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详解MP3/ MP4工作原理及流程
来源:本站整理  作者:佚名  2012-05-04 14:09:25



我们使用 MP3 播放器为例,拆开一个 MP3,会发现里面没有机械结构,只有很多块贴片 IC。MP3 是高集成度的数字产品。也正是这个原因,所以 MP3 随身听可以做得非常小巧。

由于 MP3 随身听在播放过程中的信号流程完全不涉及机械的运动,所以不会像 CD、MD 这类随身听那样会因为光头受到外界震动而发生跳音现象,更不会像磁带随身听那样会因传动机械而出现绞带现象。所以一般来说,只要储存介质没有问题,在正常情况下,MP3随身听在播放时绝不会出现跳音等现象。

 

另外,由于机体没有机械式运作部件,所以 MP3 随身听的耗电量远小于 CD、磁带等随身听产品。而随着芯片技术的成熟飞速发展,在存储容量、播放时间、功能集成度上将会不断得到提高,进而变得更为时尚和实用,成为人们不可或缺的随身数码产品,因此 MP3 随身听有着极大的市场潜力。

 

MP3 播放器是利用数字信号处理器 DSP(DigitalSignal Processed)来完成处理、传输和解码任务的。DSP 掌管随身听的数据传输、设备接口控制、文件解码回放等活动。DSP 能够在非常短的时间里完成多种处理任务,而且此过程所消耗的能量极少(这也是它适合于便携式播放器的一个显著特点)。

 

一个完整 MP3 播放器分为以下几个部分:中央处理器、解码器、存储设备、主机通信端口、音频 DAC 和功放、显示界面和控制键。其中中央处理器和解码器是整个系统的核心。

 

这里的中央处理器通常称为 MCU(单片微处理器),简称单片机。它运行 MP3 的整个控制程序,也称为 Fireware(或者固件程序)。它控制 MP3 各个部件的工作:从存储设备读取数据送到解码器解码,与主机连接时完成与主机的数据交换,接收控制按键的操作,显示系统运行状态等任务。解码器是芯片中的一个硬件模块,或者说是硬件解码器(有的 MP3 播放器是软件解码,由高速中央处理器完成)。它可以直接完成各种格式 MP3 数据流的解码操作,并输出PCM 或 I2S 格式的数字音频信号。

 

存储设备是 MP3 播放器的重要部分,通常的 MP3 播放器都采用半导体存储器(FLASHMEMORY)或者硬盘(HDD)作为储存设备。它接受储存主机通信端口传来的数据 (通常以文件形式),回放的时候 MCU 读取存储器中的数据并送到解码器。数据的存储要有一定格式。众所周知,PC 管理磁盘数据是以文件形式,MP3 也不例外,最常用的办法就是直接利用 PC 的文件系统来管理存储器。微软操作系统采用的是 FAT 文件系统,这也是使用最广泛的一种文件系统。播放器的任务之一就是要实现 FAT 文件系统,即可以从 FAT 文件系统的磁盘中按文件名访问并读出其中的数据。

 

主机通信端口是 MP3 播放器与 PC 机交换数据的通道,PC 通过该端口操作 MP3 播放器存储设备中的数据,进行删除、复制文件等操作。目前使用最广泛的是USB 总线,并且遵循微软定义的大容量移动存储协议规范,将 MP3 播放器作为主机的一个移动存储设备。这里需要遵循几个规范:USB 通信协议、大容量移动存储器规范和 SCSI(小型计算机系统接口)协议。

 

音频 DAC(数/模转换器)将数字音频信号转换成模拟音频信号,以推动耳机、功放等模拟音响设备。这里要介绍一下数字音频信号。数字音频信号是相对模拟音频信号来说的。

 

声音的本质是波,人能听到的声音的频率在 20 Hz~20 kHz 之间,称为声波。模拟信号对波的表示是连续的函数特性,基本的原理是不同频率和振幅的波叠加在一起。数字音频信号是对模拟信号的一种量化,典型方法是对时间坐标按相等的时间间隔采样,将振幅量化。单位时间内的采样次数称为采样频率。这样一段声波被数字化后就可以变成一串数值,每个数值对应相应抽样点的振幅值,按顺序将这些数字排列起来就是数字音频信号了。这是 ADC(模/数转换器)工作过程,DAC(数/模转换器)工作过程相反,将连续的数字按采样时候的频率顺序转换成对应的电压。MP3 解码器解码后的信息属于数字音频信号(数字音频信号有不同的格式,最常用的是 PCM 和 I2S 两种),需要通过 DAC 转换器变成模拟信号才能推动功放,被人耳所识别。

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关键词:MP3 MP4

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