SHARC Melody平臺融合自動(dòng)房間調諧器(ART)技術(shù)

面向大眾市場(chǎng)打造理想環(huán)繞聲

數字音頻時(shí)代的到來(lái)，令消費音頻和家庭影院系統煥然一新。隨著(zhù)新形勢的出現，如：DVD崛起、新的多聲道音頻格式誕生，及數字信號處理器（DSP）在音頻系統內得到廣泛應用，高端的環(huán)繞聲音頻也開(kāi)始向普通消費者敞開(kāi)懷抱。由于家庭音響系統的銷(xiāo)售業(yè)績(jì)有望持續迅猛增長(cháng)，廠(chǎng)商們紛紛各顯神通，努力打造差異化產(chǎn)品，盡快增添各種型號的新功能，鞏固市場(chǎng)份額并降低系統及開(kāi)發(fā)成本。

面對高漲的市場(chǎng)需求，ADI公司及時(shí)推出了最新的SHARC處理器系列，通過(guò)將其和SHARC® Melody®平臺相結合，實(shí)現Auto Room Tuner（ART）技術(shù)，從而簡(jiǎn)化復雜音頻系統的部署，同時(shí)大幅提升聆聽(tīng)體驗。在一般應用場(chǎng)合中，ART軟件常駐于SHARC Melody平臺的環(huán)繞聲接收器內。ART技術(shù)可根據系統安裝房間的具體情況自動(dòng)測量并校正多聲道音響系統的聲學(xué)特性，針對非理想的房間聲學(xué)特性及揚聲器響應進(jìn)行補償。

SHARC Melody平臺的整套音頻處理功能凝聚了ADI公司在專(zhuān)業(yè)音頻領(lǐng)域的卓越研發(fā)成果，通過(guò)融合ART技術(shù)為廠(chǎng)商們奉獻了一大新優(yōu)勢，即設計出價(jià)格貼近普通大眾的產(chǎn)品。開(kāi)發(fā)者現在可以從高性?xún)r(jià)比、人性化的技術(shù)中受益，為普通消費者打造出只有在音樂(lè )廳和電影院才能享受到的震撼環(huán)繞聲體驗。

環(huán)繞聲音效日益普及

多年以來(lái)，逼真的環(huán)繞聲音效一直是高保真音響愛(ài)好者的“專(zhuān)利”，其價(jià)格不菲的部件、專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的定制安裝讓一般人群望而卻步。隨著(zhù)技術(shù)日新月異，成本和售價(jià)不斷下降，廠(chǎng)商們終于有機會(huì )讓更多的人享受到環(huán)繞聲和多聲道音頻的魅力了。

家庭影院系統便是最受歡迎的成果之一，尤其是單機家庭影院（HTiB）套裝，它將一整套音頻組件（帶必要接口）方便地捆綁在一起。HTiB系統包括一個(gè)AVR DVD播放器和六個(gè)揚聲器，起價(jià)約300美元，所以環(huán)繞聲在DVD消費人群中日益流行也就不足為奇了。

隨著(zhù)普通大眾也有機會(huì )體驗到各種動(dòng)人的音效，音頻開(kāi)發(fā)者在發(fā)現各種新機遇的同時(shí)，也面臨著(zhù)諸多新挑戰。比如，環(huán)繞音響系統的設置一直很復雜，甚至高端的音頻系統也難以配置出最佳音效。揚聲器常因為室內空間的限制而擺放在較差的位置。用戶(hù)很少按照手冊記載的一般流程來(lái)校準每個(gè)揚聲器的延遲和增益。低音管理參數可能有誤卻未作修改；揚聲器可能異相接線(xiàn)或干脆沒(méi)有接好。盡管忠實(shí)的音頻愛(ài)好者可能會(huì )聘請技術(shù)人員或很樂(lè )意親自動(dòng)手解決這些瑣碎問(wèn)題，但廠(chǎng)商們也意識到，除非環(huán)繞聲安裝變得更人性化，否則很難讓一般用戶(hù)滿(mǎn)意。

硬件規格要求

硬件配置

目標處理器：SHARC ADSP-21xxx
外部存儲器

- 閃存：1MB（1M*8位寬）

- SRAM：1MB（8位寬；256K x 32位）

振蕩器
麥克風(fēng)（OEM廠(chǎng)家提供）

主機接口

串行外設接口（SPI）
時(shí)鐘/選通/MISO/MOSI

串行音頻接口配置

自動(dòng)設置的采樣頻率范圍：44.1 kHz或48 kHz
房間均衡器的采樣頻率范圍：32 kHzC192 kHz （取決于輸入信號的采樣頻率）
輸入端口配置：最多10個(gè)通道
輸出端口配置：最多10個(gè)通道

ART概念

ADI公司的ART技術(shù)實(shí)現自動(dòng)均衡和校準操作，其高效性、經(jīng)濟性使音頻系統廠(chǎng)商足以應對挑戰并抓住機遇。ART概念充分利用了如今環(huán)繞聲設備中普遍運用的DSP。這些DSP變得越來(lái)越便宜，而且功能日益強大，同時(shí)其最初設計執行的音頻解碼算法已形成標準化。因此，可以使用內置處理功能來(lái)提升音質(zhì)。

在環(huán)繞聲系統中將ART軟件融入SHARC Melody平臺內的一大特殊優(yōu)點(diǎn)是，房間均衡功能可以和接收器的其他功能直接集成在一起――相比需要昂貴、操作復雜的外部組件來(lái)執行均衡操作的早期系統，可謂取得了顯著(zhù)進(jìn)步。因此ART方案最大程度降低了增加音效優(yōu)化元件的成本；只需增加ART軟件和麥克風(fēng)即可完成工作。另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是，SHARC處理器提供32位浮點(diǎn)DSP性能以使系統成本具有競爭力，從而確保了整套片上音頻處理功能的高性能和高性?xún)r(jià)比。

而且，基于SHARC Melody平臺的ART技術(shù)順應了HTiB套裝采用重低音音箱和小型衛星音箱的趨勢。低價(jià)衛星揚聲器的音質(zhì)可以通過(guò)相應的房間均衡功能獲得大幅提升，從而有助于音頻系統開(kāi)發(fā)者以更低成本帶來(lái)令消費者滿(mǎn)意的聆聽(tīng)體驗。

影響音質(zhì)的因素

為什么實(shí)現最佳房間均衡效果如此困難呢？原因是實(shí)際聆聽(tīng)環(huán)境中有著(zhù)各種各樣的因素和變化會(huì )起作用。歸根結底，聲音播放的效果主要取決于喇叭的質(zhì)量、聆聽(tīng)空間的聲學(xué)特性以及揚聲器相對于聽(tīng)眾的擺放關(guān)系。

高品質(zhì)的喇叭能夠在較寬頻率范圍上再現聲音，前端輻射功率很少隨頻率而變化。低品質(zhì)的喇叭往往具有不均勻的頻率響應，在提升了某些頻率范圍的同時(shí)，又衰減了其他頻率范圍。

喇叭的另一個(gè)重要屬性是方向性，它隨著(zhù)頻率而變化。喇叭的方向性取決于箱體的尺寸和形狀以及所用換能器的屬性。喇叭傾向于只在揚聲器指示方向上輻射極高頻聲音，而在所有其他方向上一律輻射極低頻聲音。因此，在消聲（無(wú)回聲）條件下測量的喇叭頻率響應隨測量角度而有較大變化。

由于聲音在房間各種表面上具有反射性，聆聽(tīng)空間的頻率響應變得非常復雜。所產(chǎn)生的混響具有時(shí)間響應特性：先是少量顯著(zhù)的反射波，隨后各個(gè)方向一陣密集的反射，后者通常稱(chēng)為延遲、漫反射混響。在對應于房間振動(dòng)模式的低頻處，房間的頻率響應包含顯著(zhù)的波峰；在給定房間大小的情況下，可直接計算出波峰的頻率。在更高頻率處，模式密度變得很高，以致于頻率響應呈現統計意義并具有波峰和波谷緊密間隔的特點(diǎn)。

頻率響應的整體波形取決于房間材質(zhì)的吸收特性；因為多孔材料在高頻下更具吸收性，頻率越高，房間響應的振幅越少。除在低頻處或在早期外，通過(guò)統計方法描述房間響應的效果最好。隨著(zhù)測量點(diǎn)在房間內移動(dòng)，響應的精確細節會(huì )發(fā)生較難察覺(jué)的變化，但響應的整體包絡(luò )不會(huì )變化太多。

喇叭最好和聆聽(tīng)者成等距擺放，角度取決于播放格式。最理想的立體聲系統擺放角度是和聽(tīng)眾成+/- 30度。如在5.1聲道環(huán)繞音響系統中，中央揚聲器應放在聽(tīng)眾正前方，而環(huán)繞揚聲器應在兩側成110度放置。重低音音響的擺放不是很重要。在大多數聆聽(tīng)環(huán)境中，很難將揚聲器擺在聽(tīng)眾的理想位置，從而導致聲像不平衡。如果聽(tīng)眾距離其中的一個(gè)揚聲器更近，那么更近的揚聲器就會(huì )主導聲像，因為它的聲音更早到達，也更響。此外，環(huán)繞音響系統可能配備不同廠(chǎng)家的揚聲器，聲學(xué)特性可能不完全匹配。

作為一款設計出色的房間均衡系統，ART軟件試圖針對以下所有因素提供補償：每個(gè)揚聲器的頻率響應和方向性、房間頻率響應、揚聲器相對于聽(tīng)眾的位置關(guān)系及不當安裝。

設計特點(diǎn)：人性化和功能一體化

基于SHARC Melody平臺的ART技術(shù)專(zhuān)為消費市場(chǎng)而設計。這款軟件已打造成了一個(gè)全自動(dòng)系統，可以讓缺乏經(jīng)驗的用戶(hù)在自己的房間內簡(jiǎn)便迅速地取得滿(mǎn)意的效果。有些消費者對技術(shù)并不陌生，但他們擔心功能越多，使用就越復雜，他們沒(méi)有足夠的時(shí)間或資金來(lái)進(jìn)行有效安裝，因此不太愿意選擇環(huán)繞聲，而這一新技術(shù)的問(wèn)世徹底打消了這些消費者的顧慮。

雖然專(zhuān)為平價(jià)應用而設計，但ART軟件所達到的效果仍可與市面最好的高端房間均衡器相媲美。ART算法是一款基于一流信號處理和模式識別技術(shù)的高質(zhì)量實(shí)現方案。大眾市場(chǎng)既看重最新功能，又極為重視操作簡(jiǎn)便性，因此使用ART軟件后，廠(chǎng)商不僅能給該市場(chǎng)帶來(lái)卓越的環(huán)繞聲系統，同時(shí)也為自己贏(yíng)得了差異化優(yōu)勢。

ART技術(shù)的設計滿(mǎn)足下列要求：

自動(dòng)化、魯棒、傻瓜操作
一次性快速測量；只需測量一點(diǎn)，即主聆聽(tīng)位置
無(wú)需預知揚聲器、房間及其他參數的信息；所有音響系統的信息都是自動(dòng)確定的
適用于平價(jià)SHARC Melody平臺
全方位提升室內音質(zhì)，覆蓋較大的最佳聽(tīng)音范圍，使多位聽(tīng)眾都能體驗出色音質(zhì)

一流環(huán)繞聲優(yōu)化―全自動(dòng)

利用ART技術(shù)測量并校正多聲道音頻系統的響應顯示出不同尋常的人性化特點(diǎn)。用戶(hù)首先安裝接收器和揚聲器，將麥克風(fēng)放在主傾聽(tīng)位置。（接收器OEM廠(chǎng)家提供麥克風(fēng)，它可能內置于遙控器內，避免在接收器上單接麥克風(fēng)）然后用戶(hù)通過(guò)接收器的遙控器開(kāi)始校準和均衡程序。

ART軟件在每個(gè)喇叭處發(fā)出噪聲來(lái)測量音響系統。在校準過(guò)程中，用戶(hù)可以聽(tīng)到一聲粉紅噪聲測量信號，比白噪聲更溫和，而且比其他系統所使用的咔嗒聲、唧唧聲和咯咯聲等更悅耳。每次發(fā)聲持續1.5秒，隨后是長(cháng)達數秒的靜音。位于聽(tīng)眾位置的麥克風(fēng)便會(huì )記錄下這些噪聲，然后位于接收器內的SHARC處理器會(huì )分析這些采集的信號。

ART算法協(xié)同SHARC處理器計算出大量與用戶(hù)音響系統相關(guān)的信息，如每個(gè)揚聲器的聲壓級（SPL）、每個(gè)揚聲器到聽(tīng)眾的距離以及每個(gè)揚聲器的頻率響應。這些信息主要用來(lái)在聲音播放期間施加增益、延遲及音調校正，進(jìn)而提升音質(zhì)。ART軟件還會(huì )自動(dòng)配置低音管理參數。ART算法會(huì )校正整個(gè)音響系統在實(shí)際安裝后出現的缺陷，如揚聲器響應及方向性不均勻、房間反射及混響、揚聲器及聆聽(tīng)位置不理想及安裝不當。

除了一系列啟動(dòng)操作外，用戶(hù)不必了解過(guò)程中的任何復雜程序，當然用戶(hù)有興趣知道的除外。只需在主聆聽(tīng)位置進(jìn)行一次性快速測量即可完成一切工作。短短數分鐘內，ART軟件和SHARC處理器就可以對安裝設備的實(shí)際聲學(xué)特性完成測量、計算和補償（手動(dòng)操作的話(huà)就要耗費更長(cháng)時(shí)間）。因此主聆聽(tīng)位置乃至房間各個(gè)角落的音質(zhì)都有大幅提升。用戶(hù)可以親身體會(huì )這種變化：只要在播放時(shí)啟用和禁用均衡功能，就能立即感受到音質(zhì)優(yōu)劣。

由于這種新技術(shù)快速簡(jiǎn)便、效果出眾，因此深受用戶(hù)青睞，有效幫助他們在改變房間布置（例如移動(dòng)家具位置）或重新擺放環(huán)繞聲設備后重新校準系統。

自動(dòng)設置參數

完成上述每個(gè)音頻聲道的一次性測量后，ART自動(dòng)設置功能自動(dòng)檢測下列參數：

揚聲器是否存在。用戶(hù)是否忘記連接某個(gè)揚聲器？
極性反接。揚聲器是否異相接線(xiàn)？
揚聲器聲壓級（SPL），單位dBC。此信息也就是設為C加權的聲級計所指示的信息，可供測量用于設置揚聲器聲級的感知響度。
到聽(tīng)眾的距離（延遲時(shí)間：毫秒）。此參數用于設置對每個(gè)揚聲器的補償延遲。ART功能尚未問(wèn)世時(shí)，一般做法是用卷尺測量距離。
識別揚聲器類(lèi)型。是否是重低音揚聲器？是否是大型或小型衛星音箱？后者是低音管理配置必不可少的信息。揚聲器再現80Hz以下頻率時(shí)視為大型衛星音箱。
確定每個(gè)主揚聲器和重低音音箱的滾降頻率，單位Hz。這是正確進(jìn)行低音管理所需的另一個(gè)參數。

ART技術(shù)應用前后對比

理想的揚聲器在無(wú)回聲環(huán)境內頻率響應呈現完美的“平坦”狀。在理想的房間聲學(xué)特性下，頻率響應應保持平坦直到2kHz，然后在更高頻率處以-1.5 dB/倍頻呈滾降。虛線(xiàn)表示目標曲線(xiàn)，顯示此理想的響應。ART可調整揚聲器響應，以便在理想的聆聽(tīng)房間內更出色地匹配理想的揚聲器響應。

同時(shí)還顯示ART調整了揚聲器的總增益。在校正前圖中，增益過(guò)高（即揚聲器過(guò)響）。在校正后圖中，增益已降低到理想的目標水平。

校正前

校正后

自動(dòng)均衡和補償

ART算法和SHARC處理器會(huì )根據分析“自動(dòng)設置”時(shí)產(chǎn)生的參數和數據計算系數，然后將系數用以執行自動(dòng)均衡和補償。相關(guān)調整項包括：

補償每個(gè)揚聲器的延遲，單位毫秒。不同揚聲器的聲音都會(huì )同時(shí)到達聽(tīng)眾耳中。如果不對延遲進(jìn)行補償，聽(tīng)眾往往會(huì )覺(jué)得聲音來(lái)自距離最近的喇叭。
補償每個(gè)揚聲器的增益，單位dB。補償每個(gè)揚聲器的增益對于在喇叭之間還原正確的音量平衡至關(guān)重要。
補償揚聲器的均衡參數。這項調整項包括音調均衡，作用是補償非理想的揚聲器和房間響應。均衡操作由參數均衡器執行。每個(gè)頻帶參數如下：中心頻率、增益及帶寬（Q）。每個(gè)通道的頻帶數目由接收器OEM廠(chǎng)家設置。
圖形顯示均衡曲線(xiàn)供用戶(hù)編輯。圖形顯示和編輯允許音頻發(fā)燒友根據自身要求進(jìn)行調節。這項功能得以實(shí)現是因為ART采用了參數均衡濾波器。此外，接收器廠(chǎng)家可視需要允許用戶(hù)根據自定義系數進(jìn)行手動(dòng)均衡操作。

靈活定制，更快上市

ART技術(shù)的發(fā)展立足于滿(mǎn)足大眾市場(chǎng)消費音頻的需求，因此ADI公司為這款軟件配備了各種設計和開(kāi)發(fā)功能。環(huán)繞聲接收器設計者可以在享用定制功能的同時(shí)降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險和成本并縮短上市時(shí)間，從而有效開(kāi)發(fā)出不同功能、不同價(jià)位的各型號產(chǎn)品。

ART軟件的靈活可定制特性包括：

支持任意揚聲器配置。ART支持任意數目的聲道（端口）?？勺詣?dòng)檢測聲道以及每個(gè)聲道和重低音音箱或喇叭的連接狀態(tài)。此項功能不僅方便用戶(hù)，而且有利于廠(chǎng)商更靈活地對系統進(jìn)行封裝，包含不同數目及類(lèi)型的揚聲器。

支持OEM廠(chǎng)家提供的麥克風(fēng)。ART軟件能夠對非平坦頻率響應曲線(xiàn)進(jìn)行補償（曲線(xiàn)越平坦，測量效果越好），從而允許利用廉價(jià)麥克風(fēng)進(jìn)行測量。系統設計者可以指定所選麥克風(fēng)的頻率響應。

用戶(hù)界面可定制。一般情況下，接收器可通過(guò)視頻畫(huà)面演示所測量的聲道以及該聲道的相關(guān)信息。接收器OEM廠(chǎng)家可輕松修改ART界面，提高消費者易用性和產(chǎn)品差異化程度。

用戶(hù)可定制目標均衡效果，每種均衡效果均具有獨特音效，可針對具體細分市場(chǎng)預設。用戶(hù)可以選擇諸如“古典”或“搖滾”等設置。

新一代SHARC處理器在芯片組內集成了所有必需的音頻功能（包括ART算法），將開(kāi)發(fā)風(fēng)險和成本降至最低并加快了產(chǎn)品的上市時(shí)間。SHARC處理器不僅擁有業(yè)界一流的浮點(diǎn)性能，而且性能是單MAC（乘法累加）定點(diǎn)器件的至少兩倍以上。此外，SHARC處理器預先為最新的音頻解碼器和后處理器（如Dolby® ProLogic® IIx和Microsoft® Windows Media® 9 Audio Professional）提供支持，并具有足夠的片上存儲器來(lái)支持演播室級的音頻處理。

而且，處理器的可編程功能讓設計升級（添加功能、兼容新標準）更加靈活多變。使用SHARC處理器系列，開(kāi)發(fā)者不必利用外設或軟件插件便可實(shí)現功能。如今廠(chǎng)商紛紛為普通消費者提供日益豐富的音頻體驗，廠(chǎng)商必須獲得理想的價(jià)格和快速的周轉時(shí)間才能從中獲利，因而SHARC處理器的集成方案不僅能夠滿(mǎn)足廠(chǎng)商的需求，更是他們所不可或缺的。

所有SHARC處理器均由ADI公司VisualDSP++集成式開(kāi)發(fā)環(huán)境提供完全支持，該開(kāi)發(fā)環(huán)境包含一整套軟件工具，提供一個(gè)高度優(yōu)化的C++編譯器和一個(gè)圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境。
ART和SHARC Melody平臺―緊跟消費音頻市場(chǎng)的步伐

ART技術(shù)基于A(yíng)DI公司強勁的SHARC Melody平臺，幫助廣大音頻系統開(kāi)發(fā)者打造豐富的多聲道音頻，獲得家庭音頻接收器消費者的青睞，進(jìn)而從不斷涌現的市場(chǎng)機遇中獲益。ART軟件和SHARC Melody平臺不僅價(jià)位適中，貼近大眾市場(chǎng)，而且能夠簡(jiǎn)化家庭影院系統的設置并針對非理想的聲學(xué)環(huán)境和揚聲器響應進(jìn)行補償，將原本復雜棘手的過(guò)程轉變?yōu)樾Ч@著(zhù)的人性化聆聽(tīng)體驗。