手機Hi-Fi的學問很多，小編今天著重和大伙聊聊Hi-Fi芯片的那些事。還記得當年vivo X1將解決SRC問題的CS8422和DAC解碼芯片CS4398塞進去手機之后，引起了業(yè)界轟動，從此，手機Hi-Fi熱潮正式被掀起。那個時候，還有很多人沉浸在蘋果的音質上，一個勁地說iPhone好，Hi-Fi手機沒用。之后vivo Xplay用OPA2604這顆運放/功放芯片，讓vivo手機再一次成為Hi-Fi手機的象征，同時也引起了疑問，在手機中塞下需要單獨供電的獨立運放/功放芯片有用嗎，會不會得不償失?
漠視眾人的懷疑眼光，vivo鍥而不舍地在vivo X3上玩起了Hi-Fi，用上了ES9018K2M解碼芯片，同時為其配備了MAX97220耳放芯片。vivo Xplay3S更將ES9018K2M和OPA2604完美地搭配在一起。但是業(yè)界支持和仿效的聲音依然微薄，此時乃2013年底。
2014年第四季度，vivo Xplay系列已經接近一年沒有更新產品線，正當不少支持手機Hi-Fi的消費者開始動搖之際，魅族宣布正式回歸音樂，魅族MX4 Pro也用上了Hi-Fi芯片，延續(xù)了vivo Xplay3S上的ES9018K2M DAC，還把運放/功放從OPA2604升級到OPA1612，用行動支持手機Hi-Fi，同時也標志著vivo不再孤軍作戰(zhàn)。
無獨有偶，魅族宣布自家的Retina Sound體系不久，vivo卷土重來，vivo X5Max在保持極致輕薄的前提下，用上了Hi-Fi 2.0架構，繼承了ES9018K2M DAC，還把運放/功放系統(tǒng)升級為前后兩級，引入ES9601和OPA1612雙運放/功放芯片，除了聽覺享受，在錄音方面引入了雅馬哈YSS205X-CZE2數字環(huán)繞聲信號處理芯片，實時耳返功能打造隨身KTV。
2015年初，小米Note正式加入Hi-Fi手機陣營，ES9018K2M依然沒有缺席，前后級功放芯片更換成ADA4896和OPA1612的組合，同時用獨立雙時鐘晶振解決SRC問題。頂配版更將ES9018K2M更換成了SABRE9018C2M，讓Hi-Fi芯片性能保持不變情況下體積變得更小。
2015年，金立S7，樂視超級手機，nubia Z9，魅族PRO 5不約而同地加入了Hi-Fi芯片，直到最近發(fā)布的聯(lián)想樂檬X3和vivo X6、vivo X6Plus，還在更換Hi-Fi芯片組合，尋求更多更好的Hi-Fi方案。
如今，還有很多消費者對手機是否需要添加Hi-Fi芯片抱著懷疑態(tài)度，這也是本文需要和各位讀者探究的問題，就讓我們從聲音的傳播原理開始，然后再聊一下那些Hi-Fi芯片分別作用于聲音傳播的哪些環(huán)節(jié)，看看是否真的能夠讓手機Hi-Fi起來。
Hi-Fi和聲學
Hi-Fi和家庭影音系統(tǒng)其實并不是指同一樣事情，相反，他們是相對的，Hi-Fi全稱是High-Fidelity，意思為“高保真”，根據百度百科的定義，Hi-Fi是指與原來的聲音高度相似的重放聲音。而家庭影音系統(tǒng)的組成，根據百度百科的定義，包括：影碟機、調諧機、電唱機、均衡器、效果器、卡拉OK機、調音臺、功放前級和功放。從定義來看，Hi-Fi和家庭影音系統(tǒng)存在著明顯的區(qū)別，前者講求“高保真”，需要準確還原每一件樂器的聲音和位置。而家庭影音系統(tǒng)則講求震撼和排山倒海的視聽效果，只要能夠感受到炮火在不同方位爆炸，直升飛機在你頭頂盤旋，仿佛身臨其境即可，必要時還能夠加入音效進行修飾�；蛘呤褂靡粜Чぞ邔⒙曇舻囊粽{、頻率、振幅等指標調得面目全非，和Hi-Fi追求的“準確”有很大區(qū)別。
搞清楚了兩者區(qū)別，今天我們的定調也就清晰了，本文介紹的是Hi-Fi芯片和Hi-Fi系統(tǒng)，而不是家庭影院系統(tǒng)，所以在下文主要還是講述Hi-Fi芯片如何讓智能手機的Hi-Fi系統(tǒng)變得更加“高保真”。
每一塊Hi-Fi芯片加入Hi-Fi系統(tǒng)中每一個環(huán)節(jié)，其實都有其自身的作用，不過要了解這些Hi-Fi芯片的作用，我們必須先了解一下聲音的傳播原理和Hi-Fi系統(tǒng)的各個組成部分。
先回顧一下物理課知識，模擬信號和數字信號的區(qū)別：根據百度百科的定義，模擬信號是指連續(xù)變化的物理量所表達的信息，如溫度、濕度、壓力、長度、電流、電壓等，模擬信號在一定時間內有無限個不同的取值，表現(xiàn)在圖表上一般就是連續(xù)而平滑的曲線。
相應地，數字信號是離散的、不連續(xù)的信號，舉個最簡單例子，由于數字信號只有兩種狀態(tài)，1和0，以電壓為例，我們假設“1”是高電平，“0”是低電平，同時以5V為分界線，高于5V為高電平，低于或者等于5V為低電平，這個時候就可以用兩種狀態(tài)去描述不斷變化的電壓。聰明的伙伴應該意識到，數字信號并不是記錄連續(xù)變化的物理量，而是在一定時間間隔，通過采樣來記錄相關物理量，所以最終在圖表上顯示的圖案并不是一段曲線，而是棱角分明的類似柱形圖的形狀。注意，電壓這種物理量既能夠用模擬信號表示，也能夠用數字信號表示。
聲音的傳播過程，簡而言之就是將聲波變成電信號，將電信號從模擬信號(經過采樣、量化和編碼)轉變?yōu)閿底中盘�，再放在信�?可以看作是聲音的傳播通道，類比汽車行駛的高速公路)進行傳播，抵達接收端的時候，再將數字信號還原為模擬信號，最終將電信號還原為聲波。為什么不直接用模擬信號進行傳播呢?很簡單，還是電壓這個例子，3.5V和4V對于模擬信號來說區(qū)別很大，如果直接用模擬信號傳播的話，在復雜多變的信道環(huán)境中很容易受到干擾，讓3.5V電壓值畸變成4V，數據無效，需要重傳數據。
將模擬信號轉換為數字信號再進行傳播的話，即使遇到干擾和噪聲，讓3.5V電壓值變成了4V，根據上文提及的數字信號的特征，我們假定了在5V以下，3.5V和4V都屬于低電平，也就是“0”這種狀態(tài)，所以數字信號在信道傳輸過程中，即使被干擾也只會出現(xiàn)“0”這種信號，最終抵達接收端的時候，通過解碼程序就能夠準確無誤將“0”這種數字信號狀態(tài)還原成“3.5V”這個模擬信號物理量。請看下圖：
聲音的傳播過程
最左邊的紅色字體標示了四個關鍵設備：輸入設備(麥克風/錄音機)、前端(播放器/手機)、后端(耳放/運放/功放)、輸出設備(耳機/音箱)，這些也是聲音能否真實還原的關鍵，也就是“高保真”的關鍵。
接著我們再看上圖最右邊的區(qū)域，首先我們先聊聊錄音部分，一段聲音首先必須通過輸入設備的“高保真”記錄之后，才能夠在最終回放環(huán)節(jié)獲得原汁原味的重現(xiàn)。這也是聲音轉變成電信號之后，再由模擬信號轉變成數字信號的重要環(huán)節(jié)，在手機Hi-Fi體系中我們用ADC這種芯片進行把關，例如vivo Xshot中采用TI的TLV320ADC。而ADC芯片的作用，其實就是負責在模擬信號轉變?yōu)閿底中盘柕臅r候，盡量提高采樣率，同時減少壓縮率。
輸入設備
采樣率分為采樣速度和量化位數，不懂?192kHz/24bit有印象吧?這年頭不要說索尼、魅族和vivo，連小米、nubia、聯(lián)想等不是音樂播放器起家的廠商也在追求這項參數。192kHz指的是采樣速度，24bit指的是量化位數。由于采樣速度和量化位數的內容牽扯到很多音頻知識，但是它們不是今天的主題，所以請各位讀者姑且記住，這對數值越大越好，也就是192kHz/24bit相比以前的44.1kHz/16bit(CD標準)采樣率要好。
提高采樣率的同時，我們需要減少壓縮率，也就是和MP3格式之類的高壓縮音頻文件說再見。還記得以前沒有出現(xiàn)192kHz/24bit的所謂“高保真”音頻文件的時候，我們買CD聽的時候也會覺得CD的音質很好。而上文提過，CD標準的采樣率只是44.1kHz/16bit，為什么相比如今那么多所謂采用192kHz/24bit采樣率的音源文件(MP3格式)，音質上好上不少，這就是壓縮率的原因。
MP3、OGG格式的音頻文件經過壓縮之后，把很多細節(jié)閹割掉，音質差了不少。采用這種有損壓縮格式進行存儲音樂文件的原因，主要還是因為采用了高采樣率采樣的音頻文件體積龐大，不便于后期存儲和移植到其它地方分享、傳播。而CD標準的壓縮率普遍不高，所以即使采用率不高，但是依然能夠擁有很好的音質。
像MP3、OGG這類依靠丟失細節(jié)和損害音質，從而大幅度壓縮文件大小的音頻格式，我們稱為有損壓縮。另一種相對的壓縮方式就是無損壓縮。常見的無損壓縮格式有FLAC、WAV、DSD、APE，這幾種格式壓縮率不高，很好地還原了音頻文件的細節(jié)，缺點就是生成的文件體積比較大。
解釋了ADC職能，接下來我們看看前端。前端的作用就是把剛剛錄制好的聲音片段(已經變成了數字信號)，通過軟件和硬件結合調用的方式進行解壓縮和解碼。既然有了將模擬信號編碼成數字信號，之后進行了壓縮的步驟(錄音)，根據對稱性，肯定有解壓縮，并且將數字信號還原成模擬信號的步驟(回放聲音)。
前端
關于解壓和解碼，以本文的重點——智能手機為例，回放音樂時候，我們首先打開音樂播放器，這時候音樂播放器就會有兩種選擇，要么調用專門的DSP芯片(例如Cirrus Logic的CS4398)對音頻文件進行解壓縮和解碼(俗稱硬解)，要么就推給萬能的CPU進行處理(俗稱軟解)。CPU日常工作本身就很多，再扔給它處理音頻解壓和解碼無疑增加了CPU的運算壓力，不要以為如今的CPU已經擁有8核心，上了64位架構運算能力就很了不起，音頻文件需要處理的信息量也與日俱增，更別提有時候CPU還要兼顧處理4K視頻等龐大的信息量。所以為了減輕處理器的工作壓力，手機廠商在硬件層面上引入一些芯片分擔處理器運算壓力，除了本文提及的DSP(DAC、ADC等)，最常見的例子還有蘋果和華為如今大肆宣傳的協(xié)處理器。
言歸正傳，專職負責音頻解壓和解碼工作的DSP芯片，常見的有CS4398和ES9018K2M。當然，在解壓音頻文件的過程中，手機廠商特別喜歡加入“音效混響”來優(yōu)化音質的表現(xiàn)。加入不同的音效進行優(yōu)化，都會讓最終的音頻文件在回放時候走向兩種不同的結果。結合百度百科的資料和小編的理解，業(yè)界喜歡將能夠提高“Hi-Fi”音質的音效稱為“還原性音效”，而將能夠讓音質變得更加符合用戶個人喜好的音效稱為“修飾性音效”。前者的調音結果很好理解，就是將解壓后的音頻文件盡量彌補、修復、還原，調整到和錄音時候無異，后者的調音結果則是千差萬別，極端情況下，還能夠讓一首充滿喜感的曲目變成哀樂，街邊商鋪經常播放的那些disco版本的傷感歌曲其實可以通過修飾性音效獲得。
“還原性音效”的代表就是Dirac、Beats、BBE，“修飾性音效”的代表就是SRS。小編發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律，在手機上的SRS、調調、MaxxAudio中的MAXXEQ工具都提供了很多對音頻文件進行調整的選項，人聲強化、弱化背景、搖滾音效、電子風、爵士味等多種選項的組合就能夠將一首曲目改得面目全非。相反，所謂的BBE和Beats音效，在vivo和HTC的手機上只有區(qū)區(qū)一個簡單的開關，讓用戶選擇是否開啟。大概這就是“還原性音效”和“修飾性音效”的區(qū)別吧，一個一切從簡，另一個包羅萬象。
解壓完畢，接下來就進入解碼階段，依然是CS4398等DAC芯片的職能，將離散型的脈沖電流(數字信號)變成喇叭能夠識別的交流電信號(模擬信號)。
注意，以下這部分內容比較偏向學術性，所以不是太感興趣的讀者可以適當跳過這部分的內容。(對應下圖的藍色字部分)
后端和輸出設備
DAC解碼之后，由數字信號(脈沖電流)還原得到的模擬信號(交流電)，信號一般都比較弱，手機廠商為了讓這種交流電能夠更好地推動耳機和喇叭工作，通常都會加入耳放/功放/運放芯片，放大模擬信號，增加交流電的電流強度，推動阻抗更高的耳機/喇叭，或者驅動靈敏度更低的耳機/喇叭。這部分的職能由OPA2604等運放/功放芯片和MAX97220等耳放芯片負責。
模擬信號經過耳放/功放/運放的放大后可以輸出到輸出設備(喇叭)上了。耳機和音箱的主要元件就是喇叭，所以接下來我們看看喇叭的工作原理，請看下圖：
喇叭構造結構
從上圖很好地看到整個音箱喇叭的構造結構，電信號主要就是通過直接或者間接驅動磁體、盆架、紙盤三個部分，最終讓電信號轉化為聲音，還原到人耳，這部分內容由于和Hi-Fi芯片關系不大，所以請各位讀者有選擇性地看看就好。當放大后的交流電通過喇叭上一圈一圈的線圈，根據“安培定則”的原理，通電線圈附近就會產生磁場，同時，根據“安培力”的定義：通電導體處于磁場中的時候會受到安培力的作用�！鞍才嗔Α钡姆较蛭覀兛梢酝ㄟ^“左手定則”進行判斷。在喇叭這個例子中，“安培力”方向會不斷變化，主要是因為通電線圈所產生的磁場方向，會隨著交流電方向不斷變化，從而時刻改變“安培力”的方向。
另外，喇叭上固定的磁鐵也會產生磁場，磁場方向是恒定的，這就會和上述磁場相互作用，從而削弱和增強這種“安培力”的效果。具體的兩種情況請看下圖：
兩個磁場方向相同
兩個磁場方向相反
兩個磁場相互作用下的“安培力”最終就會推動線圈在兩個相反的方向來回移動，從而帶動連接在線圈的紙盤震動，紙盤震動從而讓附近的空氣不斷經歷壓縮和膨脹兩個過程，最終形成聲波，簡簡單單的喇叭原理，牽扯到電學、力學和聲學三門物理學知識。
了解了聲音的傳播原理和Hi-Fi芯片分別作用于聲音傳播的哪些環(huán)節(jié)，接下來我們總結一下：
1、輸入階段：ADC，例如TI TLV320ADC
2、解碼階段：DAC，例如Cirrus Logic CS4398
3、輸出前放大信號階段：運放/功放/耳放，例如OPA2604
和Hi-Fi芯片有關的基本術語
(諧波)失真：簡單來說就是，實際的音頻功率放大器有各種諧波造成的失真及由器件內或外部造成的噪聲，這個值一般在0.00n%~10%之間(n=1~9)。
互調失真：和“諧波失真”類似，也是采用百分比來表示，數值越小越好。上面的(諧波)失真是指單頻率下，所產生的干擾，而互調失真則是兩個頻率下所產生的諧波干擾，這種組合又能夠互相疊加(和、差兩種運算)，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沒有的東西，屬于干擾聽感和音質的事物，“失真”一般是有規(guī)律可循的，“噪聲”則是不可預見和突發(fā)的。
信噪比/訊噪比：一個電子設備或者電子系統(tǒng)中信號和噪聲的比例，采用dB做單位，數值越大，還原的聲音越清晰，沒有亂七八糟的雜音。在本文中用于表征手機中輸出的音頻信號對底噪和外界干擾信號的抵御能力。
動態(tài)范圍：這個參數是指手機的最大信號和最小信號之間的幅度差，最大信號就是指音頻重放時最大不失真輸出功率，最小信號則是手機不播放音樂時系統(tǒng)噪聲(底噪)輸出功率。單位dB，數值越大越好。
聲音分離度：簡單來說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，左右聲道產生串擾，不僅無法形成立體聲效果，連聲音基本的清晰度也會大打折扣。這就好比3D眼鏡如果設計得不合理，觀看電影時經常出現(xiàn)“重影”現(xiàn)象，讓人無法觀看。
頻率響應：以恒定電壓輸出的音頻信號與系統(tǒng)相連時，揚聲器產生的聲壓隨頻率的變化而發(fā)生增大或衰減、相位隨頻率而產生變化的現(xiàn)象。用來描述音頻設備對于不同頻率的信號處理能力的差異。針對手機而言，主要強調其對任何頻率的信號都能夠保持穩(wěn)定的放大率，并且對于相應的負載具有同等的驅動能力。最直接的體現(xiàn)就是RMAA波形圖中應該近似地接近一條直線。
共模抑制比：在本文主要是針對Hi-Fi芯片中的運放/功放芯片(例如OPA1612)而言，類似“信噪比”，也是一種比值。不過這種比值的分子和分母比較難理解，分別是差模信號電壓放大倍數(Aud)和共模信號電壓放大倍數(Auc)，即CMRR=|Aud/Auc|。我們姑且記住結論，CMRR(共模抑制比)越大，運放/功放芯片的放大性能越好。回到手機界，魅族MX4 Pro第一次采用OPA1612替代OPA2604的時候，宣傳過這個參數。
來自魅族官網(CMRR介紹)
增益：要解釋“推力”這個重要術語之前，我們必須介紹一下什么是“增益”?根據聲音傳播和發(fā)聲原理，要讓智能手機中發(fā)聲單元發(fā)聲，我們需要通電，讓電流克服電路電阻做功，經過一系列的電磁效應之后，驅動喇叭振動發(fā)聲。通過控制電位器(手機機身的音量加減鍵)可以調整通電時候的電流大小，從而控制手機的音量。通過按下“音量+”鍵來提高音量輸出，按下“音量-”鍵來減少音量輸出。
另外，眾所周知，部分Hi-Fi手機內部有耳放或者運放/功放芯片，這些芯片主要作用就是放大輸出信號。結合上面的音量鍵(電位器)知識來解釋什么是“增益”�！霸鲆妗本褪潜硎久慨敯聪乱袅�+(音量-)鍵時候，系統(tǒng)內部的耳放/運放/功放芯片能夠將原輸出信號相比放大前增加(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。
假設不用運放/功放芯片，按一下“音量+”鍵增加了5dB的響度，采用運放/功放芯片放大信號輸出之后，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”的計算公式(小編不敢寫，怕讀者關閉瀏覽器)上，即可求得按一下“音量+”鍵獲得的“增益”是多少?
如何得到“增益”數值
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。
魅族“Hi-Fi Sound”設置選項
舉個例子，小編手上有兩條耳機，根據阻抗和靈敏度的不同，分別適配上述兩種模式，如下圖所示。
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推“高靈敏低阻抗”這種俗稱“容易推”的耳機，而高增益模式則是用來推“低靈敏高阻抗”這種俗稱“比較難推”的耳機，說明“推力”和“增益”有關。
推力：了解了“增益”之后，接下來我們探究一下“推力”和“增益”的關系。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，當音箱響度達到相同分貝的時候，兩臺手機相比(假設和魅族PRO 5相比)，哪臺手機需要的增益越大，證明該手機的推力越小，相反，則越大。增益和推力一般成反比關系。簡而言之，“推力大”表示通過盡可能少的增益，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)燒友認為最難解釋清楚的術語之一，Hi-Fi領域所謂的解析力受多個因素綜合影響，失真、底噪、采樣率、壓縮率等指標都能夠影響解析力，是一個綜合指標。正如手機攝像頭的解析力，不僅和攝像頭像素有關，而且還和光學鏡頭/鏡片質素、傳感器尺寸大小、單位像素面積、對焦速度、防抖表現(xiàn)等參數有關。小編覺得，高解析力的手機，最基本應該做到將聲場準確還原，能夠清晰聽到每一樣樂器分別在自己的哪些方位發(fā)出聲音，此乃其一。另外，將音頻文件細節(jié)交代得一清二楚的同時，應該很有層級感，所謂層次感就是一堆樂器同時演奏，手機能夠分清主次進行表達，讓我們分清楚哪些是主要樂器，例如大提琴、鋼琴，哪些是次要樂器，例如三角鐵、鼓。
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。
主流手機Hi-Fi芯片
如圖所示，TI和ESS兩家廠商不僅僅生產單一環(huán)節(jié)的Hi-Fi芯片，例如ESS，除了生產解壓和解碼環(huán)節(jié)的DAC芯片，還生產放大信號環(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：下面的芯片參數全部來自芯片廠商或者手機廠商公布在官方網站的數據。
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，已經能夠看到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。
經典芯片參數對比
從上面6款歐勝的經典解碼芯片中可以得知，WM5102的綜合音頻參數最佳，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。
經典芯片參數對比
CS4398曾經是業(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能不足，vivo將CS4353替換掉CS4398，兩者在參數上還是有一定區(qū)別的，不過實際聽感可能未必如參數那樣明顯。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生的負面影響。通過國內外的評測機構拆機發(fā)現(xiàn)，CS37系列解碼芯片曾經被用于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，但是能夠將低功耗版的ES9018K2M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。
經典芯片參數對比
ES9018K2M自vivo X3上首發(fā)開始，出色的性能參數讓其逐步取代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官網暫時都沒有公布其完整的參數指標，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官網對于這兩顆功放芯片的參數公布也比較少。
TI/Texas Instruments
縱然TI的OMAP系列處理器已經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的官網對于自家的音頻芯片在參數上的宣傳也比較低調，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將這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。
OPA1612(截圖來自魅族官網)
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還生產像TLV320ADC的模擬轉數字信號芯片，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是一款經典的Hi-Fi手機，不是因為其參數和表現(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。
經典芯片參數對比
AK4961最早出現(xiàn)在nubia Z7上，是AKM專為智能手機與平板產品打造的高級音頻DSP編解碼器，從AKM官網公布的參數看，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，能夠實現(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上并沒有直觀反映出來，根據資料顯示，nubia Z9 Max、nubia Z9 Max 精英版、nubia My 布拉格三款產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，同時還能夠實現(xiàn)多種混響空間音效和實時算法，例如實時消除人聲算法、實時升降調算法、防嘯叫算法、回音消除AEC算法和實施降噪算法。
截圖來自vivo官網
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，減少數據在緩沖區(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，并沒有公布這顆YSS205X-CZE2信噪比、失真等參數。
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。
截圖來自小米官網
根據ADI官網顯示，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，在參數上哪一塊更優(yōu)秀，由于ESS官網并沒有公布ES9601具體參數，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官網公布的參數可知其諧波失真為0.02%。
NXP/恩智浦半導體的TFA9890功放曾經搭載在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。
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。
主觀聽感和結論
小編結合自己使用過的一些手機(采用了本文提及的Hi-Fi芯片)，表達一下Hi-Fi芯片為聽感帶來了哪些提升。
vivo X5Pro
先說說小編之前寫過的對比評測中的兩臺手機：vivo X5Pro和聯(lián)想樂檬X3。對客觀數據感興趣的讀者可以移步到RMAA的專項評測文章。
文章鏈接如下：http://www.cnmo.com/reviews/528727_all.html?#p528976。
主觀上，vivo X5Pro整體聽感和vivo Xshot很相似，之前看到網上說這兩款機型聽感一個偏暖一個偏冷，真機上手之后對比了半天，從流行曲對比到古典音樂，愣是沒發(fā)現(xiàn)有什么明顯區(qū)別。主要還是因為兩款手機采用的Hi-Fi芯片方案基本一致，所以結果也是意料之中。需要強調的是，vivo大部分Hi-Fi手機都有一個特點，如果不開啟自帶音樂播放器的“Hi-Fi”模式，系統(tǒng)是不會自動調用Hi-Fi芯片的，這一點從聽音樂的時候來回開啟和關閉“Hi-Fi”模式這個選項就能夠明顯感覺到。
Hi-Fi模式
聯(lián)想樂檬X3
聯(lián)想樂檬X3最大特點就是用了兩顆不同功能的解碼芯片，分別作用于Standard Hi-Fi模式(WM8281)和Turbo Hi-Fi模式(SABRE9018C2M)，另外，Turbo Hi-Fi模式還額外調用了三顆OPA1612運放/功放芯片，實際聽感上存在著明顯區(qū)別，小編在多首曲目而且是同一音量下，不斷切換兩種Hi-Fi模式，發(fā)現(xiàn)偏向低功耗節(jié)能的Standard Hi-Fi模式，相比火力全開的Turbo Hi-Fi模式，在響度上弱了不少，當然響度并不能完全作為Hi-Fi芯片的評價指標。另一方面，Turbo Hi-Fi模式能夠聽到更多的細節(jié)，立體聲環(huán)繞和低音效果明顯更好。為了排除耳機的加分作用，小編特意選了一條幾十塊錢的入門耳塞式耳機做上述的實驗，這款耳機公認低音表現(xiàn)不突出，所以對最終結論影響相比中高端入耳式耳機和頭戴式耳機客觀得多。
聯(lián)想樂檬X3全時Hi-Fi體系
vivo Xshot
根據vivo公布的參數，vivo Xshot配備了CS4398 DAC，支持192kHz/24bit采樣率。小編使用了幾首192kHz/24bit的WAV無損壓縮格式的音頻文件，測試一下這塊芯片是否能夠正常解碼，答案是肯定的。類似地，上述提及到另一塊支持192kHz/24bit采樣率的SABRE9018C2M DAC，在聯(lián)想樂檬X3上同樣能夠成功解碼這些高采樣率的音頻文件。
客觀地說，192kHz/24bit音頻文件相比44.1kHz/16bit的CD碟片，在音箱(外放)上表現(xiàn)，人耳可能未必能夠明顯感覺到區(qū)別，畢竟外放時候聲波經過眾多障礙物的干擾之后，最終抵達人耳時候的變數實在太多，192kHz/24bit和44.1kHz/16bit即使有區(qū)別，差距也會被弱化了不少。
而在耳機上回放，由于耳機密閉性做得比較好(尤其是入耳式和頭戴式)，能夠讓客觀干擾因素盡量減少，保證音頻在整個傳播途徑中盡可能少地失真和引入噪聲，所以192kHz/24bit和44.1kHz/16bit的采樣率下，分別生成的同一格式的音頻文件，還是能夠感受到細節(jié)上區(qū)別。
綜上所述，如果經常使用外放來聽音樂，那么支持192kHz/24bit采樣率的Hi-Fi芯片未必能夠打動你，但是，如果你是喜歡戴上耳機，做一個安靜的美男子坐在角落上聆聽音樂的話，支持192kHz/24bit采樣率的Hi-Fi芯片還是具有一定吸引力的。
長江后浪推前浪
如果幾年前有人說Hi-Fi芯片作用不明顯，小編可能還會有點認同，畢竟在小編的手機庫中，三星S3和魅族MX3上的歐勝WM系列獨立音頻芯片表現(xiàn)并不見得要比集成在處理器SoC中的音頻芯片要好上多少，換條好一點耳機帶來的音質提升相比換臺手機帶來的音質提升更大。以小編為例，前陣子也將索尼和vivo兩條入耳式耳機替代了藍魔和酷比魔方兩條耳塞式耳機。發(fā)現(xiàn)三星S3和魅族MX3也終于有一點Hi-Fi味兒了，主要是低頻量感足了不少，不過這是耳機帶來的聽感提升，而不是手機的Hi-Fi芯片。
截圖來自樂視超級手機官網
但是隨著時代變遷，魅族MX3也更替到魅族PRO 5，Hi-Fi芯片也換了幾代，市場反饋是最好的佐證，魅族、vivo、小米、樂視等廠商如今使用的Hi-Fi芯片也早已不是當年被收購的歐勝WM系列芯片，手機音頻電路也早已不再是當年那么簡單，憑借雙晶振電路、前后級運放/功放電路、雙解碼芯片等層出不窮的設計，呈現(xiàn)出長江后浪推前浪的變革趨勢。
結束語：如果Hi-Fi只是噱頭的話，為什么除了vivo，還有那么多廠商愿意爭相效仿、借鑒或者趕超vivo?如果Hi-Fi只是營銷概念，為什么還有那么多手機廠商鉆研著不同的Hi-Fi芯片組合，選擇和ESS、Cirrus Logic、歐勝、AKM、TI等國際知名的音頻芯片廠商合作?如果Hi-Fi只是浮云，為什么堅持了幾年依然方興未艾，讓那么多手機廠商為了解決SRC、低頻不足、中音不準、高音不甜、臨場感不夠、耳機推力不足、左右聲道分離度差等問題，而不斷改善和優(yōu)化音頻電路，加入更多高品質的電阻、電容等電子元件來提升手機Hi-Fi表現(xiàn)?
正如上文所說，每一塊Hi-Fi芯片加入到手機中都是有原因的，分別作用于聲音傳播過程中不同的階段。無論是主觀聽感還是客觀數據，無論是廠商公布的技術指標還是小編用RMAA去印證這些參數，最終得到的結論都顯示Hi-Fi芯片的引入是干貨而不是噱頭。智能穿戴設備沒有進入寒冬，手機Hi-Fi同樣剛剛才嶄露頭角，正走向全新的時代。 |
