MP3音质原理详细介绍

MP3音质原理详细介绍

　说起MP3播放器，最为玩家所关注的自然是音质。虽然随着视频MP3播放器的普及，但音质始终都是一款MP3播放器最根本的参数，毕竟不同于MP4，MP3播放器的本职工作还是播放音乐。

MP3播放器的构成

　　那么，影响MP3播放器音质的因素都有哪些呢？　　

　　芯片方案（主芯片）是一个MP3播放器的绝对核心部分，它是一个高度集成的芯片，我们很难对它进行深度分析，但通过大量经验以及用户反馈的情况来看，芯片方案的音质跟芯片公司的音频背景成正比。就刚才笔者介绍的三款芯片方案来说，音质排列顺序为：Philips>Sigmatel>Telchips。当然，这个排列并不绝对，因为有很多MP3播放器厂商抛弃芯片方案内部的DAC（数/模转换器）不用，而采用自己认为音质更好的DAC芯片。那么，DAC在改变整个MP3播放器的音质中到低占了多少比重呢？如果仅仅是从技术原理上分析，其作用是决定性的，但事实上，我们所接触的MP3播放器却并非完全如此，它还受到一些其它因素的影响。

　　存储装置主要是以文件形式保存数字编码，能正确的还原保存上去的数字编码是对存储装置的最基本要求；由于是数字信号，因此不会存在信号强度、信噪比、失真等问题，所以我们可以说，在音质方面，存储装置不会造成任何影响。当然，如果使用HDD（Hard Disk Drive，硬盘驱动器）方案，而电源部分未做好的话，可能会因为HDD的瞬间电流而造成些微的影响。

　　耳机对于音质的影响想必众多用户都知道，作为整个MP3播放器的唯一出口，耳机占据着非常重要的地位——因为不管硬件做的多么优秀，如果没有好的回放设备的话也只是徒劳。不过也不用一味追求高档耳机，因为耳机与MP3播放器存在着搭配的问题，另外再好的耳机也只能百分之百展现出MP3播放器的音质而已，而不能从根本上改变和提升MP3播放器的音质

　　另外，音质还受到PCB布线的影响。我们知道，所有的零件都是固定在PCB（Printed Circuit Board, 印刷电路板）上的，同样的电路，不同的公司、不同的工程师所布出来的PCB截然不同。由于MP3芯片组本身集成度非常高，在同一块芯片上同时存在着很多种频率的信号，如果处理不当的话，就会造成信号间的干扰，使音质变差甚至使MP3播放器工作不稳定。

　　另外，如果软件设计不好的话，也会使音质明显变差；当然更重要的是，一个好的软件和操作系统才会让用户更加方便舒适的使用MP3播放器。

　　MP3播放器作为低功耗的小型音频设备，其电源的设计也是非常重要的，设计不好的话，不但耗电量大不说，还有可能造成对音频信号的干扰。

　　如果元件选择不当，对于音质的影响一般来说都是比较细微的，特别是对于MP3播放器这种数码产品，会影响音质的也就是最后的那一小段模拟电路，而之前的大部分电路都不会对音质产生影响。

虽然MP3播放器的音质受到以上种种因素的影响，但是对于广大玩家来说，最关心的、最直观的还是MP3播放器的芯片，笔者虽然并不赞成“唯芯论”，但这里还是为大家简单的介绍几款芯片。

　　解码芯片，顾名思义是将存储在介质（闪存或硬盘）上的MP3文件解码，它是MP3播放器工作中最重要的一环，很大程度上影响MP3播放器最终的音质表现。MP3是一种有损压缩的音频格式，如果MP3播放器拥有优秀的解码芯片，就能更好地还原音频信号，很大程度上弥补音频信号的损失。将MP3解码芯片、MCU（微处理器）、接口控制芯片和操作控制电路集成到一起称为一个芯片方案，或者叫主芯片。

Philips（飞利浦）芯片方案

　　Philips解码芯片本身价格就比较昂贵，再加上外围芯片，整体成本就较高，因此采用Philips解码芯片的MP3播放器价格一般都比较昂贵。

　　采用Philips SAA7750/7751解码芯片的MP3随身听代表产品有：iRiver IFP-100、300、500系列，创新 MX100、MX200等。

Philips SSA7750EL芯片

　　iRiver IFP-700、800、900、1000系列以及N10采用的是PNX0101ET芯片。

Philips PNX0101ET芯片

Sigmatel芯片方案

　　美国Sigmatel公司的STMP 34**系列和35**系列芯片采用高集成单芯片，因此采用Sigmatel方案的机器整体外围结构比较简约，成本也容易控制，综合性价比高。其中Sigmatel STMP34**系列芯片曾经因为结构简单、性价比高、方案成熟，被几乎所有的主流厂商所采用，也因此开发出了众多的附加功能，占据了MP3市场的半壁江山。爱国者月光宝盒系列和三星 YP-55H等市场热销型号都是采用经典的STMP3420芯片。

Sigmatel STMP3410芯片

Sigmatel STMP3410芯片

Telechips芯片方案

　　韩国Telechips的TCC730、TCC731也是性能较好的MP3解码芯片之一，其成本比起飞利浦要低一些，但是同样需要外围元件的配合，因此成本比起单芯片来说还是较高。音质方面，Telechips同样保持具有较高的水准。

Telechips TCC730芯片

　　最后，笔者就MP3所涉及到的一些简单的术语为各位玩家进行简单的介绍。

MP3播放器的工作流程

　　当微型操作系统加载完成后，MCU开始为操作系统所控制，执行它指定的各种功能。对于MP3播放器而言，这个功能最主要的就是播放MP3音乐了。MP3音乐的播放过程就是MP3音乐文件的解码过程，MCU利用自身CPU的运算能力来承担繁重的MP3音乐文件解码任务。当MP3音乐下载至MP3播放器后一般存储在机身内置的闪存或硬盘里，在播放的过程中，MCU将其从存储介质里读取出来，在RAM中缓冲，解码后播放出来。由于此时的信号是数字信号，如耳机这样的模拟设备还无法播放，这时就需要由数/模转换器（DAC）来完成将数字信号转变为模拟信号的工作，然后通过耳机就可以播放了。

MP3播放器的工作流程

EQ均衡器

　　Equalization（均衡）将声音中各频率的组成泛音等级加以修改，专为某一类音乐进行优化，增强人们的感觉。常见的包括：正常、摇滚、流行、舞曲、古典、柔和、爵士、金属、重低音和自定义。自定义就是用户自己调节，没有套用固定的模式，按个人喜好而定的真正EQ。EQ音效能够弥补MP3压缩时的信号损失，同时也满足了不同用户的个人喜好。

信噪比

　　SNR（Signal To Noise Ratio，信噪比），指在规定输入电压下的输出信号电压与输入电压切断时输出所残留的杂音电压之比，也可看作是最大不失真声音信号强度与同时发出的噪音强度之间的比率，通常以S/N表示，一般用分贝（dB）为单位。信噪比越高表示音频产品越好，常见的MP3播放器信噪比都在60dB以上。

频率响应范围

　　Frequency Respond（频率响应范围）是最低有效声音频率到最高有效声音频率之间的范围，单位为赫兹（Hz）。它与音响系统的性能有着直接的关系，数值越小说明音响的频响曲线越平坦、失真越小、性能越高。一般MP3播放器的频响范围在20－20000Hz，这一范围同时也是人耳所能听到的声音频率范围。

采样率

　　Sampling Rate（采样率），数码音频系统是通过将声波波形转换成一连串的二进制数据来再现原始声音的，把模拟音频转成数字音频的过程就称作采样。实现这个过程使用的设备是模/数转换器（A/D），它以每秒上万次的速率对声波进行采样；每一次采样都记录下了原始模拟声波在某一时刻的状态，称之为样本；将一串的样本连接起来，就可以描述一段声波了。每一秒钟所采样的数目称为采样率，单位为Hz（赫兹）。采样率越高，所能描述的声波频率就越高，则音质越有保证；这一点在录音时体现的最为明显。大部分的MP3播放器都支持播放44.1KHz的MP3音频文件。

耳机输出功率

　　Output Power（输出功率），指随身听耳机输出口中以电压输出为主的非纯电压输出方式输出的功率。耳机的阻抗越高，输出电压会越大，MP3播放器的总功率就会减小，此时输出功率就会减小。当把音量开到很大的时候，功率减小更显著，此时就会产生所谓的失真现象。现在的MP3播放器在标配阻抗为16Ω的耳机条件下，单一声道的最大输出功率一般在7－18mW之间。

USB接口

　　USB的全称是Universal Serial Bus（通用串行总线），目前MP3播放器普遍采用的是USB 2.0接口。USB 2.0分为两种：USB2.0 Full Speed（全速）和USB2.0 Hi Speed（高速）。USB2.0 Full Speed的传输速率为1.5MB/s，相当于USB 1.1接口的水平。USB2.0 Hi Speed的理论传输速率可以达到60MB/s，但实际上的传输速率远远没有达到这个数值。

Line-in录制

　　Line-in（线输入/直录功能），从硬件角度来讲，Line-in是用来接受线路等级信号的输入端子（插孔）；从功能角度讲，Line-in是MP3直录功能。它可以通过音频线直接从CD机、VCD、录音机等外部音频设备取得音源进行录制，然后利用机内的MP3编码功能将其压缩成MP3格式音频文件。

固件

　　FirmWare（固件）包括了对音乐的解码、界面控制、显示各种提示信息以及通过线路与电脑连接等，功能非常强大。固件升级可以解决既有的错误和兼容性问题、改善操作方式，使之更加人性化，并能提供更多的音乐格式支持。

ID3标签

　　ID3标签是MP3音乐档案中的歌曲附加信息，它能够在MP3中附加歌曲的演出者、作者以及其它类别资讯，方便众多乐曲的管理。缺少ID3标签并不会影响MP3的播放，但可能会对管理音乐文件造成一定的不便。

　　希望这篇小文会对广大玩家有所帮助。