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从玄学走向科学,用技术还原艺术 | 华为音频实现全链路无损生态

发布时间:11-28 编辑:华为

2023年11月23日,西方的感恩节,这一天国内的新品发布会也是热闹非凡。当天有四场发布会,有三场还是同一时间开始,而华为2023年音频创新技术媒体沟通会就在其中。这场沟通会在中国音乐行业顶尖人才摇篮,中央音乐学院的歌剧音乐厅举办,华为还邀请了央音的音乐家现场演奏维瓦尔第的《冬》并用耳机试听还原真实效果。能如实还原交响音乐会的现场,是华为率先提出并不断追求的


用科学超越“玄学”


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时间拨回到2022年的夏天,借着是年7月底FreeBuds Pro 2发布的热度,华为音频团队在上海也举行了一场媒体沟通会,首次面向外界展示了其位于上海的音频实验室,并明确提出了“计算声学”的战略布局。在沟通会的最后,音频团队的工程师表达了他们的愿景:“我们做音频,最大的信心就是让音质从玄学走向科学,即将声音体系做声学/声音评价体系科学地、客观地量化,带来最好的临场感和现场感。”




华为FreeBuds Pro 2发布一年多之后,华为FreeBuds Pro 3旗舰耳机就实现了更新,周期比之前缩短了一半。更重要的是,借这次新品的发布,华为旗下的麒麟A系列芯片时隔四年终于推新——麒麟A2,对于现在的华为来说,意义重大。如果说麒麟A1芯片缔造出华为的音频与穿戴业务的基础,那么携星闪连接技术诞生的麒麟A2,则承载着华为音频业务更大的未来。




“华为总是先有方法后有产品”,在这一原则的指引下,华为本次公布的音频战略已经升级成为由“芯传声算”四大自研底座技术构成的全链路体系——这与“光机电算”的华为影像全链路体系如出一辙。传即传输,华为现在已经拥有L2HC 3.0编解码协议,高达1.5Mbps的码率是全行业当下最高的;声即单元,早在上代旗舰产品上搭载的“四磁体动圈+微平板高音”双单元组合,就让FreeBuds Pro 2实现的音质的飞跃;算即算法,包括空间音频、降噪一系列算法体系。这三个方面,都需要与之匹配的芯片来驱动,而麒麟A2的出现,从传输底层彻底解决整个链路的带宽瓶颈。




首先,它的传输带宽比上一代芯片提升了4倍,最高达8Mbps的物理带宽,让L2HC传输协议的码率可以从2.0版本的960Kbps暴增50%以上,达到3.0版本的1.5Mbps,为音频的编解码带来更多数据量,是无损音频的前提。其次,众所周知,码率的增加并不难,难的是在高带宽下维持稳定的连接,否则音质劣化、断流现象会极为明显,就如游戏帧率大幅度波动,体验崩盘,LDAC、aptX系列、LHDC等主流高清协议都有这个问题。这也是很多射频工程师都头痛的问题:“宁愿做WiFi也不愿意做蓝牙,就是因为其抗干扰能力太弱。”




于是,华为将声学、通信领域等各路专家聚集在一起,把移动通信领域的Polar极化码技术暨星闪连接的核心技术应用到了麒麟A2上,从而将无线连接的抗干扰能力提升了2倍(这个时候我想到了一个让人哭笑不得的名词:鲁棒性)——这个做法,就和WiFi 6上使用OFDMA 频分复用技术一模一样,后者解决了WiFi网下多用户信道资源拥堵的老大难问题。正是因为华为贡献Polar极化码技术,解决了高码率蓝牙无线连接稳定性的问题,今年9月19日,L2HC也成为我国首个高清无线音频编解码标准面向全行业发布。




不仅是解决了传输效率问题,麒麟A2在自身的算力、封装、功耗等方面也大幅度进化。音频处理单元升级为双DSP,比上升翻倍,保证高码率通道传输过来的数据得到及时优质的处理,也带来自适应降噪能力的明显提升;采用高集成度的SIP封装,多种功能模组封装在一起,包括AP处理器在内,主板尺寸相比麒麟A1减少20%,大家都记得第一代FreeBuds Pro那条粗壮的耳机柄,就是这个原因;功耗优化,部分场景相比上代能减少50%,这一点我特别在意,这意味着麒麟平台的TWS续航能力终于提升,等这一天好久了:从实测来看,两个半小时的航班下来,剩余电量还有70%,而放在上代,基本在50%以下。




综合上述这么多技术解析,L2HC 3.0传输协议提供的1.5Mbps码率编解码能力到底是什么行业地位呢?在它出现之前的这么多常见的高清蓝牙传输协议,最接近传统CD级无损音质码率1.4Mbps的,是高通aptX Lossless LC3+,为1.2Mbps,其他都为Kbps级,而L2HC 3.0是惟一高过CD级无损标准的,即只有它能实现CD级别的音质——在这里我又不得不感慨一声“马里亚纳Y太可惜了”。




“在绝对的力量面前,任何技巧都是徒劳的”,正是有麒麟A2提供强大连接和算力兜底,才让华为音频团队能有信心在中央音乐学院举办这次沟通会。华为FreeBuds Pro 3能不能忠实还原现场,最好的办法就是让听音者也在现场不是?先听完音乐家们的演奏,戴上耳机再听一遍,高下便知,这可能就是华为音频团队最强的底气了。


用艺术完善技术




在这次沟通会的最后环节,华为终端BG音频与智能配件产品线总裁刘东方宣布华为音频团队的目标,是通过入耳式、半入耳式、智能眼镜和开放式耳机四类产品,为消费者打造全场景的音频体验。其中的开放式耳机品类,是头一次出现在华为的音频产品序列中,对此我个人是相当激动,因为我相信以目前的趋势看,开放式听音会是未来极为重要的使用场景,尤其是越来越多的消费者开始接受或已经加入全天候佩戴耳机的行列,这类产品的前途相当光明。但是,无论是何种音频设备,音质是一个永远都绕不开的话题。




华为最早在做手机影像的时候,是非常坚信“参数化”路线的,即能通过二维参数呈现高指标,那么表现肯定不会差。后来的结果大家都看到了,正是这一路线的发展遇到瓶颈,才让华为不得不转而跨界,借助来自传统影像领域的力量,实现了质的突破。作为华为音频的旗舰产品,华为FreeBuds Pro 3在音质的调校上也遇上了类似的问题:当耳机在传统的频响曲线等测试场景下有了好表现,又如何能让声音更好听,真正达到最大限度还原原声和临场感呢?




考虑到还原交响音乐会现场是整个音频领域都追求的目标,华为音频团队邀请中央音乐学院的6位音乐家:男高音歌唱家谢天,钢琴演奏家黄亚蒙,二胡演奏家杨雪,大提琴演奏家朱牧,作曲家张征及小提琴演奏家靳海音组成“中央音乐学院首席调音团”——他们又刚好覆盖钢琴、声乐、民乐、管弦、作曲各专业艺术方向。艺术家们的一致意见是:耳机只是连通创作者、演奏者与听众之间的一座桥梁,最终的呈现,无需画蛇添足,也无需修饰再造,只需还原真实,还原现场即可。是的,现场的感觉是多元的,维度众多的沉浸感哪里是音频测试仪器能体会和感知的呢?




比如常规的频响测试都是采用人工头或者711仪器测试频响曲线,属于“压力场”的范畴,可以精准的反应耳机低频的曲线,但多多少少会引入管道的谐振,在高频部分产生高低的峰谷特征,这不是产品的特征而是测试设备加上去的“特征”。当中央音乐学院首席调音团在全频道精细听音的时候发现,高频有一些频段缺少一部分细节,但有部分却过量了。于是,华为在老师们的建议下搭建了更贴合高频听感的“自由场”测试环境,并经过反复调试与持续打磨,调整了高频部分的延展和解析,优化了产品原本高频缺失、人声泛音过亮的问题。




调音团的6位艺术家都表达了自己对于耳机还原音乐的观点,让我印象最深刻的是作曲家、中央音乐学院音乐教育学院院长张征教授的话。他将不同耳机的差异区分为层次感、空间感和清晰度三方面的差距,尤其在提到空间感时,他说:“就像我站在麦田里听到旷野的风吹过麦浪,离开之后当我戴上耳机再次聆听那个声音时,声音能立刻将我带回到那个真实的场景,感受它所带给我的温度。”好的耳机声场是开阔的不拥挤的,当它营造出一种沉浸感、包围感时,听众自然会有代入感。张教授的话我深以为然,空间感,即声场的营造,也是我日常判断一款耳机是否合格的重要标准,毕竟声音的还原,在很大程度上就是现场氛围的如实刻画。




说到这里,我非常建议各位朋友有时间去用“华为FreeBuds Pro 3+华为Mate 60 系列”的组合,去试听一下“华为音乐服务空间音频”专区的音乐。在麒麟A2芯片驱动下的新旗舰耳机,在高清空间音频上的表现,比上代产品有了明显的提升——三代FreeBuds Pro都在手对比,我觉得是有足够发言权的。值得一提的是,因为华为FreeBuds Pro 3也兼容LDAC高清连接协议,连接其他手机和流媒体音乐服务(如QQ音乐),其空间音频能力也有非常好的表现,过去担心的音频劣化问题已经得到完美解决。技术与艺术,互为促进,相互成就,真是太棒了。


在现在这个时间节点,再去回顾2022年夏天那场沟通会,华为音频团队做出的一系列承诺,今天尽数在麒麟A2芯片驱动的华为FreeBuds Pro 3旗舰耳机上实现,真是说到做到。随着芯片算力,连接能力的不断提升,音频行业又如20多年前的MP3改变音乐那样,处于技术大更替的前夜。有所不同的是,这次可能更为彻底,它不仅需要长期的战略规划和持续高昂的研发投入、软硬件一体化的产业布局,甚至还需要切入到内容前端的制作环节,形成端到端的互动。虽然这并不容易,但对于长跑型选手华为来说,可能这恰恰是他们所擅长的。


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