手機(jī)趨向于沉浸式音效，智能升壓放大器來搞定

1   音效成為選購手機(jī)的重要因素

如今，消費(fèi)者購買手機(jī)時非常看重揚(yáng)聲器模式下的音頻質(zhì)量，希望得到更好的沉浸式體驗。尤其疫情期間消費(fèi)者對于手機(jī)揚(yáng)聲器的使用越來越頻繁，使揚(yáng)聲器的音質(zhì)和音效成為了選購手機(jī)的重要考慮因素。 

據(jù)SAR Insight ＆ Consulting所做的一項最新用戶調(diào)查顯示，用戶越來越看重智能設(shè)備的音頻質(zhì)量，而且人們對智能設(shè)備揚(yáng)聲器模式的使用也越來越頻繁。

例如，在2020年4月—2021年3月的為期12個月的調(diào)查樣品中，40％的受訪者增加了對揚(yáng)聲器模式的使用，在中國則增加了46%。看電影/電視、社交媒體和游戲、聽音樂/博客和視頻/電話會議是使用揚(yáng)聲器模式的前三大應(yīng)用（如下圖）。

在世界范圍內(nèi)，45%的受訪者認(rèn)為音頻質(zhì)量影響他們的手機(jī)購買決策，在中國這個比例則高達(dá)72%。

2   微型揚(yáng)聲器所需的升壓放大器

一般情況下，手機(jī)會有2個揚(yáng)聲器，進(jìn)行立體聲播放，每個揚(yáng)聲器會配有1個放大器。還有的手機(jī)接/打電話有1個專用的揚(yáng)聲器，外放的模式也有1個專用的揚(yáng)聲器。當(dāng)然也有3個揚(yáng)聲器的情況：左、右各一個，還有耳朵聽的揚(yáng)聲器，但這種配置比較少見。而對于最新的折疊手機(jī)，配置方案可能會有所不同，如小米的MIX FOLD有4個揚(yáng)聲器。

圖2 小米的MIX FOLD

手機(jī)用揚(yáng)聲器有兩個關(guān)鍵點：①電池驅(qū)動，①微型揚(yáng)聲器。與耳機(jī)不同，因為耳機(jī)里的揚(yáng)聲器更小，很難做到更多的低音或激動人心的音效。與藍(lán)牙音箱的較大揚(yáng)聲器也不同。

揚(yáng)聲器的關(guān)鍵在于音質(zhì)和音效，而智能升壓放大器是影響音頻質(zhì)量的重要部件。

近日，Cirrus Logic推出了新一代智能升壓放大器CS35L45，可提供更加出色的動態(tài)范圍、清晰度和震撼力、更高的響度和第二代自適應(yīng)功率管理和更長的電池使用壽命。為此，公司產(chǎn)品經(jīng)理Eric Eklund向電子產(chǎn)品世界等媒體介紹了CS35L45的黑科技。

Cirrus Logic產(chǎn)品經(jīng)理Eric Eklund

3   新一代升壓放大器

世界前八大智能手機(jī)廠商中，已有6家在選用Cirrus Logic的智能升壓放大器，該公司的產(chǎn)品特色是硬件、軟件解決方案和調(diào)音技術(shù)。

此次發(fā)布的CS35L45是一款帶DSP的15V智能升壓D類音頻放大器，可以輕松集成到下一代旗艦移動設(shè)備的立體聲或多揚(yáng)聲器播放解決方案中，即無需升級揚(yáng)聲器即可提升中端設(shè)備的性能。它的功能還包括揚(yáng)聲器保護(hù)和自適應(yīng)電池管理，可在所有電池條件下驅(qū)動更高的輸出功率，與該公司上一代旗艦升壓放大器相比，峰值響度提高了30%。該芯片采用先進(jìn)的55nm工藝。

此芯片已用于兩款新上市的手機(jī)中，分別是華碩ROG 5游戲手機(jī)和黑鯊4 Pro。黑鯊4 Pro現(xiàn)在DXOMARK音頻排行榜上排名第一。此外，小米最新款MIX FOLD折疊手機(jī)配置了4個揚(yáng)聲器，由4個Cirrus Logic智能升壓放大器驅(qū)動。

這款放大器最早的應(yīng)用產(chǎn)品都是旗艦級的手機(jī)，因為這些旗艦級的手機(jī)對音頻的質(zhì)量要求最高。除了旗艦級的手機(jī)之外，一些用到立體揚(yáng)聲器的中端手機(jī)也可以用到該款智能升壓放大器，以提升音頻質(zhì)量和聲音效果，所以這款產(chǎn)品對于中端手機(jī)也是適合的解決方案。

4   CS35L45的黑科技

CS35L45可以對多種不同類型的揚(yáng)聲器進(jìn)行調(diào)音。調(diào)音主要包括兩方面，①響度，讓聲音更響；②讓聲音更有動態(tài)。同時也面臨一些挑戰(zhàn)，如何保護(hù)電池、揚(yáng)聲器、調(diào)音等。

●   如何保護(hù)電池

在設(shè)計升壓放大器的時候，響度和電池之間的矛盾越來越難解決。因為揚(yáng)聲器的數(shù)量越來越多，這意味著功率也越大，使電池的用電需求也會更大。

如果抽取的電量或者功率太多，會導(dǎo)致電池里的電壓下降，甚至在極端情況下，會導(dǎo)致手機(jī)關(guān)機(jī)——當(dāng)然人們很少看見這種現(xiàn)象，是因為在手機(jī)關(guān)機(jī)之前，手機(jī)會自動把音量調(diào)小。

不過，把音量減小顯然不是最佳的解決方案。為此，手機(jī)廠商會選擇高質(zhì)量的揚(yáng)聲器和升壓放大器，以保證用戶在使用的時候獲得最佳的聲音體驗。例如CS35L45可通過技術(shù)和高級算法來做到這一點——當(dāng)從電池中提取電量時，能有控制地提取，而不會超過電池的限度；同時又能夠精確地保護(hù)和計算、監(jiān)督，在電池里，例如電流以及需要的功率是多少，既能保證很高的聲音、很好的音頻體驗，即自適應(yīng)電池管理技術(shù)。

除此之外，CS35L45還有1個DSP（數(shù)字信號處理器），以便進(jìn)行算法運(yùn)算。

最重要的一點是，這些組件——DSP、算法，在做電池管理的過程中是實時地智能去做的。雖然從用戶的角度看可能很難聽出有什么區(qū)別，例如這個用戶在玩游戲，游戲中有爆炸聲，或者在聽音樂，音樂中有很低的低音節(jié)奏，只要是有突然的聲音，電池的電流、電量會更多，當(dāng)用到更多電量的時候，就需要對電池進(jìn)行控制，如果控制得不好，這個聲音可能聽起來不悅耳。Cirrus Logic通過算法和硬件在保證不改變聲音質(zhì)量的前提下，對電池做到最佳的管理和控制，以提供最好的音頻體驗，又能夠保護(hù)電池。

●   如何保護(hù)揚(yáng)聲器

為了提高揚(yáng)聲器的響度峰值，CS35L45中有1個功率轉(zhuǎn)化器。電池約提供3~4V的電壓，通過功率轉(zhuǎn)化器可以升壓轉(zhuǎn)換到15V，然后再去驅(qū)動音頻智能升壓放大器，這樣就能提高揚(yáng)聲器的響度峰值。  

所以要盡量把信號放大，即把輸出的功率放大。但是如果輸出的功率放大控制得不好，就容易損傷到揚(yáng)聲器。CS35L45在升壓的同時，可保證輸出的功率在揚(yáng)聲器設(shè)定的安全值范圍內(nèi)，通過控制揚(yáng)聲器的運(yùn)動振幅和溫度來實現(xiàn)。例如，某些揚(yáng)聲器的溫度限制是100℃，CS35L45的算法非常精準(zhǔn)，可以讓揚(yáng)聲器把聲音放到最大，又能保證溫度控制在100℃以內(nèi)。

●   關(guān)鍵的調(diào)音

更高的峰值響度不會造成失真，這也得益于CS35L45專業(yè)的調(diào)音功能，以平衡聲音的響度、峰值和失真。例如，某種聲音要更高一點兒，另外某種聲音如何要小一點兒。

Cirrus Logic在做專業(yè)調(diào)音時，用到的不僅僅是軟件算法，還有硬件技術(shù)，要把它們?nèi)坷闷饋?，用專業(yè)調(diào)音去做。還要按每種揚(yáng)聲器去調(diào)。另外，還有對每類手機(jī)去調(diào)整，以實現(xiàn)最佳的效果。

5   小結(jié)

疫情期間智能手機(jī)的揚(yáng)聲器使用模式在升級，揚(yáng)聲器的模式音頻日益影響未來手機(jī)的購買決策。Cirrus Logic的新一代CS35L45升壓放大器提供更出色的動態(tài)范圍（清晰度和震撼力），更高的響度，以及新一代自適應(yīng)功率管理和更長的電池使用壽命。