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从芯了解 解读MP3播放器音质的秘密 MP3播放器自从诞生的那一刻起，对其音质的争论与评价就从来没有停止过。而多数情况下似乎消费者对此的热情更是远远大于真正的产品研发者们，这是为什么呢？也许是心知肚明，也许是无奈，因为开发者考虑的肯定不仅仅是音质。当然我非常希望这篇文章能给您带来点什么，只要不是无奈就好。很显然，要将这个问题说清楚，就必须要对MP3的构成原理做一个简单介绍，当然还要说明的是，我们今天不讨论MP3压缩技术与耳机技术，虽然那对于音质也非常重要，但它是MP3播放器本身所无法控制的，但最后我还是会对此做以总结。下图是我整理的简要的MP3原理方框：MP3原理方框首先，我们从原理框图上可以看出，MP3播放器的主要任务其实就是将Flash内的数据解码，然后将解码出来的数据转换成音频信号再由最终设备回放出来(耳机)，那这样看来，从图上，是不是可以这理解MP3音质最重要的就是这三个环节呢？当然，从原理上来说确实如此。存储器会影响音质吗？首先来看看存储装置，它对MP3的音质有什么影响吗？存储装置主要是以文件形式保存数字编码，在这里的数字编码是用户保存进去的，因此存储装置只要能正确的还原保存上去的数字编码就可以了，而这是对存储装置的最基本要求，并且由于是数字信号，因此也不会存在信号强度、信噪比、失真等问题，因此，可以说，在音质方面，存储装置不会造成任何影响，当然，如果使用HDD方案，而电源部分未做好的话，可能会因为HDD的瞬间电流而造成些影响。什么芯片组音质最好呢？从上面的结论可以看出存储装置不会对音质产生影响，那解码部分似乎变得非常重要了，现在编码器的任务主要就是一块DSP或芯片组内的DSP核完成的，DSP主要性能就是位数与速度，而相对来讲，速度对音质的影响是很小的，只要可以解码就行了。而位数则变得至关重要，但事实是这样吗？事实是目前使用的最多的芯片组：Sigmatel、Philips、Telchips这三家的都是基于24位DSP的，并且可以肯定以后的DSP位数只会越来越高，而一般来说CD的音源则是16位精度的，因此理论上，它们的精度都是一样的。但还有人说了，Philips 的SAA7750不是ARM内核吗？是不是要比其它非ARM内核的强呢？但我们今天讨论的只是音质，而使用ARM内核因为其有通用的开发工具以及大量的资源、操作系统可以重复使用而导致其更加容易进行开发而已。是不是有些吊味口的感觉，但事实确是如此，说了这么多，还没有说到关键之处。DAC名称为数模转换，它可能是集成到芯片内部，也可能是一颗单独的芯片。虽然DSP已经将MP3编码解开，但它依然还是数字信号，因此还需要将这种数字信号转换成音频信号才行，DAC便成了不可缺少的装置了。也因此，可以很明显的看出，这一部分虽然只占了播放器很少的一块，但却直接影响着音质。但相对于数字部分，这一块只是简单的引用芯片厂商提供的技术参数是没有用，因为模拟部分是否出色是与晶体管数量以及运行速度没有任何关系，虽然Philips的SAA7750芯片与Telchips 芯片的DAC部分都是10位的，但它们却不能相提并论，而在我们通过大量经验以及用户反馈的情况来看，这部分反而跟芯片公司的音频背景成正比，就这三款来说：PhilipsSigmatelTelchips。音频解码芯片好的用飞利浦，三星。1、珠海炬力芯片为啥我上来就说这个烂东西呢？而不是飞利浦？因为这款芯片是全中国应用最为广泛的芯片，经过03年的起步，04年的发展，05、06年的如日中天，炬力，当之无愧地是中国音频芯片占有率的王道产品。炬力芯片，价格极为低廉，性能一般，支持格式有MP3、WMA、WMV、ASF播放，早期的国产MP3MP4大部分都是这种芯片，直到现在还是很多人在用。2、Sigmatel（希格玛汰）芯片曾经的辉煌，曾经MP3的高端定位就是你的产品里是否有采用Sigmatel芯片，其稳定的3502和音质极强的3520系列取得了巨大的成功。我现在用的MP3就是3520芯片的，是我认为低音最重的一款芯片。3、飞利浦终于说到王者飞利浦上了，飞利浦芯片，无论音质做工质量均为上乘。其广泛被高端厂商所采用，如现在如日中天的魅族、OPPO等等。此芯片分为SAA775X系列和PNX010X系列。音频表现极为细腻，分离感强，对于音质还原度较高。4、ROCKCHIPS（瑞芯微）此芯片产于福州，于06年上旬横空出世，一夜成名，其高质量的视频播放方案及中规中矩的音频表现让它成为现在国产MP3MP4的王者与主宰。基本上现在能一边看小说一边听音乐的都是这种芯片，国内的MP3MP4类产品大部分都已采用瑞芯微芯片了。5、Wolfson（威胜/欧胜）其实，这才是世界性的王道芯片，由英国威胜公司出品。音频极为细腻，且表现力十足。采用这种芯片的有IPOD、SONY、台电及OPPO和爱欧迪的部分型号，但由于造价过高，所以一般采用这种芯片的都比较贵。6、Telechips韩系芯片，读音为：特来吹普丝（舌头打卷了）。音质风格较为极端，低音感充足、各频段表现比较平衡、而且音场更为宽阔，外围元件比较多，因此采用这种芯片的MP3产品难得有身材玲珑的产品面世。7、ATMEL芯片产地为美国，目前为止，我只见过歌之美这个牌子用这个芯片，其他应该也有，但其他方面跟歌之美比起来差得很远了。美国ATMEL公司是DSP、MCU业界的龙头。AT89C51ND1X系列芯片是专为mp3产业开发的嵌入式多媒体应用的DSP+MCU混合型解决方案。采用这种芯片的MP3集成USB，MMC嵌入式非常小的系统软件，功能齐全带USB功能的仅需15K字节固件代码。这种MP3解码器和硬件接口控制器非常的低耗电。 以上这几句是我抄来的，总之，这个芯片非常好。8、其他比如什么SKYLARK啦，华矽啦，凌阳啦，现在基本上都看不见了，所以一带而过吧。我的芯片组没救了吗？是不是你已经有了定论，Philips芯片的MP3音质要好于Sigmatel芯片的，sigmatel芯片的MP3要好于Telchips的呢？回答是否定，因为刚才说的DAC部分指的是芯片内部的DAC,而DAC部分相对来说成本非常低廉，因此MP3设计公司完全可以抛弃芯片内部的DAC不用，而采用自己认为音质更高的DAC芯片来解决音质问题，并且这是一个非常有效的方法，之前(去年)我们测试过NextWay公司的NMP-312M，当时此款机器就是使用了telchips芯片WM8731芯片来解决音质问题，并且得到了非常好的效果。当然我们也听说Nextway最新的DCube 150D也采用了类似的方式来提高音质，这样的话，即可以立即使用芯片组优秀的功能与速度，又可以一步到位的将音质提高几个数量等级，如WM8731就拥有高达100dB的信噪比。从这里，我们开始总结我们的数据了，首先我们需要考虑的是DAC在整个MP3音质中到低占了多少比重呢？可能你会说占了决定性的作用，因为它是整个模拟信号的出口。当然，如果仅仅是从原理上分析，确实如此，但是一台放在货架上的MP3可不仅仅这么简单，那还有什么重要因素呢？PCB布线知多少首先，我们知道，所有的零件都是固定在PCB电路板上的，虽然是同样的电路，但是，不同的公司、不同的人所布出来的PCB却截然不同。而由于MP3芯片组本身集成度非常高，在同一块芯片上同时存在着很多种频率的信号。如果处理不当的话，就会造成信号间的干扰，造成音质变差、或者使播放器不稳定。下面就有两款MP3的PCB供大家对比参考： 右边的PCB上几乎看不到太多的连接线从图中可以很明显的看到，右边的PCB上几乎看不到太多的连接线，只有耳机输出、线路输入的几个连接线可以被看到，并且在这几个模拟信号接线的四周几乎都是大面积的接地，这样就能非常有效的屏蔽掉芯片其它部分的数字干扰。而左边的地档机就完全不同，所有的信号线，不分模拟与数字，都“公平”的分布在PCB上，这样数字信号就非常容易被传到模拟部分，并被干扰我们的耳朵。实际上PCB布线与上面的原理介绍与存在同样一个问题，就是真正威胁到音质的，其实也就是最后那么不到0.5厘米见方。不过可惜的是，我们一般购买MP3的时候是无法观察到PCB布线的，不过有一个简单的方法，就是将MP3放在FM状态，然后将频率从低向高手动微调一下，仔细听FM中的噪音信号，听一听是否存在那种有规律的嚓嚓声，如果有的话，则布线上一定有问题。正常应当是非常均匀的噪音。电源设计还有一个不得不说的就是电源电路的设计,做过音响的人肯定都知道电源的重要性，MP3做为低功耗的小型音频设备，其电源的设计也是非常重要的，设计的不好，不但耗电量大不说，还有可能造成对音频信号的干扰。而现在MP3部分使用的电源一般都是开关升压电路，一般来说，电源电路的频率都会选在人耳听觉范围以上，以免产生干扰，但并不是说超过这个频率的信号干扰听不见就可以了，这种高频干扰混合在音频信号中，会让人感觉到声音发干，数码味重。还有就是电源功率，有些MP3会一味的追求低功耗，而将电源部分的冗余设计的非常少，这样的话，在播放一些动态比较大的音乐时就会感觉发音乐发飘，没有动态感觉，这在一些低档机中比较常见，而这一块，消费者也是没有特别好的方法来考察，只能那些比较有经验的人试听。 高频干扰造成的波形畸变元件选用还有一个很重要的因素就是元器件的选用，首先我们不谈元件选择对于播放器质量及稳定性关系。对于音质，如果元件选择不当对于音质的影响一般来说都是细微的，特别是对于这种数码产品，会影响音质的，其实也就是最后那一小段的模拟电路，而之前的大部分电路都不会对音质上产生影响，当然我们也注意到早期魅族机器就因为元件选择问题造成“破音”问题。以前也经常在网站上有很多网友在讨论某某MP3上使用了多少多少钽电容之类的，其实做为一款数码产品，在其数字部分应用钽电容这类传统补品的话是完全没有必要的。当然在DAC相关的电路上应用部分钽电容则可取到事半功倍的效果。如下图是iRiver IFP790内部的特写，可以很明显的看出，在电路的关键部分使用了钽电容，而非所有部分都使用。这一部分的代码芯片供应商是不对外公开的软件的作用可能会有读者急了，说了半天全是说硬件，那软件好像一字未提嘛，确实，我们现在说的是音质，而实际上一般的公司在软件方面是没有能力进行任何对于音质有利的改进的。这是为什么呢？这就是解释一下MP3软件的设计，MP3软件工程师到底都可以做什么呢？如果细心的朋友在看第一章的时候会注意到有一个“逻辑处理”的单元，其实MP3的软件主要就是负责这个任务，控制屏幕的显示、用户按键的响应等等这些表面上的工作，而真正的那些MP3解码、编码等工作则是由芯片供应商提供的SDK包完成的，并且这一部分的代码芯片供应商是不对外公开的，因此MP3工程师是无法进其进行改进或修改。但有些朋友可能要反驳了，某某MP3在升级固件的时候就说可以提高录音音质、减少播放噪音，当然，这要分两种情况来考虑，一种是可能在录音的时候有某一硬件生产了干扰，如果比较严重的话，软件人员就可以考虑在关键的时候将这部分硬件停止工作(如EL背光)，或是在进入某一易受干扰的状态更改芯片的工作频率以避开可听到的干扰声。另一种当然就是软件BUG，比如，在收听FM的时候，软件由于某种原因访问闪存，这时可能就会听到明显的吱吱声。因此可见，虽然软件在音质上不占有主导地位，但是如果软件设计的不好的话，也会使音质明显劣化。当然更重要的是，一个好的软件，好的操作逻辑才会让用户更加方便舒适的使用播放器，这才是软件最重要的职能。音效及EQ没有用吗首先来说说EQ，一直以来对于是否使用EQ都存在着两种态度，当然我不属于这两种极端。大家知道，EQ功能可以让使用者方便的调节各个频点的增益，这样的话，可以对信号进行一些人为的补偿。其实我觉得这种功能还是非常有必要的，因为用户在使用不同的耳机、或者是MP3本身设计的原因，造成某些频点增益过低或过高的情况，这时使用EQ就非常有效了。并且一般优秀的MP3在硬件完成设计后，还是需要结合所配的耳机进行一次EQ矫正，以便在EQ在中点的时候让各个频点都能达到非常好的平衡。 那音效呢？首先需要申明的是，音效方面可能会依据个人的口胃不同而造成偏差，因此关于音效这一节，我也无法保证我所述的客观性。其实现在使用在MP3上的音效并不很多，如iriver自创的XtremeEQ、SRS WOW、BBE等，不过我个人认为在音效方面只有BBE音效接受，特别是BBE MP专门对数字音乐进行了补偿，可以明显减少“数码味”以及数字压缩带来的相位及精度的误差。而类似于XtremeEQ及WOW等则仅是在输出信号上进行一定的处理，让人感觉到更加清晰，但实际上反而会对音质产生一定的影响，这就是为什么它们没有BBE耐听的原因。不过由于BBE在授权方面要比SRS音效严格的多，并且目前由于对中国版权保护方面的不信任，并不向中国的企业提供算法支持。当然听说珠海某MP3企业也在进行这方面的洽谈，不过个人感觉实际操作起来可能是非常艰巨的，至少他们应当先解决爆音问题。 耳机已经有越来越多的用户开始注意MP3的耳机了，确实，做为整个MP3播放器的唯一出口，它确实占着非常重要的地位。因为不管硬件做的多么优秀，如果没有好的回放设备的话也只是徒劳。不过现在市场上却又出现一个怪圈，就是一味的追求耳机的做用，以至于那种非常烂的牌子都打着什么标配MX300云云，先不追究其耳机真假，它确实让很多用户因为个几拾元的耳机而掉进音质陷阱。好在耳机可以随意选配。谁是关键？说了这么多，那到底谁才是决定MP3音质的关键呢？这个真的不好回答，因为在这些因素中只要有一项做的不好，都会对音质产生明显的影响，因此它们并不能用简单的百分比来形容。一台优秀的MP3播放器需要各部分完美的结合才行。而这里的每一个因素可能都会对最终成本产生直接关系。如果您是一名正在准备购机的用户，可能本文不能给你以直接的提示，但您在与导购员了解播放器性能时不会被那些表面现象所蒙蔽。而如果您已经购买了一台MP3，想进一步提高它的音质的话，也许本文会有些用，当然这需要你有一定的动手能力。DAC（Digital to Analog Convertor） 排名THD+N：全称Total Harmonic Distortion+Noise，中文名称为总谐波失真。THS+N是对声卡是否保真度的评价指标。它对声卡输入的信号和输出信号的波形的吻合程度进行比较。数值越低失真度就越小。在这个式子中的“+N”表示了在考虑保真度的同时也对噪声进行了考虑。 SNR：全称Signal to Noise Ratio，中文名称为信噪比。它是判断声卡噪声能力的一个重要指标。用信号和噪声信号的功率的比值即SNR，单位分贝。SNR值越大声卡的滤波效果越好，一般是大于80分贝。PCM1704U-K DR：120dB PCM1702U/P-K DR：120dB PCM63P-K DR：120dB AD1862N-J DR：120dB PCM1738/PCM1730 DR：117dB PCM1794 DR：132dBAD1955THD+N:-110db SNR:120dbPCM1792THD+N:-108db SNR:132dbCS4398(1212m/X-Fi Elite)THD+N:-107db SNR:120dbAD1852(9632/朝露1.1/svdac01+)THD+N:-104db SNR:114dbCS43122THD+N:-102db SNR:122dbAK4395(0404/FF800)THD+N:-100db SNR:120dbAK4393(indigo)THD+N:-100db SNR:120dbCS4396(LynxTwo)THD+N:-100db SNR:120dbCS4382(A2/X-Fi/Live!24b)THD+N:-100db SNR:114dbAD1855(SVDAC01 Pro)THD+N:-97db SNR:113dbWM8716(SE-90)THD+N:-97db SNR:112dbPCM1716(SVDAC04)THD+N:-96db SNR:106dbPCM1732u(S2000内置)THD+N:-96db SNR:104dbWM9776(SE-150)THD+N:-95db SNR:108dbUDA1328(Audigy)THD+N:-95db SNR:106dbAK4358(AP192/Juli)THD+N:-94db SNR:112dbAK4528(AP2496/Mia)THD+N:-94db SNR:110dbAK4524(6fire/phase22)THD+N:-94db SNR:110dbWM8728(AV710)THD+N:-94db SNR:106dbWM8770(Prodigy/Aureon Sky)THD+N:-92db SNR:106dbCS4341(Aureon Explorer)THD+N:-91db SNR:101dbAK4355(Revolution 7.1)THD+N:-90db SNR:106dbWM8731(Maya 44 Pro/Maya V3)THD+N:-86db SNR:100dbCS4297(Maya Pro)THD+N:-86db SNR:90dbCS4294(Santa Cruz 4630)THD+N:-86db SNR:90dbPCM2704(SVDAC04U/玲珑2)THD+N:-84db SNR:98dbSTAC9708(PSC705/MX300)THD+N:-81db SNR:98dbSTAC9756(黑金cannon)THD+N:-81db SNR:96dbVT1616(xfire1723)THD+N:-75db SNR:96db- 一般 -WM8718(SQ713)THD+N:-98db SNR:111dbCS4329(E-mu APS)THD+N:-97db SNR:115dbAD1855(SVDAC01 Pro)THD+N:-97db SNR:113dbWM8716(SE-90)THD+N:-97db SNR:112dbCM1716(SVDAC04)THD+N:-96db SNR:106dbCM1732u(S2000内置)THD+N:-96db SNR:104dbWM8776(PSC724/SE-150/轩辕)THD+N:-95db SNR:108dbUDA1328(Audigy)THD+N:-95db SNR:106dbALC888T(HD Audio板载)