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1877年，以愛(ài)迪生發(fā)明留聲機為起點(diǎn)，現代音頻產(chǎn)品開(kāi)始出現，并充滿(mǎn)活力,不時(shí)地引領(lǐng)時(shí)尚風(fēng)潮；1964年卡帶機首次面世，80年代傳入中國，和牛仔喇叭褲一起成為80年代中國最時(shí)尚icon；1982年，第一臺CD機出現，開(kāi)啟音樂(lè )數字化先河；2001年，蘋(píng)果發(fā)布第一款iPod。這100多年間，音頻產(chǎn)品的發(fā)展主要集中在存儲介質(zhì)的進(jìn)化以及模擬到數字的轉變。 在2001年之后，音頻產(chǎn)品進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，主要變化聚焦于網(wǎng)絡(luò )的音頻傳輸，包括近年的智能音箱，無(wú)線(xiàn)耳機等以PAN和WAN傳輸的音頻產(chǎn)品。在這期間，蘋(píng)果通過(guò)兩款音頻產(chǎn)品給行業(yè)帶來(lái)了兩次巨變，第一次是iPod引起的MP3浪潮，第二次是Air Pods造就的昨日當紅炸子雞TWS耳機。 這兩輪的音頻進(jìn)化都昭示著(zhù)人類(lèi)對美好聲音的追求是永無(wú)止境的，8月17日，南京，炬芯科技股份有限公司董事長(cháng)兼CEO周正宇博士，受邀出席2022中國IC領(lǐng)袖峰會(huì )，結合傳統音頻行業(yè)的發(fā)展趨勢及炬芯科技的最新產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)展，發(fā)表主題演講：讓高品質(zhì)的聲音如影隨“行”。 傳統音頻行業(yè)的未來(lái)發(fā)展 對于傳統音頻行業(yè)未來(lái)發(fā)展方向，周正宇博士認為主要發(fā)展趨勢可能是以下五個(gè)方向。 第一個(gè)是無(wú)線(xiàn)化，從穿戴式的TWS耳機，再到7.1.4聲道的沉浸式無(wú)線(xiàn)音頻家庭影院都是無(wú)線(xiàn)化的標志性應用場(chǎng)景。 第二個(gè)是低延遲，由于無(wú)線(xiàn)化的需求，必然產(chǎn)生了低延遲的需求和挑戰，這個(gè)挑戰是非常值得探討的重點(diǎn)。 第三個(gè)是高音質(zhì)，人類(lèi)對美好聲音永無(wú)止境的追求可以分成兩個(gè)維度，一個(gè)是采樣率的不斷提高，從過(guò)去CD時(shí)代的44.KHz或者48KHz，到現在高清或者Hi-Res的96KHz@24bit或者192K@24bit，再到發(fā)燒級別的384KHz@32bit；另一個(gè)是高保真度的升級，也就是所謂的THD+N，現在追求到-135dB，接近千萬(wàn)分之一到千萬(wàn)分之二左右的精度，雖然大部分人耳朵不能直接區分，但是仍會(huì )有不同的聽(tīng)覺(jué)舒適度感受。 第四個(gè)趨勢是音樂(lè )分享和多連接需求也會(huì )不斷提高。 而最后第五點(diǎn)，以上所有的需求和變化都會(huì )持續伴隨著(zhù)便攜化和低功耗的強需求，這也是未來(lái)音頻技術(shù)發(fā)展的不變法則。 所有趨勢中最具有挑戰的正是在無(wú)線(xiàn)傳輸條件下如何在滿(mǎn)足高音質(zhì)前提下達成低延遲目標。 炬芯科技的過(guò)去、現在、未來(lái) 回顧炬芯科技的前身炬力集成，是中國最早的大型芯片設計公司之一，憑借著(zhù)MP3之王的全球最高市占，于2005年在納斯達克上市。 作為在行業(yè)耕耘20多年的領(lǐng)軍人物，周正宇博士帶領(lǐng)的炬芯科技于2021年成功在國內科創(chuàng )板上市，并一直深耕音頻技術(shù)領(lǐng)域。 炬芯科技憑借在音頻領(lǐng)域20多年的技術(shù)積累和經(jīng)驗，在多個(gè)領(lǐng)域做出了驕人成績(jì)。根據TSR統計報告顯示，2020年炬芯科技在品牌藍牙音箱市占位列全球第二；在2018年-2020年期間，炬芯科技TWS耳機芯片復合增長(cháng)率超過(guò)100%；2021年炬芯科技推出了雙模藍牙音頻智能手表芯片，并在2022年Q2終端品牌客戶(hù)量產(chǎn)出貨。炬芯科技的智能手表單芯片解決方案不僅滿(mǎn)足低功耗長(cháng)待機和高顯示幀率等剛需，同時(shí)支持可以手表上接聽(tīng)手機電話(huà)，還支持本地音頻播放和藍牙發(fā)射，跑步時(shí)不用帶手機，帶著(zhù)手表和耳機就可以聽(tīng)音樂(lè )。 過(guò)去炬芯科技的產(chǎn)品主要以低功耗作為核心價(jià)值，在低功耗下打造高音質(zhì)，在典型情況下，基于炬芯科技芯片方案的MP3音樂(lè )播放可持續20至30小時(shí)，TWS耳機聽(tīng)歌的模式下使用時(shí)間達到8至10小時(shí)，手表典型使用場(chǎng)景下續航長(cháng)達10天左右。 今天在繼續深耕低功耗的基礎上，炬芯科技進(jìn)而追求無(wú)線(xiàn)傳輸下的高音質(zhì)音頻，并抓住低延遲核心痛點(diǎn)來(lái)打造自身產(chǎn)品，基于最新炬芯科技芯片方案的Soundbar音頻傳輸延遲目標低于15毫秒，無(wú)線(xiàn)電競耳機延遲目標低于20毫秒，無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)延遲目標低于10毫秒。 周正宇博士認為：在過(guò)去，高品質(zhì)聲音如影隨“行”更多體現在便攜，實(shí)現產(chǎn)品隨身攜帶，讓人隨時(shí)隨地享受美好聲音；在未來(lái)，如影隨“行”被賦予新的內涵，在體驗無(wú)線(xiàn)音頻的同時(shí)，實(shí)現聲音和圖像的低延遲同步，最終呈現雙重維度的如影隨“行”。 低延遲高音質(zhì)為音頻領(lǐng)域注入新的活力 周正宇博士指出當下音頻應用場(chǎng)景中三個(gè)痛點(diǎn)應用場(chǎng)景，進(jìn)一步強調低延遲下的高音質(zhì)將給當下音頻市場(chǎng)注入新的活力。 第一個(gè)應用場(chǎng)景是家庭影院，過(guò)去是杜比digital或杜比digital plus 5.1聲道，現在是杜比全景深7.1.4聲道。在7.1.4聲道中，前面有三個(gè)喇叭或者使用一個(gè)條形音箱（Soundbar），后方有兩個(gè)，頭頂有兩個(gè)，再加一個(gè)低音炮。如果沒(méi)有預先埋線(xiàn)，低音炮，后方和頭頂喇叭需要用明線(xiàn)連接，這將嚴重影響美觀(guān)，由此產(chǎn)生了強烈無(wú)線(xiàn)連接的需求。無(wú)線(xiàn)連接的沉浸式家庭影院對音質(zhì)和低延遲的要求均很高，需要讓畫(huà)面跟音箱聲音之間是低延遲的（20毫秒以?xún)龋�，否則就會(huì )感受到音視頻不同步。同時(shí)七個(gè)聲道之間相對延遲不能超過(guò)100微秒，并需要至少滿(mǎn)足五聲道的單向無(wú)線(xiàn)低延遲傳輸。這對低延遲下的高音質(zhì)技術(shù)提出了更高的要求。 第二個(gè)應用場(chǎng)景是無(wú)線(xiàn)電競耳機，大家熟悉的TWS耳機除了通話(huà)和聽(tīng)音樂(lè )這兩個(gè)基本訴求外，第三個(gè)訴求就是玩游戲。電競游戲的快速發(fā)展和全球風(fēng)靡，使得游戲玩家對耳機的延遲要求非常高，如果延遲太長(cháng)，反應太慢，玩家用戶(hù)體驗和游戲競賽效果都會(huì )受到很大影響。傳統游戲耳機為了保證低延遲和高音質(zhì)，基本都是有線(xiàn)形態(tài)；近年來(lái)無(wú)線(xiàn)化需求不斷提升，早期無(wú)線(xiàn)電競耳機主要采用私有協(xié)議2.4G，但采用私有協(xié)議2.4G除了功耗高以及成本高外，還有一個(gè)最大的問(wèn)題，就是游戲過(guò)程中無(wú)法同時(shí)連接手機，容易錯過(guò)手機來(lái)電，同時(shí)音頻品質(zhì)也不夠高。因此，藍牙雙模共存無(wú)線(xiàn)電競耳機需求正不斷上升。 第三個(gè)應用場(chǎng)景就是無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)，短視頻直播風(fēng)口催生了無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)產(chǎn)品，它需要外觀(guān)小巧便攜，并且滿(mǎn)足非常低延遲的高品質(zhì)音頻傳輸要求，以實(shí)現音視頻同步，還需要支持兩發(fā)一收或多發(fā)一收，當下炬芯科技的低延遲高音質(zhì)技術(shù)芯片，以及炬芯科技的客戶(hù)基于炬芯科技芯片所開(kāi)發(fā)的低延遲無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)方案已經(jīng)在全球多個(gè)知名品牌中應用。 如何實(shí)現藍牙音頻傳輸的低延遲 周正宇博士指出，藍牙音頻傳輸延遲來(lái)源主要有幾個(gè)。一是所有硬件本身所帶來(lái)的音頻延遲，比如說(shuō)ADC、DAC所帶來(lái)的延遲；二是無(wú)線(xiàn)傳輸本身的發(fā)射和接受端帶來(lái)的延遲；三是為了增強抗干擾使用的重傳機制帶來(lái)的延遲；最重要的是無(wú)線(xiàn)音頻傳輸的帶寬限制，導致音頻一定要做壓縮和解壓縮，不同的壓縮算法會(huì )引入壓縮和解壓縮所帶來(lái)的延遲；以及實(shí)現以上各技術(shù)功能需要的緩存機制。 炬芯科技利用20多年音頻技術(shù)積累作為基礎，以及不斷的技術(shù)經(jīng)驗總結，逐一攻克每一個(gè)產(chǎn)生延遲原因的技術(shù)關(guān)卡，最終凝結出以下音頻技術(shù)的核心： 1、CPU+DSP雙核異構音頻處理架構； 2、算法軟件和硬件一體化的設計方法； 3、以ADC和DAC為核心的音頻信號鏈，音頻ADC可以達到SNR 110dB，DAC可以達到SNR 120dB，延遲目標均低于100微秒。 低延遲高音質(zhì)技術(shù)第一代解決方案 周正宇博士表示，炬芯科技基于自身的核心技術(shù)，抓住藍牙5.3 LE Audio的技術(shù)特點(diǎn)和新機遇，針對三個(gè)痛點(diǎn)應用場(chǎng)景，分別推出了相應的第一代解決方案，也是基于最新藍牙標準范圍內的技術(shù)創(chuàng )新。 首先是ATS2835PL低延遲5.1聲道高音質(zhì)家庭影院解決方案，采用藍牙5.3 LE Audio與經(jīng)典藍牙共存的模式，基于LC3+編碼的延遲可以低至15毫秒以下。相對2.4G私有協(xié)議功耗更低，并且音質(zhì)更高。它可以跟經(jīng)典藍牙共存，可支持五個(gè)聲道，家庭影院中的低音炮以及背后的兩個(gè)喇叭都可通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接，通過(guò)藍牙LE Audio 實(shí)現低延遲高音質(zhì)的無(wú)線(xiàn)音頻體驗。 再者是ATS2831PL低延遲高音質(zhì)無(wú)線(xiàn)電競耳機方案，端到端的延遲小于20毫秒，相比經(jīng)典藍牙大幅降低。同時(shí)和PC/游戲主機/手機全面兼容，支持LE audio和經(jīng)典藍牙共存，如果用戶(hù)戴著(zhù)電競耳機時(shí)電話(huà)進(jìn)來(lái)，可以把游戲暫停接電話(huà)，電話(huà)接完之后，可以再恢復到游戲，而不需要中斷游戲去用另外一個(gè)耳機接聽(tīng)電話(huà)。同時(shí)它支持雙向48KHz高清語(yǔ)音傳輸，可以在單向的音樂(lè )和游戲音效外，同時(shí)滿(mǎn)足不同游戲玩家之間進(jìn)行高音質(zhì)語(yǔ)音對話(huà)的需求。 最后也就是低延遲高音質(zhì)無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)解決方案，無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)是炬芯科技當下把延遲做到極致的一個(gè)產(chǎn)品，延遲可以做到10毫秒以?xún)�，集低延遲傳輸，高品質(zhì)音頻編解碼和AI降噪于一體，支持LC3+編解碼，支持兩發(fā)一收，全鏈路48KHz高清語(yǔ)音傳輸。目前炬芯科技的芯片已經(jīng)在Rode、科大訊飛、猛犸、綠聯(lián)等多家知名品牌的無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)產(chǎn)品中應用。 炬芯科技低延遲高音質(zhì)技術(shù)的三級跳 為打造低延遲下的高音質(zhì)，周正宇博士提出三級跳計劃，首先是在藍牙標準允許的范圍內，以L(fǎng)E Audio 最新標準為契機將延遲做到10毫秒以?xún)�。再是在�?lèi)似藍牙音頻的大框架之下，全面創(chuàng )新自己的私有協(xié)議，來(lái)把低延遲高音質(zhì)拉到再上一個(gè)臺階—5毫秒以?xún)�。最后引入更高帶寬的新型無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)來(lái)打造低延遲高音質(zhì)—延遲低于2毫秒。 1、藍牙5.3，LE Audio 根據藍牙SIG公布的最新標準LE Audio，也就是藍牙5.3，相較于經(jīng)典藍牙它在協(xié)議層提供了更多實(shí)現低延遲的武器。 如效率更高的編碼幀傳輸機制、可預測的包接收時(shí)間，更低延遲的編解碼LC3和LC3 plus技術(shù)等。這些新的技術(shù)變革已經(jīng)迅速的應用于炬芯科技的產(chǎn)品，把過(guò)去經(jīng)典藍牙25毫秒以上的延遲目標打造到10毫秒以下。 2、提升2.4G和5.8G私有協(xié)議 在2.4G和5.8G私有協(xié)議下追求更高的音質(zhì)和更低的延遲，首先通過(guò)進(jìn)一步增加無(wú)線(xiàn)傳輸的帶寬，再通過(guò)研發(fā)自有的更低延遲的和傳輸高帶寬匹配的音頻編解碼技術(shù)，引入前向糾錯的技術(shù)，對錯誤的數據進(jìn)行糾正，整體系統化減少重傳，甚至不重傳，再加上輸入/輸出硬件的延遲優(yōu)化，從而實(shí)現延遲目標到5毫秒以下。 3、UWB超帶寬技術(shù)或類(lèi)UWB技術(shù) 通過(guò)UWB超帶寬技術(shù)或類(lèi)UWB技術(shù)，不對數據進(jìn)行壓縮，從而不用編解碼，或者使用無(wú)損壓縮技術(shù)，SNR可以達到最優(yōu)，延遲也會(huì )最低，相較于窄帶寬具有更好的抗干擾性，不需要重傳或者少重傳，實(shí)現音頻的高音質(zhì)超低延遲傳輸，打造2毫秒以下的極致延遲目標。 周正宇博士最后總結道：回到人類(lèi)對音頻體驗的追求，希望炬芯科技以低延遲高音質(zhì)技術(shù)給音頻領(lǐng)域注入更多新的活力，真正實(shí)現讓高品質(zhì)的聲音如影隨“行”。 |
