利用SHARC處理器成就頂級(jí)音頻系統(tǒng)品質(zhì)

　　ADI公司的浮點(diǎn)SHARC處理器被公認(rèn)為高品質(zhì)音頻處理的黃金標(biāo)準(zhǔn)。該處理器的高性能數(shù)字信號(hào)處理(333 MHz /2 GFLOPS)使Fujitsu Ten公司的聲音空間控制技術(shù)有能力產(chǎn)生與高品質(zhì)家庭音響設(shè)備相媲美的清晰度和聲音效果。SHARC處理器也使Fujitsu Ten公司可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聲音調(diào)整所需要的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。

　　除了提供Fujitsu Ten音頻功率放大器所要求的密集計(jì)算能力之外，SHARC處理器將大型的內(nèi)存陣列和先進(jìn)的片上外設(shè)集成到單一的匯聚型架構(gòu)中，可簡(jiǎn)化產(chǎn)品開發(fā)并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。ADSP-21364處理器的集成型8通道異步采樣率轉(zhuǎn)換器是Fujitsu Ten公司的聲音空間控制技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的一個(gè)關(guān)鍵部件，它幫助Fujitsu Ten公司降低了BOM成本并減小了音頻放大器的尺寸。板上采樣率轉(zhuǎn)換器不但實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換，而且還降低了通常因外部外設(shè)引起的性能延遲。

　　2. SHARC助PreSonus實(shí)現(xiàn)低成本專業(yè)音頻系統(tǒng)

　　PreSonus公司是一家全球最具創(chuàng)新性的音頻制作設(shè)備供應(yīng)商之一。PreSonus前不久發(fā)布的StudioLive數(shù)字音頻混合器和多通道錄音系統(tǒng)選擇了ADI公司的32位浮點(diǎn)SHARC處理器，實(shí)現(xiàn)了在價(jià)格經(jīng)濟(jì)的小型系統(tǒng)中提供專業(yè)品質(zhì)的數(shù)字效果處理性能和音質(zhì)。StudioLive被稱為“迄今為止全球最強(qiáng)大最靈活的十六通道數(shù)字混合器”，該產(chǎn)品帶有十六個(gè)高凈空余量XMAX麥克風(fēng)前置放大器、內(nèi)置32x18 FireWire錄音和回放引擎、帶4波段EQ的“Fat-Channel”處理、壓縮器、限制器和門極、DSP效果、六個(gè)輔助總線、四個(gè)子群、廣泛的LED測(cè)量、混音器保存和取消、通道放大器組保存/取消/拷貝/粘貼以及對(duì)講系統(tǒng)等，突破了音樂表演和制作的新界限。

　　PreSonus公司當(dāng)初希望設(shè)計(jì)出一款具有獨(dú)特功能的數(shù)字音頻混合器，以支持現(xiàn)場(chǎng)表演和錄音棚制作。新系統(tǒng)要求外形尺寸小、便于移動(dòng)，并且具有較低的BOM成本以吸引那些預(yù)算有限的客戶，并且不能犧牲性能、功能和音質(zhì)。ADI公司的ADSP-21369處理器為PreSonus公司帶來性價(jià)比與高級(jí)特性的完美組合，充分釋放出StudioLive系統(tǒng)的全部能量，并最終產(chǎn)生超出PreSonus公司工程師預(yù)期的音質(zhì)水平。

　　StudioLive將專業(yè)數(shù)字混音器與完整的多通道錄音系統(tǒng)結(jié)合起來，可為同時(shí)要求“現(xiàn)場(chǎng)播放”和錄音棚最佳制作效果的用戶提供最具創(chuàng)造性的環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)這一獨(dú)特的功能組合，PreSonus需要一個(gè)能夠支持充分混音、動(dòng)態(tài)效果處理和均衡功能，同時(shí)可提供實(shí)時(shí)音樂處理和錄音所需的顯著性能的處理平臺(tái)。最初的StudioLive產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用了現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）作為主處理引擎，但PreSonus公司的工程師很快就發(fā)現(xiàn)FPGA方案會(huì)產(chǎn)生讓人難以接受的延遲，同時(shí)還加大了復(fù)雜音效的實(shí)現(xiàn)難度。借助浮點(diǎn)SHARC架構(gòu)，PreSonus獲得了可確保出色性能的超強(qiáng)計(jì)算能力，以及可更靈活地進(jìn)行PreSonus音頻算法編程和定制的魯棒指令集。在SHARC之外，PreSonus還考慮過在StudioLive中采用同類競(jìng)爭(zhēng)性數(shù)字信號(hào)處理器，但由于400 MHz/2.4 GLOPS的浮點(diǎn)性能優(yōu)勢(shì)，加之2 Mb片上SRAM、6Mb片上ROM以及支持SDRAM、SRAM、閃存和ROM存儲(chǔ)器的32位外部存儲(chǔ)器接口，他們最終選擇了SHARC。非凡的內(nèi)核和存儲(chǔ)器性能配合突出的I/O吞吐能力，使SHARC超越了StudioLive對(duì)計(jì)算密集型實(shí)時(shí)信號(hào)處理的要求，可確保獲得近乎無限凈空余量的最佳無失真音頻性能。

　　PreSonus的工程師充分利用了SHARC強(qiáng)大的處理器架構(gòu)，該架構(gòu)使PreSonus能夠精簡(jiǎn)開發(fā)過程并滿足其高遠(yuǎn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。借助諸如純數(shù)字S/PDIF發(fā)送器/接收器、8通道異步采樣率轉(zhuǎn)換器、8個(gè)高速串行端口、4個(gè)精密時(shí)鐘發(fā)生器和多個(gè)串行接口等各種片上音頻專用和通用外設(shè)，ADSP-21369簡(jiǎn)化了StudioLive的硬件設(shè)計(jì)，并將BOM成本降至最低。

　　SHARC是音頻技術(shù)開發(fā)工程師將獨(dú)特功能編入其產(chǎn)品的高度靈活性的理想平臺(tái)。例如，PreSonus開發(fā)了一個(gè)任務(wù)調(diào)度內(nèi)核，該內(nèi)核利用SHARC的直接存儲(chǔ)器存?。―MA）以極低延遲來混合和處理現(xiàn)場(chǎng)音頻流。這個(gè)內(nèi)核可用來管理資源和存儲(chǔ)器的動(dòng)態(tài)分配，并通過八幀采樣周期將開銷降至最低，從而為要求嚴(yán)苛的現(xiàn)場(chǎng)音頻應(yīng)用確保精密音頻處理和保真度。

　　借助SHARC，PreSonus能夠?qū)崿F(xiàn)成本比StudioLive高二十多倍的系統(tǒng)的音質(zhì)水準(zhǔn)，以及快速增加用戶定制的數(shù)字音頻效果的靈活性，包括室內(nèi)聲場(chǎng)仿真、混響、延遲和基于時(shí)間的效果。StudioLive帶有現(xiàn)場(chǎng)聲音制作所需的所有器件，包括28個(gè)壓縮器、28個(gè)限制器、28個(gè)門極、28個(gè)高通濾波器以及2個(gè)主控立體聲限制器等，從而為音樂人和音頻工程師節(jié)省了外部效果處理模塊的成本，而且節(jié)省了進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)表演時(shí)設(shè)備安裝/拆卸的時(shí)間。

　　3. 基于SHARC的專業(yè)音頻應(yīng)用模塊

　　Lab X技術(shù)公司與OEM廠商合作，為客戶開發(fā)音頻與互連產(chǎn)品，包括用戶接口、前置放大器、演播室混音臺(tái)、家庭影院、聲音分配，以及廣播解決方案。Lab X基于SHARC ADSP-21262開發(fā)了Mako 2126x DSP模塊，OEM可以在其設(shè)計(jì)中集成Mako板，或由Lab X為客戶進(jìn)行集成，或提供完整解決方案。Mako是為集成到家庭影院、專業(yè)音頻以及商業(yè)音頻應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的。

　　日益增長(zhǎng)的音頻應(yīng)用需要大量的信號(hào)處理能力，由于采用了集成的SHARC處理器，Mako不僅能節(jié)省OEM的時(shí)間，而且可以降低開發(fā)成本。SHARC是32位/40位浮點(diǎn)處理器，針對(duì)高精密信號(hào)處理應(yīng)用而優(yōu)化，如需要高性能處理器來運(yùn)行算術(shù)密集解碼器和后處理算法的音頻應(yīng)用。SHARC ADSP21262在200 MHz下具有5 ns的指令周期時(shí)間。利用單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）計(jì)算硬件，SHARC ASDP21262可在200 MHz下達(dá)到1200 MFLOPS的性能。Mako還采用SHARC ADSP-21266處理器為家庭影院解碼器提供PCM、Dolby Digital、 DTS、Dolby DPL2以及THX后處理算法。

　　SHARC具有6個(gè)全雙工串行端口，提供與各種數(shù)字及混合信號(hào)外設(shè)的低成本接口，如ADI公司的音頻編解碼器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器系列產(chǎn)品。處理器包含串行外設(shè)接口（SPI），可提供SPI兼容端口與其它SPI兼容端口的通信；還可提供數(shù)字音頻接口，使各種外設(shè)可以連接到處理器20個(gè)DAI引腳中的任意一個(gè)。SHARC處理器包含多達(dá)13個(gè)同步串行端口，用于I2S或時(shí)分多址（TDM）輸入與輸出，以實(shí)現(xiàn)ADC與音頻處理器的接口。

圖1：Mako 2126x DSP模塊功能框圖

　　為什么是SHARC？

　　上面已經(jīng)介紹了SHARC處理器的一些性能特點(diǎn)，下面再對(duì)該處理器的主要特點(diǎn)進(jìn)行概要介紹。SHARC處理器支持高性能32位和40位擴(kuò)展浮點(diǎn)運(yùn)算以及32位定點(diǎn)運(yùn)算，其內(nèi)核采用一種單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)架構(gòu)，這種架構(gòu)包含兩個(gè)能夠并行執(zhí)行代碼的運(yùn)算單元，這意味著用戶可以在這兩個(gè)運(yùn)算單元中于同一周期內(nèi)執(zhí)行相同的指令，速度最快的SHARC處理器的內(nèi)核時(shí)鐘頻率最高可達(dá)400MHz，其性能達(dá)到2.4Gflop。為了保持這種單周期操作性能，內(nèi)核和存儲(chǔ)器之間具有很高的帶寬。而SHARC還具有一些浮點(diǎn)運(yùn)算的優(yōu)勢(shì)，如可以減少量化誤差，實(shí)現(xiàn)更高的精度和更大的動(dòng)態(tài)范圍。這些特性使得SHARC非常適合用于從家庭影院系統(tǒng)和高清DVD到專業(yè)音響系統(tǒng)中的混頻器、放大器和合成器、汽車音頻放大器，等等。