數字高清音頻(HD音頻)解決方案市場發展迅速，競爭激烈，具體應用包括數字電視(DTV)、機頂盒(STB)、藍光播放器和家庭娛樂系統等等。HD音頻設備正在快速變得越來越受歡迎，并且市場對更低成本和更高性能的設備有著強勁的需求。而針對具有互聯網功能的DTV和STB設備，以及流媒體TV服務，比如Google TV，必須支持大范圍的音頻編解碼器；同時，現有音頻編解碼器也在不斷演進，新的編解碼器不斷涌現。除了MP3、AAC、WMA、RealAudio等主流編解碼器之外，一些設備還需要支持計算密集型的有損和無損HD音頻編解碼器，比如杜比(Dolby)和DTS。某些HD音頻標準可支持高達24.5Mbps的比特率，而前代編解碼器只有不到1Mbps。這些市場要求意味著需要尺寸更小、功耗更低、同時又不影響音頻性能和質量的高效音頻平臺。
家庭音頻市場帶來的新需求
就標準音頻規范和HD音頻規范而言，在處理的復雜性、音頻通道數目、比特率和精度要求等方面，兩者存在著顯著的差異。HD音頻系統提出的新要求影響到集成電路(IC)設計的各個方面，也帶來了一些巨大挑戰，即如何讓這類全新的家庭娛樂設備提供消費者所期望的音頻質量。例如，具有互聯網功能的DTV和STB設備以及流媒體TV服務，需要支持多個音頻編解碼器，故需兼容更大范圍的HD標準，并采用計算高度密集型的有損和無損HD音頻編解碼器。
而且，除了HD音頻編解碼器之外，DTV制造商還通過采用專門的音頻后處理算法來實現自己產品的差異性。音頻后處理主要是彌補數字電視揚聲器體積小巧纖薄、功率較低，且放置位置欠佳等局限，滿足用戶對更高音頻體驗的期望。這意味著DTV音頻處理器必須功能足夠強大，不但可以處理HD音頻編解碼器，更可以完成多個后處理工作，比如虛擬環繞聲(從立體聲到5.1環繞效果)、自動音量調節、虛擬低音和動態范圍壓縮。
有些應用需要面對更復雜的情況，比如新式的STB需要同時解碼3個或更多個音頻流，具體來說，用戶常常會在DTV上觀看一個流媒體碼流的時侯，在DVR中記錄第二個碼流 (可能涉及到編碼，以節省磁盤空間)，同時把第三個流媒體碼流轉碼 (將一種格式解碼，并以另一種格式編碼)到移動設備中，以便可以外出攜帶 (這可能涉及到采用適合移動設備的不同格式進行解碼＋編碼)。這種同時音頻解碼和編碼的工作使得音頻處理器的負荷過重，所以要求它具有非常高的性能。另外一種情況有所不同，但同樣具有很大挑戰性，即支持多設備同時轉碼。
隨著新型家庭媒體網關的出現，需要把音頻分配給家中多個設備，比如DTV、PC、互聯網平板電腦、智能手機等等。這些家庭媒體網關顯然必需支持多個音頻流媒體到不同設備的轉碼，并利用DLNA等方案對它們進行分配。
家庭音頻處理IC面臨的新挑戰
從這些家庭音頻使用案例中，可以看出，在設計一個用于家庭娛樂的多媒體IC時，該IC的音頻處理器或子系統要面對的挑戰不會比視頻或圖形領域的更簡單，這些挑戰包括：
第一，必須具備處理有損和無損HD音頻編解碼器的能力，滿足Dolby Digital Plus和DTS-HD High Resolution等有損編解碼器標準的質量標準要求，以及Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio無損編解碼器標準的比特精準要求。此外，這些音頻標準的質量要求使其必需使用很寬的動態范圍，一般遠大于音頻流原本固有的24位音頻采樣數據寬度。這些編解碼器屬于計算密集型，給計算能力和寬動態范圍帶來了挑戰。
第二，極高比特率編解碼器(如DTS-HD Master Audio等HD音頻標準)的比特率高達24.5Mbps，致使數據量龐大，從而需要大容量且成本高昂的片上數據RAM。
第三，多任務用戶案例，比如在DTV或 STB中，必需處理多個流媒體(每一個都包含多個音頻通道)，并實現音頻后處理效果，這就需要任務間的切換，帶來代碼和數據交換的負荷。交換間隔對音頻子系統設計有顯著的影響，例如，每幀交換與每10幀交換，會影響到所需的處理器速度(MHz)、所需的L1代碼和數據存儲器大小，以及外部存儲器帶寬。
第四，系統限制。由于IC的音頻和視頻子系統訪問外部DDR的時間及帶寬大有不同(一般而言，視頻的優先級更高)，音頻子系統必須足夠穩健，以處理很大的DDR延時，通常在100-500個處理器周期范圍。
第五，優秀的軟件開發能力。一個新的音頻處理器，需要通過Dolby 與 DTS HD音頻編解碼器的實現和驗證，這個挑戰非常耗費資源，且需要很多人年工作量。
最后是慣常的成本壓力，以及IC價格的不斷下跌，因此必需盡量減少片上處理器內核的數目，使用小容量的L1存儲器和速度更慢(因此更便宜)的外部DDR存儲器。成本問題也在推動這些非便攜式設備降低功耗，不僅僅是因為環保原因，同時也為了減小散熱，以便能夠使用更廉價的IC封裝。
從特性來看，音頻信號處理需要DSP，目前的最新發展趨勢是需要功能更為強大的DSP。這里舉幾款多媒體IC來說明上述趨勢是顯而易見的。比如，ST的 FLI7510 DTV IC使用了兩顆音頻DSP，每顆時鐘頻率均為450MHz；而Sigma Design最新推出的SMP8910 IC使用了三顆音頻DSP，每顆時鐘頻率為400MHz。這兩款IC使用的DSP都是廠商各自內部開發的，并且由于需要執行大量的音頻處理任務，它們都采用了多核DSP設計。
CEVA提供了一種替代性單核解決方案，即CEVA-TeakLite-III系列，其包含了CEVA-TL3210 內核和全新的 CEVA-TL3211 DSP內核。CEVA-TeakLite-III系列擁有32位的本地數據寬度和一個72位的算術累加器，可處理要求最嚴苛的HD音頻用戶案例。
CEVA-TL3211是下一代音頻DSP內核，采用40nm工藝時，運行速率可達1 GHz，硅片占位面積僅0.2mm2。這種單核可授權音頻處理器解決方案能夠完全滿足現在及未來的極高的HD音頻處理能力、具備設計與使用的靈活性、超低功耗且易于編程。CEVA-TL3211 DSP 內核包含了一個高性能、低功耗、完全可綜合的 CEVA-TeakLite-III DSP引擎；一個支持高速AXI系統總線的可配置L1程序/數據緩存及TCM；一個集成式功率調節單元(PSU)；以及一整套已獲驗證的最優化Dolby 與 DTS HD編解碼器，把所有這些功能結合在一起，就能夠解決HD音頻IC設計在各方面的難題。
CEVA-TeakLite-III DSP內核系列能夠幫助IC公司為其多媒體IC設計出同類最佳的音頻子系統，采用一個功能強大的單內核、小容量本地存儲器以及大延時DDR，即可實現高效的編解碼。CEVA-TeakLite-III是已經業界驗證的、先進的音頻DSP。 |
