揭秘华为四大音频技术底座:自研麒麟A2芯片、无损传输、超感知原声双单元、降噪算法
智东西
作者 | 程茜
编辑 | 心缘
智东西11月23日报道,今天下午,华为展示了音频最新自研技术成果,以及HUAWEI FreeBuds Pro 3背后的黑科技。
华为在音频领域已经拥有芯片、传输、声学、算法四大技术底座,芯片方面自研了麒麟A2芯片,传输方面达到1.5Mbps无损传输,声学方面搭载了超感知原声双单元,算法方面采用了降噪算法。
HUAWEI FreeBuds Pro系列已经发布了三代产品,2020年第一代入耳式旗舰耳机HUAWEI FreeBuds Pro发布,搭载麒麟A1芯片;2022年HUAWEI FreeBuds Pro 2发布,具备超感知原声双单元;2023年发布了搭载华为自研麒麟A2芯片,并应用星闪连接核心技术Polar码的HUAWEI FreeBuds Pro 3。
目前,华为整合了全球研发资源,建立了7所研发中心,超千人的音频团队中包含150名研发博士。TWS领域华为拥有401项发明专利、110项外观专利、38项实用新型专利。
HUAWEI FreeBuds Pro 3全链路还原了音质,实现了超CD级无损音质、高清空间音频2.0、静谧通话2.0、智慧动态降噪3.0。
华为在音频领域,面向消费者已经提供了入耳式耳机、半入耳式耳机、智能眼镜,为了满足用户在其他场景的需求,华为预计今年年底发布一款开放式耳机。
一、全链路还原音质,自研麒麟A2芯片
华为终端BG音频与智能配件产品线总裁刘东方谈道,好的耳机是声音的桥梁。HUAWEI FreeBuds Pro 3全链路还原了音质,实现了超CD级无损音质、高清空间音频2.0、静谧通话2.0、智慧动态降噪3.0。
他还提到,全链路还原音质就要将音源、编码、传输、解码、单元、人耳每个环节都做好。
那么应该如何更好的还原音质?
在编解码方面,CD级的无损音质标准与采样频率、采样位深、声道数有关。刘东方称,CD级无损的无损传输码率至少要大于1.4Mbps,也就是44.1KHz的采样频率、16bit的采样位深、双声道相结合。
基于此,华为自研了L2HC 3.0编解码,能实现1.5Mbps的编码带宽,能达到CD级无损音质标准。刘东方透露,L2HC 3.0编解码背后有两个专利技术,分别是高效bit分配编码技术、自适应融合切换层技术,能保证在强干扰环境下,耳机可以自身调节编码速率。
耳机在传输声音的过程中,想要做到无损传输就需要具有大带宽、强抗干扰能力,刘东方解释说,带宽可以比作高速公路,这条“高速公路”越宽,也就意味着声音传播的细节更多。
麒麟A2芯片采用4MHz的QPSK编码,能实现8M的物理带宽,传统蓝牙采用4MHz的QPSK编码,物理带宽为2M。
在抗干扰方面,华为的音频研发团队发现,Polar码效率最高,刘东方称,Polar码的编码效率接近于香农极限,基于此,相比于友商产品,麒麟A2芯片的传输抗干扰能力提升2倍,室内外传输距离提升了20%左右。
发声单元要实现无损音质重放需要考虑三个方面,低音澎湃、高保真、高瞬态。
因此,HUAWEI FreeBuds Pro 3的超感知原声双单元优化了腔体、结构、磁路。腔体上实现了全新高顺性腔体设计,使得低音增强30%;结构上采用了双磁路四磁铁的对称结构,综合失真THD小于0.5%;磁路方面采用海尔贝克3+1磁路、平面音圈振膜,声音衰减T30约等于1毫秒。
二、空间音频、通话降噪……全提升,主动降噪效果提升50%
HUAWEI FreeBuds Pro 3实现了高清空间音频2.0、静谧通话2.0、智慧动态降噪3.0。
刘东方称,好的音质需要空间感,这与声道丰富、声场真实、声像精准有关。
HUAWEI FreeBuds Pro 3采用7.1.2声道;在声场方面,华为对音乐、有声书、电影院等场景进行了声学环境分析,采样精度提升了88%;声像精准方面华为提升了芯片算力,使得耳机能根据用户头动快速反应,再加上其搭载的六轴姿态传感器,时延降低了25%。
在还原通话者声音方面,刘东方谈道,一般来说人们通话的人声会被高噪污染、风噪污染淹没,因此,耳机需要消除噪声污染,只保留人声。
HUAWEI FreeBuds Pro 3采用了四麦克风通话降噪系统,其中包含三组麦克风,骨导VPU麦克风使得拾音能力提升了2.5倍,耳机外部的两个麦克风,能定向拾取气传导语音,耳机内部的两个麦克风,能拾取更纯净的耳内音乐。
再加上多通道DNN降噪算法,HUAWEI FreeBuds Pro 3的通话降噪效果提升了50%,语音保真度提升50%,场景覆盖率提高40%。
此外,为了提升算法能力,华为采集了全国各种各样的语料采样数据,覆盖60多个场景,在专业实验环境下,进行了3000小时的通话测试。
刘东方还透露,降噪的核心包括声学设计和精准计算两个方面。TWS耳机通过声学设计让耳机更加精准检测到外界的噪声,再通过精准计算提供反向声波,与外界声音相抵消实现降噪。
声学设计上,华为进行了1000多次的防风设计方案实验、1000多次的声学架构方案实验与1万多次的耳道数据采集优化耳塞设计。
精准计算方面,华为在佩戴、噪音、耳道结构方面进行了训练,包括对100多种佩戴状态建模、采集1万多条用户耳道数据、进行了1万多次噪音调试优化。
基于算力提升50%的麒麟A2芯片、大数据建模自适应降噪算法,HUAWEI FreeBuds Pro 3的主动降噪能力提升了50%。
结语:TWS耳机市场饱和,技术护城河打造差异化优势
TWS耳机市场经历了市场的快速增长期,如今市场的增速放缓。从需求侧来看,用户对于TWS耳机提供的音频体验、降噪效果、智能交互等特性的要求越来越多,这也对TWS耳机厂商提出了更高的要求。
当下,如何提升TWS耳机等音频设备的性能已经成为激发用户购买需求的关键,华为依托其在音频领域的技术积累,打造了芯片、传输、声学、算法四大自研技术基座,并在这之上不断深耕TWS耳机的产品性能,或许能进一步激发用户的更新换代需求。
安谋科技首款自研“玲珑”DPU和新一代VPU处理器公布,自研相关芯片出货量已超5亿颗|硅基世界
(图片来源:Arm官网)
钛媒体App 9月23日消息, 芯片设计上市公司Arm的中国分销的独立实体安谋科技(中国)有限公司(以下简称“安谋科技”)近日推出本土自研的首款“玲珑”D8/D6/D2显示处理器,以及新一代的“玲珑”V510/V710视频处理器。
具体来说,全新“玲珑”D8/D6/D2 DPU,是安谋科技本土自研的首款显示处理器IP,集成了Arm帧缓冲压缩(AFBC)技术,拥有高性能、高画质和节省带宽及功耗等功能,其内置的Arm系统存储管理单元MMU-600/700中的转换缓冲单元(TBU)模块,可针对不同显示场景进行专门优化,以进一步降低系统访问延时,以及还支持Arm TrustZone媒体保护(TZMP)架构,实现了软硬一体化设计。
而“玲珑”V510/V710 VPU则是国内首批同时支持H.266标准的编码及解码视频处理器IP,采用多核多格式编解码融合的可编程处理架构,单核的编码或解码性能可达到每秒4K60帧,相较于前代,新一代“玲珑”V510/V710 VPU的编解码性能均实现了翻倍提升,并且在4K/8K应用场景中的编码质量可提高25%以上,新增屏幕显示菜单OSD前处理功能,从而更好兼顾主流市场和新兴应用的实时编解码需求。
安谋科技多媒体处理器研发负责人周华对钛媒体App等表示, 通过“玲珑”D8/D6/D2 DPU与“玲珑”V510/V710 VPU的发布,安谋科技希望针对主流市场应用不断迭代的高画质显示和高清视频编解码需求,提供更优质、丰富的多媒体解决方案,满足包括端、边、云场景下不同客户的差异化需求,助力中国本土合作伙伴抢占市场先机。
据悉, 安谋科技拥有在中国授权并销售Arm技术方案的权利。自2018年独立运营以来,其自研创新聚焦人工智能(AI)、CPU、NPU、信息安全和多媒体处理等核心研发领域,推出了“周易”NPU、“星辰”CPU(通用处理器)、“山海”SPU(安全协处理器)、“玲珑”VPU及DPU(多媒体处理器)等产品线,自研业务产品不仅可以向中国市场销售,也可以面向全球销售。
根据Arm公司7月31日向美国证券交易委员会(SEC)提交的文件显示,经过2022财年重组之后,目前,Arm公司持有Acetone Limited 10%的无投票权所有权,Acetone Limited则拥有Arm Technology (China) Co. Limited(指的是安谋科技)48.2% 的权益,但Arm公司与Acetone Limited 并无任何重大直接交易。换句话说,安谋科技是 Arm在中国的独立实体,其他投资方包括软银等。
除了自研板块,安谋科技还负责独立分销Arm在中国的技术授权业务,两个业务板块均可以相互向中国市场、海外客户进行销售。
Arm公司指出,每季度大多数客户以及通过Arm China签约的客户都会向公司提供版税报告,其中将列明其在上一季度出货的Arm芯片的实际数量。Arm最新财报显示,截至今年6月30日的2025财年第一季度业绩显示,Arm China的收入1.226亿美元,比去年同期1.389亿美元有所下降。
此次公布的是安谋科技本土自研业务的最新进展。
安谋科技“玲珑”系列所研发的VPU技术,是指专用的视频编解码处理器,兼具低功耗AI加速器的作用,定位在中间,适用于那些不需要GPU高性能(和其相应的功耗)的持续AI工作负载。一方面,在云端,VPU越来越成为数据中心的一部分,以应对海量视频数据的加速需求;另一方面,在终端侧,VPU与手机、安防监控、AR/VR设备相结合,目的是提高设备的视频编解码性能,降低视频处理所需功耗与时延。
安谋科技VPU高级产品经理董峰表示,“历经三年的迭代与优化,‘玲珑’”VPU已授权超过30家国内合作伙伴,并广泛应用于手机终端、PC、智能汽车、智能安防等众多视频应用场景。未来,产品线将继续强化其多媒体技术栈,同时整合先进的AI处理单元,力求在AI手机、AI PC、智能汽车、数据中心等领域。”
截至目前,安谋科技自研业务核心技术专利数量达到150余项,自研产品客户数量已超过220家,并且均已实现高质量交付,助力客户成功流片和量产。通过协同自研NPU、CPU及SPU等计算单元,安谋科技自研业务相关芯片累计出货量突破5亿颗,为国内芯片设计厂商提供核心技术底座。
(本文首发于钛媒体App,作者|林志佳,编辑|胡润峰)
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