高清音频将成为智能手机新卖点
今天，智能手机的主要卖点经历了电邮收发、高清视频播放、全屏触控、互联网接入和Flash界面，那么下一个重要卖点是什么呢？本刊认为，除了裸眼3D显示，高清音频很有可能成为一个重要卖点。欧胜微电子全球应用工程总监Nick Roche对此有同感，他说：“高清音频将成为智能手机制造商提供差异化产品的一个关键途径。”
为什么这么说呢？因为它可切实解决今天智能手机用户在噪杂的应用环境(如广场、车站、机场、酒吧、电梯、餐厅和马路)中听不清、讲不清的真实烦恼。而且，随着移动QQ或MSN进入智能手机，用户(特别是商务用户)希望随时随地能与朋友或同事进行视频聊天或语音/视频会议，此时使用方式与用手机接听电话肯定不同，因为用户需要在手机上输入一些文字、浏览一些文件或观看会议各方的面部表情，此时听筒和话筒离开耳朵和嘴唇的距离就会比较长，此时不仅容易产生回声，而且环境噪声也更容易影响到接听和讲话声音质量，因此用户对各种能有效消除回声和环境噪声的智能手机产品的需求越来越迫切。
Nick Roche说：“对于已习惯了公司会议室中现有Polycom语音会议系统通话质量的用户来说，他肯定希望在噪杂外部环境下也能体验到像在写字楼会议室一样的感觉。事实上，目前主要智能手机制造商已经开始对高清音频提出需求。”
尽管高清音频的定义通常要包括以下四个方面：第一，无论何时何地，也无论使用耳机还是不使用耳机，你都能听得见和被听见；第二，可与高端Hi-Fi相媲美的声音质量；第三，具有声音增强效果，如环绕声和扬声器虚拟位置扩展；第四，在不同的多媒体设备上具有一致的声音效果。但实际上，对于手机用户而言，只要接收通道能消除回声和环境噪声、发送通道能消除环境噪声，这就已经是一部高清音频手机了。
目前市场上能提供上述消噪解决方案的供应商主要有英国欧胜微电子、台湾骅讯电子(C-Media)和美国NSC和，不管是回声消除还是环境噪声消除，前两家均采用了DSP内核。只有NSC采用了模拟解决方案来提供高清音频。
全球首款高清音频SoC方案
作为一家致力于提供高质量音频解决方案的供应商，欧胜微电子早在2010年底就为了满足市场高清音频要求推出了多通道超低功耗音频中心解决方案WM8958，它在DAC回放期间可以提供100dB信噪比(SNR)，同时其内置的立体声D/AB类扬声器驱动器、以及W类耳机驱动器能够在音频回放期间将功耗降到最低。
但由于它必须与欧胜的AudioPlus系列产品，如音频MEMS麦克风阵列、噪音消除芯片、回声消除/波束形成/虚拟环绕声DSP芯片、以及电源管理芯片等配合使用，集成度不高，因此欧胜微电子在2011年2月和7月相继推出了针对手机的完整噪声消除解决方案WM2200和WM5100。
WM2200是一个低功耗音频CODEC，它集成了欧胜增强级的myZone环境噪声消除(ANC)技术，以及各种首开先河的功能：包括传输路径(Tx)噪声消除、声学回声消除(AEC)、风噪声抑制和欧胜独有的接收路径(Rx)主动噪声消除技术，所有这些技术结合在一起可以提供显著提升的、清澈通透的语音通话，而不需要去理会包围通话呼叫方和受话方的环境或背景噪声。
WM5100则是业界首款音频系统级芯片(SoC)，它在一颗芯片中集成了高性能、低功耗、多通道音频中枢(Audio Hub)，并带有完整的传送路径(Tx)噪声消除、接收路径(Rx)噪声消除、全双工声学回声消除(AEC)、以及myZone自适应环境噪声消除(ANC)功能。它在WM2200的基础上又集成了音频放大器和Audio Hub，是目前业内集成度最高的完整消噪解决方案。
对于消费电子制造商至关重要的是：WM5100将所有的这些性能集成在一个器件中，将带来材料成本和电路板面积的缩减。其模组化的架构设计、软件兼容性和对不同操作系统的透明也使其设计应用可更快实现，确保了安装该器件的新系统产品能够更快地投入市场。WM5100还能通过增加其营业收入为网络运营商带来额外的利益，这个方案让智能手机用户在喧闹环境中因接听问题而终止通话的次数得以减少。
在给语音通话质量带来显著提升的同时，WM5100也具有全双工声学回声消除技术这一特点，它确保了免提和扬声器模式下清澈通透自然语音对话。伴随着环境噪声的抑制、5.1虚拟环绕声以及数字录音的增强，WM5100还能够实现高清音频捕捉和回放，确保了智能手机、平板电脑和其他手持多媒体设备的音频质量，同时与视频和图像质量相匹配。
Nick Roche表示：“与基于WM2200的解决方案相比，WM5100方案可将BOM成本降低约30%，功耗也能从上一代的50mW左右降低到15mW。”
他强调，欧胜是目前市场上唯一一家能够同时提供三种消噪功能(即Tx噪声消除、Rx噪声消除和自适应环境噪声消除)的供应商，这使得我们的产品比竞争对手具有更高的性能表现。”
他特别指出，通过在智能手机扬声器的正面和反面各安装一个自适应MEMS麦克风和环境噪声麦克风，无论用户怎样持握手机，总能准确地在扬声器里产生一个180度的负向波来抵消外界噪声，从而使得用户能够清楚地听到发送方的声音。
从1997年进入IC设计领域至今，欧胜微电子在高性能的混合信号音频解决方案上颇有建树，其音频产品已经广泛应用于移动电话、MP3播放器、平板电脑、数码相机、便携导航设备、高保真设备上。目前，欧胜的客户不但涵盖了三星、诺基亚、苹果、索尼、东芝等国际大品牌，在中兴、OPPO、朵唯、天语、步步高、金立等本土手机品牌中也颇有斩获。
C-Media消噪解决方案
骅讯电子(C-Media)技术市场处协理梁进祥表示，音频CODEC供应商整合DSP虽是自然的方向，但成本还是会面临基频或应用处理器芯片内建处理的挑战；另一方面效能、耗电与应用弹性，则会面对特殊应用DSP芯片的比较。他说：“我们相信在消费电子产品上系统级音频芯片还是有必要性与很大发挥空间，但如何找到正确应用市场、以正确的规格取得优势，是大家都必须面对的问题。”
骅讯电子以音效芯片起家，在噪音消除方面也颇有建树。其CM7000双麦克风环境噪音消除语音讯号处理系统单芯片因杰出的噪音消除能力、语音保真清晰度、弹性的算法与硬件架构、以及小型化尺寸等特色在今年的2011 Computex获得了IC与组件类最佳产品奖。
梁进祥表示：“双麦克风环境噪音消除功能在高阶蓝牙耳麦、智能手机等产品上已经越来越常见，从成本面与营销面来分析，势必未来会成为一项普遍必备之功能，只是目前市场上的产品大多只能局部抑制背景音，都还没让人有‘WOW’的感觉，甚至很多使用者没有知觉到他们买的产品具备这功能。”
他进一步分析道，骅讯的优势即在于藉由算法的创新，采用空间滤波方式与头型滤波系数来区别声音源所在距离与方向，并且可以智能型自适应到最佳处理状态以应付每个使用者不同与动态之使用情境，再结合小而巧的CM7000高整合度讯号处理系统单芯片，最高可消除噪音达40dB，约为一般产品10倍以上噪音消除量。
“在大多数的噪杂环境下，启动后对方听起来都变成静悄悄，所以看过展示的客户以及这次的评审相信听过后都有WOW的感觉，这可能也是CM7000能得奖的主要原因之一，”梁进祥指出。
Xear VoClear双麦克风环境噪音消除技术可应用于智能手机及耳麦等产品，利用两颗成本低廉的全向性麦克风单体收音来做语音与背景音区辨分析，进而消除环境的背景音。使用者在任何吵杂的环境下，例如车水马龙的街头、吵杂的捷运上、比赛激烈的球场、展览会场、甚至Pub、KTV，仍能传递给对方清澈无噪的高通讯质量，不需要一直重复解释或放大声量，甚至另外找一个安静的地方通话，也不必担心有些时候不想让对方知道自己所在之场所，增加消费者的通话方便性、隐密性，并可以大幅改善手机通话使用经验。
除高阶蓝牙耳麦和智能手机以外，CM7000还能应用到平板电脑等便携设备上。“目前已有些平板电脑系统厂商与我们接触，”梁进祥透露。除了环境噪音消除，回音消除(AEC)、麦克风数组波束形成等技术也会有市场需求，可以使用软件或CM7000 DSP方式来实现。他表示，未来C-media会持续开发独特的各种音效算法技术，用软件或DSP实现出来。
据悉，CM7000在Q2底已经量产，并陆续开始design-in。梁进祥表示，目前的CM7000已相当接近理想方案，下一代若有改善则会是在芯片本身设计上的精进，以及其它音频算法的加入与整合。
带消噪功能的模拟高清音频方案
美国国家半导体公司(NSC)在2011年6月23日收购GTronix后，利用该公司专有的噪声抑制技术，迅速推出了集成了噪声抑制技术的模拟音频子系统，适用于智能电话及多功能手机。这款型号为PowerWise LM49155的模拟音频子系统的特点是：可以显著改善谈话者的语音信号/背景噪声比，同时可确保传送的语音清晰自然。无论拨打还是接听，手机用户即使身处嘈杂环境中也同样能享受到更清晰的通话质量。LM49155模拟音频子系统可以尽可能地滤除背景噪声，以提高语音识别系统的精度。
LM49155子系统的上行链路噪声抑制技术利用独特的双麦克风放大器设计抑制远场噪声，通过提高手机耳机信号与环境噪声之间的信噪比(SNR)，改善了下行链路语音信号的清晰度。LM49155子系统可以保存近距离范围内的上行链路语音信号，同时还会将距离麦克风0.5米之外的背景噪声全部滤除。此外，该子系统还可连续调整下行链路信号，因此无论接听者身处怎样的环境，都能清晰听到对方的声音。
同时，LM49155模拟音频子系统以最低的功耗实现了噪声抑制功能。当手机处于静态模式时，耳机放大器及麦克风放大器的信号路径只耗用3.7mA的电流。据悉，LM49155模拟音频子系统现已批量供货，采购以1,000颗为单位，单颗售价为2.25美元。
CEVA DSP音频解决方案
对于移动音频应用，设计人员有时使用通用CPU来执行普通控制任务和高清音频处理。由于目前的移动音频用例更为困难并需要较高的计算能力，所以这些基于CPU的解决方案的功耗远高于基于CEVA DSP的解决方案。音频基本上是数字信号处理上的挑战，CEVA公司产品营销总监Moshe Sheier表示，基于CPU的解决方案并不适合处理繁重的音频工作，而基于DSP的解决方案在这方面可更胜一筹。他指出，对于便携设备的复杂HD音频用例，使用CEVA的DSP内核，功耗较基于CPU的解决方案降低多达五倍。
针对需要高清音频处理的便携设备，CEVA提供CEVA-TeakLite-III DSP内核和CEVA-HD-Audio平台。Moshe Sheier介绍，CEVA-TeakLite-III是一款高性能的天生的 32位DSP内核，专为芯片生产商的系统级芯片集成而设。此类芯片客户在多媒体芯片中使用CEVA-TeakLite-III内核进行高端音频处理，以处理先进的语音通信用例(如多麦克风声音捕捉、波束赋形、视频会议和噪声减低)，以及高清音频用例 (如用于移动设备的使用虚拟环绕的多通道音频播放，低音增强及根据环境噪声的自动音量调节和均衡)。
CEVA-HD-Audio包括 CEVA-TeakLite-III DSP、可配置的缓存子系统、一整套经优化和认证的HD音频编解码器 (如Dolby和DTS HD音频编解码器)，以及一套软件开发套件，可让客户快速高效地建立完整的音频芯片方案。
Moshe Sheier表示，用于高清音频应用的CEVA-TeakLite-III具有更高的性能、更低的功耗，有助于达到更长的播放时间和电池使用寿命，这对于便携设备来说都是至关重要的因素。重要的是，CEVA的DSP是完全可编程的，这意味着客户还能够为其目标设备开发专有的音频/语音增强功能，实现真正的产品差异化。此外，CEVA还可以提供多种预先优化的音频和语音编解码器，这样，开发人员就能够重新使用这些编解码器，并专注于提升集成度和系统差异性。
CEVA的DSP内核是完全可编程的，这意味着每个客户都可以基于其HD音频DSP平台来开发和构建其理想的音频解决方案。用户可以在产品内配置CEVA在公司内部开发和优化的精选音频和语音编解码器 (可提供超过90种)，然后添加自身的专有软件，以实现精确满足其要求的解决方案。
Moshe Sheier透露，CEVA的客户包括博通公司及凌阳科技，前者使用CEVA-TeakLite-III 用于智能手机和平板电脑的移动应用处理器；而后者则使用CEVA-TeakLite-III用于家庭娱乐设备如数字电视 (DTV) 和蓝光播放器。CEVA的DSP用于目前最热门的消费产品中，包括苹果的iPhone和iPad、三星的Galaxy系列智能手机、爱可视 (Archos) 平板电脑等。据《CPU内核和处理器IP指南》(The Linley Group于2010年3月发布) 指出，根据性能和硅成本来比较不同的解决方案，CEVA-TeakLite-III是“业界最佳的音频处理器”。
SRS消噪解决方案
传统的消费电子音频信号处理厂商SRS Labs也正致力于提供无缝的、最佳的音频/通信体验。SRS Labs全球产品营销总监Steve Roney介绍，SRS Labs正在分析不同人的语音类型，以使其音频解决方案更加有效和更加智能，进一步改善语音通信质量。另外，由于SRS Labs提供的解决方案能覆盖四种屏幕(电视、PC、移动设备和汽车)，因此他们将不断优化解决方案以满足不同的环境和设备。SRS Labs在全球拥有150多项专利，被公认为音频增强、环绕声、音量控制、音频传输和语音处理技术方面的事实性标准，被业内视为基于人类听觉原理的音频后处理技术研究及应用方面的权威。
“SRS的目标是在从小会议室到大型起居室的各种环境中，让手机、PC和电视等任何设备都能提供清晰的语音通信。”Steve Roney表示。SRS Premium Voice Pro在任何环境下赋予VoIP优异的语音与通信可懂性，同时在智能手机、PC和多媒体平板上提供得到优化的多媒体内容立体声收听体验。由于消费者期待语音通信的便捷性，所以提供清晰的语音变得日益重要。采用获得专利的先进技术，SRS Premium Voice Pro使用了一种积极的周围噪声管理系统来增强每一个单词，从而提供更加清晰和更加丰富的语音体验，即使在嘈杂的环境中也能做到这点，使得双方通信更加顺利，同时也使笔记本扬声器、台式电脑扬声器和耳机的声音辨识度得到提高。
SRS Premium Voice Pro还使用了多种获得专利的技术来增强笔记本电脑扬声器的音量，并通过扩展音频图像的大小和生成深厚的低音响应，来改善压缩及非压缩多媒体内容的动态音频性能。最终结果是：音乐和视频声音更加自然逼真，深度和清晰度得到提升。
据悉，戴尔和东芝等领先OEM厂商均已在其PC和媒体平板电脑中采用SRS Premium Voice Pro音频解决方案。SRS的解决方案已进入全球逾200万个电子产品之中，包括平板高清电视、视听产品、机顶盒、PC、手机以及汽车娱乐及远程信息处理系统。
ST主攻消噪耳机市场
意法半导体（ST）则通过合作的方式增强其在高清个人音频（HD-PA）领域的技术实力。2011年7月，ST与瑞士电子音响咨询公司、HD-PA标准的创始公司Soundchip宣布双方展开实质性合作，通过各自在音频系统和半导体技术、产品设计和制造方法、音频软件以及市场销售方面的优势，携手将HD-PA推向市场。高清个人音频标准HD-PA兼容音响设备，例如各种形式的耳机，能够给用户带来震撼的不受环境噪声影响的高清音频体验。换句话说，无论用户是在火车站还是在飞机场，或者在喧闹的街道，HD-PA兼容音响设备能够给人带来完全相同的高音质的听觉体验。
Soundchip SA公司是HD-PA标准的创始人，在从Soundchip SA授权的音频系统技术基础上，意法半导体开发出了HD-PA认证的音频处理器芯片和MEMS话筒。“我们称这些认证器件为HD-PA兼容音频引擎和HD-PA兼容MEMS话筒”，意法半导体高级产品经理Simone FERRI表示。HD-PA兼容音频引擎采用了数字式编程主动降噪、闭塞管理、语音增强和音频均衡等低延时方法实现高清音频体验，而HD-PA兼容MEMS话筒能够让HD-PA兼容音频引擎向耳内或耳边输出高信噪比(SNR)的音频信号。
“HD-PA代表对个人音频系统音质的渴求，”Simone FERRI说，HD-PA兼容设备采用创新的音频系统技术和最尖端的音频组件，即便环境条件很差，仍然能够在耳边忠实地还原音频信号。按照意法半导体与Soundchip SA合作开发的设计细则，设备厂商把意法半导体的HD-PA认证器件即HD-PA兼容音频引擎和HD-PA兼容MEMS话筒安装在HD-PA兼容音响设备内，可获得最佳的音频性能。
TI音频解决方案
TI中国区市场开发高性能模拟产品销售经理信本伟表示，TI也可以提供完善的音频应用终端设备解决方案，包括一流的系统专业技术、音频编解码器、DSP、D类放大器、PurePath数字音频放大器、耳机驱动器、接口、采样率转换器等产品和软件支持。从2011年初至今，TI发布的数字音频新品就包含了数据转换器、放大器、音频编解码器等。
2011年6月，TI宣布推出PurePath Wireless 音频产品系列的第二款器件，为消费类、便携式以及高端音频带来最新应用。该2.4 GHz CC8530 射频 (RF) 片上系统不但可通过高稳健RF链路传输未经压缩的无线音频，而且还支持多达 4 个音频通道的数字流。此外，TI还同步推出了作为 PurePath Wireless 音频系列组成部分的 CC85XXDK-HEADSET 开发套件与参考设计。作为市场上成本最低的高品质耳机及听筒产品，该设计在大批量生产条件下整体电子材料成本不足5美元，在采用465 mAh电池情况下可工作22 小时，与现有耳机相比，电池使用寿命可延长100%。