MP3~MP6播放器探秘（1）從單純播放音樂的MP3播放器到可播放專門格式影音內(nèi)容的視頻MP3播放器,，從可播放復(fù)雜影音內(nèi)容的MP4播放器直至近期的MP5、高清MP4和MP6等播放器,，我國(guó)的數(shù)碼播放器產(chǎn)業(yè)只用了短短四,、五年的時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了跳躍式發(fā)展，如此高速發(fā)展,，不但使許多消費(fèi)者眼花繚亂,、無所適從，而且也令一些業(yè)內(nèi)人士始料未及,，大跌眼鏡?，F(xiàn)在市場(chǎng)上各式各樣的數(shù)碼播放器琳瑯滿目，簡(jiǎn)直讓人有目不暇接之感,，同時(shí)也有許多疑問在困擾著不少愛好者和消費(fèi)者,，例如：什么是MP3、MP4及高清MP4,？它們的基本原理和結(jié)構(gòu)有何區(qū)別,？MP5、MP6又是怎么回事,？從MP3到MP6是如何演變發(fā)展過來的,？現(xiàn)在市面上主要流行什么機(jī)型？等等,。本文準(zhǔn)備圍繞這些大家十分關(guān)心的問題,，分別講解MP3、MP4,、高清MP4和MP5,、MP6播放器的發(fā)展回顧、種類,、基本結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)要原理等,，希望能給愛好者和相關(guān)人員帶來啟發(fā)和幫助。 一,、MP3播放器 MP3播放器是一種主要對(duì)MP3等音樂文件進(jìn)行存儲(chǔ),、解碼和播放的微小型數(shù)字音頻設(shè)備。它的出現(xiàn),，使得原本只能在計(jì)算機(jī)上播放的MP3 (包括WMA,、WAV等)格式的音樂文件，變成像CD,、磁帶等音頻資源一樣可以隨處聆聽欣賞。MP3播放器又稱MP3隨身聽，具有使用操作方便,、音樂資源豐富,、無磁帶磨損老化問題、比DISCMAN耐振動(dòng),、聲音失真較小和外觀小巧時(shí)尚等許多優(yōu)點(diǎn),，是繼WALKMAN、DISCMAN和MD等播放器之后出現(xiàn)的一種較為理想的音樂播放和收聽器具,。 然而5,、6年前，MP3播放器還是一種較高檔的電子產(chǎn)品,，一部容量?jī)H為３２ＭＢ的MP3播放器,，其價(jià)格也高達(dá)１千多～２千多元，真是價(jià)高嚇人,，問津者不多,。近年來，隨著生產(chǎn)成本快速降低,，產(chǎn)品價(jià)格也不斷大幅下降,，MP3播放器迅速普及，社會(huì)擁有量迅猛上升,，正在取代DISCMAN和MD播放器而成為大街小巷的一個(gè)亮點(diǎn),。MP3和后來逐漸普及的MP4等一起，造就了一個(gè)巨大的數(shù)碼播放器用戶群和擴(kuò)展了潛在購買力,，從而進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)數(shù)碼電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。 1.MP3播放器的發(fā)展回顧 1998年，韓國(guó)“世韓”公司推出了世界上第一款MP3播放器產(chǎn)品,，型號(hào)為“MPman F 在1998年3月份的CeBIT展會(huì)上,，MPman F10（以下簡(jiǎn)稱F10）播放器首次亮相。同年5月,，F10播放器正式開始批量生產(chǎn),，到夏季就開始進(jìn)入美、歐市場(chǎng),。在美國(guó)市場(chǎng)上,，F10播放器的售價(jià)是250美元,， 但隨著DM公司200美元Rio PMP300（以下簡(jiǎn)稱PMP300）播放器的推出，F10的價(jià)格也被迫降至200美元,。實(shí)際上,，MP3播放器的廣泛使用是從PMP300開始的，大多數(shù)人因此也誤認(rèn)為PMP300是世界上第一臺(tái)MP3播放器,，其實(shí)不然,。 F10播放器如圖1所示。該機(jī)帶有一個(gè)小的LCD（液晶顯示屏）,，可顯示歌曲名稱,、演唱者和播放進(jìn)度等，其內(nèi)存具有32MB存儲(chǔ)空間,，通?？纱鎯?chǔ)8－12首歌曲，外形大小為91*70*
在1998年到2001年期間，一些廠商也相繼繼續(xù)開發(fā)了包括MP man,、Rio PMP品牌在內(nèi)的一些MP3播放器,，但發(fā)展速度較為緩慢。直到2002－2003年之后,，國(guó)內(nèi)外MP3播放器的發(fā)展才有了長(zhǎng)足進(jìn)步,，主要包括以下幾方面。 (1). 彩色顯示屏大量普及 早在2004年,，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上就出現(xiàn)了以雙色OLED彩屏（彩色顯示屏）MP3播放器,，但其實(shí)它只是雙色顯示屏，并非真正的彩屏,。到了2005年,，隨著顯示屏技術(shù)的發(fā)展和相應(yīng)主芯片的推出（如炬力ATJ2085等芯片），帶有6.5萬色彩屏的MP3產(chǎn)品大量出現(xiàn),，而且價(jià)格也不斷降低,，使得彩屏開始在中低端MP3播放器中大量普及。如同過去“彩屏手機(jī)”的普及一樣,，MP3彩屏的應(yīng)用也帶來了如瀏覽圖片和動(dòng)態(tài)圖像等一些功能,。彩屏普及是一種趨勢(shì)，目前除了一些純音樂MP3播放器外,，絕大多數(shù)的MP3全是帶有彩屏的產(chǎn)品,。 (2). 大容量產(chǎn)品成為主流 幾年前,，一部容量為３２ＭＢ的ＭＰ３播放器，其價(jià)格也高達(dá)１～２千多元,，現(xiàn)在隨著大容量“閃存”芯片的大量生產(chǎn)和價(jià)格明顯下降,，2GB容量的“閃存”MP3播放器已經(jīng)非常普及，4－8GB容量的MP3播放器也已不稀奇了,，如：蘋果公司生產(chǎn)的2GB、4GB的 iPod nano,、 Sandisk公司推出的2GB－6GB的Sansa e200,、國(guó)內(nèi)“昂達(dá)”、“魅族”,、“酷比魔方”,、“藍(lán)魔”等品牌的大容量MP3播放器。今后MP3播放器將全面進(jìn)入大容量的時(shí)代,，而小容量的MP3將會(huì)逐漸被淘汰,。 (3). 視頻播放等功能日益擴(kuò)展 除了用于純音樂收聽的MP3播放器外，功能簡(jiǎn)單的MP3播放器已逐漸失寵于市場(chǎng),，而帶“彩屏”和視頻播放等多種功能的MP3曾經(jīng)一度成為大熱門,，市場(chǎng)的中高端MP3產(chǎn)品幾乎都是這類播放器，就是在當(dāng)前MP4播放器逐漸紅火的形勢(shì)下,，它們?nèi)杂幸欢ǖ氖袌?chǎng)銷售量和巨大的社會(huì)保有量,。 2004年末，首部支持“動(dòng)態(tài)JPG視頻文件”播放的MP3播放器誕生了,。雖然其顯示屏只有1.0英寸,，分辨率僅96×64像素，只支持專門的視頻格式,，音質(zhì)表現(xiàn)也平平,，但卻因功能新鮮和售價(jià)低廉而深受消費(fèi)者歡迎。它可算是視頻MP3的雛形,，引領(lǐng)了一場(chǎng)MP3功能的革命,，使得MP3逐漸融合了視頻播放功能，不再只是聽音樂和接收FM廣播的產(chǎn)品,。2005年,，以應(yīng)用珠海炬力公司ATJ2085主芯片為代表的第二代視頻MP3問世了，炬力公司后來又推出能完全支持1.8英寸“大屏幕”的ATJ2097主芯片,。不久,，美國(guó)Sigmatel（西瑪特）公司推出了STMP35XX系列主芯片方案,，韓國(guó)Telechips推出了TCC76X和TCC77X系列主芯片方案,，它們奠定了視頻MP3的發(fā)展基礎(chǔ)。但是這些方案大都只能支持MTV、MVX,、SMV和DMV等特定格式的視頻文件播放，文件資源較少,，而且通用性較差,，不利于用戶間交流分享。 2006年4月,，“藍(lán)魔”廠商聯(lián)手“瑞芯”微電子公司推出了基于第三代視頻MP3方案（RK2606）的RM100型播放器,，它一改第二代視頻MP3的缺點(diǎn)，首次支持基于MPEG-4壓縮標(biāo)準(zhǔn)XviD編碼的AVI格式視頻文件,，播放速率最高可達(dá)20幀/秒,，畫面分辨率也達(dá)到了QCIF標(biāo)準(zhǔn)（220×176像素），后續(xù)的RK2608還將畫面分辨率提高到320×240像素的QVGA標(biāo)準(zhǔn)水平,，能夠以30幀/秒的速度支持Divx編碼的AVI格式視頻,，事實(shí)上已經(jīng)初步達(dá)到了MP4芯片的水準(zhǔn)。 “瑞芯”在Rockchip RK26XX系列方案之后發(fā)展了性能更佳的RK27XX系列,，兩者都是視頻MP3及MP4的主流方案,。 2.MP3播放器的種類和功能 在MP3的10年發(fā)展過程中，出現(xiàn)了許許多多不同種類,、功能和特色的MP3播放器,，一些經(jīng)典產(chǎn)品有著里程碑似的意義，留在了眾多用戶的心里,，推動(dòng)了MP3業(yè)界的發(fā)展,。 市場(chǎng)上的ＭＰ３播放器可謂是琳瑯滿目、日新月異,，其外型更是五花八門,，圓形、方形,、扁形,、三角形、矩形,、手表型和首飾形等等,，圖3所示為最常見的幾種ＭＰ３播放器外形，供參考,。
ＭＰ３播放器可以按（存儲(chǔ)體）容量,、存儲(chǔ)體類型、功能,、款式和主芯片類型等不同進(jìn)行分類,。 通常按MP3內(nèi)置的存儲(chǔ)體容量大小進(jìn)行分類，可分為32ＭＢ、64ＭＢ,、128ＭＢ,、256ＭＢ、512ＭＢ,、 按存儲(chǔ)體類型分，主要有“閃存式”MP3和硬盤式MP3兩種,?！伴W存式”MP3具有價(jià)格便宜、體積小巧,、重量很輕等優(yōu)點(diǎn),，一直市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。隨著微硬盤技術(shù)的發(fā)展,，大容量的硬盤式MP3播放器應(yīng)運(yùn)而生,，其最大容量可達(dá) 按功能和用途分類,，主要有單功能普通型和多功能復(fù)合型。單功能普通型MP3通常帶有播放,、開關(guān)機(jī),、歌名顯示、播放信息等基本操作和顯示功能,，但沒有或很少有其他功能,，目前這類MP3已經(jīng)向“純音樂播放型”方向發(fā)展，體積小,、重量輕,、外觀美、使用方便及價(jià)格低廉是其主要特點(diǎn),，已經(jīng)成為市場(chǎng)的熱點(diǎn)之一,。如圖4和圖5所示就是兩款典型的“純音樂MP3播放器”。其中圖4是“昂達(dá)”VX313型MP3播放器,，其外觀像一塊方糖,，故而命名為“音樂方糖”MP3。該機(jī)體積為35×35×
多功能復(fù)合型機(jī)種除了MP3播放功能,，還有其他附加功能,，例如ＦＭ收音功能可以用于收聽調(diào)頻廣播節(jié)目；錄音功能可在上課、開會(huì)議或聽演講時(shí)進(jìn)行錄音,，作為備忘,；復(fù)讀等功能可幫助學(xué)習(xí)外語；電話簿的功能可提供很多方便,。此外,，具有真彩色顯示、定時(shí)關(guān)機(jī),、鬧鐘,、磁盤加密、游戲,、支持WMA等音頻視頻格式,、支持電子書閱讀和圖片瀏覽等功能的MP3產(chǎn)品也屢見不鮮。 3.MP3播放器的基本結(jié)構(gòu) 現(xiàn)在的MP3播放器大多采用微小型的集成電路和其他零部件組成,，其中采用了較多貼片式電子元器件,，結(jié)構(gòu)緊湊精細(xì)，雖然從外表看好像零部件不太多,，結(jié)構(gòu)也不太復(fù)雜,，其實(shí)不然，麻雀雖小五臟俱全,，MP3播放器其實(shí)就是一個(gè)特定功能的微型電腦，在其印制電路板上和集成電路內(nèi)部包含了許許多多的元器件,。較為典型的MP3播放器的內(nèi)部主要包括數(shù)據(jù)端口,、內(nèi)存儲(chǔ)器、微處理器（MCU）,、解碼器,、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、顯示屏,、播放及功能控制,、音頻輸入輸出端口、放大器,、話筒,、電源控制管理和耳機(jī)信號(hào)輸出端口等部分。 為了使大家對(duì)MP3播放器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有個(gè)直觀的初步認(rèn)識(shí)和印象,，下面以一款典型的播放器為例,，看看其內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)。圖6所示是其外形圖,。拆卸該機(jī)外殼四角的四顆螺絲,，打開前后蓋，取下面板之后就可看到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)了，見圖7,。由圖可見,，機(jī)子主要由兩塊印制電路板組成，上層印制板主要有LCD顯示屏,、液晶屏保護(hù)套,、“五維”導(dǎo)航鍵（上、下,、左,、右、中等五維控制開關(guān)鍵鈕）和FLASH“閃存”芯片等零部件,，圖7所示主要是上層印制板的正面圖,。其中，液晶屏“保護(hù)套”是為了更好地保護(hù)屏幕,，防止損壞或損傷,，但是這個(gè)套子不是必需的，有些不太考究的產(chǎn)品就沒這個(gè)部件,?！拔寰S導(dǎo)航鍵”則是一種目前包括MP3、手機(jī)在內(nèi)的許多消費(fèi)類電子產(chǎn)品被廣泛采用的控制開關(guān)鍵鈕,，其操作性能比多個(gè)單鍵組合形式有較明顯提高,，設(shè)計(jì)良好的“五維導(dǎo)航鍵”操作起來得心應(yīng)手，手感很不錯(cuò),。 上層印制板的反面主要由USB接口電路,、解碼主芯片及“主晶振”還有音頻輸出及錄音等部分所組成，如圖8所示,。下層印制板如圖9所示,，主要是按鍵開關(guān)、電源控制管理部分和FM收音電路等,。不少MP3都采用類似于圖7至圖9所示的雙印制電路板模式設(shè)計(jì),，其優(yōu)點(diǎn)主要是兩部分電路功能分開獨(dú)立，相互干擾較小,，性能較穩(wěn)定,，而且有利于縮小體積，缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)較復(fù)雜,，生產(chǎn)成本較高,。
也有一些MP3采用單印制電路板模式設(shè)計(jì)，過去主要是一些中,、低價(jià)的播放器,，但現(xiàn)在有較多視頻MP3和MP4播放器也采用此模式,。這種電路可能帶來一些干擾弊端，但合理設(shè)計(jì)裝配就可解決這個(gè)問題,。圖10就是采用單印制板模式的艾諾V80型MP3播放器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖,。該機(jī)主芯片使用炬力公司的ATJ2097；電源采用可拆卸式鋰電池供電方式,，十分方便維修和調(diào)換,。印制板的結(jié)構(gòu)和元器件分布簡(jiǎn)潔明了，看上去比較舒服,，焊接工藝也不錯(cuò),。圖11所示為該機(jī)印制板的另一面，該面主要有液晶顯示屏和按鍵開關(guān)等電路,，元器件不多,。
圖十
圖十一
MP3播放器一般采用4層或6層式(PCB)印制電路基板。6層PCB基板相比4層PCB基板而言,，除了信號(hào)層,、電源層、地線層,、信號(hào)層之外,，多了排布于電源層和地線層之間的兩層信號(hào)層，從而擁有更好的性能和穩(wěn)定性,。電路板走線工藝的好壞和元器件的優(yōu)劣對(duì)播放器產(chǎn)品的性能及穩(wěn)定性有很大的影響,。 以前的MP3播放器有采用AA（5號(hào)）或AAA（7號(hào)）電池的，也有使用充電電池的,，現(xiàn)在則大都用內(nèi)置鋰充電電池供電,，具有體積較小，壽命較長(zhǎng),，充電較方便等優(yōu)點(diǎn)。 4.MP3播放器的基本原理 有了對(duì)MP3播放器的初步認(rèn)識(shí)和印象后,，我們?cè)賮碇v解MP3播放器的基本工作原理,，可用圖12來說明。由圖可見,，MP3播放器是由主芯片為核心組成的,。主芯片實(shí)際相當(dāng)于一個(gè)芯片組，該芯片在實(shí)際的機(jī)子中可能是幾片集成電路或單片式芯片,，它是由解碼DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）芯片為核心,，將MP3解碼芯片、MCU微（處理）控制器,、接口控制芯片和操作控制電路等集成或組合起來而成,，就是大家經(jīng)常聽到的所謂“某某MP3芯片方案”,。盡管集成的主芯片實(shí)際作用已經(jīng)不是單一的解碼功能了，但不少資料中仍然習(xí)慣性地稱之為“解碼芯片”,、主控芯片或MCU（微控制器）等,。 圖12中的主芯片起主導(dǎo)控制和解碼等作用，它控制解碼芯片和LCD液晶屏等電路,，由解碼芯片把內(nèi)置的“閃存”(FLASH ROM)或者是外置移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)（閃存或硬盤等）之中的MP3文件解碼,，然后經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC）轉(zhuǎn)換，變成模擬音頻信號(hào),，經(jīng)過放大后從耳機(jī)輸送到我們的耳朵中,，就可聽到優(yōu)美的音樂了。同時(shí),，由LCD液晶顯示器顯示出相應(yīng)的操作提示和歌曲文件的名稱,、時(shí)長(zhǎng)、播放進(jìn)度,、音量,、電池能量等信息。 圖12中的按鍵開關(guān)是用戶輸入操作控制播放器的鍵鈕開關(guān),。話筒（麥克風(fēng)）用于數(shù)碼錄音,、復(fù)讀學(xué)習(xí)時(shí)輸入音頻信號(hào)。USB插口是用來與計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)的插座,，傳送MP3音樂文件,、安裝更新管理程序等操作都是要經(jīng)過這個(gè)接口來實(shí)現(xiàn)。USB的全稱是Universal Serial Bus,，意即：通用串行總線,。目前MP3播放器普遍采用的是USB2.0 FS（Full Speed 全速）或USB(2.0) FS（Hi Speed 高速），早期產(chǎn)品則大多采用USB1.1的接口,，其一般傳輸速率是1.5Mbps（兆位每秒）,，僅為USB FS的1/8，比USB HS更要慢許多,，不利于較大文件的傳輸,。FM收音機(jī)電路則是為收聽FM電臺(tái)廣播而設(shè)置，是MP3的輔助功能,。電池是整機(jī)的電源,，它通過電源轉(zhuǎn)換和管理電路后，輸出合適的電源電壓供給各部分電路使用,。 圖13示出了MP3播放器在播放數(shù)字音頻文件時(shí)的主要工作流程,。我們知道，MP3播放器是一個(gè)軟硬件集合體,，其中軟件（固件）對(duì)播放器正常工作有著重要的作用,。圖13說明的主要就是軟件的控制流程,。播放器通電啟動(dòng)后，MCU（主芯片）加載引導(dǎo)程序,，隨后加載操作系統(tǒng)程序,，接受操作指令，訪問存儲(chǔ)介質(zhì),，讀取音頻文件數(shù)據(jù)至內(nèi)存,，同時(shí)讀取外圍LCD控制器等的狀態(tài)及顯示相關(guān)信息，并監(jiān)測(cè)電池電量,，再顯示音量,、曲目、時(shí)間及電池余量等,。然后由主芯片或DSP執(zhí)行解碼操作任務(wù),，解碼后的數(shù)字音頻信號(hào)被傳送到數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC），由其轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號(hào),，再經(jīng)過放大后推動(dòng)耳機(jī)或揚(yáng)聲器發(fā)出聲音,。 由于（閃存式）MP3播放器在工作中完全沒機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不會(huì)像CD,、MD播放器那樣會(huì)因光頭受到外界震動(dòng)而發(fā)生跳動(dòng)音,、抖動(dòng)音等現(xiàn)象，更不會(huì)像磁帶播放器那樣出現(xiàn)卡帶等故障,，所以防震性能非常優(yōu)良,。此外，由于MP3沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,，所以其耗電量沒有CD等隨身聽大,，這有利于縮小機(jī)子體積，減小電路干擾,，節(jié)省電池能量,，有利于延長(zhǎng)播放時(shí)間及電池使用壽命。 |
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