详细分析智能手机Android系统硬件音频架构（原创）

　　现在手机在生活中已经占主导地位了，只要你一出门，钱可以不带，但一定要带上自己的手机。虽然你有手机，但是你知道智能手机系统硬件音频架构是怎样制作的吗？很多不熟悉操作系统的人都不知道，但是如果你要学习操作系统，那么你就要准备好脑容量，把本文介绍的知识统统收下。本文是以智能手机Android系统硬件音频架构来做说明的。有其他想法的可以自行补充，你的能量，超乎你想象。

      在庞大的手机用户群中，绝大部分消费者未必会认识高通和联发科这类只有码农极客和单身汉们才会关注的半导体芯片厂商，但高通和联发科是Soomal在Android音频相关科普栏目和技术分析中的常客。 但三星手机深受大部分女性同胞喜爱，三星从的硅晶圆生产线到最后的成品装配，从内在的SoC处理器、存储芯片到看得见的电池、屏幕、摄像头，相对其他品牌，三星是少有的能将手机硬件产业链几乎全握在自己手中的厂商，其手机平板的硬件自给程度也可以说是前无古人。三星以巨大的市场占有率和“机海战术”力压苹果，成为现在的世界第一手机企业。

　　谈到“机海”，这几年来三星电子对于各类消费类电子产品和家电都尝试进行了软硬件整合，有智能冰箱、平板电视等大家电。甚至是Android系统的数码相机和可换镜头的数码微单，虽然当今市场表现不如预期，但还是相当给力的。三星的ARM处理器不仅用在自己的手机上，也向其它手机厂商提供方案。移动处理器市场占有率中，三星也占据着一部分市场份额[仅次于苹果、高通和联发科]。因此本次介绍和回顾主要内容是三星处理器架构体系下的各类品牌的手机产品。

　　2010-2011阶段[i9000、i9100]

　　Samsung 三星 Galaxy S2 i9100 智能手机Soomal对手机音质加以关注，从魅族M9开始，而M9正是采用了三星S5PC110处理器，这颗处理器同时也被三星当时的顶级手机i9000所采用技术。由于iPod Touch的成功，三星还推出了和i9000相同硬件架构，但是去掉电话功能的Galaxy S WLAN 4.0。这三款机型的软硬件音频架构基本一致，同样的处理器，同样的音频CODEC：欧胜WM8994，从客观测试来看，三星处理器的SoC数字信号输出并不干净，自然也影响了最终的模拟输出音质。虽然从今天的角度看这些手机/播放器的音质已经面临这淘汰的风险，但在当时手机音质普遍较差的条件下还是可接受，但即使放在今日，iPhone4和iPod Touch4的音质依然是手机和随身听中的上位水准，技术差距还是很明显。

　　曾有人调侃称，三星不会在乎实际效果，但指标上绝对不甘落后。从i9100开始，CODEC换成了雅马哈YMU82X系列，内置AB类耳机放大电路，输出电平和测试指标确实变好看了，但数字输出素质依然不理想，这似乎是三星ARM处理器的通病，这个问题在之后的魅族MX、MX四核版、MX2、三星Galaxy S3 i9300中也一直存在。被称为“三儿子”的Galaxy Nexus首次采用TI处理器+TI CODEC组合，不少人曾对其音质表现有过期望，也是最早被看好解决Android SRC问题的手机，因为Android阵营当时音质表现较好的摩托罗拉Razr、Droid系列均采用了TI OMAP处理器，但Galaxy Nexus音质也只是表现平平，SRC问题依旧，而摩托罗拉的TI OMAP+STE CPCAP剑走偏锋的音质组合随着TI、Moto的相继衰落成为了绝唱。

　　2012-2013阶段[i9300、i9500]

　　随着TI退出移动处理器领域带来的市场“真空”和三星在Android阵营中影响力的扩大，许多厂商开始学习尝试使用三星处理器。2012年，联想K860上市，在受到K800的打击后，联想变得更加谨慎，K860选择了三星Exynos 4412四核处理器，硬件性能和应用兼容性表现更好，大屏低价也拿下了一定的市场成绩，但K860更让人留下深刻印象的当然不是这些，而是其音质表现。在K800荣登Soomal测评手机中最差的摄像头后，K860的系统强制绑定音效让耳机输出和外放惨不忍听拿下了“史上最差”的音质表现。虽然K860的表现只是一个极端个例，但背后则表明了一些厂商和技术人员研发实力低下和对音乐、音质的不求甚解，把简单粗暴的处理称为“HiFi音效”，在今天的手机市场宣传中依然屡见不鲜。但在同一时期，三星的Galaxy S3 i9300和魅族MX2都相继解决了Android SRC问题，在系统层面打好了基础。

　　Meizu 魅族 MX3智能手机 - 题图2013年后，大量手机厂商更趋向于选择成熟可靠的高通和联发科，采用三星处理器方案的手机型号逐渐减少，国内仅剩下魅族等极少数品牌在坚持使用。三星在去年推出了A15+A7的混合架构处理器Exynos 5410，这款处理器被用于i9500和魅族MX3上，而其音频部分采用的欧胜WM5102性能指标值得关注，这颗定位于手机等便携设备的CODEC，其24bit下最高动态范围高达113dB，相当于WM8740、PCM1793等独立DAC芯片的水平。但i9500音质依旧表现一般，反而是魅族取得了突破，将这颗CODEC发挥出了较好水准，WM5012集成度很高，电路设计难度相对独立DAC要简单得多，一块CODEC芯片能解决的问题，能否在中低价Android手机平台大面积推广?遗憾的是WM5102唯一的缺点足以吓倒大多数手机厂商：贵，采购价格甚至要高于Cirrus Logic CS4398+CS8422组合。而且也存在硬件设计或系统驱动等出现问题的可能性，例如联想K900……

　　总结和展望

　　由于TI的退出和NVIDIA、英特尔目前“不给力”的情况下，市场保有量太少。三星处理器平台尚未出现使用独立DAC芯片的手机产品，但WM5102的出现则展示了另一种提升手机音质的可能性：借助媲美DAC性能的CODEC芯片将音质和简化设计兼顾。在MX3之后，Android的主要三大处理器供应商高通、联发科、三星都具备了相对高品质的手机音频硬件架构设计，苹果iOS设备音质虽然一如既往的可靠，但技术层面上已开始落后。

　　Wolfson 欧胜WM5102现代的半导体技术可将ES9018K2M这样高指标的DAC芯片做得足够小。而以目前音频厂商对智能手机市场的重视，或许在未来2年内，在高端手机产品会真正出现媲美高端DAC芯片的CODEC产品。在ESS、欧胜等新兴音频芯片厂商借助智能手机获得了巨大市场销量的刺激下，TI、Cirrus Logic等老牌企业必然也会在移动音频领域加大投入，未来针对手机优化的封装、低耗电和高指标DAC、运放等产品数量增加。

　　在高端音频硬件架构的刺激下，有能力的厂商是否未来能针对系统和驱动进行改造，使Android系统实现包括DSD在内的高清音频支持DTS和多声道输出，成为真正意义上的高端影音播放平台;或者是在硬件设计走出更极端的一步，采用大功率大电流耳机输出向“国砖”们靠拢、或是借助超低功耗小型FPGA、CPLD等可编程电路提升SoC数字输出品质等手段将音乐手机产品和市场再度细分，这也是一个愿景。在消费用户、资本、技术全面倒向移动平台的大时代，一切皆有可能。但遗憾的是即使未来采用独立DAC的手机产品越来越多，由于目前智能手机操作系统的限制，智能手机还无法真正支持24bit高采样音频播放，无法充分展现高端音频硬件架构优势，只是单纯地堆砌硬件拼配置。

     现在科学技术发展得太快了，或许刚刚发行的技术很快就会被替掉或者更新掉，所以学习开发的人必须要跟得上技术更新的速度。因此本文也仅是作为当下的一个参考，还有待继续更新。