手機(jī)耳放趨向HiFi，電路設(shè)計(jì)面臨新挑戰(zhàn)

摘要：在小米公司近期舉行的小米Note發(fā)布會(huì)中，小米掌門人雷軍特別提及了ADI的ADA4896運(yùn)算放大器，為消費(fèi)者帶來HiFi級(jí)的耳放體驗(yàn)。本文通過走訪ADI的放大器專家，指出部分手機(jī)廠商已不滿足聲音音質(zhì)的完善，還在追求聽感效果，并進(jìn)一步探討了實(shí)現(xiàn)HiFi耳放的設(shè)計(jì)考慮。

1 本土廠商：從音質(zhì)到音感的飛越

　　近兩三年來，本土手機(jī)廠商在音頻方面正追求極致。據(jù)ADI公司消費(fèi)性產(chǎn)品亞洲區(qū)市場行銷經(jīng)理Stephen Wu稱，他在過去接觸了幾家中國手機(jī)客戶之后，發(fā)現(xiàn)他們對(duì)聲音的要求越來越高。過去對(duì)聲音的要求是干凈、沒有雜音，但現(xiàn)在他們更關(guān)注心理層面的體驗(yàn)?！八麄円呀?jīng)跳離了過去便宜又好的設(shè)計(jì)方針，現(xiàn)在追求的可能是類似一臺(tái)四位數(shù)、五位數(shù)價(jià)錢放大器的效果，音效可以實(shí)現(xiàn)聲音甜美、透明、溫暖甚至聽了想流淚等心理層面的感覺?！?/p>

　　不過，由于手機(jī)腔體過小，手機(jī)內(nèi)置喇叭已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)音質(zhì)的完美呈現(xiàn)，因此客戶會(huì)采用耳放技術(shù)，再讓耳放連接耳機(jī)。ADI公司通訊和消費(fèi)客戶事業(yè)部銷售經(jīng)理趙傳禹先生指出?！笆謾C(jī)如果搭配比較好的耳機(jī)，完全可以達(dá)到近似HiFi(高保真)的效果?！?/p>

　　HiFi效果包含音質(zhì)和音感。音質(zhì)是客觀的，可以通過信噪比、動(dòng)態(tài)范圍等指標(biāo)測量出來。聽感是主觀的，可能有人喜歡圓潤一點(diǎn)、有人喜歡尖銳一點(diǎn)的聲音，因人而異。這兩方面是客戶設(shè)計(jì)時(shí)兼顧的平衡。

　　為了在指標(biāo)上把音質(zhì)的出色性體現(xiàn)出來，vivo、魅族、小米等手機(jī)廠商在市場宣傳方面會(huì)大肆渲染。聽感方面，他們也會(huì)找很多金耳朵，不僅從每家公司的內(nèi)部，還會(huì)找很多音樂發(fā)燒友，請(qǐng)他們來聽和評(píng)判，怎樣的聽感是比較理想的結(jié)果。

2 音質(zhì)挑戰(zhàn)

　　手機(jī)要做到HiFi，有三個(gè)較大的音質(zhì)損失環(huán)節(jié)，一是采樣頻率的轉(zhuǎn)換，因?yàn)镃D有44.1kHz或者48kHz等的采樣頻率、16bit，但是對(duì)于手機(jī)，手機(jī)對(duì)音頻信號(hào)的處理只能是固定在少數(shù)特定采樣頻率，這樣對(duì)于高品質(zhì)音源信號(hào)就往往需要進(jìn)行采樣頻率的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程容易造成音質(zhì)損失。第二個(gè)環(huán)節(jié)是數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。第三就是輸出的信號(hào)通常比較微弱，要推動(dòng)耳機(jī)必須要做信號(hào)的放大，放大也會(huì)有音質(zhì)損失。

　　vivo、小米首先解決了從數(shù)字到模擬的挑戰(zhàn)，方法是采用專用的Audio DAC，使音質(zhì)不受損失，可以把信噪比做得很好。轉(zhuǎn)換完成之后，ADI和其他一些公司所提供電源、模擬運(yùn)算放大器，解決了從小信號(hào)放大成大信號(hào)(來推動(dòng)耳機(jī))環(huán)節(jié)里導(dǎo)致的音質(zhì)損失。

　　HiFi耳放的運(yùn)放有幾種，一種是一級(jí)放大，像錘子(包括魅族)手機(jī)只用了一個(gè)運(yùn)放。小米Note以及Vivo X5 Max的方案是兩級(jí)運(yùn)放，以提供更好音質(zhì)以及聽感的輸出信號(hào)。由此看出，如果移動(dòng)終端廠商想做一些差異化，就得在放大電路上下足功夫，一種辦法是左右聲道分離，共兩路(圖1);還有一種方法是做多級(jí)放大，以更加精細(xì)的調(diào)理輸出信號(hào)，從而保證音頻輸出的音質(zhì)和聽感的平衡,這兩級(jí)對(duì)運(yùn)放的要求是不太一樣的，第一級(jí)通常更多關(guān)心性能指標(biāo)，把信噪比提高，第二級(jí)的驅(qū)動(dòng)能力是關(guān)鍵，即要推得動(dòng)各種耳機(jī)，使聽感比較理想。例如一些發(fā)燒級(jí)的耳機(jī)可能會(huì)高達(dá)一兩千美元，阻抗可能達(dá)到300~600Ω，需要很大的推力，推力不足就會(huì)失真，無法享受到高端音響設(shè)備所能提供的震撼感。

　　ADI給小米的芯片方案——ADA4896，當(dāng)初并不是為聲音設(shè)計(jì)的，是用于工業(yè)儀器的。因?yàn)楦弑Ｕ?HiFi)應(yīng)用的本質(zhì)也是要求足夠精準(zhǔn)、失真小、干擾小。而且現(xiàn)在越來越多的應(yīng)用是跨界的，ADI的策略是把一些其它領(lǐng)域的芯片改進(jìn)后，推給消費(fèi)客戶。

　　除了ADA4896，ADI還推薦AD4841音頻放大器，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)界同類運(yùn)放的最低功耗，以及兼顧性能的低成本設(shè)計(jì)。

3 HiFi到底是不是未來趨勢?

　　4G、WIFI等無線通訊的快速發(fā)展是促成HiFi流行的關(guān)鍵因素之一。例如4G、5G通信之后，頻帶更寬，運(yùn)營商可以推無損音樂、4K高清影像等。

　　從指標(biāo)上看，現(xiàn)在一些熱門的移動(dòng)終端設(shè)備的在失真、噪聲方面都已經(jīng)做到極高的水準(zhǔn)，相當(dāng)于上千元入門級(jí)音樂播放器上才能做到的指標(biāo)，但如今手機(jī)上就可以享受這樣的效果。所以從技術(shù)的演進(jìn)角度，可以預(yù)見便攜式的音樂播放器可能很快會(huì)被手機(jī)所取代。

　　但是針對(duì)特別的音樂發(fā)燒友，有很多時(shí)候會(huì)追求某一個(gè)頻段的音感效果，這是手機(jī)無法照顧到的細(xì)分市場。這塊市場也許有時(shí)由5位數(shù)、6位數(shù)的頂級(jí)器材堆積起來彌補(bǔ)的。但相比之前，大家拿手機(jī)只是聽MP3流行歌曲的時(shí)期，現(xiàn)在手機(jī)搭配較好的耳機(jī)后，已可以體驗(yàn)到近似音樂會(huì)的聽覺享受，這是一個(gè)巨大的技術(shù)進(jìn)步，與多年前手機(jī)照相取代卡片相機(jī)的過程類似。盡管現(xiàn)在也有人拍照使用單反相機(jī)，但是對(duì)于絕大多數(shù)人而言，用手機(jī)拍照可以基本滿足日常需要。

　　那么，一些大牌手機(jī)廠商為何沒有一些大牌廠商為何沒有投入手機(jī)HiFi的陣營?這是仁者見仁，智者見智。HiFi應(yīng)該是人們追求的最終體驗(yàn)，實(shí)際上多種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這種體驗(yàn)。小米、vivo等后面加上二級(jí)運(yùn)放是一種方式。一些大牌手機(jī)的音質(zhì)也已經(jīng)比過往有大幅度提升。從這些廠商角度，它們也許不認(rèn)為HiFi是手機(jī)主要的差異點(diǎn)或賣點(diǎn)，因此就不用在這上面投資。因?yàn)橥顿Y這種電路對(duì)布板面積要求很高，這也是跟每家手機(jī)廠商對(duì)自己的定位有關(guān)系。因此，每家公司只要找準(zhǔn)定位，都可以有很好的市場?，F(xiàn)在有越來越多的廠商把HiFi作為自己的賣點(diǎn)，使人們對(duì)HiFi未來的前景充滿樂觀。

　　另外，這和社會(huì)習(xí)慣也有關(guān)。在中國，人們聽耳機(jī)的機(jī)會(huì)比較多。在美國，開車的機(jī)會(huì)相對(duì)更多。所以聽音樂的時(shí)候，在美國可能選擇HiFi臺(tái)式設(shè)備。高端產(chǎn)品每年都只出一款，因此可能不會(huì)為中國市場特別定制。但是中國本土企業(yè)會(huì)有很多新產(chǎn)品。

4 聲音的未來：聲音識(shí)別

　　作為一家專注音頻的公司，ADI多年前收購了MIT Lyric lab，是麻省研究院的一個(gè)學(xué)術(shù)單位，主要聚焦在人工智能上，例如，如何更清楚地抓取聲音，尤其是在嘈雜、復(fù)雜的環(huán)境下識(shí)別聲音信號(hào)?，F(xiàn)在美國熱議的一個(gè)話題是，未來當(dāng)你用聲音操控人機(jī)界面設(shè)備時(shí)，不需要關(guān)掉家里所有的聲音，可以身處嘈雜環(huán)境或看電視時(shí)隨時(shí)控制。

參考文獻(xiàn)：

　　[1] 蘭建軍,侯思澤,李超.基于Δ-Σ調(diào)制技術(shù)的無線音頻傳輸裝置.電子產(chǎn)品世界,2014(11):28

　　[2] Brown J.功率和音頻：不折不扣地集成在一起.電子產(chǎn)品世界,2012(4): 57

　　[3]Ian Smith高能效音頻延長電池壽命.電子產(chǎn)品世界,2012(5): 49

　　[4]葉鐘靈.手機(jī)改變世界(1).電子產(chǎn)品世界,2015(5):5

　　[5]王瑩.擺脫價(jià)格戰(zhàn),靠品質(zhì)立足.電子產(chǎn)品世界,2012(4):21