MP3~MP6播放器探秘（1）-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯MP3~MP6播放器探秘（1）-基礎(chǔ)電子從單純播放音樂的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，我國的數(shù)碼播放器產(chǎn)業(yè)只用了短短四、五年的時間就實現(xiàn)了跳躍式發(fā)展，如此高速發(fā)展，不但使許多消費者眼花繚亂、無所適從，而且也令一些業(yè)內(nèi)人士始料未及，大跌眼鏡。現(xiàn)在市場上各式各樣的數(shù)碼播放器琳瑯滿目，簡直讓人有目不暇接之感，同時也有許多疑問在困擾著不少愛好者和消費者，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型？等等。本文準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MP3等音樂文件進行存儲、解碼和播放的微小型數(shù)字音頻設(shè)備。它的出現(xiàn)，使得原本只能在計算機上播放的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、聲音失真較小和外觀小巧時尚等許多優(yōu)點，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播放器還是一種較的電子產(chǎn)品，一部容量僅為３２ＭＢ的MP3播放器，其價格也高達１千多～２千多元，真是價高嚇人，問津者不多。近年來，隨著生產(chǎn)成本快速降低，產(chǎn)品價格也不斷大幅下降，MP3播放器迅速普及，社會擁有量迅猛上升，正在取代DISCMAN和MD播放器而成為大街小巷的一個亮點。MP3和后來逐漸普及的MP4等一起，造就了一個巨大的數(shù)碼播放器用戶群和擴展了潛在購買力，從而進一步推動了我國數(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“世韓”公司推出了世界上款MP3播放器產(chǎn)品，型號為“MPmanF10”。它是現(xiàn)在所有MP3播放器的雛形，之所以把這種的產(chǎn)品稱為MPman，是借由日本Sony公司在開發(fā)Walkman和Discman播放器的戰(zhàn)略，其寓意就是希望該產(chǎn)品能夠沿襲日本Sony公司在Walkman和Discman的戰(zhàn)略，成為便攜式MP3播放器產(chǎn)品的代名詞。

在1998年3月份的CeBIT展會上，MPmanF10（以下簡稱F10）播放器首次亮相。同年5月，F(xiàn)10播放器正式開始批量生產(chǎn)，到夏季就開始進入美、歐市場。在美國市場上，F(xiàn)10播放器的售價是250美元，但隨著DM公司200美元RioPMP300（以下簡稱PMP300）播放器的推出，F(xiàn)10的價格也被迫降至200美元。實際上，MP3播放器的廣泛使用是從PMP300開始的，大多數(shù)人因此也誤認為PMP300是世界上臺MP3播放器，其實不然。

F10播放器如圖1所示。該機帶有一個小的LCD（液晶顯示屏），可顯示歌曲名稱、演唱者和播放進度等，其內(nèi)存具有32MB存儲空間，通?？纱鎯?－12首歌曲，外形大小為91*70*16.5mm。圖2所示為PMP300播放器，其帶有一塊更大的LCD顯示屏。它同樣具有32MB的存儲空間，并且可通過智能媒體卡插槽擴充到更大的容量。

圖1

圖2

在1998年到2022年期間，一些廠商也相繼繼續(xù)開發(fā)了包括MPman、RioPMP品牌在內(nèi)的一些MP3播放器，但發(fā)展速度較為緩慢。直到2022－2022年之后，國內(nèi)外MP3播放器的發(fā)展才有了長足進步，主要包括以下幾方面。

（1）。彩色顯示屏大量普及

早在2022年，國內(nèi)市場上就出現(xiàn)了以雙色OLED彩屏（彩色顯示屏）MP3播放器，但其實它只是雙色顯示屏，并非真正的彩屏。到了2022年，隨著顯示屏技術(shù)的發(fā)展和相應主芯片的推出（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”的普及一樣，MP3彩屏的應用也帶來了如瀏覽圖片和動態(tài)圖像等一些功能。彩屏普及是一種趨勢，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，其價格也高達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iPodnano、Sandisk公司推出的2GB－6GB的Sansae200、國內(nèi)“昂達”、“魅族”、“酷比魔方”、“藍魔”等品牌的大容量MP3播放器。今后MP3播放器將全面進入大容量的時代，而小容量的MP3將會逐漸被淘汰。

（3）。視頻播放等功能日益擴展

除了用于純音樂收聽的MP3播放器外，功能簡單的MP3播放器已逐漸失寵于市場，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，市場的中高端MP3產(chǎn)品幾乎都是這類播放器，就是在當前MP4播放器逐漸紅火的形勢下，它們?nèi)杂幸欢ǖ氖袌鲣N售量和巨大的社會保有量。

2022年末，首部支持“動態(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低廉而深受消費者歡迎。它可算是視頻MP3的雛形，引領(lǐng)了一場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。2022年，以應用珠海炬力公司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Sigmatel（西瑪特）公司推出了STMP35XX系列主芯片方案，韓國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、M、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。

2022年4月，“藍魔”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，首次支持基于MPEG-4壓縮標準XviD編碼的AVI格式視頻文件，播放速率可達20幀/秒，畫面分辨率也達到了QCIF標準（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標準水平，能夠以30幀/秒的速度支持Di編碼的AVI格式視頻，事實上已經(jīng)初步達到了MP4芯片的水準?！叭鹦尽痹赗ockchipRK26XX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，推動了MP3業(yè)界的發(fā)展。

市場上的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所示為常見的幾種ＭＰ３播放器外形，供參考。

圖3

MP3播放器可以按（存儲體）容量、存儲體類型、功能、款式和主芯片類型等不同進行分類。

通常按MP3內(nèi)置的存儲體容量大小進行分類，可分為32MB、64MB、128MB、256MB、512MB、1GB、2GB、4GB、8GB、10－30GB等多種，其中8GB及其以下的播放器主要是“閃存式”MP3，8GB以上的產(chǎn)品主要是硬盤式MP3?！伴W存”就是快閃存儲器，也稱FLASH存儲器或FLASHROM。2022年前，較為流行的是128MB、256MB、512MB三種“閃存式”MP3播放器，對應可存儲大小為3MB的MP3歌曲約為40、80、160首。2022年開始，由于“閃存”大幅降價，使MP3的容量明顯趨向于GB（千兆）級，現(xiàn)在的MP3容量大都是1GB－8GB。

按存儲體類型分，主要有“閃存式”MP3和硬盤式MP3兩種?！伴W存式”MP3具有價格便宜、體積小巧、重量很輕等優(yōu)點，一直市場的主流產(chǎn)品。隨著微硬盤技術(shù)的發(fā)展，大容量的硬盤式MP3播放器應運而生，其容量可達50G（MP4甚至達到120G）。采用20G硬盤的播放器，可存入約320小時的音樂節(jié)目，按每首歌3－4分鐘計，可存入4800－6400首，堪稱是一個巨量！不過微硬盤價格昂貴，體積較大，而且抗震能力差，摔一下輕則造成盤面劃傷，重則整個硬盤報廢，因而硬盤MP3、MP4的社會擁有量一直不大，遠不及“閃存式”MP3、MP4。

按功能和用途分類，主要有單功能普通型和多功能復合型。單功能普通型MP3通常帶有播放、開關(guān)機、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、使用方便及價格低廉是其主要特點，已經(jīng)成為市場的熱點之一。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”313型MP3播放器，其外觀像一塊方糖，故而命名為“音樂方糖”MP3。該機體積為35×35×9.5mm3，重量僅為12.5克，機身非常精致小巧，而且連續(xù)播放時間長達10小時。圖5是“藍魔音悅匯”R2型播放器。這是“藍魔”公司2022年全新推出的一款純音樂MP3，它兼顧了屏幕顯示及3D音效，還加了功率較大的（內(nèi)置）外響喇叭。這類播放器主要適合以聆聽音樂為主的消費者。

圖4

圖5

多功能復合型機種除了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、開會議或聽演講時進行錄音，作為備忘；復讀等功能可幫助學習外語；電話簿的功能可提供很多方便。此外，具有真彩色顯示、定時關(guān)機、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，雖然從外表看好像零部件不太多，結(jié)構(gòu)也不太復雜，其實不然，麻雀雖小五臟俱全，MP3播放器其實就是一個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信號輸出端口等部分。

為了使大家對MP3播放器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有個直觀的初步認識和印象，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、液晶屏保護套、“五維”導航鍵（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“保護套”是為了更好地保護屏幕，防止損壞或損傷，但是這個套子不是必需的，有些不太考究的產(chǎn)品就沒這個部件?！拔寰S導航鍵”則是一種目前包括MP3、手機在內(nèi)的許多消費類電子產(chǎn)品被廣泛采用的控制開關(guān)鍵鈕，其操作性能比多個單鍵組合形式有較明顯提高，設(shè)計良好的“五維導航鍵”操作起來得心應手，手感很不錯。

圖6

圖7

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，其優(yōu)點主要是兩部分電路功能分開獨立，相互干擾較小，性能較穩(wěn)定，而且有利于縮小體積，缺點是設(shè)計較復雜，生產(chǎn)成本較高。

圖8

圖9

也有一些MP3采用單印制電路板模式設(shè)計，過去主要是一些中、低價的播放器，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)計裝配就可解決這個問題。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)和元器件分布簡潔明了，看上去比較舒服，焊接工藝也不錯。圖11所示為該機印制板的另一面，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10

圖11

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，除了信號層、電源層、地線層、信號層之外，多了排布于電源層和地線層之間的兩層信號層，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）或AAA（7號）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，充電較方便等優(yōu)點。

4.MP3播放器的基本原理

有了對MP3播放器的初步認識和印象后，我們再來講解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組成的。主芯片實際相當于一個芯片組，該芯片在實際的機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)字信號處理器）芯片為，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慣性地稱之為“解碼芯片”、主控芯片或MCU（微控制器）等。

圖12

圖12中的主芯片起主導控制和解碼等作用，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”（FLASHROM）或者是外置移動存儲介質(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，經(jīng)過放大后從耳機輸送到我們的耳朵中，就可聽到優(yōu)美的音樂了。同時，由LCD液晶顯示器顯示出相應的操作提示和歌曲文件的名稱、時長、播放進度、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）用于數(shù)碼錄音、復讀學習時輸入音頻信號。USB插口是用來與計算機交換數(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)過這個接口來實現(xiàn)。USB的全稱是UniversalSerialBus，意即：通用串行