36a35bbe91046f3f58f17b5c4bc8f25c 隨著智慧型手機的大爆發,市場對隨身音樂的需求,也達到非常高的水平。事實上在智慧型手機之前,隨身聽就已經開始被人們廣泛接受,隨身聽開始發跡的歷史可以追朔到1979年7月,由Sony推出的Walkman隨身聽正式開啟隨身音樂世代。其內部儲存媒介由最早的磁帶卡匣,歷經Compact Disc(CD)、Mini-Disc(MD)演進,Walkman可以說是隨身聽市場的代名詞。

數位音樂潮流崛起

當Apple在2001年發表第一代iPod時,賈伯斯(Steve Jobs)用一句:「iPod,將1000首歌曲放進你的口袋」,這一句簡單的話,從此改變音樂市場的生態。數位音樂真正進入一般人的生活中,人們不用再攜帶占據空間的卡匣、CD、MD和龐大播放器,只需要1台隨身數位音樂播放器,上千首音樂就這樣放入口袋中。

受限於當時的技術,早期的數位音樂聲檔案音品質,普遍無法和CD 相比。但隨著播放器本身和音樂格式不斷地改善,現在每一位使用者都可以在隨身播放器上,享受接近甚至超越CD規格的音樂,讓熱愛音樂的樂迷隨時隨地都可以體驗高品質音樂。

原本預期就此蓬勃發展的隨身播放器,卻在同樣是由Apple帶起的智慧型手機風潮中,面臨強大的挑戰。智慧型手機擁有多樣化的功能,以及完整的音樂服務,更不用提便利且包含數百萬首歌曲的音樂串流服務。這些因素驅使隨身播放器產品朝向不同的領域發展,轉變為標榜擁有更好音質和高質感的方向邁進,也使得價格如同其他音響產品一樣,出現慢慢走高的趨勢。

▲Apple的iPod和iPhone成為改變音樂市場的生態的推手,圖中下為iPod Classic 5th,上為iPhone 4。

淺談數位音訊處理流程

對於非專注於音質的使用者來說,一般智慧型手機就可以滿足大部分聽音樂的需求,但是對於熱愛音樂的愛樂者,獲取更優良的聲音品質是一個非常重要的考量,如何挑選一台音質優異的智慧型手機,就成了相當艱難的決定,底下就讓筆者來為各位就目前智慧型手機的音訊處理架構和問題,做幾個扼要的介紹。

▲早些年不少人使用過的隨身碟MP3播放器,圖中為Transcend T. sonic 320。

數位訊號處理器種類多

在開始介紹智慧型手機前,我們先來簡單的分享一下音訊處理程序,雖然智慧型手機擁有非常強大的運算能力,有時候甚至可以比擬高端電腦配備。但是這看似強大的運算能力,當音訊輸入至數位訊號處理器(DSP,Digital Signal Processor)後,卻又不能套用相同的概念。

各式DSP都被設計用來完成不同的專屬作業,並且各自擁有不同的時脈週期,猶如顯示晶片被設計成專門處理影像任務,擁有其自己的時脈週期來決定其運算能力一樣。音訊處理器也是相同的概念,於是智慧型手機的中央處理器有多少GHz時脈週期,有時不能直接等於其音訊處理的運算能力。

▲高階隨身播放已經開始往更加注重音質的方向邁進,圖中由左至右為FiiO X5、HiFiMan HM-802、HM-901。

即時音訊處理延遲問題

在處理即時的音訊時,浮點(Floating-point)運算能力,和單指令流多資料流(single instruction,multiple data)處理的速度則顯得更加重要。由於聲音是一個連續性的資訊,所有上述的處理流程,都必須在每1個聲音取樣周期內被完整的重現。一般常見的音訊格式取樣頻率大多為44.1或48 kHz,如果使用中央處理器來運算音訊數據,除了會造成大量的電力消耗,也會產生不能接受的延遲。

在沒有使用專屬DSP的情況下,這個延遲大多落在100~250毫秒(ms,millisecond),在一般即時音訊處理的情況下,目前的認知是延遲最好不要超過20ms,這大概是人耳能夠分辨的最小延遲。任何超過這個數值的聲音延遲,都會讓使用者覺得音訊輸入和輸出有時間上的差距,同時音訊處理的延遲也許會造成音質劣化。

音訊編解碼器則擁有高精度的浮點運算單元在其DSP中,利用高速的浮點運算能力,專用音訊處理架構來解決延遲問題。此外由於大多數的DSP演算法並沒有為多核心最佳化,所以這時中央處理器核心數量就顯得不是那麼重要,反倒是記憶體頻寬和DSP的時脈週期,對於降低聲音訊號處理延遲有更大的幫助。

▲聲波經由麥克風轉變成類比電壓,再經由類比數位轉換器、電腦、數位類比轉換器、喇叭後,最終轉變為聲波的簡易流程圖。

(下頁有智慧型手機音訊處理器演進介紹)

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Chia-feng Lin
1.  Chia-feng Lin (發表於 2014年10月16日 11:48)
"雖然智慧型手機擁有非常強大的運算能力,有時候甚至可以比擬高端電腦配備"

請問是哪部分

我真的不知道手機運算 哪裡比高階電腦強
勞碌命
2.  勞碌命 (發表於 2014年10月16日 16:45)
記憶中桌面Linux使用OSS為主要音效系統是1997年以前的事, 之後幾乎預設都改用ALSA了, 很懷疑 Android 2.1 怎麼還會用舊的...?

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