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2023-01-31
耳機(jī)音質(zhì)到底是玄學(xué)還是科學(xué)？探訪華為最大音頻實(shí)驗(yàn)室
更新時(shí)間：2022-08-22 20:08:49作者：佚名
【文/觀察者網(wǎng) 呂棟 編輯/周遠(yuǎn)方】
當(dāng)下的耳機(jī)音質(zhì)到底是一門玄學(xué)還是科學(xué)？
自從人類擁有重放聲音的技術(shù)后，對好音質(zhì)的追求就一直未曾停歇。但由于不同消費(fèi)者會對不同的聲音產(chǎn)生不同的情緒和感受，音質(zhì)的好壞在主觀層面很難有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行界定，因此，對音質(zhì)的討論也一直帶有一股玄學(xué)的味道。
帶著這個(gè)令人關(guān)注的問題，觀察者網(wǎng)日前和部分媒體一同走進(jìn)了華為音頻領(lǐng)域迄今最大的實(shí)驗(yàn)室——上海音頻實(shí)驗(yàn)室，這也是該實(shí)驗(yàn)室首次向媒體開放。工作人員依次介紹了實(shí)驗(yàn)室的七大功能區(qū)，并向媒體們闡述了華為音頻技術(shù)背后的硬件、軟件和無線高清傳輸?shù)热溌肥浇鉀Q方案。
針對音質(zhì)到底是玄學(xué)還是科學(xué)的爭議，華為音頻產(chǎn)品線專家向觀察者網(wǎng)等媒體坦言，把音質(zhì)與玄學(xué)進(jìn)行關(guān)聯(lián)有一定道理，因?yàn)槿说闹饔^感受無法忽視。但即使是主觀感受，也可以通過心理聲學(xué)等技術(shù)進(jìn)行體驗(yàn)提升。華為希望通過在空間音頻等領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，逐步引領(lǐng)音質(zhì)從玄學(xué)走向科學(xué)，而這其中最關(guān)鍵的就是對音質(zhì)和消費(fèi)者聲音感知體驗(yàn)的科學(xué)量化。
目前，華為音頻技術(shù)的主要應(yīng)用場景之一就是真無線立體聲（TWS）藍(lán)牙耳機(jī)。第三方數(shù)據(jù)顯示，2022年一季度，華為以11%的份額在中國大陸TWS藍(lán)牙市場排名第四，蘋果、小米和Edifier分列前三。若從全球市場來看，華為尚未進(jìn)入前五行列，蘋果以32%的份額排名第一，身后的三星、小米等玩家份額不足兩位數(shù)。
華為上海音頻實(shí)驗(yàn)室外景 圖源：觀察者網(wǎng)（下同）
華為最大音頻實(shí)驗(yàn)室首次公開
此次向媒體開放的上海音頻實(shí)驗(yàn)室，是華為迄今為止最大的音頻實(shí)驗(yàn)室，總面積達(dá)2000㎡。整個(gè)實(shí)驗(yàn)室涵蓋七大區(qū)域，分別為耳機(jī)通話實(shí)驗(yàn)室、空間音頻實(shí)驗(yàn)室、耳機(jī)降噪實(shí)驗(yàn)室、室內(nèi)場景實(shí)驗(yàn)室、硬件創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、音頻體驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)室和車載場景實(shí)驗(yàn)室。
在耳機(jī)降噪實(shí)驗(yàn)室，華為工作人員向觀察者網(wǎng)等媒體介紹，該實(shí)驗(yàn)室采用平板吸聲技術(shù)。在具體構(gòu)造方面，實(shí)驗(yàn)室采用8個(gè)環(huán)形音響和1個(gè)低音炮來設(shè)計(jì)噪聲回放體系，能更加真實(shí)地還原生活場景中的噪音。跟業(yè)界一些實(shí)驗(yàn)室相比，該實(shí)驗(yàn)室采用的揚(yáng)聲器數(shù)量可能是一些中小廠商的數(shù)倍，而且華為是在消聲室環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)，其他中小廠商可能是在調(diào)音室中進(jìn)行調(diào)試。
進(jìn)入降噪實(shí)驗(yàn)室，周圍環(huán)境瞬間安靜許多。觀察者網(wǎng)注意到，華為試驗(yàn)用的人工耳跟真人耳十分接近。據(jù)工作人員介紹，這種耳朵采用仿生設(shè)計(jì)，充分考慮到真人耳中的彎折和溝壑。而華為的智慧動態(tài)降噪技術(shù)就誕生在該實(shí)驗(yàn)室，華為新款旗艦耳機(jī)也是在該實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功的。
華為方面透露，上海音頻實(shí)驗(yàn)室配置了耳機(jī)主動降噪客觀化評價(jià)系統(tǒng)和耳機(jī)音質(zhì)客觀化評測系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)室還擁有業(yè)界首個(gè)多場景、可變混響聲場環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，主要用于手機(jī)、平板、PC、大屏、音響、家庭影院等產(chǎn)品在各種生活環(huán)境中的音樂播放效果的調(diào)測，同時(shí)也用于耳機(jī)通話攝音功能的調(diào)測。
在耳機(jī)通話實(shí)驗(yàn)室，工作人員告訴觀察者網(wǎng)，該實(shí)驗(yàn)室主要用作耳機(jī)通話功能調(diào)試，通過6個(gè)面的尖梯形設(shè)計(jì)進(jìn)行吸聲，室內(nèi)本底噪聲僅有9dBA，甚至可以聽到“心跳”的聲音。與耳機(jī)降噪實(shí)驗(yàn)室類似，耳機(jī)通話實(shí)驗(yàn)室也布局了音箱和低音炮進(jìn)行噪聲回放。在該實(shí)驗(yàn)室，華為自研了DNN深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通話降噪算法，基于500+種類的噪音，涵蓋了各種高噪場景。
耳機(jī)音頻之外，華為同時(shí)還在布局車載音頻。據(jù)車載場景實(shí)驗(yàn)室工作人員介紹，該實(shí)驗(yàn)室面積在100平米左右，算是比較大的半消聲室，主要由地面消聲結(jié)構(gòu)、墻體消聲結(jié)構(gòu)以及頂部消聲結(jié)構(gòu)組成，其中地面部分是隔空的，用來防止地面振動噪聲傳入，避免影響精確的聲學(xué)測量。該實(shí)驗(yàn)室的本底噪聲約在12dBA，而鄉(xiāng)村午夜的本底噪聲約在20dBA。
觀察者網(wǎng)在車載場景實(shí)驗(yàn)室看到，華為使用兩臺真實(shí)的汽車作為車載場景技術(shù)研究的開發(fā)平臺，其中放置了很多測試設(shè)備，包括麥克風(fēng)陣列、揚(yáng)聲器陣列以及測試用的人工頭。工作人員介紹，通過揚(yáng)聲器模擬各種工況和場景中的噪聲，汽車不用開出實(shí)驗(yàn)室就能進(jìn)行各種測試。
TWS耳機(jī)市場“混戰(zhàn)”
作為先進(jìn)音頻技術(shù)的主要下游應(yīng)用，TWS藍(lán)牙耳機(jī)正成為智能手機(jī)之外最炙手可熱的消費(fèi)電子產(chǎn)品。
進(jìn)入2022年，在智能手機(jī)、PC、平板電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品相繼“入冬”之際，TWS藍(lán)牙耳機(jī)以其相對較低的售價(jià)和便攜性依然保持了穩(wěn)健的增長，一季度全球出貨量同比增長17%，全年出貨量有望增長38%，接近去年增速的3倍。
回顧歷史，從19世紀(jì)80年代至今，全球耳機(jī)技術(shù)共經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展：有線耳機(jī)-普通無線藍(lán)牙耳機(jī)-TWS藍(lán)牙耳機(jī)。盡管TWS藍(lán)牙耳機(jī)是隨著2016年AirPods的發(fā)布才進(jìn)入爆發(fā)階段，但其實(shí)早在“諾基亞時(shí)代”，TWS藍(lán)牙耳機(jī)就已經(jīng)問世，只是當(dāng)時(shí)因受制于藍(lán)牙1.0的帶寬局限，并沒有得到很好推廣。
一般來講，無線耳機(jī)會分為主耳機(jī)和副耳機(jī)，彼此之間還要通過數(shù)據(jù)線路相連。手機(jī)把數(shù)據(jù)發(fā)送到主耳機(jī)，主耳機(jī)再把數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁倍鷻C(jī)。因此，沒有主耳機(jī)和手機(jī)進(jìn)行通信，副耳機(jī)就無法使用，兩個(gè)耳機(jī)之間的電量消耗、通信延遲也會有所差別。
隨著藍(lán)牙以及音頻技術(shù)的不斷升級，通過TWS技術(shù)可以將藍(lán)牙信號處理為左右聲道，進(jìn)行無線分離，完全摒棄了外部線材連接的方式，實(shí)現(xiàn)了雙主耳機(jī)、雙耳同享。而把這項(xiàng)技術(shù)作為主要方案的無線耳機(jī)一般就被稱為TWS耳機(jī)（True Wireless Stereo ，真無線立體聲耳機(jī)）。
近些年，音頻已逐漸成為用戶日常娛樂與工作的“高頻剛需”。第三方數(shù)據(jù)顯示，2021年中國數(shù)字音頻使用人群高達(dá)7.28億。而隨著智能手機(jī)音頻連接進(jìn)入“無線時(shí)代”，TWS藍(lán)牙耳機(jī)憑借與智能手機(jī)便捷互聯(lián)、便于攜帶、AI協(xié)同交互等特點(diǎn)，持續(xù)高增長也不難理解。
隨之而來的便是眾多玩家涌入。目前，TWS藍(lán)牙耳機(jī)市場中不僅有索尼、JBL、Bose、Edifier、Skullcandy、萬魔 等傳統(tǒng)音頻廠商，還有蘋果、三星、華為、OPPO、小米等消費(fèi)電子巨頭以及低端白牌（非品牌化）廠商，一些電商品牌和互聯(lián)網(wǎng)品牌也蠢蠢欲動，想入場分一杯羹。
第三方數(shù)據(jù)顯示，2021年全球TWS藍(lán)牙耳機(jī)共出貨2.9億臺，同比增長14.5%。市場格局方面，蘋果以32%的份額在市場中“一家獨(dú)大”，排名第二的三星市場份額僅10%，其中廠商份額均不足兩位數(shù)。中國大陸市場中，蘋果、小米、Edifier、華為、QCY 位列前五位，市場份額分別為19%、17%、13%、11%、10%。
需要指出的是，在高增長的同時(shí)，TWS藍(lán)牙耳機(jī)市場也同樣存在著“隱憂”，例如市場上占比超30%的白牌耳機(jī)與當(dāng)年中國“山寨手機(jī)”市場非常相似，拉低了很多用戶對TWS藍(lán)牙耳機(jī)的體驗(yàn)；支持安卓手機(jī)的TWS藍(lán)牙耳機(jī)品質(zhì)層次不齊且功能同質(zhì)化嚴(yán)重，價(jià)格戰(zhàn)頻發(fā)同時(shí)又缺乏高體驗(yàn)度的旗艦產(chǎn)品。
在多方混戰(zhàn)的市場中，華為音頻技術(shù)在TWS藍(lán)牙耳機(jī)領(lǐng)域如何展現(xiàn)競爭力？
一個(gè)做通訊的公司，能做好音頻嗎？
參觀完華為上海音頻實(shí)驗(yàn)室，華為終端BG音頻與智能配件產(chǎn)品線總裁劉東方向觀察者網(wǎng)等媒體介紹了華為在音頻技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)性解決方案，包括器件創(chuàng)新，架構(gòu)迭代，算法進(jìn)步，音效調(diào)試，藍(lán)牙編解碼、對聲學(xué)的客觀評價(jià)與理解等。
“每個(gè)人對音質(zhì)的理解都有所不同，由于每個(gè)人的主觀感受都不同，有的人可能會認(rèn)為音質(zhì)是一門玄學(xué)，那問題就會變得很難解。華為在做的工作就是要把帶有一點(diǎn)玄學(xué)味道的音質(zhì)變成一個(gè)科學(xué)。在我們的理解中，音質(zhì)是一個(gè)全鏈路的系統(tǒng)工程?！眲|方說道。
“首先是藍(lán)牙傳輸，一個(gè)好音源要通過優(yōu)質(zhì)藍(lán)牙傳輸把它傳到耳機(jī)上。這就對藍(lán)牙的抗干擾能力提出較高要求，它的帶寬和編解碼速率要足夠高。然后還要有比較符合每個(gè)消費(fèi)者口味的調(diào)音風(fēng)格，再通過喇叭單元等聲學(xué)器件把好的聲音發(fā)出來。聲音出來之后，由于每個(gè)消費(fèi)者的耳道結(jié)構(gòu)、佩戴方式和音量喜好也不同，這就需要一套自適應(yīng)的算法來優(yōu)化它，讓最終發(fā)出來的聲音能夠根據(jù)個(gè)人的喜好來調(diào)節(jié)。所以，打造好的音質(zhì)是一套全鏈路工程，包括藍(lán)牙傳輸、調(diào)音風(fēng)格、聲音器件架構(gòu)和自適應(yīng)算法。”他介紹道。
觀察者網(wǎng)從現(xiàn)場了解到，華為的TWS耳機(jī)產(chǎn)品線共有四個(gè)系列，分別是FreeBuds Pro系列、FreeBuds數(shù)字系列、FreeBuds i系列和FreeBuds特別款。一個(gè)月前，華為在發(fā)布HarmonyOS 3的同時(shí)，還推出了FreeBuds Pro 2。在硬件上，該耳機(jī)搭載超感知原聲雙單元系統(tǒng)；在軟件層面，搭載了三重聽感優(yōu)化算法，同時(shí)支持自研L2HC和LDAC雙高清編解碼協(xié)議。
“大家也許會好奇，華為一個(gè)做科技、做通訊、做手機(jī)的公司，能做好音頻嗎？”華為終端BG音頻與智能配件產(chǎn)品線解決方案總監(jiān)王宇峰在媒體溝通會上坦言，華為做好音頻最關(guān)鍵的點(diǎn)和最大的信心，是對音質(zhì)和消費(fèi)者聲音感知體驗(yàn)的科學(xué)量化。
“我們希望逐步的把玄學(xué)變成科學(xué)?！蓖跤罘灞硎?，盡管的主觀感受無法忽視，但現(xiàn)在業(yè)界已經(jīng)誕生心理聲學(xué)的分支，它跟人的心理感知是強(qiáng)相關(guān)的。歷史上最有名的便是MP3編碼，這種編碼充分利用人體的心理聲學(xué)，實(shí)現(xiàn)了高壓縮、低帶寬但是高品質(zhì)的傳輸。
當(dāng)被問及華為在音頻領(lǐng)域最大的優(yōu)勢時(shí)，劉東方提到了“技術(shù)迭代”。據(jù)他介紹，華為在布局一項(xiàng)技術(shù)時(shí)，會先考慮整個(gè)公司有沒有相應(yīng)的技術(shù)積累。而在2017年做TWS耳機(jī)之前，華為已經(jīng)在手機(jī)和有線耳機(jī)領(lǐng)域進(jìn)行了大量音頻相關(guān)技術(shù)的積淀，包括發(fā)音單元和降噪等。
劉東方還透露，華為2012實(shí)驗(yàn)室會對很多人工智能技術(shù)進(jìn)行預(yù)研，像深度降噪等技術(shù)就與人工智能技術(shù)有很多關(guān)聯(lián)，“有了2012實(shí)驗(yàn)室對人工智能技術(shù)的研究，再與我們的音頻技術(shù)進(jìn)行緊密結(jié)合，很快就能在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及降噪技術(shù)方面取得進(jìn)展。另外還有材料科學(xué)，比如我們?nèi)绾卧诤苄〉亩鷻C(jī)空間內(nèi)集成雙發(fā)聲單元，這些都離不開整個(gè)公司重視技術(shù)的大背景，只依靠幾個(gè)人的小產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)其實(shí)做不了這么多?！?/p>
“當(dāng)然，華為在音頻方面的突破也離不開全球七大研發(fā)中心的支持。”據(jù)劉東方介紹，深圳、上海和東莞是華為音頻技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)中心，而芬蘭研發(fā)中心負(fù)責(zé)研究通話算法，俄羅斯研發(fā)中心會為耳機(jī)提供AI技術(shù)，德國研發(fā)中心負(fù)責(zé)聲學(xué)算法和心理聲學(xué)方面的研究，日本研發(fā)中心負(fù)責(zé)創(chuàng)新材料和器件，法國研發(fā)中心則主要研究耳機(jī)外觀設(shè)計(jì)等美學(xué)方面的研究。
繼無損音頻之后，空間音頻目前已被視為音頻技術(shù)的新高度，更被蘋果吹捧為“音樂的未來”。相比普通音頻，空間音頻讓一道道聲音擁有了方位感，音樂從左右方位升級到了四面八方。
華為同樣在布局空間音頻。王宇峰在溝通會上介紹稱，華為已在空間音頻方面建立了一套業(yè)界領(lǐng)先的評估體系。在不久的將來，華為希望與產(chǎn)業(yè)共建空間音頻的評估體系，讓所有廠家和合作伙伴能充分理解如何把空間音頻做到最佳體驗(yàn)，以及如何為消費(fèi)者提供最佳的現(xiàn)場感。
劉東方在介紹華為音頻戰(zhàn)略時(shí)也提到，空間音頻相當(dāng)于是在一個(gè)小小的耳機(jī)上給消費(fèi)者提供沉浸感、現(xiàn)場感、空間感的體驗(yàn)，涉及到編碼以及算法渲染等多種技術(shù)，未來華為會加強(qiáng)這方面的投入。技術(shù)之外，空間音頻也少不了內(nèi)容方面的制作和分發(fā)，這是一個(gè)端到端的系統(tǒng)工程，需要從產(chǎn)業(yè)協(xié)同的角度去看待。
除此之外，TWS耳機(jī)的多連接和智能化也是華為努力的方向。劉東方提到，未來消費(fèi)者購買的耳機(jī)要在多設(shè)備之間進(jìn)行切換，這就要求盡量提高切換的流暢度。而在不同嘈雜程度的聲音環(huán)境中，耳機(jī)還要自動切換降噪模式，這就牽扯到人工智能算法的調(diào)校，同樣需要很大的投入。
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