手机耳放趋向HiFi,电路设计面临新挑战
时间:11-18
来源:互联网
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摘要:在小米公司近期举行的小米Note发布会中,小米掌门人雷军特别提及了ADI的ADA4896运算放大器,为消费者带来HiFi级的耳放体验。本文通过走访ADI的放大器专家,指出部分手机厂商已不满足声音音质的完善,还在追求听感效果,并进一步探讨了实现HiFi耳放的设计考虑。
1 本土厂商:从音质到音感的飞越
近两三年来,本土手机厂商在音频方面正追求极致。据ADI公司消费性产品亚洲区市场行销经理Stephen Wu称,他在过去接触了几家中国手机客户之后,发现他们对声音的要求越来越高。过去对声音的要求是干净、没有杂音,但现在他们更关注心理层面的体验。“他们已经跳离了过去便宜又好的设计方针,现在追求的可能是类似一台四位数、五位数价钱放大器的效果,音效可以实现声音甜美、透明、温暖甚至听了想流泪等心理层面的感觉。”
不过,由于手机腔体过小,手机内置喇叭已经无法实现音质的完美呈现,因此客户会采用耳放技术,再让耳放连接耳机。ADI公司通讯和消费客户事业部销售经理赵传禹先生指出。“手机如果搭配比较好的耳机,完全可以达到近似HiFi(高保真)的效果。”
HiFi效果包含音质和音感。音质是客观的,可以通过信噪比、动态范围等指标测量出来。听感是主观的,可能有人喜欢圆润一点、有人喜欢尖锐一点的声音,因人而异。这两方面是客户设计时兼顾的平衡。
为了在指标上把音质的出色性体现出来,vivo、魅族、小米等手机厂商在市场宣传方面会大肆渲染。听感方面,他们也会找很多金耳朵,不仅从每家公司的内部,还会找很多音乐发烧友,请他们来听和评判,怎样的听感是比较理想的结果。
2 音质挑战
手机要做到HiFi,有三个较大的音质损失环节,一是采样频率的转换,因为CD有44.1kHz或者48kHz等的采样频率、16bit,但是对于手机,手机对音频信号的处理只能是固定在少数特定采样频率,这样对于高品质音源信号就往往需要进行采样频率的转换,转换过程容易造成音质损失。第二个环节是数字信号转换成模拟信号。第三就是输出的信号通常比较微弱,要推动耳机必须要做信号的放大,放大也会有音质损失。
vivo、小米首先解决了从数字到模拟的挑战,方法是采用专用的Audio DAC,使音质不受损失,可以把信噪比做得很好。转换完成之后,ADI和其他一些公司所提供电源、模拟运算放大器,解决了从小信号放大成大信号(来推动耳机)环节里导致的音质损失。
HiFi耳放的运放有几种,一种是一级放大,像锤子(包括魅族)手机只用了一个运放。小米Note以及Vivo X5 Max的方案是两级运放,以提供更好音质以及听感的输出信号。由此看出,如果移动终端厂商想做一些差异化,就得在放大电路上下足功夫,一种办法是左右声道分离,共两路(图1);还有一种方法是做多级放大,以更加精细的调理输出信号,从而保证音频输出的音质和听感的平衡,这两级对运放的要求是不太一样的,第一级通常更多关心性能指标,把信噪比提高,第二级的驱动能力是关键,即要推得动各种耳机,使听感比较理想。例如一些发烧级的耳机可能会高达一两千美元,阻抗可能达到300~600Ω,需要很大的推力,推力不足就会失真,无法享受到高端音响设备所能提供的震撼感。
ADI给小米的芯片方案——ADA4896,当初并不是为声音设计的,是用于工业仪器的。因为高保真(HiFi)应用的本质也是要求足够精准、失真小、干扰小。而且现在越来越多的应用是跨界的,ADI的策略是把一些其它领域的芯片改进后,推给消费客户。
除了ADA4896,ADI还推荐AD4841音频放大器,可以实现业界同类运放的最低功耗,以及兼顾性能的低成本设计。
![](../img/eec-Analog/Analog-1297242j5iru43t5k.jpg)
3 HiFi到底是不是未来趋势?
4G、WIFI等无线通讯的快速发展是促成HiFi流行的关键因素之一。例如4G、5G通信之后,频带更宽,运营商可以推无损音乐、4K高清影像等。
从指标上看,现在一些热门的移动终端设备的在失真、噪声方面都已经做到极高的水准,相当于上千元入门级音乐播放器上才能做到的指标,但如今手机上就可以享受这样的效果。所以从技术的演进角度,可以预见便携式的音乐播放器可能很快会被手机所取代。
但是针对特别的音乐发烧友,有很多时候会追求某一个频段的音感效果,这是手机无法照顾到的细分市场。这块市场也许有时由5位数、6位数的顶级器材堆积起来弥补的。但相比之前,大家拿手机只是听MP3流行歌曲的时期,现在手机搭配较好的耳机后,已可以体验到近似音乐会的听觉享受,这是一个巨大的技术进步,与多年前手机照相取代卡片相机的过程类似。尽管现在也有人拍照使用单反相机,但是对于绝大多数人而言,用手机拍照可以基本满足日常需要。
那么,一些大牌手机厂商为何没有一些大牌厂商为何没有投入手机HiFi的阵营?这是仁者见仁,智者见智。HiFi应该是人们追求的最终体验,实际上多种技术可以实现这种体验。小米、vivo等后面加上二级运放是一种方式。一些大牌手机的音质也已经比过往有大幅度提升。从这些厂商角度,它们也许不认为HiFi是手机主要的差异点或卖点,因此就不用在这上面投资。因为投资这种电路对布板面积要求很高,这也是跟每家手机厂商对自己的定位有关系。因此,每家公司只要找准定位,都可以有很好的市场。现在有越来越多的厂商把HiFi作为自己的卖点,使人们对HiFi未来的前景充满乐观。
另外,这和社会习惯也有关。在中国,人们听耳机的机会比较多。在美国,开车的机会相对更多。所以听音乐的时候,在美国可能选择HiFi台式设备。高端产品每年都只出一款,因此可能不会为中国市场特别定制。但是中国本土企业会有很多新产品。
1 本土厂商:从音质到音感的飞越
近两三年来,本土手机厂商在音频方面正追求极致。据ADI公司消费性产品亚洲区市场行销经理Stephen Wu称,他在过去接触了几家中国手机客户之后,发现他们对声音的要求越来越高。过去对声音的要求是干净、没有杂音,但现在他们更关注心理层面的体验。“他们已经跳离了过去便宜又好的设计方针,现在追求的可能是类似一台四位数、五位数价钱放大器的效果,音效可以实现声音甜美、透明、温暖甚至听了想流泪等心理层面的感觉。”
不过,由于手机腔体过小,手机内置喇叭已经无法实现音质的完美呈现,因此客户会采用耳放技术,再让耳放连接耳机。ADI公司通讯和消费客户事业部销售经理赵传禹先生指出。“手机如果搭配比较好的耳机,完全可以达到近似HiFi(高保真)的效果。”
HiFi效果包含音质和音感。音质是客观的,可以通过信噪比、动态范围等指标测量出来。听感是主观的,可能有人喜欢圆润一点、有人喜欢尖锐一点的声音,因人而异。这两方面是客户设计时兼顾的平衡。
为了在指标上把音质的出色性体现出来,vivo、魅族、小米等手机厂商在市场宣传方面会大肆渲染。听感方面,他们也会找很多金耳朵,不仅从每家公司的内部,还会找很多音乐发烧友,请他们来听和评判,怎样的听感是比较理想的结果。
2 音质挑战
手机要做到HiFi,有三个较大的音质损失环节,一是采样频率的转换,因为CD有44.1kHz或者48kHz等的采样频率、16bit,但是对于手机,手机对音频信号的处理只能是固定在少数特定采样频率,这样对于高品质音源信号就往往需要进行采样频率的转换,转换过程容易造成音质损失。第二个环节是数字信号转换成模拟信号。第三就是输出的信号通常比较微弱,要推动耳机必须要做信号的放大,放大也会有音质损失。
vivo、小米首先解决了从数字到模拟的挑战,方法是采用专用的Audio DAC,使音质不受损失,可以把信噪比做得很好。转换完成之后,ADI和其他一些公司所提供电源、模拟运算放大器,解决了从小信号放大成大信号(来推动耳机)环节里导致的音质损失。
HiFi耳放的运放有几种,一种是一级放大,像锤子(包括魅族)手机只用了一个运放。小米Note以及Vivo X5 Max的方案是两级运放,以提供更好音质以及听感的输出信号。由此看出,如果移动终端厂商想做一些差异化,就得在放大电路上下足功夫,一种办法是左右声道分离,共两路(图1);还有一种方法是做多级放大,以更加精细的调理输出信号,从而保证音频输出的音质和听感的平衡,这两级对运放的要求是不太一样的,第一级通常更多关心性能指标,把信噪比提高,第二级的驱动能力是关键,即要推得动各种耳机,使听感比较理想。例如一些发烧级的耳机可能会高达一两千美元,阻抗可能达到300~600Ω,需要很大的推力,推力不足就会失真,无法享受到高端音响设备所能提供的震撼感。
ADI给小米的芯片方案——ADA4896,当初并不是为声音设计的,是用于工业仪器的。因为高保真(HiFi)应用的本质也是要求足够精准、失真小、干扰小。而且现在越来越多的应用是跨界的,ADI的策略是把一些其它领域的芯片改进后,推给消费客户。
除了ADA4896,ADI还推荐AD4841音频放大器,可以实现业界同类运放的最低功耗,以及兼顾性能的低成本设计。
![](../img/eec-Analog/Analog-1297242j5iru43t5k.jpg)
3 HiFi到底是不是未来趋势?
4G、WIFI等无线通讯的快速发展是促成HiFi流行的关键因素之一。例如4G、5G通信之后,频带更宽,运营商可以推无损音乐、4K高清影像等。
从指标上看,现在一些热门的移动终端设备的在失真、噪声方面都已经做到极高的水准,相当于上千元入门级音乐播放器上才能做到的指标,但如今手机上就可以享受这样的效果。所以从技术的演进角度,可以预见便携式的音乐播放器可能很快会被手机所取代。
但是针对特别的音乐发烧友,有很多时候会追求某一个频段的音感效果,这是手机无法照顾到的细分市场。这块市场也许有时由5位数、6位数的顶级器材堆积起来弥补的。但相比之前,大家拿手机只是听MP3流行歌曲的时期,现在手机搭配较好的耳机后,已可以体验到近似音乐会的听觉享受,这是一个巨大的技术进步,与多年前手机照相取代卡片相机的过程类似。尽管现在也有人拍照使用单反相机,但是对于绝大多数人而言,用手机拍照可以基本满足日常需要。
那么,一些大牌手机厂商为何没有一些大牌厂商为何没有投入手机HiFi的阵营?这是仁者见仁,智者见智。HiFi应该是人们追求的最终体验,实际上多种技术可以实现这种体验。小米、vivo等后面加上二级运放是一种方式。一些大牌手机的音质也已经比过往有大幅度提升。从这些厂商角度,它们也许不认为HiFi是手机主要的差异点或卖点,因此就不用在这上面投资。因为投资这种电路对布板面积要求很高,这也是跟每家手机厂商对自己的定位有关系。因此,每家公司只要找准定位,都可以有很好的市场。现在有越来越多的厂商把HiFi作为自己的卖点,使人们对HiFi未来的前景充满乐观。
另外,这和社会习惯也有关。在中国,人们听耳机的机会比较多。在美国,开车的机会相对更多。所以听音乐的时候,在美国可能选择HiFi台式设备。高端产品每年都只出一款,因此可能不会为中国市场特别定制。但是中国本土企业会有很多新产品。
ADI 放大器 DAC 运算放大器 电路 WIFI 电子 相关文章:
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