隨時(shí)隨地實(shí)現高質(zhì)量移動(dòng)音頻

推動(dòng)手機和平板電腦音頻發(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(hù)期望。智能手機和平板電腦原始設備制造商正在利用各個(gè)商用IC供應商的應用處理器和基帶調制解調器(集成和組合)的各種組合，圍繞芯片組搭建平臺。因此，原始設備制造商不會(huì )像在規定和/或設計芯片組時(shí)所做的那樣控制或區分功能組。如今，他們必須尋求其它方式創(chuàng )造差異化的移動(dòng)用戶(hù)體驗，包括提供隨時(shí)隨地的音頻體驗。為實(shí)現這一目標，需要充分利用手機和平板電腦的揚聲器，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)揚聲器放大器；還需確定工程師用來(lái)提供更好的聲音的一些重要參數、技術(shù)、趨勢和創(chuàng )新手段。

手機公司利用商用芯片組時(shí)，需尋找新的途徑，實(shí)現多樣化的產(chǎn)品外觀(guān)、手感、聲音，及能讓用戶(hù)體驗何種功能。對于聲音來(lái)說(shuō)，在不久之前，手機用戶(hù)對音頻性能的要求很低，因此，無(wú)論將何種放大器置入核心芯片組都不錯。但是，隨著(zhù)市場(chǎng)上出現越來(lái)越多的創(chuàng )新型電話(huà)、平板電腦和應用程序，用戶(hù)期望也迅速提高，其中也包括音頻。用戶(hù)希望隨時(shí)隨地享用音質(zhì)良好的音頻。

通過(guò)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)揚聲器放大器。

音頻工程是一件藝術(shù)性工作，因為聲音是一種主觀(guān)的個(gè)人體驗，音頻工程需要進(jìn)行不斷的權衡和判斷。以下例子展示了音頻工程師為給移動(dòng)平臺引入更好聲音所運用的幾種技術(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(wèn)題、趨勢和解決方案。

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)指標差距”的制約，而“技術(shù)指標差距”的不同解讀方式被用來(lái)最好地定位產(chǎn)品，并非完全考慮客觀(guān)純度。為了提供更好的客觀(guān)性，音頻工程師協(xié)會(huì )(AES)為音頻工程衡量創(chuàng )建了標準?？傊C波失真加噪聲是一種比單獨總諧波失真更常用、更有用的衡量標準，因為能更準確地再現使用案例(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，僅當測量時(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(zhuān)業(yè)音頻等不同音頻設備的動(dòng)態(tài)范圍。手機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)，而如今的手機和平板電腦市場(chǎng)也正在實(shí)現這一目標。

2.麥克風(fēng)和音頻后處理

移動(dòng)平臺支持幾個(gè)麥克風(fēng)變得非常必要，因為DSP回音消除以及其它先進(jìn)音頻和語(yǔ)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、射頻和串擾的發(fā)生。在移動(dòng)音頻系統中，麥克風(fēng)、音頻編解碼器和DSP處理器共同來(lái)實(shí)現先進(jìn)功能。智能機音頻的提升正在往DSP這個(gè)戰場(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(yǔ)音信號與背景噪聲分開(kāi)。一個(gè)麥克風(fēng)聽(tīng)語(yǔ)音和背景噪聲，另一個(gè)僅聽(tīng)背景噪聲。DSP/編解碼系統然后收到那些信號，減除噪聲，以提供更清晰的語(yǔ)音信號。

使用數字麥克風(fēng)(駐極體電容麥克風(fēng)和微機電系統麥克風(fēng))代替模擬麥克風(fēng)逐漸流行，受到移動(dòng)原始設備制造商的推動(dòng)，因為其數字痕跡對手機處理器和廣播集成電路(如基帶調制解調器) 的噪聲侵擾具有更好的免疫力。

3.減少噗噗聲

噗噗噪聲是音頻中的經(jīng)典問(wèn)題，常常發(fā)生于音頻輸入開(kāi)機、關(guān)機、靜音或連接至不同負荷時(shí)，可能產(chǎn)生瞬變，可通過(guò)揚聲器或耳機聽(tīng)到。減少噗噗聲在移動(dòng)應用程序中日漸重要，因為移動(dòng)操作很自然會(huì )導致物體關(guān)機，以節省電力。當然，這意味著(zhù)，應再將其打開(kāi)，以創(chuàng )建開(kāi)/關(guān)和關(guān)/開(kāi)過(guò)渡，導致聲音瞬變。在過(guò)去，減少噗噗聲是通過(guò)外部電容解決的。但是，隨著(zhù)集成水平的提高，為了減少開(kāi)支，提高性能，需要消減電容，提供創(chuàng )新芯片方法來(lái)減少噗噗聲。

插入手機時(shí)，內外部麥克風(fēng)之間的轉換是噗噗聲的另一個(gè)來(lái)源。這可通過(guò)提供插入檢測電路進(jìn)行管理。緩慢打開(kāi)和關(guān)閉是抑制噗噗聲的另一種方法。緩慢打開(kāi)和關(guān)閉對于不具有隔直電容的音頻驅動(dòng)器來(lái)說(shuō)非常有用，因為它可產(chǎn)生直流偏移電壓。緩慢打開(kāi)，正如其字面意思，斜變切換電阻，使得負載電壓擺率慢慢提高，從而使噗噗聲不會(huì )出現。一種方法是使用緩慢開(kāi)啟的集成音頻開(kāi)關(guān)。圖2的飛兆緩慢開(kāi)啟音頻開(kāi)關(guān)展示了這一理念。此產(chǎn)品具有可調節(緩慢)打開(kāi)和關(guān)閉，其范圍為1毫秒~200毫秒。此圖顯示了100毫秒的設置。