从软到硬 细数MP4播放器的方案架构

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目前市场上MP4产品已经非常丰富了，但相信很多玩家对MP4播放器的硬件构架、工作原理和采用的芯片方案等等还不是很了解，笔者今天在这里为大家作简单的介绍，希望对大家有所帮助。

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，以进行视频的解码处理，并对USB等接口提供支持。目前，常见的MP4解决方案大致可分为四类：一是以德州仪器（Ti）、飞利浦为代表的基于CPU＋DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）芯片的解决方案；二是以Intel和AMD为代表的基于通用CPU的解决方案；三是以飞思卡尔（Freescale）为代表的基于MCU（Micro Control Unit，微控制器）芯片的解决方案。

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CPU负责档案的管理和存取、系统支持，以及对接口、周边组件的控制；而DSP芯片则主要负责视频及音频的解码和编码工作。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，并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；而分离式则是CPU和DSP是独立的两块芯片。

基于通用CPU的硬件架构

Intel和AMD提供的解决方案是以通用处理器为核心的。这种架构的嵌入式处理器性能强大，可以为解码提供强大的动力。由于采用了软解码方式，这种架构对媒体的支持最为丰富，且扩展性强，设计者可根据需要增加软件编解码器；而由于使用了通用CPU，其解码效率相对来说较低，通常只支持QVGA（320×240）和D1（720×576）分辨率的视频解码，要支持高清格式很困难。

另外，采用这类方案的产品还有一个缺点，那就是耗电量高，对于便携式多媒体播放器来说，这无疑是个很大的软肋，因此市面上也鲜有采用这种方案的产品。

基于MCU的硬件架构

刚才介绍的两种方案均是通过软件来进行编解码工作，而基于MCU的方案则是由硬件实现音视频的编解码，如飞思卡尔（Freescale）的i.MX31和i.MX31L处理器。由于基于硬件解码，所以这类方案支持的音视频格式种类受到了限制；不过，由于采用这类方案的MP4成本低，因此目前很多低档MP4播放器都是采用此方案。

MP4播放器所使用的嵌入式操作系统有Windows CE、Linux和厂商自行开发的操作系统，也有部分MP4播放器不使用任何操作系统。

目前，使用Intel解决方案的MP4播放器基本上使用的都是WinCE平台，PMC（Portable Media Center）操作系统就是在Windows CE.NET基础上设计的。它使用了为便携式媒体中心特别提供的Windows Mobile软件，内置Windows Media Player播放器，采用了包括Windows Media Audio 9、Windows Media Video 9 和 MP3编解码器的Windows Media 9技术，并采用了Windows DRM（Digital rights management，数字版权管理）技术。

我们可以把PMC看着实掌上电脑的简化版。由于它采用开放式架构，支持软件扩展，因此可以通过第三方软件的安装来实现诸如个人事务管理、网络浏览、电子书阅读等不同的功能。Intel的解决方案支持微软WinCE 5.0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。

虽然Intel和AMD风光无限，但在MP4播放器领域，Linux的阵营要比PMC阵营强大的多。采用了Linux的MP4品牌随处可见，比如大名鼎鼎的爱可视，国内的很多品牌也是采用Linux的；而iRiver则同时推出了采用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，节约了大量的授权费用。厂商也可以为产品开发出更加丰富的应用功能，如电子邮件、游戏乃至GPS。

除了以上两种操作系统之外，有些实力较强的厂商也开发了自己专用的操作系统，如飞利浦方案提供商就向MP4生产商提供了耗费内存空间相当小的的免费实时操作系统。

操作系统的不同让MP4产品呈现出千姿百态的景象。

目前，推出MP4处理器和解决方案的供应商多达十几家，除了以上提到的Intel、AMD、Ti、Freescale、飞利浦之外，还有中国台湾凌阳等厂商。由于这些厂商提供的解决方案架构不同，所以在各自的性能、接口、功耗等方面差别很大，这也造成了现在MP4播放器产品之间较大的差异。笔者在此简单的介绍几款常见的MP4解决方案。

Ti DSP＋ARM解决方案

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方案推出了世界上第一款MP4产品——爱可视 Jukebox。目前，包括爱可视、iRiver、微星等众多著名厂商都采用了Ingenient的方案。

Ti的解决方案采用CPU搭配DSP的方式，利用DM320/270 DSP芯片进行音视频编解码处理，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MPEG4 SP/ASP、DivX、MPEG1/2、WMV、WMA、QuickTime 6、H.264、AAC-LC、MP3等格式。其中除了H.264格式外的分辨率只有CIF（352×288）的水平外，其它均可实现D1分辨率（720×576）视频文件的实时解码（30fps）。另外，此方案的编码能力也是相当强大，DM320方案录制MPEG4 SP视频可达到D1的质量（30fps），而DM270方案可录制VGA（640×480）质量的视频。

所有Ti方案均可支持USB2.0 OTG接口。

Ti芯片

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，且功耗较大。

Intel PMC解决方案

Intel携手微软，推出了基于通用CPU的PMC解决方案，此方案累死于Wintel联盟推出的掌上电脑，一样是采用Intel Xscale PXA255/270处理器，软件平台也是类似的微软Portable Media Centers。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等存储卡，也可支持PCMCIA、USB1.1、OTG、LAN、SIM、IDE等接口，还能支持CMOS/CCD摄像头和外接键盘等。

PMC芯片

PMC架构目前得到了创新、三星、iRiver等厂商的支持，目前以上厂商均已推出了各自的采用PMC解决方案的产品。

SigmaDesigns EM851X方案

SigmaDesigns EM851X处理器是目前性能最强、最全面的专业解码芯片系列。如EM8510采用了双核单芯片设计，将200MHz 32位RISC处理器和媒体解码器集成于单个芯片中，可在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，它更是可以实现D1分辨率的视频实时解码）。

EM8510芯片

采用SigmaDesigns EM8510处理器的MP4播放器具有视频播放效果好、功耗低的优势，采用这种方案的MP4产品如现代 HY-T28。

AMD Alchemy解决方案

Alchemy AU1200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，并针对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（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；集成媒体加速引擎，因此不需要外部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。Alchemy AU1200可支持Windows CE 5.0、Linux 2.6等操作系统。

AMD Alchemy AU1200芯片

从性能上来看，AMD Alchemy AU1200要比Intel的解决方案更具优势，性能更强，成本也更低。

飞思卡尔i.MX31/L解决方案

飞思卡尔（FreeScale）的i.MX31和i.MX31L处理器基于ARM11平台，主频高达532MHz，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Windows Media Player，除了显示控制器外，i.MX31和i.MX31L处理器还集成了高速USB OTG端口，支持MMC卡和SD卡；采用了先进的电源管理、安全和数字版权管理、图像处理技术。

由于i.MX31芯片本来是为智能手机设计的，因此虽然其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。

除了以上几种MP4解决方案外，还有诸如飞利浦解决方案、凌阳SPCA536解决方案等等，这些方案各具特色。

虽然每款产品采取何种方案对于消费者直接购机帮助不大，但笔者还是希望这篇小文能够对各位玩家有所帮助。