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高保真還原 手機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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各家芯片廠商的代表作

  了解了發(fā)聲原理,普及了音頻專業(yè)術語之后,接下來我們開始聊聊那些Hi-Fi芯片。下圖是小編總結了市面上智能手機搭載的一些主流Hi-Fi芯片。

高保真還原 手機Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
主流手機Hi-Fi芯片

  如圖所示,TI和ESS兩家廠商不僅僅生產(chǎn)單一環(huán)節(jié)的Hi-Fi芯片,例如ESS,除了生產(chǎn)解壓和解碼環(huán)節(jié)的DAC芯片,還生產(chǎn)放大信號環(huán)節(jié)的運放/功放芯片。接下來,小編按照廠商順序分別聊聊上述的一些Hi-Fi芯片。PS:下面的芯片參數(shù)全部來自芯片廠商或者手機廠商公布在官方網(wǎng)站的數(shù)據(jù)。

Wolfson/歐勝

  2014年5月,Wolfson/歐勝正式宣布被最大競爭對手Cirrus Logic收購,同年8月,收購完成。如今,在Cirrus Logic的芯片官網(wǎng),已經(jīng)能夠看到Wolfson/歐勝以前和現(xiàn)在的一些電子芯片資料和白皮書。在智能機誕生早期,也就是Cirrus Logic和ESS沒被vivo扶正的時代,歐勝的音頻解碼芯片還是挺受歡迎的,不少手機廠商,例如三星,不想使用處理器自帶SoC中的集成音頻芯片,所以選擇了和歐勝采購WM系列解碼芯片。

高保真還原 手機Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
經(jīng)典芯片參數(shù)對比

  從上面6款歐勝的經(jīng)典解碼芯片中可以得知,WM5102的綜合音頻參數(shù)最佳,而這顆芯片曾被用在三星S4、聯(lián)想K860i和魅族MX3上,巧合的是這三套平臺都是采用了三星Exynos處理器。據(jù)業(yè)界的專業(yè)人士反應,早期三星處理器平臺的音頻解決方案一般比Qualcomm處理器平臺的要好一點點。三星也不是第一次在自家的SoC平臺上引入獨立音頻解碼芯片,早在三星S3和三星Note II時候就已經(jīng)使用過另一顆芯片——WM8958。

  WM1811可以看作是WM5102的低功耗版本,而WM8994和WM5102的性能指標很相似,被用于魅族MX2上。WM8918則被酷比和飛利浦手機用過,酷比手機也是近年來僅次于vivo,在智能機上廣泛引入Hi-Fi芯片的廠商,只不過品牌名氣不高而已。而WM8281最為熟悉,就是前些日子主打“全時Hi-Fi”的聯(lián)想樂檬X3其中一塊解碼芯片。仔細觀察,你會發(fā)現(xiàn)這6顆芯片不再局限于44.1kHz/16bit的CD音頻采樣標準,時代在進步,消費者和廠商對音頻文件的采樣率也提出了進一步的要求,不過正如上文所說,采樣率高還要保證壓縮率低,采用無損壓縮為最佳,否則糟蹋了辛辛苦苦采樣的音頻文件。

Cirrus Logic

  自從vivo X1引入CS8422之后,SRC問題被解決了,同時手機解碼音質(zhì)也被CS4398變得更有“膽味”,這是以往智能手機從未出現(xiàn)過的兩項新革命。從此,Cirrus Logic和vivo形影不離,vivo三大系列(X、Xplay、Xshot)旗艦機不少都使用過Cirrus Logic的解碼芯片,而CS4398也是vivo用得最為成熟的解碼方案,不亞于ESS平臺。

高保真還原 手機Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
經(jīng)典芯片參數(shù)對比

  CS4398曾經(jīng)是業(yè)界知名“膽機”的解碼芯片,所以才一直被Hi-Fi發(fā)燒友抱以高度評價,至于CS4353則是vivo X1S時候,由于供貨緊張導致產(chǎn)能不足,vivo將CS4353替換掉CS4398,兩者在參數(shù)上還是有一定區(qū)別的,不過實際聽感可能未必如參數(shù)那樣明顯。至于CS8422則是專門用于解決SRC問題,這顆芯片的參數(shù)本身也不低,甚至高于CS4398。關于SRC問題,小編在這里不展開討論了,簡單來說就是更高保真地還原聲音,減少Android和ARM架構處理器共同對音頻解碼過程中產(chǎn)生的負面影響。通過國內(nèi)外的評測機構拆機發(fā)現(xiàn),CS37系列解碼芯片曾經(jīng)被用于iPhone上,當然,也是定制版。至于CS42L73則被用于小米手機3(移動版,Tegra 4處理器平臺)上。

ESS

  又讓我想起老白的經(jīng)典語錄,“魅族MX4 Pro的動態(tài)范圍是知名的音樂播放器HIFIMAN HM-901的4倍”。不過也正因為這樣的對比,才進一步凸顯了ES9018K2M在智能手機中的地位,縱然表現(xiàn)上相比專業(yè)播放器中那塊ES9018解碼芯片還有一段很大的距離,但是能夠?qū)⒌凸陌娴腅S9018K2M塞進去手機中,vivo和魅族等廠商也是蠻拼的。專業(yè)播放器領域有不少彪悍的Hi-Fi芯片,知名的芯片廠商也不只Cirrus Logic和ESS這幾家,但是能夠在保證性能不被大幅縮水基礎上將Hi-Fi芯片體積縮小,并塞下手機之中,Cirrus Logic和ESS確實樹立起標桿作用。

高保真還原 手機Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
經(jīng)典芯片參數(shù)對比

  ES9018K2M自vivo X3上首發(fā)開始,出色的性能參數(shù)讓其逐步取代CS4398,成為了業(yè)界公認的手機音頻解碼芯片之王,除了vivo,還有酷比、小米、魅族、TCL和IFA之后比較火的Gigaset的部分機型都選擇了這顆解碼芯片。而SABRE9018C2M則是小米Note 頂配版和聯(lián)想樂檬X3上出現(xiàn)的進階版ES9018K2M,從上面表格可得,相比參數(shù)上略微提升一點點而言,體積縮小這個優(yōu)勢無疑更具吸引力,讓更多主打輕薄的智能機都能夠塞下這顆旗艦級別解碼芯片。ES9028Q2M則是vivo X6Plus最新搭載的解碼芯片,由于ESS和vivo官網(wǎng)暫時都沒有公布其完整的參數(shù)指標,所以小編從其它專業(yè)評測機構上借用其中兩項公布數(shù)值。

  除了解碼芯片,ESS還有兩顆運放/功放芯片:ES9601和ES9603Q比較知名,分別用于vivo X5Max和vivo X6Plus上。類似地,ESS官網(wǎng)對于這兩顆功放芯片的參數(shù)公布也比較少。

TI/Texas Instruments

  縱然TI的OMAP系列處理器已經(jīng)退出了手機市場的競逐,但是TI大量的傳感器和音頻芯片卻依然活躍在智能手機行業(yè)中,其中Moto特別喜歡采用TI家的傳感器,代表作為Moto X的兩顆低功耗的DSP(自然語言處理器和語境計算處理器),而TI在音頻芯片方面代表作有OPA1612和OPA2604。

  類似ESS,TI的官網(wǎng)對于自家的音頻芯片在參數(shù)上的宣傳也比較低調(diào),我們無法直接獲得信噪比、動態(tài)范圍等技術指標,但是可以通過手機廠商紛紛入手這些芯片的態(tài)度,間接體會到這兩顆運放/功放芯片的實力。

  OPA2604第一次出現(xiàn)在智能手機上是在vivo Xplay,當時引起了業(yè)界轟動,主要還是因為這顆運放/功放芯片本身是一顆雙極運放/功放,需要正負電壓雙供電電路,對于如此苛刻的供電需求,更盛傳在vivo Xplay上市前更換了不少新的電壓控制IC來駕馭它。這也是vivo Xplay成功的地方,試問昔日又有多少手機廠商能夠?qū)⑦@種需要獨立供電的運放/功放芯片引入到體積本來就不大的手機中?除了vivo兩代Xplay系列旗艦搭載了這顆芯片,錘子Smartisan T1也引入了這顆Hi-Fi芯片,不同的是,老羅并沒有像vivo那樣引入獨立的DAC。

高保真還原 手機Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
OPA1612(截圖來自魅族官網(wǎng))

  而OPA1612則是魅族MX4 Pro開始,正式取替OPA2604成為業(yè)界主流的運放/功放芯片,代表機型還有vivo X5Max、小米Note、魅族PRO 5、聯(lián)想樂檬X3,以及最近發(fā)布的錘子Smartisan T2。OPA1612最突出的優(yōu)點是CMRR(共模抑制比)值極其穩(wěn)定,從1Hz到80 KHz都始終保持120dB不變,這樣使得OPA1612在整個音頻里都能保持優(yōu)秀的高解析力,而且失真度很低。這也就不難理解為什么小米Note連續(xù)用了兩顆OPA1612,在聯(lián)想樂檬X3上更連續(xù)用了三顆。

  除了獨立運放/功放芯片,TI還生產(chǎn)像TLV320ADC的模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號芯片,正如上文所說,ADC主要是作用在錄音階段的芯片,保證高保真地錄入音頻文件。vivo Xshot是一款經(jīng)典的Hi-Fi手機,不是因為其參數(shù)和表現(xiàn)比vivo X5Max或者vivo X6Plus更加出色,而是因為vivo Xshot從音頻在輸入到手機(TLV320ADC)、在手機中解壓解碼(CS4398)、從手機輸出到耳機(MAX97220)全過程都有Hi-Fi芯片的引入,所以才稱其為經(jīng)典和藍本。

AKM

  自vivo將Cirrus Logic和ESS兩家廠商的Hi-Fi芯片引入到手機端之后,歐勝的地位一落千丈,最終也在2014年被Cirrus Logic收購。除了Cirrus Logic和ESS雙雄爭霸,業(yè)界也有不少手機廠商嘗試和其它Hi-Fi芯片廠商合作,尋求新的火花。其中,AKM的解碼芯片在這一兩年被nubia引入到手機中。

高保真還原 手機Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
經(jīng)典芯片參數(shù)對比

  AK4961最早出現(xiàn)在nubia Z7上,是AKM專為智能手機與平板產(chǎn)品打造的高級音頻DSP編解碼器,從AKM官網(wǎng)公布的參數(shù)看,這一解碼器和ES9018K2M類似,支持192kHz/32bit采樣率,不過信噪比可能不夠ES9018K2M出色。在專業(yè)評測機構報告中也顯示,AK4961縱然是AKM面向旗艦機定制的Hi-Fi芯片,但是相比ES9018K2M的信噪比、動態(tài)范圍、諧波失真、互調(diào)失真和立體聲分離度的得分都要低。

  而15年年度旗艦nubia Z9同樣采用了這顆AK4961,和下文提及的YAMAHA那顆YSS205X-CZE2一樣,支持實時耳返功能,可以充當一個口袋錄音棚,兼容當前業(yè)界大部分K歌app。再者,AK4961集成了低噪音低功耗的麥克風放大器,能夠?qū)崿F(xiàn)語音方面的操作,例如降噪和消除回聲等。

  AK4375則是AK4961的縮水版,縱然在上面表格參數(shù)上并沒有直觀反映出來,根據(jù)資料顯示,nubia Z9 Max、nubia Z9 Max 精英版、nubia My 布拉格三款產(chǎn)品都搭載了這顆芯片,除此以外,vivo和Gigaset兩家廠商的部分機型也有搭載這顆定位中端的解碼芯片。nubia的品牌設計總監(jiān)王匯也在接受媒體采訪的時候表示,AK4961重點是解碼,而AK4375則是為了獲得更好的功放效果,不屬于同一個類型。

YAMAHA

  YSS205X-CZE2首次出現(xiàn)在手機上是vivo X5的時候,但是在KTV領域早就享譽盛名,vivo并不是創(chuàng)新地將一顆Hi-Fi芯片從無到有打造出來,而是善于將Hi-Fi音頻領域的芯片引進到手機上,和業(yè)界知名廠商(Cirrus Logic、ESS、YAMAHA等)合力打造定制版的Hi-Fi芯片,讓手機用戶也能夠過把Hi-Fi癮。YSS205X-CZE2是一顆在智能終端上搭載的專業(yè)級卡拉OK數(shù)字環(huán)繞聲信號處理芯片,正如上文所說,這塊芯片具有專業(yè)的實時耳返功能,同時還能夠?qū)崿F(xiàn)多種混響空間音效和實時算法,例如實時消除人聲算法、實時升降調(diào)算法、防嘯叫算法、回音消除AEC算法和實施降噪算法。

高保真還原 手機Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
截圖來自vivo官網(wǎng)

  采用這顆YSS205X-CZE2芯片進行K歌時,演唱者聲音的錄制和耳放存放在同一顆IC內(nèi)進行處理,換句話說從聲音的錄制、到音頻信號的處理、再到聲音的播放,都能夠通過YSS205X-CZE2在硬件級別實時處理,減少數(shù)據(jù)在緩沖區(qū)一層層傳遞,所以縮短了耳返時間。正如大部分手機都能夠通過軟件級別實現(xiàn)“先拍照后對焦”功能,但是只有HTC One(M8)那種硬件級別實現(xiàn)方式,才稱得上虛化自然,指哪打哪,而且還能夠在相冊中隨時調(diào)整對焦點,讓照片煥然一新。有些功能用硬件實現(xiàn)雖然提高成本,但是帶來的效果相比軟件實現(xiàn)更加出色,拍照如此,音頻處理如此。除了vivo X5,vivo X5F、vivo X5Max和vivo X6Plus也采用了這顆YSS205X-CZE2。不過在YAMAHA的官網(wǎng),并沒有公布這顆YSS205X-CZE2信噪比、失真等參數(shù)。

  除了YSS205X-CZE2,還有很多廠商機型宣傳采用了雅馬哈功放或者耳放,但是并沒有具體說明是哪一顆,例如三星、nubia、OPPO、酷比、卓普等廠商。

ADI/Analog Devices

  小米Note采用了ADA4896,這是一顆出自Analog Devices(ADI)的運放/功放芯片。小米Note和vivo X5Max一樣,采用了二級運算放大系統(tǒng),分為前級放大電路和后級放大電路,后級放大電路都是采用OPA1612,區(qū)別在于前級放大電路,小米Note將vivo X5Max上的ES9601替換成ADA4896。

高保真還原 手機Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
截圖來自小米官網(wǎng)

  根據(jù)ADI官網(wǎng)顯示,ADA4896的共模抑制比(CMRR)相比OPA1612相差無幾,另一方面,ADA4896的諧波失真(-115dB)相比CS4398(-107dB)還要高,但是略低于ES9018K2M(-120dB)。至于ES9601和ADA4896都作為前級放大電路芯片,在參數(shù)上哪一塊更優(yōu)秀,由于ESS官網(wǎng)并沒有公布ES9601具體參數(shù),所以暫時無法對比。但是可以肯定的是,小米Note為米粉們定制的這顆ADI運放/功放芯片也是品質(zhì)不錯的選擇,體現(xiàn)了小米對Hi-Fi有自己一套態(tài)度。

其它

  市面上還有其它一些Hi-Fi芯片并不是源于Cirrus Logic和ESS這些名氣比較大的廠商,我們也來認識一下他們。

  AW8736是AWINIC/上海艾為電子技術的運放/功放芯片,nubia Z9 Max 精英版除了搭載了AK4375解碼芯片,還追加了一枚AW8736,AWINIC官網(wǎng)公布的參數(shù)可知其諧波失真為0.02%。

  NXP/恩智浦半導體的TFA9890功放曾經(jīng)搭載在TCL S838M(俗稱東東槍2)和剛發(fā)布的錘子Smartisan T2上。雖然信噪比只有100dB,但是相比采用集成音頻芯片方案的機型還是體現(xiàn)了其優(yōu)勢和誠意。

高保真還原 手機Hi-Fi芯片是噱頭還是干貨
錘子Smartisan T2的Hi-Fi體系

  vivo很多Hi-Fi手機都采用了MAX97220耳放(AB類耳放),這顆大名鼎鼎的芯片其實出自Maxim之手。憑借112dB信噪比,低于-90dB的諧波失真,讓MAX97220作為很多廠商在耳放上的首選。除了vivo,TCL和酷比也有機型用上了這顆耳放芯片。

  細心的讀者也會發(fā)現(xiàn),耳放芯片相比運放/功放芯片的選擇窄了不少,除了上述的Maxim MAX97220以外,就好像只有英國Graham Slee的Solo耳放,這顆耳放芯片也是魅族PRO 5相比魅族MX4 Pro其中一項改進。


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