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[iOS] 看不出的创新，听得见的改变——谈 iPhone 5的通话性能提升

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青铜长老

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电梯直达

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发表于 2012-9-16 02:04 AM |只看该作者 |倒序浏览

我写这篇东西是想谈谈 iPhone 5里，被主流中文媒体都严重忽略了的提升通话质量的新技术。
由于当天的发布会在介绍此项技术的时候，已接近 iPhone 5发布的尾声，而且因为是通过图文直播收看发布会，所以图文直播的主持人也不是那么容易（专业的）解释得清楚，都简单以“XX技术”翻译一下就这么过去了，所以在当时也并没有引起我的关注，不过在后来看发布会 Keynote 的时候才发现这是一套令人赞叹的独创的、完整的并且复杂的技术。由于 iPhone 5并未拿到手，以下我所讨论的一切，都是基于发布会本身的信息、过往行业内所做出的一些研究，加以个人的推断所得。如有错误，欢迎指正。

下面先介绍一下双麦克风降噪：
双麦克风降噪
目前为止，这是市面上大部分手机所采用的降噪方法（也包括中高端蓝牙耳机）。听名字就知道是有两个麦克风，第一个是位于手机底部的通话麦克风，作用是接收人的声音，但不可避免地因为周遭环境也收录了一些杂音。另外一个麦克风，往往处于手机（蓝牙耳机）最远离通话麦克风的地方，用于收录不含人声的现场环境音。用过 Cool Edit（已被 Adobe 收购，改名为 Audition）的朋友都知道，噪音消除就是利用一段同环境的不含人声的噪音，与含有人声和噪音的音频进行对比，从而找出相类似的信息，来去除音频里不被利用的环境杂音。而手机（蓝牙耳机）内部的芯片正是通过类似的方式进行实时处理，从而达到降噪的效果。
但是这里就出现了问题。假设每个人手头上的手机都含有双麦克风降噪的功能，皆可输出一段相对纯净的人声音频，但那是否能保证我们就能够获得完美的通话效果呢？这显然不太可能。双麦降噪只是解决了音源的问题，在实际的通话过程中，还存在着通信传输失真（各位听听彩铃就知道了）、以及双方通话现场干扰的问题。就以上两个问题，苹果推出了“全频音效”（Wideband Audio）和“降噪听筒”（Noise-canceling earpiece）两项技术。按照发布会的描述，这两项技术如无意外能够把手机通话质量提高到业界最高水平。苹果也终于进一步提升了手机最本质的功能——通话。
三麦克风降噪与降噪听筒
苹果很巧妙得把第三个麦克风设计在了前面板听筒里面。那么第三个麦克风是用来干嘛的？

三麦克风（包括两个降噪，一个在后背镜头与闪光灯之间，一个暗藏在前面板听筒里）
第三个麦克风的主要作用便是在通话过程中，除听筒内声音以外，耳朵周边的现场噪音进行清除。讲的可能有点抽象，请看下面详解：

降噪听筒（此功能通过前面板听筒里头的麦克风实现）
双降噪可以改善自身手机发送的音源质量，但不可以保证对方有一个很好的通话环境。诸位可以试试在 KTV 里打电话，估计没谁不是走出房间听的。这个时候，降噪听筒来了。它能让你在通话时只听到对方的声音，而所有来源于自己所在现场的噪音都会得到有效消除。这也并不是一个多么新颖的技术，拥有魔声录音师（Monster beats Studio）或者索尼 NW-Z1050（类似于 iPod touch）的朋友也应该知道了主动降噪这一名词。下面是一段来自百度百科的解释：
主动降噪功能就是通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音中和，从而实现降噪的效果。为了积极主动地消除噪声，人们发明了“有源消声”这一技术。它的原理是：所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反（相差180°），就可以将这噪声完全抵消掉。关键就在于如何得到那抵消噪声的声音。实际采用的办法是：从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。
如果有朋友反应足够快的话，一定会觉得，其实这功能未必需要第二个降噪麦克风提供帮助，只需要机身后面的那一个就足够了。理论上确实是这样的，而且耳机一般也是这样处理的。但是，这里却牵涉到了另一个问题——混响。
人在使用手机打电话的时候，耳廓会贴着前面板（即听筒附近），这样便形成了一个相对密闭的听音环境，相当于一个圆锥的空间。因为隔音不彻底的缘故，外界的噪音进入这个小空间，并在耳廊和手机玻璃面板里聚集、反射，产生了新的混响。若是只是使用机身后侧的麦克风进行降噪的话，显然没有考虑到混响的影响。苹果很聪明地把第三个麦克风放在了听筒处，收录了这一空间里混响的环境音，再进行智能降噪。这样便可极大程度上保证接听通话内容的清晰度，把环境的影响降到了最低。
有人会问在通话的同时，对方说的话即听筒传输出来的声音，同样出现在了这个空间里面，那怎么这段声音怎么没有被相关降噪技术给“误降”掉了呢？我个人的猜测，苹果可能采取了间歇工作的方法，在我们自己讲话的时候第三个麦克风收录声音，在对方讲话的时候停止工作。也就是说这个部分的功能并非实时有效的，但由于环境音有一定的变化规律以及相对固定的频率范围，还是能够有效减低环境噪音对通话的影响。
第三个麦克风可能的另外一个用途——辅助 Siri 进行声音降噪。
下面讲讲另外一个问题的解决方案——全频音效

全频音效（英文为 Wideband Audio），蓝色部分为全频音效所做出的补偿
由于通讯技术的限制，通话传输过程中难免会出现频率范围过窄和声音不完整的情况（这个具体不是很了解，只是基于一些对声音理解而进行的推断），最终造成了声音失真。苹果推出的“全频音效”宣称，可以让声音更为自然，而非通常那种硬邦邦的失真声响。
说到音效，大家可能会想到的是均衡器，又或者是叫 EQ。EQ通常是对各种不同频率的音频信号进行调节，从而达到补偿扬声器的缺陷和修饰声源的效果。一般情况下，各大手机厂商也不会那么笨，明知通话质量不高，肯定会对听筒和声音进行 EQ 调节，这也确实能够稍微提高人声的表现。然而苹果这次动用了发布会的一分钟时间去介绍这样一个功能，必有其过人之处。而这次很有可能，不是一个单一的 EQ 设定，而是一个动态处理。它可能依据一些过往的数据，针对声音（男女声频段略有区分）运算处理出适当的补偿，丰富人声真实自然的感觉。大家不要忘了，苹果的 Siri 推出一年了。相信在 Siri 里头，也添加了不少声音处理的技术。因此全频音效很可能是一次技术的移植。
关于全频音效就说到这里吧，毕竟还没有人测试验证过，还是等机器上市的评测吧。
所以说，苹果从根本上给手机注入创新的理念，一连串地解决了通信的问题，提供了一套完整的通话解决方案。前阵子出了条新闻，说苹果放弃了原来的 Audience 的噪声过滤技术，可能就是这方面的原因？苹果推出的通话质量解决方案都是靠着自家的技术（含收购相关科技公司）慢慢完成的。凭借着过硬的硬件设备，性能翻倍的 A6处理器（打个电话这里又要降噪，那里又要处理提升音质，稍微弱点的搞不了），再次完美地融合了软硬件，做着最低调的产品创新。不可否认，iPhone 5是一部让人“失望”的 iPhone，但不变的，还是苹果对于完美的追求。