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1、MP3基础知识随身音乐播放器是如何发展起来的，经历了那些阶段；他给人 们的音乐生活带来了什么变化，特别是现在产品线从平民到贵 族，容量有兆数量级的小容量闪存的和G数量级海量硬盘Mp3 播放器走进千家万户，引领了随身音乐新时尚，大大改变了人 们生活、工作 娱乐的方式；大家对他又有什么需求；如何选择 适合自己大随身听；今后Mp3的发展趋势如何？MP3的组成部 分、工作原理、MP4、和一些关于MP3的术语。首先我们先了解一下随身音乐 播放器的发展历程 一、MP3的发展史： 从1877年伟大的发明家爱迪生进行了最初的录音记录试验到1963年由飞利浦 (PHILIPS)公司发表世界上第一张录音带，人们一
2、直努力不懈的追求着音乐， 追求着随时随地的随身音乐。终于，1979年索尼(SONY)公司发布了第一代 WALKMANTPS-L2。虽然个头似砖头而且有接近一斤的重量加上播放时间 最多不足十小时，但是在当初却出奇的抢手，创下销售一百多万台的记录，成 为当时的流行排头兵。时隔两年SONY再度发力发布第二代WALKMAN-WM -2 ，重量轻了很多，销售量翻了一倍， “WALKMAN”一词也被收入了法国辞典 （但是到1986，WALKMAN这个术语才被载入英文字典）。随后WALKMAN 进一步发展，它也不断的改进完善与加强，轻薄的同时也出现了采用内置“口 香糖“电池，配备液晶线控器，能够收音、录音、
3、播放的全能型WALKMAN，甚 至SONY公司为迎合美国狂热的健身热潮而推出防水机型。WALKMAN引领了 一代人的随身音乐时尚，圆了人们随身听音乐的梦想。 由于第一代磁带随身听采用磁带的存储介质而带来了一些先天的不足，诸如： 选曲麻烦，信噪比较低、声道分离度不高、频带窄、声音不稳定等，SONY公司一直力图从根本入手解决这些问题从而努力寻找一种可以取代磁带的介质。 （一）WALKMAN-曾经是流行的代名词，随身听发展的里程碑（二）便携式CD随身听-高品质音乐的选择 1982年SONY公司和PHILIPS公司联手推出CD音频格式。次年 ，取代磁带存储介质的数字存储方式Compact Disk被研
4、发出来 ，它就是我们俗称的CD，它以更加出众的音质，长久保存高品 质音质的优越性取代了录音机成了家庭音响的主角。而时尚产 品先锋SONY公司也借新存储介质之势推出第一台CD随身听 Diskman。 CD随身听实现了存储介质的革命，它给广大音乐爱 好者带来了高品质与大容量的音乐享受。虽然具有CD的数码录 音(磁带是模拟录音)，以及选曲、编辑操作等等的优势，然而 事情并非都是完美的，CD(COMPACT DISC)光盘随身听也因为 CD(COMPACT DISC)光盘的固有大小和本身的结构给人们带来了体积过大以及它不可以随意录制音乐等问题。 （三）数码随身听MD-音质与体积的完美结合 又见SONY
5、！SONY公司于1991年为了解决磁带的不够理想的音质和CD(COMPACT DISC)光盘随身听的体积以及它不可以随意录制音乐等问题，推出了一种新型的 存储材质- Mini Disc ，即我们熟称的MD盘。这种盘片使用了与MO磁光盘一样 的磁光技术，理论上可以反复的通过光头和磁头的运作进行高达100万次的重复 擦写。 由于在设计时特别减小了它的体积，使得它的体积很小-其盘片的直径为64毫 米(一般CD的直径是12厘米)，而即使连上保护套也只有70x67.5x5mm，这样大小 的盘片与磁带相比很占优势。然而有得必有失，小的体积牺牲了容量，MD的容量 只有160MB,而CD则达到了650MB可播
6、放74分钟, 按照CD格式的音乐放到MD里面， 只能播放14分钟的音乐。在这种条件下，ATRAC(Adaptive Transform Acoustic Coding，声学自适应转换编码)的声音压缩编码技术应运而生了。它将16bit、 44.1kHz的声音信号根据频率响应曲线分段，再根据听觉心理学进行分析，通过 人耳遮蔽效应原理将人耳听不到的被遮蔽的声音信号剔除，从而将原本很大的声 音文件压缩到之前的1/5大小，同时这对音乐本身的噪声也有很好的抑制作用， 因此实际仍基本保留了CD的良好音质。MD动态范围是105dB，音频S/N达到了 120dB！平均压缩率292Kbps。其最大特点是采用了无损
7、音质的压缩，这也为日后 MD与MP3的无休止的音质争论埋下了伏笔（MP3采用的是有损音质的压缩）。 MD解决了容量的问题达到了与CD接近的容量，凭借其接近CD的完美音质与小巧携 带的便携性及相对“高贵”的价格，MD一直以来都是追求音质的音乐发烧友的不 二之选。（四）MP3播放器-E时代的新宠儿MP3的全称是Moving Picture Experts Group, Audio Layer III,它所使用的技术是在 VCD（MPEG-1）的音频压缩技术上发展出的第三代，而不是MPEG-3。在MP3诞生之 前，PC使用者都使用WAV的格式来录制、下载和播放高品质的声音文件；不过WAV的档 案比较
8、大，录制一分钟CD音质的WAV歌曲需要的10MB的空间，一张10首歌曲的CD要超 过200MB！对此就提出了这些数据压缩的要求。MP3是一种文件压缩技术(MPEG是 Motion Picture Experts Group的缩写，主要应用在声音以及影像压缩的处理上)， 它的英文简称为：MPEG-1 Layer 3。所谓的“MPEG”指的是“运动图像专家组”，它 是国际化组织ISO(International Standardization Organization)于1988年成立的 一个专门负责制定有关活动图像压缩编码标准的工作组。MPEG-1标准(ISO/IEC 11172)、MPEG-2
9、标准(ISO/IEC 13813)、MPEG-3和MPEG-4标准都是通过这个小组制定 的。MPEG压缩格式分为MPEG Audio Layer-1压缩比为1：4，每个音轨的数据传输速率 为192kb/s、Layer-2压缩比为1：6-1：8，每个音轨的数据传输速率为128kb/s- 96kb/s和Layer-3压缩比为1：10-1：12，每个音轨的数据传输速率为64kb/s-56kb/s3 层，MP3的压缩比例远远超过MD，它将声音内人耳难以听到的16KHz以上的高音音乐完 全部分截掉，故此MP3才能在不怎么降低音质的前提之下，采用1:10甚至1:12的压缩 率，使文件容量大幅度减小，有利于
10、音乐文件的存储。由此可见它采用了与MD完全不 同的有损压缩。因此从算法来看，MP3不是MD的对手。但是随着互联网在90年代中后 期的蓬勃发展，MP3开始成为网络上流行的音频压缩格式。 。1.什么是MP3 第一台MP3的诞生 1998年，韩国世韩(SEAHAN)公司推出了世界上第一台MP3播放器 MP MAN MPF-10。随身听走进了E时代。沿袭日本Sony公司在 Walkman和Discman的战略，世韩把这种最新的产品称为MPman。 其寓意就是希望自己的产品能够成为便携式MP3播放器产品的代名 词。虽然现在Saehan已较少推出新机型，但这部F-10作为开山鼻祖 带领我们走进了网络音乐E
11、世界。虽然那时不少人都对Mpman抱一 种观望态度，就像20多年前Sony总裁盛田绍夫突发奇想设计了 Walkman，很多人都对这种只能播放音乐的“砖头”不太理解，时至 今日Walkman却已经随处可见。这又是一个里程碑式的产品，于是 随着帝盟(DIAMOND)同年的MP3“RIO”的发售表明了成熟的MP3播 放器正式进入市场，这也是很多人认为第一台Mp3是帝盟的原由。 MP3从诞生至今已经56年了，如今它正引领着新的音乐热潮，如 火如荼的发展着。 MP3的工作原理： MP3随身听的工作原理，其实也和MD机、CD机等类似，同样也是 把贮存卡上的信号送到解码芯片进行解码，只不过MP3随身听读取
12、存贮卡上的信号并不是使用光头或磁头之类的机械部件。工作的流 程也是：读取贮体上的信号-到解码芯片对信号进行解码（或解 压缩）-通过数模转换器将解出来的数字信号转换成模拟信号- 再把转换后的模拟音频放大-低通滤波后到耳机输出口。也就是 说整个工作流程也只是经过几块的芯片就可以完成，如果拆开一个 MP3随身听来看看的话，就更加清晰地一目了然了。你会发现里面 只有几块贴片IC，甚至一些集成度高的就更加小，也正是这个原因 ，所以MP3随身听的体积可以做得那么小。 MP3随身听内电路主要包括数据端口、内存、微处理器、解码器、 数模转换器、显示屏、播放及功能控制、音频端口、放大器、电源 和耳机输出等几个部
13、分。其中可以分为信号处理、控制电路和电源 处理三个部分，信号处理部分就包括:的数据端口、内存（也有的 不带有）、解码器、数模转换器、功放和输出口；而控制电路则包 括：播放及功能控制、微处理器、显示屏；电源部分就是稳压电路 和升压电路 1、中央处理器和解码器是整个系统的核心 这里的中央处理器我们通常称为MCU(单片微处理器)，简称单 片机,我们一般称其为DSP(数字信号处理器)。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；它运行MP3的整个控制程序，也称为fireware（或者 固件程序）。控制MP3
14、的各个部件的工作：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(有的MP3播放机是软 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。 2、存储设备 存储设备是MP3播放机的重要部分，通常的MP3随身听都是采 用半导体存储器(FLASH MEMORY)或者硬盘（HDD）作为储 存设备的。它通过接受储存主机通讯端口传来的数据(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
15、是要有一定格式的，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，这也是最广泛使用的一种。播放机其中一个任务就是要 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。3、主机通讯端口 主机通讯端口是MP3播放机与PC机交换数据的途径， PC通过该端口操作MP3播放机存储设备中的数据，拷 贝、删除、复制文件等操作。目前最广泛使用的是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播放机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
16、协议、大容量移动存储器规范 和SCSI协议。4、音频DAC 音频DAC是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。我们知道声音的本质 是波，人说能听到的声音的频率在20Hz到20kHz之间，称为 声波。模拟信号对波形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形叠加在一起。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做 采样，对振幅做量化。单位时间内的采样次数称为采样频率。 这样一段声波就可以被数字化后变成一串数值，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(模拟-数字转换)过程,DAC(数字-模拟转 换)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 。5、MP3播放
