高清晰度音效(HD Audio)之技术与挑战

2009-05-05 14:17:26来源:DVBCN数字电视中文网 作者:DVBCN热度:

引言:台湾向来是PC硬件研制重镇,在PC的新音效标准:HD Audio确立后,国内半导体大厂也积极跟进,推出了合乎HD Audio的标准编译码芯片,而今年初Windows Vista的推出,更使HD Audio的推行更加快速,也使人们对HD Audio的技术更为好奇,究竟HD Audio有何先进性,本文将透过业者的研发历程来探析。

过去几年由于Windows Vista研发上的推迟,因而限制了HDA的推行,而今Windows Vista已正式发表,使HDA的功效能耐、推展火力得以全开。针对此,本文将探访台湾瑞昱半导体(Realtek)计算机外设事业处硬件部资深经理苏祝鼎先生与营销部门资深经理王柏智先生,透过他们的解说让我们了解HDA各项新功效的新机会与挑战。

从AC97到HDA可说PC音效架构的大变革,无论是接口、分辨率、取样率、声道数、声道配置、音源孔运用、录音等都各方面都有大程度的强化及扩充,然也因此使CODEC芯片的设计有更多的挑战。

具体的变革与挑战为何?关于此苏祝鼎说明:HDA与联机频宽是过去AC97的2倍以上,音效的格式、取样率也都更高标要求,所以CODEC芯片内的转换器也必须提高工作效率才能因此新要求,另外HDA的架构比过去(AC97)更弹性,然同时也更复杂。因为运作更快速、架构更复杂,因此就更容易产生噪声、噪音(Noise),音质上就更难控制,然HDA也对音质有要求,其讯噪比(SNR)必须在100dB以上,这些都是HDA CODEC设计上的挑战。

另外,在AC97时代音效电路的运作频率是由CODEC端操控,但进入到HDA后改由(音效)控制器端操控(固定为24MHz),不过控制器并不具备相锁回路(Phase Lock Loop;PLL),在音效取样率不是运作频率的整数倍时(如44.1kHz,无法以单纯除频来处理)HDA CODEC就必须用变通设计来因应,例如内建PLL到CODEC芯片中,以此来支持异步性的频率,但是CODEC一方面要比过去更高速运作,另一方面还要支持异步的音效频率,再加上音质方面的要求(音讯数据丢失的控制),都比过去AC97更困难。

难度不仅于此,苏祝鼎接续说:HDA强调音源孔的接入感测、功效切换、声道再配置等新特点,这些也让CODEC的电路设计难度变高,尤其在音源功效切换(Re-tasking)时必须尽可能避免气爆杂音(pop noise)的发生,这也是过去未有的挑战。

更重要的是,实现上述种种功效、克服上述种种挑战还必须有一个前提考虑,那就是尺寸面积,包括CODEC裸晶时的尺寸面积、封装后的尺寸面积、CODEC芯片在电路板上的电路布局面积,这些都与成本息息相关,此方面也必须兼顾。然后,CODEC芯片还必须与芯片组(内建音效控制器)能正确地兼容,也必须能与操作系统兼容,特别是要取得Windows Vista的驱动程序管理员(Driver Test Manager;DTM)的认证,如此才算完成HDA CODEC的设计。

Jack Re-tasking的实现手法

延续「音源功效切换」的议题,王柏智对此进行补充:早在4年前的AC97时代我们就已经在音效电路上实现过Re-tasking,每一个音源接孔都可以任意配置、切换成其它的音源功效,包括Line-In(音源输入)、Line-Out(音源输出)、MIC(麦克风)、EAR(耳机)、SPK(喇叭)等,且每个音源孔也都可以感测到音效装置的接入(此称为Jack Sensing)。

不过,Jack Sensing、Re-tasking的硬件实现手法各业者差异不大,真正的差异点将会是在接入后、切换后的软件程序,如何提示PC使用者装置已接入,以及如何亲和、直觉地导引使用者进行功效配置、声道切换等,对此有的业者实行过往常用的精灵式程序,即是一连串的设定步骤、画面程序,然我

责任编辑:DVBCN编辑部

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