马里亚纳计划再进一步，OPPO继突破影像后进军音频领域

从2019年开始，OPPO组建了芯片开发团队，且将芯片开发项目命名为“马里亚纳计划”，去年的OPPO INNO DAY 2021上，OPPO推出了该计划的首款影像专用NPU芯片--采用6nm工艺的马里亚纳MariSilicon X，在影像领域取得突破，而且目前该芯片的出货量已达千万级。

今年的OPPO INNO DAY 2022上，OPPO的马里亚纳计划再进一步，继在影像领域取得突破后，在音频领域彰显实力，带来了其第二款自研芯片--马里亚纳MariSilicon Y，一款旗舰级蓝牙音频SoC芯片。

为何选择蓝牙音频SoC芯片？

近年来，随着互联网技术的发展，及人们出行的不便，很多娱乐生活开始向线上转移，音乐就是其中之一。据Luminate 2022年上半年报告显示，全球流媒体音乐同比增长了24.7%，而视频流媒体播放增长28.1%。QuestMobile 2022上半年报告也显示，中国移动音乐用户规模已达到庞大的7.06亿。一个明显的趋势就是在线音乐平台的曲库数量在持续增长，比如网易云音乐+腾讯音乐，2021年第一季度的曲库数量为5500万，到2021年底就达到了1.4亿，增速达到150%以上。

而且无损音频，正逐渐走进主流消费者，从小众变为大众，它不再是只限于发烧友群体的稀有体验。随着近年来全球流媒体音乐在线平台加速升级曲库质量，毫无HiFi经验的普通消费者，也可以轻松地获得世界每个角落的高品质音乐。比如，Spotify、Apple Music、Amazon Music、以及国内的网易音乐与腾讯音乐集团旗下的QQ音乐、酷狗、酷我音乐等流媒体平台都在持续更新和丰富最高192kHz/24bit的无损音频。

此外，2019年开始兴起的计算音频开始迈入个性化的第二阶段，高品质的音乐体验不仅意味着清晰度和保真度，还代表用户能够获得个性化的体验。拿计算音频最主要的两个特性主动降噪和空间音频功能来说，个性化的主动降噪是指用户完全可以根据自己所处的环境，选择自己的声音是隔离外界，还是开放通透；而新一代的个性化空间音频则可以根据用户个人的头型和耳廓形状，定制HRTF（Head Related Transfer Function，头部相关传递函数）模型，获得最符合个人的听感。

而随着AI技术、环境感知、自然语义处理等诸多先进技术融入计算音频领域，更具个性化的声音体验也将更容易实现。

可以看得出来，消费者对音频越来越挑剔，也就是说对音频背后的芯片性能需求也越来越高，但大部分的芯片厂商在设计芯片产品的时候，除了考虑产品的性能指标之外，还需要平衡成本及市场需求等因素。他们更希望设计出性能和成本都能为客户所接受的产品，而不是一款极致性能，但成本很高的芯片。“为了让用户获得更好的性能，我们决定自己设计一款高性能蓝牙音频SoC芯片。”OPPO芯片产品高级总监姜波对媒体表示。

马里亚纳Y解决了哪些痛点？

据姜波介绍，马里亚纳 MariSilicon Y具有三大领先的技术：一是通过其高速蓝牙解决方案，集成了比传统蓝牙快400%，最高可达12Mbps的蓝牙速率，加上OPPO自研的URLC无损编解码，实现了192kHz/24bit 无损音频的无线传输；二是集成了NPU模块，最高算力可达590GOPS；三是采用了台积电的N6RF先进制程。

众所周知，蓝牙的特点就是低功耗和高灵活性，但传输速率一直是其短板，为了解决这个问题，2016年时，蓝牙技术联盟推出了蓝牙5.0标准，将传统的1Mbps PHY（蓝牙物理带宽速率）升级到了2Mbps。目前最新的蓝牙5.3标准中，EDR（Enhanced Data Rate）支持的最大速率为3Mbps。而在真实场景的应用中，因为现实信号环境等复杂因素的影像，理论值最高3Mbps的速率，往往只能发挥一半，也就是1.5Mbps的实际速率。

在姜波看来，这种量级的速度，无法承载无损音频传输的数据量，因为48kHz/24bit无损音频数据量=2.25Mbps；96kHz/24bit无损音频数据量=4.5Mbps；192kHz/24bit无损音频数据量=9Mbps。即使经过优秀的编解码技术压缩至一半的体积，目前蓝牙标准速率最多也只能传输48kHz/24bit的无损音频，对于更高品质的音乐则无能为力。

注：无损压缩按照目前最高50%计算。

据悉，目前SoC平台中集成的蓝牙功能的最高传输速率是6~8Mbps，TWS耳机传输的速率约为3Mbps。这就意味着，虽然人们可以轻松地通过流媒体在线平台获得高品质的音乐内容，但想要听到高品质的音乐，消费者需要使用有线耳机，甚至外置编解码设备来实现高品质音乐的收听。

“由于马里亚纳MariSilicon Y具有12Mbps蓝牙速率，因此可以解决蓝牙速率不够的核心问题，实现192kHz/24bit 无损音频的无线传输。而且还有充足的速率冗余可以承载数据重传，系统开销（system overhead），承载信号控制等，实现整体蓝牙连接质量的大幅提升。”姜波自豪地表示。

另外，OPPO还采用了URLC（Ultra-Resolution Lossless Codec）音频编解码技术，将无损压缩率提升到了50%，相比70%压缩率的FLAC和ALAC，以及60%压缩率的L2HC等无损编码格式压缩率更高，这也意味着同样的无损音频内容，URLC可以压缩至更小体积传输。值得一提的是，URLC编解码支持80Kbps～10Mbps动态码率，相比通用方案，有更大的调节区间，这意味着在充满不确定性的外部环境中，马里亚纳MariSilicon Y可以更精细地调节码率，确保音频传输的流畅性，既不会断连和卡顿，也不会大幅伤害音质。

也就是说，URLC编解码协议配合12Mbps高速蓝牙的设计，让物理硬件和软件编解码技术真正的合二为一，从而让无损音频摆脱了线缆的束缚。

而且，马里亚纳MariSilicon Y还具备不错的兼容性，支持蓝牙5.3和LE Audio的LC3编解码，可以很好地兼容下一代所有支持LE Audio的设备。同时，马里亚纳MariSilicon Y还支持LHDC、LDAC高清编解码，兼容传统OPPO产品和其他品牌产品。此外，马里亚纳MariSilicon Y还兼容传统的SBC和AAC编解码，能够实现对传统蓝牙设备的全面覆盖。

在AI方面，马里亚纳MariSilicon Y也展开了探索。当前基于DSP的算法非常普遍，也能很好地支持现有的产品，但随着算法复杂度的提升，如果只用DSP，没有NPU，很难达到好的效果。以环境声降噪为例，现在市面上有很多基于DSP的方案，但环境声降噪最后达到的效果水平可能很不一样，当追求不同的效果的时候，要求的算力会越来越高，也许当效果要求达到一定的水平的时候，硬件的能力反而达不到要求。这其中涉及两点：第一是绝对算力，第二是在满足算力要求下功耗的要求。因此，姜波认为，NPU加入音频处理是行业持续发展的趋势。

而马里亚纳MariSilicon Y集成了一个NPU单元，并且算力达到了590 GOPS。与之相比，其内集成的DSP算力则为25 GOPS。姜波指出，就算是DSP的算力也高于行业水平，因为目前全球销量最高的耳机芯片的算力为9 GOPS。

有了NPU的加持，马里亚纳MariSilicon Y可以在音频端侧实现声音分离技术，从而可以实现更“任性”的听音方案，比如，利用声音分离技术，提取人声和噪音，实现更加纯净的通话降噪效果；又如，利用声音分离技术对老电视剧的人物对话进行增强；或者是利用这一技术实现更加随时随地的卡拉OK体验。

在先进制程方面，马里亚纳MariSilicon Y采用了台积电的N6RF制程。目前，全球范围内已应用台积电N6RF先进制程的只有苹果H2芯片、苹果S8芯片中的GPS模块和OPPO的马里亚纳MariSilicon Y芯片。

自研芯片更进一步，OPPO的下一步

从马里亚纳MariSilicon X到马里亚纳MariSilicon Y，OPPO在自研芯片之路上又踏出了坚实的一大步。从前代6nm，到现在的N6RF，代表着OPPO掌握了将先进制程应用于射频系统的能力，拓展了先进制程下的芯片设计专长。

而且相比于第一颗自研芯片是协处理器（Companion Chip）的角色，需要搭配主平台芯片才能使用。马里亚纳MariSilicon Y是OPPO首个SoC芯片解决方案，完整地负责一个蓝牙音频设备的所有功能。这不仅标志着OPPO首次打开了连接芯片设计的新领域，具备了蓝牙连接的软硬件全套能力，也意味着OPPO首次具备计算+连接能力的蓝牙SoC平台设计能力。姜波还特意提到，马里亚纳MariSilicon Y首先应该会应用在耳机端，它也可以用于手机中。

正如姜波总结的，通过自研马里亚纳Y，OPPO一是锻炼了芯片研发团队对先进工艺的掌握，尤其是在新工艺出现的时候，能够快速掌握，甚至是优化工艺；二是芯片架构，包括自研芯片的IP架构，比如说马里亚纳MariSilicon Y上的NPU，因为是针对音频的NPU的架构设计，跟视频的NPU的架构设计是完全不一样的，两者的差异非常大；三是基于制程工艺的基础IP的优化，包括核心的NPU如何设计来控制好功耗。

他认为，这三个层面也是在构建团队的时候非常重要的。后端团队是单独的一部分，架构团队也要有很深的理解，另外混合信号团队的经验也很重要。特别是做射频产品，就像是老师傅和手艺人一样，要是靠经验摸索去设计，如果没有这样的积累和积淀是很难做得非常好的。

当然，更重要的，马里亚纳MariSilicon Y 帮助OPPO拓宽了以自研芯片为中轴的垂直整合领域，在前一代自研芯片影像整合的基础上，增加了蓝牙连接的整合，为万物互融奠定必备的底层连接能力。

同时姜波也清楚，自研芯片不会轻而易举，他们早就做好了打一场持久战的准备，“OPPO始终不忘服务用户体验的真诚之心，因为这是做自研芯片的起点，也是自研芯片的最佳终点。OPPO自研芯片不被营收压力所限，不需要像传统芯片厂商过多考量成本，甚至可以不计成本地投入技术研发和芯片堆料，为用户创造真正的惊喜和价值。”

结语

2019年，第一届OPPO未来科技大会上，OPPO创始人兼首席执行官陈明永提出“万物互融”的概念，推动OPPO从手机行业跨入智能物联网行业，并宣布OPPO未来三年投入500亿布局“万物互融”生态研发后，OPPO在三大核心技术，即马里亚纳芯片、潘塔纳尔智慧跨端操作系统、安第斯智能云均取得不错进展。如今，随着安第斯智能云的正式发布，OPPO实现了三大核心技术的布局。

马里亚纳MariSilicon Y的成功推出，代表着OPPO芯片自研能力更进一步，相信马里亚纳MariSilicon X和马里亚纳MariSilicon Y只是OPPO自研芯片的起步，未来还会有更多垂直整合，兼顾用户价值的芯片出现。