- PC音頻向AC''97的過(guò)渡
- 多聲道音頻技術(shù)
- PC音頻子系統設計挑戰
- 為模擬音頻連接器選擇合適的布線(xiàn)方式
- 從物理上分隔編解碼器芯片的數字接口部分與模擬音頻
PC音頻向AC''97的過(guò)渡
AC''97規范是Intel在1997年提出的，該規范鼓勵主板制造商在其制造的主板上集成價(jià)格相對低廉的混合信號“編解碼器”芯片，這在PC音頻行業(yè)掀起了軒然大波。AC''97規范的數字控制器部分恰好位于I/O控制器中心(ICH)的“南橋”芯片中，而音頻處理和調制解調器所需的模數和數模功能則位于音頻編解碼器芯片中。AC''97最早的目標是支持單聲道麥克風(fēng)輸入和雙聲道(立體聲)音頻I/O特性、16到20位分辨率和每通道48kHz采樣率。
然而，并非所有最終用戶(hù)都完全得到了滿(mǎn)足。這種方式實(shí)現的音頻品質(zhì)往往并不能達到高保真音樂(lè )迷和狂熱游戲玩家的標準，因為對于低噪聲的音頻信號而言，PC主板是一個(gè)本質(zhì)上很不友好的電氣環(huán)境。在主處理器負荷很重時(shí)，例如在運行圖象處理量繁重的游戲或屏幕更新任務(wù)時(shí)，AC''97系統還可能會(huì )表現出令人討厭的音頻毛刺、喀嗒聲和音頻丟失。在我們想要享受帶杜比數字5.1聲道的DVD唱碟時(shí)，出現這樣的問(wèn)題可大大不妙。
多聲道音頻技術(shù)
Intel公司在2004年就公布了HDA標準(見(jiàn)圖1)，用以滿(mǎn)足最終用戶(hù)不斷提高的期望值。Intel的HDA繼承了AC''97采用主板聲音解決方案的傳統，但又專(zhuān)為支持家庭娛樂(lè )而額外添加了高性能的音頻功能。HDA規范支持八通道的192kHz/32bit音頻輸出。
圖1：Intel公司針對PC的高清音頻系統框圖。
HDA鏈路是用于連接HDA控制器(通常是ICH內核邏輯芯片的一部分)和HDA編解碼芯片的五線(xiàn)數字串行接口。HDA鏈路采用了鎖定于HDA控制器提供的24MHz位時(shí)鐘(BCLK)的控制器同步比特流，所有音頻輸入和輸出數據流都與一個(gè)幀速率固定為48kHz的SYNC信號同步。
PC機中使用的典型HDA系統都能提供5到8個(gè)板載模擬音頻通道(即支持7.1聲道)，并可選擇48到192kHz/24bit模擬音頻輸出。一些HDA編解碼器芯片和主板還通過(guò)同軸連接器、光連接器或同時(shí)通過(guò)這兩種連接器提供S/PDIF數字音頻輸入/輸出。另外，音頻子系統的硬件和軟件層設計也更加成熟，從而降低了與音頻性能相關(guān)的毛刺和丟失出現的概率。
除了原來(lái)就支持的多聲道音頻功能外，現代PC音頻系統還必須提供多程序運行功能用于并行回放。例如，一臺家庭娛樂(lè )電腦可能在用于廳內播放多聲道環(huán)繞聲DVD電影的同時(shí)被廚房或書(shū)房中的另一個(gè)用戶(hù)用來(lái)播放互聯(lián)網(wǎng)視頻共享網(wǎng)站上的聲音信號。類(lèi)似的，狂熱的網(wǎng)游愛(ài)好者可能會(huì )選擇通過(guò)音箱播放游戲的5.1音頻聲軌，同時(shí)又通過(guò)輕便的耳機在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)時(shí)音頻聊天。
PC音頻子系統設計挑戰
顯然，音頻子系統設計師和編程人員所面臨的挑戰是如何確保多個(gè)并行音頻聲道各司其職、各盡其能，并使系統的設置、調試和維護更加容易。硬件設計師必須遵循完善的模擬設計規范，才能在苛刻的PC環(huán)境下保證信號完整性。
除了選擇音頻編解碼芯片之外，設計師還必須為模擬音頻連接器選擇合適的布線(xiàn)方式、放置位置和類(lèi)型，并在需要S/PDIF連接器時(shí)選擇合適的數字I/O。
編解碼器制造商的版圖說(shuō)明中通常都建議從物理上分隔編解碼器芯片的數字接口部分(例如HDA鏈路和S/PDIF連接)與敏感的模擬音頻輸入/輸出管腳，以便盡可能減小高頻數字信號對模擬電路的感性串擾。
同樣，選擇正確的輸入輸出音頻隔直電容也可能對電路的低頻性能產(chǎn)生很積極的影響。大多數編解碼器制造商都規定在音頻輸入端要采用等效串聯(lián)電阻和電感非常小的X5R電介類(lèi)MLCC電容，并在輸出端使用容量相對較大的電解電容(>10μF)。只要足夠細心，那么硬件設計師就能在PC環(huán)境中設計出真正高清音頻電路。
圖2：MPEG環(huán)繞聲。
