蓝牙耳机“第二次革命”,华为如何实现超CD级无损音质?

壹观察 2023-11-25 17:04:30

文丨壹观察 宿艺

TWS耳机“音质不够好”,是很多用户集中吐槽的痛点问题。

以至于 #无线耳机的破防时刻# 成为微博上的一个热点话题。根据行业最新发布的权威调查报告:即使到了2023年,占比73%的用户仍表示“希望确保每次购买的TWS耳机拥有更好音质”,甚至相比2022年还提升了6个百分点。而占比69%的用户“将无损音质列为影响TWS耳机购买的潜在因素”。

一方面,消费者对TWS耳机音质的需求空前高涨,这已是“行业明牌”;另一方面,很多耳机品牌和终端企业近年来都选择重点“卷音频”,但效果并不明显,从以上用户调研数据可以清晰地看到这一“剪刀差”现象。

“TWS耳机拥有好音质”究竟有多难?

11月23日举行的华为音频创新技术(2023)媒体沟通会上,华为技术专家与中央音乐学院首席调音团的顶级音乐家共同给出了“新答案”:基于华为十数年在全链路无损音质核心技术的持续突破,包括顶级音乐家在内对“原声听感”的深度调教,再加上华为在硬件、标准与内容生态等领域的“全维度”创新,最终推动华为FreeBuds Pro 3打破了无线耳机诞生二十多年来一直存在的“音质天花板”。

可以说,华为如今已成为真正的无损音频标准与生态构建者,TWS耳机用户所期待的“超CD级音质”终于从理想走向现实。

“超CD级”无损音质是如何炼成的?

数字音频从来不是“单点技术突破”,甚至可以说“不仅仅是技术创新”。

从声音发生体,到音频的记录、传输、重放,再到人耳的听觉感受,其中涉及到将物理音频转化为数字信号,以及计算、编解码、核心元器件、算法与调教、声学与人因研究等方方面面的复杂过程,其中任何一个环节出现短板或者误差,都会影响音频体验。

更为苛刻的是,整套方案不仅要串联成一整套完整系统,还要保证其稳定性、兼容性和可靠性,最大程度地减少彼此干扰,同时还要考虑到用户使用场景与高品质内容生态的建设难题。

一枚仅有几克重量的耳机,内部就像“螺蛳壳里做道场”,音频方案更如“在刀尖上跳舞”,带来的巨大挑战难度可想而知。

这也是近年来无论是音频终端企业推动“无线耳机音质进阶”或者是流媒体平台推动“无损音源内容”,皆没有获得大众消费者层面认可的重要原因。

而华为通过长达十数年的持续确定性长期研发投入与用户洞察之后,坚定认为只有一个选择:“业界最佳音频体验最终实现,除牢牢掌握端到端全链路音频技术外,别无他法”。

显然,这是一条典型的“难而正确之路”。华为为此至少做了五个领域的“无损”全链路创新方案:

无损计算。

数字声音时代,音频芯片就是TWS耳机的“心脏”,也是好声音的“引擎之芯”。而芯片显然也是华为的“核心优势”之一,比如在智能手机领域,华为依托芯片、系统、算法形成的强悍“计算影像”,成为其不断刷新“移动影像新标杆”的重要保障。

华为历经“四年磨一剑”推出的麒麟A2芯片,针对TWS耳机的实际使用场景和用户痛点需求,带来了“四大进阶优势”:传输快(相比于传统蓝牙带宽提升4倍)、高性能(集成了双DSP处理单元,相比麒麟A1芯片算力提升至2倍)、高集成(整体PCB尺寸相比于麒麟A1减小20%)与低功耗(相比上一代降低50%)。这就让搭载麒麟A2芯片的华为FreeBuds Pro 3拥有更强的计算性能、更长续航、更轻重量,同时能够将音频算法进行芯片级“硬化”,从而更好地实现软硬一体的系统级适配,充分发挥“无损计算”带来的音频性能突破。

无损传输。

耳机从有线到无线时代的跨越,带来了巨大便利性突破的同时,也带来了另一个“无线两难矛盾”:高品质音频需要更大带宽,但传输码率提升会导致音频信号抗干扰能力会显著下降。信号传输,本质上还是通信技术,这同样是华为的“看家本领”。

但即使强如华为,也在音频传输领域进行了“三步走”式的不断探索过程:2020年发布的华为FreeBuds 3采用了华为自研的双通道同步传输技术,让两个耳机从手机端分别获得左右声道的信号,从而提升传输效率、降低功耗与互相干扰;2020年底推出的FreeBuds Studio耳机,搭载了蓝牙私有协议方案,通过提升传输带宽支持“高保真”传输。

但“高保真”依旧与“无损”差距明显。因此华为在FreeBuds Pro 3上大胆率先采用了Polar码技术,这是华为最新的私有传输协议,之前主要应用在5G基站与5G手机的“电信级”传输领域。其原理是利用信道极化现象,将信息位分配给极好的信道,而将冗余位分配给极差的信道,从而实现高效编码与无损传输,这也被业界称为“人类世界第一类达到香农极限的传输技术”。

这种强悍的通信能力放在FreeBuds Pro 3上,带来了三个“质变式传输突破”:配合华为Mate60系列手机(手机与耳机必须皆支持Polar码传输技术)实现了业界首发1.5Mbps无损音质;抗干扰能力提升近2倍,相当于提供了“金钟罩”般的抗干扰能力;室内传输距离提升20%,室外传输距离提升21%(相比Airpods搭配苹果手机)。

要知道,CD级品质有线音乐传输的码率传输需求为1.41Mbps,FreeBuds Pro 3足以堪称“超过CD级音乐的无损传输”。

无损编码。

编码就是音频传输两头的“密码机”,而编码的底层科学就是数学与算法,这依旧是华为的“强悍底蕴”。比如华为在5G技术如今的“遥遥领先”,其在全球招揽的一批顶级数学家起到了重要作用。

FreeBuds Pro 3搭载的L2HC 3.0,是华为第三代L2HC智能无损音频编解码协议,支持1920kbps传输码率,再次突破了音频行业的“天花板”,足以保障超过CD级品质音乐无损传输的码率传输(1.41Mbps)需求。

无损还原。

耳机作为音频设备,发声单元是核心元器件。

华为FreeBuds Pro 3使用了业界领先的超感知原声双单元,包括大驱力11mm超磁感低音单元和微平板高音单元,以及先进的数字分频技术,可以在声音信号在芯片内部实现分频、两个喇叭单元分别供电的同时,充分实现了两个低音与高音单元的各自“挖潜”与协同作用。简单来说,就是超宽频响范围高达14Hz-48kHz,从而精准还原了无损音频的丰富细节与饱满音色。

无损算法。

算法还是华为的优势所在。华为全链路无损音质能否真正闭环,最终还是由每个用户的耳朵决定。

华为FreeBuds Pro 3采用了全新升级的三重听感实时优化算法,在麒麟A2的充沛算力、“算法硬化”与多重传感器等核心优势支撑下,可以根据用户的人耳结构、佩戴状态、所在场景,智能匹配音量大小与EQ均衡调节,从而在“最后一毫米”为用户守护“无损好音质”的最终实现。

从以上“五个无损”突破足以看出,华为打造“端到端全链路无损音频技术方案”的决心与持续强大投入。当然,华为过去十年累计超过9773亿元的超高研发投入形成的“技术外溢”,也足以让华为音频有充分的底气来选择超CD级无损音质这条“难而正确之路”,也让华为在成就FreeBuds Pro 3打破TWS耳机音质天花板同时,形成了自身足够强大的音频技术护城河。

华为打造音频行业“新声态”

TWS耳机“好声音”是科学而非“玄学”,但仅靠技术突破显然解决不了用户对“无损好音质”的丰富性与完整性需求。

华为还为此推动完成了“三大跨越”:

首先,从音频技术到声音艺术的跨越。

此次华为音频创新技术(2023)媒体沟通会选择地点非常特殊 ——中央音乐学院。原因在于,由靳海音等6位国内顶级音乐专家组成的来自中央音乐学院“首席调音团”走进华为上海音频音效实验室,加入到人耳感知域模块的产品听测调节过程中,深度参与华为FreeBuds Pro 3的“无损调音”,并给出了专业而独到的声音艺术指导,携手推动从华为从“全链路无损音频”到“让声音充满高级感”的重要跨越。

比如在调音方面,业内对耳机频响曲线的测试方法主要为压力场测试,也就是传统大家比较直观看到的“人工头”测试设备。但中央音乐学院首席调音团的顶级音乐家们秉持着相同的调音理念及不同的曲风感知能力,对早期版本的FreeBuds Pro 3进行了多轮曲风调测,听出了许多传统测试仪器未能“察觉”的问题。

耳机与测试设备在8kHz频段左右会出现不真实的“共振峰”,这种“非单纯耳机设备问题”在传统监听设备上很难被发现。华为基于中央音乐学院音乐家的调测与反馈,应用“自由场”对耳机进行测试验证,经过反复调试与持续打磨,优化了产品原本高频缺失、人声过亮的问题,使FreeBuds Pro 3更能够最大限度的给用户还原如身在音乐演奏现场的“高级质感”与“声音沉浸感”。

第二,从音频优化到“原声听感”。

传统音频设备中,经常会突出自身“调教”能力,但基于华为带来的全链路无损音质突破方案,六位调音团的音乐家们与华为音频研发团队达成共识是:“真实的声音才是最动人、最高级的好声音”。

比如大提琴演奏家、中央音乐学院管弦系朱牧教授认为:“好的耳机就是移动的音乐厅,把一个现场随时还原给你”。作曲家、中央音乐学院音乐教育学院院长张征教授表示:即使戴上耳机,“声音也能立刻将我带回到那个真实的场景,感受它所带给我的温度”。

让TWS耳机达到“原声听感”,才是真正的“无损音质”,这也是对华为全链路无损音质技术的最好认可。就像著名小提琴演奏家靳海音所说:“耳机本身是一个桥梁,桥梁的作用是传递而非修饰”,“我们和华为有一个共同的目标,就是忠实地去还原,华为做好了技术上的准备,我们愿意在这个火苗之上去再填一把柴火”。

第三,从“构建标准”到引领“无损音频新生态”。

传统音频设备厂商和一些流媒体平台为何长期投入“TWS耳机无损好声音”却没有明显市场效果?

一个重要的原因,就是既缺乏行业统一标准,又没有完整生态建设。而“好声音”却是一个典型的“长尾生态系统”。

以通信技术出身、并成为国际通信技术绝对引领者的华为,在进入音频领域之初就敏锐意识到了“标准的重要性”。2022年,华为与中国音响协会、中国电子技术标准化研究院主导并联合30家国内外企业,共同编制高清无线音频(HWA)标准。2023年9月,中国电子音响行业协会宣布与星闪联盟联合制定的全球首个统一架构、全码率无线音频编解码标准《低延迟低复杂度高清音频编解码技术规范》L2HC正式发布,标志着国内高清无线音频产业进入新的里程碑,而华为是核心贡献者和率先践行者。

除此之外,全球首个基于AI技术的三维声音频编解码标准——Audio vivid标准,也是由我国自主研发,UWA(世界超高清视频产业联盟)发布的标准体系,华为同样是此音频标准的核心贡献者与实践者。

在生态领域,华为在FreeBuds Pro 3与Mate60系列手机间实现1.5Mbps音频信号的无损传输的基础上,进一步整合华为音乐App的服务分发平台优势,以“无损音源+无损耳机”的形式,在无线音频领域完成了兼顾软、硬、服的无损音频生态闭环。

截至目前,华为音乐汇聚全球音乐及有声资源,与国内外唱片公司合作,提供千万级正版无损曲库、亿级有声内容,同时拥有周杰伦、周深、毛不易等知名歌手的数百万首热门歌曲组成的“Hi-Res宝藏曲库”,可以为用户带来真正的无损音频深度体验。华为也由此完成了从推动无损音质技术突破、标准构建、生态引领到市场普及的连续跨越。

《壹观察》评论

华为FreeBuds Pro 3耳机上市之后,不仅获得了音频行业专业人士与媒体的高度评价,同样获得了大众用户的高度认可。京东平台显示,在已购买的用户真实使用评论中,好评度高达98%,超过了Apple AirPods Pro等产品(好评度高达96%)。

一致的“高赞体验”背后,是华为FreeBuds Pro 3不仅做到了“打破无损好音质天花板”,还将用户对TWS耳机关注的痛点领域都打造成了“超长板”。

比如在降噪方面,华为FreeBuds Pro 3的“主动降噪”功能聚焦在用户的耳道结构、耳机佩戴状态与所在的实际场景,通过全方面训练自适应降噪算法来为用户提供定制降噪的全新体验,而不仅仅是“简单堆参数”。官方测试数据显示,即使在飞行或高铁这种用户刚需且强体验场景中,主动降噪能力相较上一代提升50%,并且用户佩戴舒适度与宁静聆听体验显著提升。同样在“通话降噪”的强使用场景,华为FreeBuds Pro 3搭载的自研多通道深度神经网络(多通道DNN)通话降噪算法,可以保留更多人声细节,最终为消费者带来人声更纯净的静谧通话体验。

另一个值得关注的是,华为全链路无损音质核心技术的革新意义远不止是耳机设备,而是会将其落地在全球全场景设备之中,为华为推动全场景智慧生活变革的重要“底座能力”之一。这在如今的华为Sound系列智能音箱、华为智慧屏、华为全屋智能与智选车业务上都已经清晰看到了巨大的应用创新场景。

这或许也是华为十多年来在音频领域大量聚焦投入的重要原因。

华为公开信息显示,从2008年华为进入音频技术研发赛道至今,已建立了全球七大研发中心能力、超过1000人的音频团队,其中研发博士达到150位,这是一支拥有整合全球优势技术资源的顶尖音频技术研发团队。仅在TWS耳机领域,华为就已持有110项外观方面的专利,401项发明专利,38项实用新型专利。

如果说过去十年,在苹果、华为等企业的共同下,移动端用户已经习惯把耳机“剪掉线”。那么如今华为通过打造“超CD级无损音质”的设备、标准与生态,就相当于帮助用户把过去“剪掉的高品质无损音频线”再次“接回来”,并由此开创了TWS耳机“无损音质”的全新时代。

这才是用户对TWS耳机“更好音质”的升维期待与惊喜满足,也是华为聚合产业各方打造全链路无损技术与推动音频行业“新声态”的初心所在。

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