软硬兼施让耳听为实

《电脑爱好者》2016年第1期 2016-07-28 10:32专题 标签:手机

很多手机用户都遇到过类似的尴尬:打电话时话筒总传来恼人的噪音(特别是在开车或人多嘈杂的环境里),听不清对方在说什么;播放手机的录音文件时总有一些方向的声音偏小;聆听音乐时发现上千元的手机音效还不如几百元的MP3。总之,与手机相关的声音与真实总有一些距离。那么,如何缩短它们之间的距离,让耳听为实?

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降噪----传递更真实声音

相信大家都听说过高端的降噪耳机,但提起手机的降噪技术多半就一头雾水了。如果你正身处酒吧或热闹的街道,听筒对面的朋友能否听清你说的每一个字,此时就要看你手机的降噪技术给不给力了。

MOTO主打的“丽音”就曾是手机降噪技术的代表。简单来说,“丽音”通过软硬结合方案实现对环境噪音和用户声音的辨别,最终剔除噪音。在硬件层面,“丽音”需要手机配备至少两个MIC,其中一个MIC位于手机底部的话筒(MIC A)(图1),用于采集用户的声音。另一个MIC则位于手机顶端或背部(MIC B)(图2),用于采集嘈杂背景声;在软件层面,“丽音”提供了一个背景噪音信息库,在将MIC B采集的背景声经过一系列的硬件精确过滤以及增强型实时信号运算处理后,再与信息库内的背景噪音声波进行对比,从而准确辨别哪些声音属于噪音并将其屏蔽,最终只输出纯净的用户声音(图3)。

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图1 :图为乐视手机的主MIC

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图2 :图为乐视手机的降噪MIC

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图3

实际上,“丽音”就是我们常听到的“双MIC降噪技术”,类似技术已逐渐在智能手机领域普及。只是,不同品牌手机的“双MIC降噪技术”在软件层面的算法存在差异,最终会直接影响到实际的降噪效果。其中最常见的情景就是,降噪技术将你自己的声音也给抵消了一部分,导致对方听筒传出的声音太小,而且无论如何调节听筒音量也是没有效果。

小提示:降噪影响通话怎么办

如果你经常被朋友抱怨:总听不清电话里你在说些什么。那么,基本就可判断是你手机的“双MIC降噪技术”不够成熟,软件算法存在缺陷了。想改善这一问题,最简单的方法将是在系统设置中关闭降噪技术(图4)。如果设置没有这个选项,则可在通话时用手指堵住位于手机顶部或背部的MIC B。如果你的手机后盖可以拆卸,则可剪两小块胶带,一块将机身上的降噪麦克贴上,一块将后盖内面的降噪麦克的孔贴上(图5 图注:图为小米手机2堵住降噪MIC的方法),合上后盖就相当于物理关闭了降噪技术。

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图4

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图5 :图为小米手机2堵住降噪MIC的方法

总之,想在通话的过程中让“耳听为实”,手机降噪技术必不可少。但是,有些手机出于成本或技术的原因,虽然配备了双MIC,但却在软件算法上一塌糊涂,实际的降噪过程“敌我不分”,反而会影响到声音的传递。如果你想避免这一尴尬,在购买某款手机前最好能找到真机做个试验:在比较喧闹的环境下给朋友打个电话,如果对方听筒既听不到明显的噪音,而你的声音又足够大,那就证明该款手机的降噪技术是靠谱的。

 

扩展阅读:耳机是如何降噪的

很多音乐发烧友,或是注重通话质量的用户更青睐降噪耳机,以求一个安静平和的听音环境。降噪耳机的原理其实和手机的降噪技术类似,都是通过内置MIC和专业降噪芯片(图6),用于采集和分析外界噪音声波频谱,并产生与其相反相位的信号来抵消噪音,从而达到降噪目的。而降噪耳机的效果,则取决于MIC数量和位置,以及降噪芯片的品质和软件算法。有些降噪耳机的MIC与喇叭太近,如果软件算法优化不当,会将音乐中的部分细节也当做噪音而屏蔽掉。

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图6

三MIC----让录音有了方向

随着语音助手、语音聊天等应用的兴起,不少智能手机已经武装了三个MIC。以魅族早期的MX3为例(2013年9月上市),这款产品就分别在手机底部、手机顶部和手机背部添加了MIC单元。而三MIC的好处就是哪怕手机平放在桌面(背部降噪MIC被挡住失去效果)时,系统依旧可以通过顶部和底部的两个MIC进行声波的采集,特别是在免提(或是微信语音)状态下可以起到更好的降噪效果。

当手机拥有三MIC的豪华配置后,如果依旧将其用于降噪领域就颇有大材小用之嫌了。以华为旗下的Mata S和Mate 8为例,这两款手机就通过三MIC让录音有了方向(图7)。

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图7

简单来说,Mata S和Mate 8在机身顶部(1个)和底部(2个)设置了三个MIC,可以实现更精确的360度环绕收声效果,让四方声音都能清晰收纳。而其自带的录音软件也加入了“会议”的录音模式,在该模式下三个MIC可收集并记录不同方向的音轨,并通过圆形录音界面的波动加以区分(图8)。

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图8

在播放录音文件时,我们只需将中心小红点拖拽到圆环边缘说话人方向,就可以定向增强这个方向的声音收录,而此时其它方向的嘈杂背景音则会被弱化(图9)。哪怕会议期间与会人员争吵的再厉害,我们也能选择性地屏蔽其他方向的音源,指定倾听某个方向(人)的声音。

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图9

实际上,这种指向录音就是建立在三MIC硬件基础上的软件算法。随着三MIC手机的普及,以及用户对指向录音需求的增加,相信今后会有更多手机引入类似的功能。

HiFi----还原音乐的细节

随着无数标榜“Hi-Fi手机”的问世(图10),传统音乐播放器收到了严峻的挑战。顾名思义,Hi-Fi(High fidelity)代表着高保真的声音,可还原音乐的每一分细节,真正做到“耳听为实”。但是,时下所谓的那些Hi-Fi手机真的High吗?

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图10

我们先来回顾一下智能手机是如何处理声音回放的:

首先,存储在手机本地的音乐(或在线音乐)要被转换为数字信号,然后通过“DAC”(可选)或“Codec”(必选)解码芯片将数字信号转换为模拟信号,最后再将模拟信号输出到耳机。在这个过程中存在两个可选的需求,比如当你想给声音加入杜比等音效时,需要在数字信号阶段入手;当你想推动发烧级耳机时,在输出到耳机前还需要通过运放芯片将模拟信号放大。因此,一套完整的声音回放步骤应该是:

音频文件→转换为数字信号→添加杜比等音效(可选)→通过DAC(可选)/Codec解码芯片(必选)转换为模拟信号→运放芯片放大模拟信号(可选)→输出到耳机或喇叭。

因此,想成为一款Hi-Fi手机的捷径就是直接选择符合Hi-Fi标准的DAC解码芯片和运放芯片(图11)。比如,联想乐檬X3就选择了ESS ES9018C2M DAC解码芯片和OPA1612运放芯片的组合;vivo最新的X6Plus则采用了ESS自家的DAC芯片ES9028和ES9603运放芯片的组合。理论上讲DAC和运放芯片的等级越高(网上有不同型号DAC和运放芯片的参数和功能介绍,大家可以自行搜索),音质表现就越为出众。

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图11 :Hi-Fi手机上最常见的ESS ES9018MK2 DAC芯片

需要注意的是,无论手机有没有配备独立的DAC芯片,它都会集成Codec芯片,只是唯有武装DAC的手机才有机会打上Hi-Fi的标签而已。比如联想乐檬X3就同时配备了ES9018C2M(DAC)和欧胜WM8281(Codec),魅族上代旗舰MX4 Pro则采用了ES9018K2M+WM8998(图12)。

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图12

那么,DAC和Codec和有什么区别?简单来说,DAC是一颗需要额外耗电的更高品质音频解码芯片,它是手机能实现Hi-Fi音质的前提。但是,在Android系统下,只有极少数APP(比如自带的音乐播放器)才能正确识别和使用它(图13),而且Hi-Fi模式下的还会更费电。这意味着,只有播放音乐时你才能体验到由DAC输出的Hi-Fi音质,而在系统声音/应用/电话/语音等环境下,音源都是通过另外的一颗Codec芯片进行输出的。因此,Codec又被称为“音频中枢”。

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图13 :联想乐檬X3通过自带音乐播放器可进入Hi-Fi模式

总之,我们可以将DAC理解为PC上的独立声卡,Codec则是集成声卡。前者只能用于播放音乐,而后者则用于其他音频内容的输出。具体到手机领域,能否实现Hi-Fi级别音质看DAC(以及Hi-Fi手机),视频和其他声音的表现优劣则取决于Codec(以及喇叭),能否推得动某款耳机就要靠运放芯片了。