越來越多的手機取消3.5毫米耳機口,其中有利益驅動,廠商可以獲得更多賣配件的機會,還有一方的原因就是技術驅動,藍牙音頻技術越來越成熟,對3.5毫米耳機口的依賴性越來越低,而手機操作系統對USB設備也越來越友好,音質解決方案不一定非得集成,可以像電腦那樣使用外置的聲卡,于是誕生了一類手機使用的線型聲卡。
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-與手機搭配
所謂線型聲卡,它看上去就很一條轉接線差不多,這類產品已經不少,華為也推出了一款類似產品。這款產品的廠商命名是“華為數字耳放”,實際上是USB聲卡,集成了耳機放大器功能。它的具體型號是CM21,下文中我們使用CM21來表示這款產品。
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-音量控制旋鈕
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-3.5毫米耳機孔
CM21使用的Type C的USB口,能夠和當前大部分Android手機直接連接。它也可以直接或者通過轉接方式接入基于Windows 10或者macOS的電腦使用,它支持UAC2.0規范,在這些設備上直接免驅使用。
CM21采用鋁合金原色機身,簡約化風格,顏值很高。機身長58毫米,寬18毫米,厚約6毫米,對于移動聲卡來說,寬度稍大了一點,但比起同類產品,這外觀和加工精度優勢太明顯。機身上沒有按鈕,就一個旋鈕,用于控制音量, 3.5毫米耳機孔位于底部。數據線部分使用灰色編織線包裹,看上去協調一致,對提升抗拉扯性能也有幫助。
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-拆開
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-Cirrus Logic CS43130 DAC芯片
我們手頭有兩條CM21,所以拆解了一條。電路板一半空間被旋鈕占用,如果換成按鍵,機身體積可以縮小至少三分之一。和大部分USB聲卡一樣,其核心元器件一定有一顆USB音頻控制器,那顆標著“EF ANE”的應該就是,但遺憾的是我們并不知道這顆芯片來自那家供應商。解碼器芯片是Cirrus Logic CS43130,支持384kHz/32bit的信號輸入,動態范圍最高可達130dB。CS43130集成了耳機放大器,32歐負載下提供每聲道30毫瓦最大輸出功率,600歐下是5毫瓦。CS43130是一顆低功耗的中端解碼器芯片,它面向移動設備設計。
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-與樂之邦MU2對比
從配置上看,CM21與樂之邦MU2相似,DAC都是CS43130,但USB音頻控制器肯定不一樣?;贑S43130,意味著只有純輸出能力,無法錄音或者接聽電話。
雖然Android已經支持UAC2.0設備免驅即插即用,但軟件層面做好了準備的手機卻少得可憐。絕大部分手機無法支持USB聲卡采樣率自動切換,通常會被鎖死在48kHz或者96kHz,這意味著SRC。我們測試了NEX S、三星S9、HTC U12+等等等等,包括華為手機,統統都不支持,以前支持的OPPO Find X,升級系統后,也變成鎖死48kHz了,正是令人無語,所以只能借助第三方軟件來解決,但代價就是無法實現全局切換了。希望在錘子,堅果R1可以支持全局采樣率自動切換,雖有點小bug,但對體驗構不成太大傷害。R1,是目前唯一可以支持UAC2.0設備全局自動切換的機型,驚不驚喜意不意外?
按照慣例,我們使用專業聲卡進行錄入的形式,結合常見的分析,提供直觀的測量結果。CM21在正常情況下輸出電平是-1dB;非正常情況出現在接駁華為P20 Pro時,你沒看錯,是華為自家的手機,與華為P20 Pro相連,CM21的輸出電平為-11dB,驚不驚喜意不意外?我們還測試了更多的華為手機,例如Mate10 Pro,表現正常。
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-頻響曲線
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-頻響曲線[48kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-頻響曲線[96kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-噪聲分布
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-噪聲分布[48kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-噪聲分布[96kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-動態范圍
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-動態范圍[48kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-動態范圍[96kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-總諧波失真
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-總諧波失真[48kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-總諧波失真[96kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-互調失真
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-互調失真[48kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-互調失真[96kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-分離度曲線
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-分離度曲線[48kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-分離度曲線[96kHz]
測試項目 | 44.1kHz | 48kHz | 96kHz | MU2 44.1kHz |
噪聲水平, dB (A): | -95.7 | -97.0 | -103.6 | -96.5 |
動態范圍, dB (A): | 95.7 | 97.2 | 115.5 | 96.5 |
總諧波失真, %: | 0.0006 | 0.0007 | 0.0005 | 0.0004 |
互調失真, %: | 0.0046 | 0.0040 | 0.0008 | 0.0044 |
立體聲分離度, dB: | -96.1 | -97.9 | -110.7 | -96.7 |
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-頻率掃描
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-頻率掃描[48kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-頻率掃描[96kHz]
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-分離度測試
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-分離度頻率分析
測試在Surface Pro4、冥王峽谷、MacBook Pro以及多款安裝海貝音樂APP的手機上進行,得到的測試結果非常接近,所以不重復貼出。僅看量化指標,已經相當出色。但量化指標優秀并不能沒有問題。
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-異?,F象
測試中發現,測試信號前0.13秒左右會出現一段淡出的低頻噪聲,噪聲強度和信號強度成正比。這種先于主信號出現噪聲的現象非常罕見,通常的噪聲是同步或者滯后,原因不明。猜測是音頻控制器的性能或者設置問題。它對信號質量一定是有負面影響的。
Huawei 華為CM21數字耳放及手機用純輸出線型移動聲卡-與手機/耳機搭配
Audeze 奧帝茲 iSINE20 平面振膜入耳式耳機
實際聽音中使用威索尼克GR07X、創新Aurvana air、奧蒂茲iSine20、AKG 701等耳機,樂之邦MU2、HTC神線作為參考對比對象。
高頻表現:CM21在高頻表現上不及MU2,聲音相對毛糙聲音,聽感偏硬,顆粒感明顯。MU2的高頻明顯更為細膩柔和,能更多表現出弦樂的細膩質感,兩者動態相當,瞬態是MU2更好,MU2的高頻相對干凈柔和利落。CM21對HTC神線并無解析力方面的太大優勢,但高頻控制力要好一些。
中頻表現:相比MU2,CM21中頻部分聲音更為中性,但也顯得比較呆板。結像力也不及MU2,人聲凝聚力不夠,表現出來的形態感稍遜。細節也稍遜,顆粒感,對于一些細膩的嗓音變化表現不足。相比HTC神線,CM21則稍好,中頻密度相對好,神線的中頻偏糊。
低頻表現:MU2和CM21都具有比一般手機好得多的驅動力,也更適合接大耳機使用,低頻控制力要比手機直出好不少。但兩者相比,仍有高低之分。CM21低頻偏硬,解析力相對弱,如果聽的是發燒級的打擊樂,兩者區別會比較明顯的區分,MU2尚能不太清晰的表現出低頻的層次和細節,CM21則基本上算偏糊的聽感,細節丟失不少。和神線比,CM21駕馭大耳機的能力要好不少。
綜合來說,CM21的音質水平不及MU2,除了驅動力,可以說是全面落敗,聲音硬顆粒感相對明顯,有經驗的燒友可以一耳朵聽出兩者差別。CM21的音質水平介于神線和MU2之間,更靠近神線的水平,但神線又小又便宜還能打電話。如果說MU2還有那么一點發燒的感覺的話,那么CM21連發燒的邊都挨不上。在CM21華為商城頁面上,華為大談水桶理論,意思是有了CM21,水桶短板就補齊了。CM21有著精細的工藝,漂亮的外表,用料也不差,但工程師對音質的認知才是真正的短板。華為對這款產品根本就沒走心,甚至和自家的手機都做不到完美配合,又談何高音質。就在剛剛前,CM21的官方售價由599下調至369元人民幣,即便是這樣,也看不出CM21有何過人之處,除了外觀。
OPPO HA-2 便攜式耳機放大器及解碼器-捆一個綁
FIIO 飛傲 K1便攜式USB聲卡-對比Nexus6p手機
由于樂之邦Monitor 06 Plus優秀的音質表現、輕薄的外形、MicroUSB接口以及支持外接供電接口的設計,仿佛就是一款為手機而生的外置聲卡。而智能手機早已成為多數用戶的主力“個人電腦”平臺的今天,手機外接聲卡不僅是現實的市場需求,更是占了06 Plus用戶數量的一半以上。而且越來越多的廠商也推出了專為搭配手機而設計的聲卡、耳放和解碼器等產品。
一些購買需求但還處于觀望狀態的讀者,由于擔心手機連接USB這類音頻設備時是否會存在兼容性問題,希望能看到在不同品牌Android智能手機下的運行表現,同時也考慮讓硬件相對落伍的舊手機和06Plus組合成為便攜式播放器使用。這些因素也激發了Soomal編輯們的興趣進行了簡單的測試。然而就是這些偶然的因素集合,卻讓我們發現了Android系統和樂之邦USB聲卡解碼器組合時出現了SRC問題。
Musiland 樂之邦 Monitor 03 Plus USB聲卡
Musiland 樂之邦 MD30 Plus USB外置解碼器
雖然測試機型樣本數量非常有限,但使用手機搭配樂之邦SuperDSP210核心的USB音頻設備確實會出現一些問題,其中而最關鍵的則是在大多數Android手機上,外接03 Plus等聲卡解碼器時均運行在192kHz單一采樣率上。雖然看起來192似乎比48高出不少,但對于目前絕對主流的44.1kHz采樣的音樂文件或云音樂資源來說,還是會將采樣率非整數倍轉換[也就是Soomal經常提起的SRC問題]至192kHz后播放,這類SRC現象在音樂應用中是應當避免的。
通過這次測試引發的一系列疑問,首先要解答的就是Android系統設備在使用其它USB音頻方案時是否存在相同的192kHz SRC現象。對于移動音頻發燒友和捆綁黨來說,畢竟除了樂之邦SuperDSP系列產品外,目前市面上還有相當數量的兼容USB Audio Class 2.0[UAC2]的音頻設備可供選擇。這種奇異的SRC現象是不是特定廠商的設備[如06Plus]在Android手機上才會出現?于是我們找來的幾款市面上流行的USB音頻方案設備,通過它們的SPDIF數字輸出至MD30解碼器,查看其連接手機工作狀態下系統默認內置音樂播放器在播放44.1kHz采樣率測試信號時,聲卡實際的輸出采樣率。參與測試的有樂之邦06 Plus、對供電要求較低的數字時代2、某XMOS純數字聲卡、某Amanero開源USB方案、C-Media CM6631方案,以及一款僅支持到48kHz采樣率的PCM2706作為低端或較老的USB音頻設備參考。
C-MediaUSB音頻IC
Google 谷歌 Nexus 7 平板電腦 - 外接XMOS USB數字聲卡
采用Amanero方案的ARM+CPLD架構USB2.0純數字聲卡
Musiland 樂之邦 Digital Times 2 [數字時代2]USB純數字聲卡
英偉達 nVIDIA Shield TV
Google 谷歌 Nexus 6P 智能手機
參與測試的Android設備有vivo Xplay6[升級至Android 7.0]、小米Note Pro[MIUI9]、Google Nexus 6P[Android 8.0],Nexus 7[運行Android 6.0,CM13.0]以及NVIDIA Shield TV[運行Android 5.1],包含了手機、平板機頂盒等主要的Android設備類型。為了增加參考性,還加入了微軟Lumia 950以及蘋果iPhone 5C兩款非Android機型進行對比。
機型\音頻設備 | 06 Plus | 數字時代2 | 某XMOS | 某CM6631 | 某Amanero | 某PCM2706 |
vivo Xplay6 Android 7.1 | 無法連接 | |||||
小米Note Pro MIUI9 | 無聲 | 192 | 192 | 192 | 192 | 48 |
Nexus 6P Android 8.0 | 無聲 | 44.1 | ||||
Nexus 7 Android 6.0 | 48或176.4 | 192 | 192 | 192 | 192 | 48 |
Shield TV Android 6.0 | 無聲 | 192 | 192 | 192 | 192 | 48 |
iPhone 5C | 44.1 | 44.1 | 44.1 | 44.1 | 44.1 | 44.1 |
Lumia 950 | 44.1 | 44.1 | 44.1 | 44.1 | 無法連接 | 44.1 |
雖然參與測試的機型很少,但從運行結果來看,幾款Android設備搭配不同USB音頻方案設備的表現已經有一定的代表性。Xplay6在更新后OTG功能被屏蔽,U盤等設備亦無法使用,當然Xplay6的自身音質表現已經夠好,用戶對外接USB聲卡的需求并不迫切。
到這里可以看出,我們在上一篇文章中發現的疑問,在這里有了一些初步的答案。首先第一個問題就是樂之邦兼容UAC2驅動的SuperDSP設備中,06 Plus與Android系統設備確實存在一些兼容性問題,雖然系統可以識別并且將默認音頻輸出設備切換至06 Plus,音樂可播放,但系統內置音樂播放器和云音樂應用無任何聲音輸出,并且可以確認的是與供電無關。唯一的例外是運行CyanogenMod13[基于Android 6.0]的Nexus 7可發聲,但采樣率會從48和176kHz中隨機鎖定。而且,06 Plus在樹莓派的數字音樂播放系統中同樣會鎖定采樣率,無法播放44.1kHz以外的音頻文件。這個問題可能是來自06 Plus內部硬件或固件的變動,導致了Android/Linux系統自帶的USB音頻驅動無法正確設置當前采樣率,這也解釋了06 Plus在三星Galaxy S8+上為何聲音異常。當然,06 Plus在這些Android設備上仍可以通過海貝音樂實現正常的音樂播放。通過升級系統能否解決問題?在Nexus 6P升級至Android 8.0后,外接USB聲卡反而無法在海貝音樂以外的音樂應用中發聲,僅能通過海貝音樂使用。
Nexus 7連接數字時代2在系統自帶音樂播放應用下的頻響掃描
小米Note Pro外接數字時代2在海貝音樂的頻響掃描
而大多數Android系統設備在連接USB聲卡解碼器時,確實存在采樣率鎖定的問題。無論是03 Plus、數字時代2、MD30Plus等06 Plus以外的樂之邦SuperDSP設備,還是XMOS、C-Media等異步USB音頻方案,系統默認播放采樣率都鎖定在192kHz上,而主流的44.1kHz音樂也會通過非整數倍SRC重采樣至192kHz播放。而通過頻響掃描和主觀的實聽對比,SRC帶來的音質劣化趨勢和手機自身耳機輸出的SRC問題接近,聲音解析力會有所下降,變得粗糙,相對把同樣的USB聲卡從PC轉至手機帶來的音質下降要明顯一些。另外,HTC U11的耳機線搭配Android手機時也存在相同的SRC問題,只是對許多手機用戶而言,這根耳機線帶來的音質提升是一個巨大的飛躍;Android機頂盒用戶外接USB聲卡也是相似的情況,此時SRC帶來的缺點自然就不那么突出了。
HTC U11智能手機 - USB Type-C至3.5mm模擬耳機輸出轉換線
如果用戶需要一個過氣手機外接USB聲卡當“捆綁黨”使用,iPhone+Camera Kit似乎是最穩定的選擇,Lumia 950將采樣鎖定在44.1kHz下,對云音樂應用的音質不會產生什么負面影響,但無法滿足高清音頻播放的需求。 無論從音質還是電池續航考慮,Android設備無論是自身的模擬輸出還是外接USB聲卡,SRC都應當盡量避免。但為何Android外接USB音頻設備時,會將采樣率提升至192而不是更常見的48kHz?外接設備的SRC問題能否解決?我們將對Android的音頻子系統進一步的深入分析后給出答案。