Top quality calls for Huawei

华为需要高质量

突然间华为手机变得随处可见。这就是手机市场的发展趋势:快速改变以适应我们的需求。最开始是SMS短信,然后是自拍和视频通话。现在,华为的顶级智囊正在实施音频技术,推动物理极限—为HD语音变革做好准备。

早在2015年,华为智能手机在欧洲已经被广泛使用。在这里,一些机型如荣耀V8的尖锐线条提供了一种取代传统品牌的新选项。华为在中国市场已经是最大的电信公司,和最畅销智能手机制造商,在中东和非洲也保持快速增长。现在,在取得了如此规模的成功之后,华为已经强化了对提供最好的总体服务质量的关注度。

然而,高端手机市场是一个拥挤和竞争的地方。人们对高质量是最低要求,它取决于任何情况下的高音频表现——无论是播放音乐或者是讲话。所以,诚然华为要极力进入高端领域,他们的声学开发人员就必须努力工作,以抓住对质量敏感用户的注意。

Top quality calls for Huawei

未来的声音

手机技术在过去十年间以惊人的速度发展,基本上除了它的原始作用:互相通话之外,其它所有方面都被改变。HD语音大大增加了现有程度上通话的频率带宽,从而提高了性能。目前的标准频率范围基于铜线的宽带限制,它是1920年代在Bell实验室的研究确定的——普通老式电话业务(POTS),对于手机来说很容易满足。

但是当世界开始远离传统有线网络,代之以通过网络数据发送语音——使用VoLTE(长期演变声音)——我们将绕过网络对频率范围的限制。HD语音在某些情况下已经可用了,例如在德国的某些网络下。

 

比铃声更清楚
在不久的将来,音频质量的一个重要组成部件将是有效高清(HD)语音能力。未来指日可待,这个新的技术有望改变我们打电话的习惯,使通话变得很真实,就像我们在一个房间里对话一样。

“手机必须轻薄,漂亮,没有很多的开孔。所以,我们受限于要设计尺寸非常小但是可以提供高质量音频的元器件。”
Mahmod Alrawi,总工程师,华为

 

HD语音使对话的频率带宽更宽,可减少含混不清的情况。对高频和低频声音也有更好的定义,对于像‘s’ 和 ‘f’这样的发音有更好的区分。最终,对话变得更自然,可以快速识别打电话的人,可减少重复次数。这样在嘈杂环境的轻松沟通,例如拥挤的街道,也会有更好的感知效果。

由于世界范围内的移动网络基础设施都在升级以支持VoIP(网络语音),这样的语音电话很快每个人都可以使用。这会激励制造商,允许他们在实现最好的通话质量上展开竞争。正如华为的总工程师Mahmod Alrawi说,“我们认为,当运营商提供这项服务时,HD语音会取得突破,所以我们需要准备好。”想像一下:手机的实际对话质量可能会决定品牌的命运。

Top quality calls for Huawei亚洲的背景噪声级别普遍更高,因此要求更高的接收音量比率(RLR)

设计师的制约
对于华为和它的竞争者来说,提供高质量音频已经是一个巨大的挑战。由于手机太小,并且它的行业设计被严格界定,所以留给音频元器件例如传声器和接受器的改进空间很小。“手机必须轻薄,漂亮,没有很多的开孔。所以,我们被限制于要设计尺寸非常小但是可以提供高质量音频的元器件,” Mahmod说。对于喇叭来说,也有很严格的物理限制。“我们说的是可移动的空气容量,”他说。“这些事情我们都不能忽略。”

“我们认为,当运营商提供这项服务时,HD语音会取得突破,所以我们需要准备好。”
Mahmod Alrawi,总工程师,华为

比这些更有挑战的是客户的需求,他们想不用耳机而用外音播放音乐——有好的音频质量和更高的声压级(SPL)。“这些元器件很小,例如6 x 15 毫米,” Mahmod说。“并且有了HD语音后,这些元器件必须为我们提供250Hz到10kHz的范围。所以现在我们提供的音频质量必须是过去频率范围的两倍,并且要有更高的SPL且无失真。”

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新的材料和算法
答案是要变得智能。“我们依赖于技术,我们与供应商讨论如何创造出有真正好的音频表现的好的元器件,我们使用高新的技术例如用于振膜,磁铁和线圈的新材料,”Mahmod说。

更高的频率性能要求扬声器和接收器的膜片能更快地移动——这样会发热。所以,华为使用的很多扬声器都有一个智能的功率放大器,可以通过测量膜片的温度和计算它的偏移来避免失真和损坏。事实上,最新的华为手机—P9 Plus—使用了一个双智能功率放大器,所以在免提模式中,它将耳机用作高音扬声器以获得更好的高频回放。

不仅仅这些硬件,音频编码在提高声音质量上也发挥着越来越大的作用。一个例子就是回声。就像现在很多顶级的 VoIP电话服务一样,移动HD语音面临着反馈问题。“开发先进的回波消除算法来克服这个问题是一个重大的挑战,” Mahmod说。

这样的编码技术使得华为可以根据特定要求调整手机的性能。“有时我们会有来自运营商的要求,想要更高的接收音量比率(RLR)。特别是在亚洲,因为那里的背景噪声级别普遍更高,” Mahmod说。

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火车和含糊通话的测试
在将一种手机投入市场例如欧洲之前,运营商通常要求华为进行数百个测试“案例”,在测试中真实地评估手机会被使用的方式。含糊通话——即两个人在同一时间讲话,或在嘈杂环境包括自助餐厅和火车站进行通话,其标准测试可确保噪声和回波消除能力满足运营商对基于感知的参数例如PESQ(通话质量的感知评估)的最低要求。

HD语音规格

采样率:

  • 传统的数字电话对我们的声音进行8 kbps的采样
  • HD语音采样率为16 kbps,为传统电话的两倍,具有更高的清晰度和真实性

频率范围:

  • 人类声音的频率范围从80 Hz扩展到14 kHz
  • 现在的POTS电话的限值为300 Hz – 3.4 kHz的窄带范围和250Hz – 8kHz的宽带范围 
  • HD语音能提供一个至少是50 – 10 kHz的通用标准范围
  • 未来可能的“全HD 语音”的试验达到了20 Hz 到20 kHz,请访问 www.full-hd-voice.com

另外,华为重复了今天我们使用手机的现代方式,例如可以按与嘴的不同角度拿手机,和面对面的视频会议。为了检查手机在更高频率和声压级,这些能反映高质量的区间的频率响应,华为使用了Brüel & Kjær的宽频耦合器。这些能“高位检漏”,所以他们可以准确地模拟出人们拿着手机远离面部的情况。据Mahmod所说,“Brüel & Kjær的宽带耦合器是独一无二的。当手机在高频上不稳定时,Brüel & Kjær的设备可以足够稳定地帮您找到原因。”

超越标准实现领先
Brüel & Kjær的人工头与躯干模拟器(HATS)也是华为信任和偏爱的产品,不仅仅是在开发测试期间,在生产线对成品耳机样件进行测试时也是如此。“我们使用HATS的部分原因是在中国的标准组织也使用它,所以使用相同的在情理之中。Brüel & Kjær与标准组织合作了很长的时间,所以我们知道我们正在与在该领域有深入了解的人一起合作,”Mahmod说。

“有时我们会有来自运营商的要求,想要更高的接收音量比率(RLR)。特别在亚洲,因为那里的背景噪声级别普遍更高。” 
Mahmod Alrawi,总工程师,华为

然而,仅仅满足标准对华为来说是不够的。为了扩大他们在高端市场中的吸引力,他们需要音频表现来引领这个领域。并且毫无疑问,当HD语音变革将音频质量引入到我们的日常电话中时,华为想要取得领先位置。“现在,我们的手机已经为HD语音质量做好准备了,但是我们所有的竞争者也这样做了。每个人都在努力比其他人做得更好,” Mahmod说。“我们想要成为市场领导者。当涉及到声音质量和提供惊奇的体验时,我们想要处在顶端。因此,我们内部的质量标准远高于任何运营商的标准。”

 

华为档案


  • 华为成立于1987年,是中国最大的电信公司,拥有超过170,000名员工,2015年年收入为608.39亿美元
  • 电信网络和服务的全球创造者
  • 华为在中东和非洲的市场份额相对于2015年前两年翻了两番
  • 2015年开始强势关注欧洲市场
  • 全球性的研发机构,包括芬兰的一个实验室,它与华为的芯片组发展部门HiSilicon和中国HQ未来技术共同合作,致力于开发音频编解码器