智能手機(jī)音頻系統(tǒng)的整合與設(shè)計(jì)趨勢
作者：Yan Goh
當(dāng)手機(jī)遇上可攜式電子，兩個(gè)不同的音訊世界產(chǎn)生了沖突。這么多年過去，模擬工程師仍舊竭力打造可以完美處理語音、音樂播放和鈴聲的解決方案。本文將檢視當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)展，并探討智能型手機(jī)的音訊整合趨勢。
曾經(jīng)有一段時(shí)間，數(shù)字音訊很清楚地被分為Hi-Fi和通話兩個(gè)部分。Hi-Fi一般意謂立體和16位分辨率，取樣速率為44.1kHz，這是原始的Compact Disc規(guī)格。另一方面，電話通話則是單聲道及低分辨率，一般是以8位和8kHZ數(shù)字化而成。不同型態(tài)的混合訊號IC各自適合不同的應(yīng)用。Hi-Fi音訊編譯碼IC很快就采用多位sigma-delta技術(shù)去改善音質(zhì)，同時(shí)間電話仍然是非常簡單，低數(shù)據(jù)速率及低成本變換器限制了改善音質(zhì)的可能性。這兩種編譯碼芯片擁有不同的接口。市場上已出現(xiàn)一些針對Hi-Fi立體音響的數(shù)據(jù)格式，其中最為普及的是I2S (Inter-IC Sound)。電話語音編譯碼IC則通常是采用脈沖編碼調(diào)變(PCM)界面。嚴(yán)格來說，脈沖編碼調(diào)變已包含今日所使用的大部分?jǐn)?shù)字格式，包括I2S；它的原始目的便是要區(qū)別數(shù)字編碼和像是頻率調(diào)變的模擬技術(shù)。然而，在數(shù)字通話方面，脈沖編碼調(diào)變通常是指一種特定、單聲道的數(shù)據(jù)格式，無法兼容于Hi-Fi立體音訊。
計(jì)算機(jī)音訊的崛起則造就了另一種接口的興起。雖然其音質(zhì)要求和存在已久的消費(fèi)性音訊市場頗為類似，然而，計(jì)算機(jī)需播放以不同取樣速率播放的音訊檔案(特別是8kHz、44.1kHz和48kHz)。以軟件轉(zhuǎn)換取樣速率是可行的，但是成本卻太昂貴。因此最被廣泛采用的AC’97標(biāo)準(zhǔn)便將此任務(wù)交給編譯碼芯片，造就以專屬硬件執(zhí)行的效率會(huì)高出許多。AC’97實(shí)際上已成為計(jì)算機(jī)音訊的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
在一開始，可攜式系統(tǒng)仍一本初衷：隨身CD、迷你光盤及MP3播放器仍采用I2S數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，行動(dòng)電話使用脈沖編碼調(diào)變，而支持音訊功能的PDA則通常具有和桌上型計(jì)算機(jī)相同的AC’97編譯碼。因此，毫無意外地，第一代的復(fù)合系統(tǒng)通常會(huì)包含在裝置內(nèi)部比鄰分布的電話和PDA電路、具有由通訊處理器控制的脈沖編碼調(diào)變音訊編譯碼芯片，以及和應(yīng)用處理器連接的Hi-Fi立體(AC’97或I2S)編譯碼芯片。然而，此編譯碼芯片的設(shè)計(jì)并未將這兩個(gè)音訊子系統(tǒng)的互連性考慮在內(nèi)，或者僅有極少的考慮。針對此，通常會(huì)將離散式的固態(tài)開關(guān)安插至模擬訊號路徑中，便會(huì)造成噪聲及諧波失真，并且占據(jù)板子空間。
圖1. 第一代智能型手機(jī)具有兩個(gè)獨(dú)立的音訊子系統(tǒng)(語音和Hi-Fi)。除了這兩個(gè)編譯碼芯片外，還需要其它的離散組件以進(jìn)行訊號交換與混合。
整合趨勢
很明顯的，一個(gè)適合此應(yīng)用的解決方案是備受期待。「系統(tǒng)單芯片」(SoC)的想法已引導(dǎo)一些業(yè)者將立體數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器或編譯碼芯片和其它大型IC整合在一起。然而，此方法并未產(chǎn)出媲美專屬音訊芯片的音質(zhì)。電源管理和音訊IC的結(jié)合似乎犧牲了音質(zhì)，因?yàn)?/div>
