《手机音频》参数与选择

一、手机音频:智能手机的音频处理电路主要处理手机的声音信号。它主要负责接收发射音频信号,是实现手机音频交互的关键电路。智能手机音频处理电路主要包括:音频信号处理芯片(集成ADC/DAC)音频功率放大器话筒(麦克风)听筒扬声器(喇叭)耳机接口等组成。

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注:截图来自www.gzweix.com。


二、音频信号处理电路:

(1)、扬声器、听筒和耳机。

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(2)、麦克风(话筒)。

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三、手机音频性能参数:

(1)、采样率和采样位数:声音是一种机械波,也包括振幅和频率特征,人耳可听见的声波频率范围为20Hz~20KHz之间的模拟信号,因此根据采样定理可知,要对其进行采样至少需要40KHz的采样率,我们常说的CD音质就是采样率为44.1KHz;光有频率信息还不够,要完整表示音频信息还需要幅值信息,这就需要采样位数的参数,我们常说的CD为16Bit采样位数,也就是用2的16次方来表示幅值信息。对于音频信号的采样,采样率和采样位数越高,越能高保真地解析原始音频信息。例如Hi-Res就是能够高采样率和高采样位数地解析原始音频信息,实现高保真地还原原始音质。注: 音源码率也常常用于表示音源的采样率和采样位数,例如对于CD立体双声道音质的音源码率可以表示为:CD码率(kbps) = 采样率(44.1kHz) × 采样位数(16bit) × 2(双声道) = 1411(kbps)。上述的CD双声道音源一分钟的音频数据量为:1411(kbps) × 60(s) ÷ 8(KB) ÷ 1024(MB) = 10.33(MB)。

(2)、有损编码与无损编码:根据采样率和采样位数可知,任何模拟信号和数字信号的转化(音频编解码),都只能做到无限接近而不能完全还原,即任何数字音频编解码方案都是有损的。在手机领域中,能够达到最高保真水平的就是PCM编码了,PCM编码代表数字音频中最佳的保真水平,但是并不意味着PCM就能够确保信号绝对保真,因此我们通常将PCM列入无损编码范畴。相对PCM编码,我们将MP3、MP2等编码列入有损编码范畴。注:WAV、APE和FLAC编码由于采样率和采样位数较深,因此也被列为无损编码范畴。

(3)、声道数:可以分为单声道、双声道(立体声)等。双声道在硬件设计中要占用两条线路,其声音立体感要好一些。

(4)、信噪比:是指音频系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值,其噪声主要包括热噪声、交流噪声和机械噪声等。信噪比越大,信号的保真度越好。

(5)、功放功率:功放的额定功率应该是音响或喇叭功率的3~10倍,这样播音效果才会有保障。

(6)、功放阻值:功放的额定阻值应该和音响喇叭的阻值相匹配。如果喇叭阻值大于功放阻值,播音效率就会下降;如果喇叭阻值小于功放阻值,播音效率会增强;如果两者阻值相差太大,可能会导致功放发热严重甚至烧毁。

(7)、蓝牙音频标准:常用的蓝牙音频编解码标准包括SBC、AAC和apt-X(HD)等等。其中SBC与AAC是有损音频编解码标准,相对地apt-X(HD)则是一种无损蓝牙音频编解码标准,目前高端的真无线蓝牙耳机都支持该无损蓝牙音频标准的无线传输。


四、手机音频标准认证:首先声明不一定通过音频标准认证的音质就一定非常好;也不一定没有通过音频标准认证的音质就一定会差。终端厂商手机音频设备的音频标准认证是需要向标准制定机构支付一份不菲的认证费用的,经过标准认证之后就可以以这个标准作为卖点进行大势宣传。笔者认为这些乱七八糟的标准认证反而不必要,因为即会增加手机的成本和售价,又会涨他人威风(标准认证机构一般都是国外机构)灭自己势气。注:标准认证机构简直就是强盗,抢完钱后还给你身上撒了一泼尿,然后告诉你我这泼尿能让你赚更多钱哈哈哈。

(1)、Hi-Res:又称高解析音频,由索尼提出并定义,由JAS(日本音频协会)和CEA(消费电子协会)制定的高品质音频产品设计标准。Hi-Res规定可提供的采样率高于44.1KHz,比特深度大于16Bit的CD音质,因此可以得到比CD音质更棒的音质标准。注:Hi-Res标准认证需要交费,厂商宣传卖点而已,实际技术并非难点,一般的厂商都能达到这个标准,就看你给不给索尼交钱认证哈哈哈。另外一点需要注意的是,Hi-Res认证仅仅保证手机硬件(DAC/ADC)支持高于CD音质的高保真音源播放功能,而并不一定能够实现高保真音频的传输,因为音频传输经过的音频放大器并不能保证不失真。

(2)、HIFI:又称高保真音频,就是说HIFI能高度还原音源或最大化接近音源的回放,尽可能地避免产生失真、噪声、损耗等情况发生。HIFI设备可以使听者体验更为接近原始音源的高保真声音。如果你想听高保真音乐(QQ音乐中的HQ和SQ无损音质),那么非HIFI莫属。注:Hi-res标准是从音源上保证音频的高解析能力;而HIFI是从音源到音频外放设备的传播途径上保证音频的无失真地传输,从而保证真正的高保真无失真地音乐体验。

(3)、Dolby音效:杜比音效又称逻辑环绕声,是美国杜比公司开发的立体环绕声系统,是为改善立体声质量而研制成功的影院音响系统。如果你想通过手机看电影,尤其看高清大片,那么推荐打开杜比音效,可以带来更棒的接近影院级别的声音感受。但是还是那句话,手机音质永远达不到真实的音响系统。杜比音效也要配合专用的耳机和音响系统才能发挥最大性能,所以一般手机不推荐使用杜比音效,反而智能电视和家庭影院系统更为常见。

(4)、DTS音效:又称数字剧院音效系统,是在1993年"侏罗纪公园"电影中正式开始采用的。和杜比音效差不多不再详细介绍。


五、手机耳机接口标准:又称3.5mm耳机接口标准,在2009年9月被统一规定了接口标准,可以分为国际标准(CTIA)国家标准(OMTP)两种。3.5mm手机耳机接口曾几何时是各家手机厂商终端设备必不可少的接口之一。但是随着手机设备的大续航,轻薄化和小巧化的发展方向,众多终端厂商纷纷选择去掉非常实用方便的3.5mm耳机接口,采用USB充电接口代替耳机接口。笔者认为目前USB接口代替耳机接口还不成熟,而且USB类型的耳机普及度远远赶不上手机的进化程度,因此当今能够保留3.5mm耳机接口的手机厂商真心算是良心厂商。

3.5mm耳机分为3段式4段式两种,3段式包括三根线,分别为:左声道右声道地线。四段式包括四根线,分别为:左声道右声道MIC麦克级地线。目前非常常用的就是四段式耳机接口。国际标准(CTIA)和国家标准(OMTP)唯一的区别是插针接法(从小头算起)分别为:

(1)、国家标准(OMTP):左声道-右声道-麦克风-地线

(2)、国际标准(CTIA):左声道-右声道-地线-麦克风

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六、手机话筒(麦克风MIC)配置:手机的话筒,又称为为麦克风。其是手机的唯一送话设备。为了更好地使用户的语音信息无失真地送到电话的音频处理器,现在的手机一般包括数个麦克风设备。例如iphone6s手机就包括四个麦克风设备,同时多个麦克风也可以实现降噪功能,并分别应用于不同的场景,使用户的声音更好地传送到音频处理器。

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七、手机听筒的配置:手机听筒是手机通话和微信语音聊天的核心设备。听筒一般放置在手机的屏幕顶部(包括防尘网)或者最新的屏幕发声技术等等。例如iphone6s手机的听筒如下图所示。

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八、手机扬声器(喇叭)配置:手机扬声器又称喇叭,是手机实现语音通话外放或音乐外放的主要设备之一。扬声器一般可以包括单扬声器双扬声器两种,双扬声器可以实现类似左右声道的立体环绕声音效果,可以实现更好的音乐体验。但是笔者认为手机双扬声器名声大于实用,即使再好的双扬声器也不可能达到音响级别的音质体验,因此单扬声器可以满足大部分要求。

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