雖然目前音頻來源主要由數(shù)字媒體（CD，DVD，互聯(lián)網(wǎng)）組成，但大多數(shù)音頻處理仍停留在模擬域中。現(xiàn)在是將音頻處理遷移到數(shù)字化的時候了。

在過去的二十年中，音頻技術(shù)經(jīng)歷了許多進(jìn)步。從20年前開始，隨著CD的推出，以及MiniDisk和DAT的發(fā)展，今天我們可以選擇高分辨率的音頻格式，如DVD-Audio，SACD，以及MP3令人難以置信的靈活性和存儲密度。所有這些進(jìn)步都集中在音樂的存儲媒體上。但是一旦音頻信號從存儲介質(zhì)中脫落，它是如何處理的？它如何獲得系統(tǒng)的輸出？當(dāng)前的“數(shù)字”系統(tǒng)真的是數(shù)字化的嗎？今天的絕大多數(shù)系統(tǒng)都沒有。

在音頻/視頻（A / V）中，由于杜比數(shù)字解碼的性質(zhì)，數(shù)字信號處理變得流行，但幾乎所有流行的音頻系統(tǒng)，如作為迷你組件，汽車立體聲系統(tǒng)和PC添加揚聲器，仍在使用模擬信號處理技術(shù)。

原因在于早期的數(shù)字解決方案，基于通用數(shù)字信號處理器（ DSP具有獨立的D / A和A / D轉(zhuǎn)換IC，在硬件和編程方面帶來了巨大的開銷。因此，數(shù)字解決方案的實施一直很困難并且過于昂貴。

現(xiàn)在，在主要消費系統(tǒng)完成全數(shù)字媒體交叉的時代，ADI公司推出AD1954，這是新的，經(jīng)濟(jì)高效的SigmaDSP ? 的第一個成員系列 - 第一個直接解決在單個IC上集成音頻專用DSP和高性能音頻轉(zhuǎn)換器的基本問題的解決方案。

這一系列的數(shù)字聲音處理由AD1954領(lǐng)導(dǎo)的器件提供：

具有集成轉(zhuǎn)換器的專業(yè)品質(zhì)數(shù)字聲音處理（112-dB SNR）

ZERO-hassle編程，以及高度用戶友好的圖形配置工具

價格非常低，允許大多數(shù)系統(tǒng)提供數(shù)字技術(shù)的卓越音質(zhì)。

AD1954內(nèi)部有什么？< / h3>

AD1954是一款預(yù)編程，完全可配置的數(shù)字音頻處理器。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。它針對2.0（左/右）和2.1（左/右+低音炮）配置進(jìn)行了優(yōu)化，并包含以下處理塊：

3對1數(shù)字信號源選擇器

立體聲7波段均衡器（48位雙精度）過濾器）

專業(yè)品質(zhì)的動態(tài)處理器（雙頻段結(jié)構(gòu)）

Phat ?立體聲空間增強

揚聲器定位延遲調(diào)整

獨立低音炮處理的交叉

音量控制

左，右和低音揚聲器輸出的三個D / A轉(zhuǎn)換器（112dB SNR）。

系統(tǒng)設(shè)計人員可以完全配置所有參數(shù)。這樣可以縮短設(shè)計周期，同時允許完全靈活地根據(jù)每個參數(shù)的具體要求調(diào)整系統(tǒng)。市場和客戶。

在SigmaDSP中使用哪個DSP內(nèi)核？

這些產(chǎn)品中使用的DSP內(nèi)核是全新的 - 它已針對音頻處理的要求進(jìn)行了優(yōu)化（圖2）。在大幅減少執(zhí)行給定音頻算法所需的循環(huán)次數(shù)的功能中，有用于雙精度和動態(tài)處理的硬件加速器。 DSP內(nèi)核基于26×22乘法累加引擎，具有雙48位累加器。輸入字長為24位，但內(nèi)核26位（3.23格式）的內(nèi)部分辨率提供了兩個額外位，最高可達(dá)+12 dB增益。由于+12 dB的增益在許多音頻算法中很常見，因此在大多數(shù)應(yīng)用中無需縮放。

所有濾波器均采用48位雙精度分辨率計算，采用特殊的硬件加速器。雙精度確保低頻IIR濾波器可以在沒有極限周期問題的情況下運行，從而產(chǎn)生可聽見的偽像。

核心存儲器包括2.5 KB的程序RAM，2.5 KB的程序ROM和1 KB的參數(shù)RAM 。所有存儲器均可通過SPI接口直接訪問，該接口使用自尋址32位格式（8位地址，24位數(shù)據(jù)），允許單周期訪問任何存儲器位置。由于硬件加速，AD1954的內(nèi)部時鐘速率為25 MHz，相當(dāng)于通用DSP的約50 MIPS。

SigmaDSP圖形用戶界面（GUI）為設(shè)計人員提供了< em>總設(shè)置控制實時。

SigmaDSP技術(shù)面向經(jīng)驗豐富的數(shù)字設(shè)計師和熟悉其音頻系統(tǒng)的模擬設(shè)計師，但不想深入了解其復(fù)雜性。低級DSP編程。滿足這兩個目標(biāo)需要一個可以直觀操作的工具，但需要實時控制整個信號流。

解決方案是AD1954圖形用戶界面（GUI） - 如圖3所示。它以圖形方式表示AD1954的信號流，因此其使用非常直觀。信號鏈中的每個參數(shù)，包括濾波器系數(shù)，音量設(shè)置和動態(tài)處理功能，都可以直接訪問和實時更改。 GUI通過PC的打印機(jī)端口連接到AD1954評估板。通過這種方式，任何參數(shù)更改都以SPI格式發(fā)送到AD1954，并立即生效（實時）。

雖然SigmaDSP GUI旨在作為系統(tǒng)設(shè)計人員的專用工具，但它也可以為熱心的最終用戶提供（修改后的版本）。通過這個PC界面，用戶可以通過筆記本電腦進(jìn)行全面控制。

為什么專業(yè)品質(zhì)的動態(tài)處理如此重要？

中小尺寸系統(tǒng)，尤其是汽車音響系統(tǒng)，往往受到放大器和揚聲器功率的限制。有幾個潛在的限制因素：在汽車系統(tǒng)中，屏障只是12 V電源，它將最大輸出功率限制在大約20 W rms到4歐姆，或40 W rms到2歐姆。在迷你組件中，變壓器大小存在空間限制，并且存在熱約束。另一個因素是揚聲器均衡：在中小型系統(tǒng)中，我們通常會看到包含小型揚聲器的小型機(jī)柜。一種流行的解決方案是使用相對較重的均衡，特別是在低頻部分（低音增強）中要求增加低頻功率，以補償這種聲學(xué)上不完美的設(shè)置。最后（由年輕一代驅(qū)動），有一個共同的愿望 - 如果不是要求 - 這些系統(tǒng)具有很高的最大音量。

這種有限的放大器功率，重低音均衡和顯著總和的組合系統(tǒng)的響度很容易導(dǎo)致放大器飽和并開始引入嚴(yán)重失真的情況 - 導(dǎo)致不令人滿意和惱人的收聽體驗。過去，解決這個問題的嘗試通常使用原始的限幅信號檢測器，這可以避免削波，但會導(dǎo)致偽裝幾乎與削波失真本身一樣糟糕。 AD1954 SigmaDSP的專業(yè)品質(zhì)雙頻帶動態(tài)處理器可以控制系統(tǒng)限制而不會產(chǎn)生偽影。

提高系統(tǒng)的清晰度和響度

圖4和圖5顯示了沒有任何動態(tài)處理和軟拐點壓縮器/限制器功能的傳遞函數(shù)示例。通過使用圖5所示的功能，AD1954的專業(yè)品質(zhì)動態(tài)處理可以自然處理限幅電平，從而在高音量時實現(xiàn)更低的失真。這有效地允許用戶將系統(tǒng)音量調(diào)高大約10dB。音量增加10 dB表示經(jīng)驗豐富的聲壓級增加一倍，因此用戶可以將系統(tǒng)運行兩倍。

這對于放大器和揚聲器有限的小型系統(tǒng)尤其重要

實際調(diào)整

SigmaDSP動態(tài)處理器的任意可調(diào)傳遞功能允許許多其他應(yīng)用，和。總體靈活性允許用戶將多個應(yīng)用程序組合到同一設(shè)備中。

道路噪聲補償

SigmaDSP動態(tài)處理的強大用途是在汽車系統(tǒng)中。除了復(fù)雜的均衡策略和失真處理外，還可以補償汽車內(nèi)部的嘈雜環(huán)境。雖然噪聲本身不能降低（盡管正在進(jìn)行有源噪聲消除的研究項目），但改善聆聽體驗的唯一實用方法是使軟信號更響亮。這對于古典音樂來說尤其重要，因為古典音樂具有很大的動態(tài)范圍和許多安靜音樂段落。

通過在AD1954中編程的正確傳輸功能，可以壓縮低于某個閾值的信號，并且可以放大音樂電平以保持高于道路噪聲的電平。這種技術(shù)的最終用途可以在OEM汽車系統(tǒng)中實現(xiàn)，其中來自速度計和RPM控制信號的信號使得補償比可以根據(jù)速度（風(fēng)噪聲）和發(fā)動機(jī)RPM（電動機(jī)噪聲）而改變。任何在汽車音響系統(tǒng)中經(jīng)歷過智能道路噪音補償策略的人都不希望再次沒有它（可能除了20歲以上的勞斯萊斯駕駛員。）

午夜模式

SigmaDSP動態(tài)處理技術(shù)的特殊用途的最后一個例子是補償電影原聲帶中響度的突然變化。看起來，在家里，配樂的響度 - 特別是在動作電影中 - 是永遠(yuǎn)不對的（你的遙控手指知道這是最好的）。一個原因是音軌通常混合用于電影院。在電影院中，聲學(xué)體驗是整個電影體驗的基本元素，而大型動態(tài)變化是導(dǎo)演用來產(chǎn)生興奮的工具。在電影院里沒有人受到打擾。在家里，這是完全不同的。雖然我們?nèi)匀幌Ｍ娪绑w驗盡可能好，但我們必須避免喚醒孩子或附近的鄰居。

“午夜”模式可以通過減少動態(tài)范圍自動處理這個惱人的問題。配樂。為了實現(xiàn)此功能，使用了與用于動態(tài)剪輯控制的傳遞函數(shù)類似的傳遞函數(shù)，但閾值要低得多。為避免聽覺偽影，需要像AD1954中實現(xiàn)的專業(yè)型雙頻段動態(tài)處理器。

兩對聲道（圖6）用于聲音后跟一個動作場景（炸彈爆炸）。可以看到，當(dāng)午夜模式打開時動作場景的動態(tài)范圍減小，聲音保持在同一水平。

摘要

隨著SigmaDSP技術(shù)的引入，聽音樂和電影的體驗進(jìn)入了一個新的時代。處理性能，轉(zhuǎn)換器技術(shù)和復(fù)雜的算法（以前只有專業(yè)錄音工作室的所有者才知道）正在變得對成本敏感的消費者系統(tǒng)可用。通過使用SigmaDSP技術(shù)，人們可以開發(fā)直至最終輸出的數(shù)字立體聲系統(tǒng)，以充分利用當(dāng)今數(shù)字媒體的卓越品質(zhì)。

AD1954可用性

樣品AD1954是ADI公司新推出的SigmaDSP ?系列的第一款產(chǎn)品，現(xiàn)已上市，并提供評估板和控制軟件。 AD1954采用44引腳MQFP（YS）和48引腳TQFP（YST）封裝，額定溫度范圍為-40°C至105°C。 AD1954YST的10,000片批量單價為5.88美元。