高清音乐和手机有什么关系？

1877年爱迪生发明了留声机，音乐自此从音乐会现场来到了音乐爱好者的身边。

20世纪末，随着数字音乐的兴起，MD机，便携CD机，MP3播放器等便携音频设备各领风骚三五年的流行，让音乐随身听成为一种生活方式。

与其说听音乐是一种时髦或者习惯，不如说是一种自己和世界相处的方式。通勤路上，头戴耳机构建起来的私密空间；独自在家或者工作时，外放音箱中美妙声音环绕而成的氛围。况且，每个人的歌单几乎是独一无二的，因为喜欢的旋律，人声，节奏，轻重缓急，以及对音乐的共鸣都是独一无二的。

越来越多的音乐爱好者随身的手机成为最重要的音频播放设备，获得好的音乐播放品质不是什么玄学，我们来聊聊用手机如何获得好品质的音乐体验。

音源：好品质音乐体验的起点

且让我们假设音乐录制时是用高解析度的方式保存（一般使用蓝光或DVD格式），再降低解析度缩小文件体积以便于传输与携带（Hi-Res或CD格式）。接着到各平台上发行的音源，其本身的品质是手机音乐播放的起点，决定了后续所有音频处理动作的「天花板」。

目前，手机上最常见的音乐文件格式如下图：

WAV是标准的PCM (Pulse Code Modulation)文件，算是基础型未压缩的标准格式。早期最常见的WAV记录介质之一就是我们都很熟悉的CD。由于一张直径五寸的CD能记录的文件量是600M左右，所以 WAV文件最常见的取样标准就「被默认」为了采样频率每秒44.1KHz，采样位元为16bit。实际上WAV文件的取样标准也可以很高，最高可以到384KHz/32bit。由于WAV文件的文件量太大，存储和下载都很不方便，于是就有了各种对PCM进行压缩的不同格式，也就是我们说到的无损压缩和有损压缩两大类格式。所谓有损和无损格式，其实指的是对原始音乐文件进行重新编码、调变与压缩的时候，其中原始的声音信息有没有改变与丢失，即音质的损失。MP3和AAC是有损压缩最常见的两种格式， APE和FLAC属于无损压缩最常见的两种格式。

有损格式

作为我们最熟悉的音乐文件格式，MP3有近30年的流行历史，对数字音乐的普及功不可没。MP3利用人耳对高频声音信号不敏感的特性，对不同的频段使用不同的压缩率，对高频加大压缩比（甚至忽略信号）对低频信号使用小压缩比，减少信号失真。这样一来就相当于基本舍弃人耳听不清的高频声音，大部分保留能听清的低频部分，从而将音频文件用1∶10甚至1∶12的压缩率压缩（即一张CD压缩至50-60M大小）。

AAC格式的全称是Advanced Audio Coding，高级音频编码，主要应用于iOS系统。从理论上来说，AAC编码方式确实比MP3更先进，它加强了对应听感上的编码参数，使得它能以更大的压缩比在人耳敏感频段得到比MP3更细致的听感，但也由于此编码参数，AAC丢弃了更多的高频以及中高频(尤其是14KHz以上)的细节。

无损格式

FLAC和APE压缩比都接近1:3，但FLAC播放时占用的系统资源小于APE，且FLAC在播放的容错性方面优于APE。虽然都属无损压缩格式，但FLAC因其技术特性方面的优势，已逐渐占据了主流地位。

Hi-Res

Hi-Res全称为High Resolution Audio，又称为高解析音频，Hi-Res Audio是由索尼为DVD-Audio与Blue-ray Disc（又称为SACD，DSD格式为主的PDM文件）提出并定义，由日本音频协会和消费电子协会制定、执行的高品质音频产品设计标准。

用图片来形象的解释一下Hi-Res和普通音频文件的差别：

采样原理：

采样频率(Sampling Rate)：

位深/采样位元（Depth / bit rate）

Hi-Res要求音乐文件采样高于或等于96KHz/24bit(CD格式的PCM典型采样是44.1KHz/16bit，声音的频率区间为20-20kHz)，这意味着Hi-Res不仅仅可以得到更丰富的音乐细节，对声音的高频部分的记录也有了延伸。比如：96KHz/24bit的Hi-Res 音乐的频率区间高频部分可以达到48KHz，这样可以给我们带来更多细节的高解析音乐，另外24 bit的位深在降低数模转换的底噪、声音的细节以及动态范围上都会有更细致通透与更宽广的真实感受。符合Hi-Res标准的高解析音乐文件多采用FLAC格式，不过这种FLAC文件量要比一般CD 600M大小的 PCM文件压缩成无损的FLAC文件大好几倍，一张专辑的Hi-Res文件也要几个G。2014年日本音响协会（JAS）为了更好的推广Hi-Res音频，将48KHz/24bit与96KHz/16bit采样的文件也纳入广义的Hi-Res标准，如此一来，一张Hi-Res专辑的文件量得以缩减至1G以下（2017年，Sony甚至将44.1KHz/24bit采样的文件也纳入Hi-Res）。

对于手机用户来说，音源品质固然重要，音源的可获得性也是一个重要的考虑因素。

手机上播放的音乐文件从获得方式来说，大体是两种来源：

1. 本地：用户从自己实体收藏（磁带、黑胶、CD等）经过转换后，或直接下载在电脑端再导入手机存储器的音乐文件；

2. 在线：通过手机APP直接在线收听或者下载到手机本地的音乐文件。

随着用户版权意识的逐步提高，付费欣赏高品质音乐的消费理念也逐渐形成，在各大音乐平台都已经上线了不同品质的音乐供下载。常见的音频文件会有流畅，标准，HQ高品质，SQ无损品质等不同格式供对音质需求不同的用户进行选择。一般流畅品质和标准品质都属于低码率的MP3压缩格式，HQ高品质是在400Kbps左右高码率的MP3或AAC压缩格式，SQ无损品质就是前面提到的APE或者FLAC无损压缩格式，可以达到CD级别的音质。

除了标准的无损音质，也有音乐APP和网站推出了更高品质的音乐下载（Hi-Res），音乐爱好者们获取高品质音乐的途径随着移动互联网的普及，变得越来越便捷。

在网速低以及存储设备代价极高的年代，有损压缩文件在音质和可获得性之间，确实是流媒体或便携音乐的妥协首选。但在网速突破Gbps，存储设备质高价低以及播放设备越来越先进的今天，越来越多用户已不满足于将就有损压缩格式的播放音质，高清音频带来的优质音频体验将是一种必然的趋势。

手机：全高清数字音频，把不可能变成现实

有知友调侃，手机听高品质音乐？别闹，戴什么出门也不过为听个响儿。

这其实是对于手机音乐播放音质的一种无奈，一是手机输出的音频功率有限，阻抗动辄上百欧的优质耳机，要不然推起来有心无力，要不然用力过猛到失真；二是iOS和大多数Android系统的手机本身对于高清音频文件处理的机制，可能就把好音质杀死在起跑线上了；三是大多手机提供的3.5mm耳机接口，意味着手机提供的是模拟音频信号，在高度集成且电路环境复杂的手机中完成数字和模拟信号之间的转换与解调，也必然存在音质损失。

自2016年iPhone 7开始，3.5mm耳机孔被Lighting接口替代，之后包括华为在内的手机厂商逐步用USB Type-C接口作为音频接口。这样做的好处是可以构建真正的全高清数字音频通路。既从根本上避免数字音频信号转换模拟音频信号的音质损失，也得以在手机的音频处理通路上大幅降低手机内复杂的线路信号串扰，同时也将天线（EMI）干扰降到最低。

那么手机上的全高清数字音频通路到底意味着什么？很难吗？

手机音频处理主要由处理器（AP），音频解码芯片（DAC），音频放大芯片（HPA）及相关的电路组成，音频处理的关键步骤包括分类、转码、缓存、调变等：

在手机AP、DSP与iOS/Android SoC内会有固定采样与格式调变两个步骤，最主要是让手机内音频链路对音量、效果与功耗能进行高效且有一致性的调控，毕竟手机内寸土寸金；而这两步骤恰恰是使高清音乐文件的播放品质发生质变的元凶——线性与非线性的格式与采样调变失真可以让丰富圆润的音色像是漂过的颜色般形同枯槁，同时也可以让汹涌澎湃的动态像是手脚负重的舞蹈般拖沓无力。

要实现手机的全高清数字音频通路，涉及手机的SoC芯片，AP，DSP，硬件线路设计，作业系统，UI，音频DAC芯片，耳机。这么多的软硬部件，几乎涵盖了整个手机和耳机的制造产业链，分属不同的厂家，要协同这么多方齐心协力的实现全高清数字音频通路，整合何其艰难。

对于华为来说，系统性的解决全高清数字音频通路的方案，也直到2017年底麒麟970芯片出现后，才打通了解决方案的最后一步。

自Mate 10系列开始，麒麟970在芯片上与EMUI的软硬音频高清链路的整合开发，手机播放Hi-Res无损音乐格式文件时，音频信号由直通音频通路直达USB Type-C端口，避免了Android系统对音频信号的调控，也无需数字信号向模拟信号的转换，无损输出至获Hi-Res认证且经过Tonemester听感调优的CM33数字耳机（Mate 10 Pro 原配CM33数字耳机，Mate 10需另购置），开启Hi-Res的听觉旅程。

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