mp4格式播放器

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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