MP3/MP4播放器工作原理详细介绍

MP3/MP4播放器工作原理详细介绍

MP3播放器是在音乐格式发展过程中应运而生的最新播放器，它帮助用户欣赏自己的音乐。唱片、八音轨磁带、盒式录音带以及CD这些较早的音乐格式都不能提供MP3播放器可带给音乐爱好者的便利性和可控性。只要有一个MP3在手里或口袋中，用户就可以创建个性化的音乐列表，随身携带数千首歌曲。

Apple 供图 小型苹果iPod Mini的尺寸只有9.1x5x1.3厘米。

用户存储的所有音乐和MP3播放器本身会装到一个扑克牌大小的设备中。携带这个设备与携带一个CD播放器和CD存储包相比，最大的差别是尺寸小了许多。这些优点促进了MP3播放器的广泛流行。这种流行还与用户可选择的播放器的多样性有关。厂家为了吸引广大用户，推出了许多不同外形和尺寸的MP3播放器。您甚至会发现有些播放器与其他设备和消费产品集成在了一起。

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在本文中，您会了解到有关MP3播放器的内部技术以及目前推出的各种播放器的更多信息。您还会知道如何获得音乐以及装饰您的播放器。在上世纪90年代末，MP3文件格式引发了音乐发行行业的变革，文件交换服务和第一款便携式MP3播放器也在此时粉墨登场。MP3（MPEG Audio Layer III）是一种压缩音频文件的方法。MPEG是Moving Picture Experts Group（运动图像专家组）的缩写，正是这个专家组开发了视频数据的压缩系统，其中包括 DVD影片、高清电视广播和数字卫星系统。

使用MP3压缩系统可减少歌曲的字节数，同时保留了与CD相近的声音质量。在任何时候压缩歌曲，您都会使歌曲的某些音质受到影响，这也是为了用较小的存储系统携带更多音乐文件所付出的代价。文件大小减少之后，从互联网下载歌曲也会更快。

假如一首普通的歌曲约4分钟长，在CD上，这样的一首歌曲大约需要40MB的存储空间，如果用MP3格式加以压缩，它只需要4MB的存储空间。平均起来，64MB的存储空间可以存储一小时的音乐。如果拥有一个存储空间为1GB（约1000MB）的MP3播放器，用户可以携带大约240首歌曲，这相当于大约20张CD。传统CD上存储的歌曲已经过解压缩，因此存储相同数量的歌曲需要更多的CD。 现在有些CD也支持MP3文件。

尽管MP3可能是最为大家所知的文件格式，不过除了MP3文件之外，MP3播放器上还可以播放其他不同的文件格式。虽然大多数MP3播放器可以支持多种格式，但是不是所有播放器都支持相同的格式。以下是可以在不同的播放器上播放的文件格式：

WMA——Windows Media Audio（Windows媒体音频） WAV——Waveform Audio（波形音频） MIDI——Music Instrument Digital Interface（乐器数字接口） AAC——Advanced Audio Coding（高级音频编码） Ogg Vorbis——一种免费、开放和非专利的音乐格式 ADPCM——Adaptive Differential Pulse Code Modulation（自适应差值脉冲编码调制） ASF——Advanced Streaming Format（高级流格式） VQF——Vector Quantization Format（矢量量化格式）

有关MP3文件格式的更多信息，请参见MP3文件是什么。 在下一节，我们将介绍使您可以听音乐的播放器技术。

音乐播放器的发展历程 1877——托马斯·爱迪生（Thomas Edison）发明了电唱机。 1880——尼古拉·特斯拉（Nikolai Tesla）发明了收音机。 1887——埃米尔·贝林纳（Emile Berliner）取得了采用平面涂锌唱片的留声机的专利权。 1906——广播了第一个声乐广播节目。雷吉纳德·菲森登（Reginald Fessenden）利用连续的电磁能从美国马萨诸塞州科德角的Brant Rock广播节目。 1929——推出调频（FM）收音机。 1934——约瑟夫·比甘（Joseph Begun）发明了第一个广播用磁带录音机。 1948——哥伦比亚唱片公司推出长时间（LP）唱片，按33.3转/分的速度播放。 1949——RCA推出了45RPM唱片。 1965——推出8音轨磁带 1969——互联网出现 1979——推出索尼随声听（截至1995年，销售了1.5亿台） 1983——索尼和飞利浦推出CD技术。 1986——索尼开发出MiniDisc技术，六年之后于1992年投入商用。 1989——德国弗劳恩霍弗研究所取得了MP3格式的专利。 1992 ——飞利浦推出数字盒式录音磁带 (DCC)。 索尼（推出了MiniDisc）和飞利浦（推出了DCC）都希望淘汰盒式录音磁带。 1998——推出第一款MP3播放器（Saehan的MPMan，在韩国出售）

与以前需要移动部件来读取磁带或CD上的编码数据的音乐播放器形式不同，MP3播放器采用固态存储器。MP3播放器只不过是一个嵌置有软件应用程序的数据存储设备，允许用户将MP3文件传递到MP3播放器。MP3播放器还包含用来从CD或网站复制音乐的实用程序，并且能够按您希望的播放顺序组织和创建歌曲列表。这个歌曲列表称为“播放列表”。

MP3播放器聚了许多技术。它的每个元件单独看来并没有什么创新性，但是结合在一起时就能够创造出一个前所未有的消费产品。除了储存音乐之外，MP3播放器还必须播放音乐并且使用户能听到播放的音乐。为此，播放器需要：

从存储器中提取歌曲 解压MP3编码 通过数模转换器运行解压后的数据 放大模拟信号，以便用户听到歌曲

内部结构
不同播放器的特定组件可能有所不同，以下是典型的MP3播放器的基本部件：

数据端口 存储器 微处理器 数字信号处理器（DSP） 显示屏 播放控件 音频端口 放大器 电源

Rio MP3播放器的内部。 您可以看到LCD面板、几个大芯片（微处理器、DSP芯片和I/O控制器）、放大器和按钮。

播放器插入电脑的USB端口、FireWire端口或并行端口来传输数据。基于USB端口的播放器传输数据的速度是使用并行端口的播放器的许多倍。MP3文件保存在播放器的存储器中。

存储器类型包括：

内置闪存 CompactFlash卡 SmartMedia卡 存储棒 内置微型驱动器

除了最后一种存储器外，其他都属于固态存储器。固态存储器的优点是它没有运动部件。无运动部件意味着播放器更强的可靠性并且音乐在播放中不会出现跳跃。包含微型硬盘的MP3播放器存储容量比闪存设备多出10-150倍。

微处理器是播放器的大脑。它通过播放控件监视用户输入，在LCD面板上显示当前歌曲的信息，并且向DSP芯片发送指令，告诉它该如何处理音频。

播放MP3文件

DSP从存储器中提取歌曲数据，应用特殊效果或EQ，然后将其播放到放大器。DSP执行一个解压算法来解压MP3文件，然后数模转换器会将数据转换成音波。（有关详细信息，请参见模拟录音和数字录音工作原理）

放大器将信号强度放大，然后发送到可连接一对耳机的音频端口。

所有便携式MP3播放器都采用电池供电，多数情况下是使用一节或两节AA电池，每次充电后可以使用大约10-12小时。许多播放器还会附带一个交流适配器，可以用它接入普通的市电插座，有些播放器还提供在车上使用的直流适配器。