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![mp4格式播放器](/uploads/image/0956.jpg)
2023年4月3日发(作者:地球帝国1)
MP4播放器的工作原理、底层系统、硬件架构和芯片方案等收藏
一、MP4播放器的概念
顾名思义,MP4播放器是一个能够播放MPEG4文件的设备,它可以叫做PVP(Persomal
VideoPlayer,个人视频播放器),也可以叫做PMP(PortableMediaPlayer,便携式媒体播放
器)。现在对MP4播放器的功能没有具体界定,它除了看视频的基本功能外还支持音乐播放、
浏览图片,甚至部分产品还可以上网。
MP4播放器产品范围比较广,根据是否采用液晶屏来看,有带液晶屏幕的MP4播放器,
也有不带屏幕的MP4播放器,这种不带屏幕的MP4播放器同样支持VOB、DAT、AVI和
MPEG4格式的文件播放,由于没有液晶屏幕,用户必须将它和电视连接才能看视频影像,
通常这种不带液晶屏幕的MP4播放器也称为多媒体硬盘,这种设备通常都具有数码伴侣功
能。根据采用的存储介质来分,可分为闪存型MP4播放器和硬盘型MP4播放器,闪存型
MP4播放器采用闪存芯片作为存储介质,具有功耗低、价格便宜的优点。
目前视频MP3播放器也开始火起来了,也许你会问,视频MP3播放器也可用来看视频,
那它和MP4播放器有什么不同呢?其实视频MP3播放器和MP4播放器最大的区别除了采
用的芯片方案不同外,支持的视频格式也是不一样的,或者说文件的压缩方式不一样。但低
端的闪存MP4播放器和高端的视频MP3播放器的区别不很明显,一些厂商也因此把屏幕较
大的视频MP3播放器称为MP4播放器,让人弄不明白。根据习惯,对有屏幕的MP4播放
器来说,它们和视频MP3播放器最直观的区别就是MP4播放器的屏幕较大,一般在2英寸
以上,而视频MP3播放器的屏幕一般在2英寸以下。
二、MP4的硬件架构
与MP3播放器相比,MP4播放器的结构要复杂得多,因为MP4播放器需要性能强大
的CPU或DSP、MCU芯片,以便进行视频的解码编码处理,并对LCD及USB接口等周边
组件提供支持。目前,推出MP4解决方案的半导体供应商多达十几家,这些解决方案大致
可分为四类:一类是以德州仪器(Ti)、飞利浦为代表的基于CPU+DSP(DigitalSignal
Processor,数字信号处理器)芯片的解决方案;一类则是以Intel和AMD为代表的基于通
用CPU的解决方案;第三种则是以飞思卡尔(Freescale)及深圳安凯为代表的基于MCU
(MicroControlUnit,微控制器)芯片的解决方案;第四种是基于双CPU的解决方案。
1.基于CPU+DSP的硬件架构
提供这类解决方案的厂商主要有SigmaDesigns、Ti和飞利浦等,这类方案中DSP芯片
主要负责视频及音频的解码和编码工作,而CPU则负责档案的管理和存取、系统支持,以
及对使用接口、周边组件等的控制。在这类方案中,DSP加CPU是MP4播放器的主要部件,
它们要负责处理的部件包括硬盘、记忆卡及LCD显示器、外部USB接口、操控按钮等组件。
基于CPU+DSP的解决方案能够支持更高复杂度的视频编解码器,如H.264,而且,它还能
够通过软件升级来支持新的媒体编解码器。
在CPU+DSP的解决方案中,CPU和DSP有整合式和分离式两种,整合式就是采用双
核单芯片设计,DSP和CPU被整合到一块芯片中,比如Gini400采用的TMS320DM270就
是双内核处理器;而分离式则意味着CPU和DSP是独立的两块芯片。
2.基于通用CPU的硬件架构
Intel和AMD提供的是以通用处理器为核心的解决方案,如IntelXscalePXA255和Intel
XscalePXA270,AMD的AlchemyAU1200。这种架构的嵌入式处理器性能强大,如PXA270
最高主频达到了624MHz,AU1200的主频达到500MHz,它们可以为媒体解码提供强大的
动力。正由于采用了软解码方式,这种架构对媒体的支持最为丰富,而且扩展性强,设计者
可根据需要增加软件编解码器。不过,由于使用的是通用CPU,其解码效率相对不高,通
常只支持QVGA(320×240)和D1(720×576)分辨率的视频解码,要支持720P和1080i
这类高清格式几乎是不可能的。另外,这类方案的还有一个缺点就是耗电量高。
3.基于MCU的硬件架构
以上两类方案中,其音视频的编解码工作均需要软件的帮助才可实现,而基于MCU的
方案是由硬件实现音视频的编解码,如飞思卡尔(Freescale)的31和31L处理器,
它基于ARM11,并集成了eMMA多媒体加速器;而安凯的AK3220M芯片内部集成了专用
于视频的硬件解码器和用于音频的音频处理器。由于是基于硬件解码,所以这类方案支持的
音视频格式种类受到了限制,例如飞思卡尔的方案能够支持MPEG4、H.263的编解码,但
不支持MPEG-2。和这种情况类似,夏普的方案是基于ARM9的单颗32位MCU,支持的
媒体格式也比较少。不过,采用这类方案的MP4成本最低,目前很多低档MP4播放器都是
采用这类方案。
4.基于双CPU的硬件架构
从整体配合上来讲,采用双CPU芯片的MP4解决方案是最合适的,一颗CPU支持OS,
一颗CPU进行解码,两颗CPU相互配合,这是目前业内最完美的解决方案。但目前还没有
正式的特别稳定的这类芯片发布,业内还在持观望态度。
三、MP4的底层平台
MP4播放器所使用的嵌入式操作系统有WindowsCE、Linux和厂商自行开发的操作系
统,也有MP4播放器不使用任何操作系统的。
目前,使用英特尔解决方案的MP4播放器基本上使用的都是WinCE平台,PMC(Portable
MediaCenter)操作系统就是在基础上设计的,它使用了为便携式媒体中
心特别提供的WindowsMobile软件,内置了WindowsMediaPlayer播放器,采用了Windows
Media9技术:包括WindowsMediaAudio9、WindowsMediaVideo9和MP3编解码器,
并采用了WindowsDRM(Digitalrightsmanagement,数字版权管理)技术。基本上说PMC
是PocketPC的简化版,它采用了开放式架构,在应用软件上可另行扩展,只须安装第三方
软件便可以实现不同的功能,如个人事务管理、网络浏览、电子书等。事实上,英特尔的解
决方案支持微软WinCE5.0和PMC操作系统,同时也可支持Linux。同样,AMD和TI的
解决方案也支持WinCE和Linux。
事实上,在MP4领域,Linux的阵营要比PMC阵营更为强大,采用了Linux的MP4
品牌包括爱可视、ThompsonRCA、DigitalCube、DMTechnology、RIFA及国内的众多MP4
品牌,而像艾利和这样的厂商则“脚踏两支船”,同时推出了采用PMC和Linux操作系统的
MP4产品。Linux在媒体格式的支持方面比PMC要开放得多,由于Linux的开放性,使得
很大一部分软件可以免费进行移植修改,这样可以节约大量的授权费用。厂商也可以为产品
开发出非常丰富的应用,如网络浏览、电子邮件、游戏、个人事务处理甚至GPS电子地图。
除了以上两种操作系统之外,BSD、Symbian等嵌入式操作系统也可以作为MP4播放
器的操作系统使用,还有些实力较强的厂商开发了自己专用的操作系统,如飞利浦和安凯等
方案提供商向MP4生产商提供了占用内存空间非常小的免费实时操作系统。操作系统的不
同也让MP4产品呈现出千姿百态的景象,这种情况和手机非常类似。
四、常见的MP4解决方案
目前,推出MP4处理器和解决方案的半导体供应商多达十几家,除了以上提到的英特
尔、AMD、Ti、Freescale、飞利浦、深圳安凯之外,还有SigmaDesigns、意法半导体(ST)、
中国台湾凌阳等厂商。这些厂商提供的解决方案由于架构不同,所以在性能、接口、功能、
功耗等方面差别很大,从而造成了目前MP4播放器产品的差异。目前MP4厂商主要采用以
下一些MP4解决方案。
+ARM的解决方案
Ti的解决方案(图1)采用的是CPU搭配DSP的方式,它利用DM320/270DSP芯片
进行音视频编解码处理,而ARM处理器负责系统处理及支持外围设备接口。它所支持的媒
体类型非常丰富,包括MPEG4SP/ASP、DivX、MPEG1/2、WMV、WMA、QuickTime6、
H.264、AAC-LC、MP3等格式。除了H.264格式外,均可以实现D1分辨率(720×576)
视频的实时解码(30fps),而H.264的解码分辨率也可达到CIF(352×288)水平。本方案
还拥有超强的编码能力,DM320方案录制MPEG4SP视频可达到D1的质量(30fps),而
DM270可录制VGA(640×480)质量的视频。Ti方案均可支持USB2.0OTG接口。由于此
方案必须使用ARM处理器,因而它在成本上并不占优势,而且有功耗大的缺点。
Ti通过与Ingenient合作,提供了最成熟的MP4设计方案。早在2002年,爱可视即率
先采用Ingenient的方案推出了世界上第一款MP4产品——Jukebox。目前,包括爱可视、
索尼、RCA、艾利和、微星、奥林巴斯等众多著名厂商都采用了Ingenient的方案。
MC解决方案
英特尔携手微软推出的PMC架构(图2)是基于通用CPU的解决方案,PMC和Wintel
联盟推出的PocketPC非常类似,它同样也是采用IntelXscalePXA255/270处理器,软件平
台也是和PocketPC类似的微软PortableMediaCenters。其中,基于PXA255的方案有功耗
低、支持媒体格式多的优点,但它不能支持分辨率较高的视频文件的编解码(仅能支持320
×240的QVGA)。而PXA270由于主频高达624MHz,并且拥有2700G多媒体加速芯片的
支持,在编解码高分辨率视频文件方面要更胜一筹。PXA270扩展接口非常丰富,可支持
SD/MMC/CF/MS/MSPRO等读卡器,也可支持PCMCIA、USB1.1、OTG、LAN、SIM、IDE
等接口,还能支持CMOS/CCD摄像头和外挂键盘等。
PMC架构目前得到了创新、三星、艾利和、索尼、东芝等厂商的支持,它们均已推出
了自己的PMC产品。
esignsEM851X方案
SigmaDesignsEM851X处理器(图3)是目前性能最强、最全面的专业解码芯片系列,
如EM8510就采用了双核单芯片设计,将200MHz32位RISC处理器和媒体解码器集成于单
个芯片中,可在无需其它外围芯片支持的情况下,完成系统所需各种接口的提供、系统处理
等工作,并可以流畅地进行WMV、DivX、MPEG4、MPEG1/2等视频的解码,对于MPEG4
和DivX格式的视频,它可支持对D1分辨率的视频进行实时解码。采用SigmaDesigns
EM8510处理器的MP4具备有视频播放效果好,功耗低的优势。目前,采用这种方案的MP4
产品还不多,韩国现代最新推出的HY-T28MP4播放器中使用了EM8510芯片。
hemy解决方案
AlchemyAU1200(图4)是AMD于今年1月推出的MP4专用处理器。这是一个低功
耗、高性能的系统解决方案,它采用MIPS内核的处理器,主频可达500MHz,它针对MP4
播放器进行了专门的优化,可支持的媒体格式包括MPEG1/2、MPEG4、WMV9、H.263、
DivX、Xvid、MP3、WMA、WAV、ASF、AVI、JPEG等。AU1200处理器的功耗极低,
在播放D1质量(720×480)视频时功耗低于400mW,它可以支持大型显示屏(1024×768),
支持DDR1和DDR2内存,集成了媒体加速引擎,不需要外部DSP。另外,它还可支持USB
2.0及OTG技术,具备LCD控制器、摄像头接口和互联网接入外设。AlchemyAU1200可
支持WindowsCE5.0、Linux2.6等操作系统。事实上,AMDAlchemyAU1200要比Intel的
解决方案更具优势,性能更强、成本更低,但由于上市的时间较晚,目前在国内市场上还看
不到采用这种方案的MP4产品。
5.飞思卡尔31/L解决方案
飞思卡尔(FreeScale)的前身是摩托罗拉的半导体部门,主要致力于手机芯片的研发,
其31和31L处理器基于ARM11平台,主频高达532MHz,它支持MPEG4和H.263
视频的编解码,视频分辨率可达CIF(352×288)、QVGA(320×240),帧率可达30fps,
它支持PacketVideo、RealNetworks和WindowsMediaPlayer,除了显示控制器外,31
和31L处理器还集成了高速USBOTG端口,支持MMC卡和SD卡接口,31处
理器采用了领先的电源管理、安全和数字版权管理、图像处理技术。不过,31芯片本
来是为智能手机设计的,虽然支持的接口类型比较丰富,但音视频处理能力一般,播放
MPEG4时不够流畅,并且无法处理MPEG2视频。基于本方案的MP4产品在国内市场上也
不少见,如深圳泰嘉乐的TechnoPMP等。
除了以上几种MP4解决方案外,还有诸如飞利浦解决方案、Zoran解决方案、Ittiam解
决方案、安凯解决方案和我国台湾的凌阳SPCA536解决方案等等,这些方案都有各自的特
色,附表是几种芯片方案的成本和参数比较。在目前的MP4市场上,Ti和英特尔的解决方
案占据了高端产品的大部分市场,但随着时间推移,SigmaDesigns和AMD的芯片方案必将
崭露头角,成为市场的主流。
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