中财网皇诗家纺窗帘:MP3~MP6播放器探秘（2）
来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/05/16 07:55:52
MP3-MP6播放器探秘（2）
王德沅
二、MP4播放器
前文进过，MP3播放器是一种主要对MP3等音乐文件进行存储、解码和播放的微小型数字音频设备。那么MP4是什么？简单的说，MP4播放器就是“随身看”，与MP3播放器是“随身听”相互对应。MP4播放器比较正规完整的称呼就是掌上型多媒体（影音）播放器，英文缩写为PMP（Portable Multimedia Player）。MP4播放器可以流畅地播放视频，观看图片和文字，同时也支持音频播放，只是主打功能为视频播放。市面上还有用PMC（微软统定硬件和软件），PVP（类似PMP），PVR（侧重视频录像），PMA（PDA与硬盘MP4的合体）等称呼的播放器，虽然市场销量和社会拥有量远远不及PMP（MP4），但它们基本上都是属于掌上型多媒体数字设备，只是比一般MP4多了些功能和特点而已。
1.MP4播放器的主要功能特点
MP4播放器的主打功能为视频播放，那么视频MP3播放器也可播放视频，它与MP4播放器有什么区别呢？
视频MP3的主要功能还是播放MP3等音乐文件，其音频处理芯片在播放音质和支持类型方面较强，而视频播放只是其附属功能，一般只能支持MTV、MVX、SMV和DMV等特定格式的视频文件，文件资源少，且通用性弱，很不利于用户间交流分享。MP4则主要用于视频播放，其最大特点是支持的视频格式丰富，无需麻烦的格式转换，可直接播放大多数主流的视频文件，主要有：RM、RMVB、FLV、XviD、DivX、AVI、DAT、MPG、VOB等格式的文件。
在显示屏方面，视频MP3的液晶显示屏一般较小，大都集中在
此外，MP4的容量通常也是较大的，过去至少1GB以上，现在趋向于4GB以上，硬盘式播放器则至少10GB，这是存储电影等视频文件所必备的特性。有些MP4还拥有数码相机、电视、DVD、MID和游戏机等多种功能。随着技术的发展，还可能实现DMB、PDA和GPS等功能。
关于MP4的概念和定义，报刊和网络上曾经一度争论激烈，有的说是MP3的下一代产品，也有称是能够播放MP4音频文件的播放器，还有认为存储容量、屏幕都足够大的才能称之为MP4播放器，等等。甚至有洋洋洒洒写了近万字的文章，分析了MP4音频、MPEG-4视频和播放器等的关系，读者看后却如入云里雾里，最后还是不得要领。其实这种争论没必要，目前并没有MP4播放器的国家或行业的标准，MP4播放器就是掌上型多媒体播放器，就这么简单。对消费者而言，你总不能给个MP4名称你就不考虑其功能和性能就买这个产品了吧？对维修人员来讲，重要的是要知道所检修的播放器采用什么主芯片，大体的电路结构、原理和基本维修方法及技巧，而不是研判它究竟是不是“MP4”。
2.MP4播放器的发展回顾
MP4的称呼与MPEG-4（编码）压缩标准密切相关，以至于有人说MP4就是MPEG-4的简称。那么何谓MPEG？MPEG是Moving Pictures Experts Group（运动图像专家组）的缩写。MPEG成立于1988年，其组织成员都是数字影音讯号处理技术的专家，组织的目标是致力于建立数字影音的标准格式ISO/IEC Standard，并成为国际公认并广泛采用的标准。
MPEG-1早于1992年制定。此规范提供每秒30帧352*240分辨率的图像，是一个面向家庭电视质量级的视频、音频压缩标准。其音频具有逼近CD的音质，影像品质则相当于VHS，我们熟知的VCD就是MPEG-1编码制作的影片，对应的文件扩展名为MPG、MPEG或者DAT等。
MPEG-2制定于1994年。MPEG－2主要针对高清晰数字影片，设计目标就是提供接近广播级的高品质输出，获取高品质影像和更高的传输率，声音更具备了CD的音质，而且其音频编码可提供6个（5.1）声道。近年来大行其道的DVD影片的视频部分就是使用MPEG-2这种压缩标准制作的，对应的文件扩展名一般为VOB。
MPEG-3最初专为HDTV（高清电视）制定，由于MPEG-2的出色表现已符合HDTV的要求，故MPEG-3还未彻底完成便被淘汰。需要指出，MP3文件并非使用MPEG-3规范制作的，而是利用MPEG-1中的第三层音频压缩标准制作的声音文件，但至今有些资料竟然还认为MP3就是MPEG-3，这是完全错误的。
MPEG-4是目前最有影响力的多媒体数据压缩编码国际标准之一，它的全称为音频和视觉对象的通用编码。MPEG-4标准于1999年公布，它定义了音频、视频等多媒体数据语法结构和解码过程、互联网传输和人与媒体交互的一整套框架，覆盖了多媒体的绝大部分应用领域，具有高压缩比、灵活性好、可扩展性和交互性强等优点。MPEG-4追求的是高压缩率和网络交互能力，主要用于制作适合网络传输的多媒体文件。其压缩率惊人，可提供图像画质接近DVD, 声音音质媲美CD，但大小只有DVD 1/6到1/8的视频文件。所以除了视像电话，视像电子邮件等网络传输外，一般的MP4播放器或具有视频功能的手机等，都是以支持MPEG-4标准的各种格式文件为主。当然它是一种有损压缩标准，影音质量还是与DVD有一定差距的，但这并不影响它作为一种优秀多媒体应用技术规范而被迅速推广。
MPEG-4标准发布后，由于上述优点，使其逐渐步入了主流视频的行列,也为日后MP4播放格式的确定了初始的标准。当初MPEG-4视频方面广泛使用的压缩方式是足以媲美DVD影片效果的DivX和XviD，MP4主要就是指能播放常见MPEG-4 DivX和XviD视频文件的播放器。应该指出，MPEG-4是压缩编码标准（规范），采用此标准的视频文件很多，它们还有不同编码方式（如DivX等）和不同封装格式（如AVI等）的区别。而我们常说的AVI、RMVB等“格式”通常是指封装格式。但对播放器视频性能和视频文件而言，仅给出封装格式往往是不够的，还要了解其编码格式和编码标准等，例如有一个AVI视频文件，知道它是采用MPEG-4压缩标准、以DivX编码的、用AVI格式封装的文件，这样就比较全面了。
当前，MP4就是泛指掌上型多媒体播放器，简称随身看，许多MP4所支持的视频格式也明显扩展了，并不局限于DivX和XviD。当然，就像彩电等家电一样，不同牌号的MP4播放器也有性能和功能的差别，这就是MP4之间的不一样。而现在的MP4文件主要是指采用MP4封装格式的影音文件，其音频编码一般采用AAC，视频编码为AVC，著名的iPod播放器就是支持MP4格式的PMP。
2002年,法国厂商“爱可视”(ARCHOS)发布了全球第一款MP4播放器产品,通过内置解码技术支持MPEG-4格式文件的放映。
到了2004年5月，软件巨人微软联合英特尔发布了基于MP4理念的PMC(Portable Media Center)标准,并提供“Plays For Sure”多媒体内容下载服务，同时三星、“iriver”、创新、“Gate Way”等众多大厂也加入到这一联盟中。
2005年中，MP4开始在数码视听领域里受到重视，三星、创新、“Gate Way”、D-Link等公司纷纷推出了各自的MP4产品，爱可视和D-Link还发布了具备无线上网功能的MP4播放器，几乎同时，国内厂商爱国者、新科等也纷纷展示了相应的MP4产品。今天的MP4阵营已从当初的蓄势待发态势发展到百花齐放的局面，并且还将蓬勃发展, 生机勃勃。
目前市场上的MP4播放器可谓是五花八门、琳琅满目，图2－1示出了几种典型的播放器外形（不包括高清播放器），供参考。和MP3一样，MP4播放器可以按容量、存储体类型、功能、款式和主芯片类型等不同进行分类，其分类基本与MP3类似，这里不再赘述。对MP4播放器而言，由于以视频播放为主，故而需要较大容量的存储体，前两年因为受到FLASH容量限制，硬盘式ＭＰ4播放器就比较适合市场需要，例如，爱可视AV700播放器，采用
随着MP4产业的飞速发展，现在不少人认为MP3终将被MP4取代，其实不然。这里面一个是价格问题，通常MP3的价格比MP4低的多；另一个因素是消费群体不同。许多用户并不看重MP4这类便携式视频播放器，因为MP3可以边走路（或边工作）边欣赏，但如果是看MP4的话，就很难实现了；况且对喜爱欣赏大片的消费者来说，掌中播放器显然不如家里的家庭影院或大彩电来得过瘾，他们认为MP4只是一种供旅途中解乏和消磨时间的视频播放器而已。
此外，目前的一些手机、PDA等也已具备或部分具备了MP4功能，是否会取代MP4呢？答案是否定的。手机仍是以电话功能为主，其多媒体播放功能大都受到画面尺寸、支持格式、电源续航能力等的限制，是不能与MP4相提并论的，只能算是附加功能而已。
3.MP4播放器和RMVB播放器
MP4的蓬勃发展是和RMVB播放器（也称Real便携播放器或RM/RMVB播放器）密不可分的，2007-2008年期间，RMVB播放器在许多爱好者心目中甚至成了MP4/PMP播放器的代名词。因为在这之前，MP4播放器的发展态势处于低潮阶段，直至RMVB播放器应运而生，MP4才开始重获生机，并且发展迅猛。
在MP4播放器处于低潮的时期，MP4最让用户头疼的问题不是电池续航能力，也不是存储容量，而是视频格式的转换，这是制约MP4发展的最大障碍。由于视频压缩标准和编码、封装方式有很多，而许多播放器只能支持其中一种或几种视频格式文件，其余格式的文件必须用视频转换软件转换后才能播放；这种转换不仅会使画质下降（甚至无法观看），而且操作繁琐，最不能容忍的是耗时太长和占用电脑硬件资源过高。如果一部影片时长80分钟，转换需时73分钟，转换过程中电脑基本不能用于其他工作，这种情况有多少人能够忍受？这种播放器的生命期会长吗？所以开发研制能够直接播放网上资源丰富的视频文件的播放器，才是发展MP4的最好出路，后来出现的RMVB播放器就是被开发出的非常红火的MP4。
大家之所以看好RMVB播放器，是因为网上的RM/RMVB视频格式文件非常多，几乎占据了网络视频的80%以上，可谓海量资源，用户群相当庞大，这些免费资源能被MP4方便使用播放，就大大提升了播放器的实用价值，从而使MP4的社会拥有量迅猛增长。那时，MP4实际播放的视频文件以RM/RMVB文件为主，厂商推出新品大都也以“直播RMVB文件”为主要卖点，因此MP4播放器与RMVB播放器在许多人眼里是划等号的，尽管这种看法是片面的。
但是RMVB播放器的发展也不是一帆风顺的。早在2005年，深圳泰嘉乐公司就推出了支持RM/RMVB视频的MP4播放器，当时引起了很大轰动，但还没等到全国上市就胎死腹中了，原因主要是该机对文件的画面分辨率、视频音频“码流率”和编码标准等要求苛刻，许多从网上下载的RM/RMVB格式文件都不能直播，这当然不可能受到消费者的青睐。
到了2006年，第一款具有真正实用意义的RMVB播放器－－爱国者P881诞生了（图2－2）。这款被厂商自己喻为MP5的播放器采用主频高达1GHz的ARM11主控芯片（飞思卡尔方案），可轻松解码播放分辨率640×480像素、帧率30帧/S的RM/RMVB视频格式文件，实现了绝大多数RM/RMVB文件无需转换、即下即看的功能。但由于售价（2000多元）始终居高不下，制约了这款产品的普及，再加上其采用了硬盘作为存储器，体积较大，携带显得较笨重且防震性能较差，所以也没能掀起MP4销售的热潮。
直至2007－2008年，随着“瑞芯微”、华芯飞（“君正”）、华恒等厂商开发出实用功能强大的芯片方案，RMVB播放器才开始逐渐普及，并在2008年形成了较大的规模。这块市场的主芯片主要由三个系列品种占据着，分别是“瑞芯微”RK27XX系列，包括RK2706、RK2708、RK2710和RK2712等芯片；华芯飞（“君正”）JZ47XX系列，包括JZ4725、JZ4725B、JZ4730、JZ4731、JZ4732、JZ4740、JZ4750和JZ4755等；华恒BF5XX系列，包括BF533、BF542、BF544、BF547、BF548和BF549等。
其中“瑞芯微”RK27XX方案涵盖面最广，从“低端”到“高端”都有它的份额，被众多品牌的播放器厂商相继采用，最多时有近300家厂商进行量产销售，其中包括“蓝魔”、昂达、艾诺、纽曼、“台电”、OPPO、爱国者和长虹佳华等等。华芯飞（“君正”）JZ47XX系列方案主攻“中端”和“中低端”市场，具备“高性价比”优势（“君正”和华芯飞后来分道扬镳），采用该方案的产品有“昂达”VX989＋播放器、“艾诺V2000SE”、TMSON D868、“歌美X760+”、“驰为S
4.MP4播放器的基本结构和原理
在不考虑OTG数码伴侣、数码照相等附加功能的情况下，MP4播放器的基本电路结构与视频MP3大体相同，但是MP4的内涵却比视频MP3要丰富高级的多，主要体现在主芯片、液晶显示屏和存储器等方面，其重中之重当然是主芯片。
既然是以视频播放为主的多媒体娱乐器具，MP4设计的第一重点是要求对众多的影音格式具有优良的编码（Encode）与解码（Decode）能力，而这主要取决于主芯片的性能，MP4需要运算能力强大、优异性能的主芯片来实现众多视频格式的编解码。现阶段MP4主芯片内部核心架构，大都是采用CPU（MCU）搭配DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）的方式，其中DSP是负责编码/解码的处理，CPU则是对文件管理、存取，以及对接口、周边组件的工作等进行处理。
在MP4的工作过程中，很多环节都会影响到最后的画面质量和音频品质，其中主芯片的影响最为明显，是最重要的一环，要求其对各种常用视频格式源文件进行高品质的解码处理，对画质、音质的损伤尽可能低。MP4拥有优秀的主芯片就能够较好地减少压缩信号的损失，还原视频和音频信号的质量就较高。相反，采用低档主芯片，其“音、画”表现就较差。
图2－3是典型的MP4播放器电路结构框图。在图中，主芯片中包括微处理器CPU、编解码器、D/A和A/D转换器等电路。主芯片起主导控制作用，它控制MP4解码器、D/A和A/D转换器和LCD液晶屏等电路，由解码器等把内置存储器（闪存或硬盘），或者是外部插接的FLASH ROM、HD（硬盘）等存储介质之中的视频文件，读出和进行解码，然后经数/模转换器（DAC）转换，将数字信号转换成模拟信号。转换后的模拟音频信号被送到音频功率放大器进行放大，最后被送到耳机输出插口，由耳机发出音乐等信号。现在有不少MP4都有内置扬声器（俗称外响喇叭），这类播放器的音频功率放大器输出的信号还被加到内置喇叭，通过喇叭发出响亮的声音；如果插入耳机则由耳机放声，喇叭停止工作。
图2－3中的SDRAM缓存（或相似功能的缓存）是MP4的必备器件，因为MP4首先要保证视频播放的质量，主芯片解码电路在处理视频信号时，需要读取“闪存”中的数据量很大，而直接从“闪存”读取数据的速度较慢，会影响视频播放的效果，使画面出现马赛克、“掉帧”、“卡顿”、“拖影”和“色块”等现象。而SDRAM缓存读取数据的速度很快，能与解码电路的速度匹配，把它设置在主芯片解码器和FLASH存储器之间，起到数据缓冲之用（相当于电脑内存），就能明显提高播放器视频性能。主芯片解码后的视频信号加到显示控制电路处理，然后送到LCD液晶显示屏，显示出五彩缤纷的图像。
现在有一些MP4还采用了独立音频CODEC（编、解码器）芯片，图2－3中的“独立音频CODEC”方框所示。如不采用这种芯片，主芯片输出信号直接加到音频功率放大器，如图中实线连接的那样；采用独立CODEC时，则如图中虚线连接所示。这种“主芯片+独立CODEC芯片”的“双芯”方案，是由一个芯片主要处理系统和视频编解码等问题，而另一芯片则处理音频信号编解码，两个芯片各司其职，由于独立音频芯片的性能优异，故可拥有比同类播放器更加出色的音质。目前MP4应用的独立CODEC主要有两类，一是英国欧胜电子公司的WM8XXX和WM9XXX系列；另一是美国Cirrus Logic公司的CS42XX系列。例如，“台电”M30型播放器应用RK2706＋WM8987“双芯”方案；而“艾诺”V3000HD型和“驰为”M50型等播放器则采用了“华芯飞CC1600主芯片＋CS
图2－3中的USB接口、按键电路、内置内存、收音电路、电池电源转换和电源管理等部分的基本原理都是和MP3大同小异，这里就不再赘述了。
目前的一些MP4还设置了TV OUT视频输出；模拟游戏；FM发射；OTG数码伴侣；CMMB移动电视；数码相机等辅助功能电路，如图2－3中右上的方框内所示。有些辅助功能将在以后文章中介绍。
图2－4所示为MP4播放器在播放数字视频、音频文件时的主要工作流程。播放器通电启动后，微控制器MCU加载引导程序，随后加载操作系统程序，接受操作指令，访问存储介质，读取视频和音频文件数据，同时读取外围LCD控制器等的状态及显示相关信息，并监测电池电量，再显示音量、片名或曲目、时间及电池余量等信息。然后由主芯片分别执行视频和音频的解码操作任务，解码后的数字音频信号被传送到数/模转换器（DAC），由其转换成模拟音频信号，再经过放大后推动耳机或微型扬声器发出声音；解码转换后的视频信号则通过显示控制电路再加到液晶显示屏，显示出五彩缤纷的图像。如果采用独立音频CODEC芯片，则由CODEC执行音频解码操作任务，主芯片不对音频信号解码。