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，一部容量僅為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”公司推出了世界上第一款MP3播放器產(chǎn)品，型號(hào)為“MPman F 10”。它是現(xiàn)在所有MP3播放器的雛形，之所以把這種最新的產(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(huì)上，MPman F10（以下簡稱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，通常可存儲(chǔ)8－12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(chǔ)空間，并且可通過智能媒體卡插槽擴(kuò)充到更大的容量。

圖一

圖二

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，國內(nèi)外MP3播放器的發(fā)展才有了長足進(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、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。

圖三

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、1GＢ、2GB、4GB、8GB、10－30 GB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(chǔ)器，也稱FLASH存儲(chǔ)器或FLASHROM。2007年前，較為流行的是128ＭＢ、256ＭＢ、512ＭＢ三種“閃存式”MP3播放器，對(duì)應(yīng)可存儲(chǔ)大小為3MB的MP3歌曲約為40、80、160首。2007年開始，由于“閃存”大幅降價(jià)，使MP3的容量明顯趨向于GB（千兆）級(jí)，現(xiàn)在的MP3容量大都是1GＢ－8GB。

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)50G（MP4甚至達(dá)到120G）。采用２０Ｇ硬盤的播放器，可存入約３２０小時(shí)的音樂節(jié)目，按每首歌3－４分鐘計(jì)，可存入4800－6400首，堪稱是一個(gè)巨量！不過微硬盤價(jià)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(gè)硬盤報(bào)廢，因而硬盤MP3、MP4的社會(huì)擁有量一直不大，遠(yuǎn)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(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35×35×9.5mm³，重量僅為12.5克，機(jī)身非常精致小巧，而且連續(xù)播放時(shí)間長達(dá)10小時(shí)。圖5是“藍(lán)魔音悅匯”R2型播放器。這是“藍(lán)魔”公司2009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(fèi)者。

圖四

圖五

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。“五維導(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)。

圖六

 

圖七

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。

圖八

  

圖九

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，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。

圖十二

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、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，有利于延長播放時(shí)間及電池使用壽命。