微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 硬件设计 > 嵌入式设计 > 详解智能手机中的音频设计

详解智能手机中的音频设计

时间:06-01 来源:互联网 点击:

当手机不断地整合包括照相、游戏、数据、视频等各种功能于一身时,它已摇身变成一个多媒体应用的播放平台,可说是朝细致而微的随身型迷你计算机发展。在定位上,这样的手机有别于既有的纯粹语音的手机(Voice phone)或具备某些功能的手机(Feature phone),而当属于智能型手机(Smart phone)。

智能型手机除了具有较强的数据编辑管理能力,更能提供音、视频、游戏等多媒体应用服务,也能同时处理多项工作。更进一步来看,它的功能面涵盖了通信、信息与多媒体功能,即:

1. 通信功能:语音、讯息(messaging)、认证(Authentication)、计费(Billing)等等通信处理功能;

2. 信息功能:Email、行事历、信息管理、Sync、安全性等信息处理功能;

3. 多媒体功能:视频、照相、游戏、TV、串流、音乐、DRM等多媒体应用功能;

除了信息功能外,在通信与多媒体的应用上,音频是必要的处理任务。在过去,手机只需要处理单纯的语音通话信号,但今日的智能型手机中得处理的音频任务繁重,除了多音调振铃、MP3音乐外,可能还要有FM广播及游戏音效,而且不能只是单声道的效果,现在要求的是立体声的临场感体验。

过去,数字音频的世界是截然两分的:一边是Hi-Fi的世界,另一边则是语音的世界。一般而言,Hi-Fi是指16bit立体声质量、以44.1kHz取样的音频,也就是CD音乐的规格;电话语音则是8bit和8kHz的单声道(mono)、低质量音频。不过,进入智能型手机的时代,两个音频世界开始撞击在一起了,如何将音频子系统完善地与应用及通信处理平台整合在一起,就成了便携式设备工程师开发新产品时的关键性挑战。

音频编码格式与接口

在进入系统架构的探讨前,先来看看音频编码的现状。目前音频编码的格式繁多,针对声音的编码就有PCM、ADPCM、DM、PWM、WMA、OGG、 AMR、ACC、MP3Pro以及MP3等;针对人类语音有LPC、CELP与ACELP等;其它还有MPEG-2、MPEG-4、H.264、VC-1 等视听节目的编码格式。

以下介绍三种常用的音频格式:

AMR格式

AMR为自适应多码率语音传输编译码器(Adpative Multi-Rate Speech Codec),最初版是欧洲电信标准化协会(ETSI)为GMS系统所制定的语音编译码标准,而因频宽又分为两种—AMR-NB(AMR Narrowband)和AMR-WB(AMR Wideband)。以市场最大品牌Nokia来说,其多数手机都支持上述两种格式的音频文件。

MP3格式

MP3是MPEG AudioLayer3的缩写,这是一种音频压缩技术,其编码具有10:1-12:1的高压缩率,可以保持低频部分不失真,但牺牲了音频中12KHz -16KHz的高频部份来降低文件大小,其“.mp3”格式文件一般只有“.wav”的10%。另外,MP3受到欢迎的一大原因,是它并非受到版权保护的技术,所以任何人都可以使用。

MP3格式压缩音乐的取样频率有很多种,可以用64kbps或更低的编码来节省空间,亦可以用到 320kbps达到极高的压缩音质。MP3在编码速率上,又分为"CBR"(固定编码),与及“VBR”(可变码率)技术,有些手机无法播放下载来的音乐,正是因为没有支持“VBR”格式的MP3音乐。

AAC格式

AAC即高级音频编码(Advanced Audio Coding),它采用的运算方式是与MP3不同,AAC可以同时支持多达48个音轨、15个低频音轨、更多种取样率和传输率、具有多种言语的兼容能力,以及更高的解码效率。总结来说,AAC可以在比MP3格式再缩小30%的条件下提供更好的音质,而且声音保真度好,更接近原音,所以被手机界视为是最佳的音频编码格式。AAC是一个大家族,他们是共分为9种规格,以适应不同场合的需要:

(1) MPEG-2AAC LC 低复杂度规格 (Low Complexity)

(2) MPEG-2 AAC Main 主规格

(3) MPEG-2 AAC SSR 可变取样率规格 (Scaleable Sample Rate)

(4) MPEG-4 AAC LC低复杂度规格(LowComplexity),现在的手机比较常见的MP4档中的音频部份就包括了该规格音频文件

(5) MPEG-4AAC Main 主规格

(6) MPEG-4 AAC SSR 可变取样率规格 (Scaleable Sample Rate)

(7) MPEG-4 AAC LTP长时期预测规格(Long Term Prediction)

(8) MPEG-4 AAC LD低延迟规格(Low Delay)

(9) MPEG-4 AAC HE高效率规格(High Efficiency

上述的规格中,主规格(Main)包含了增益控制以外的全部功能,其音质是最好,而低复杂度规格(LC)则是比较简单,没有了增益控制,但提高了编码效率,至于SSR与LC规格大致相同,但是多了增益的控制功能,另外,LTP/LD/HE都是用在低码率下的编码,其中HE采用NeroACC编码器支持,是近来常用的一种编码率方式。不过一般来说,Main规格和LC规格的音质相差不大,因此考虑手机目前的内存仍有限的情况下,目前使用最多

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top