隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量移動(dòng)音頻

推動(dòng)手機(jī)和平板電腦音頻發(fā)展的重要交叉因素有兩個(gè)，即：1.日益增加的產(chǎn)品差異化需求；2.更高的客戶期望。智能手機(jī)和平板電腦原始設(shè)備制造商正在利用各個(gè)商用IC供應(yīng)商的應(yīng)用處理器和基帶調(diào)制解調(diào)器(集成和組合)的各種組合，圍繞芯片組搭建平臺(tái)。因此，原始設(shè)備制造商不會(huì)像在規(guī)定和/或設(shè)計(jì)芯片組時(shí)所做的那樣控制或區(qū)分功能組。如今，他們必須尋求其它方式創(chuàng)造差異化的移動(dòng)用戶體驗(yàn)，包括提供隨時(shí)隨地的音頻體驗(yàn)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要充分利用手機(jī)和平板電腦的揚(yáng)聲器，而眾所周知，它們的音量很小。因此，就需要添加DSP聲音處理(又名：音頻后處理)，消除噗噗聲，并利用其它音頻技巧，制造功耗低且不會(huì)產(chǎn)生不必要的繼發(fā)影響(如電磁干擾等)的高輸出(高音量)揚(yáng)聲器放大器；還需確定工程師用來提供更好的聲音的一些重要參數(shù)、技術(shù)、趨勢(shì)和創(chuàng)新手段。

手機(jī)公司利用商用芯片組時(shí)，需尋找新的途徑，實(shí)現(xiàn)多樣化的產(chǎn)品外觀、手感、聲音，及能讓用戶體驗(yàn)何種功能。對(duì)于聲音來說，在不久之前，手機(jī)用戶對(duì)音頻性能的要求很低，因此，無論將何種放大器置入核心芯片組都不錯(cuò)。但是，隨著市場(chǎng)上出現(xiàn)越來越多的創(chuàng)新型電話、平板電腦和應(yīng)用程序，用戶期望也迅速提高，其中也包括音頻。用戶希望隨時(shí)隨地享用音質(zhì)良好的音頻。

通過添加DSP聲音處理(又名：音頻后處理)，可消除噗噗聲，并利用其它音頻技巧，能制造高輸出(高音量)揚(yáng)聲器放大器。

音頻工程是一件藝術(shù)性工作，因?yàn)槁曇羰且环N主觀的個(gè)人體驗(yàn)，音頻工程需要進(jìn)行不斷的權(quán)衡和判斷。以下例子展示了音頻工程師為給移動(dòng)平臺(tái)引入更好聲音所運(yùn)用的幾種技術(shù)。每一種都值得深入探討，但是我們僅做簡(jiǎn)單介紹，以回顧幾個(gè)重要的問題、趨勢(shì)和解決方案。

1.動(dòng)態(tài)范圍、信噪比(SNR)和總諧波失真加噪聲(THD+N)

音頻性能的經(jīng)典衡量方式是信噪比或動(dòng)態(tài)范圍。如同產(chǎn)品性能的許多其它可比衡量方式一樣，信噪比受“技術(shù)指標(biāo)差距”的制約，而“技術(shù)指標(biāo)差距”的不同解讀方式被用來最好地定位產(chǎn)品，并非完全考慮客觀純度。為了提供更好的客觀性，音頻工程師協(xié)會(huì)(AES)為音頻工程衡量創(chuàng)建了標(biāo)準(zhǔn)?？傊C波失真加噪聲是一種比單獨(dú)總諧波失真更常用、更有用的衡量標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槟芨鼫?zhǔn)確地再現(xiàn)使用案例(即噪聲物質(zhì))。將其帶入公式即：總諧波失真+噪聲=諧波功率+噪聲功率總和除以總輸出功率。注意，僅當(dāng)測(cè)量時(shí)的失真水平一定時(shí)，輸出功率才有意義。

圖1比較了從CD到專業(yè)音頻等不同音頻設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍。手機(jī)和平板電腦音頻性能的推動(dòng)力是趕超MP3播放器的動(dòng)態(tài)范圍(約100 dB)，而如今的手機(jī)和平板電腦市場(chǎng)也正在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

2.麥克風(fēng)和音頻后處理

移動(dòng)平臺(tái)支持幾個(gè)麥克風(fēng)變得非常必要，因?yàn)镈SP回音消除以及其它先進(jìn)音頻和語音處理都需要多個(gè)麥克風(fēng)。差分麥克風(fēng)輸入被用于降低噪聲、射頻和串?dāng)_的發(fā)生。在移動(dòng)音頻系統(tǒng)中，麥克風(fēng)、音頻編解碼器和DSP處理器共同來實(shí)現(xiàn)先進(jìn)功能。智能機(jī)音頻的提升正在往DSP這個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)集中，DSP回聲消除、3D空間和其它音頻功能利用多個(gè)麥克風(fēng)為處理提供輸入。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是需要至少兩個(gè)麥克風(fēng)，是為了將語音信號(hào)與背景噪聲分開。一個(gè)麥克風(fēng)聽語音和背景噪聲，另一個(gè)僅聽背景噪聲。DSP/編解碼系統(tǒng)然后收到那些信號(hào)，減除噪聲，以提供更清晰的語音信號(hào)。

使用數(shù)字麥克風(fēng)(駐極體電容麥克風(fēng)和微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng))代替模擬麥克風(fēng)逐漸流行，受到移動(dòng)原始設(shè)備制造商的推動(dòng)，因?yàn)槠鋽?shù)字痕跡對(duì)手機(jī)處理器和廣播集成電路(如基帶調(diào)制解調(diào)器) 的噪聲侵?jǐn)_具有更好的免疫力。

3.減少噗噗聲

噗噗噪聲是音頻中的經(jīng)典問題，常常發(fā)生于音頻輸入開機(jī)、關(guān)機(jī)、靜音或連接至不同負(fù)荷時(shí)，可能產(chǎn)生瞬變，可通過揚(yáng)聲器或耳機(jī)聽到。減少噗噗聲在移動(dòng)應(yīng)用程序中日漸重要，因?yàn)橐苿?dòng)操作很自然會(huì)導(dǎo)致物體關(guān)機(jī)，以節(jié)省電力。當(dāng)然，這意味著，應(yīng)再將其打開，以創(chuàng)建開/關(guān)和關(guān)/開過渡，導(dǎo)致聲音瞬變。在過去，減少噗噗聲是通過外部電容解決的。但是，隨著集成水平的提高，為了減少開支，提高性能，需要消減電容，提供創(chuàng)新芯片方法來減少噗噗聲。

插入手機(jī)時(shí)，內(nèi)外部麥克風(fēng)之間的轉(zhuǎn)換是噗噗聲的另一個(gè)來源。這可通過提供插入檢測(cè)電路進(jìn)行管理。緩慢打開和關(guān)閉是抑制噗噗聲的另一種方法。緩慢打開和關(guān)閉對(duì)于不具有隔直電容的音頻驅(qū)動(dòng)器來說非常有用，因?yàn)樗僧a(chǎn)生直流偏移電壓。緩慢打開，正如其字面意思，斜變切換電阻，使得負(fù)載電壓擺率慢慢提高，從而使噗噗聲不會(huì)出現(xiàn)。一種方法是使用緩慢開啟的集成音頻開關(guān)。圖2的飛兆緩慢開啟音頻開關(guān)展示了這一理念。此產(chǎn)品具有可調(diào)節(jié)(緩慢)打開和關(guān)閉，其范圍為1毫秒~200毫秒。此圖顯示了100毫秒的設(shè)置。