音频创新:汽车、智能家居和专业音频应用的新风向

来源:智汇工业

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关键词:德州仪器 汽车


    未来十年左右,研究人员和历史学家在回顾今天的音频市场时,可能会将其描述成为一个创新的黄金时代。音频技术从未像今天这样发展如此迅速地发展,并且应用领域如此广泛。先进的数字技术正在把娱乐、信息、通信和系统控制服务带入家庭、企业、汽车和其他众多场所。

    随着创新音频技术正在不断应用在各个地方:如音箱、计算机、电视、移动设备、汽车音箱系统、耳机和会议系统,音频质量正接近设计师十年前梦寐以求的性能水平。利用德州仪器(TI)开发的新一代半导体器件和工具,现在,设计师们可以尽情发挥他们的想象力,开发出满足各种需求,甚至是大众和企业无法想象的音频产品。

    奠定高品质音频标准
    在过去几十年中,音箱发烧友一直激励着音频制造商们在性能方面有所突破。如今,音频发烧友越来越多,他们同样追求媲美或超越顶级音乐厅和电影院音效体验的专业级音效。这类消费者衡量音质好坏的关键标准是总谐波失真加噪音(THD+N)。极低的总谐波失真加噪音(THD+N)会使音频放大器产生的声音与原始录音几乎难以区分。
    随着音质的改善,音频沉浸感也不断增强。新的音频格式将声场扩展到三维空间,如天花板音箱将会营造出令人惊叹的杜比全景声。  沉浸式音频技术提供了独立于音箱的优势,它能使相同的混音能在不同类型的音箱系统上播放。
    同时,随着音频消费者愈发移动化,有线耳机可能很快就会成为一种遗留技术。由于新型编解码器和相关技术的应用,新一代无线耳机和耳塞带来了前所未有的无线音频体验。许多智能手机和平板电脑制造商决定通过移除传统的3.5毫米耳机插孔来节省设备空间,这也推动了无线听声的发展。


    车载音频一马当先
    如今,汽车驾驶员对车载高品质音频的追求不亚于其对家居音频设备的高品质追求,这种追求既为了娱乐,又为了使用集导航、信息、安全和其他重要任务于一体的系统。值得一提的是,交通堵塞和日常通勤时间加长使人们待在车内的时间不断增加。通过提供信息、通信、协作和其他重要的连接服务,先进的音频系统正成为司机和乘客必不可少的生产力促进工具。
    高级汽车音箱系统集成多个扬声器阵列,旨在营造一个媲美或超越高端家庭影院效果的卓越音效氛围。如今,一些新车在整个乘客区域的19个位置安装了多达34个扬声器。
    目前,车载音频技术正走上集成化的道路,通过将数据转换器技术和D类音频放大器相结合,实现一个单芯片集成系统。德州仪器(TI)的Burr-Brown™音频放大器产品系列可提供清晰的音质,同时还能满足使用者苛刻的系统要求。  在音箱主机方面,支持多种新功能的多声道乃大势所趋,如中央声道、仪表盘蜂鸣器和警告音音箱。乘客区域内的多个麦克风输入端和带麦克风阵列的音频波束成形使驾驶员和乘客能够更清晰、更有效地与交互式服务通信。
    音频制造商也开始研发专为电动车辆中的设备而设计的系统,其独特的车内音效与传统汽车和卡车的车内音效截然不同。减重对电动汽车意义重大,且电动发动机也比汽油或柴油发动机更为安静。这样,即使外部交通噪音和风雨声变得更大,室内环境也更为安静。音频制造商正着手开发噪声消除技术来解决这一问题(无论是电动汽车还是传统汽车)。这种技术能检测振动或其他干扰杂音,并通过汽车扬声器发出一种对抗信号。有了噪声消除技术,驾驶员就可以尽情享受更为舒适高雅的驾驶体验。
    随着上路的电动汽车越来越多,人们对低电流、高阻抗、同时也能提供高质量音频的扬声器的需求也日益凸显。人们也要求扬声器线更细,这样既能节省成本也可以减轻重量。对于音箱制造商来说,D类音频放大器取代AB类音频放大器乃大势所趋,因为这样可以提供更高的功率效率,并降低系统的整体散热和重量。
    远程放大器是各类车辆车载音频的发展新趋向。在车内安装中央音频处理电子控制单元后,这个控制单元可将处理后的音频信号发送到扬声器附近的放大器,从而显著提高效率、音质和功率分配。


    智能家居
    新一代消费者技术正引发家庭生活方式的变革。通过使用智能音箱,用户仅需一个简单的口头指令即可从多个来源传输音频信息。随着智能音箱越来越受青睐,制造商们正在将相同的音频和语音功能添加到诸如无线接入点、条形音箱、智能恒温器和智能家居中心(功能屏幕越来越多)等产品中。
    新一代智能家居设备越来越多地应用了数字助理,这给设计带来了挑战。这些曾经单一用途的设备并没有变得更大,但需要内置传输音频信息和支持虚拟助理的硬件。在现有设计中增加使得音效环绕整个房间的音频信号时,无疑会带来巨大挑战,包括空间限制和散热。  专业音频突破传统极限
    专业音频正迅速从模拟转变为数字,而且快速的数据转换器(如TI的Burr-Brown创建的数据)正在加速这种转变。新一代转换器可在无延迟的情况下将模拟信号实时转换成数字信号,且能在吉他或调音台上实时添加歌曲音效,而不会有任何明显的延迟。
    网络音频也是一个新趋势。随着系统规模不断扩大,模拟音频分布的局限性日益显著,包括信号降级、距离限制以及在信号流的各个方向上的每个通道需要一根专用电缆和连接。数字音频网络极大地降低了布线要求,真正实现了信号降级。高通道数量也是可行的,所需电缆明显减少,系统配置也更加灵活。
    商业用户越来越希望工作中的音频质量至少与他们家居音频质量一样,不论是用于会议、报告还是制作播客。实现这一目标的一种方法是带集成数字信号处理(DSP)功能,这是一种捕捉和处理来自各种源的音频的强大工具,特别是智能扬声器。数字信号处理(DSP)的优点包括有源噪声控制(消除不必要的环境声),回声消除以及可提高音频质量的音质增强。
    能够与会议系统结合使用的智能麦克风系统是TI Burr-Brown音频模数转换器带来的另一个重要趋势。智能麦克风技术可以自动、连续地检测房间中扬声器的数量和方向。麦克风阵列可以立即确定讲话者,且只有面向扬声器的麦克风会自动打开,而其他麦克风会处于关闭状态,这样就可以减少不必要的噪音。
     “随着智能家居不断发展,音频放大器也越加智能。”  
    然而,随着智能家居不断发展,音频放大器也越加智能。德州仪器的智能放大器功能帮助设计人员将音箱发挥到极致,可实现低音增强,同时通过行业领先的保护功能(如循环电流控制和温度折返)来保护放大器和系统。这些功能继续推动着家居小型智能音频设备的发展。  
    许多企业希望在传统意义下的会议室之外的地方办公,但与音频会议区域或房间的布线相关的高额费用使它们望而却步。对此,供应商们现在正采用无线音频解决方案,因为这既免去了笨重的电线,又提供了即时可配置性。
    随着音频技术的不断进步,更多的产品将突破传统的设计理念。例如,虽然体积更小的电视使空间变得狭小,但最初为获得更好音频体验的条形音箱逐渐变得流行起来。现在,制造商们又开始重新设计能够精确再现高清晰度音乐的无线扬声器,以及可以放在家庭或公司任何地方的无线电池供电卫星音箱。  音频规则
    目前,新兴技术受到媒体和消费者广泛关注,但音频产品还会继续影响人们的生活,时间比以往更长久,方式也比以往更加多样化。半导体是设计师用来将伟大的音频技术理念转化为畅销产品的基础。一系列处理器、放大器、转换器、开关和其他设备随时可用且可更新迅速,这使开发人员能极大缩短设计周期,并持续保持创新活力。
    正如他们在音频黄金时代常说的:敬请期待。


    附加资源
    更多详情,请访问 TI Burr-Brown音频技术。

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