最近在加利弗尼亞舉行的模擬和混合信號會議上重點討論了混合信號技術(shù)的三個主要應(yīng)用,即通信、多媒體和電源管理。實話說多媒體發(fā)展的路徑是相當(dāng)傾斜的。數(shù)字化音頻和MP3幾乎支配了整個多媒體世界。更高的保真度是它們發(fā)展的趨勢,隨著更高分辨率的數(shù)字轉(zhuǎn)換器被應(yīng)用到消費類電子產(chǎn)品以及數(shù)字音頻光盤提供越來越高的取樣速率,這個趨勢變得更加明顯。因此數(shù)字放大器的發(fā)展以及串行總線如IEEE1394和USB的應(yīng)用便理所當(dāng)然地被提上了議事日程。

在這里我所能做的是介紹我所知道的一切,希望向采用多媒體芯片建立板級系統(tǒng)的亞洲工程師們提供一些可用的市場機遇。在數(shù)字化音頻領(lǐng)域幾乎所有產(chǎn)品都有Crystal Semiconductor (Cirrus Logic公司的Crystal Products Division)的名字。Analog Devices公司在數(shù)字音頻領(lǐng)域方面也有所成就,但似乎與Intel的Platform Architecture實驗室有關(guān)。National Semiconductor公司是支持Intel AC-9編解碼規(guī)范的原始設(shè)備制造廠商之一(另外還有Crystal,Analog Devices和Yamaha Semiconductor公司)。采用ESS技術(shù)的編解碼器開始是出現(xiàn)在多數(shù)亞洲制造的音頻插卡中。它們最主要的優(yōu)點是價格低,然而市場隨后即向高質(zhì)量要求發(fā)展。這樣,Crystal Semiconductor在基于PC的數(shù)字音頻市場上就占有絕對優(yōu)勢,這也是根據(jù)Mercury Research匯編的最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計出來的結(jié)果。

位于新加坡的TriTech微電子公司在1999年1月份舉行的消費類電子產(chǎn)品展示會(CES)上演示了一些有趣的音頻DAC產(chǎn)品(例如具有多通道音頻解碼功能的產(chǎn)品)。但是隨后就遇上了Crystal具有知識產(chǎn)權(quán)的機器并被安裝在美國。這個事件表明Crystal在sigma-delta(準確地說是delta-sigma)轉(zhuǎn)換技術(shù)方面擁有某些關(guān)鍵的專利技術(shù),并且成功地控告了它的競爭者(有些大型公司如Analog Devices)侵犯專利。日本Asahi的美國分支機構(gòu)AKM Semiconductor公司是一個很少有人知道的獲得Crystal轉(zhuǎn)換技術(shù)證書的廠商。因此在沒有考慮Crystal將會如何做的情況下你最好不要向市場推出sigma-delta音頻轉(zhuǎn)換器。

Crystal公司高級產(chǎn)品技術(shù)顧問Steven Harris博士在指出了DVD論壇推薦的DVD音頻光盤和Sony及Philips鼓吹的超級音頻壓縮光盤(SACD)之間的技術(shù)差異后感到非常輕松。兩者都承諾在高保真記錄和播放時采用光存貯技術(shù)來增大可用的頻率范圍(最大到96kHz)、取樣速率(最大到2.88MHz)和動態(tài)范圍(120dB-144dB)。

DVD格式將在DVD光盤上采用多層存貯功能以提供6個24位音頻通道。問題是回放需要特殊的設(shè)備,而這種設(shè)備在今后幾年中將是非常昂貴的。

而超級音頻壓縮光盤對光存貯容量的要求是適中的,它采用無失真壓縮算法(被稱為“直接數(shù)據(jù)流傳送”)來增加容量和媒體帶寬。高保真音響愛好者也許會埋怨這種壓縮方法,因為他們擔(dān)心會損傷原來用來記錄的材料。但是Sony-Philips認為,SACD光盤是可以在傳統(tǒng)的音頻CD播放器上播放的(這也是它在消費品市場上可能成為贏家的原因)。采用專門的直接數(shù)據(jù)流數(shù)字(DSD)解碼器和放大器高保真音樂愛好者就可以享受到SACD光盤所帶來的寬頻率響應(yīng)和動態(tài)范圍。

關(guān)于這場緊迫的標準之爭讓Steven Harris感到高興的是他的公司所制造的DAC產(chǎn)品可以同時支持兩個標準。24bit的CS4396和CS4397音頻DAC支持192KHz的取樣速率。Analog Devices公司的AD1853音頻DAC的取樣速率與之相同。這些產(chǎn)品展示了把專業(yè)音響質(zhì)量帶到家庭音響系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。你可以想象,這些產(chǎn)品所具有的120dB動態(tài)范圍特性正在表現(xiàn)出令人驚訝的高級別音頻質(zhì)量。

新一代產(chǎn)品

今年9月Cirrus Logic宣布了一項與Microsoft公司簽署的有關(guān)Windows多媒體音頻格式的技術(shù)協(xié)議。Windows多媒體音頻有望對在Internet上銷售的版權(quán)資料提供更好的安全保護,并為CD音質(zhì)的音頻信號提供更好的壓縮。采用Windows多媒體音頻壓縮的資料所占的存貯空間是MP3格式壓縮資料的一半。

該公司的Maverick處理器(EP7212)可以實現(xiàn)單片Windows多媒體播放器。它集成了ARM芯片和Crystal的音頻DAC,并將走入多種手持消費類產(chǎn)品,比如便攜式管理器,電子記事薄和游戲平臺。Maverick同時也支持MP3格式。

DSP在高保真音響愛好者認同的音樂回放和家庭影院系統(tǒng)潮流中扮演著重要角色。Sigma-delta DAC本身就是具有專門功能的DSP,它可以對CD中取來的數(shù)字音頻比特流進行“噪聲整形”。它能有效地對音頻比特流進行重新整形,使之看上去象是在2.5MHz而不是44.1KHz處被取樣了256次。用這種重建方法,可預(yù)期的量化噪聲就只出現(xiàn)在音頻頻率范圍以外(也即相對容易濾波的頻帶)。另外一個優(yōu)點是提高了時間的精度(擴展時間分辨率),平滑了幅度方面的差異。這樣在一個取樣片段和后一個取樣片段之間的差異不再巨大,并成為一個方向(上或下),它可以被轉(zhuǎn)換成類似于一個帶開關(guān)電容充電泵的模擬電壓的東西。Philips把它稱作為1-bit轉(zhuǎn)換器,并相信該技術(shù)可以應(yīng)用于SACD的解碼。

但是我認為DSP在杜比(Dolby)AC-3(杜比數(shù)字)解碼器中顯得更重要。在家庭影院系統(tǒng)中該解碼器回放5.1個聲道(左前,右前,左后,右后,中心前置和無方向的超重低音)。杜比數(shù)字根據(jù)“聲學(xué)屏蔽”效果(實際上就是假設(shè)有一定數(shù)量的音頻信息你永遠無法聽到)在192Kbps的數(shù)據(jù)流中添加進上述6聲道的信息。

根據(jù)Crystal公司音響分部的副總裁兼總經(jīng)理Keith Essency提供的信息,Crystal公司的CS4923單片AC-3解碼器開始對Motorola通用型DSP器件DSP56300構(gòu)成威脅,并且已經(jīng)在日本制造的AV接收器高端產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。CS4923與108dB的CS4226 六通道編碼器一起可以向用戶提供一個六通道音頻的完整解決方案。

當(dāng)然六通道音頻的回放技術(shù)除了應(yīng)用于家庭影院外還有更多的用途。它可以幫助升級家庭中的二聲道立體聲系統(tǒng),甚至車載音頻回放系統(tǒng)。并不是有意降低公司所起的作用,Steven Harris相信多回放通道和揚聲器的布置對于聆聽者對聲音質(zhì)量的理解比任何先進的多媒體電子產(chǎn)品更有影響力。