智能型手机中的音频设计

文章摘要：(2) MPEG-2 AAC Main 主规格 (3) MPEG-2 AAC SSR 可变取样率规格 (Scaleable Sample Rate) (4) MPEG-4 AAC LC低复杂度规格(LowComplexity)，现在的手机比较常见的MP4档中的音频部份就包括了该规格音频文件 (5) MPEG-4AAC Main 主规格 (6) MPEG-4 AAC SSR 可变取样率规格 (Scaleable Sample Rate) (7) MPEG-4 AAC LTP长时期预测规格(Long Term Prediction) (8) MPEG-4 AAC LD低延迟规格(Low Delay

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(2) MPEG-2 AAC Main 主规格

(3) MPEG-2 AAC SSR 可变取样率规格 (Scaleable Sample Rate)

(4) MPEG-4 AAC LC低复杂度规格(LowComplexity)，现在的手机比较常见的MP4档中的音频部份就包括了该规格音频文件

(5) MPEG-4AAC Main 主规格

(6) MPEG-4 AAC SSR 可变取样率规格 (Scaleable Sample Rate)

(7) MPEG-4 AAC LTP长时期预测规格(Long Term Prediction)

(8) MPEG-4 AAC LD低延迟规格(Low Delay)

(9) MPEG-4 AAC HE高效率规格(High Efficiency)

　　上述的规格中，主规格(Main)包含了增益控制以外的全部功能，其音质是最好，而低复杂度规格(LC)则是比较简单，没有了增益控制，但提高了编码效率，至于SSR与LC规格大致相同，但是多了增益的控制功能，另外，LTP/LD/HE都是用在低码率下的编码，其中HE采用NeroACC编码器支持，是近来常用的一种编码率方式。不过一般来说，Main规格和LC规格的音质相差不大，因此考虑手机目前的内存仍有限的情况下，目前使用最多的AAC规格是LC规格。

音频接口

　　音频接口是智能型手机设计者需考虑的重要议题。数字语音一般采用PCM(Pulse Code Modulation)接口，而Hi-Fi立体声则采用串行I2S(Inter-IC Sound)接口或AC97接口。I2S是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准，是目前消费性音频产品中常用的接口；AC?7则是英特尔公司用于提升个人计算机音效、降低噪音的规格，由于在1997年制订，因此称为AC97。

　　在计算机的音频需求上，基本上与消费性市场相似，但为了要能播放不同取样速率(8kHz、44.1kHz、48kHz)下录音的音乐文件，所以需要有更有效率和便宜的解决方案，而AC97就具有这样的特性。在广义的手持式设备市场中，三种格式各有其拥护者：CD、MD、MP3随身听会采用I2S接口；移动电话会采用PCM接口；具音频功能的PDA则使用和PC一样的AC97编码格式。

音频系统整合策略

　　在较早的系统中，通常是将电话与PDA的电路并排放在这个设备外壳内，其中PCM语音编译码由通信处理器来控制，Hi-Fi立体声(AC?7或I2S)的处理则连到另一颗应用处理器。在此架构中，两个音频子系统之间的整合性还很低，分布式的硬件切换电路除了较占空间、需要额外的外围组件来做信号交换和混音外，也会带来谐波失真(harmonic distortion)等的问题。请参考(图2)。

图2 PCM与立体声分别处理的音频架构

　　因此，为特定应用而量身定制一套整合性的解决方案是较理想的作法。在SoC的技术趋势下，已有一些厂商将立体声数字模拟转换器(DAC)或编译码器(CODEC)整合到特定功能的IC当中。不过，有些功能适合整合在一起，有些则可能得到反效果。

　　举例来说，当厂商将电源管理和音频处理功能整合在一起时，通常得在音质的部分做妥协，因为电源稳压器(regulator)所产生的噪音会干扰到附近的音频路径；若将音频功能整合到数字IC中也有困难，因为对于Hi-Fi的组件来说，需要用到0.35mm的工艺来让混合讯号处理得到最佳化效能，但目前数字逻辑方面的应用已朝0.18mm以下的更高工艺发展。以上述两种整合性的芯片策略来说，要让两种不同的电路同时存在于一个芯片当中，其最终的芯片尺寸可能也会大到难以接受。

　　此外，扬声器功率放大机(loudspeaker amplifier)特别难被整合。它所产生的热是一个问题，需要做散热处理，因此往往需要另一颗独立的扬声器驱动IC。还有一个整合上的常见问题，也就是为了让IC尽量做到最小化，可能会产生模拟输入或输出接脚数目不足的问题。

　　专属的音频IC可避免这些问题，而音频整合有好几种方法可以达成。共享ADC和DAC能减少硬件成本，但却不能同时播放或录制两种音频流格式。为个别功能安排专用的转换器(converter)可以解决这个问题，不过，此一作法会增加芯片成本。折中的作法是只共享ADC的部分，但有独立的DAC，这样做的话，当电话通信在进行时，也同时可以播放其它音频(如播放另一通电话的铃声，或播放音乐)，但在通信时不能同时进行录音。ADC的耗电可以通过关掉一种功能，而以较低取样速率的方式来加以控制。请参考(图3)及(图4)。

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