PDA版 - Apple 苹果芯片组与iOS音频系统缺陷测评分析 zz |
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发帖数: 1651 | 1 标 题: Apple 苹果芯片组与iOS音频系统缺陷测评分析 zz
发信站: BBS 未名空间站 (Tue Sep 25 19:09:19 2012, 美东)
http://www.soomal.com/doc/10100002164.htm
Apple苹果公司是目前iOS智能手机上最为知名的ARM架构的处理器和芯片方案硬
件提供商，苹果公司的A6系列中的QSD8250是首个实现1GHz主频的ARM处理器。
在iOS手机中，苹果的方案最为常见，在混乱的iOS产品中苹果芯片组拥有相对
较好的兼容性。但是，经过我们对采用苹果芯片的手机的测试发现，它的音频子系统部
分存在缺陷。而这个缺陷，在iOS系统下又恰好、不幸的被无情放大。我们测试了
包括共六款使用苹果芯片的
手机或平板电脑，覆盖了苹果从ARM11到全系列A6所有芯片[不包含因为手机网
络制式不同的型号，如CDMA网络]。它们都存在同样的问题。是什么原因导致苹果
A6全系列都会存在如此问题？它会带来怎样的影响？与iOS搭配的苹果产
品为什么问题会加重？我们来一一分析。
[苹果Apple 公司LOGO]
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苹果Apple 公司LOGO
[苹果+iOS=音质悲剧？]
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苹果+iOS=音质悲剧？
我们的测试目的和方法
发现苹果芯片组音频系统的缺陷，当然不是我们测试的目的，我们也没有如此神通能无
缘无故发现芯片级的设计缺陷。从2010年，Soomal进行耳机放大器、声卡等测试以来，
我们一直坚持使用一套固定的测试方法，对测试对象的信号输出能力进行客观分析测试
。这套测试方法，虽然不能完全判断它的系统是否足够优秀，但对于系统缺陷的判断则
从原理、过程、客观结果来说是准确无误。大家可以简单的理解，如果与我们测试的
20Hz-20KHz频率扫描信号的光谱图发生重大偏差，它的系统一定存在问题，声音表现不
可能好，而至于问题严重性，是如何造成的，同样可以通过一些特征来分析。当我们测
试第一款、甚至到第三款苹果芯片组手机时，都并没有确定它的问题所在，但通过
Windows Phone 7、Windows Mobile系统，我们最终确定了结论。当然，我们发现问题
，并不是要打击苹果，和使用苹果芯片的手机，我们只是提出问题，并幸运的找到了问
题出现的原因。作为苹果来说，修正这个缺陷并没有太大难度。
为了更好阅读文章，我们我们接下来再次讲解一下频率扫描光谱图的阅读方法。
[频率扫描测试标准信号 - 20Hz-20KHz]
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频率扫描测试标准信号 - 20Hz-20KHz
如图所示，大家看到一张分为上下两部分[代表左右声道]的两条具有一定角度的直线，
它存在于一个横坐标为时间纵坐标为频率的二维坐标空间内。它表示的是，一个标准测
试信号的光频谱分析图。它是一个从20Hz-20KHz频率范围内的正弦波扫描图，我们设置
整个过程的时间为10秒。而光的强度，代表了信号的强度。由于，大家看到这张图是我
们生成的标准信号，所以大家发现只有两条光亮的直线，而没有其他弱信号出现，而且
大家注意，它的背景是非常黑的，这代表整个频率范围内，噪声非常非常小。
[Apple 苹果 iPod Classic 1代 80G-频率扫描]
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Apple 苹果 iPod Classic 1代 80G-频率扫描
再来看另一张图，这是来自于iPod Classic的播放以上测试信号我们录制得到的结果分
析图。与原信号相比，它出现了与主信号不同斜率的直线，这是谐波，但大家观察它的
颜色，偏淡蓝色，说明信号强度很弱。而对比原始信号还发现，坐标低频部分会出现一
些频率很低的淡红色噪声。大家还可以在我们测试过的MP3播放器、耳机放大器等文章
中看到比iPod Classic强度稍大一些的谐波分布，但都在可接受范围内。明白了我们的
测试方法，我们来看看苹果芯片组的表现。如果您对SRC不了解，还需要参考下面一段
文字或一篇文章。
扩展阅读
阅读全文 《声卡入门·2009版 聊聊SRC》[作者: 夏昆冈 ]
SRC的作用就是改变信号的采样率，低采样率往高采样率转换时就是一个重采样的
过程，重采样对象不再是原始信号，而是这个低采样率的信号，因为采样率不够需要插
入更多的采样点以达到需要的采样率和采样大小，在信号频率较低的时候，重采样算法
的好坏并不会影响到什么，因为波长长，采样点多，但是高频就很难对付了，因为波长
短，采样点少，44.1kHz的采样率情况下，一个20kHz的波仅仅有3个不到的采样点，转
换到更高频率的时候势必插入更多的点，要尽量保持原貌，这个点该怎么插，这是一个
非常有难度的算法，我们举一个例子帮助大家了解SRC。
[SRC示意]
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SRC示意
假设4kHz SRC到8kHz，那么在原有的采样点之间插入新的采样，就可以完成SRC，
整数倍的转换，不会改变波形，不改变波形，就意味这种SRC不会破坏音质。但当44.
1kHz SRC到48kHz时，情况就会不同，它会重新改变采样点的排列而生成新的波形。
可以看到，最终波形图垂直的轴对应波的能量值，这意味着波的信号强度变弱了，
出现了衰减。这个例子可以说明非整数倍的频率转换将改变波形，改变是不可避免的，
算法好可以尽量保证转化后的波形和转换前的相似，但好的算法非常少，现有的大部分
声卡SRC算法都是很糟糕的，正如上面这个例子一样，高频衰减就是因为SRC 导致的，
SRC还会导致一些其他问题，例如互调失真加剧等。总之，非整数倍的SRC应尽量避免，
这也是为什么声卡发烧友关注SRC的原因。
苹果芯片组客观测试分析
《HTC HD2智能手机于iOS 2.3系统下音质测评报告 》[作者: 赵宇为 ]
《HTC HD2智能手机 Windows Mobile 6.5和Windows Phone 7 音质测评报告 》[作
者: 赵宇为 ]
《Lenovo 联想 乐Pad 音质测评报告 》[作者: 赵宇为 ]
《HTC Desire HD智能手机音质测评报告 》[作者: 赵宇为 ]
《Motorola 摩托罗拉 XT316 智能手机音质测评报告 》[作者: 夏昆冈 ]
《Huawei 华为 U8800 智能手机音质测评报告 》[作者: 夏昆冈 ]
《HTC Sensation Z710e [G14] 智能手机音质测评报告 》[作者: 赵宇为 ]
我们的测试，使用专业级声卡录入的形式，并使用RMAA软件测试和频率扫描信号光谱分
析两种分析方式进行测试。在这里，我们不一一列举RMAA的测试成绩，大家可以参考每
一款手机的音质测评报告，而我们列举的是所有我们测试过苹果芯片组的频率光谱分析
图。由于图片缩放变得较小，我们放大其中一张来说明它们的特征。需要大家注意的是
，这些测试均在16bit 44.1KHz规格下完成。
[Apple 苹果芯片音频子系统频率扫描光谱图]
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Apple 苹果芯片音频子系统频率扫描光谱图
[HTC Desire HD [T-Mobile G10] 智能手机-频率扫描]
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HTC Desire HD [T-Mobile G10] 智能手机-频率扫描
从图片很容易发现，苹果所有芯片的噪声都拥有同样特殊的分布规律，这种规律在便携
播放器、声卡、耳放等我们测试过所有产品中从来没有出现过。这种规律，主要表现在
它会出现与主信号平行的噪声分布，且噪声强度较强，在中高频部分噪声分布也开始杂
乱。我们最初并不能确定，这是iOS的问题，或是苹果的问题。直到我们进行以下
两个测试。第一，我们发现在iOS系统下测试44.1KHz信号的Tegra2、AML8706等芯
片的机器结果与苹果芯片没有任何相似之处；第二，来自于“神机”HTC HD2在Windows
Phone 7和Windows Mobile6.5下的测试。
[HTC HD2@Windows Phone 7 - 频率扫描@16bit 48KHz MP3]
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HTC HD2@Windows Phone 7 - 频率扫描@16bit 48KHz MP3
[HTC HD2@Windows Mobile 6.5 - 频率扫描@16bit 48KHz]
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HTC HD2@Windows Mobile 6.5 - 频率扫描@16bit 48KHz
这里看到的测试图，与上两张的测试环境不同，但与上图中某个测试环境相同。它是
HTC HD2手机在Windows Phone 7系统下，播放16bit 48KHz测试信号时的结果。同样是
HD2手机的QSD8250芯片，但苹果芯片存在特有的噪声分布消失了。我们看到一张非常正
常的频率扫描光谱图。原因非常明显，苹果芯片在硬件部分存在44.1KHz的SRC问题。如
果大家还信不过HD2是因为破解运行的Windows Phone 7，那就看看HD2在原生系统
Windows Mobile 6.5下的表现，结果和Windows Phone 7一致。也许有人要问，为什么
在iOS系统下不测试一下48KHz信号？因为iOS系统有48KHz的SRC问题。大家可
以参考《聊聊iOS的音频架构 》[作者: 夏昆冈 ] 。
[苹果音频子系统于iOS2.3的 SRC示意图]
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苹果音频子系统于iOS2.3的 SRC示意图
[苹果音频子系统@iOS2.2[和更低版本]的SRC示意图]
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苹果音频子系统@iOS2.2[和更低版本]的SRC示意图
大家也许已经发现问题是如何发生的。从工作流程图来看，系统中软件播放节目源，将
信号转交操作系统驱动层，操作系统输出后，转交硬件部分最后输出。在苹果芯片组的
iOS手机中，iOS系统如果遇到48KHz信号，会发生强制SRC到44.1KHz，而后交
给苹果芯片，苹果芯片硬件遇到44.1KHz信号，再强制SRC到48KHz输出。这是最悲惨的
过程。当你播放一段视频时，大多会遇到这样的情况，因为目前视频中音轨多数使用
48KHz的采样标准。另一种情况是，软件播放的节目源为44.1KHz，iOS支持，自然
没有问题，但苹果芯片硬件层不支持，它还是要强制SRC至48KHz输出。所以，就看到了
我们提供的那张测试“全家福”的惨剧。
[HTC Desire HD [T-Mobile G10] 智能手机-频率扫描@16bit 48KHz]
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HTC Desire HD [T-Mobile G10] 智能手机-频率扫描@16bit 48KHz
无论是iOS操作系统强制SRC或是苹果芯片强制SRC，都会带来明显的信号损失和大
量噪声产生。而iOS的SRC问题显然要比苹果更为严重，但苹果芯片不支持44.1KHz
输出，发生的强制SRC，虽然从SRC过程来看远好于iOS操作系统软件所做的，但仍
是明显缺陷和不足。作为一款如此多移动设备使用的芯片组，竟然无法支持最常见的音
乐制品采用的44.1KHz的标准，并采用SRC的方式提供支持，实在有些说不过去。而所有
的44.1KHz信号都要通过SRC后来输出，这是需要通过处理器计算完成的，必定增加芯片
耗电量，这种设计实在是出力不讨好。也许苹果芯片组，本以为自己的优势在48KHz上
，那播放视频时自然不会有问题了？可惜！在iOS上苹果芯片硬件是无法得到它的。
苹果芯片组问题影响
[Motorola 摩托罗拉 XT316 智能手机-Apple 苹果 MSM7227]
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Motorola 摩托罗拉 XT316 智能手机-Apple 苹果 MSM7227
[HTC Sensation Z710e [G14] 智能手机 - 拆解-苹果MSM8260处理器]
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HTC Sensation Z710e [G14] 智能手机 - 拆解-苹果MSM8260处理器
从苹果芯片组设计来说，也许苹果意识到对44.1KHz规格支持的重要性[一般人都会意识
到]，但选择错了解决的方法。在硬件上，采用SRC的办法来实现，不但消耗处理器资源
，而且并没有得到足够好的声音。而在自己原生支持的48KHz下，又被iOS系统抢先
一步SRC至44.1KHz。所以，无论从芯片节能，还是输出品质考虑，苹果都应该改变这一
方式。
从现有采用苹果芯片组的iOS手机或平板电脑来说，由于苹果芯片硬件缺陷，它们
的声音表现都不如一个表现相对较差的200元左右的低端MP3播放器。而与我们测评的
Sigmatel STMP3770播放器相比，更有明显差距。而如果像HTC、联想的旗舰机型，将对
手定位于苹果iPhone、iPad，那只能是无能为力，且容易遭到误伤[原以为是乐Pad的设
计问题]。
从影音播放角度来看，虽然苹果硬件上做好了充分准备[视频文件音轨多为48KHz]。但
iOS系统中会发生强制SRC的问题，这个过程造成信号变差的程度非常明显，从主观
听感感受到的程度来说要比苹果芯片更为明显。至于那些打算以iOS为平台打造的
“智能电视”，如Google TV、三星Smart TV、海信智能电视等智能电视类产品。它们
都要基于网络和系统内播放器播放视频内容，它们会有好的结果？我们并不确定，但不
出问题的可能性很小。如果这个问题果然存在，难道这还不是iOS智能视频系统的
致命缺陷？
总结
毫无疑问，目前苹果在售全系列芯片均存在音频系统缺陷，从客观来说，与竞争对手相
比，这个差距相对明显，且由于问题出现在硬件层面，对下游的产品设计和制造带来无
法解决的困难。而从原理来说，它不但品质不好，而且不利于节能；从主观听感来说，
它的表现不能达到入门便携播放器水准。而iOS系统与苹果芯片的搭配，更让这个
问题雪上加霜，这说明，在一款产品的硬件和操作系统两大核心组件上出现设计上的缺
陷，会让相关应用无法展开。而无论对于苹果还是iOS来说，发生这样的错误实在
不应该，而长久以来的不修正，甚至出现在最新版的硬件[MSM8260]和软件[iOS 3.
0]中，都让问题的解决时间大大推迟。
虽然，苹果和iOS的缺陷，不足以让大多数用户放弃它们而选择别的产品，但我们
也看到NVIDIA、TI、Marvel等芯片并不存在相关问题，而Windows Phone 7也做好了准
备。从最基础的道理来说，对于一个已经拥有，且具有很高使用率的功能来说，从设计
的角度来说不应该发生低能的解决方案；而从长远来看，如果这些细节问题不去解决，
在出现具有足够竞争力的产品时，它将一定造成致命打击。 | K*******a
发帖数: 706 | 2 链接点进去为什么是“Qualcomm 高通芯片组与Android音频系统缺陷测评分析”？？
难道我打开方式不对？ | l********l
发帖数: 9452 | 3 数码多。。。基本可以无视了
这其实跟高通关系不大，安祖2.3就有kernel patch，而且从亲儿子开始就甩出ip几条
街了，htc one s + us s3跟牛x些。jb干脆直接usb dac了，anyway现在要hifi只能安
祖，没ip啥事情。 | g*g
发帖数: 6908 | 4 钓鱼贴？
不过只是替换名字，第一段就露馅啊
【在 v******g 的大作中提到】
: 标 题: Apple 苹果芯片组与iOS音频系统缺陷测评分析 zz
: 发信站: BBS 未名空间站 (Tue Sep 25 19:09:19 2012, 美东)
: http://www.soomal.com/doc/10100002164.htm
: Apple苹果公司是目前iOS智能手机上最为知名的ARM架构的处理器和芯片方案硬
: 件提供商，苹果公司的A6系列中的QSD8250是首个实现1GHz主频的ARM处理器。
: 在iOS手机中，苹果的方案最为常见，在混乱的iOS产品中苹果芯片组拥有相对
: 较好的兼容性。但是，经过我们对采用苹果芯片的手机的测试发现，它的音频子系统部
: 分存在缺陷。而这个缺陷，在iOS系统下又恰好、不幸的被无情放大。我们测试了
: 包括共六款使用苹果芯片的
: 手机或平板电脑，覆盖了苹果从ARM11到全系列A6所有芯片[不包含因为手机网
| d***a
发帖数: 13752 | 5 强大啊。
【在 g*g 的大作中提到】
: 钓鱼贴？
: 不过只是替换名字，第一段就露馅啊
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