從“X”到“Y”，開(kāi)啟OPPO馬里亞納芯片自研的第二象限

距離馬里亞納 X發(fā)布時(shí)隔僅一年的時(shí)間，OPPO就在今年未來(lái)科技大會(huì)上發(fā)布了其第二款自研芯片——馬里亞納 Y。和第一顆自研芯片不同：馬里亞納 X是一顆具備“計(jì)算+影像”能力的專用NPU，而馬里亞納 Y則是集合了“計(jì)算+音頻+連接”能力的旗艦級(jí)藍(lán)牙音頻SoC。馬里亞納 Y突破了設(shè)計(jì)上的挑戰(zhàn)，在一個(gè)Die上實(shí)現(xiàn)了“基帶、數(shù)字和射頻”的整合，為藍(lán)牙無(wú)線傳輸帶來(lái)192kHz/24bit的無(wú)損音頻體驗(yàn)，更讓未來(lái)個(gè)性化音頻體驗(yàn)成為可能。

馬里亞納 Y開(kāi)啟了OPPO自研芯片的第二象限，也為OPPO未來(lái)的“萬(wàn)物互融”生態(tài)奠定了無(wú)線連接的硬件技術(shù)底座。

高品質(zhì)音頻體驗(yàn)的未來(lái)：無(wú)線+無(wú)損+個(gè)性化

據(jù)Luminate 2022年上半年報(bào)告顯示，全球流媒體音樂(lè)同比增長(zhǎng)了24.7%；QuestMobile 2022上半年報(bào)告顯示，中國(guó)移動(dòng)音樂(lè)用戶規(guī)模已達(dá)到龐大的7.06億。用戶在移動(dòng)設(shè)備上的音頻體驗(yàn)需求增長(zhǎng)強(qiáng)勁，同時(shí)對(duì)于音質(zhì)的要求也越來(lái)越高。據(jù)《2022音頻產(chǎn)品使用現(xiàn)狀調(diào)研報(bào)告》顯示，61%的消費(fèi)者想要比MP3更出色的音質(zhì)體驗(yàn)，例如44.1kHz/16bit的CD音質(zhì)、高于96kHz/24bit的高解析音質(zhì)和192kHz/24bit無(wú)損音質(zhì)。

可以看到，近年來(lái)流媒體平臺(tái)的曲庫(kù)質(zhì)量也在迅速提升。Spotify已宣布將推出“Spotify HiFi”服務(wù)，Amazon Music平臺(tái)也有數(shù)百萬(wàn)首無(wú)損音頻，Apple Music已有超過(guò)7500萬(wàn)首的無(wú)損音頻歌曲提供。在國(guó)內(nèi)，QQ音樂(lè)已提供高解析音頻（Hi-Res）和無(wú)損音頻；網(wǎng)易云音樂(lè)也已支持CD音質(zhì)無(wú)損，并在Hi-Res專區(qū)提供96kHz/24bit規(guī)格以上的音樂(lè)。

當(dāng)前用戶已經(jīng)習(xí)慣了使用無(wú)線音頻設(shè)備，并渴望在此基礎(chǔ)上獲得無(wú)損的音頻體驗(yàn)，但問(wèn)題在于：目前藍(lán)牙傳輸速率不足以滿足無(wú)損音頻的高帶寬傳輸要求，無(wú)損音頻仍被困在有線設(shè)備中。

最新藍(lán)牙5.3標(biāo)準(zhǔn)中，EDR（Enhanced Data Rate）支持的理論最大速率為3Mbps，然而在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中受到復(fù)雜環(huán)境因素影響，往往只能發(fā)揮大約一半的實(shí)際速率（1.5Mbps），這并不能達(dá)到無(wú)損音頻的傳輸實(shí)際要求。如下圖所示，更好的無(wú)損音質(zhì)體驗(yàn)往往意味著更高的音頻傳輸速率，像高解析音質(zhì)體驗(yàn)的實(shí)際傳輸速率要達(dá)到2.3Mbps，而像Apple Music提供的192kHz/24bit的無(wú)損音頻，實(shí)際傳輸速率要求是2.5Mbps，當(dāng)前的市面上所有的藍(lán)牙耳機(jī)均無(wú)法支持。

注：無(wú)損壓縮按照目前最高50%計(jì)算

除了追求高品質(zhì)無(wú)損的體驗(yàn)外，計(jì)算+音頻也是近年來(lái)的一個(gè)流行趨勢(shì)。高品質(zhì)音樂(lè)體驗(yàn)不僅意味著清晰度和保真度，還代表著用戶能夠獲得個(gè)性化的體驗(yàn)。像蘋(píng)果在Airpods上的提供的主動(dòng)降噪、通透模式、佩戴自適應(yīng)和空間音頻這些全新體驗(yàn)，也深受消費(fèi)者所喜愛(ài)。

但當(dāng)前音頻計(jì)算更多的是基于DSP的計(jì)算，AI并沒(méi)有真正走入計(jì)算音頻的大門(mén)。在未來(lái)隨著芯片算力提升，計(jì)算音頻將邁入以“打造個(gè)性化體驗(yàn)”為主的第二階段。例如針對(duì)用戶個(gè)人的頭型和耳廓形狀，定制HRTF模型，獲得最符合個(gè)人的聽(tīng)感等。

無(wú)線+無(wú)損的音頻體驗(yàn)，現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。OPPO此次最新發(fā)布的馬里亞納 Y，解決了藍(lán)牙音質(zhì)的難題，讓192kHz/24bit 無(wú)損音頻首次實(shí)現(xiàn)無(wú)線化。馬里亞納 Y內(nèi)集成的590 GPOS高算力自研NPU，也為計(jì)算音頻邁入第二階段奠定了算力基礎(chǔ)。

馬里亞納 Y：行業(yè)最高算力的旗艦級(jí)藍(lán)牙音頻SoC

馬里亞納 Y 是一顆旗艦級(jí)藍(lán)牙音頻SoC芯片，采用了臺(tái)積電N6RF的先進(jìn)工藝，將射頻、計(jì)算和數(shù)模轉(zhuǎn)換的部分放在一顆芯片上，不僅在每一個(gè)特性上都實(shí)現(xiàn)了行業(yè)突破的性能，整合起來(lái)又滿足了移動(dòng)端上低功耗的嚴(yán)苛要求。

超前12Mbps藍(lán)牙速率

目前行業(yè)內(nèi)藍(lán)牙SoC平臺(tái)的最高速率是6～8Mbps，耳機(jī)端的最高藍(lán)牙速率為3Mbps，而馬里亞納 Y上達(dá)到了超前的12Mbps的藍(lán)牙速率，是標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙的4倍。即使和當(dāng)前通用旗艦芯片8Mpbs的藍(lán)牙速率相比，也達(dá)到了其1.5倍。在實(shí)際的音頻傳輸中，馬里亞納 Y可以達(dá)到4-5Mbps的有效速率，因此可以很好地滿足192kHz/24bit的無(wú)損音頻傳輸要求。

超前12Mbps藍(lán)牙速率帶來(lái)的音質(zhì)提升，并不僅僅局限于192kHz/24bit，對(duì)于其他格式的音頻的提升也具有明顯的效果。因?yàn)樵趯?shí)際的藍(lán)牙環(huán)境非常復(fù)雜，遇到較差環(huán)境時(shí)為保證連接勢(shì)必會(huì)被迫降低碼率，導(dǎo)致音質(zhì)打折。12Mbps藍(lán)牙速率就可以給像96kHz/24bit、48kHz/24bit等音頻提供更大的冗余，從而保證其音頻傳始終保持在一個(gè)很好的水平。

私有URLC算法實(shí)現(xiàn)50%壓縮率

為了配合12Mbps超高速藍(lán)牙，OPPO推出了私有無(wú)損編解碼算法——URLC（Ultra-Resolution Lossless Codec）。據(jù)悉，URLC具備四大領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)：首先，URLC是除了Apple Lossless之外唯一支持192kHz/24bit的音頻編解碼技術(shù)，相比藍(lán)牙LE Audio LC3的48kHz采樣率，URLC優(yōu)勢(shì)明顯。另外，URLC將無(wú)損壓縮率首次提升到了50%，這也就是意味著傳輸同樣的音頻數(shù)據(jù)，通過(guò)URLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更小的帶寬占用。第三，URLC支持80Kbps～10Mbps動(dòng)態(tài)碼率，相比通用方案有更大的調(diào)節(jié)區(qū)間，也就意味著在復(fù)雜的外部環(huán)境中，馬里亞納 Y可以通過(guò)更精細(xì)的碼率調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)更優(yōu)秀的音質(zhì)體驗(yàn)。第四，URLC支持在芯片端的音頻分離的功能，相比市面上大部分基于云端的音軌分離方案，可以實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)”的定制音頻效果。

超前590 GOPS算力的NPU集成

作為首個(gè)集成NPU單元的藍(lán)牙音頻SoC，馬里亞納 Y的NPU算力達(dá)到了超前的590 GOPS。此外芯片內(nèi)部還集成了一個(gè)25 GOPS算力的高性能DSP，同樣是行業(yè)最強(qiáng)DSP之一。與之相對(duì)的，當(dāng)前全球最高銷(xiāo)量的耳機(jī)芯片的算力僅為9 GOPS。

在音頻SoC中集成NPU，可以實(shí)現(xiàn)能效和性能的全面提升。橫向?qū)Ρ葋?lái)看，當(dāng)前音頻SoC中傳統(tǒng)DSP單元更適合進(jìn)行音樂(lè)播放、EQ調(diào)整、編解碼等工作，但在運(yùn)行AI算法時(shí)，NPU要比DSP更為高效。從系統(tǒng)層面來(lái)看，獨(dú)立的NPU可以提供手機(jī)SoC之外的音頻專屬算力，從而提高了耳機(jī)和手機(jī)之間的傳輸實(shí)時(shí)性。

據(jù)OPPO芯片產(chǎn)品高級(jí)總監(jiān)姜波介紹，隨著算力復(fù)雜度的提升，如果只用DSP而沒(méi)有NPU，就很難達(dá)到好的效果。同樣是降噪，也有不同的最終呈現(xiàn)效果，更好的效果要求的算力會(huì)更高。目前在第三方算法在傳統(tǒng)細(xì)分領(lǐng)域，已經(jīng)用DSP+NPU做一些聲音的處理，因?yàn)樗男Ч犬?dāng)前純DSP的方案要好，這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。

全球頂尖的N6RF射頻工藝

馬里亞納 Y的定位是旗艦級(jí)藍(lán)牙SoC，那么必然要追逐最為先進(jìn)的射頻工藝節(jié)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上完成的設(shè)計(jì)才能最終達(dá)到符合預(yù)期的芯片PPA目標(biāo)。N6RF是臺(tái)積電在去年6月才宣布推出的最新的工藝，是全球第一的射頻工藝。而目前采用N6RF工藝的芯片產(chǎn)品鳳毛麟角，只有蘋(píng)果H2芯片、蘋(píng)果S8芯片中的GPS模塊和馬里亞納 Y。

任何音樂(lè)皆可全景聲

憑借上面列舉的行業(yè)領(lǐng)先特性，馬里亞納 Y首次在藍(lán)牙傳輸中實(shí)現(xiàn)了192kHz/24bit 無(wú)損音頻，并且開(kāi)啟了計(jì)算音頻的全新體驗(yàn)。基于強(qiáng)大的NPU，馬里亞納 Y首次在端側(cè)實(shí)現(xiàn)了聲音分離技術(shù)，可以從一段完整的音頻數(shù)據(jù)中，識(shí)別和分離人聲或其他特定樂(lè)器（鼓聲、貝斯、其他）的聲音。傳統(tǒng)上需要多軌的音頻工程文件才能實(shí)現(xiàn)的事，現(xiàn)在AI可以針對(duì)任意一首普通的音樂(lè)文件輕松完成；利用這一聲音分離技術(shù)，馬里亞納 Y可以為用戶提供下一代的個(gè)性化聽(tīng)音方案。

當(dāng)前基于馬里亞納 Y，OPPO提供了兩類計(jì)算音頻的體驗(yàn)。一是自定義全景聲，用戶可以自由修改AI分離后每條音軌的音量和位置，創(chuàng)造個(gè)性化的聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)。二是萬(wàn)能全景聲，可以將任意普通音頻，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化成立體聲、環(huán)繞聲或者全景聲，形成極具沉浸感的聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)?！皬膽?yīng)用視角來(lái)看，馬里亞納 Y這顆芯片設(shè)計(jì)具有一定的超前性，兩年以后它的算力、工藝制程等各方面也會(huì)保持一定競(jìng)爭(zhēng)力。”姜波分享到。

開(kāi)啟芯片自研第二象限，夯實(shí)“萬(wàn)物互融”技術(shù)底座

作為第二顆自研芯片，馬里亞納 Y的意義重大。首先是在計(jì)算音頻的探索方面，馬里亞納 Y的冗余算力，讓AI賦能計(jì)算音頻成為可能，未來(lái)更多全新的個(gè)性化體驗(yàn)呼之欲出。另外更重要意義在于，這顆芯片代表著OPPO擁有了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的短距射頻連接能力，為“萬(wàn)物互融”奠定了硬件技術(shù)底座。

探索AI+計(jì)算音頻的未來(lái)

早在2016年，OPPO就通過(guò)AI算法實(shí)現(xiàn)了前置單攝的人像模式；在2021年的馬里亞納 X上，通過(guò)AI計(jì)算實(shí)現(xiàn)了4K視頻降噪、單攝準(zhǔn)確景深測(cè)算等功能；而今天發(fā)布的馬里亞納 Y，正在探索AI+計(jì)算音頻的未來(lái)。自定義全景聲和萬(wàn)能全景聲只是馬里亞納 Y對(duì)NPU和聲音分離技術(shù)結(jié)合的第一次嘗試，未來(lái)還有更多空間可以探索。

全球領(lǐng)先的科技公司和研究機(jī)構(gòu)，正在積極探索AI如何實(shí)現(xiàn)下一代的聲音體驗(yàn)。但當(dāng)前的算法框架更多依賴于云端的計(jì)算硬件，有了馬里亞納 Y的NPU加持，未來(lái)類似的算法在設(shè)備端的部署將會(huì)成為可能。例如利用聲音分離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更加純凈的通話降噪效果；利用聲音分離技術(shù)對(duì)老電視劇的人物對(duì)話進(jìn)行增強(qiáng)；或是利用這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的卡拉OK體驗(yàn)等等。除了這些和音質(zhì)相關(guān)的AI增強(qiáng)優(yōu)化外，其他一些智能的應(yīng)用，像音頻內(nèi)容分類、環(huán)境感知、自然語(yǔ)義處理等也有望在設(shè)備端實(shí)現(xiàn)突破。

夯實(shí)萬(wàn)物互融的連接基礎(chǔ)

此次OPPO未來(lái)科技大會(huì)上的主題是“致善·三生萬(wàn)物”，而這個(gè)“三”，指的就是OPPO硬件（馬里亞納自研芯片）、軟件（潘塔納爾跨端系統(tǒng)）和服務(wù)（安第斯智能云）。2019年OPPO未來(lái)科技大會(huì)上，OPPO創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官陳明永提出“萬(wàn)物互融”的概念，而今隨著安第斯智能云的發(fā)布，OPPO 硬件+軟件+服務(wù)的布局正式宣布完成，芯云一體、軟硬結(jié)合，將為用戶帶來(lái)全新的萬(wàn)物互融體驗(yàn)。

要實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互融，低功耗無(wú)線連接必不可少。而要追求極致的連接體驗(yàn)和生態(tài)融合，選擇市場(chǎng)上的通用方案顯然是不夠的。作為系統(tǒng)廠商對(duì)于用戶場(chǎng)景的理解更為深刻，能夠根據(jù)想要達(dá)到的實(shí)際場(chǎng)景來(lái)反推軟硬件的定制化方向，而通用芯片廠商則更追求市場(chǎng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

姜波表示，“端對(duì)端的連接技術(shù)是硬件能力里特別重要的基礎(chǔ)性技術(shù)。OPPO強(qiáng)調(diào)萬(wàn)物互融，未來(lái)會(huì)在短距通信、端到端的體驗(yàn)上做很多探索和改進(jìn)。馬里亞納 Y讓OPPO第一次在端到端，通過(guò)私有協(xié)議實(shí)現(xiàn)了連接。這個(gè)連接的基礎(chǔ)能力是OPPO一定要建立的。”

OPPO的造芯之路：勤學(xué)不輟，持之以恒

去年發(fā)布的馬里亞納 X已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了千萬(wàn)級(jí)的出貨量，并且在終端體驗(yàn)上獲得了用戶的認(rèn)可。雖然馬里亞納 X是一顆協(xié)處理器，但是一個(gè)完整的系統(tǒng)，代表OPPO具備了完整的系統(tǒng)SoC的能力。而今天發(fā)布的馬里亞納 Y，則代表著OPPO實(shí)現(xiàn)了連接能力的掌握。兩顆高端自研芯片的發(fā)布，讓我們看到了OPPO堅(jiān)持長(zhǎng)期主義和極致探索的造芯理念。

在芯片產(chǎn)品定義上，OPPO擅長(zhǎng)找到差異化的點(diǎn)，并始終以用戶價(jià)值作為根本。姜波表示，“OPPO自研芯片的出發(fā)點(diǎn)，就是能夠給用戶提供價(jià)值，這個(gè)視角是OPPO規(guī)劃自研芯片時(shí)最主要、最根本的出發(fā)點(diǎn)?！币虼?，OPPO推出自研芯片，并不是為了替換掉某顆芯片，獲得成本收益，而是因?yàn)槟壳暗男酒袩o(wú)法達(dá)到其想要獲得的用戶體驗(yàn)。作為系統(tǒng)廠商，OPPO非?？粗卮怪闭蟽r(jià)值，同時(shí)也兼顧用戶的價(jià)值。

從芯片架構(gòu)上來(lái)看，馬里亞納 Y上的NPU和馬里亞納 X上的MariNeuro架構(gòu)和側(cè)重點(diǎn)有所不同。對(duì)影像來(lái)說(shuō)，需要做很多的像素級(jí)的降噪和影像算法。但對(duì)于音頻來(lái)說(shuō)，比較側(cè)重于時(shí)域的AI推算。另外，馬里亞納 Y上射頻能力要求極高。業(yè)內(nèi)戲稱模擬射頻是一門(mén)玄學(xué)，這是因?yàn)槠涓简?yàn)設(shè)計(jì)者的深刻理解和經(jīng)驗(yàn)，需要通過(guò)摸索去完成設(shè)計(jì)目標(biāo)。超前的藍(lán)牙傳輸速率，代表著OPPO已經(jīng)掌握了業(yè)內(nèi)頂尖的短距射頻技術(shù)。

從工藝制程上來(lái)看，6nm是一個(gè)先進(jìn)工藝的分水嶺，一次流片費(fèi)用就高達(dá)上億元。而OPPO與臺(tái)積電一直密切合作，針對(duì)其先進(jìn)工藝實(shí)現(xiàn)前瞻布局。早在N6RF正式發(fā)布前一年，OPPO就已經(jīng)展開(kāi)了合作，這里除了前端的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)外，更考驗(yàn)芯片后端工程師的專業(yè)度。OPPO通過(guò)專門(mén)的后端團(tuán)隊(duì)提前測(cè)試工藝的特性，確保其在實(shí)際流片過(guò)程中的芯片達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)。

從產(chǎn)品布局上來(lái)看，OPPO顯然是胸有成竹。馬里亞納 X是協(xié)處理器，而馬里亞納 Y是一顆完整的藍(lán)牙SoC。從NPU到SoC是更進(jìn)一步，而從藍(lán)牙SoC到下一步，OPPO還會(huì)帶來(lái)什么別的具備AI能力的芯片，令人更加期待。

姜波表示，做硬件更需要耐心，要遵循客觀研發(fā)節(jié)奏，腳踏實(shí)地。一個(gè)芯片從產(chǎn)品定義、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造到用戶體驗(yàn)收集和反饋，整個(gè)過(guò)程可能需要兩年之久，而迭代往往需要的時(shí)間更長(zhǎng)。OPPO有超過(guò)2000人的芯片團(tuán)隊(duì)，用十年磨一劍的心態(tài)去做好芯片。

結(jié)語(yǔ)

馬里亞納 Y是當(dāng)之無(wú)愧“旗艦級(jí)藍(lán)牙音頻SoC芯片”，192kHz/24bit無(wú)損音頻和藍(lán)牙相結(jié)合，引領(lǐng)了移動(dòng)端的極致音頻體驗(yàn)；行業(yè)首創(chuàng)的高算力NPU集成，探索未來(lái)計(jì)算音頻可能。

自研芯片馬里亞納 Y帶來(lái)的連接硬實(shí)力，是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)。從馬里亞納 X到馬里亞納 Y，開(kāi)啟了OPPO自研芯片的第二象限。OPPO自研芯片，堅(jiān)持長(zhǎng)期主義，持續(xù)在深水區(qū)探索。馬里亞納雖然是極深海域，深不見(jiàn)光，但第二顆自研芯片的發(fā)布，讓我們感覺(jué)其自研之路未來(lái)一片明媚。