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万里长征造芯路,OPPO迈出了第二步

2022/12/19
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OPPO造芯第二步,马里亚纳Y为什么是“计算音频”?

12月14日,在OPPO INNO DAY 2022期间,OPPO正式发布了自己的第二款自研芯片:马里亚纳®️MariSilicon Y(以下简称马里亚纳Y)。

在此之前,OPPO的第一款自研芯片马里亚纳X,发布于2021年12月,是一颗主要瞄准“计算影像”领域的NPU。

而本次发布的马里亚纳Y,则是着眼于“计算音频”领域,是一款旗舰级的蓝牙音频SoC。

从X到Y,从影像到音频,从NPU到SoC,OPPO造芯的一盘大棋已经徐徐展开。

【1】

近几年来,自研芯片已经成为每一家手机大厂的兵家必争之地。

到目前为止,已经发布的自研芯片,绝大部分都集中在研发入手容易,用户需求迫切的“计算影像”领域。

但这并不意味着,其他领域没有机会。

OPPO此次率先布局的“计算音频”,正是一个极具应用潜力的方向。

首先,它有广阔的市场需求。

Luminate报告数据显示,在2022年上半年,全球流媒体音乐同比增长了24.7%,而视频流媒体播放增长了28.1%。

在中国,移动音乐用户规模更是达到了7.06亿。

同时,“计算音频”也正在越来越多领域,为用户创造前所未有的声音体验。

比如主动降噪功能,让用户可以根据所处的环境,选择声音体验是隔离外界还是开放通透。

比如空间音频创造的沉浸式体验,可以让用户在转动头部的时候,声音获得跟随的效果,实现用户与内容的独特交互。

目前,全球的科技公司和研究机构,都已经在加速下一代的计算音频探索。

比如谷歌,已经发布了全新的音频生成框架AudioLM,只需要简短的音频样本,就能学习生成逼真、高质量的语音和音乐。

在这些趋势下,传统的音频硬件已经逐渐成为短板。

比如蓝牙的传输速率。

基于强大的便捷性和低功耗优势,蓝牙是手机音频最主要的无线传输方式。

但目前的蓝牙标准,在现实环境里基本无法传输高于48kHz/24bit品质的无损音频。

同时,蓝牙耳机的播放、EQ调整、编解码等绝大部分音频计算处理,都是通过DSP数字信号处理器)来完成,算力和功耗都无法为AI提供足够支持。

上游芯片巨头也已经意识到这些问题,并通过优化音频芯片编解码、提升无线传输速率、主控SoC向音频开放赋能等方式,强化手机音频体验;比如高通推出了S5 Gen 2和S3 Gen 2这样的独立蓝牙音频芯片。

而OPPO基于对用户需求和应用场景的深入理解,专门研发推出了马里亚纳Y,或许意味着“计算音频”将成为“计算影像”之后的下一个大潮流。

【2】

瞄准传统蓝牙音频设备的痛点,马里亚纳Y实现了三大核心突破:

针对蓝牙传输速率瓶颈:

马里亚纳Y通过自研技术,实现了12Mbps的全球最快蓝牙速率。

怎么理解这个数据呢?

目前,最新的蓝牙国际标准5.3,支持的最大理论速率仅有3Mbps。

联发科最新推出的天玑9200平台,蓝牙音频传输速率的理论峰值,也只有8Mbps。

目前,192kHz/24bit是主流音乐平台上,无损音乐的最高规格。但由于传输速率限制导致的延迟和卡顿,用户无法通过蓝牙设备来欣赏这个质量的无损音乐。

而现在,马里亚纳Y的12Mbps的传输速率,第一次让蓝牙设备可以从容传输192kHz/24bit无损音频,让用户获得最巅峰的音乐体验。

值得注意的是,据OPPO芯片产品高级总监姜波透露,马里亚纳Y中的蓝牙模块,从协议定义、架构设计、技术实现,乃至对其他低速蓝牙协议的兼容,全部都是由OPPO自研完成的。

此外,马里亚纳Y也首次采用了OPPO自研的音频编解码技术URLC,将无损压缩率首次提升至50%,并支持80Kbps~10Mbps动态码率。

这意味着,它可以用更小的体积,传输更大的无损音乐文件,并在受到外部环境的信号干扰时,也能更好地确保流畅、稳定。

针对计算音频支撑乏力:

作为首个在耳机侧集成NPU单元的蓝牙音频SoC,马里亚纳的算力堪称恐怖。

仅仅是它的NPU单元算力,就达到了超前的590 GOPS(科技杂谈注:1GOPS=每秒10亿次计算)。

此外,马里亚纳Y集成的DSP单元,算力也达到了25 GOPS,位于当前全行业性能最强之列。

一个更容易帮助我们理解的对比是,目前全球销量最高的耳机芯片,算力只有9 GOPS。

即使对比目前最先进的DSP单元,马里亚纳Y也能提供23倍以上的算力,以及16倍以上的计算能效。

这意味着,大量的计算工作可以在音频设备内实时完成,而不用在耳机与手机之间传输,从而最大限度降低延迟。

而且,面向未来更多的AI音频应用,音频设备也有了持续升级的可能。

比如,依托强大的NPU,马里亚纳Y已经首次在音频端侧实现“声音分离”技术。

该技术可以从一段完整的音频数据中,识别和分离人声或其他特定乐器的声音,并生成独立的音轨。

过去,这样的操作需要专业人士,通过多轨音频工程才能实现,而现在,AI就可以帮助用户轻松完成。

用户可以自定义修改每一条音轨的音量,在虚拟声音空间中的位置,自由定制只属于自己的全景声听感;也可以无视音频原本格式,将老音乐重新转化为立体声、环绕声或者全景声。

据OPPO透露,在目前阶段,“声音分离”最多可分离生成四条独立音轨——人声、鼓声、贝斯、其他。

但显然,这仅仅只是一个开始。

毫无疑问,有了超强的算力和先进的AI算法,马里亚纳Y有望引领一场全新的计算音频大潮。

针对功耗过高:

为了解决传统低功耗蓝牙音频芯片大量存在的性能与功耗矛盾,马里亚纳Y率先将N6RF制程工艺引入到了蓝牙芯片当中。

N6RF是目前全球最先进的射频芯片工艺,能帮助射频芯片减少33%的面积,能效提升更是高达66%。

得益于N6RF的制程,马里亚纳Y能够令音频设备在获得更高性能的同时,兼得更低的能耗和更长的续航。

【3】

就目前来看,无论马里亚纳X,还是马里亚纳Y,都令人惊艳。

在此之前,马里亚纳X以传统算法难以企及的强大能力,让实时视频首次达到了4K清晰度和实时景深计算,帮助首次搭载这颗芯片的OPPO Reno8手机收获无数好评。

现在,马里亚纳Y,也可以用一张图来总结它的颠覆:

但对于OPPO来说,它们都只是起点。

在12月14日的OPPO INNO DAY 2022上,OPPO副总裁、OPPO研究院院长刘畅表示,OPPO已经布局了三大核心底层技术:

马里亚纳是自研芯片计划,是OPPO面向未来的强劲性能心脏;

潘塔纳尔是智慧跨端系统,是OPPO与合作伙伴协同创新的共用“中间件”;

安第斯是终端智能云,是OPPO面向未来的智慧大脑和智慧服务平台。

“这三大技术是价值最高、最先进、也是难度最大的核心技术,是OPPO必须啃下的硬骨头。”刘畅说。

依托三大计划,OPPO以芯片为基础、以多端为载体、以智能云为大脑,“芯-端-云”三位一体,协同发展,从而实现算力融合与数据流转,最终带来一场“芯云一体、多端融合”的智能设备体验革命。

不久前,OPPO创始人兼首席执行官陈明永也曾公开表态:“我们必须在底层硬件上有自己的能力,最重要的就是做好芯片。”

这意味着,在OPPO的造芯路上,马里亚纳X和马里亚纳Y只是漫漫长征路上的一个起点。

对OPPO来说,这两颗芯片落地的最大价值,不仅仅在于大幅提升终端产品能力,更在于为后续的更多自研芯片趟出一条路。

研发芯片是一项投入极高、风险极大的工程。OPPO甚至特意用地球最深海沟“马里亚纳”命名其芯片计划,来体现自研芯片这项工程的艰难程度。

而两年时间,OPPO以极其强大的魄力与实力,拿出了以上两颗芯片。

其中挑战之大,真的令人震憾。

马里亚纳X虽然只是一个独立的NPU单元,但从前端设计、后端设计、IP设计、内存架构、ARM CPU设计方案、算法、到供应链流片,全部都是由OPPO自己的团队完成的。

马里亚纳Y更是直接从影像领域跨到了音频领域,从独立的NPU单元扩展到了完整的SoC,甚至直接挑战行业公认技术最先进、难度最高、风险也最高的N6RF射频工艺制程,并取得成功。

即使对有着深厚芯片开发经验的团队,这些挑战都具有极大风险。

但也正因如此,马里亚纳X和马里亚纳Y的成功完成,让OPPO团队拥有了一个完整的芯片开发体系,拥有了将先进制程工艺应用于射频系统的能力。

一个简单例子是,在马里亚纳Y中,也有NPU单元,但根据计算音频和计算影像的需求差异,它的架构、吞吐量等设计都和马里亚纳X有所差异,这也体现了OPPO对于芯片研发的理解深入。

对于以“芯云一体、多端融合”为未来目标的OPPO来说,未来从芯片到跨端系统再到云,各个体系的交互将会越来越深入紧密。

到那时,一个普通用户,在一个普通场景里的一个普通操作,可能都会同时调动马里亚纳、潘塔纳尔和安第斯的全面协同。

所以,前期对于芯片能力积累得越充分,未来构建完整体系的时候,就会越从容。

用陈明永的话来说就是,OPPO这盘棋,正在用一步步的本手积累妙手。

“好的芯片难做,我们做了,才能长期在用户体验上形成优势。这个过程不是那么轻松的,需要花时间,过程中还会有很多质疑,但我们必须保持平常心,尊重客观规律,一步一脚印走得扎扎实实。”陈明永说。

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