车用无损音频播放器是如何设计的
所属分类：汽车音响
2014-4-11 20:54:27 推荐指数：
这两年，得益于内建DoP对应的192kHz/24bit DAC芯片的大量量产，DSD数字音乐档案透过USB或者以太网传输越来越廉价，无损音频播放器如雨后春笋一样，在市场上扎根、壮大。这当中，高端的诸如Linn，宣布放弃家用cd机的研发生产，全力主攻数码音频播放；中低端的市场俨然成了国产播放器的主战场，既有家用的一体播放机，也有便携的小型机，价格涵盖了几百到一万多元的区间，争持相当激烈。加上本身已存在多年的PC-HiFi，还有苹果这个异类平台，无损音频播放终于进入寻常百姓家了。
然而，当我们希望把现下的无损音频播放方式移植到车上，或者更直接的，我们希望在车上简单、有效、高质量的回放我们收集到的各种无损音频文件（如Wav、Ape、Acc、Flac等）时，撇开RCA接口或功率输出与车用要求完全不符的“死症”，我们还是会发觉每一种方式都有着它们固有的先天性的弊端：
1、家用式的播放器，这里根本不用展开，供电方式完全不一样；
2、便携式播放器如七彩虹C4、QLS QA-550、Iriver AK-120等，都有数字输出，续航能力也绝对够用，作为无损音频播放器接在车上是目前比较流行的做法，优点是携带方便，音质有保证，缺点是屏幕太小，操作不便，行车时操作非常危险（这当中尤以C4为甚）；
3、苹果IPAD及IPAD MINI为首的平板电脑，屏幕够大，操作也比较简单、方便，本来也应该是无损音频播放器的首选（我甚至曾经在Mini问世时在论坛里发起讨论帖：《讨论下ipad mini作为数字转盘的可能性。。》），但奈何最大64G（实际根本没有那么多）的容量，根本装不了几个专辑，且苹果的唯一接口如果用作数字输出，更加很难做容量扩展；
4、PC-HiFi移植方案一：使用笔记本+带数字接口的USB声卡，供电、接口的问题解决了，但上车之后笔记本放哪里？放副驾驶位意味着别人没法坐了（或者帮你一路抱着这台笔记本），放后排操作不了，放脚底下影响开车……
5、PC-HiFi移植方案二：装一台电脑，扔在随便什么角落，接上带数字接口的声卡，操控可以选择用平板通过远程连接操控，甚至可以通过ARM，通过原车或加装的电子屏、方向盘遥控等实现。关于这种无损音频播放模式，有个非常著名的帖子《京帮咖啡车载电脑上车作业 一期工程完工了》（by @茉茗沏妙 ）， 大家可以百度一下参考 。这个做法目前来看，算是音质与操控皆可兼顾了，但由于需要对电脑软、硬件有比较深入的认知，自己玩玩DIY过把瘾可以，还不适合大规模推广应用。
6、PC-HiFi移植方案三：直接在原车2 din位装一台dvd导航大小，带显示屏的微型PC，并兼容ARM平台，这个我和@Rocky 一年多前做过尝试，最后由于时间关系中断了，现在回想，还有一大原因是windows系统在触摸屏上实在太难用（当时Win8还没问世），我们甚至想过预备一只无线鼠标，反正我俩的大腿都又肥又滑……总之，这个就算试验成功，依然属于DIY的范畴，对市场不会带来任何的正面作用；
7、在现今的DVD导航上加上无损音频播放功能。这个其实一些大牌子早就加了，只是在他们看来，无损音频播放=usb口+足够的格式支持，音质从来不是他们需要考虑的因素。有的大牌子DVD导航虽然提供了数字输出，但输出质量实在不敢恭维，而且bug多多，用起来平添烦恼。
8、阿尔派（Alpine）将其车用数字播放器产品系列定位为“低端消费品”，格式仅仅支援MP3/AAC；先锋（Pioneer）有款名为CD-7X的“数字接口”，可以接驳USB，可以支援Wav格式，但缺乏对CUE文件的支持，更要命的是，虽然其能通过支持的主机上直接进行选歌等操作，但这些主机无一例外均是先锋的高端播放器如P01、ODR等，换句话说，这个CD-7X只能作为这些动辄过万的高端主机的“附属品”存在，完全不具备性价比。
以上的种种“不妥”说明了他们还未能满足能让大多数车主应用上的车用无损音频播放的基本要求。那么，我所说的“基本要求”都包括什么内容呢？满足这些要求，又有多大的难度呢？
在我看来，一台真正的车用无损音频播放器的设计，需要从三个方面去把握：In，Out，Process。
一、In
这里的In有两层含义，一是指Command Input（指令输入），二是指System Embedded（系统嵌入）。
1、Command Input（指令输入）
和家用绝然不同的是，我在这里将车用无损音频播放器的指令输入作为最最基本和关键的一环，原因就是四个字“行车安全”。一般来说，我们的眼睛离开前方路面的时间超过0.4秒（大脑做出紧急反应判断的最慢时间），就有可能对安全行车造成威胁（低速的，视野开阔的环境下，这个时间可以适当放宽）；这就使得我们不可能像在“我的电脑”或者“foobar”上利用键盘输入一长串歌名去查找一首歌。那么，如何能够快速、安全、有效的从可能的海量歌曲中迅速定位到某一首歌，就是一个播放器是否真的适合放在汽车使用的分水岭。以下，是各种常见的指令输入方式的比较：
（1）按键输入。包括主机上的按键，遥控器按钮，方向盘控制器按钮等“有形”的物理按键。其好处是熟悉之后可以就某些指令进行“盲操作”，比如上一首下一首、大小声调教、暂停、重播、随机播放等。缺点是当操作指令超过3步，效率就会急剧下降；超过8步，比如快速挑选多层目录、搜索歌曲等，基本上就会失效。一种解决方法是增加更多物理按键，或者添加更多的“快捷方式”，如长按、双按均可做出定义，但这并不能根本上解决长指令的效率问题。
（2）触屏输入。在触摸屏上输入指令。好处是所见即所得，操作指令越复杂，越能体现其效率。但缺点非常明显：由于不能精确定位，盲操作失误率极高。打个比方，（1）和（2）就好像以前的有按键的手机和现在的智能手机，当需要拨打电话时（本人反对开车时操作电话，只是为了举例，特此说明），如果记得号码，（1）比（2）要方便得多，盲操作就能拨出；但如果接听电话时需要查找某个号码或者录音，或者查找某条短信，则（1）是怎么也快不过（2）的。一个有效的解决办法，是利用多点触控功能，定义一些快捷键手势（如两指左右划、两指连击等），增加短指令盲操作的成功率。
（3）语音输入。带有语音识别功能的影音播放系统，肯定是以后的趋势。但不是现在：一是语音的识别率并不能得到保证；二是现在的高品质音频格式文件，多以整轨+cue索引文件的方式保存，对cue文件内容进行检索，专辑数量多起来，效率根本得不到保障；而且，遇到重名的怎么办？比如十段不同的钢琴协奏曲，第二乐章都叫做“Adagio”，语音输入检索就很难解决这个问题。而全部转换为单轨音频文件，为几千首歌曲都编上不同的名字以提高语音输入的准确率，则会额外牵扯掉玩家非常多的时间和精力。
那车用无损音频播放器，应该采取哪种指令输入方式呢？我的答案是“任君选择”。就是通过不同的配件，支持并提供尽可能多的途径，让用户自行选择、使用最适合他们的方式。如果是我自己用，我会选择遥控器的方式，但需要多加几个我觉得非常有用的方式：1、先随机后顺序播放。比如按一次按钮，播放器从众多目录中随机选择一首歌，听完之后如果没有新的指令，直接播放同专辑中下一首歌曲；2、为每一首歌建立播放台账，每播放一次计数器自动加一。然后添加两个按键，一个是最常听歌曲随机播放，另一个是最不常听歌曲随机播放，这样当听歌达到一定的积累，播放器会“学到”如何迎合玩家的口味与意图。
2、System Embedded（系统嵌入）
这个问题对于家用而言，同样“不是问题”：或者通过RCA接入前级或后级，或者通过数字信号线接入解码器。但车用的无损音频播放器，需要考虑的问题就多多了：当一个车主拥有了一只无损音频播放器，是该围绕这个播放器来重新打造一套汽车音响系统，还是将它通过不同的形式接入现有的系统呢？这就是System Embeded（系统嵌入）的含义。一个专门为汽车打造的无损音频播放器，设计前先要了解大部分系统嵌入方式，再选择主流的或者能体现自身价值的嵌入方式来提供音频接口。那么，目前汽车上的外部播放器接驳入现有系统的方式有多少种呢？
（1）FM发射形式。没有讨论的必要了。
（2）AUX接入原来的系统。现在包括很多原车音响在内的系统，都提供了AUX接口以接驳包括手机、平板电脑、MP3等外来音频播放器。但这种形式仍然属于比较低档的应用，丝毫体现不了无损音频文件的优势所在。
（3）无损音频播放器作为主播放器，AUX输出变成输入。这种与上一点相反的接法，同样是以牺牲某个音源的音质的为前提的。而且，将其作为主播放器，除了AUX端需要提供够质量的接驳模块外，指令输入与显示方式都要配套完善，无疑也必将拉高播放器的制造成本。
（4）一种新的想法，是无损音频播放器的功率输出与原车音响的功率输出接在一起，播放器内增加一个电压侦测的模块，一旦判断到原车音响有功率输出，马上启动静音或暂停。这种系统嵌入的方式，好处是基本不用对原车音响进行改动，而且不会受AUX传输音质大幅度劣化的影响。这种嵌入方式最大的问题是对于有独立功放的系统（如后改装的系统或原车即带有功放的系统），由于跳过了功放放大，声音差异非常大，因此这种方法只适合于原车音响（带功放除外）不做改动或只做了更换喇叭的后改装系统。
（5）对于车上原本就带有解码器（如先锋ODR、阿尔派H800等）的系统，嵌入就相当简单了：直接作为数字转盘，通过数字信号传输。因此，数字接口（包括同轴和光纤）应该作为无损音频播放器的必备接口，而不是像市面上大部分主机（包括CD主机与DVD导航主机）一样，将其略去了。
然而，当我们希望把现下的无损音频播放方式移植到车上，或者更直接的，我们希望在车上简单、有效、高质量的回放我们收集到的各种无损音频文件（如Wav、Ape、Acc、Flac等）时，撇开RCA接口或功率输出与车用要求完全不符的“死症”，我们还是会发觉每一种方式都有着它们固有的先天性的弊端：
1、家用式的播放器，这里根本不用展开，供电方式完全不一样；
2、便携式播放器如七彩虹C4、QLS QA-550、Iriver AK-120等，都有数字输出，续航能力也绝对够用，作为无损音频播放器接在车上是目前比较流行的做法，优点是携带方便，音质有保证，缺点是屏幕太小，操作不便，行车时操作非常危险（这当中尤以C4为甚）；
3、苹果IPAD及IPAD MINI为首的平板电脑，屏幕够大，操作也比较简单、方便，本来也应该是无损音频播放器的首选（我甚至曾经在Mini问世时在论坛里发起讨论帖：《讨论下ipad mini作为数字转盘的可能性。。》），但奈何最大64G（实际根本没有那么多）的容量，根本装不了几个专辑，且苹果的唯一接口如果用作数字输出，更加很难做容量扩展；
4、PC-HiFi移植方案一：使用笔记本+带数字接口的USB声卡，供电、接口的问题解决了，但上车之后笔记本放哪里？放副驾驶位意味着别人没法坐了（或者帮你一路抱着这台笔记本），放后排操作不了，放脚底下影响开车……
5、PC-HiFi移植方案二：装一台电脑，扔在随便什么角落，接上带数字接口的声卡，操控可以选择用平板通过远程连接操控，甚至可以通过ARM，通过原车或加装的电子屏、方向盘遥控等实现。关于这种无损音频播放模式，有个非常著名的帖子《京帮咖啡车载电脑上车作业 一期工程完工了》（by @茉茗沏妙 ）， 大家可以百度一下参考 。这个做法目前来看，算是音质与操控皆可兼顾了，但由于需要对电脑软、硬件有比较深入的认知，自己玩玩DIY过把瘾可以，还不适合大规模推广应用。
6、PC-HiFi移植方案三：直接在原车2 din位装一台dvd导航大小，带显示屏的微型PC，并兼容ARM平台，这个我和@Rocky 一年多前做过尝试，最后由于时间关系中断了，现在回想，还有一大原因是windows系统在触摸屏上实在太难用（当时Win8还没问世），我们甚至想过预备一只无线鼠标，反正我俩的大腿都又肥又滑……总之，这个就算试验成功，依然属于DIY的范畴，对市场不会带来任何的正面作用；
7、在现今的DVD导航上加上无损音频播放功能。这个其实一些大牌子早就加了，只是在他们看来，无损音频播放=usb口+足够的格式支持，音质从来不是他们需要考虑的因素。有的大牌子DVD导航虽然提供了数字输出，但输出质量实在不敢恭维，而且bug多多，用起来平添烦恼。
8、阿尔派（Alpine）将其车用数字播放器产品系列定位为“低端消费品”，格式仅仅支援MP3/AAC；先锋（Pioneer）有款名为CD-7X的“数字接口”，可以接驳USB，可以支援Wav格式，但缺乏对CUE文件的支持，更要命的是，虽然其能通过支持的主机上直接进行选歌等操作，但这些主机无一例外均是先锋的高端播放器如P01、ODR等，换句话说，这个CD-7X只能作为这些动辄过万的高端主机的“附属品”存在，完全不具备性价比。
以上的种种“不妥”说明了他们还未能满足能让大多数车主应用上的车用无损音频播放的基本要求。那么，我所说的“基本要求”都包括什么内容呢？满足这些要求，又有多大的难度呢？
在我看来，一台真正的车用无损音频播放器的设计，需要从三个方面去把握：In，Out，Process。
一、In
这里的In有两层含义，一是指Command Input（指令输入），二是指System Embedded（系统嵌入）。
1、Command Input（指令输入）
和家用绝然不同的是，我在这里将车用无损音频播放器的指令输入作为最最基本和关键的一环，原因就是四个字“行车安全”。一般来说，我们的眼睛离开前方路面的时间超过0.4秒（大脑做出紧急反应判断的最慢时间），就有可能对安全行车造成威胁（低速的，视野开阔的环境下，这个时间可以适当放宽）；这就使得我们不可能像在“我的电脑”或者“foobar”上利用键盘输入一长串歌名去查找一首歌。那么，如何能够快速、安全、有效的从可能的海量歌曲中迅速定位到某一首歌，就是一个播放器是否真的适合放在汽车使用的分水岭。以下，是各种常见的指令输入方式的比较：
（1）按键输入。包括主机上的按键，遥控器按钮，方向盘控制器按钮等“有形”的物理按键。其好处是熟悉之后可以就某些指令进行“盲操作”，比如上一首下一首、大小声调教、暂停、重播、随机播放等。缺点是当操作指令超过3步，效率就会急剧下降；超过8步，比如快速挑选多层目录、搜索歌曲等，基本上就会失效。一种解决方法是增加更多物理按键，或者添加更多的“快捷方式”，如长按、双按均可做出定义，但这并不能根本上解决长指令的效率问题。
（2）触屏输入。在触摸屏上输入指令。好处是所见即所得，操作指令越复杂，越能体现其效率。但缺点非常明显：由于不能精确定位，盲操作失误率极高。打个比方，（1）和（2）就好像以前的有按键的手机和现在的智能手机，当需要拨打电话时（本人反对开车时操作电话，只是为了举例，特此说明），如果记得号码，（1）比（2）要方便得多，盲操作就能拨出；但如果接听电话时需要查找某个号码或者录音，或者查找某条短信，则（1）是怎么也快不过（2）的。一个有效的解决办法，是利用多点触控功能，定义一些快捷键手势（如两指左右划、两指连击等），增加短指令盲操作的成功率。
（3）语音输入。带有语音识别功能的影音播放系统，肯定是以后的趋势。但不是现在：一是语音的识别率并不能得到保证；二是现在的高品质音频格式文件，多以整轨+cue索引文件的方式保存，对cue文件内容进行检索，专辑数量多起来，效率根本得不到保障；而且，遇到重名的怎么办？比如十段不同的钢琴协奏曲，第二乐章都叫做“Adagio”，语音输入检索就很难解决这个问题。而全部转换为单轨音频文件，为几千首歌曲都编上不同的名字以提高语音输入的准确率，则会额外牵扯掉玩家非常多的时间和精力。
那车用无损音频播放器，应该采取哪种指令输入方式呢？我的答案是“任君选择”。就是通过不同的配件，支持并提供尽可能多的途径，让用户自行选择、使用最适合他们的方式。如果是我自己用，我会选择遥控器的方式，但需要多加几个我觉得非常有用的方式：1、先随机后顺序播放。比如按一次按钮，播放器从众多目录中随机选择一首歌，听完之后如果没有新的指令，直接播放同专辑中下一首歌曲；2、为每一首歌建立播放台账，每播放一次计数器自动加一。然后添加两个按键，一个是最常听歌曲随机播放，另一个是最不常听歌曲随机播放，这样当听歌达到一定的积累，播放器会“学到”如何迎合玩家的口味与意图。
2、System Embedded（系统嵌入）
这个问题对于家用而言，同样“不是问题”：或者通过RCA接入前级或后级，或者通过数字信号线接入解码器。但车用的无损音频播放器，需要考虑的问题就多多了：当一个车主拥有了一只无损音频播放器，是该围绕这个播放器来重新打造一套汽车音响系统，还是将它通过不同的形式接入现有的系统呢？这就是System Embeded（系统嵌入）的含义。一个专门为汽车打造的无损音频播放器，设计前先要了解大部分系统嵌入方式，再选择主流的或者能体现自身价值的嵌入方式来提供音频接口。那么，目前汽车上的外部播放器接驳入现有系统的方式有多少种呢？
（1）FM发射形式。没有讨论的必要了。
（2）AUX接入原来的系统。现在包括很多原车音响在内的系统，都提供了AUX接口以接驳包括手机、平板电脑、MP3等外来音频播放器。但这种形式仍然属于比较低档的应用，丝毫体现不了无损音频文件的优势所在。
（3）无损音频播放器作为主播放器，AUX输出变成输入。这种与上一点相反的接法，同样是以牺牲某个音源的音质的为前提的。而且，将其作为主播放器，除了AUX端需要提供够质量的接驳模块外，指令输入与显示方式都要配套完善，无疑也必将拉高播放器的制造成本。
（4）一种新的想法，是无损音频播放器的功率输出与原车音响的功率输出接在一起，播放器内增加一个电压侦测的模块，一旦判断到原车音响有功率输出，马上启动静音或暂停。这种系统嵌入的方式，好处是基本不用对原车音响进行改动，而且不会受AUX传输音质大幅度劣化的影响。这种嵌入方式最大的问题是对于有独立功放的系统（如后改装的系统或原车即带有功放的系统），由于跳过了功放放大，声音差异非常大，因此这种方法只适合于原车音响（带功放除外）不做改动或只做了更换喇叭的后改装系统。
（5）对于车上原本就带有解码器（如先锋ODR、阿尔派H800等）的系统，嵌入就相当简单了：直接作为数字转盘，通过数字信号传输。因此，数字接口（包括同轴和光纤）应该作为无损音频播放器的必备接口，而不是像市面上大部分主机（包括CD主机与DVD导航主机）一样，将其略去了。