何以在SoC中加入低开销、低功耗的音频处理功能

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        如果你打算设计一个包含数字音频的SoC系统,或者正在进行这样一个项目,那么花几分钟时间阅读本文可以帮助你在各种技术参数之间做出更好的平衡,避免设计方向出现偏差,提高流片的成功率,从而节省数周的开发时间。我们将为你逐一分析设计备选方案,评估中的关键因素以及由此做出的决策。

消费类音频产品的历史 

        消费类音频产品的历史最早可以追溯到130年前,在开始的100年间,音频回放只能采用模拟技术。那时采用数字技术的产品体积庞大,价格昂贵,对于消费类产品来说也过于复杂。直到1982年,CD光盘和CD播放器的出现彻底改变了这种局面,黑胶唱片设备似乎一夜之间就消失了。 

        与此同时,个人电脑的迅速普及使消费类音频产品与数字技术紧密结合在一起。基于磁盘和闪存的MP3(如iPOD)等数字音乐播放器已经取代了磁带设备。今后音频产品的发展方向是什么呢?那就是更加真实的还原声音。声音还原技术一直在不断的发展完善,从早期的单声道到立体声,再到用多个扬声器营造的3D环绕音效。短短几年间,家庭影院系统已经从5.1声道进化为10.1声道。每次技术的飞跃都伴随着更多声道,更高的采样位数,以及更强的处理能力。 

        日趋复杂的音频编解码格式对性能的需求不断增长,要求处理器的主频也不断提高。然而,提高主频会给设计带来一系列的问题,更高的主频意味着更高的功耗,更多的发热量,需要容量更大的电池,为了散热而增加的风扇也会增加产品成本,并会带来令人讨厌的噪音。SoC设计过程中,更高的处理器主频同时会使时序收敛变得更困难。所有这些问题都应该引起设计者的注意。 

        迄今为止,销量最大的数字音频播放器是移动电话。除了拨打电话的功能,现在的移动电话实际上都是小型的多媒体终端,既可以播放音视频内容,又能运行包含了复杂音效的游戏,这些功能要求移动电话具有强劲的音频处理能力,同时功耗又要尽可能的低,因为消费者总是希望他们购买的手机有足够长的待机时间,同时希望MP3播放器在提供优秀音质的同时也能长时间播放。 

        伴随着音频的数字化,视频也已经完成了数字化。如今大多数的视频播放设备都兼容多种音频标准。在汽车音响领域,数字化也在如火如荼的进行中。多年以前,CD被作为标准装备装入汽车,近年来,随着高保真卫星广播的普及,数字收音机也进入了汽车电子领域。在GPS导航设备中,需要文本到语音的转换,某些GPS设备还兼具个人媒体播放器的功能。

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