MP3解码芯片概谈
目前MP3的解码芯片较多,主流的有三种:philips芯片,sigmatel芯片,telchips芯片。
(1)philips芯片
飞利浦的MP3解码芯片以其强大的功能,突出的音质表现,一向都是高端产品的首选。PHILIPS芯片采用BGA封装,需要多层PCB布线和专门的焊接设备,对于生产厂商有比较高的技术要求,所以其芯片成本也是MP3解码芯片中最高的。PHILIPS的MP3解码芯片主要包括SAA775x系列和PNX010x系列,并且采用philips芯片方案的MP3需要增加外部的控制芯片,所以采用philips芯片的产品在具有高品质的同时,价格也不菲。代表产品有iriver的多数机器(IFP100、300、500、700、800、900、1000系列等)、MPIO的大部分机器(FD100、FL100、FY200、FG100等)、MSC的G128、创新的MX100等。使用该系列芯片方案的产品主要特点是音质处理效果目前属于列举芯片方案里的领先优势。但相对来说,它的开发难度也相对大、整体方案的成本较高等原因。也因此,目前使用了该系列方案的,主要还是集中在高端品牌里。
(2)sigmatel芯片。
Sigmatel常见的解码芯片有Sigmatel 34xx系列和SigmaTel 35xx系列.其中SigmaTel 3550/3560以及SigmaTel 1342是同属于D-Major产品线,主要用于用于PC市场。
igmatel 3410是比较成熟的解决方案,其价格低廉、具有良好的程序移植、通用的固件升级以及超强的稳定性。在2003年Sigmatel 3410占领市场80%的解码芯片,受到各大厂商的极力追捧。Sigmatel 3420则是Sigmatel 3410的升级版,主要是增加了对MP3硬件编码的支持,可以直接从外部音源录取音乐。 SigmaTel 3510/3520是Sigmatel 34xx系列的升级版本,它具有更为完整和强大的功能:一是Hi-Speed高速USB2.0的传输速度达到480Mbps,真正实现了高速传输。35xx系列的第二个改进就是综合能源管理,可以用固件直接控制DC-DC直流转换器,而且支持电池充电功能检测,在能源方面的控制,比以往有了很大的变化。 强化了D/A转换器和耳机的音乐放大器电路部分,语音记录和MP3解码部分,则集成了新式A/D转换器,均有效地提高了处理能力。另外它还加入了播放列表功能,以及子目录管理能力。
Sigmatel从3410到现在火热的3520,其种种改进,都让它不仅仅是单纯的音频解码芯片,而是成为了一个强大的多功能处理芯片,采用Sigmatel芯片方案的MP3不需要再采用外围控制芯片,极大地提升MP3播放器的集成度,让产品体积变得更为轻巧,这也就是采用Sigmatel芯片的MP3性价比为什么很高的原因。该系列解码芯片是目前比较成熟的MP3解码芯片方案,Sigmatel芯片也被人们誉为成熟的"芯"。这个系列芯片的方案,目前也是国内机器使用的最多的。最早为我们熟悉的有MSC H128、爱国者月光宝盒,一直到现在的台电等国产品牌。台电的产品线比较完整,从较早的34xx系列的P310,P606到现在采用Sigmatel 3520的G818,C120全线产品都采用了Sigmatel解码芯片方案,是国内最成熟的采用Sigmatel芯片的MP3品牌之一。另一方面,韩国机器里也有使用该方案的产品。如JNC SSF70、SSF800(3420芯片)、三星55(3420芯片)。
(3)telchips。
Telchips是韩国众多MP3生产厂商支持的解码芯片生产商,主要针对中高端市场。其主要解码芯片包括Tcc73x和Tcc72x系列。这个系列芯片,目前该芯片在韩国机器中使用的比例特别高,国内机器也有使用该方案的,我们熟悉的产品有:DEC M550R、联想F860、zino z700i、MSC PN128、朝华百灵等。Telchips芯片的处理速度较高,但是能耗大,并且信噪比较差,所以好的产品一般都外置D/A运算单元,这也就是目前采用Telchips方案的MP3价格不低的原因。
通过以上我们不难看出为什么sigmatel芯片会被誉为成熟的“芯”,并且拥有非常高的市场占有率。除了这三种主流芯片,其他芯片还有ATMEL,skylark,国产的炬力和凌阳,台湾的华矽等。虽然国产芯片受到了人们的关注,但是由于其不成熟,性价比相比主流芯片差距大,目前杂牌的MP3采用的较多。
解码芯片作为MP3随身听最为关键的一部分,始终决定着音质的表现。作为有损压缩的MP3格式,优秀的解码质量能够很大限度上弥补音频信号的损失。相反,低端的解码芯片会令MP3的编码信息进一步损失。
目前市场上主流MP3随身听所采用的解码芯片主要有Philips的SAA7750/SAA7751、Sigmatel的STMP3410/1342、Telechips的TCC730/TCC731、Samsung的S3C2410等。这些解码芯片的差距非常大,而由此所产生的音质也不同,成本自然有高有低。
一般而言,800元左右的中高端MP3随身听采用Philips或者Telechips的解码芯片,而中端产品多半采用Sigmatel以及Samsung的解码芯片,少数低端产品采用STMicroelectronics或者Sunplus的解码芯片。从命名方式就能看出,部分厂商的解码芯片采用了双芯片形式,也有部分厂商使用的是单芯片。双芯片的好处在于分离解码芯片与控制芯片,这样能够带来更为出色的解码效果;而单芯片为了简化结构,却牺牲了音质,常常用于制造迷你型MP3。
大部分低端MP3随身听因为采用了较低档次的解码芯片,因此总体音质表现总是令人无法满意,这并不是换用一副高档耳机就能彻底解决问题的。除此以外,解码芯片还决定MP3随身听能否支持WMA、VQF、RA、MP3 Pro、WAV等更多的格式。更为令人感到意外的是,少数低端产品所采用的解码芯片已经是几年前的技术,这类库存芯片的综合性能甚至远不及如今的最低端产品,连320Kbps的高编码速率MP3解码都无法支持,然而却凭借制造成本的低廉,和一些大厂争夺用户。
优秀的数/模转换芯片应该能够实现16Bit转换,同时信噪比在100dB以上,并且集成了数字滤波器,让输出的声音更加纯净,而用于很多廉价MP3随身听的WW8725ED数/模转换芯片远远达不到该标准。
除了数/模转换芯片,我们还能在MP3随身听中看到功率放大芯片,主要用于放大输出到耳机接口的信号。优秀的耳机功率放大器应该做到精准放大,同时运用声学原理将噪音尽可能地消除。而廉价MP3的放大器指标严重偏低,导致音量输出虽大,但是失真较为明显。MP3随身听内部还包括电源供给芯片、LCD控制芯片等,廉价的低端产品在各方面都有所缩水,从而令整体品质表现较差,也许在你刚买的时候没听出来,时间久点问题就来了。
稳定性表现:闪存芯片由于MP3随身听在播放过程中的信号流程完全没有涉及机械运动,所以一般来说只要闪存以及储存卡没有问题,在正常情况下播放时绝不会出现跳音等现象。
IRIVER MP3由于采用高端解码芯片Philips的SAA7750,其低音强劲有力,人声还原真实,高频领域宽广,但是由于该芯片成本较高,加上控制芯片,售价自然不菲。其它Sigmatel的STMP1342、Telechip的TCC730,Samsung的S3C2410等解码芯片,表现也比较相近。
现在很多MP3厂商都在鼓吹自己用的是Sigmatel的STMP3410如何如何好,该芯片本身集成度很高,相对成本比较低,且厂家很容易开发或者添加新的功能如歌词显示、电子词典等。所以三星,MSC、丹丁等高端品牌,还有一些小品牌都有采用,其音质表现中规中矩,人声,乐器表现还算不错。而同样采用这一芯片的MP3音质表现并不相同,有时甚至相差很远,其原因就在于MP3内部电路的设计、焊接的工艺、线路板材料等,这些也是影响到解码芯片工作以及音质输出的关键。因此,同样采用STMP3410芯片的MP3价格也是高低不等的。这也从侧面反映了MP3厂商自身的实力强弱。
MP3市场上价格的混乱局面之所以日益加剧。其主要原因是目前市场上大量的非正规渠道而来的闪存芯片,不同品牌MP3的闪存芯片在品质上究竟有多大差异?笔者从闪存芯片的核心部件的性能、以及其他细微之处进行了全面深刻的挖掘。
一:构造方面,flash存储芯片、控制芯片;其他元器件有USB端口、PCB板、外壳、电容、电阻、LED等),软件部分(包括嵌入式软件与应用软件)组成。其中,嵌入式软件是嵌入在控制芯片中,是闪存盘核心技术所在。它直接决定了闪存盘能否支持双启动功能,能否支持USB2.0标准协议,因此,闪存芯片的品质首先取决于控制芯片中嵌入式软件的功能。
二:核心部件方面,目前国内有能力在闪存盘控制芯片基础上自主研发flash存储与控制软件的厂家少之又少,而98%厂商采用的是OEM(贴牌)来的通用型控制芯片。独立研发的控制芯片可以使MP3具备许多独特的功能,从而增加产品的竞争力。
三:芯片与产品的测试也很重要。据笔者了解,合格的闪存芯片不仅首先要通过来料测试与研发部的测试,在设计样机检测、小批量试产检测、工程样机检测、品管部检测、用户检验等过程中也要全部过关。特别是用户检验阶段,根据用户的建议修改嵌入式软件的程序,使之方便易用,并且符合用户的使用习惯。仅这一点,一些外包芯片就很难做到,非正规渠道的芯片就更难说了。
虽然在TELECHIPS芯片方面韩国厂商目前领先,但在SIGMATEL芯片的研发方面,国内厂商的产品已经在性能和开发速度上接近韩厂,而在性价比方面更是拥有了强劲的市场竞争力。从本组产品的测试成绩来看,因为来源众多,各家在开发程度、开发实力方面又不尽相同,因此在产品具体性能表现方面的差异还是不小。
虽然同一芯片产品的差异不小,但由于该方案在国内厂商中属于使用最多的,经过日积月累,还是可以从中发现不少优异的产品,例如: 昂达VX505、创新 MuVo Slim、微星 MEGA5516。其中昂达VX505率先采用了3520芯片方案,尽管其USB 2.0的实测速度并没达到标称,而且在一些细节方面还需要完善,但综合整体性能和价格,其性价比绝对堪称同类产品中的佼佼者
MP3中内置的闪存芯片存在着瑕疵。从整体成本分析,低端产品中FlashROM闪存芯片所占的比重甚至高于MP3解码芯片,此时少数厂商自然会选择低劣的产品来进一步控制成本,从而大打价格战。
很多用户发现自己的MP3随身听在多次删除并写入文件之后,无法识别音频文件。此时不得不重新格式化,然后再复制数据。更有少数用户发现每次复制到闪存的部分位置都会有明显的停顿,播放时也会出现跳音。前者是由于闪存的数据控制芯片兼容性不佳或者FlashROM闪存芯片本身的瑕疵所致,而后者几乎意味着FlashROM闪存芯片存在坏点。
很多低端的MP3随身听一般不用锂离子电池,而是采用5号或者7号电池。消费者肯定很郁闷他们的电量不够用,由于控制电路的拙劣表现以及各个芯片并未采用节能设计,部分廉价MP3随身听在使用普通700mAh镍氢电池时只能播放不到2小时,这自然令人无法接受。较短的供电时间仅仅是一方面,巨大的发热量也令人畏惧。当触摸这些廉价MP3随身听的电池背面时,可以感觉到热,我们可以想象到质量是如何了。
另外还有一些细微之处值得注意。例如主要部件包括主控芯片、Firmware芯片和存储功能的闪存芯片、以及MP3解码芯片、数/模转换芯片、功放芯片和周边的滤波及供电单元上的电容、电阻太多、或太少都会影响到性能,进而影响到MP3的寿命、使用的稳定性;因此要求更高的集成度,而这些高集成度却不是一些买一套生产线的小厂就可以完成的,需要的是强大的技术后盾。
到这里我们对闪存芯片已经有了较为深刻的认识了。由此也可以看出,市场上有一部分MP3之所以能卖出低价、超低价,与它们所采用的芯片、各种元器件不无关系。其中的微妙之处,相信是不言而喻了。
1.飞利浦的SAA7750,价格较贵,光电子成本都需要RMB260左右,音质相对其他方案更加的突出,主要在进口MP3才用到,同时芯片是BGA封装,国内生产技术有限。
2.韩国的TELECHIPS的TCC730,价格比SAA7750便宜一点,需要外接ROM,外围元件多点,因此太小的MP3还做不了,音质还算可以。
3.韩国ECT公司的SKYLARK芯片,目前国产的纽扣机都用到,只是目前还不支持WMA,价格与STMP3410差不多,功能较全。
4.STMP3410,由于很多开发公司都从事这块芯片开发,因此目前能做的功能越来越多,包括电子图片,歌词同步,TXT阅读,闹钟等。但由于它的部分程序放在flash上,因此容易出现丢程序现象
5.凌阳方案,价格比STMP3410要便宜点,音质一般,国产MP3很多用到,但反修率要比STMP3410和炬力ATJ2075低,也是未来国产机比较多人采用的。
6.炬力ATJ2075,国产低端MP3大部分采用,因为服务比较好,比较贴近用户,因此目前的份额正增大。
7.珠海科广,用的工厂较少,市面上仿JNC的圆筒机就是用到这个方案,价格和炬力差不多,还未完全完善。
8.华矽,市面上最低端的方案,价格便宜,功能简单,音质不好。
9.台湾ACCFAST。
10.早期的cirrus,cs72xxcs73xx是mp3方案中的最主要方案
一、Philips的SAA7750/SAA7751/PNX0101ET
在网上对Iriver和MPIO的音质是很有口碑的,也成为MP3爱好者所忠爱的品牌。Philips的SAA7750/SAA7751解码芯片的音质表现:低音量感较足、中音表现出色、而高音则一般。因为它仅仅是解码芯片,还得采用另外一块控制芯片才能使用,到这里解释一下单芯片和双芯片的概念:单芯片是指控制部分和MP3解码运算部分都集成在一片集成电路里面的芯片。 双芯片则是控制部分为一片集成电路、MP3解码运算部分为另一片集成电路;由于本来PhilipsSAA7750/SAA7751就比较贵(据说要200多元一块),加上控制芯片这个成本就比较高了。因此,Iriver和MPIO的MP3的价格都在千元以上。
PNX0101ET是SAA770EL的改良型,外型体积小了,但是性能却大大的提高了,运行功耗远小于SAA7750EL而效率却远高于SAA7750EL。和SAA7750EL相比,PNX0101ET不但音频最高输出功率由12mW提高了18mW,提高了50%,而且播放时间反而大大加长了。
具体型号:Iriver 180 190 380 390 590 ;mpio FL100 FY200 ;
Iriver 780 790 890 1090这几款新机型使用的则是Philips PNX0101ET
二、Sigmatel的STMP3410/3420/1342
Sigmatel的STMP3410/1342的解码芯片因为它是单芯片,集成度高、功能相对不错,而且不用像上面所说的飞利浦的解码芯片要加控制芯片,因为成本大大降低,因此这个芯片也是被很多厂商所采用。高达60%以上市场占有率很好的说明了这一点。Sigmatel的STMP3410/1342的解码芯片音质表现表现中规中矩,声音比较亮丽,中音表现一般。只是低音量感不足、高音比较生硬。
具体型号:三星Yepp 55系列、MSC h128、DEC M220R 、Hyunwon DAH800、魅族系列、JNC SSF800系列。
三、telechips的TCC730/TCC731
价格比Philips的SAA7750/SAA7751要便宜一点,但是需要外挂ROM,外围元件多点,因此不能用于体积小的MP3。telechips的TCC730/TCC731音质总体来说还算不错,各频段平衡,音场宽阔。从功能、性能、音质上来说,TCC730/731都比SIGMATEL芯片好一些——当然目前没有达到SAA7750/SAA7751的水平。
具体型号:DATUMMH356,DEC街舞系列,Wewa王者之音,朝华魔音系列等。
四、Sunplus的SPCA514A/SPCA751A
因为它们两个造价更低、成本也更低,而且拥有:MP3播放、闪存盘功能、DVR格式文件的支持、AB复读、LCD显示等功能被国内不少厂商也开始采用。它们的音质当然不能和飞利浦的SAA7750/SAA7751以及telechip的TCC730/TCC731相比,但是具备了同Sigmatel的STMP3410/3420/1342相抗衡的实力。
结余:由此可见一块小小的解码芯片,对音质好坏所起着多么重要的作用!当然,好的解码芯片也不能与好音质完全的划上等号,还与音源,耳塞档次等因素有关。更加需要注意的是。mp3内部电路的设计,焊接的工艺,线路板材料,各个厂家之间的区别很大,特别是大厂和一些杂牌厂家区别巨大,这些也是影响到解码芯片工作以致音质输出的关键因数。
参考资料:www.imp3.net