2015年12月20日 星期日

決戰Hi-Fi之巔 樂檬X3音頻對比vivo X5Pro

  【轉自手機中國評測 / 作者:馬俊傑】當手機廠商為攝像頭配置用上了大底傳感器、光學防抖鏡片組、大光圈等技術,漸漸發現影像系統的潛能開始出現瓶頸,他們開始把目光轉向手機Hi-Fi。在智能機剛開始普及時還很少聽到“Hi-Fi手機”這個定義,但是這幾年以vivo、聯想、魅族等廠商為首的旗艦機紛紛加入了Hi-Fi的元素,也讓手機Hi -Fi的概念成為了大勢所趨。
但說起手機Hi-Fi話題,我們自然而言就會想起vivo。其憑藉多年在音頻領域上的經驗積累,打造出一款又一款的Hi-Fi手機精品,首次在手機上搭載獨立解碼晶片CS4398的vivo X1,首次在手機上用上獨立運放晶片OPA2604的vivo Xplay,首次在手機上還原7.1甚至11.1的多聲道影院聲場效果的vivo Xplay3S,首次提出Hi-Fi 2.0架構的vivo X5Max......

  而最近聯想樂檬X3的發布可以說是再一次引起了輿論對於Hi-Fi手機的熱議,但其實自聯想樂檬K3開始,聯想樂檬系列產品就一直在音頻方面有所積累。聯想樂檬K3在機身背後配備了雙揚聲器,聯想樂檬K3 Note(天籟版)則選擇了在機身背後配備了一個陶瓷振片揚聲器,配合手機包裝盒帶來不一樣的聽覺體驗。這兩款產品都搭載了MAXXAUDIO by Waves音效。從此,聯想樂檬系列也開始被冠上“Hi-Fi手機”的頭銜。聯想樂檬X3不僅擁有旗艦級的硬體配置,繼續延續了Hi-Fi特性,最大特色就是採用了兩顆專業的解碼晶片SABRE9018C2M和WM8281,同時搭載了三顆OPA1612運放晶片。



  倘若以售價為衡量標準,聯想樂檬X3和vivo X6應該是同一量級,那麼或許大家會疑問本文和聯想樂檬X3作為對比的機型為什麼不是最新的vivo X6,主要還是因為vivo X5Pro這套Hi-Fi方案在調校上比較成熟,配備的CS4398和MAX97220兩顆Hi-Fi晶片,已經用在旗下很多的機型上,具體如下表所示:
和vivo X5Pro採用類似Hi-Fi晶片平台的機型
或許大家還不是很了解vivo X5Pro和聯想樂檬X3上的Hi-Fi晶片,下面簡單介紹一下兩套方案中的5顆Hi-Fi晶片。下表加入了一些作為對比的晶片,都是幾款熱門Hi-Fi產品的解決方案,排列順序為音頻信號正向流動時候經過的不同模塊,分別為ADC(編碼)、解決SRC問題、DAC(解碼)和運放/功放/耳放晶片。
手機Hi-Fi晶片橫比(紅色單元格數據為vivo、魅族等手機廠商公佈,其他數據來自音頻晶片官網)
CS4398:脫胎於“膽機”的CS4398,在很多專業的音頻設備中都採用到,在手機中主要負責獨立解碼(DAC)作用,將數字信號還原成模擬信號。作為vivo所有的Hi-Fi手機中使用得最多的解碼晶片,相比ESS Technology為移動端設備定制的ES9018K2M,在參數上可能稍顯遜色,但是在vivo的Hi-Fi手機中服役的周期卻是最長的。眾所周知,對於專業播放器廠商來說,如果在同一套音頻解決方案中沉浸的時間越長,使用的次數越多,就意味著這套音頻方案越成熟,對Hi-Fi晶片的調教越有味道。所以大家不妨將初次搭載這顆晶片的vivo X1和如今的vivo X5Pro相比,你會發現有不同的聽覺感受。
採用了CS4398/CS4353的vivo手機
SABRE9018C2M:相比前作ES9018K2M,根據官網公佈的資料,最大的變化就是體積縮小了,能夠更輕鬆地塞入極致輕薄的智能手機中,另一方面,官網還顯示SABRE9018C2M進一步支持384kHz/32bit的採樣率,方便回放更高質量的音頻文件。除此以外,動態範圍、失真、信噪比橫向相比表格中的其它晶片也能夠凸顯自身的優勢,這也是為什麼除了vivo以外,魅族、小米和聯想的Hi-Fi手機紛紛搭載這顆解碼晶片(含ES9018K2M)的原因。
SABRE9018C2M在ESS官網參數介紹
WM8281:自從Cirrus Logic將曾經是最大的競爭對手歐勝(Wolfson)收購之後,歐勝“WM”系列的晶片參數就能夠在Cirrus Logic的官網上查閱到。雖然官網關於這顆WM8281的參數介紹不多,但是歐勝的Hi-Fi晶片曾經被多家知名的手機廠商使用過,除了三星、聯想、小米,還有依靠音樂播放器起家的魅族。聯想樂檬X3採用WM8281的原因主要還是因為配合內置的三麥克系統,在嘈雜環境下也能夠實現“高保真”錄音,同時也支持市面上少見的3ms延時實時耳返和乾濕聲混音效果。
WM8281的作用(來自聯想官網)
OPA1612:和OPA2604相比,OPA1612的共模抑制比更加大,從1Hz到80kHz都始終保持120dB不變。由魅族MX4 Pro首次使用開始,到後來小米Note連續採用了兩顆OPA1612,再到如今聯想樂檬X3連續使用3顆OPA1612,都能夠看出TI的這顆運放晶片的實力深得手機廠商的信賴。根據魅族MX4 Pro宣傳描述,這顆運放依靠極高的共模抑制比,可以讓播放系統失真很低,解析力很高。而小米Note和聯想樂檬X3也是因為其為耳機輸出強大動力的同時,又有著行業內更低的失真水平的特色,而連續採用了兩顆乃至三顆OPA1612。
OPA1612的新特性(來自魅族官網)
MAX97220:通過上述表格的橫向對比,MAX97220在它們之中的信噪比算是比較拔尖的,主要還是因為這顆耳放晶片一般用於錄音筆之中,所以對於噪聲的抑制和信號的還原還是比較到位的。相比之下,失真度表現可能會稍遜一籌,這也是對vivo等廠商的一種優化考驗。
  在前面我們提到了vivo的Hi-Fi 2.0方案,而這一方案是建立在Hi-Fi 1.0的基礎上的,Hi-Fi 1.0的主要標誌是“以音頻解碼晶片+運算放大晶片為組合、以DC-DC直流升壓”,而Hi-Fi 2.0的主要標誌是“二級供電+專業音頻解碼晶片+二級放大”,除了加入了低壓差線性穩壓供電器(LDO二級供電),大大降低了電路紋波,使得電流穩定性有了極大的提升,從而帶來了更加細滑的聲音和更小的失真。另外,二級放大(運算放大晶片)是指用電子性能最強的運放做前級運放,負責電流電壓轉換,用味道最好、驅動能力最強的運放做後級運放,負責功率放大和驅動耳機。兩級運放協同工作,降低了信號在處理中的損失,使聲音底噪更加乾淨,從底層重建了手機模擬聲音信號產生的基礎。
Hi-Fi 2.0架構
縱然Hi-Fi 2.0並不是行業的通用標準,但是憑藉vivo在Hi-Fi手機的多年累積,逐漸引起了其它手機廠商對Hi-Fi手機這個概念的認同,帶起了這種熱潮。所以儘管它不是行業標準,但是如果以Hi-Fi 2.0的標準來看,聯想樂檬X3也是符合這個定義的。
聯想樂檬X3的Hi-Fi體系(來源:發布會現場照片)
聯想樂檬X3在“獨立解碼晶片+獨立運放/功放晶片”基礎上,更強化了細節,兩顆不同針對性的解碼晶片,分別應對不同的聽音場合,另一方面,用了3顆OPA1612運放晶片,也讓聯想樂檬X3對於推動靈敏度低(主要是頭戴式)的耳機會有一定的加分。
目前採用了“獨立解碼+獨立運放/功放”幾套Hi-Fi方案橫比
雖然在Hi-Fi晶片的組合上,聯想樂檬X3好像佔了一些優勢,同時vivo X5Pro是沒有獨立的運放/功放晶片的,在外放表現上面可能比不上vivo Xplay系列和聯想樂檬X3 ,但是考慮到正常情況下,我們都會使用耳機聽音樂,所以耳放的作用也不容小覷,這樣看來,戴上耳機之後,耳放和運放的差距可能沒有外放比拼那麼大,具有可比性。最重要的還是:參數歸參數,客觀的工具測試才是關鍵,以及兩家廠商在音頻上的調教是否用心,對最終結果有一定的影響。接下來我們來看看客觀的數據分析。

實驗前準備和專業術語解讀
  實驗軟體:RMAA(RightMark Audio Analyzer)
  實驗硬體:PC、Roland UA55獨立聲卡、vivo X5Pro、聯想樂檬X3、飛利浦SWA5011A/93連接線(3.5mm音訊線)
  RMAA是一個運行在Windows上的PC軟體,可以對PC聲卡或其他音頻設備的基本電聲性能進行測試,可測的指標包括動態範圍、信噪比、諧波失真、互調失真等。借助RMAA軟體可以對MP3播放器、手機、平板電腦等數碼設備播放音樂的音質進行客觀評測和對比。RMAA是免費軟體,可以從網上下載,本文使用的是RMAA 5.5版本。
RMAA操作界面
RMAA是一種客觀測試手段,測試結果可以反映被測設備的音質水平,主觀聽感經常出現的那些所謂的解析力、臨場感、空間感、層次感、音色偏冷、音色偏暖等不明覺厲的詞語,可以通過RMAA的那些曲線圖對應的一些參數,客觀真實地反映出來,不含主觀色彩。
  Roland是一家電子樂器廠商的領導品牌,生產包括鍵盤及合成器、吉他相關產品、電子打擊樂產品,數位錄音設備、音箱、音頻處理器及多媒體產品。
  Roland UA55獨立聲卡,支持最高192kHz/24bit的錄音和回放,能夠充分壓榨CS4398和SABRE9018C2M兩顆解碼晶片的潛力。飛利浦SWA5011A/93,AUX車用立體聲音頻線,長度1M,充分考慮線材粗細和長度,屏蔽好、底噪低、干擾少。
Roland UA55前後面板示意圖
全套測試設備
在進入對比測試之前,小編為不是太熟悉音頻相關知識的讀者,稍微解釋一下一些專業術語。
  底噪/平底噪聲/噪聲水平:是一種用於表徵手機對輸出信號干擾程度有多大的參數,數值為負數,取絕對值之後越大越好。在波形圖的具體表現如下圖所示,這種曲線理想情況下越平穩越好,在圖中所處位置越低越好,如果波動過大,或者位置過高,就證明手機本身的底噪大,這和手機內部電路設計有關,例如電子零件之間抗干擾能力是否足夠強?前後級電路之間隔離度是否足夠?
底噪波形圖
動態範圍:這個參數是指手機的最大信號和最小信號之間的幅度差,最大信號就是指音頻重放時最大不失真輸出功率,最小信號則是手機不播放音樂時系統噪聲(上面提到的“底噪”)輸出功率。既然這個數值和底噪有關,那麼底噪越小,動態範圍一般就會越大。動態範圍數值是正數,一般來說越大越好。在波形圖的具體表現如下圖所示,在某個頻率上會有峰波出現,波峰越高越好,峰值兩邊的曲線越平穩越好。
動態範圍波形圖
諧波失真:這個參數簡單來說也是用來表徵抗干擾的能力。具體是指原有頻率的各種倍頻的有害干擾,對輸出波形的影響,影響越小證明抗干擾能力越大,數值以百分比表示,百分比越小,失真度越低。在波形圖的具體表現如下圖所示,和“動態範圍”波形圖有些相似,在某個頻率上會出現峰波,在該位置的右側產生的諧波越小,說明失真率越低,輸出信號的抗干擾能力越強。
諧波失真波形圖
互調失真:和“諧波失真”類似,也是採用百分比來表示,數值越小越好。如果剛剛所說的“諧波失真”所產生的干擾只是存在於單頻率下,那麼“互調失真”則是兩個頻率下產生的諧波干擾,這種組合又能夠互相疊加(和、差兩種運算),形成更多的諧波干擾。在波形圖的具體表現如下圖所示,峰波不再侷限在單一頻率下,而是分散到各個頻段,理想狀態下,這種峰波出現的次數越少越好,峰波兩側的曲線越平滑越好。
互調失真波形圖
聲音分離度:經常聽別人說這款手機的立體聲不行,聲場得不到擴展,缺乏空間感,沒有身臨其境的感覺,其實就是因為左聲道和右聲道發生串擾,分離度不夠,無法產生立體聲效果。正所謂“1+1<2”就是這種情況。數值上表現為負數,絕對值越大越好。在波形圖的具體表現如下圖所示,理想狀態下,左右聲道兩條曲線很少出現重疊的次數,盡量減少交叉的機會。
聲音分離度波形圖
特別聲明:
  1、vivo配備了Hi-Fi模式,聯想配備了Standard Hi-Fi模式和Turbo Hi-Fi模式,只有開啟了這三個模式,才能夠充分發揮Hi-Fi晶片的潛力,所以下面的測試是在分別開啟了上述三種模式下進行的,另一方面,為了避免影響Hi-Fi的“高保真”表現,一律關閉SRS、BBE、杜比之類的音效渲染工具,讓這兩款旗艦機的“跑分”更真實。
  2、vivo的Hi-Fi模式能夠通過內置的DAC解碼晶片可以將數字音頻流轉換為耳機發聲,從而做到真正的原音重現。
  3、聯想樂檬X3則分別提供了Standard Hi-Fi和Turbo Hi-Fi兩種模式。根據聯想官方定義,前者主要調用了Cirrus WM8281獨立解碼晶片,後者則調用了ESS的SABRE9018C2M解碼晶片和3顆OP1612運放晶片。旨在為廣大消費者提供兩種不同Hi-Fi解決方案,適用於不同的人群。
聯想樂檬X3發布會現場圖
以下所有的數據結果都經過了至少三次的重複實驗,獲取其中最為均衡的一次實驗結果。本實驗採用的音頻為:使用44.1kHz/16bit採樣率,WAV無損音頻格式,分為校准信號和測試信號。測試的子項包括:本底噪聲、動態範圍、THD(總諧波失真)、IMD(互調失真)、立體聲分離度,合計5項指標。將兩台手機的耳機輸出孔用音頻線接入到獨立聲卡的“複合型輸入接口”,其中,音頻線採用了轉接頭接入Roland U55的一端。獨立聲卡則通過USB口接入PC電腦中。
最終結果如下表所示:

實驗結果
從實驗結果來看,vivo X5Pro和聯想樂檬X3可謂旗鼓相當,紅框區域表示該機型占優項目。下面我們來看看每一項實驗指標對應具體的波形圖。

本底噪聲
兩台手機三種模式表現都不錯,整體波動十分平穩,波動範圍主要集中在-100dB到-120dB之間。另外,三條曲線整體位置也比較偏下,證明vivo X5Pro和聯想樂檬X3在電子零件之間抗干擾能力、前後級電路之間隔離度做得比較好。上面曾經提及過,本底噪聲越小,動態範圍一般就會越大,讓我們看看下面的波形圖是否印證了這一定理。

動態範圍
“動態範圍”這張圖的第一感覺是,聯想樂檬X3的Turbo Hi-Fi模式在1kHz的時候波峰沖得不夠高,不如Standard Hi-Fi模式,但是仔細觀察,你會發現聯想樂檬X3的Turbo Hi-Fi模式所代表的曲線,在1kHz兩側的曲線波動表現得十分平穩,明顯沒有Standard Hi-Fi模式那條曲線波動那麼大。另外,在三者之中,Turbo Hi-Fi模式的曲線整體上位置也是最低的。這也印證了上面表格中聯想樂檬X3的Turbo Hi-Fi模式在“動態範圍”的得分相對更高。

THD/總諧波失真
“總諧波失真”方面,聯想樂檬X3的兩條曲線得分比較接近,出現了不少重疊的部分,整體表現十分平穩,不過白色曲線的vivo X5Pro更勝一籌,曲線位置更加偏上,反映到表格上就是百分比數值更加低。綜合來看,三條曲線的振幅都十分平穩,並沒有出現震盪特別大的波峰,證明了三款機型的抗干擾能力都比較強。同樣的情況出現在“互調失真”這個參數上。

IMD/互調失真
類似地,“互調失真”指標上,三條曲線的振幅也比較平緩,不仔細觀察還以為兩張圖一模一樣,三條曲線的分析可以參照“總諧波失真”,再一次證明抗干擾能力依然是vivo略勝一籌。
立體聲分離度
立體聲分離度上,聯想樂檬X3兩種模式相比vivo X5Pro的Hi-Fi模式表現更佳,兩條綠色曲線整體數值都在白色曲線的下方,而兩條綠色曲線在中、高頻的位置重合的次數比較多,可見聯想樂檬X3的兩種Hi-Fi模式,在立體聲分離度的表現都十分接近,鬥得難分難解,這也是反映到表格上,兩種模式的得分相差不到3dB的原因。
  從上述5個維度的對比我們可以看到,聯想樂檬X3在Standard Hi-Fi模式下的綜合表現要略弱於vivo X5Pro,但到了Turbo Hi-Fi模式下則有了一定的增益,可見聯想樂檬X3所謂的Turbo Hi-Fi模式還是有一些成效,在推力方面的表現也的確更好。

  總結:前幾年,如果說Hi-Fi手機還未成氣候,vivo只是孤軍作戰的話,這兩年,聯想、魅族、小米、nubia、樂視等廠商紛紛將自家旗艦機加入Hi-Fi元素的這種行為,足以證明Hi-Fi手機的地位在日益提升。我們慶幸智能手機從剛開始只談通話質量的表現,到後來開始追求拍照畫質和體驗,再到如今開始追求Hi-Fi音質,這種全方位的進步也是消費者翹首以盼的願景。

文章來源:手機中國