座舱电子被忽视的角落：音质

座舱电子使用最频繁的功能莫过于播放音乐，然而很多车厂却忽视了音质而去追求诸如一些华而不实的车联网应用。很多车联网应用，用户可能从未使用过，而播放音乐却是最频繁使用的，而未来L4无人车的出现，人们在车内播放音乐的频率会更高。

对于车载音响的音质，有几个误区，误区之一是消费者特别是本土品牌消费者对音质不重视，不愿意为音质买单。实际上汽车音响后装市场主要都是低端车型，消费者愿意为更好的音质付出1000元人民币左右的资金。误区之二是消费者听不出音质好坏。实际上除长期大音量听摇滚乐外，绝大多数人都可以听出来音质好坏，根本不需要所谓的金耳朵，关键是要对比。误区之三是低音量多且重就是好音质，低音有量无质拖尾严重，喜欢摇滚乐的人是少数，大部分音乐爱好者都是喜欢人声和纯音乐，长期听摇滚乐的人听力都明显下降，对很多声音细节敏感度低，反而听不出来音质的差别。低音首先要有质，其次才是量，光有量没有质，很快会让人反感。

合资品牌和高端品牌几乎都有特别的音响选装产品，且大多是源自家庭用HIFI领域，下表为中高端选配音响配套表。这些品牌在家庭用HIFI领域各有所长，如Bowers & Wilkins、Revel、Dynaudio、Bose、JBL是以音箱擅长的厂家，基本上除了音箱，很少其他领域的产品。雷克萨斯的Mark Levinson则以CD唱机和放大器见长，没有音箱产品。BANG&OLUFSEN、Burmester、Meridian都能提供从CD转盘，解码器，功率放大器到音箱的全套产品，BANG&OLUFSEN擅长音箱，发烧天书A级榜单Bang & Olufsen BeoLab 90，是特殊的18个扬声器的内含数字功率放大的音箱，价格要8万5千美元。Burmester最为人知晓的是099前级放大器，956后级放大器。Meridian擅长DAC解码器和数字功率放大音箱，6.5万美元的DSP8000也曾经登上发烧天书A级榜。

中高端选配音响配套表

Dynaudio丹拿本来是家庭用HIFI最知名的音箱，但被中国企业收购后，沦落为二线品牌。JBL则产品线很广，从顶级的5万美元的K2 S9900（隶属JBL Synthesis）到几十美元的便携式音箱一应俱全。哈曼卡顿则以放大器见长。Bose、哈曼卡顿和JBL以流行音乐最为擅长，丹拿以古典音乐最擅长。Burmester最擅长电吉他与弦乐以及人声。Meridian和 Mark Levinson以高分析力见长，擅长人声和日本和风的纯音乐。Revel尤其擅长人声，虽然林肯是二线豪华车，但Revel绝对是最优秀的音箱厂家之一，Revel Ultima Studio2一直是发烧天书A级榜中最超值得音箱，价格只有15998美元。林肯说Revel是最好的车载音响也勉强说得过去。Bowers & Wilkins和BANG&OLUFSEN表现比较全面，略偏大型古典音乐。

要提高音质第一点就是降低噪音，任何音响系统，最重要的指标就是信噪比。降低车内噪音是做出好音质的基础条件，当然这是NVH领域的事，本文不赘述。音响系统的音质，最重要的是源头的DAC部分，其次是扬声器单元，最后是功率放大部分。在最上游的DAC部分提升音质的效果最为明显。大部分低音表现取决于扬声器单元，箱体（一般是门板构成的腔体）和功率放大部分决定。

虽然在最上游的DAC部分提升音质的效果最为明显。但是大部分厂家都不重视，甚至不用专用的DAC芯片，而用手机音质的Codec。严格地说音频Codec和音频DAC是完全不同的事物，音频DAC是将数字音乐变为模拟音乐，是硬件功能，音频Codec是对数字音频进行解压和压缩，是软件算法。只有在HiFi领域，两者是独立的，除了HiFi，大部分都集成为一颗芯片。

任何人的耳朵都是非常敏感的，任何人都能从无数个声音中轻松分辨出自己熟悉的声音，单凭声音就可判断是谁，而不是只有有些人的耳朵才能听出音质的差别，同时人耳在某些方面比机器还要敏感。音频DAC和扬声器是决定音质最关键的元件，DAC是将离散数字量转换为连续模拟量的第一步，是声音的最上源，任何微小的不足都会被放大数十倍甚至数百倍，信噪比和动态范围是两个最重要的指标。音乐与测试正弦波最大的区别就是动态范围很大，这也是机器测试无法代替人耳评价的原因，动态范围小的听感会明显感到压抑。信噪比表现为声音的纯净度，平滑度，信噪比低的会感觉声音朦胧，索然无味。

在同样周边设计条件下，DAC芯片音效，综合排名：

第1名：PCM1794/PCM1792/PCM1704。（目前世界第一效果的芯片，24BIT时代最好的芯片，价格也比下面几款贵了好几倍）

第2名：ESS9018（目前世界指标最高的芯片，支持到32位/500KHZ，1BIT的高速芯片，是BB公司强有力的竞争者）

第3名：CS43122/CS4398/CS4397/CS4396。（最好的CS43122停产了，否则也有能力和PCM1794来PK，可惜，现在能大量买到的只有CS4398了）

第3名：AD1955（由于AD1955发挥随设计水平变化很大，做的好的1%都不到，所以暂排老3，如果设计好了，完全可以排老2）

第3名：WM8741。（这芯片声音效果不比CS4398差，只不过兼容性逊色于CS4398，所以排后面一些）

第4名：PCM1702。（20BIT时代的较好芯片之一。毕竟10年前的老黄忠了，20BIT的从指标来说就比24BIT的落后了16倍。）

第5名：TDA1541/TDA1547。（16BIT时代的最好的芯片。毕竟20年前的老黄忠了，16BIT的从指标来说就比24BIT的落后了1024倍。）

PCM1794是公认的最顶级DAC芯片，源自Burr-Brown公司。PCM1704于1999年2月推出，2000年6月，德州仪器以76亿美元天价收购了Burr-Brown公司，2001年推出PCM1738，PCM1794于2003年5月推出，目前为止还是全球公认音质最佳的DAC芯片。

为了能够在汽车上也拥有百万级HiFi的音质，德州仪器在2015年11月推出汽车级PCM1794，就是PCM1794A-Q1。一分价钱一分货，PCM1794A-Q1售价高达13.11美元，一般的汽车级音频DAC如PCM1754-Q1售价仅为1.11美元，不过这多出来的12美元，绝对超值，同样的音质提升，在扬声器上至少要花120美元。PCM1794A-Q1动态范围最高达132分贝，信噪比达127分贝，总谐波失真仅为0.0004%，取样频率从10KHz到200KHz。如果放宽温度范围（最高85度），PCM1792A/PCM1796/PCM1795也是高性价比的选择，对应的价格分别是7.64/2.78/2.90美元。对应的信噪比分别是132/123/123分贝。

时钟基准产生电路主要对应参考电压源，它保证输入数字信号的相位特性在转换过程中不会混乱，时钟基准的抖晃（jitter)会制造出高频噪音。这种高频噪音会让人觉得声音干涩，发硬，不耐听，因此要特别注意，HIFI领域内有些采用单独外置高精度直流电源。10万美元级的顶级解码器可以达到皮秒级的抖晃（jitter)，HIFI界的Bel Canto 2.7解码器的超低噪音主时钟的精度达到惊人的70飞秒。车载的话能做到微秒级都很困难。

扬声器是将电信号转换为声波的元件，对音质的影响很大。对扬声器而言最重要的指标也是动态范围，也就是不出现压缩失真情况下的最大承受功率，最大承受功率越大越好，音乐的峰值电平可能是平均电平的5-10倍，充足的冗余功率范围是良好音质的保证。再有就是灵敏度，灵敏度越高，在小音量下表现就越好，为了提升小音量下的表现同时又不增加扬声器成本，就用均衡器提高低频和高频，这会降低音质的透明度，声音显得粗糙不耐听，古典音乐时尤其明显。

国内车载扬声器厂商主要有航盛、台郁、先锋、松下、蓝宝、富士通天、歌乐、阿尔派、上声。



对扬声器而言，首先是振膜，其次是磁路，再次是音圈，最后是折环。扬声器的振膜可以简化到板振动来分析。常用的弦膜棒板振动分析，讲方程太枯燥，口语化讲一下。敲一块板会有特定的声音。有低音有高音，组合起来形成特定音色。最低的一次共振频率称为F1，二次称F2，三次称F3，等等。越硬的材料F1频率越高；内阻尼越大，衰减越快。举个例子，敲击一块金属板，噹一声脆响，余音时间长。敲击一块橡胶，噗一声闷响，结束了。音色跟材料的尺寸、模量、泊松比、内阻尼有关。扬声器工作在质量控制区，线性工作范围是F0到F1之间。设计的时候希望F0尽量低，F1尽量高。同时不希望F1有突出的峰，最好没有峰，这又要求振膜内阻尼大。所以振膜材料没有完美的，都是要做部分妥协的。

对于车载扬声器来说，最常见的是塑料振膜和编织振膜。个人最喜欢纸盆的。

一般来说，纸盆的声音特性为平顺自然，明快清晰而不神经质。因为内含无数的纤维相互交织，因此在其中传递的能量可以很快被吸收掉，形成很好的阻尼，因此在发声频域的高端造成的盆分裂共振不明显，滚降的截止带也就很平顺。这可说是一种很好的特性，因为这样就可以用很简单的分音器，不需额外的剪裁，系统的整合也就很健康。另外，纸盆的刚性颇佳，对于瞬时反应和听感的细节表现有很好的成绩。别看手边常见的纸张都是软软的，在适当的形状和厚度下，纸的刚性是能够做得很不错。

再者，若设计和制作得当，纸盆可以做得很轻，比最轻的塑料振膜还轻15％以上。虽比起最新的高科技合成纤维材料，纸质还是稍重了点，但其实相差不大，因此发声效率高。纸盆可能的弱点是其特性会随环境湿度而变化，较令人担心的应该是干湿循环次数多了之后，可能会造成材料本身的疲劳，进而改变其原本的特性。但君不见许多古董纸盆单元在工作了数十年后还是照样唱得很好，但是对汽车厂家来说这就是隐患，所以用的人不多。

塑料振膜最常用的材质应属聚丙烯。这种pp材质，我们最常接触到的应该就是微波炉用容器和保鲜盒一类制品，都是属于射出成型的。另外，常用于各类纸箱外加强用，黄色或灰色的打包带也是由聚丙烯纤维制成。由此我们可以体认到一件事，这种材料实在是非常的强韧。多数高分子聚合物的物理特性便是韧性特强，因为分子结构巨大且排列不规则，所以机械能在其中传递时会很快的被吸收消耗，阻尼特性很好。这项优点和纸盆类似，就是高端的滑落很平顺，除了听感上柔顺自然外，能够使用低阶、简单的分音器也是一项利多。我们可以从许多欧系二音路小喇叭上感受到这些良好的特质。不过塑料振膜刚性不佳，瞬态响应总感觉慢半拍，这在高频时很突出，音圈发出的动能无法完全且一致的传达到整个振膜，也就是发生了“盆分裂现象”。虽然有良好的阻尼止住了盆分裂共振，但毕竟已无法作完美的活塞运动，失真率相对提高，听感上便是柔顺有余，解析力及动态却不足，声音缺乏透明度，声音密度感低，听起来缺乏感情，淡入凉水。积极的方法是改良，如dynaudio和infinity/genesis添加碳酸镁之类的东西，个人感觉还是声音发闷。

既然刚性较弱会导致动态和解析力的缺失，那么利用高刚性的金属材质来制作振膜，应该会得到很好的效果才对。若不谈号角喇叭用的压缩驱动器，一般能看到用于直接放射的中音或低音单元所用的金属材质，应属铝金属或其合金产物为最多，最大的优势便是刚性很强，在一定范围的工作条件下不会变形，其结果便是很低的失真和很好的细节解析力。不过金属盆内阻尼很高，所以发生盆分裂时会有很明显的共振峰出现在频率响应的高端，若不妥善处理，就很容易出现“金属声”，尖锐、刺耳、不耐听，容易听觉疲劳。解决办法是用高阶分频器，但这一来成本增加，二来声音透明度下滑。

编织纤维有类似金属盆的声音，但内阻尼略大。编织纤维振膜最大的特点是物理与化学性能稳定，可靠性高，比较适合车载领域，缺点是价格略高。

至于功率放大器，车载功率放大器都追求高效率，音质其次，多以D类为主，D类也可以出好声音，但成本较高，廉价D类的缺点就是声音不够柔顺，毛刺多，特别是中高频毛刺多。不过功率放大器是耗电大户，还是要优先考虑效率，加之对音质影响不大，所以一把不会在功率放大器上下功夫。