- 編解碼器的架構的主要缺點
- 飛思卡爾半導體的 SGTL5000 編解碼器
- 結論：不要低估單個編解碼器
1982 年向大眾市場推出 CD 是“數(shù)字音頻”革命的開始。從那以后，對音響設備的期望 - 其音效再生質量，特性，功能和靈活性 - 都有了大幅的提升。對行業(yè)提供增強功能和性能發(fā)揮作用最大的組件一直是數(shù)字信號處理器 (DSP)。這個功能強大的設備，使設計工程師能靈活地實現(xiàn)他們所選擇的音頻處理功能，并可用很多方式配置這些功能。傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構用來與 DSP 配對的編解碼器，是一種結合了 ADC 和 DAC，能夠與 DSP 實現(xiàn)交互的（例如，通過 I2S）設備。受到 DSP 功能和設計團隊軟件開發(fā)資源的制約，這種結構在處理音頻所能選擇的各種方式方面提供了很大的余地。
但是本文提出了一種架構模型，可以充分順應在編解碼器中實現(xiàn)更加強大的信號處理能力的趨勢。如果設計工程師準備犧牲 DSP 架構所給予的靈活性，他們只需編解碼器與小型微控制器，即可實現(xiàn)一組固定的音頻處理功能。
同樣，他們可以使用編解碼器提供的音頻組件功能，給已經(jīng)集成了 DSP 的設計增加了新的功能。最新編解碼器的音頻處理功能，包括音量控制，空間增強，均衡，音頻混合和去重音等功能。如果產(chǎn)品規(guī)格需要這些功能，那么在編解碼器中實現(xiàn)它們可能比在 DSP 中以傳統(tǒng)方法實現(xiàn)它們更加便宜更簡單。
僅有編解碼器的架構的主要缺點是，它將設計師局限在編解碼器的固有功能集范圍內(nèi)。然而，與此同時，市場對設計師需求的響應是，提供種類越來越多的含有各種組合功能的編解碼器。這里介紹三種這樣的設備。
圖 1 顯示了配置為 1/4 SPDIF 的多路復用器，有模擬立體聲輸出的 NXP UDA1355H。請注意，復用器中選擇的SPDIF 信號也可以傳輸?shù)?SPDIF 輸出，使組件可以使用菊花鏈，保持數(shù)字域音頻，維持音頻質量。因此，可以很容易地實現(xiàn) 1/(3n+1)多路復用器，其中第 n 個DAC，I2S 或 SPDIF 作為主復用輸出。如果這是所需要的全部，通過簡單將 SEL_STATIC引腳設置為高（ 靜態(tài)模式），而不是中（I2C 模式），僅使用 UDA1355H無須微控制器就可以實現(xiàn)。
如圖 1 所示，在微控制器模式下使用編解碼器，您可以訪問靜態(tài)模式下沒有的功能。微控制器可以訪問某些參數(shù)，如，主音量，低音增強，高音增強，諧振低音增強和用于模擬輸出的去重音。
來自飛思卡爾半導體的 SGTL5000 編解碼器，提供了增強音頻功能的不同選擇。圖 2 顯示了使用設備均衡塊的應用，可以作為音調控制器，七波段參數(shù)均衡器或五波段圖形均衡器。
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參數(shù)均衡器使用七個連續(xù)二階 IIR 濾波器實現(xiàn)，七個濾波器中的每一個的參數(shù)轉換為五個 20 位十六進制數(shù)字，它們代表濾波器系數(shù)，必須加載到正確的寄存器。
參數(shù)均衡修改每個波段的增益，頻率和帶寬（Q）（見圖 3）。這意味著它在調整應用程序時表現(xiàn)良好，例如，其中可以消除共振，使揚聲器響應變平。
它也非常適合于創(chuàng)建預置均衡器配置文件，例如響度或臨場效果，以及適用于特定類型節(jié)目材料的配置文件。使用 5 個平行二階 IIR 濾波器實現(xiàn)圖形均衡器，并采用了 5 個固定頻率和固定 Q 波段，分別為115Hz、330Hz、990Hz、3kHz 和 9.9kHz。這更適合于實時音調調整，因為僅將 7 位值寫入寄存器即可調整每個波段的
增益。
其它功能包括主音量，自動音量控制，環(huán)繞立體聲和低音增強。SGTL5000 還提供了一個集成的耳機放大器。第三個設備，來自歐勝微電子的 WM8960，是目前編解碼器中高水平集成技術的代表。此部分顯示在圖 4 中，已配置為立體聲麥克風和兩個立體聲線路級源的立體聲混頻器，帶有直接（D 類）揚聲器驅動器。它還包括一個片載耳機驅動器，連接 16Ω 負載，功率可達 40mW。
WM8960 提供了全面的內(nèi)部路由選項，表 1 顯示了路由輸入有多么靈活。案例 2 描述了圖 4 所示的信號路徑路由。
請注意，如果需要，輸入 1+2 或 1+3 可以作為一個差分對，輸入 3 也可同時連接到輸入和輸出混頻器。該組信號表示輸入的輸出混頻器。（黃色陰影區(qū)域顯示 ADC 和 DAC 斷電仍然可以提供的功能。）所有三個通道實現(xiàn)全面的可編程增益水平。
為了說明設備的操作，讓我們來看看表 1 案例 2，如圖 4 所示，假設已設置所有的標稱增益等級。可在輸入 (ADC) 和輸出 (DAC) 端控制麥克風和線路級輸入 2 混合水平（組信號）?？砷_啟和關閉 3D 增強功能?？赏ㄟ^輸出混頻器將線路級輸入 3 直接饋送至輸出的功率放大器。
可以 3dB 步長控制通道 3 的增益，并且可以單獨使所有通道靜音：通道 1 通過范圍放大器的靜音命令進行靜音，通道 2 通過輸入增益放大器的靜音命令進行靜音，通道 3 通過與輸出混頻器斷開連接進行靜音。此外，對于組信號（麥克風和輸入 2），可應用軟靜音和非靜音音量控制以及3D 立體聲增強功能?？梢酝ㄟ^微控制器訪問所有這些參數(shù)。
結論
通過將信號處理功能集成到設備中，編解碼器制造商為音頻系統(tǒng)設計師提供一種方法，無需使用 DSP，僅利用編解碼器和小型微控制器即可實現(xiàn)有價值的音頻構件。好處 -降低原料成本，減少元件數(shù)量，簡化和精簡代碼 - 意味著該架構能夠得到更多設計的青睞，以較低的成本提供改進的終端產(chǎn)品。
這表明，音頻應用設計師應該提出這樣的問題：“有什么我會執(zhí)行的音頻處理功能，是無法使用高級編解碼器實現(xiàn)的嗎？”如果答案是沒有，那么用于音頻處理的 DSP 的靈活性就完全是一種不必要的浪費。
