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新一代音讯中枢方案引领风潮 带动音讯功能重复利用
 

【作者: Rob Hatfield】2011年11月09日 星期三

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对于身处第一线的消费性电子制造业者而言,采用具有弹性且能重新设定的元件获益良多,但是在具备弹性的同时也让设计的复杂度提升,要在易用性和再利用性之间取得平衡对消费性电子制造商而言是一项极大挑战。


传统上,混合信号音讯元件并不被认为是最具弹性的元件,它的特定使用模式硬体使它无法跨平台重新再利用。现在,新一代音讯中枢方案能为行动装置的音讯功能带来全新的弹性水准,并简化系统的整合;同时还能提供包括全新的应用特性、降低物料清单成本、延长通话时间和提升整体效能等的好处。以下藉由比较平板电脑与智慧型手机的差别,来看待音讯处理的建置与发展。


平板电脑和智慧型手机的区别为何?

平板电脑可说是硬体平台再利用的最新实例。大部分的平板电脑制造业者都希望尽可能重复使用他们的智慧型手机平台来设计平板电脑。但单就音讯的角度来看,平板电脑有一些相当明确的特性不适用于旧平台,因此再利用的作法并不理想,反而会造成浪费和效能的牺牲。


▲体积尺寸较智慧型手机大


和智慧型手机比起来,平板电脑的尺寸较大,所以可以容纳更多和更大的扬声器。许多平板电脑现在大多已配备二或三个扬声器,只要调整得当便能改善视讯播放及游戏体验,提供立体音讯效果。


但是当平板电脑配备了二或三个扬声器,它所增加的体积和重量却也会降低产品的可携性,因此一般消费者比较偏好在室内使用平板电脑,毕竟在室内,利用较大的萤幕上网是比较舒适。无线区域网路(Wi-Fi)在家庭、办公室或热闹街道的普及程度,让许多低价平板电脑可以不用配备蜂巢无线功能就可直接上网,消费者也能时常在平板电脑上利用网路( IP-based)进行通话功能。


但是,当消费者利用智慧型行动电话进行网路通话时,多是在蜂巢数据机中进行语音前处理和后处理演算法,这也就间接代表在不具备蜂巢无线通讯功能的平板电脑中,消费者进行网路通话时,这些演算法必须被移植到不同的核心,通常是应用处理器,或在某些情况中是利用额外的硬体来执行。这会造成软体的再利用更为复杂,大幅地影响开发时间及成本。


现今许多音讯中枢已被视为传感器管理平台,藉由调整位于开发过程中较后面的阶段,开发人员不需针对各种外观尺寸所形成的不同音响环境去改变稳定的主软体平台,可大幅降低整合的复杂度。在轻薄短小的时尚设计架构中,音讯中枢已顺理成章地成为音讯前后处理功​​能的栖身之处,这不但有助于加速许多行动应用产品的上市时间,同时能在不同的使用情境中维持音讯「特色」的一致性。


最近市场中有厂商推出触觉回馈机制的一些创新技术发展,将能促使未来的触控萤幕使用更为自然且更具互动性,这类创新作法是在装置中嵌入多个传感器,这些传感器的控制信号变得更为精密,即使在进行音讯串流也不会影响精密度。这项精准的架构不但能为平板电脑使用者带来一些新的体验,系统不需大幅度的更改,基本元件的成本也不会受到影响。


▲没有听筒扬声器


平板电脑语音通话是利用喇叭扬声器或耳机进行。但现今大部分重复利用行动电话设计的平板电脑仍然具备一个行动电话CODEC以及用以驱动听筒扬声器的功率放大器,无论是藉由放大器设计或包含互斥扬声器和听筒等相关的类比信号路径。在实际操作上,对大部分的平板电脑而言,这些元件都是多余的放大器,并且对于沿用旧架构的平板电脑而言,这些多余的放大器无法轻易地重新处理成为更有用的功能。


由于缺乏听筒通话功能并具有高解析显示器,平板电脑的视讯通话和喇叭扬声器效能显得特别重要。随着高频宽无线区域(Wi-Fi)网路的普及,宽频语音通话能传输更大范围的音频,理论上视讯通话的音质应该可以更圆润和自然。但在视讯通话期间,从嘴部到麦克风之间较长的距离却会扩增远端通话者所听到的环境噪音,信号的环境噪音水准相对会升高。因此,语音通话的整体效能瓶颈便由网路频宽转至本地端的信号处理能力,特别是传输路径的噪音消除和回音消除效能。


▲具备旋转功能,须具备更多的扬声放大器系统


由于平板电脑可以直向及横向摆放,扬声器的立体声背景便会随着平板电脑方向的改变而动态变化。具备三个或更多放大器的扬声器可以为消费者带来更棒的立体声效,但首要前提是在采用立体声扩大演算法时,左右声道匹配需具有优秀的方向敏感度。所以通常只会整合一个扬声器的智慧型手机音讯平台便必需提供这类扩大功能,而且所采用的方法必需尽量不要影响软体和硬体,并且也不能增加采用相同平台基本型智慧型手机的成本。


全新的音讯中枢架构 全新的音讯设计未来

Wolfson发表的WM5100,其设计能最大化使用弹性及跨平台的重复利用性,同时实现许多未来的先进功能,例如多通道触觉、高效能噪音消除技术及可调整的扬声器电路板面积。音讯中枢架构所采用的脉冲密度调变(PDM)输出可为晶片上D类和W类驱动器之外的四个额外功率放大器,提供可靠及低成本的数位连结。也让相似的音讯平台可以支援更多数量及种类的扬声器及传感器,促使多元应用的重复利用。


高弹性通用型多通道输出驱动器的布局,加上全数位信号路径及混合功能,这样的结合可以将听筒驱动器(事实上是其他任何种类的驱动器)重新处理成其他多种功能,例如支援藉由高电压放大器而形成的先进多通道触觉波形。


这种对称与多通道的数位架构具有简单的点对点路径,可以大幅简化系统并提升系统效率,能让整合变得容易许多,也让软体能跨平台重复利用,并能支援更多的功能同时运作。基于上述优点,这个平台还能支援未来的许多先进使用情境。这项多工方法还能延伸至噪音消除及其他数位讯号处理器(Digital Signal Processor;DSP)功能,在不需持续进行韧体的重新载入下可同时运作,进而大幅简化软体的整合并减少汇流排流量。


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