雷军和罗永浩在5月分别发布了小米电视2和锤子手机,二人不约而同地在发布会上大吹特吹产品的高质量音频效果,这是真的吗?包括笔者在内的一般粉丝明显是被骗了,但作为一个做技术的工程师,甚至是负责项目的产品经理,应该已经看出门道来了。
如果还没有看出问题在哪,首先咱们来先看看雷军的小米电视2用到的音响。那我们就来听听Sontia亚太区总经理谭军的介绍吧。
图1:小米电视2的8个高品质喇叭
雷军表示,小米电视2的8+1高品质喇叭,号称支持DTS和DOLBY,非常高大上(见上图)。但实际上,这样在音箱条(Sound Bar)中放8个扬声器的做法,效果一般。音响工程师都会感觉不太对劲。Sontia亚太区总经理谭军认为这个设计“无知”。
谭军说:“设计音响不同手机CPU,不是简单的4核和8核的技术指标。在音频里面,每个扬声器之间是互相干扰(频率及相位),犹如一个没有指挥的乐队。”
图2:小米电视2的音响声学曲线
下一页:信号相位的重要性
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针对在某媒体上公布的扬声器的频响(声学)曲线,谭军表示,“它只是反映其幅度特征,但最终进入人耳的信号是不同频率信号的叠加。因此信号的相位更重要,这些决定了最终入耳信号的品质。”
很多工程师都知道信号相位的重要性:
图3:信号的相位
左图:下面是两个输入信号,相位是同步的,上面是叠加后的输出信号,能量是最大。右图:下面是两个输入信号,相位差180度, 上面是叠加后的输出信号,能量抵消为0。
下一页:锤子和vivo Xplay 3S音频评测对比 很“无畏”
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同样,罗永浩的锤子手机音频评测,有媒体是这样评测的:
图4:锤子手机的音频评测
谭军认为这真是很“无畏”,因为“比较“锤子手机和vivo Xplay 3S在自己最大输出播放1KHz正弦波信号时候的电平 ” 反映不了任何有关音频的品质。没有消费者只听1KHz正弦波信号!”
图5:锤子手机和VIVO手机的频响测试
下一页:人耳对不同频率信号的“非线性”
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产品设计出来的频响是直线,可惜人耳的频响曲线不是这样的! 原因很简单,因为人耳对不同频率信号是“非线性”的。如下:
图6:人耳对不同频率信号的“非线性”
而音频信号的叠加的原理是:信号相位决定一切!
图7:信号相位决定一切
还需要科普一下中学函数知识:
图8
图9
下一页:最有名的信号叠加故事
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关于信号叠加的故事,最有名的就是下面这个了
英国伦敦的千禧桥之败笔与1873老桥的提示
图10:英国伦敦的千禧桥之败笔与1873老桥的提示
音频电路的简单原理是:
图11:音频电路的简单原理
在设计时,工程师都假设扬声器是一个负载(电阻)。但扬声器在不同频率的表现是非常不同。不同扬声器之间也是不同!
扬声器的频响参数:
真正决定音响的品质:输入(功放前)和输出(扬声器后)信号的相位差
图12
图13
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技术讲得太远了,可能有些不耐烦了,再收回来看,为什么雷军和罗永浩会犯这样的错误?难道是他们的技术专家都出问题了吗?应该不是。
随着消费电子的体积变得越来越小,智能电视和智能手机都变得越来越薄,并且后者还是电池供电,其功放的性能必然会受到限制。这就造成现在的消费电子的设计是先完成工业设计,再来做后面的电路设计,因此出现了扬声器和尺寸及音腔都是工业设计后的“牺牲品”。
针对此类症状,造成的是“头疼治头,脚痛治脚”的方法,业界不少是借助音频处理软件来通过所谓的“模式”来调输出音效,来限制其有效范围。
但实际上是,前面提到的音频相位问题太难以解决,当然,很多业内人士也都知道这些猫腻,所以他们会用DTS、DOLBY这些LOGO来解决,反正消费者们会认可买单!
下一页:高品质音频产品设计的出路何在?
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关于这个问题,谭军指出:“产品经理们要关心消费者的音频用户体验,工业设计导向的产品尤其需要考虑使用音频处理软件。“无知+无畏”的音频设计理念要放弃多扬声器、调整频响曲线的方式,不要轻信“脑黄金”的音频技术,问问技术供应商是如何处理整个音频系统的相位失真。最后要还给消费者一对干净的耳朵,让他们选择了你的产品后可以真正地享受高品质的音频!”
当然,据作者了解,不少半导体公司还在高品质音频上继续加大投入,试图将原来在消费电子产品领域最为高档的芯片,进行设计改进,以便能够满足在电池供电和超薄尺寸设计的要求。小编还会不断推出相关最新的内容,期待各位专家留言互动,批评指导。
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