在影像處理技術高速發展下，影像的品質越來越高，高清、3D等格式已經基本上成為平板電視標準規格。高質量影像同時推動高質量音響的需求，平板電視的簡單音頻設備及效果已經遠遠不能滿足用戶。用戶盼望能享受到與影像匹配的高動態效果以及高保真重播和逼真的專業影院效果。
用戶新需求產生了條形音響這種新產品。但是，為了與平板電視設計相配，特別是LED 超薄電視的出現后，條形音響的設計必須維持在一定的細薄尺寸，這要求對聲音重播的動態進行限制。另外，一體化音箱的規格也限制了音頻、音場的表現。在信號源處理上，除了傳統上的立體聲模擬音頻信號外，市場也需求條形音響能同時處理通用的多聲道加密信號，如杜比 AC3、 DTS和AAC。
英特矽爾（Intersil）D2Audio的 Digital Audio Engine （DAE） 一體化解決方案為平板電視，條形音響提供了完整的答案：專利數字處理技術（SoundSuite） 突破箱體小于并薄的限制，大大改善動態表現。強大的信號處理流程軟件 （Audio Canvas III），令定制設計師確切需要的數字信號處理流程更簡單和快速。DAE產品系列支援包括杜比AC3、DTS及AAC等多種解碼處理。另外，Intersil的多種成熟的虛擬處理技術可以滿足不同客戶的影院空間效果要求。
傳統條形音響結構
首先，傳統的條形音響系統架構簡單分為輸入接口及轉換、數字信號處理器以及輸出功率放大器三個部分，如圖1所示。
圖1 傳統條形音響系統結構
輸入接口及轉換：一個外置的ADC（模數轉換器），把模擬立體聲信號轉換成數字信號，S/PDIF Rx負責把數字光纖、數字同軸信號進行轉換。這樣一來，設計上就需要另外的PLL或SRC來支持不同采樣頻率的信號源。不僅如此，這種設計在EMI及Jitter方面考慮也不理想。
數字信號處理器：要求大量存儲器支持，需要額外的MCU處理按鍵或者顯示屏的工作，或需要額外DSP來滿足虛擬環繞音頻修正處理等需求。
輸出功率放大器：從DSP輸出的信號，需要外置DAC及PWM驅動讓音頻指標降級。PWM控制，糾正困難，同樣的，在EMI方面考慮也不甚理想。如果是帶有無線低音炮的系統，還需要DSP中產生低音炮的信號。
總的來說，使用傳統的條形音響系統架構合計多達十多個元件。
D2Audio架構
Intersil D2Audio Simply Smarter SoundBar架構和傳統的架構比較之后，可以發現D2Audio的架構可以減少總計一半左右的元件數量。D2Audio Simply Smarter SoundBar架構如圖2所示。
圖2 Intersil D2Audio Simply Smarter SoundBar架構
從這個框圖可以看到輸入的部分基本上都包含在芯片里面，所以數字的光纖或者都可以由這個芯片處理。內置SRC，支持不同采樣頻率信號，只需要Flash作為存儲器。簡單的系統可以不需要用MCU。在DSP方面，架構中包括完整系列DSP：DAE1/3/4/6，能支持不同處理應用需求。可控GPIO支持界面控制，內置PWM驅動，可以直推后級功放，也可以使用DSP調節PWM優化輸出指標，提高效率，EMI及音頻表現較為理想。Intersil IPS直驅后級，支持不同功率及配置需求。后處理I2S/SPDIF輸出滿足不同無線內容需求。
D2Audio特點
• SoC高度集成芯片設計讓產品設計更緊密，更簡單，更快速，更低的總體成本。
•英特矽爾D2Audio自主開發SoundSuiteTM 音頻效果增強運算，提供豐富效果處理，同時節省昂貴第三方專利費用。
•先進的 DSP 控制編程軟件Audio Canvas III讓自主設計DSP信號流程變得更加簡單，更加靈活，更加快速。
•英特矽爾 D2Audio 產品應用廣泛，質量穩定。
開發工具
KS10/11-6T評估板特點：DAE-6/DAE-3作為DSP主控芯片；六路模擬輸入；S/PDIF 數字輸入，即光纖及同軸；支援IEC60958及IEC61937；六路喇叭放大輸出，包括5路衛星喇叭及1路有源低音炮；支持立體聲PWMDAC耳機輸出；通過DSP的設定，支持5.1獨立多聲道或2.0、2.1、3.1、4.1虛擬多聲道輸出；另提供后處理信號源連接無線模塊選項；D2Audio IPS集成30W后級功率放大器。
KS10/11-6T評估板規格：
•功率輸出： 衛星喇叭8W×5，8Ω；低音炮： 30W，8Ω
•失真THD+N： < 0.5% （20Hz-20kHz， 8Ω， 30W）
•信噪比SNR/DNR： > 105dB （unweighted）
•頻率響應： 20Hz~20kHz，+/- 0.5dB
•耳機輸出
•完整的系統保護監控
•效率優化支持“Green Mode”及“Dynatiming”
KS10/11-6T評估板應用范圍：
•平板電視，條形音箱：支持高至5.1聲道
•電腦多媒體喇叭：支持高至5.1聲道
•多聲道家庭影院：支持高至5.1聲道
•無線喇叭選項
KS10/11-6T評估板軟件功能：
•多聲道解碼 （Dolby Digital，DTS，AAC）
•多聲道虛擬環繞 （D2Audio WideSoundx4）
• Audio Canvas III 實時開發工具軟件
用戶可完全自編信號流程，自定義“Shell”創立允許客戶自定義 I/O 滿足硬件要求；保密復合塊（Compound Block）允許客戶自定義特殊保密功能模塊，個性化調音面板創立允許客戶根據要求設計控制面板風格，清晰視窗管理允許設計工程師更有效率操作及減低錯誤，有自動連接DSP功能。
KS10-6T評估板系統方塊圖如圖3所示，其中，并英特矽爾產品有：DAE3/DAE6 D2-92633/92634/71583為數字音頻處理控制芯片，ISL8540/ISL8560為高效率、低噪聲、支持同步DC/DC的芯片，IPS1 D2-24044-MR為30W×2集成數字后級芯片。
圖3 KS10-6T評估板系統方塊圖
在軟件方面，Audio Canvas III開發工具如圖4所示，Audio Canvas III具有眾多功能模塊。DSP 數字信號處理器控制，包括實時DSP資源跟蹤處理、大量成熟的音頻處理功能庫以及用戶自定保密復合音頻處理模塊（custom compound audio processing blocks）。硬件支持控制包括客戶硬件平臺支持和產品生產環境支持。可配置硬件接口支持（Shell Architecture）包括實時放大器硬件參數控制、獨立聲道PWM開關延時控制以及獨立聲道保護及硬件監控配置。
圖4 Audio Canvas III開發工具界面
值得注意的是，開發工具具有一些特殊功能。第一個特殊功能是實時DSP資源跟蹤處理，這個功能可以提供實時DSP最新可用MIPS資源，允許設計師更簡單，更合理地設計信號流程，與此同時，也可以提供實時存儲器可用空間。通過實時的資源變化，可以讓用戶實時根據情況進行設計。第二個特殊功能是用戶自定保密復合模塊，通過這個功能，用戶可以定義一個簡單的新模塊，用戶可以直接使用這個新模塊中可調的寄存器。第三個特殊功能是獨立聲道PWM延時控制，其中包括輸出開關延遲時間控制、最小脈寬調節、輸出交錯延遲控制。
無線低音炮配套參考設計ZS100-3如圖5所示。由于現在的條形音響主箱體外形很薄，那么低音的表現通常沒辦法滿足需求，所以現在大部分的設計都會外掛一個無線低音炮。DAE-4 DSP芯片通過無線模塊可以接收到從主箱體發出的低音炮信號，通過DAE-4增加DSP補償和低音效果，可以達到100W，10Ω的輸出功率。另外，在一些特別的產品里面，通過DSP的調節，可以支持100W、50W和25W三路輸出。
圖5 無線低音炮配套參考設計ZS100-3
總結
新一代條形音響設計的重點考慮因素包括音響的表現，豐富的產品線以滿足不同客戶不同要求和豐富廣泛的軟件支持。
D2Audio在系統設計的考慮上，最值得關注的是外圍元件的減少，當設計變得簡單，成本也隨之降低了，當設計簡單了以后，還有一個好處就是生產出錯的問題也可以大大降低。D2Audio可以使客戶按照自己的需要、自己的經驗簡單快速地完成開發設計自己的DSP軟件，同時讓系統功能更加特別，增加差異化。
問答選編
問：請問一體化解決方案是基于什么芯片方案實現的？
答：一體化解決方案的意思是針對目前的條形音響，Intersil有整體的解決方案，根據整體輸出功率及聲道不同，提供不同的方案。例如，現在比較常見的2.1聲道，有3合1的DAE-4P方案，每個通道的輸出功率可以達到30W，如果需要更高的功率則需要用Intersil其他的方案，例如DAE-3，DAE-6等。
問：D2Audio系列的動態范圍實際上能達到多少？
答：D2Audio系列芯片動態范圍超過-120Db，在產品層面上，基本上可以到達-100dB的動態范圍指標。
問：解決方案可以同時輸出幾路音頻信號？
答：從簡單的4路到最高的12路輸出。DSP可以設置輸出的格式去滿足設計的要求。
問：可以提供的最大功率是多少？
答：可以提供的最大功率在于設計架構及目標市場定義。在Intersil完全集成的方案中使用2.1聲道，左右聲道可以提供各30W的輸出功率。 低音炮則可以自己通過有源的方式提供功率50W以上。 如果使用D2-IPS（D2-24044）設計成全橋的，每個通道也可以提供功率30W，或者使用外置的MOSFET，功率可以更高。Intersil現有的評估方案整體輸出可以提供功率1200W。
問：DAE-3與DAE-6的在相同功率輸出的情況下，功耗上哪個更有優勢？
答：DAE-3與DAE-6二者本質是一樣。不同的地方在于聲效處理上面，所以DAE-3與DAE-6在功率上沒有區別。
問：條形音響對揚聲器的阻抗功率有沒有要求？
答：條形音響對揚聲器的阻抗功率基本上是沒有要求的。但是，一般來說，主箱體要求比較薄，因此功率太大的話容易使箱體不穩定。一般現在幾乎都是固定在20W~25W左右。
問：采用D2Audio處理音頻信號，其失真和噪音能達到什么水平？
答：音頻功放的指標主要取決于輸出級的指標，DAE方案的信噪比在120dB以上，失真度非常小，幾乎可以忽略不計。
問：如何通過微機進行應用設計與操作？
答：如果使用Intersil的產品，Intersil會提供專門的軟件， Canvas II或者CanvasIII，通過軟件就可以直接進行設計、調試等工作，會配備I2C轉換USB的模塊。
問：采用D2Audio音頻IC設計時，不同的揚聲器會有哪些不同？需要注意哪些問題？
答：不同的喇叭它的輸出特性取線會有不同，主要體現在SPL這個數據上。SPL的表現直接影響人們聽出來的聲音感覺。D2Audio提供的parametric EQ可以優化及糾正喇叭在SPL出現的問題。Parametric EQ除了可以改變頻率和增益外，EQ的頻寬Q-factor也可以案需要去調節。
問：KS10/11-6T評估板都包含哪些配件？
答：KS10-6和KS11-6T包括了六路喇叭輸出，輸入部分帶有六路模擬及光纖/同軸，支持Dolby和DTS 解碼。基本上只需要提供單路25V供電就可以了。 連接電腦后直接可以利用Audio Canvas III 去控制和設置DSP數據，是一個容易，簡單的平臺。
問：Intersil D2Audio，Digital Audio Engine（DAE）一體化解決方案的適用范圍？
答：從簡單的兩路音響系統，到現在流行的iPhone/iPad docking station、電視的聲音條音箱、汽車音響和高端專業音響都適合。
問：在生產廠的應用或產品應用的案例有哪些？
答：有應用于Ipod docking的，也有用于條形音響的，還有應用于計算機有源音響的。
問：D2Audio音頻SoC適合那些類型的揚聲器？
答：選擇揚聲器和功率輸出級有關系，只有DAE-4P是集成了功放級，如果是全橋輸出，建議用8Ω的揚聲器。
問：32kHz~192kHz的采樣率范圍適用于哪些應用？
答：各種數字音頻的取樣頻率是不一樣的，比較通用的是48k Hz，新的音頻標準可能會用到192k Hz，所以DAE系列產品集成了SRC功能塊，以支持各種各樣的信號。
問：DAE-6系列與先前的DAE-3系列引腳是否兼容？
答：是的，DAE3和DAE6的封裝和引腳是兼容的。 |
