手機耳放趨向HiFi，電路設計面臨新挑戰

摘要：在小米公司近期舉行的小米Note發布會中，小米掌門人雷軍特別提及了ADI的ADA4896運算放大器，為消費者帶來HiFi級的耳放體驗。本文通過走訪ADI的放大器專家，指出部分手機廠商已不滿足聲音音質的完善，還在追求聽感效果，并進一步探討了實現HiFi耳放的設計考慮。本文網絡版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/274744.htm

摘要：耳放；放大器；HiFi；音感DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2 015.5.009

1 本土廠商：從音質到音感的飛越

近兩三年來，本土手機廠商在音頻方面正追求極致。據ADI公司消費性產品亞洲區市場行銷經理StephenWu稱，他在過去接觸了幾家中國手機客戶之后，發現他們對聲音的要求越來越高。過去對聲音的要求是干凈、沒有雜音，但現在他們更關注心理層面的體驗。“他們已經跳離了過去便宜又好的設計方針，現在追求的可能是類似一臺四位數、五位數價錢放大器的效果，音效可以實現聲音甜美、透明、溫暖甚至聽了想流淚等心理層面的感覺。”

不過，由于手機腔體過小，手機內置喇叭已經無法實現音質的完美呈現，因此客戶會采用耳放技術，再讓耳放連接耳機。ADI公司通訊和消費客戶事業部銷售經理趙傳禹先生指出。“手機如果搭配比較好的耳機，完全可以達到近似HiFi（高保真）的效果。”

HiFi效果包含音質和音感。音質是客觀的，可以通過信噪比、動態范圍等指標測量出來。聽感是主觀的，可能有人喜歡圓潤一點、有人喜歡尖銳一點的聲音，因人而異。這兩方面是客戶設計時兼顧的平衡。

為了在指標上把音質的出色性體現出來，VIVO.魅族、小米等手機廠商在市場宣傳方面會大肆渲染。聽感方面，他們也會找很多金耳朵，不僅從每家公司的內部，還會找很多音樂發燒友，請他們來聽和評判，怎樣的聽感是比較理想的結果。

2 音質挑戰

手機要做到HiFi，有三個較大的音質損失環節，一是采樣頻率的轉換，因為CD有44.lkHz或者48kHz等的采樣頻率、16bit，但是對于手機，手機對音頻信號的處理只能是固定在少數特定采樣頻率，這樣對于高品質音源信號就往往需要進行采樣頻率的轉換，轉換過程容易造成音質損失。第二個環節是數字信號轉換成模擬信號。第三就是輸出的信號通常比較微弱，要推動耳機必須要做信號的放大，放大也會有音質損失。

VIVO、小米首先解決了從數字到模擬的挑戰，方法是采用專用的Audio DAC，使音質不受損失，可以把信噪比做得很好。轉換完成之后，ADI和其他一些公司所提供電源、模擬運算放大器，解決了從小信號放大成大信號（來推動耳機）環節里導致的音質損失。

HiFi耳放的運放有幾種，一種是一級放大，像錘子（包括魅族）手機只用了一個運放。小米Note以及Vivo X5 Max的方案是兩級運放，以提供更好音質以及聽感的輸出信號。由此看出，如果移動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放大，以更加精細的調理輸出信號，從而保證音頻輸出的音質和聽感的平衡，這兩級對運放的要求是不太一樣的，第一級通常更多關心性能指標，把信噪比提高，第二級的驅動能力是關鍵，即要推得動各種耳機，使聽感比較理想。例如一些發燒級的耳機可能會高達一兩千美元，阻抗可能達到300—600Q，需要很大的推力，推力不足就會失真，無法享受到高端音響設備所能提供的震撼感。

ADI給小米的芯片方案ADA4896，當初并不是為聲音設計的，是用于工業儀器的。因為高保真（HiFi）應用的本質也是要求足夠精準、失真小、干擾小。而且現在越來越多的應用是跨界的，ADI的策略是把一些其它領域的芯片改進后，推給消費客戶。

除了ADA4896， ADI還推薦AD4841音頻放大器，可以實現業界同類運放的最低功耗，以及兼顧性能的低成本設計。

3 HiFi到底是不是未來趨勢？

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

從指標上看，現在一些熱門的移動終端設備的在失真、噪聲方面都已經做到極高的水準，相當于上千元入門級音樂播放器上才能做到的指標，但如今手機上就可以享受這樣的效果。所以從技術的演進角度，可以預見便攜式的音樂播放器可能很快會被手機所取代。

但是針對特別的音樂發燒友，有很多時候會追求某一個頻段的音感效果，這是手機無法照顧到的細分市場。這塊市場也許有時由5位數、6位數的頂級器材堆積起來彌補的。但相比之前，大家拿手機只是聽MP3流行歌曲的時期，現在手機搭配較好的耳機后，已可以體驗到近似音樂會的聽覺享受，這是一個巨大的技術進步，與多年前手機照相取代卡片相機的過程類似。盡管現在也有人拍照使用單反相機，但是對于絕大多數人而言，用手機拍照可以基本滿足日常需要。

那么，一些大牌手機廠商為何沒有一些大牌廠商為何沒有投入手機HiFi的陣營？這是仁者見仁，智者見智。HiFi應該是人們追求的最終體驗，實際上多種技術可以實現這種體驗。小米、VIVO等后面加上二級運放是一種方式。一些大牌手機的音質也已經比過往有大幅度提升。從這些廠商角度，它們也許不認為HiFi是手機主要的差異點或賣點，因此就不用在這上面投資。因為投資這種電路對布板面積要求很高，這也是跟每家手機廠商對自己的定位有關系。因此，每家公司只要找準定位，都可以有很好的市場。現在有越來越多的廠商把HiFi作為自己的賣點，使人們對HiFi未來的前景充滿樂觀。

另外，這和社會習慣也有關。在中國，人們聽耳機的機會比較多。在美國，開車的機會相對更多。所以聽音樂的時候，在美國可能選擇HiFi臺式設備。高端產品每年都只出一款，因此可能不會為中國市場特別定制。但是中國本土企業會有很多新產品。

4 聲音的未來：聲音識別

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學術單位，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、復雜的環境下識別聲音信號。現在美國熱議的一個話題是，未來當你用聲音操控人機界面設備時，不需要關掉家里所有的聲音，可以身處嗜雜環境或看電視時隨時控制。