅提升系统功能。 该晶片支援各种记忆体，包括Serial Flash、Parallel Flash、Nand flash、SDRAM、以及EDORAM，可直接将语音讯息储存于其中。 省电及轻、薄、短、小的概念已是目前电子产品的潮流趋势。 由于3i5880为一嵌入式、RISC处理器为核心的SoC产品，再加上应用CMOS技术，使其处理器核心具有高性能、低耗电，面积小、等特性，因此特别适合应用于各种体积小的IA及3C产品。 在主机端支援目前最普及的USB1.1介面，卡片端则支援市面上最普遍的Smart Media Card，更支援内建快闪记忆体(On-board NAND FLASH)存取的功能，大幅提升产品的应用方便性。 , 3i5880晶片架构图 , 嵌入式系统设计 由于SoC的发展，亦需要考虑内嵌式作业系统(Embedded OS)之整体性设计，因此软硬体开发必须并重。 嵌入式系统的设计可说是一种小规模的系统整合，较偏重于技术层面，不若系统整合，往往「人」的整合因素取决系统的成败。 以目前的电子产品来看，嵌入式系统的设计概分为几个层次。 现就以制作一个MP5音乐播放机利用单晶片所采用的嵌入式系统设计来说明。 此一装置包含MP5压缩/解压缩技术，MP5资料储存及读取，音乐播放与录音，以及使用者介面四大部分。 之所以举此例子，是因为音乐不能间断，因此有一定程度的时序要求。 ? 以现有的MP5压缩/解压缩晶片为主轴。 此时所设计的微电脑，大部分的时间在作资料储存及搬运的动作，其目的在「服侍」该MP5晶片及收集使用者命令。 虽有即时性需求，但只要时间来得及就够，微电脑本身无须复杂。 ? 实现MP5功能，这时候设计的变化就相当多了，简单的设计是使用如 1. 之Master-Slave架构以3i5880晶片执行MP5计算，以韧体实现MP5功能。 ? MP5韧体实现的差异，就端看设计者的功力，如程式最佳化、定点数与浮点数的问题，以及可否运用一些技巧来简化计算流程等。 注意嵌入式系统设计并非重新发明轮子，但必须遵守设计的原则——以最少的资源达到最大的效能。 ? 是否使用即时多工核心。 虽说这样的一个小装置牵涉的工作不多，但各项工作间有一定程度的interlock，也就是时序与优先权的关系。 使用多工核心的目的，是将CPU资源的分配，与实际工作内容分开，并利用核心将韧体模组化，便于维护及管理。 由这一例子可见，嵌入式系统的设计包含核心技术部分及整合部分。 核心技术为其灵魂，但整合部分为其肉体。 没有核心技术实现能力，则没有竞争力;缺乏有效的整合，则造成无谓的时间及成本的浪费，同样的没有竞争力。 我们说一个人有三头六臂，一组好的嵌入式系统设计团队，就是要具备三头六臂。 , MP3与MP5的比较 以MP3晶片应用最广的多媒体MP3复读机市场来看，MP5单晶片于各项功能与音质与现行的MP3晶片不相上下，然而在功能整合程度以及总成本上，MP5以单晶片却拥有最强的竞争优势。 要达到一般的MP3播放机或是复读机的所有多媒体以及语言学习功能，系统通常需要搭载四,五颗晶片，包括微控制器晶片(MCU)系指具有播放机周边控制、可程式解码功能的微处理器、或是数位讯号处理器(DSP)晶片、MP3解码晶片、数位类比转换器(DAC)、类比数位转换器(ADC)、USB晶片，以及高额的MP3 技术授权费。 如果要加上MP3编码晶片，系统总成本光是关键零组件的部份就高达美金12元上下，而高整合度的MP5单晶片，就将上述功能，全部整合在单一晶片上，而且还包含了MP5编码功能，当然也无需再支付高额的技术专利金。 就广大的数位音乐播放机或是复读机制造商来说，采用MP5单晶片，不但在成本上降低了许多，在系统设计上也省下了更多的空间，而整体表现效果上也会大幅的提升。 , MP3/MP5晶片功能比较表 , MP3/MP5系统架构比较表 , 放眼未来 MP5这种新技术的问世，其实最主要的特色就是让人们能具有数位音乐播放的自主知识产，这种最新开发的音讯压缩演算法，能使音讯品质等同于MP3。 此外该技术同时还拥有活多变的简、繁体中文字幕显示、与较强的互通能力，适合多媒体环境的应用。 藉由MP5的推出，从而使中国MP3播放器制造商可以大幅减少专利费的支付。 除此以外，MP5的设计也让国人拥有自主知识产权，掌握核心技术，控制标准的制定和修改权，从而打破了外国公司长久以来的技术封锁。 但是真正要使MP5成为一个产业，如何解决了核心编码问题，着重于逻辑上的格式，压缩演算法，字幕表达方式等软体系统。 未来，希望MP5技术能够成为中国的数位多媒体音乐平台，而不是只单纯局限于MP5 播放机或是复读机市场。 艺高估计，2005年，在中国市场应该可以达到普及。 由于MP5回避了MP3 大多数的专利，将能够创造客观的经济