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[diy发烧] 决战Hi-Fi之巅 乐檬X3音频对比vivo X5Pro

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发表于 2009-7-31 | |阅读模式
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当手机厂商为摄像头配置用上了大底传感器、光学防抖镜片组、大光圈等技术,渐渐发现影像系统的潜能开始出现瓶颈,他们开始把目光转向手机Hi-Fi。在智能机刚开始普及时还很少听到“Hi-Fi手机”这个定义,但是这几年以vivo联想魅族等厂商为首的旗舰机纷纷加入了Hi-Fi的元素,也让手机Hi-Fi的概念成为了大势所趋。

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  但说起手机Hi-Fi话题,我们自然而言就会想起vivo。其凭借多年在音频领域上的经验积累,打造出一款又一款的Hi-Fi手机精品,首次在手机上搭载独立解码芯片CS4398的vivo X1,首次在手机上用上独立运放芯片OPA2604的vivo Xplay,首次在手机上还原7.1甚至11.1的多声道影院声场效果的vivo Xplay3S,首次提出Hi-Fi 2.0架构的vivo X5Max......
  而最近联想乐檬X3的发布可以说是再一次引起了舆论对于Hi-Fi手机的热议,但其实自联想乐檬K3开始,联想乐檬系列产品就一直在音频方面有所积累。联想乐檬K3在机身背后配备了双扬声器,联想乐檬K3 Note(天籁版)则选择了在机身背后配备了一个陶瓷振片扬声器,配合手机包装盒带来不一样的听觉体验。这两款产品都搭载了MAXXAUDIO by Waves音效。从此,联想乐檬系列也开始被冠上“Hi-Fi手机”的头衔。联想乐檬X3不仅拥有旗舰级的硬件配置,继续延续了Hi-Fi特性,最大特色就是采用了两颗专业的解码芯片SABRE9018C2M和WM8281,同时搭载了三颗OPA1612运放芯片。
  倘若以售价为衡量标准,联想乐檬X3和vivo X6应该是同一量级,那么或许大家会疑问本文和联想乐檬X3作为对比的机型为什么不是最新的vivo X6,主要还是因为vivo X5Pro这套Hi-Fi方案在调校上比较成熟,配备的CS4398和MAX97220两颗Hi-Fi芯片,已经用在旗下很多的机型上,具体如下表所示:

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和vivo X5Pro采用类似Hi-Fi芯片平台的机型


  或许大家还不是很了解vivo X5Pro和联想乐檬X3上的Hi-Fi芯片,下面简单介绍一下两套方案中的5颗Hi-Fi芯片。下表加入了一些作为对比的芯片,都是几款热门Hi-Fi产品的解决方案,排列顺序为音频信号正向流动时候经过的不同模块,分别为ADC(编码)、解决SRC问题、DAC(解码)和运放/功放/耳放芯片。

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手机Hi-Fi芯片横比

(红色单元格数据为vivo、魅族等手机厂商公布,

其他数据来自音频芯片官网)


  CS4398:脱胎于“胆机”的CS4398,在很多专业的音频设备中都采用到,在手机中主要负责独立解码(DAC)作用,将数字信号还原成模拟信号。作为vivo所有的Hi-Fi手机中使用得最多的解码芯片,相比ESS Technology为移动端设备定制的ES9018K2M,在参数上可能稍显逊色,但是在vivo的Hi-Fi手机中服役的周期却是最长的。众所周知,对于专业播放器厂商来说,如果在同一套音频解决方案中沉浸的时间越长,使用的次数越多,就意味着这套音频方案越成熟,对Hi-Fi芯片的调教越有味道。所以大家不妨将初次搭载这颗芯片的vivo X1和如今的vivo X5Pro相比,你会发现有不同的听觉感受。

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采用了CS4398/CS4353的vivo手机


  SABRE9018C2M:相比前作ES9018K2M,根据官网公布的资料,最大的变化就是体积缩小了,能够更轻松地塞入极致轻薄的智能手机中,另一方面,官网还显示SABRE9018C2M进一步支持384kHz/32bit的采样率,方便回放更高质量的音频文件。除此以外,动态范围、失真、信噪比横向相比表格中的其它芯片也能够凸显自身的优势,这也是为什么除了vivo以外,魅族、小米和联想的Hi-Fi手机纷纷搭载这颗解码芯片(含ES9018K2M)的原因。

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SABRE9018C2M在ESS官网参数介绍


  WM8281:自从Cirrus Logic将曾经是最大的竞争对手欧胜收购之后,欧胜“WM”系列的芯片参数就能够在Cirrus Logic的官网上查阅到。虽然官网关于这颗WM8281的参数介绍不多,但是欧胜的Hi-Fi芯片曾经被多家知名的手机厂商使用过,除了三星、联想、小米,还有依靠音乐播放器起家的魅族。联想乐檬X3采用WM8281的原因主要还是因为配合内置的三麦克系统,在嘈杂环境下也能够实现“高保真”录音,同时也支持市面上少见的3ms延时实时耳返和干湿声混音效果。

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WM8281的作用(来自联想官网)


  OPA1612:和OPA2604相比,OPA1612的共模抑制比更加大,从1Hz到80kHz都始终保持120dB不变。由魅族MX4 Pro首次使用开始,到后来小米Note连续采用了两颗OPA1612,再到如今联想乐檬X3连续使用3颗OPA1612,都能够看出TI的这颗运放芯片的实力深得手机厂商的信赖。根据魅族MX4 Pro宣传描述,这颗运放依靠极高的共模抑制比,可以让播放系统失真很低,解析力很高。而小米Note和联想乐檬X3也是因为其为耳机输出强大动力的同时,又有着行业内更低的失真水平的特色,而连续采用了两颗乃至三颗OPA1612。

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OPA1612的新特性(来自魅族官网)


  MAX97220:通过上述表格的横向对比,MAX97220在它们之中的信噪比算是比较拔尖的,主要还是因为这颗耳放芯片一般用于录音笔之中,所以对于噪声的抑制和信号的还原还是比较到位的。相比之下,失真度表现可能会稍逊一筹,这也是对vivo等厂商的一种优化考验。

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 楼主| 发表于 2009-7-31 |

 在前面我们提到了vivo的Hi-Fi 2.0方案,而这一方案是建立在Hi-Fi 1.0的基础上的,Hi-Fi 1.0的主要标志是“以音频解码芯片+运算放大芯片为组合、以DCDC直流升压”,而Hi-Fi 2.0的主要标志是“二级供电+专业音频解码芯片+二级放大”,除了加入了低压差线性稳压供电器(LDO二级供电),大大降低了电路纹波,使得电流稳定性有了极大的提升,从而带来了更加细滑的声音和更小的失真。另外,二级放大(运算放大芯片)是指用电子性能最强的运放做前级运放,负责电流电压转换,用味道最好、驱动能力最强的运放做后级运放,负责功率放大和驱动耳机。两级运放协同工作,降低了信号在处理中的损失,使声音底噪更加干净,从底层重建了手机模拟声音信号产生的基础。


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Hi-Fi 2.0架构

  纵然Hi-Fi 2.0并不是行业的通用标准,但是凭借vivo在Hi-Fi手机的多年累积,逐渐引起了其它手机厂商对Hi-Fi手机这个概念的认同,带起了这种热潮。所以尽管它不是行业标准,但是如果以Hi-Fi 2.0的标准来看,联想乐檬X3也是符合这个定义的。


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联想乐檬X3的Hi-Fi体系(来源:发布会现场照片)

  联想乐檬X3在“独立解码芯片+独立运放/功放芯片”基础上,更强化了细节,两颗不同针对性的解码芯片,分别应对不同的听音场合,另一方面,用了3颗OPA1612运放芯片,也让联想乐檬X3对于推动灵敏度低(主要是头戴式)的耳机会有一定的加分。


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目前采用了“独立解码+独立运放/功放”几套Hi-Fi方案横比

  虽然在Hi-Fi芯片的组合上,联想乐檬X3好像占了一些优势,同时vivo X5Pro是没有独立的运放/功放芯片的,在外放表现上面可能比不上vivo Xplay系列和联想乐檬X3,但是考虑到正常情况下,我们都会使用耳机听音乐,所以耳放的作用也不容小觑,这样看来,戴上耳机之后,耳放和运放的差距可能没有外放比拼那么大,具有可比性。最重要的还是:参数归参数,客观的工具测试才是关键,以及两家厂商在音频上的调教是否用心,对最终结果有一定的影响。接下来我们来看看客观的数据分析。

实验前准备/名词解读

实验前准备和专业术语解读
  实验软件:RMAA(RightMark Audio Analyzer)
  实验硬件:PC、Roland UA55独立声卡、vivo X5Pro、联想乐檬X3、飞利浦SWA5011A/93连接线(3.5mm音频线)
  RMAA是一个运行在Windows上的PC软件,可以对PC声卡或其他音频设备的基本电声性能进行测试,可测的指标包括动态范围、信噪比、谐波失真、互调失真等。借助RMAA软件可以对MP3播放器、手机平板电脑等数码设备播放音乐的音质进行客观评测和对比。RMAA是免费软件,可以从网上下载,本文使用的是RMAA 5.5版本。


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RMAA操作界面

  RMAA是一种客观测试手段,测试结果可以反映被测设备的音质水平,主观听感经常出现的那些所谓的解析力、临场感、空间感、层次感、音色偏冷、音色偏暖等不明觉厉的词语,可以通过RMAA的那些曲线图对应的一些参数,客观真实地反映出来,不含主观色彩。
  Roland是一家电子乐器厂商的领导品牌,生产包括键盘及合成器、吉他相关产品、电子打击乐产品,数字录音设备、音箱、音频处理器及多媒体产品。
  Roland UA55独立声卡,支持最高192kHz/24bit的录音和回放,能够充分压榨CS4398和SABRE9018C2M两颗解码芯片的潜力。飞利浦SWA5011A/93,AUX车用立体声音频线,长度1M,充分考虑线材粗细和长度,屏蔽好、底噪低、干扰少。


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Roland UA55前后面板示意图


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全套测试设备

  在进入对比测试之前,小编为不是太熟悉音频相关知识的读者,稍微解释一下一些专业术语。
  底噪/平底噪声/噪声水平:是一种用于表征手机对输出信号干扰程度有多大的参数,数值为负数,取绝对值之后越大越好。在波形图的具体表现如下图所示,这种曲线理想情况下越平稳越好,在图中所处位置越低越好,如果波动过大,或者位置过高,就证明手机本身的底噪大,这和手机内部电路设计有关,例如电子零件之间抗干扰能力是否足够强?前后级电路之间隔离度是否足够?


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底噪波形图

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 楼主| 发表于 2009-8-1 |

动态范围:这个参数是指手机的最大信号和最小信号之间的幅度差,最大信号就是指音频重放时最大不失真输出功率,最小信号则是手机不播放音乐时系统噪声(上面提到的“底噪”)输出功率。既然这个数值和底噪有关,那么底噪越小,动态范围一般就会越大。动态范围数值是正数,一般来说越大越好。在波形图的具体表现如下图所示,在某个频率上会有峰波出现,波峰越高越好,峰值两边的曲线越平稳越好。

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动态范围波形图

  谐波失真:这个参数简单来说也是用来表征抗干扰的能力。具体是指原有频率的各种倍频的有害干扰,对输出波形的影响,影响越小证明抗干扰能力越大,数值以百分比表示,百分比越小,失真度越低。在波形图的具体表现如下图所示,和“动态范围”波形图有些相似,在某个频率上会出现峰波,在该位置的右侧产生的谐波越小,说明失真率越低,输出信号的抗干扰能力越强。

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谐波失真波形图

  互调失真:和“谐波失真”类似,也是采用百分比来表示,数值越小越好。如果刚刚所说的“谐波失真”所产生的干扰只是存在于单频率下,那么“互调失真”则是两个频率下产生的谐波干扰,这种组合又能够互相叠加(和、差两种运算),形成更多的谐波干扰。在波形图的具体表现如下图所示,峰波不再局限在单一频率下,而是分散到各个频段,理想状态下,这种峰波出现的次数越少越好,峰波两侧的曲线越平滑越好。

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互调失真波形图

  声音分离度:经常听别人说这款手机的立体声不行,声场得不到扩展,缺乏空间感,没有身临其境的感觉,其实就是因为左声道和右声道发生串扰,分离度不够,无法产生立体声效果。正所谓“1+1<2”就是这种情况。数值上表现为负数,绝对值越大越好。在波形图的具体表现如下图所示,理想状态下,左右声道两条曲线很少出现重叠的次数,尽量减少交叉的机会。

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声音分离度波形图

  特别声明:
  1、vivo配备了Hi-Fi模式,联想配备了Standard Hi-Fi模式和Turbo Hi-Fi模式,只有开启了这三个模式,才能够充分发挥Hi-Fi芯片的潜力,所以下面的测试是在分别开启了上述三种模式下进行的,另一方面,为了避免影响Hi-Fi的“高保真”表现,一律关闭SRS、BBE、杜比之类的音效渲染工具,让这两款旗舰机的“跑分”更真实。
  2、vivo的Hi-Fi模式能够通过内置的DAC解码芯片可以将数字音频流转换为耳机发声,从而做到真正的原音重现。
  3、联想乐檬X3则分别提供了Standard Hi-Fi和Turbo Hi-Fi两种模式。根据联想官方定义,前者主要调用了Cirrus WM8281独立解码芯片,后者则调用了ESS的SABRE9018C2M解码芯片和3颗OP1612运放芯片。旨在为广大消费者提供两种不同Hi-Fi解决方案,适用于不同的人群。

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联想乐檬X3发布会现场图

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 楼主| 发表于 2009-8-1 |
测试结果

测试结果
  以下所有的数据结果都经过了至少三次的重复实验,获取其中最为均衡的一次实验结果。本实验采用的音频为:使用44.1kHz/16bit采样率,WAV无损音频格式,分为校准信号和测试信号。测试的子项包括:本底噪声、动态范围、THD(总谐波失真)、IMD(互调失真)、立体声分离度,合计5项指标。将两台手机的耳机输出孔用音频线接入到独立声卡的“复合型输入接口”,其中,音频线采用了转接头接入Roland U55的一端。独立声卡则通过USB口接入PC电脑中。
最终结果如下表所示:


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实验结果

  从实验结果来看,vivo X5Pro和联想乐檬X3可谓旗鼓相当,红框区域表示该机型占优项目。下面我们来看看每一项实验指标对应具体的波形图。


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本底噪声

  两台手机三种模式表现都不错,整体波动十分平稳,波动范围主要集中在-100dB到-120dB之间。另外,三条曲线整体位置也比较偏下,证明vivo X5Pro和联想乐檬X3在电子零件之间抗干扰能力、前后级电路之间隔离度做得比较好。上面曾经提及过,本底噪声越小,动态范围一般就会越大,让我们看看下面的波形图是否印证了这一定理。


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动态范围

  “动态范围”这张图的第一感觉是,联想乐檬X3的Turbo Hi-Fi模式在1kHz的时候波峰冲得不够高,不如Standard Hi-Fi模式,但是仔细观察,你会发现联想乐檬X3的Turbo Hi-Fi模式所代表的曲线,在1kHz两侧的曲线波动表现得十分平稳,明显没有Standard Hi-Fi模式那条曲线波动那么大。另外,在三者之中,Turbo Hi-Fi模式的曲线整体上位置也是最低的。这也印证了上面表格中联想乐檬X3的Turbo Hi-Fi模式在“动态范围”的得分相对更高。


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THD/总谐波失真

  “总谐波失真”方面,联想乐檬X3的两条曲线得分比较接近,出现了不少重叠的部分,整体表现十分平稳,不过白色曲线的vivo X5Pro更胜一筹,曲线位置更加偏上,反映到表格上就是百分比数值更加低。综合来看,三条曲线的振幅都十分平稳,并没有出现震荡特别大的波峰,证明了三款机型的抗干扰能力都比较强。同样的情况出现在“互调失真”这个参数上。


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IMD/互调失真

  类似地,“互调失真”指标上,三条曲线的振幅也比较平缓,不仔细观察还以为两张图一模一样,三条曲线的分析可以参照“总谐波失真”,再一次证明抗干扰能力依然是vivo略胜一筹。


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立体声分离度

  立体声分离度上,联想乐檬X3两种模式相比vivo X5Pro的Hi-Fi模式表现更佳,两条绿色曲线整体数值都在白色曲线的下方,而两条绿色曲线在中、高频的位置重合的次数比较多,可见联想乐檬X3的两种Hi-Fi模式,在立体声分离度的表现都十分接近,斗得难分难解,这也是反映到表格上,两种模式的得分相差不到3dB的原因。

  从上述5个维度的对比我们可以看到,联想乐檬X3在Standard Hi-Fi模式下的综合表现要略弱于vivo X5Pro,但到了Turbo Hi-Fi模式下则有了一定的增益,可见联想乐檬X3所谓的Turbo Hi-Fi模式还是有一些成效,在推力方面的表现也的确更好。

  总结:前几年,如果说Hi-Fi手机还未成气候,vivo只是孤军作战的话,这两年,联想、魅族小米、nubia、乐视等厂商纷纷将自家旗舰机加入Hi-Fi元素的这种行为,足以证明Hi-Fi手机的地位在日益提升。我们庆幸智能手机从刚开始只谈通话质量的表现,到后来开始追求拍照画质和体验,再到如今开始追求Hi-Fi音质,这种全方位的进步也是消费者翘首以盼的愿景。

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谢谢楼主的发布,我收藏了!
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