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堵车路上听什么?新世代汽车的音频设计方案

2021-07-29 ADI 阅读:
作为驾驶过程中为数不多的放松方式,堵车途中听点什么是大多数人的选择。而随着网络应用的逐渐丰富,也随之伴生了更多的音频场景:除了音乐,还有知识付费App、PodCast、免提通话……这也使得汽车座舱的音频功能以及品质要求变得越来越高,座舱音频子系统已经是汽车中第二复杂的子系统。

随着社会经济水平的提升,私家车不再是稀罕物件。根据公安部交通管理局统计消息,2020年全国机动车保有量达3.72亿辆,其中汽车2.81亿辆,新注册登记机动车3328万辆,全国有70个城市的汽车保有量超过百万辆,同比增加4个城市,31个城市超200万辆,13个城市超300万辆,其中北京、成都、重庆超过500万辆。在城市中心城区道路面积没有明显增加的情况下,一到上下班高峰期堵车便成为了常态。VMjednc

作为驾驶过程中为数不多的放松方式,堵车途中听点什么是大多数人的选择。而随着网络应用的逐渐丰富,也随之伴生了更多的音频场景:除了音乐,还有知识付费App、PodCast、免提通话……这也使得汽车座舱的音频功能以及品质要求变得越来越高,座舱音频子系统已经是汽车中第二复杂的子系统。VMjednc

音频“软实力”吃香,新世代汽车座舱设计迎来挑战

1923年,美国安装了世界上第一台汽车收音机,拉开了汽车音响发展的序幕。随着集成电路的发展使得输出和输入功率、音响效果控制都得到改善和提高,车载音响市场也得到了突飞猛进的发展。根据前瞻产业研究院调查报告显示,2010-2017年中国汽车音响行业整体维持上升趋势,2017年,我国汽车音响产值达到13.87亿元,再创历史新高。汽车音响将保持低速增长,2018年我国汽车音响产值将达到14.42亿元左右。VMjednc

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除了“听个响”的基本需求,消费者对车载音响的要求越来越高。根据调查,68%对原装车载音响进行改装的消费者的改装原因是原装档次较低无法满足自己的个性化要求,买车未集成而需要加装的占了7%,20%的人因为原装音响损坏而进行更换,只有5%的人使用原车配置的音响产品。对于汽车主机厂商而言,如何设计大功率多路输出、多声道环绕音响系统,并解决好车内频响不平坦、小空间回音、声相不平衡等问题将是一个全新的挑战,汽车座舱将变得越来越复杂。VMjednc

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世代的座舱音频子系统设计要求VMjednc

针对座舱音频的DSP(数字声音处理)及软件耕耘了二十多年的ADI在这方面颇有经验,并致力于为客户及消费者带来沉浸式的音效体验。DSP是一种可编程的用于高速数字信号处理的专用芯片,广泛的应用于音频、图像与视频、通信、电机控制等各个领域,现在广泛使用的各种音频压缩技术(如:MP3、WMA、AAC、APE、FLAC、AC-3、DTS...)都属于数字信号处理技术范畴,可以说我们现在的生活已经离不开数字信号处理器与数字信号处理技术了。ADI公司的浮点DSP和定点DSP处理器就在高端汽车音响和家庭音响系统中有广泛应用。VMjednc

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ADI提供的座舱音频相关解决方案VMjednc

针对音频市场的不同要求,ADI还提供不同类别的产品以供选择。用较为高端的SHARC DSP,中高端的Blackfin DSP家族,以及针对便携和入门应用的SigmaDSP。SHARC系列具有浮点运算功能,拥有出色的内核和存储器性能以及优异的I/O吞吐能力,能够为动态范围至关重要的许多应用提供实时浮点处理性能,最新产品(ADSP-SC57x和ADSP-2157x)通过集成ARM Cortex-A5内核提供领先的性能/高能效和高级连接性;Blackfin 16/32位嵌入式处理器具备软件灵活性和扩展能力强的特点,适合融合应用,如多格式音频、视频、语音和图像处理、多模式基带和分组处理、控制处理以及实时安全。值得一提的是,ADI提供从硬件到软件以及算法的完整生态,包括使用免费的设计图形工具SigmaStudio™/SigmaStudioPlus™,借助该工具可以轻松将SigmaDSP用于音频数字信号处理器,而无需汇编或C语言编码,很多SigmaDSP处理器还将高性能音频ADC和DAC集成在一起,构建完整的片内音频系统。VMjednc

A²B总线技术加成,车内音频畅享高保真

汽车电气化已是大势所趋,根据中国汽车工业协会的数据显示,截止至2020年全年中国新能源汽车产销量累计分别完成136.6万辆和136.7万辆,累计分别增长7.5%和10.9%。在汽车电子系统越来越完善的情况下,座舱音响系统如果不能融入车内总线,汽车易用性问题将得不到解决。ADI适时地提出了极具成本和性能优势的汽车音频总线方案——ADI车用音频总线(A²B)技术,为车辆信息娱乐系统提供关键支持。VMjednc

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A²B是一种高带宽双向数字音频总线,并能在很长的距离上(节点间的距离最长达15 m,整个菊花链长度超过40 m),使用一条非屏蔽双绞线传输I2S/TDM/PDM数据和I2C控制信息以及时钟和供电信号,可提供高保真音频,并使音频布线重量减少75%,从而提高燃油效率。A²B产品组合可帮助实现语音识别和有源噪声消除等多种应用。首先A²B可大幅节省BOM成本,A²B无需在每一个节点都使用昂贵的集成了大容量存储器的微控制器,即使在主节点,也仅仅需要只包含I2C接口的微控制即可。而MOST或以太网AVB等数字总线,因为需要增加管理其相关的软件协议栈,所以必须在每一个节点都使用高价格、集成了大容量存储器的微控制器,从而导致成本上升。A²B无需使用昂贵的集成大容量存储器的微控制器,而其他等数字总线标准会增加管理其相关软件协议堆栈的高价格微控制器,从而成本上升。VMjednc

而更重要的是,A²B可以帮助节省研发成本。A²B技术可为多种音频输入输出I/O设备提供相当大的灵活性和连接性,并同样支持SigmaStudio图形设计环境,可大幅简化采用A²B的系统的设计流程过程。SigmaStudio环境中还包含A²B总线带宽计算器和误码率测试仪(BERT)。提供众多全系统级全方位A²B功能评估系统,可快速完成实际A²B网络的系统原型设计,从而加快系统的理念验证以及功能测试、功能、验证和功能调试过程。VMjednc

小结

近年来,越来越多的新势力涌入造车赛道, 为吸引消费者购买,其提供的配置普遍多样化,并“内卷”至整个汽车行业中。其中汽车音响作为车载娱乐系统中衡量舒适性的重要指标,已成为不可或缺的辅助设备,甚至左右购车者对车型的选择。ADI提供的DSP、A²B等解决方案可帮助汽车主机厂商好的完成车内座舱系统的设计,打造获得市场认可的新世代汽车。VMjednc

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