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高保真還原 手機(jī)Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨

CNMO 【原創(chuàng)】 作者:馬俊杰,楊辰 2016-01-04 05:30
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和Hi-Fi芯片有關(guān)的基本術(shù)語(yǔ)

  (諧波)失真:簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是,實(shí)際的音頻功率放大器有各種諧波造成的失真及由器件內(nèi)或外部造成的噪聲,這個(gè)值一般在0.00n%~10%之間(n=1~9)。

  互調(diào)失真:和“諧波失真”類似,也是采用百分比來(lái)表示,數(shù)值越小越好。上面的(諧波)失真是指單頻率下,所產(chǎn)生的干擾,而互調(diào)失真則是兩個(gè)頻率下所產(chǎn)生的諧波干擾,這種組合又能夠互相疊加(和、差兩種運(yùn)算),形成更多的諧波干擾。

  噪聲:和“失真”有一定相似,都是原輸出音頻信號(hào)沒(méi)有的東西,屬于干擾聽感和音質(zhì)的事物,“失真”一般是有規(guī)律可循的,“噪聲”則是不可預(yù)見(jiàn)和突發(fā)的。

  信噪比/訊噪比:一個(gè)電子設(shè)備或者電子系統(tǒng)中信號(hào)和噪聲的比例,采用dB做單位,數(shù)值越大,還原的聲音越清晰,沒(méi)有亂七八糟的雜音。在本文中用于表征手機(jī)中輸出的音頻信號(hào)對(duì)底噪和外界干擾信號(hào)的抵御能力。

  動(dòng)態(tài)范圍:這個(gè)參數(shù)是指手機(jī)的最大信號(hào)和最小信號(hào)之間的幅度差,最大信號(hào)就是指音頻重放時(shí)最大不失真輸出功率,最小信號(hào)則是手機(jī)不播放音樂(lè)時(shí)系統(tǒng)噪聲(底噪)輸出功率。單位dB,數(shù)值越大越好。

  聲音分離度:簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是左聲道和右聲道輸出聲音之間的隔離度,如果分離度不夠,左右聲道產(chǎn)生串?dāng)_,不僅無(wú)法形成立體聲效果,連聲音基本的清晰度也會(huì)大打折扣。這就好比3D眼鏡如果設(shè)計(jì)得不合理,觀看電影時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)“重影”現(xiàn)象,讓人無(wú)法觀看。

  頻率響應(yīng):以恒定電壓輸出的音頻信號(hào)與系統(tǒng)相連時(shí),揚(yáng)聲器產(chǎn)生的聲壓隨頻率的變化而發(fā)生增大或衰減、相位隨頻率而產(chǎn)生變化的現(xiàn)象。用來(lái)描述音頻設(shè)備對(duì)于不同頻率的信號(hào)處理能力的差異。針對(duì)手機(jī)而言,主要強(qiáng)調(diào)其對(duì)任何頻率的信號(hào)都能夠保持穩(wěn)定的放大率,并且對(duì)于相應(yīng)的負(fù)載具有同等的驅(qū)動(dòng)能力。最直接的體現(xiàn)就是RMAA波形圖中應(yīng)該近似地接近一條直線。

  共模抑制比:在本文主要是針對(duì)Hi-Fi芯片中的運(yùn)放/功放芯片(例如OPA1612)而言,類似“信噪比”,也是一種比值。不過(guò)這種比值的分子和分母比較難理解,分別是差模信號(hào)電壓放大倍數(shù)(Aud)和共模信號(hào)電壓放大倍數(shù)(Auc),即CMRR=|Aud/Auc|。我們姑且記住結(jié)論,CMRR(共模抑制比)越大,運(yùn)放/功放芯片的放大性能越好?;氐绞謾C(jī)界,魅族MX4 Pro第一次采用OPA1612替代OPA2604的時(shí)候,宣傳過(guò)這個(gè)參數(shù)。

高保真還原 手機(jī)Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
來(lái)自魅族官網(wǎng)(CMRR介紹)

  增益:要解釋“推力”這個(gè)重要術(shù)語(yǔ)之前,我們必須介紹一下什么是“增益”?根據(jù)聲音傳播和發(fā)聲原理,要讓智能手機(jī)中發(fā)聲單元發(fā)聲,我們需要通電,讓電流克服電路電阻做功,經(jīng)過(guò)一系列的電磁效應(yīng)之后,驅(qū)動(dòng)喇叭振動(dòng)發(fā)聲。通過(guò)控制電位器(手機(jī)機(jī)身的音量加減鍵)可以調(diào)整通電時(shí)候的電流大小,從而控制手機(jī)的音量。通過(guò)按下“音量+”鍵來(lái)提高音量輸出,按下“音量-”鍵來(lái)減少音量輸出。

  另外,眾所周知,部分Hi-Fi手機(jī)內(nèi)部有耳放或者運(yùn)放/功放芯片,這些芯片主要作用就是放大輸出信號(hào)。結(jié)合上面的音量鍵(電位器)知識(shí)來(lái)解釋什么是“增益”。“增益”就是表示每當(dāng)按下音量+(音量-)鍵時(shí)候,系統(tǒng)內(nèi)部的耳放/運(yùn)放/功放芯片能夠?qū)⒃敵鲂盘?hào)相比放大前增加(減少)多少倍,可以近似看成是一種比值,增益的單位一般用“dB”表示。

  假設(shè)不用運(yùn)放/功放芯片,按一下“音量+”鍵增加了5dB的響度,采用運(yùn)放/功放芯片放大信號(hào)輸出之后,按一下“音量+”鍵增加了10dB的響度。再將響度換算為功率P,代入“增益”的計(jì)算公式(小編不敢寫,怕讀者關(guān)閉瀏覽器)上,即可求得按一下“音量+”鍵獲得的“增益”是多少?

高保真還原 手機(jī)Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
如何得到“增益”數(shù)值

  為了讓讀者更好地理解,小編不禁想起了魅族MX4 Pro中提供了“Hi-Fi Sound”的幾種輸出模式,碰巧就是用“增益”劃分的,最具代表性的低增益模式和高增益模式。

高保真還原 手機(jī)Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
魅族“Hi-Fi Sound”設(shè)置選項(xiàng)

  舉個(gè)例子,小編手上有兩條耳機(jī),根據(jù)阻抗和靈敏度的不同,分別適配上述兩種模式,如下圖所示。

高保真還原 手機(jī)Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
幾種不同的Hi-Fi Sound模式

  看完了上圖我們就能夠更加容易理解“增益”是什么。低增益模式明顯是用來(lái)推“高靈敏低阻抗”這種俗稱“容易推”的耳機(jī),而高增益模式則是用來(lái)推“低靈敏高阻抗”這種俗稱“比較難推”的耳機(jī),說(shuō)明“推力”和“增益”有關(guān)。

  推力:了解了“增益”之后,接下來(lái)我們探究一下“推力”和“增益”的關(guān)系。還是上面魅族MX4 Pro例子,系統(tǒng)中選擇“線路輸出”模式,接外置功放/聲卡和監(jiān)聽音箱,當(dāng)音箱響度達(dá)到相同分貝的時(shí)候,兩臺(tái)手機(jī)相比(假設(shè)和魅族PRO 5相比),哪臺(tái)手機(jī)需要的增益越大,證明該手機(jī)的推力越小,相反,則越大。增益和推力一般成反比關(guān)系。簡(jiǎn)而言之,“推力大”表示通過(guò)盡可能少的增益,就能夠輸出用戶需要的響度的一種能力。

  解析力:這也是Hi-Fi發(fā)燒友認(rèn)為最難解釋清楚的術(shù)語(yǔ)之一,Hi-Fi領(lǐng)域所謂的解析力受多個(gè)因素綜合影響,失真、底噪、采樣率、壓縮率等指標(biāo)都能夠影響解析力,是一個(gè)綜合指標(biāo)。正如手機(jī)攝像頭的解析力,不僅和攝像頭像素有關(guān),而且還和光學(xué)鏡頭/鏡片質(zhì)素、傳感器尺寸大小、單位像素面積、對(duì)焦速度、防抖表現(xiàn)等參數(shù)有關(guān)。小編覺(jué)得,高解析力的手機(jī),最基本應(yīng)該做到將聲場(chǎng)準(zhǔn)確還原,能夠清晰聽到每一樣樂(lè)器分別在自己的哪些方位發(fā)出聲音,此乃其一。另外,將音頻文件細(xì)節(jié)交代得一清二楚的同時(shí),應(yīng)該很有層級(jí)感,所謂層次感就是一堆樂(lè)器同時(shí)演奏,手機(jī)能夠分清主次進(jìn)行表達(dá),讓我們分清楚哪些是主要樂(lè)器,例如大提琴、鋼琴,哪些是次要樂(lè)器,例如三角鐵、鼓。


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