雖然目前音頻來源主要由數字媒體（CD，DVD，互聯網）組成，但大多數音頻處理仍停留在模擬域中。現在是將音頻處理遷移到數字化的時候了。

在過去的二十年中，音頻技術經歷了許多進步。從20年前開始，隨著CD的推出，以及MiniDisk和DAT的發展，今天我們可以選擇高分辨率的音頻格式，如DVD-Audio，SACD，以及MP3令人難以置信的靈活性和存儲密度。所有這些進步都集中在音樂的存儲媒體上。但是一旦音頻信號從存儲介質中脫落，它是如何處理的？它如何獲得系統的輸出？當前的“數字”系統真的是數字化的嗎？今天的絕大多數系統都沒有。

在音頻/視頻（A / V）中，由于杜比數字解碼的性質，數字信號處理變得流行，但幾乎所有流行的音頻系統，如作為迷你組件，汽車立體聲系統和PC添加揚聲器，仍在使用模擬信號處理技術。

原因在于早期的數字解決方案，基于通用數字信號處理器（ DSP具有獨立的D / A和A / D轉換IC，在硬件和編程方面帶來了巨大的開銷。因此，數字解決方案的實施一直很困難并且過于昂貴。

現在，在主要消費系統完成全數字媒體交叉的時代，ADI公司推出AD1954，這是新的，經濟高效的SigmaDSP ? 的第一個成員系列 - 第一個直接解決在單個IC上集成音頻專用DSP和高性能音頻轉換器的基本問題的解決方案。

這一系列的數字聲音處理由AD1954領導的器件提供：

具有集成轉換器的專業品質數字聲音處理（112-dB SNR）

ZERO-hassle編程，以及高度用戶友好的圖形配置工具

價格非常低，允許大多數系統提供數字技術的卓越音質。

AD1954內部有什么？< / h3>

AD1954是一款預編程，完全可配置的數字音頻處理器。內部結構如圖1所示。它針對2.0（左/右）和2.1（左/右+低音炮）配置進行了優化，并包含以下處理塊：

3對1數字信號源選擇器

立體聲7波段均衡器（48位雙精度）過濾器）

專業品質的動態處理器（雙頻段結構）

Phat ?立體聲空間增強

揚聲器定位延遲調整

獨立低音炮處理的交叉

音量控制

左，右和低音揚聲器輸出的三個D / A轉換器（112dB SNR）。

系統設計人員可以完全配置所有參數。這樣可以縮短設計周期，同時允許完全靈活地根據每個參數的具體要求調整系統。市場和客戶。

在SigmaDSP中使用哪個DSP內核？

這些產品中使用的DSP內核是全新的 - 它已針對音頻處理的要求進行了優化（圖2）。在大幅減少執行給定音頻算法所需的循環次數的功能中，有用于雙精度和動態處理的硬件加速器。 DSP內核基于26×22乘法累加引擎，具有雙48位累加器。輸入字長為24位，但內核26位（3.23格式）的內部分辨率提供了兩個額外位，最高可達+12 dB增益。由于+12 dB的增益在許多音頻算法中很常見，因此在大多數應用中無需縮放。

所有濾波器均采用48位雙精度分辨率計算，采用特殊的硬件加速器。雙精度確保低頻IIR濾波器可以在沒有極限周期問題的情況下運行，從而產生可聽見的偽像。

核心存儲器包括2.5 KB的程序RAM，2.5 KB的程序ROM和1 KB的參數RAM 。所有存儲器均可通過SPI接口直接訪問，該接口使用自尋址32位格式（8位地址，24位數據），允許單周期訪問任何存儲器位置。由于硬件加速，AD1954的內部時鐘速率為25 MHz，相當于通用DSP的約50 MIPS。

SigmaDSP圖形用戶界面（GUI）為設計人員提供了< em>總設置控制實時。

SigmaDSP技術面向經驗豐富的數字設計師和熟悉其音頻系統的模擬設計師，但不想深入了解其復雜性。低級DSP編程。滿足這兩個目標需要一個可以直觀操作的工具，但需要實時控制整個信號流。

解決方案是AD1954圖形用戶界面（GUI） - 如圖3所示。它以圖形方式表示AD1954的信號流，因此其使用非常直觀。信號鏈中的每個參數，包括濾波器系數，音量設置和動態處理功能，都可以直接訪問和實時更改。 GUI通過PC的打印機端口連接到AD1954評估板。通過這種方式，任何參數更改都以SPI格式發送到AD1954，并立即生效（實時）。

雖然SigmaDSP GUI旨在作為系統設計人員的專用工具，但它也可以為熱心的最終用戶提供（修改后的版本）。通過這個PC界面，用戶可以通過筆記本電腦進行全面控制。

為什么專業品質的動態處理如此重要？

中小尺寸系統，尤其是汽車音響系統，往往受到放大器和揚聲器功率的限制。有幾個潛在的限制因素：在汽車系統中，屏障只是12 V電源，它將最大輸出功率限制在大約20 W rms到4歐姆，或40 W rms到2歐姆。在迷你組件中，變壓器大小存在空間限制，并且存在熱約束。另一個因素是揚聲器均衡：在中小型系統中，我們通常會看到包含小型揚聲器的小型機柜。一種流行的解決方案是使用相對較重的均衡，特別是在低頻部分（低音增強）中要求增加低頻功率，以補償這種聲學上不完美的設置。最后（由年輕一代驅動），有一個共同的愿望 - 如果不是要求 - 這些系統具有很高的最大音量。

這種有限的放大器功率，重低音均衡和顯著總和的組合系統的響度很容易導致放大器飽和并開始引入嚴重失真的情況 - 導致不令人滿意和惱人的收聽體驗。過去，解決這個問題的嘗試通常使用原始的限幅信號檢測器，這可以避免削波，但會導致偽裝幾乎與削波失真本身一樣糟糕。 AD1954 SigmaDSP的專業品質雙頻帶動態處理器可以控制系統限制而不會產生偽影。

提高系統的清晰度和響度

圖4和圖5顯示了沒有任何動態處理和軟拐點壓縮器/限制器功能的傳遞函數示例。通過使用圖5所示的功能，AD1954的專業品質動態處理可以自然處理限幅電平，從而在高音量時實現更低的失真。這有效地允許用戶將系統音量調高大約10dB。音量增加10 dB表示經驗豐富的聲壓級增加一倍，因此用戶可以將系統運行兩倍。

這對于放大器和揚聲器有限的小型系統尤其重要

實際調整

SigmaDSP動態處理器的任意可調傳遞功能允許許多其他應用，和。總體靈活性允許用戶將多個應用程序組合到同一設備中。

道路噪聲補償

SigmaDSP動態處理的強大用途是在汽車系統中。除了復雜的均衡策略和失真處理外，還可以補償汽車內部的嘈雜環境。雖然噪聲本身不能降低（盡管正在進行有源噪聲消除的研究項目），但改善聆聽體驗的唯一實用方法是使軟信號更響亮。這對于古典音樂來說尤其重要，因為古典音樂具有很大的動態范圍和許多安靜音樂段落。

通過在AD1954中編程的正確傳輸功能，可以壓縮低于某個閾值的信號，并且可以放大音樂電平以保持高于道路噪聲的電平。這種技術的最終用途可以在OEM汽車系統中實現，其中來自速度計和RPM控制信號的信號使得補償比可以根據速度（風噪聲）和發動機RPM（電動機噪聲）而改變。任何在汽車音響系統中經歷過智能道路噪音補償策略的人都不希望再次沒有它（可能除了20歲以上的勞斯萊斯駕駛員。）

午夜模式

SigmaDSP動態處理技術的特殊用途的最后一個例子是補償電影原聲帶中響度的突然變化。看起來，在家里，配樂的響度 - 特別是在動作電影中 - 是永遠不對的（你的遙控手指知道這是最好的）。一個原因是音軌通常混合用于電影院。在電影院中，聲學體驗是整個電影體驗的基本元素，而大型動態變化是導演用來產生興奮的工具。在電影院里沒有人受到打擾。在家里，這是完全不同的。雖然我們仍然希望電影體驗盡可能好，但我們必須避免喚醒孩子或附近的鄰居。

“午夜”模式可以通過減少動態范圍自動處理這個惱人的問題。配樂。為了實現此功能，使用了與用于動態剪輯控制的傳遞函數類似的傳遞函數，但閾值要低得多。為避免聽覺偽影，需要像AD1954中實現的專業型雙頻段動態處理器。

兩對聲道（圖6）用于聲音后跟一個動作場景（炸彈爆炸）。可以看到，當午夜模式打開時動作場景的動態范圍減小，聲音保持在同一水平。

摘要

隨著SigmaDSP技術的引入，聽音樂和電影的體驗進入了一個新的時代。處理性能，轉換器技術和復雜的算法（以前只有專業錄音工作室的所有者才知道）正在變得對成本敏感的消費者系統可用。通過使用SigmaDSP技術，人們可以開發直至最終輸出的數字立體聲系統，以充分利用當今數字媒體的卓越品質。

AD1954可用性

樣品AD1954是ADI公司新推出的SigmaDSP ?系列的第一款產品，現已上市，并提供評估板和控制軟件。 AD1954采用44引腳MQFP（YS）和48引腳TQFP（YST）封裝，額定溫度范圍為-40°C至105°C。 AD1954YST的10,000片批量單價為5.88美元。