SHARC Melody平臺(tái)融合自動(dòng)房間調(diào)諧器(ART)技術(shù)

面向大眾市場打造理想環(huán)繞聲

數(shù)字音頻時(shí)代的到來，令消費(fèi)音頻和家庭影院系統(tǒng)煥然一新。隨著新形勢的出現(xiàn)，如：DVD崛起、新的多聲道音頻格式誕生，及數(shù)字信號處理器（DSP）在音頻系統(tǒng)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，高端的環(huán)繞聲音頻也開始向普通消費(fèi)者敞開懷抱。由于家庭音響系統(tǒng)的銷售業(yè)績有望持續(xù)迅猛增長，廠商們紛紛各顯神通，努力打造差異化產(chǎn)品，盡快增添各種型號的新功能，鞏固市場份額并降低系統(tǒng)及開發(fā)成本。

面對高漲的市場需求，ADI公司及時(shí)推出了最新的SHARC處理器系列，通過將其和SHARC® Melody®平臺(tái)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)Auto Room Tuner（ART）技術(shù)，從而簡化復(fù)雜音頻系統(tǒng)的部署，同時(shí)大幅提升聆聽體驗(yàn)。在一般應(yīng)用場合中，ART軟件常駐于SHARC Melody平臺(tái)的環(huán)繞聲接收器內(nèi)。ART技術(shù)可根據(jù)系統(tǒng)安裝房間的具體情況自動(dòng)測量并校正多聲道音響系統(tǒng)的聲學(xué)特性，針對非理想的房間聲學(xué)特性及揚(yáng)聲器響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。

SHARC Melody平臺(tái)的整套音頻處理功能凝聚了ADI公司在專業(yè)音頻領(lǐng)域的卓越研發(fā)成果，通過融合ART技術(shù)為廠商們奉獻(xiàn)了一大新優(yōu)勢，即設(shè)計(jì)出價(jià)格貼近普通大眾的產(chǎn)品。開發(fā)者現(xiàn)在可以從高性價(jià)比、人性化的技術(shù)中受益，為普通消費(fèi)者打造出只有在音樂廳和電影院才能享受到的震撼環(huán)繞聲體驗(yàn)。

環(huán)繞聲音效日益普及

多年以來，逼真的環(huán)繞聲音效一直是高保真音響愛好者的“專利”，其價(jià)格不菲的部件、專業(yè)技術(shù)人員的定制安裝讓一般人群望而卻步。隨著技術(shù)日新月異，成本和售價(jià)不斷下降，廠商們終于有機(jī)會(huì)讓更多的人享受到環(huán)繞聲和多聲道音頻的魅力了。

家庭影院系統(tǒng)便是最受歡迎的成果之一，尤其是單機(jī)家庭影院（HTiB）套裝，它將一整套音頻組件（帶必要接口）方便地捆綁在一起。HTiB系統(tǒng)包括一個(gè)AVR DVD播放器和六個(gè)揚(yáng)聲器，起價(jià)約300美元，所以環(huán)繞聲在DVD消費(fèi)人群中日益流行也就不足為奇了。

隨著普通大眾也有機(jī)會(huì)體驗(yàn)到各種動(dòng)人的音效，音頻開發(fā)者在發(fā)現(xiàn)各種新機(jī)遇的同時(shí)，也面臨著諸多新挑戰(zhàn)。比如，環(huán)繞音響系統(tǒng)的設(shè)置一直很復(fù)雜，甚至高端的音頻系統(tǒng)也難以配置出最佳音效。揚(yáng)聲器常因?yàn)槭覂?nèi)空間的限制而擺放在較差的位置。用戶很少按照手冊記載的一般流程來校準(zhǔn)每個(gè)揚(yáng)聲器的延遲和增益。低音管理參數(shù)可能有誤卻未作修改；揚(yáng)聲器可能異相接線或干脆沒有接好。盡管忠實(shí)的音頻愛好者可能會(huì)聘請技術(shù)人員或很樂意親自動(dòng)手解決這些瑣碎問題，但廠商們也意識(shí)到，除非環(huán)繞聲安裝變得更人性化，否則很難讓一般用戶滿意。

硬件規(guī)格要求

硬件配置

目標(biāo)處理器：SHARC ADSP-21xxx
外部存儲(chǔ)器

- 閃存：1MB（1M*8位寬）

- SRAM：1MB（8位寬；256K x 32位）

振蕩器
麥克風(fēng)（OEM廠家提供）

主機(jī)接口

串行外設(shè)接口（SPI）
時(shí)鐘/選通/MISO/MOSI

串行音頻接口配置

自動(dòng)設(shè)置的采樣頻率范圍：44.1 kHz或48 kHz
房間均衡器的采樣頻率范圍：32 kHzC192 kHz （取決于輸入信號的采樣頻率）
輸入端口配置：最多10個(gè)通道
輸出端口配置：最多10個(gè)通道

ART概念

ADI公司的ART技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均衡和校準(zhǔn)操作，其高效性、經(jīng)濟(jì)性使音頻系統(tǒng)廠商足以應(yīng)對挑戰(zhàn)并抓住機(jī)遇。ART概念充分利用了如今環(huán)繞聲設(shè)備中普遍運(yùn)用的DSP。這些DSP變得越來越便宜，而且功能日益強(qiáng)大，同時(shí)其最初設(shè)計(jì)執(zhí)行的音頻解碼算法已形成標(biāo)準(zhǔn)化。因此，可以使用內(nèi)置處理功能來提升音質(zhì)。

在環(huán)繞聲系統(tǒng)中將ART軟件融入SHARC Melody平臺(tái)內(nèi)的一大特殊優(yōu)點(diǎn)是，房間均衡功能可以和接收器的其他功能直接集成在一起――相比需要昂貴、操作復(fù)雜的外部組件來執(zhí)行均衡操作的早期系統(tǒng)，可謂取得了顯著進(jìn)步。因此ART方案最大程度降低了增加音效優(yōu)化元件的成本；只需增加ART軟件和麥克風(fēng)即可完成工作。另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是，SHARC處理器提供32位浮點(diǎn)DSP性能以使系統(tǒng)成本具有競爭力，從而確保了整套片上音頻處理功能的高性能和高性價(jià)比。

而且，基于SHARC Melody平臺(tái)的ART技術(shù)順應(yīng)了HTiB套裝采用重低音音箱和小型衛(wèi)星音箱的趨勢。低價(jià)衛(wèi)星揚(yáng)聲器的音質(zhì)可以通過相應(yīng)的房間均衡功能獲得大幅提升，從而有助于音頻系統(tǒng)開發(fā)者以更低成本帶來令消費(fèi)者滿意的聆聽體驗(yàn)。

影響音質(zhì)的因素

為什么實(shí)現(xiàn)最佳房間均衡效果如此困難呢？原因是實(shí)際聆聽環(huán)境中有著各種各樣的因素和變化會(huì)起作用。歸根結(jié)底，聲音播放的效果主要取決于喇叭的質(zhì)量、聆聽空間的聲學(xué)特性以及揚(yáng)聲器相對于聽眾的擺放關(guān)系。

高品質(zhì)的喇叭能夠在較寬頻率范圍上再現(xiàn)聲音，前端輻射功率很少隨頻率而變化。低品質(zhì)的喇叭往往具有不均勻的頻率響應(yīng)，在提升了某些頻率范圍的同時(shí)，又衰減了其他頻率范圍。

喇叭的另一個(gè)重要屬性是方向性，它隨著頻率而變化。喇叭的方向性取決于箱體的尺寸和形狀以及所用換能器的屬性。喇叭傾向于只在揚(yáng)聲器指示方向上輻射極高頻聲音，而在所有其他方向上一律輻射極低頻聲音。因此，在消聲（無回聲）條件下測量的喇叭頻率響應(yīng)隨測量角度而有較大變化。

由于聲音在房間各種表面上具有反射性，聆聽空間的頻率響應(yīng)變得非常復(fù)雜。所產(chǎn)生的混響具有時(shí)間響應(yīng)特性：先是少量顯著的反射波，隨后各個(gè)方向一陣密集的反射，后者通常稱為延遲、漫反射混響。在對應(yīng)于房間振動(dòng)模式的低頻處，房間的頻率響應(yīng)包含顯著的波峰；在給定房間大小的情況下，可直接計(jì)算出波峰的頻率。在更高頻率處，模式密度變得很高，以致于頻率響應(yīng)呈現(xiàn)統(tǒng)計(jì)意義并具有波峰和波谷緊密間隔的特點(diǎn)。

頻率響應(yīng)的整體波形取決于房間材質(zhì)的吸收特性；因?yàn)槎嗫撞牧显诟哳l下更具吸收性，頻率越高，房間響應(yīng)的振幅越少。除在低頻處或在早期外，通過統(tǒng)計(jì)方法描述房間響應(yīng)的效果最好。隨著測量點(diǎn)在房間內(nèi)移動(dòng)，響應(yīng)的精確細(xì)節(jié)會(huì)發(fā)生較難察覺的變化，但響應(yīng)的整體包絡(luò)不會(huì)變化太多。

喇叭最好和聆聽者成等距擺放，角度取決于播放格式。最理想的立體聲系統(tǒng)擺放角度是和聽眾成+/- 30度。如在5.1聲道環(huán)繞音響系統(tǒng)中，中央揚(yáng)聲器應(yīng)放在聽眾正前方，而環(huán)繞揚(yáng)聲器應(yīng)在兩側(cè)成110度放置。重低音音響的擺放不是很重要。在大多數(shù)聆聽環(huán)境中，很難將揚(yáng)聲器擺在聽眾的理想位置，從而導(dǎo)致聲像不平衡。如果聽眾距離其中的一個(gè)揚(yáng)聲器更近，那么更近的揚(yáng)聲器就會(huì)主導(dǎo)聲像，因?yàn)樗穆曇舾绲竭_(dá)，也更響。此外，環(huán)繞音響系統(tǒng)可能配備不同廠家的揚(yáng)聲器，聲學(xué)特性可能不完全匹配。

作為一款設(shè)計(jì)出色的房間均衡系統(tǒng)，ART軟件試圖針對以下所有因素提供補(bǔ)償：每個(gè)揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)和方向性、房間頻率響應(yīng)、揚(yáng)聲器相對于聽眾的位置關(guān)系及不當(dāng)安裝。

設(shè)計(jì)特點(diǎn)：人性化和功能一體化

基于SHARC Melody平臺(tái)的ART技術(shù)專為消費(fèi)市場而設(shè)計(jì)。這款軟件已打造成了一個(gè)全自動(dòng)系統(tǒng)，可以讓缺乏經(jīng)驗(yàn)的用戶在自己的房間內(nèi)簡便迅速地取得滿意的效果。有些消費(fèi)者對技術(shù)并不陌生，但他們擔(dān)心功能越多，使用就越復(fù)雜，他們沒有足夠的時(shí)間或資金來進(jìn)行有效安裝，因此不太愿意選擇環(huán)繞聲，而這一新技術(shù)的問世徹底打消了這些消費(fèi)者的顧慮。

雖然專為平價(jià)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，但ART軟件所達(dá)到的效果仍可與市面最好的高端房間均衡器相媲美。ART算法是一款基于一流信號處理和模式識(shí)別技術(shù)的高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)方案。大眾市場既看重最新功能，又極為重視操作簡便性，因此使用ART軟件后，廠商不僅能給該市場帶來卓越的環(huán)繞聲系統(tǒng)，同時(shí)也為自己贏得了差異化優(yōu)勢。

ART技術(shù)的設(shè)計(jì)滿足下列要求：

自動(dòng)化、魯棒、傻瓜操作
一次性快速測量；只需測量一點(diǎn)，即主聆聽位置
無需預(yù)知揚(yáng)聲器、房間及其他參數(shù)的信息；所有音響系統(tǒng)的信息都是自動(dòng)確定的
適用于平價(jià)SHARC Melody平臺(tái)
全方位提升室內(nèi)音質(zhì)，覆蓋較大的最佳聽音范圍，使多位聽眾都能體驗(yàn)出色音質(zhì)

一流環(huán)繞聲優(yōu)化―全自動(dòng)

利用ART技術(shù)測量并校正多聲道音頻系統(tǒng)的響應(yīng)顯示出不同尋常的人性化特點(diǎn)。用戶首先安裝接收器和揚(yáng)聲器，將麥克風(fēng)放在主傾聽位置。（接收器OEM廠家提供麥克風(fēng)，它可能內(nèi)置于遙控器內(nèi)，避免在接收器上單接麥克風(fēng)）然后用戶通過接收器的遙控器開始校準(zhǔn)和均衡程序。

ART軟件在每個(gè)喇叭處發(fā)出噪聲來測量音響系統(tǒng)。在校準(zhǔn)過程中，用戶可以聽到一聲粉紅噪聲測量信號，比白噪聲更溫和，而且比其他系統(tǒng)所使用的咔嗒聲、唧唧聲和咯咯聲等更悅耳。每次發(fā)聲持續(xù)1.5秒，隨后是長達(dá)數(shù)秒的靜音。位于聽眾位置的麥克風(fēng)便會(huì)記錄下這些噪聲，然后位于接收器內(nèi)的SHARC處理器會(huì)分析這些采集的信號。

ART算法協(xié)同SHARC處理器計(jì)算出大量與用戶音響系統(tǒng)相關(guān)的信息，如每個(gè)揚(yáng)聲器的聲壓級（SPL）、每個(gè)揚(yáng)聲器到聽眾的距離以及每個(gè)揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)。這些信息主要用來在聲音播放期間施加增益、延遲及音調(diào)校正，進(jìn)而提升音質(zhì)。ART軟件還會(huì)自動(dòng)配置低音管理參數(shù)。ART算法會(huì)校正整個(gè)音響系統(tǒng)在實(shí)際安裝后出現(xiàn)的缺陷，如揚(yáng)聲器響應(yīng)及方向性不均勻、房間反射及混響、揚(yáng)聲器及聆聽位置不理想及安裝不當(dāng)。

除了一系列啟動(dòng)操作外，用戶不必了解過程中的任何復(fù)雜程序，當(dāng)然用戶有興趣知道的除外。只需在主聆聽位置進(jìn)行一次性快速測量即可完成一切工作。短短數(shù)分鐘內(nèi)，ART軟件和SHARC處理器就可以對安裝設(shè)備的實(shí)際聲學(xué)特性完成測量、計(jì)算和補(bǔ)償（手動(dòng)操作的話就要耗費(fèi)更長時(shí)間）。因此主聆聽位置乃至房間各個(gè)角落的音質(zhì)都有大幅提升。用戶可以親身體會(huì)這種變化：只要在播放時(shí)啟用和禁用均衡功能，就能立即感受到音質(zhì)優(yōu)劣。

由于這種新技術(shù)快速簡便、效果出眾，因此深受用戶青睞，有效幫助他們在改變房間布置（例如移動(dòng)家具位置）或重新擺放環(huán)繞聲設(shè)備后重新校準(zhǔn)系統(tǒng)。

自動(dòng)設(shè)置參數(shù)

完成上述每個(gè)音頻聲道的一次性測量后，ART自動(dòng)設(shè)置功能自動(dòng)檢測下列參數(shù)：

揚(yáng)聲器是否存在。用戶是否忘記連接某個(gè)揚(yáng)聲器？
極性反接。揚(yáng)聲器是否異相接線？
揚(yáng)聲器聲壓級（SPL），單位dBC。此信息也就是設(shè)為C加權(quán)的聲級計(jì)所指示的信息，可供測量用于設(shè)置揚(yáng)聲器聲級的感知響度。
到聽眾的距離（延遲時(shí)間：毫秒）。此參數(shù)用于設(shè)置對每個(gè)揚(yáng)聲器的補(bǔ)償延遲。ART功能尚未問世時(shí)，一般做法是用卷尺測量距離。
識(shí)別揚(yáng)聲器類型。是否是重低音揚(yáng)聲器？是否是大型或小型衛(wèi)星音箱？后者是低音管理配置必不可少的信息。揚(yáng)聲器再現(xiàn)80Hz以下頻率時(shí)視為大型衛(wèi)星音箱。
確定每個(gè)主揚(yáng)聲器和重低音音箱的滾降頻率，單位Hz。這是正確進(jìn)行低音管理所需的另一個(gè)參數(shù)。

ART技術(shù)應(yīng)用前后對比

理想的揚(yáng)聲器在無回聲環(huán)境內(nèi)頻率響應(yīng)呈現(xiàn)完美的“平坦”狀。在理想的房間聲學(xué)特性下，頻率響應(yīng)應(yīng)保持平坦直到2kHz，然后在更高頻率處以-1.5 dB/倍頻呈滾降。虛線表示目標(biāo)曲線，顯示此理想的響應(yīng)。ART可調(diào)整揚(yáng)聲器響應(yīng)，以便在理想的聆聽房間內(nèi)更出色地匹配理想的揚(yáng)聲器響應(yīng)。

同時(shí)還顯示ART調(diào)整了揚(yáng)聲器的總增益。在校正前圖中，增益過高（即揚(yáng)聲器過響）。在校正后圖中，增益已降低到理想的目標(biāo)水平。

校正前

校正后

自動(dòng)均衡和補(bǔ)償

ART算法和SHARC處理器會(huì)根據(jù)分析“自動(dòng)設(shè)置”時(shí)產(chǎn)生的參數(shù)和數(shù)據(jù)計(jì)算系數(shù)，然后將系數(shù)用以執(zhí)行自動(dòng)均衡和補(bǔ)償。相關(guān)調(diào)整項(xiàng)包括：

補(bǔ)償每個(gè)揚(yáng)聲器的延遲，單位毫秒。不同揚(yáng)聲器的聲音都會(huì)同時(shí)到達(dá)聽眾耳中。如果不對延遲進(jìn)行補(bǔ)償，聽眾往往會(huì)覺得聲音來自距離最近的喇叭。
補(bǔ)償每個(gè)揚(yáng)聲器的增益，單位dB。補(bǔ)償每個(gè)揚(yáng)聲器的增益對于在喇叭之間還原正確的音量平衡至關(guān)重要。
補(bǔ)償揚(yáng)聲器的均衡參數(shù)。這項(xiàng)調(diào)整項(xiàng)包括音調(diào)均衡，作用是補(bǔ)償非理想的揚(yáng)聲器和房間響應(yīng)。均衡操作由參數(shù)均衡器執(zhí)行。每個(gè)頻帶參數(shù)如下：中心頻率、增益及帶寬（Q）。每個(gè)通道的頻帶數(shù)目由接收器OEM廠家設(shè)置。
圖形顯示均衡曲線供用戶編輯。圖形顯示和編輯允許音頻發(fā)燒友根據(jù)自身要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。這項(xiàng)功能得以實(shí)現(xiàn)是因?yàn)锳RT采用了參數(shù)均衡濾波器。此外，接收器廠家可視需要允許用戶根據(jù)自定義系數(shù)進(jìn)行手動(dòng)均衡操作。

靈活定制，更快上市

ART技術(shù)的發(fā)展立足于滿足大眾市場消費(fèi)音頻的需求，因此ADI公司為這款軟件配備了各種設(shè)計(jì)和開發(fā)功能。環(huán)繞聲接收器設(shè)計(jì)者可以在享用定制功能的同時(shí)降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和成本并縮短上市時(shí)間，從而有效開發(fā)出不同功能、不同價(jià)位的各型號產(chǎn)品。

ART軟件的靈活可定制特性包括：

支持任意揚(yáng)聲器配置。ART支持任意數(shù)目的聲道（端口）。可自動(dòng)檢測聲道以及每個(gè)聲道和重低音音箱或喇叭的連接狀態(tài)。此項(xiàng)功能不僅方便用戶，而且有利于廠商更靈活地對系統(tǒng)進(jìn)行封裝，包含不同數(shù)目及類型的揚(yáng)聲器。

支持OEM廠家提供的麥克風(fēng)。ART軟件能夠?qū)Ψ瞧教诡l率響應(yīng)曲線進(jìn)行補(bǔ)償（曲線越平坦，測量效果越好），從而允許利用廉價(jià)麥克風(fēng)進(jìn)行測量。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以指定所選麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)。

用戶界面可定制。一般情況下，接收器可通過視頻畫面演示所測量的聲道以及該聲道的相關(guān)信息。接收器OEM廠家可輕松修改ART界面，提高消費(fèi)者易用性和產(chǎn)品差異化程度。

用戶可定制目標(biāo)均衡效果，每種均衡效果均具有獨(dú)特音效，可針對具體細(xì)分市場預(yù)設(shè)。用戶可以選擇諸如“古典”或“搖滾”等設(shè)置。

新一代SHARC處理器在芯片組內(nèi)集成了所有必需的音頻功能（包括ART算法），將開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和成本降至最低并加快了產(chǎn)品的上市時(shí)間。SHARC處理器不僅擁有業(yè)界一流的浮點(diǎn)性能，而且性能是單MAC（乘法累加）定點(diǎn)器件的至少兩倍以上。此外，SHARC處理器預(yù)先為最新的音頻解碼器和后處理器（如Dolby® ProLogic® IIx和Microsoft® Windows Media® 9 Audio Professional）提供支持，并具有足夠的片上存儲(chǔ)器來支持演播室級的音頻處理。

而且，處理器的可編程功能讓設(shè)計(jì)升級（添加功能、兼容新標(biāo)準(zhǔn)）更加靈活多變。使用SHARC處理器系列，開發(fā)者不必利用外設(shè)或軟件插件便可實(shí)現(xiàn)功能。如今廠商紛紛為普通消費(fèi)者提供日益豐富的音頻體驗(yàn)，廠商必須獲得理想的價(jià)格和快速的周轉(zhuǎn)時(shí)間才能從中獲利，因而SHARC處理器的集成方案不僅能夠滿足廠商的需求，更是他們所不可或缺的。

所有SHARC處理器均由ADI公司VisualDSP++集成式開發(fā)環(huán)境提供完全支持，該開發(fā)環(huán)境包含一整套軟件工具，提供一個(gè)高度優(yōu)化的C++編譯器和一個(gè)圖形開發(fā)環(huán)境。
ART和SHARC Melody平臺(tái)―緊跟消費(fèi)音頻市場的步伐

ART技術(shù)基于ADI公司強(qiáng)勁的SHARC Melody平臺(tái)，幫助廣大音頻系統(tǒng)開發(fā)者打造豐富的多聲道音頻，獲得家庭音頻接收器消費(fèi)者的青睞，進(jìn)而從不斷涌現(xiàn)的市場機(jī)遇中獲益。ART軟件和SHARC Melody平臺(tái)不僅價(jià)位適中，貼近大眾市場，而且能夠簡化家庭影院系統(tǒng)的設(shè)置并針對非理想的聲學(xué)環(huán)境和揚(yáng)聲器響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，將原本復(fù)雜棘手的過程轉(zhuǎn)變?yōu)樾Ч@著的人性化聆聽體驗(yàn)。