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手持多媒体设备的音频设计挑战
 

【作者: 歐敏銓】2006年05月02日 星期二

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目前在电子商品卖场中,可以看到愈来愈多外型酷炫的小型手持设备,在这些设备中,除了手机、MP3、PMP、DV和游戏机需要提供音频处理的功能外,现在连PDA、GPS,甚至是照相机都开始出现具有音频的功能,例如也能讲电话、听MP3或FM广播。


若细分这些产品,又可以分为纯粹提供音频的产品(Audio Only Device),如MP3;纯粹提供视讯的产品(Video Only Device),如PMP;以及以音频功能为主、视讯功能为辅的产品(Audio Centric Video Device),Freescale日前在一场研讨会中指出,再过一、两年,也就是到了2007、2008年时,这一类的产品将是手机以外的手持多媒体设备市场中的最大宗产品(占六成市场)。


目前手持多媒体设备不断推陈出新,除了功能性的卖点外,外型、电池寿命和成本则是其他三项考虑关键。产品的外型、外观具有举足轻重的地位,然而,并不是机构、样式愈复杂愈受欢迎,有时候只是简单的蓝光小屏幕,就能成为市场的宠儿。当然,便利、有趣的应用软件愈来愈受重视,但并非每个人都想尝鲜,对于这个不算太少的保守用户群来说,新产品的熟悉度是他们能否接受的重点。


当这些产品诉求更多元的多媒体功能时,不论是外在机构的链接或内部电路架构的规划,都会面临许多挑战。要加入新功能,就得增加更多的模块或外围,以及需要更大的电力供应,但手持设备又讲究轻薄短小和长时间的使用,很显然地存在明显的矛盾性。以电力来说,随着产品的整合度在提升,电源的管理也愈来愈复杂,电池的电力使用也就更显得珍贵。


就音频而言,针对语音、音乐、和弦铃声、视讯/电影等不同的应用就会产生如取样率、数据传输率等不同的处理需求。在一个复杂的系统中除了会有更多的噪讯源外,还有许多原因会影响音频的质量,例如音频组件的SNR及THD议题会造成噪讯和失真的困扰;在手持设备的影音节目播放上,高质量的音效往往能弥补视讯画质的不足,但在设计必须做到影、音同步播放的基本要求;此外,电力供应的稳定性对音频质量影响甚大,尤其是当音频电路直接连到电源时,不稳定的电源将造成很大的干扰。


目前在音频组件的应用上,有一个重要的趋势,即是采用Class D放大器。过去手持系统多采用Class AB扬声器驱动组件,然而它的效率不佳,成为系统电力虚耗的主要原因。新的Class D技术能将扬声器的输出效率提升50%,在极低的输出功率时,就能达到近70%的效率,这样一来,一方面能大幅延长电池的使用寿命,另一方面则是因为降低了电力的虚耗热量,让系统的热量管理问题变得单纯许多。


对于手持多媒体设备来说,其实在音频上的诉求很简单,就是要体积小、能省电,又有高质量的音频效果。这说起来简单,但做起来却会遇到不少问题,设计者必须从组件的选择、系统电路的布局,到软件的规划一一谨慎考虑,才能达到优化的结果。


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