虽然目前的音源主要由数字媒体(cd、dvd、互联网)组成，但大多数音频处理仍停留在数字领域。音频处理向数字化的转变也已刻不容辞。

在过去的二十年里，音频技术经历了许多进步。从20年前CD的出现，到MiniDisk和DAT的发展，今天我们可以选择高分辨率的音频格式，如DVD-Audio、SACD，以及具有不可思议的灵活性和存储密度的MP3。所有这些进步都集中在音乐的存储介质上。但是音频信号离开存储介质后是如何处理的呢?它如何得到系统的输出?当前的“数字”系统真的是数字化的吗?今天的绝大多数系统都不是这样。

在音频/视频(A/V)接收器中，由于杜比数字解码的性质，数字信号处理变得流行，但几乎所有流行的音频系统，如微型组件，汽车立体声和pc附加扬声器，仍在使用信号处理技术。

这样做的原因是早期的数字解决方案，基于通用数字信号处理器(dsp)，带有单独的D/A和A/D转换ic，在硬件和编程上有很大的开销。因此，数字解决方案的实施一直很困难，而且成本高得令人望而却步。

现在，当主要消费系统正在完成向全数字媒体的跨界时，Devices推出了AD1954，这是新型，具有成本效益的SigmaDSP 家族的第一名成员-第一个直接处理将音频特定DSP与高性能音频转换器集成在单个IC上的基本问题的解决方案。

该系列数字声音处理设备，以AD1954为首，提供:

• 带集成转换器的专业品质数字声音处理(SNR为112 db)

• 零麻烦的编程，以及高度用户友好的图形配置工具

• 非常低的价格，这使得大多数系统提供优越的音质的数字技术。

AD1954里面有什么?

AD1954是一个预编程的，完全可配置的数字音频处理器。内部结构如图1所示。它针对2.0(左/右)和2.1(左/右+低音炮)配置进行了优化，包括以下处理模块:

• 3对1数字源选择器

• 立体声7波段均衡器(48位双精度滤波器)

• 专业品质动态处理器(双频结构)

• Phat 立体空间增强

• 扬声器位置调整延迟

• 跨频独立低音炮处理

• 音量控制

• 三个D/A转换器(112dB信噪比)用于左、右和次低音输出。

所有参数都可以由系统设计人员完全配置。这使得设计周期缩短，同时允许充分灵活地调整系统以适应每个市场和客户的特定要求。

SigmaDSP中使用哪个DSP核心?

这些产品中使用的DSP核心是全新的——它针对音频处理的要求进行了优化(图2)。执行给定音频算法所需的周期数大幅减少的功能之一是用于双精度和动态处理的硬件加速器。DSP核心基于26 × 22乘累加引擎和双48位累加器。输入字长为24位，但核心的内部分辨率为26位(3.23格式)，可提供两个额外的位，增益高达+12 dB。由于+ 12db的增益在许多音频算法中是常见的，因此在大多数应用中不需要缩放。

所有滤波器都以48位双精度分辨率计算，利用特殊的硬件加速器。双精度确保低频IIR滤波器可以没有限制环问题，这导致声音伪影。

核心存储器包括2.5 KB的程序RAM、2.5 KB的程序ROM和1 KB的参数RAM。所有内存都可以通过SPI接口直接访问，SPI接口使用自寻址32位格式(8位地址，24位数据)，允许单周期访问任何内存位置。由于硬件加速，AD1954的内部时钟速率为25 mhz，相当于通用DSP的50 MIPS左右。

SigmaDSP图形用户界面(GUI)为设计人员提供了实时的总设置控制。

SigmaDSP技术是针对经验丰富的数字设计师和设计师谁知道他的音频系统很好，但不想深入到低级DSP编程的复杂性。满足这两个目标需要一个工具，可以直观地操作，但提供整个信号流的实时控制。

解决方案是AD1954图形用户界面(GUI)，如图3所示。它图形化地表示AD1954的信号流，因此它的使用是真正直观的。信号链中的每个参数，包括滤波系数，音量设置和动态处理功能，都可以直接访问和实时更改。GUI通过PC机的打印机端口连接到AD1954评估板。通过这种方式，任何参数变化都以SPI格式发送到AD1954，并立即生效(实时)。

虽然SigmaDSP GUI旨在作为系统设计人员的专用工具，但它也可以(以修改后的版本)提供给热心的最终用户。有了这个PC接口，用户可以通过笔记本电脑完全控制。

为什么专业质量的动态处理如此重要?

中小型系统，特别是汽车音响系统，往往受到放大器和扬声器功率的限制。有几个潜在的限制因素:在汽车系统中，障碍仅仅是12v电源，它限制了最大输出功率，大约20 W rms到4欧姆，或40 W rms到2欧姆。在小型元件中，变压器尺寸有空间限制，还有热限制。另一个因素是扬声器均衡:在中小型系统中，我们通常看到小型机柜包含小型扬声器。一种流行的解决方案是使用相对较重的均衡，特别是在低音部分(低音增强)，要求在低频时增加功率，以补偿这种声学上不完美的设置。最后(由年轻一代驱动)，有一个共同的愿望——如果不是要求的话——这些系统具有较高的最大容量。

有限的放大器功率，重低音均衡和系统的显着总响度的组合导致放大器饱和并开始引入严重失真的情况-导致不满意和令人讨厌的聆听体验。在过去，解决这个问题的尝试通常使用原始的剪切信号检测器，它避免了剪切，但导致几乎与剪切失真本身一样糟糕的伪影。AD1954 SigmaDSP的专业质量双频动态处理器使控制系统限制成为可能，而不会产生伪影。

增加系统的清晰度和响度

图4和图5显示了不进行任何动态处理的传递函数示例，该传递函数具有软膝式压缩机/限制器功能。通过使用图5所示的功能，AD1954的专业质量动态处理允许自然处理剪辑水平，从而在高音量下降低失真。这有效地允许用户将系统音量调高约10 dB。10分贝的音量增加意味着体验到的声压级增加一倍，因此用户可以以两倍的声音运行他的系统。

这在放大器和扬声器功率有限的小型系统中尤为重要。

实际调整

SigmaDSP动态处理器的任意可调传递函数允许许多其他应用程序，以及。总的灵活性允许用户将多个应用程序组合到同一设备中。

道路噪声补偿

SigmaDSP动态处理的一个强大用途是在汽车系统中。除了复杂的均衡策略和失真处理，它可以补偿汽车内部的嘈杂环境。虽然噪音本身无法降低(尽管正在进行主动降噪的研究项目)，但改善聆听体验的唯一实际方法是使软信号更大声。这对于古典音乐来说尤其重要，因为古典音乐的动态范围很大，而且很多段落都很安静。

通过将适当的传递函数编程到AD1954中，可以压缩低于某一阈值的信号，并将音乐水平放大以保持高于道路噪声的水平。这项技术的最终用途可以在OEM汽车系统中实现，其中来自速度计和转速控制信号的信号使得补偿比可以根据速度(风噪声)和发动机转速(电机噪声)进行改变。任何在汽车音响系统中体验过智能道路噪音补偿策略的人都不想再没有它(也许除了20世纪中叶的劳斯莱斯司机)。

午夜模式

SigmaDSP动态处理技术的最后一个特殊用途的例子是补偿电影原声中响度的突然变化。似乎，在家里，配乐的音量——尤其是在动作片中——从来都不对(你的遥控手指最清楚这一点)。其中一个原因是电影配乐通常是混合的。在电影院里，听觉体验是整个电影体验的基本元素，大的动态变化是导演用来制造刺激的工具。在电影院没人会被打扰。在家里就完全不同了。虽然我们仍然希望电影体验尽可能好，但我们必须避免吵醒孩子或附近的邻居。

“午夜”模式可以通过减少音轨的动态范围来自动处理这个恼人的问题。为了实现这个功能，使用了一个与动态剪辑控制类似的传递函数，但是阈值要低得多。为了避免声音伪影，AD1954中实现的专业型双频动态处理器是必要的。

两对音轨(图6)是动作场景(炸弹爆炸)之后的声音。我们可以看到，当打开午夜模式时，虽然动作场景的动态范围减少了，但声音保持在同一水平。

总结

随着SigmaDSP技术的引入，听音乐和电影的体验进入了一个新的时代。处理性能、转换器技术和复杂的算法，这些以前只有专业录音室的所有者才知道的东西，现在也可以用于对成本敏感的消费者系统。通过使用SigmaDSP技术，可以开发出在最终输出之前保持数字的立体声系统，以充分利用当今数字媒体的卓越质量。

AD1954的可用性

新SigmaDSP 家族的第一个成员AD1954的样品现已上市，并提供评估板和控制软件。AD1954采用44引脚MQFP (YS)和48引脚TQFP (YST)封装，额定温度范围为-40°C至105°C。AD1954YST的10,000件数量定价为5.88美元。