音頻創(chuàng)新：汽車、智能家居和專業(yè)音頻應用的新風向

來源： Avi & Martin ，德州儀器

未來十年左右，研究人員和歷史學家在回顧今天的音頻市場時，可能會將其描述成為一個創(chuàng)新的黃金時代。音頻技術從未像今天這樣發(fā)展如此迅速地發(fā)展，并且應用領域如此廣泛。先進的數(shù)字技術正在把娛樂、信息、通信和系統(tǒng)控制服務帶入家庭、企業(yè)、汽車和其他眾多場所。

隨著創(chuàng)新音頻技術正在不斷應用在各個地方：如音箱、計算機、電視、移動設備、汽車音箱系統(tǒng)、耳機和會議系統(tǒng)，音頻質(zhì)量正接近設計師十年前夢寐以求的性能水平。利用德州儀器(TI)開發(fā)的新一代半導體器件和工具，現(xiàn)在，設計師們可以盡情發(fā)揮他們的想象力，開發(fā)出滿足各種需求，甚至是大眾和企業(yè)無法想象的音頻產(chǎn)品。

奠定高品質(zhì)音頻標準

在過去幾十年中，音箱發(fā)燒友一直激勵著音頻制造商們在性能方面有所突破。如今，音頻發(fā)燒友越來越多，他們同樣追求媲美或超越頂級音樂廳和電影院音效體驗的專業(yè)級音效。這類消費者衡量音質(zhì)好壞的關鍵標準是總諧波失真加噪音(THD+N)。極低的總諧波失真加噪音(THD+N)會使音頻放大器產(chǎn)生的聲音與原始錄音幾乎難以區(qū)分。

隨著音質(zhì)的改善，音頻沉浸感也不斷增強。新的音頻格式將聲場擴展到三維空間，如天花板音箱將會營造出令人驚嘆的杜比全景聲。

沉浸式音頻技術提供了獨立于音箱的優(yōu)勢，它能使相同的混音能在不同類型的音箱系統(tǒng)上播放。

同時，隨著音頻消費者愈發(fā)移動化，有線耳機可能很快就會成為一種遺留技術。由于新型編解碼器和相關技術的應用，新一代無線耳機和耳塞帶來了前所未有的無線音頻體驗。許多智能手機和平板電腦制造商決定通過移除傳統(tǒng)的3.5毫米耳機插孔來節(jié)省設備空間，這也推動了無線聽聲的發(fā)展。

在音箱主機方面，支持多種新功能的多聲道乃大勢所趨，如中央聲道、儀表盤蜂鳴器和警告音音箱。乘客區(qū)域內(nèi)的多個麥克風輸入端和帶麥克風陣列的音頻波束成形使駕駛員和乘客能夠更清晰、更有效地與交互式服務通信。

音頻制造商也開始研發(fā)專為電動車輛中的設備而設計的系統(tǒng)，其獨特的車內(nèi)音效與傳統(tǒng)汽車和卡車的車內(nèi)音效截然不同。減重對電動汽車意義重大，且電動發(fā)動機也比汽油或柴油發(fā)動機更為安靜。這樣，即使外部交通噪音和風雨聲變得更大，室內(nèi)環(huán)境也更為安靜。音頻制造商正著手開發(fā)噪聲消除技術來解決這一問題（無論是電動汽車還是傳統(tǒng)汽車）。這種技術能檢測振動或其他干擾雜音，并通過汽車揚聲器發(fā)出一種對抗信號。有了噪聲消除技術，駕駛員就可以盡情享受更為舒適高雅的駕駛體驗。

隨著上路的電動汽車越來越多，人們對低電流、高阻抗、同時也能提供高質(zhì)量音頻的揚聲器的需求也日益凸顯。人們也要求揚聲器線更細，這樣既能節(jié)省成本也可以減輕重量。對于音箱制造商來說，D類音頻放大器取代AB類音頻放大器乃大勢所趨，因為這樣可以提供更高的功率效率，并降低系統(tǒng)的整體散熱和重量。

遠程放大器是各類車輛車載音頻的發(fā)展新趨向。在車內(nèi)安裝中央音頻處理電子控制單元后，這個控制單元可將處理后的音頻信號發(fā)送到揚聲器附近的放大器，從而顯著提高效率、音質(zhì)和功率分配。

車載音頻一馬當先

如今，汽車駕駛員對車載高品質(zhì)音頻的追求不亞于其對家居音頻設備的高品質(zhì)追求，這種追求既為了娛樂，又為了使用集導航、信息、安全和其他重要任務于一體的系統(tǒng)。值得一提的是，交通堵塞和日常通勤時間加長使人們待在車內(nèi)的時間不斷增加。通過提供信息、通信、協(xié)作和其他重要的連接服務，先進的音頻系統(tǒng)正成為司機和乘客必不可少的生產(chǎn)力促進工具。

高級汽車音箱系統(tǒng)集成多個揚聲器陣列，旨在營造一個媲美或超越高端家庭影院效果的卓越音效氛圍。如今，一些新車在整個乘客區(qū)域的19個位置安裝了多達34個揚聲器。

目前，車載音頻技術正走上集成化的道路，通過將數(shù)據(jù)轉換器技術和D類音頻放大器相結合，實現(xiàn)一個單芯片集成系統(tǒng)。德州儀器（TI）的Burr-Brown?音頻放大器產(chǎn)品系列可提供清晰的音質(zhì),同時還能滿足使用者苛刻的系統(tǒng)要求。

智能家居

新一代消費者技術正引發(fā)家庭生活方式的變革。通過使用智能音箱，用戶僅需一個簡單的口頭指令即可從多個來源傳輸音頻信息。隨著智能音箱越來越受青睞，制造商們正在將相同的音頻和語音功能添加到諸如無線接入點、條形音箱、智能恒溫器和智能家居中心（功能屏幕越來越多）等產(chǎn)品中。

新一代智能家居設備越來越多地應用了數(shù)字助理，這給設計帶來了挑戰(zhàn)。這些曾經(jīng)單一用途的設備并沒有變得更大，但需要內(nèi)置傳輸音頻信息和支持虛擬助理的硬件。在現(xiàn)有設計中增加使得音效環(huán)繞整個房間的音頻信號時，無疑會帶來巨大挑戰(zhàn)，包括空間限制和散熱。

然而，隨著智能家居不斷發(fā)展，音頻放大器也越加智能。德州儀器的智能放大器功能幫助設計人員將音箱發(fā)揮到極致，可實現(xiàn)低音增強，同時通過行業(yè)領先的保護功能（如循環(huán)電流控制和溫度折返）來保護放大器和系統(tǒng)。這些功能繼續(xù)推動著家居小型智能音頻設備的發(fā)展。

許多企業(yè)希望在傳統(tǒng)意義下的會議室之外的地方辦公，但與音頻會議區(qū)域或房間的布線相關的高額費用使它們望而卻步。對此，供應商們現(xiàn)在正采用無線音頻解決方案，因為這既免去了笨重的電線，又提供了即時可配置性。

隨著音頻技術的不斷進步，更多的產(chǎn)品將突破傳統(tǒng)的設計理念。例如，雖然體積更小的電視使空間變得狹小，但最初為獲得更好音頻體驗的條形音箱逐漸變得流行起來?，F(xiàn)在，制造商們又開始重新設計能夠精確再現(xiàn)高清晰度音樂的無線揚聲器，以及可以放在家庭或公司任何地方的無線電池供電衛(wèi)星音箱。

專業(yè)音頻突破傳統(tǒng)極限

專業(yè)音頻正迅速從模擬轉變?yōu)閿?shù)字，而且快速的數(shù)據(jù)轉換器（如TI的Burr-Brown創(chuàng)建的數(shù)據(jù)）正在加速這種轉變。新一代轉換器可在無延遲的情況下將模擬信號實時轉換成數(shù)字信號，且能在吉他或調(diào)音臺上實時添加歌曲音效，而不會有任何明顯的延遲。

網(wǎng)絡音頻也是一個新趨勢。隨著系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，模擬音頻分布的局限性日益顯著，包括信號降級、距離限制以及在信號流的各個方向上的每個通道需要一根專用電纜和連接。數(shù)字音頻網(wǎng)絡極大地降低了布線要求，真正實現(xiàn)了信號降級。高通道數(shù)量也是可行的，所需電纜明顯減少，系統(tǒng)配置也更加靈活。

商業(yè)用戶越來越希望工作中的音頻質(zhì)量至少與他們家居音頻質(zhì)量一樣，不論是用于會議、報告還是制作播客。實現(xiàn)這一目標的一種方法是帶集成數(shù)字信號處理（DSP）功能，這是一種捕捉和處理來自各種源的音頻的強大工具，特別是智能揚聲器。數(shù)字信號處理（DSP）的優(yōu)點包括有源噪聲控制（消除不必要的環(huán)境聲），回聲消除以及可提高音頻質(zhì)量的音質(zhì)增強。

能夠與會議系統(tǒng)結合使用的智能麥克風系統(tǒng)是TI Burr-Brown音頻模數(shù)轉換器帶來的另一個重要趨勢。智能麥克風技術可以自動、連續(xù)地檢測房間中揚聲器的數(shù)量和方向。麥克風陣列可以立即確定講話者，且只有面向揚聲器的麥克風會自動打開，而其他麥克風會處于關閉狀態(tài)，這樣就可以減少不必要的噪音。

音頻規(guī)則

目前，新興技術受到媒體和消費者廣泛關注，但音頻產(chǎn)品還會繼續(xù)影響人們的生活，時間比以往更長久，方式也比以往更加多樣化。半導體是設計師用來將偉大的音頻技術理念轉化為暢銷產(chǎn)品的基礎。一系列處理器、放大器、轉換器、開關和其他設備隨時可用且可更新迅速，這使開發(fā)人員能極大縮短設計周期，并持續(xù)保持創(chuàng)新活力。