中国音频IC难突破,运气+经验+文化?!

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所属分类:音频杂谈

电子发烧友网讯:音频技术在消费市场应用并不少见,相信每个人对音频产品都不会陌生——高保真(HiFi)音响,车载音响,低音炮,手机喇叭,耳机等等。如今有位HiFi音频领域专家却称音频其实没有想象中那么简单,“不好做,水很深!”,“能做成产品一半靠运气,一半靠经验”。来自天津市瑞茵科技有限公司的技术总监潘昶表达了以上观点。音频技术领域看似简单,实际上为什么会如此难以进入或发展?音频设计的难点又主要在哪些地方?这次潘昶作为电子发烧友网采访的专家嘉宾,将主要就音频设计与芯片设计企业的沟通问题,音频产品市场趋势,音频设计难点,未来技术亮点等一一作出观点阐述。

  电子发烧友网:整机厂商和IC设计公司的设计部门沟通有障碍吗?主要有哪些?这些障碍会带来哪些影响?你认为IC设计公司怎样才能设计出适合整机厂商的芯片?具体建议有哪些?

  潘昶:之前我已就整机厂商和IC设计公司的设计部门沟通这个问题专门写了一篇文章(请参阅本站报道:音频系统芯片选择多项性能参数详解),其中就严重批评了国内部分芯片设计厂商。他们认为音频不是一个复杂的系统,不肯和我们去沟通,这是一件很头疼的事。他们(部分国内IC厂商)认为视频都能做,音频根本不成问题。而问题恰恰就在于,视频不会出现的问题,音频却会出现。举个简单的例子,就视频从实际效果来说,人眼每秒25帧就能看到流畅的画面,就算有毫秒级的数据接续不上,都难以为人眼察觉;而音频只要有几微秒的断续,听起来就会明显感觉不舒服。

        就目前来说,国内外的厂商出来的嵌入式开发板/评估板都不具备高清音频解码的能力,主要问题根源在于时钟频率跟不上,比如芯片内部能分频输出192k的采样率出来就没有一家能做得到。所以说,做音频产品开发有一半是运气成分,碰到不好的芯片产品就完了,这不是经验所能够弥补的。我认为IC设计公司要设计出适合整机厂商的芯片,就要像早前我们和珠海某家IC设计公司交流那样,他们会接受建议,在不影响芯片整体功能架构基础上对某些参数作出调整,如FIFO深度不够,他们就会帮忙去做相应调整。

中国音频IC难突破,运气+经验+文化?!

  电子发烧友网:作为HiFi/音频领域的专家,你认为构建音频系统中,芯片选型最重要的是什么?有了合适的芯片,如何才能设计好一个整体表现优秀的音频系统?有哪些举措?

  潘昶:在构建音频系统中,芯片选型最重要的是CPU主频,系统内存大小,还有I2S FIFO深度是否足够。举个例子说,CPU集成的PLL(锁相环)产生的时钟质量是很差的,时钟不好就会直接影响到它的音质不好,而绝大部分CPU都是从锁相环时钟分频给芯片的子系统用,I2S就是属于一个芯片中的其中一个子系统,而我们选型时就要注意I2S支不支持被动时钟,没有被动时钟的我们一律不采用。这也是目前高清视频做不了HiFi的一个原因,因为不少这类芯片不具有被动时钟(也称从时钟)这个功能。要设计好一个整体表现优秀的音频系统首先得将时钟部分做好了。第二个比较关键的要注意PCB设计中的布线和走线,这部分的设计难度基本和设计RF电路相当,要求尤为突出。某一条信号线如果走线错误或布线不规范,甚至PCB板材的更改,镀金厚度的一一致性不好,都会影响到整个音频系统输出的音质,而这些问题,目前测试仪器和测试手段无法测试出来。

中国音频IC难突破,运气+经验+文化?!

  电子发烧友网:从你在电子发烧友网论坛发表一篇《从高保真音频重放设备看系统设计中的芯片选型》的文章,我们注意到,I2S在我们开发过程中碰到的问题最多,比如同步不准确、开始播放时左右声道反转、播放过程中不定期左右声道反转、数据输出丢帧等情况,都严重影响输出的技术参数,以致无法达到设计要求。请问目前解决音频系统的出口I2S问题的解决方案是什么?还有哪些值得关注的音频系统设计难点?

  潘昶:目前解决音频系统的出口I2S问题的解决方案,我们是选择一个比较好的芯片,它有一些对应相关的硬件系统,能帮忙将这些问题给解决了,弥补了一些普通系统不足的地方。目前主要就是依靠芯片来弥补这方面的不足,因为必须得硬件做到了软件才能做到,由于速度太快的原因,软件弥补不了这种硬件带来的缺陷,因为Linux响应的速度是微秒级的,所以需要输出的时候输出不了就会出现丢帧,需要同步的时候同步不了就会出现左右声道反转。至于音频系统设计的难点,从数字来说,就是时钟的干扰问题,时钟越干净干扰越少,声音效果也就会越好;在模拟方面,主要是电源和布线。再有就是从数字域和模拟域两个系统之间的无缝连接处理,这些就是音频系统设计要注意的比较关键和值得注意的问题。

  电子发烧友网:作为音频行业的专家,当初你是怎样选择走上音频领域技术开发道路的?在音频技术领域纵横这么多年,请和我们电子发烧友网读者分享下你有趣的研发经历和有用的技术经验或教训。刚毕业从事HiFi/音频设计的初级工程师要注意哪些问题?

  潘昶:第一,首先当初我是在无锡做了一些芯片的设计工作,有时间去研究音频方面的技术;第二,我对音频技术比较感兴趣;第三,还有个选择做产品更重要的原因是做IT很少有企业能做到50年以上的,而做音响的轻轻松松就能做一百年。做IT只是讲究一种潮流,潮流时刻在变,做音响则是代表着一种文化,它传承的是文化,而做文化传承则可以做得更长久。就我从事五六年来的音频技术产品研发来说尚且是一种摸索阶段,如果非要说经验,那就是苦,要能吃苦。在反反复复的技术研究中发现问题,并将其挖深挖大,这样日积月累就会得到了经验。没有捷径可走,只有不断的尝试,不断的投入,在不断的犯错中进步,而且很重要的一点就是要坚持,坚持到别人坚持不下去,而你还在坚持,那就成功了。

  电子发烧友网:与国外厂商相比,请分析国内音频相关IC公司所提供的音频IC方案有哪些优缺点?一个好的芯片平台应该具备哪些参数或性能?

  潘昶:国内没有做音频芯片的IC公司!除了做MP3芯片方案的瑞芯微和珠海炬力为代表外。造成这种现状的主要原因,一是没有专门的工艺产品线去做,二是没有技术过硬的技术团队三是模数混合芯片需要设计公司和工艺线深度结合。个人并不看好中国未来在音频IC方面会有突破,也不可能!因为国内大部分IC设计公司都是Fabless(无晶圆厂企业)。芯片代工就国内来说做得最大的无非就是中芯国际,但是它模拟做的并不好,模拟是需要很多时间和经验去沉淀的。中国要想通过收购并购外国优秀IC设计团队或尖端产品线来充实提高国内IC设计水平并不现实,因为基于市场竞争或政治防范考量,国外不会将其核心技术出售给中国。

  一个好的芯片平台应该具备的参数或性能主要是低功耗,子系统多,MMU足够好。当然了,有了好的芯片平台还不足于建构一个优秀的音频系统,还需要一个软硬件通晓的全才对其芯片资源和软件进行高度整合,才能构建最好的音频系统。

中国音频IC难突破,运气+经验+文化?!

  电子发烧友网:请谈一下目前国内HiFi/音响市场现状及音频技术发展趋势。根据你对这个技术领域的深厚理解,未来在HiFi/音频技术领域应该关注哪些技术亮点?

  潘昶:HiFi就个人理解主要分为三部分,一是功放,二是音源,三是喇叭,国内主要做的就是这三种方向的技术产品。国内喇叭做的比较好的厂商并不多,做功放的厂商不少由于理论基础不够扎实,因此做得好的也是屈指可数。要想将功放做好,要看仪器足不足够,还有就是设计人员的设计经验是否跟得上。只有有资金实力买得起相关测试仪器的公司才有可能做好功放。比如举个例子,我有个朋友是做变压器的,他宁愿买十几万的仪器去校准变压器,那自然也就会比别人的好了,这也是很正常的,这也主要看该厂商是否能投入进去做好产品。

  据个人观点,未来音源发展趋势将会出现往两个相反的方向。一是黑胶碟,它属于返古式,特点是难以复制,有版权保护。二是向流媒体发展方向。CD将会慢慢退出江湖,但仍旧会有其一定市场。未来在HiFi/音频技术领域应该关注的技术亮点是数字功放和数字音频处理。数字功放的好处在于输出的曲线是平的,这是模拟功放所不能比拟的。而数字音频处理就是去校准,比如做苹果等比较好的音频产品就是使用DSP来进行处理补偿得到的,而不是喇叭本身就做得特别好。而中间的模拟部分慢慢的可能就会被数字替代,只在前后端设计有所涉及。这样就能最大限度地减少中间输出的损失,因为数字域是无损的。这些就是未来技术发展的趋势和应该关注的亮点。

  电子发烧友网:用于实时、流媒体、家庭娱乐应用(如音频和视频)的基于RF的通信解决方案,很容易受到其它如WLAN(802.11)、蓝牙、无绳电话等无线RF系统的干扰。请问你看好利用红外数据传输解决音频无线传输难题吗?它的优缺点是什么?

  潘昶:就个人来说,我对红外技术比较了解。红外数据传输本身有个致命的缺点——传输距离短。其距离的长短又按发射功率高低的不同而不同。要做好红外数据传输是比较难的,根据低功耗的发展趋势,要做好红外数据传输是很难的,短距离红外数据传输则可能相对容易。由于红外数据传输局限性比较高,目前并无什么厂家做得很好。无线音频的特点是时延和带宽难以同时兼得。带宽窄了时延就长,反之时延短就短,而并不是所有系统都能接受时延的。就模拟音频来说,没有时延,但是噪音大。数字音频没有噪音,很干净,但是要解决好刚才所说的时延和带宽的问题。

中国音频IC难突破,运气+经验+文化?!

  电子发烧友网:作为音频行业的技术专家,在这一领域一定积累了大量宝贵的技术、产品和市场经验。请问你将通过哪些举措将降低制造HiFi音频系统成本的同时提高功能和性能?高保真(hi-fi)音频未来主要面临的技术挑战是什么?你看好中国HiFi音响市场前景吗?

  潘昶:目前就做HiFi来说,很难在降低制造HiFi音频系统成本的同时提高功能和性能,一分钱一分货。在整个音频系统正常的前提下,对系统元器件或模块进行更换,最终得到的音质肯定不一样,但是这些元器件的价格是以指数往上翻番。这是批量生产和个人DIY不一样的主要原因,批量生产的民品一般很少使用补品器件。高保真(hi-fi)音频未来主要面临的市场或技术挑战是一些概念的普及和市场推广,有部分消费者会认为CD播放器会比数码播放器好,其实不然,只是没听过真正的数码播放器而造成个人观点上的误解而已。高保真(hi-fi)音频未来主要面临的技术挑战主要是如何将带宽的截止频率做高。

        众所周知,开关电源效率越高,频率也就越高,而频率高起来的时候开关速度又成了拖累它的因素。这是一个矛盾体,如何才能将它做好是很需要技巧的。在这里还要给人们解释一下为什么好的器材贵,一般消费者会认为一块音响板子就几个器件,算起来不值几个钱可卖起来怎么会那么贵呢?其实产品研发期间的不断调试、测试才是最艰辛的,所花费的人力物力成本也高,里面的软件做了多少年,硬件PCB布了多少次才能达到相应的效果,行外人很难理解,因此某些器材就值这个价钱。就个人观点,对中国HiFi音响市场前景只能说怎么去做,一件企业要想做长久,得有比较深厚的文化基础去支撑,而中国能将文化基础做好的并不多,这也是中国产品在国外叫好不叫座的一个主要原因。

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