看好手机HiFi 究竟什么在影响手机音质

  在近几年中,我们越来越多地听见了便携HiFi这个名词,追求音质的朋友们希望无处不在地都能够享受到好的声音表现,随着这种趋势的不断火热产品已经逐渐在向便携高素质转型,我们经常能够看见很多称作“捆绑党”的烧友们带着“炸药包”出门聆听,虽然普通人们看起来略显小题大做,但他们也是为了能够比手机或者MP3等设备直接驱动起来获得更好的声音。

  现实中存在很多真正玩HiFi的朋友们似乎都不太屑于随身HiFi党,而随身HiFi党又很看不起手机听歌的音乐爱好者们。不过我们看见手机的智能化要求使得硬件配置上也不断竞争,除了在宣传屏幕、处理速度之外,还经常拥有一些以音乐欣赏为卖点的HiFi手机出现。其实这种设计理念是非常不错的,为喜爱音乐的随身音乐党们带来了很大的便利性,但大多数发烧友们对于手机听歌还是存在怀疑态度以及观望态度的。但手机听歌真就那么差劲么?

  确实目前大多数的手机是无法达到便携HiFi播放器水准的,但其中不乏有佼佼者能够媲美于一般的播放器,但这毕竟还是不占多数,为什么手机的音质一般做不到那么出色,是什么问题一直制约着手机的音质表现?下面我们就来一起探讨下这些问题,来看看手机HiFi究竟靠不靠谱。

  我们知道,很多高素质的耳机产品不仅仅是昂贵,其需要搭配使用的前端设备也比较昂贵,主要是因为这些高素质的耳机需要获得好的音乐细节控制力等原因,一般都比较难以驱动,比如它的灵敏度并不高但阻抗较大。如果从硬的参数看来,这种耳机是随身设备难以搭配的,它们需要使用驱动力更大的前端来聆听使用。

  就当前来看,随身HiFi耳机也已经比比皆是,其中并不缺乏有高灵敏度低阻抗的易驱动便携耳塞产品,但这些耳塞被普通的MP3或者手机来驱动使用仍然无法很好地发挥其效果,所以仅仅看参数还是不够的,听感还是最终的效果。发烧友们不愿意使用手机来驱动高素质耳机聆听的主要原因还是因为手机对于耳机的驱动力问题,它们并不能够将好的耳机发挥出绝佳的素质。

  而目前能够影响手机驱动力问题的因素主要在两个方面,一个是电池续航问题,而另一个则是因为原件的体积问题。首先第一个问题是很多人们都能够考虑到的,目前的电池续航问题不仅存在于手机中,在任何的数码产品方面都是一块软肋。

  我们可以看见目前的手机在硬件方面的也在不断竞争,更大更清晰的屏幕、更快更流畅的处理速度都需要高性能的处理器,并且这些方面的也需被优先照顾到,这些功能本身就是耗电的大户,而在音频芯片上的能耗节约似乎是看来比较靠谱的,也是用户可以大多数用户能够接受的。

  其实目前电池的技术正在不断发展,这是很重要需要解决的一个问题,目前在电池技术上虽然进展不快但也正在突破,正在拥有高性能的电池被不断研发出来,电池密度的记录也在不断刷新,所以我们还是不用太担心这个限制,相信迟早会被解决。

  不过,就是在在目前电池技术没有取得重大突破的前提下,手机也完全有可能把输出功率做上去。因为目前的音频功放电路的工作效率还很低,这主要由其最基本的元器件晶体管本身固有的缺陷所引起。其实如果能够将放大器在低功率情况下的工作效率提高的话,就可以实现放大器的高驱动输出了,虽然说上去简单,但实现起来还是不那么容易的。

  通过上图我们能够看见在5mW输出的前提下,几种典型的放大器输出效率甚至都还不到1/4,也就是大约75%的能量被损耗掉了。因为放大电路本身的工作效率就不是一个恒定的值,与其输出功率有很大关系,而晶体管存在固有的管耗问题,其工作电压/电流越低,相对损耗的能量就越多,所以最后就导致了输出功率越小,工作效率越低的情况。

  然后为了知道为什么能够提升放大电路的工作效率,我们需要了解目前的手机芯片组厂商目前主要研制的功放芯片。工作效率非常低下的甲类运放效率最高也就能达到40%,而D类运放却能够达到96%以上,目前大多数的手机芯片组厂商都开始从过去传统的AB类功放转移到新的放大技术上,一类是我们之前说的D类放大,而另一类则是能够自适应电源供电的放大,主要有G类和I类。而这两种放大器的设计是完全不同的两种原理。

  D类放大器是一种完全不同于传统线性工作方式的放大模式,但它早就在变频空调和冰箱等大功率的电器上使用了。D类放大器通过算法将原待放大的线两种状态的离散信号,这样的话晶体管在放大这个离散信号的时候就能够绕开其工作效率低下的线性放大区域,始终在高效的开关状态工作从而有效提升电路的工作效率。

  D类放大器这种工作原理使得它的工作效率是非常高的,但它也存在一些局限性,比如由于耳机放大电路始终工作在较低功耗的范围内,D类放大电路的优势则无法完全发挥出来,所以在手机上使用D类放大器还是有点大题小做,其工作效率还是不能够达到一个很高的程度,有待很大范围上提升。

  自适应电源供电的放大电路则是比较老的技术一种创新的应用,它沿用了传统的线性放大技术思路,但通过智能调节放大电路的供电电压来解决改善目前线性放大电路工作效率较低问题。G类放大就是自适应电源供电放大电路中的一种,虽然这种技术成型较晚但发展还是很迅速的,我们熟知的苹果iPod Classic播放器就采用了G类放大电路,这也是它续航能力出色的重要原因。

  目前还有一种新的放大电路I类是比较热门的,也是目前研究的热点内容。它与G类放大器类似,但G类的电源输出幅度只能在几个预设值之间跳动,而I类则能够保证在一定冗余的前提下使供电电源大小随着信号幅度的变化而产生连续的变化效果,所以其做工效率要比G类功放更高。全新的放大技术还有AD类功放等,但它同I类功放电路都在实验研发阶段,没有成品问世,不过我们相信很快就会出现在产品中。

  当然,限制着手机放大电路设计的原因不仅仅是因为续航和功耗的问题,同样也拥有手机目前正在向超薄、超轻化发展的因素导致体积上的限制问题,这就是我们之前开头提到的原件体积的限制。但随着目前工艺的不断提升,小体积的元器件逐渐在研发出来,性能也在不断提升,曾经的电解电容以及陶瓷电感等目前都能做成贴片元件却不影响其性能,所以我们在这个方面似乎也不用过多担心。

  经过了上面分析我们可以看出,虽然目前来说手机音质提升或许是一个比较大的难题,也比较难以突破,但是人们并没有停止前进的步伐。因为很多制约手机音质的因素并非是机械或者物理上的因素,而是原件自身性能受到限制导致的。这些难题人们正在不断地进行解决,主要的两大类限制是人们目前研究的热点问题。

  所以从总体的分析看来,未来便携式播放设备,或者我们直接说就是手机这种掌上多媒体移动设备来替代一些不必要的播放设备来当做主要聆听的工具,并且达到随身HiFi的要求是完全可以实现的。虽然我们目前还停留在一个限制性时代,但我们也看到了这些模拟器件的性能还拥有很大的提升空间。

  随着智能手机在游戏、影音、上网以及办公方面的功能集合,其音质或许目前还没有达到一个很高的要求,但这方面也是早晚需要解决的问题。但我们看见各大品牌都在着手并且积极地做这件事情,那么我们似乎没有太大的理由不好看手机HiFi之路的发展。

  影响手机音质的原因是多方面的,绝对不是解决单一方面就可以搞定的问题,毕竟这东西的结构电路还算精密。不过,随着大规模集成电路的发展,手机音质部分的提升是很明显的事情,但取代专业播放器似乎还差点意思。

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