音頻IC測(cè)試面臨新挑戰(zhàn)

關(guān)鍵字：音頻IC

HDTV（高清電視）正在通過(guò)下一代 SoC（單片系統(tǒng)）平臺(tái)呈現(xiàn)強(qiáng)勁的勢(shì)頭，這是一個(gè)眾所周知的趨勢(shì)。用于機(jī)頂盒、電視監(jiān)視器、硬盤(pán)播放機(jī)，以及（不久將來(lái)的）移動(dòng)媒體播放機(jī)都將具備 HD 能力。但這一變革的另一個(gè)方面卻未被公眾注意到，這就是音頻質(zhì)量。

高清晰音頻的問(wèn)題不僅存在于電路設(shè)計(jì)中。事實(shí)上，模擬 IC 設(shè)計(jì)者一直在提供一些DAC 和放大器，它們的性能顯然優(yōu)于分立元件黃金時(shí)代的任何產(chǎn)品。問(wèn)題是特性描述與測(cè)試。正像很多模擬設(shè)計(jì)師以及音響玩家們所說(shuō)的那樣，即使在特性描述平臺(tái)上，高端音頻的質(zhì)量也非常難于量化，并且?guī)缀醪豢赡茉谥圃?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/測(cè)試">測(cè)試環(huán)境中作驗(yàn)證。SoC 設(shè)計(jì)者現(xiàn)在正在與有經(jīng)驗(yàn)的模擬 IC 設(shè)計(jì)者一起評(píng)估這種新挑戰(zhàn)。

問(wèn)題何在？

新的測(cè)試與測(cè)量挑戰(zhàn)來(lái)自于兩種勢(shì)力的融合。一個(gè)是前面提到過(guò)的，數(shù)字碼流提供高質(zhì)量音頻的能力越來(lái)越強(qiáng)。更準(zhǔn)確地說(shuō)，質(zhì)量逐漸提高的聲源素材已不是問(wèn)題。人們總可以將一個(gè)好的碼流轉(zhuǎn)換為中等的音頻信號(hào)。另一個(gè)是消費(fèi)者的期望在提高。當(dāng)數(shù)字音頻還只是 MP3 碼流，或類似有損音源的音頻時(shí)，編解碼器是根本問(wèn)題所在，而通常不需要關(guān)注模擬電路。用戶會(huì)與便攜式磁帶播放機(jī)和 CD 播放機(jī)做對(duì)比以評(píng)判 MP3 播放器的效果，多數(shù)情況下后者音質(zhì)會(huì)更差。

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體音頻產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān) Gary Adrig 認(rèn)為：“對(duì) MP3 播放機(jī)輸出質(zhì)量的要求實(shí)際上是高性能耳機(jī)的興起而推動(dòng)的，而不是音源。隨著耳機(jī)的進(jìn)步，我們看到一些過(guò)去要求不高的客戶現(xiàn)在需要 100dB

當(dāng)內(nèi)容供應(yīng)商開(kāi)始轉(zhuǎn)向更低壓縮率（因而有更高的碼率）時(shí)，芯片設(shè)計(jì)者就不得不轉(zhuǎn)向更寬的數(shù)據(jù)路徑和更好的 DAC，才能使硬件的噪聲本底低于解碼音源的固有噪聲電平。除了 MP3 的限制以外，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也表明消費(fèi)者正在提高對(duì)聲音質(zhì)量的鑒別能力。

隨著聲道從過(guò)去的 16 b、44.1k 采樣/秒的 CD 質(zhì)量上升到高于 24 b、192k 采樣/秒的 DVD Audio，新型 HD 媒體也已經(jīng)邁出了步伐。這種性能無(wú)疑會(huì)使高端設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)者置疑他們聽(tīng)到的聲音質(zhì)量。德州儀器公司營(yíng)銷經(jīng)理 Kevin Belnap 說(shuō)：“我們已經(jīng)身處家庭影院市場(chǎng)。一旦我們達(dá)到了最低的噪聲與諧波失真水平時(shí)，就會(huì)遇到一大堆聆聽(tīng)者偏好問(wèn)題，如音場(chǎng)和全電子管情況等。”

但愛(ài)挑剔的耳朵還不止如此。機(jī)頂盒和轉(zhuǎn)換盒、高清電視機(jī)，甚至便攜設(shè)備的用戶都要求聲音要遠(yuǎn)好于原來(lái)的聽(tīng)感。一位專業(yè)音頻開(kāi)發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)可以為這種進(jìn)展的原因作出說(shuō)明。Morten Lave 是一家錄音室監(jiān)聽(tīng)音箱開(kāi)發(fā)商 TC Applied Technologies 的首席執(zhí)行官，他談到自己對(duì) MP3 的體驗(yàn)：“我有一臺(tái) iPod，于是我決定把一些音樂(lè)放進(jìn)去。我全用默認(rèn)方式，結(jié)果卻很糟糕，打擊樂(lè)器的聲音很可怕。于是我把碼率提高到 192 kHz。現(xiàn)在聲音質(zhì)量接近了 iPod 上用廉價(jià)耳機(jī)的效果，但是，如果我把它接到家中的音響系統(tǒng)上，我仍然能清楚地聽(tīng)到壓縮的人為現(xiàn)象。”有了新型的無(wú)損數(shù)據(jù)類型后，電子設(shè)備不再受制于 MP3 壓縮的限制。它們本身就成為了問(wèn)題。

我全用默認(rèn)方式，結(jié)果卻很糟糕，打擊樂(lè)器的聲音很可怕。于是我把碼率提高到192kHz。現(xiàn)在聲音質(zhì)量接近了iPod上用廉價(jià)耳機(jī)的效果，但是，如果我把它接到家中的音響系統(tǒng)上，我仍然能清楚地聽(tīng)到壓縮的人為現(xiàn)象。”有了新型的無(wú)損數(shù)據(jù)類型后，電子設(shè)備不再受制于MP3壓縮的限制。它們本身就成為了問(wèn)題。

這種對(duì)音頻質(zhì)量增長(zhǎng)的需求本身是可以控制的。機(jī)頂盒和電視市場(chǎng)（其中的空間和成本還不是主要因素）上的大多數(shù)SoC供應(yīng)商現(xiàn)在只為外部模擬芯片或芯片組提供一個(gè)數(shù)字輸出。這樣就將特性描述與測(cè)試問(wèn)題轉(zhuǎn)嫁給了從事模擬領(lǐng)域的公司，它們更熟悉這些問(wèn)題。但是兩個(gè)融合力量中的第二種力量正在堵塞這個(gè)SoC設(shè)計(jì)小組的漏洞。這個(gè)力量就是集成化。

正如一家SoC供應(yīng)商所說(shuō)，市場(chǎng)上對(duì)更高集成度存在著普遍的需求，迫使SoC供應(yīng)商將DAC（以后還有小型功放）置入主核內(nèi)。這種方案不但又提出了曾廣泛討論的有噪聲的低電壓數(shù)字CMOS環(huán)境中的精密模擬設(shè)計(jì)問(wèn)題，而且還把特性描述與測(cè)試問(wèn)題扔給了SoC小組。

Bel nap稱：“我們已經(jīng)看到了集成會(huì)帶來(lái)的問(wèn)題。早期MP3播放器的制造商們?cè)噲D在自己的芯片中集成一個(gè)脈寬調(diào)制處理器和DAC，但質(zhì)量達(dá)不到那個(gè)程度?，F(xiàn)在，隨著HD DVD或Blu-Ray逐步整合到家用接收機(jī)中，我們正在討論更富挑戰(zhàn)性的集成，以及一個(gè)全新水平的聲音質(zhì)量。”

高質(zhì)量音頻輸出

可以用下列方法估計(jì)下一代SoC特性描述的問(wèn)題，即將SoC設(shè)計(jì)者通常用于描述模擬輸出特性的方式與高端音頻市場(chǎng)上的新興技術(shù)作比較。這種比較將相當(dāng)程度上影響SoC設(shè)計(jì)者的工作。迄今為止，SoC 特性描述一直集中在音頻問(wèn)題的數(shù)字一邊。對(duì)此，標(biāo)準(zhǔn)化組織很愿意介入提供幫助，為激勵(lì)數(shù)字輸入和用于比較結(jié)果的基準(zhǔn)提供源碼流。在有損壓縮系統(tǒng)情況下，這些基準(zhǔn)被包絡(luò)用于定義一個(gè)可接受的輸出范圍。

德州儀器公司（TI）軟件基礎(chǔ)架構(gòu)經(jīng)理 Matthew Watson說(shuō)：“這開(kāi)始于10年前為ATSC（先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(huì)）的 Dolby Digital和DVD視頻標(biāo)準(zhǔn)。它們?yōu)锳udio Precision測(cè)試設(shè)備提供了結(jié)果圖，因此你可以運(yùn)行THD、SNR和頻譜圖，看是否符合標(biāo)準(zhǔn)。”

提供這種特性支持最為自信的就是Dolby（杜比），當(dāng)然這是因?yàn)樗约旱木幗獯aIP（智識(shí)產(chǎn)權(quán)），但Watson認(rèn)為，像THX這種第三方組織也很積極。對(duì)于CD這類無(wú)損音頻格式，不需要提供包絡(luò)線，特性描述工程師就可以將輸出碼流與一個(gè)基準(zhǔn)碼流作比較，而標(biāo)準(zhǔn)化組織可以堅(jiān)持碼流精確的輸出。Watson說(shuō)：“數(shù)字輸出的質(zhì)量現(xiàn)在高于模擬輸出的質(zhì)量，當(dāng)我們滿足了外部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，我們的工作就基本上完成了?？蛻衾斫鉁y(cè)試步驟的嚴(yán)格性，他們接受這些結(jié)果。”

但在DAC另一邊，情況卻有很大不同。多數(shù)芯片的架構(gòu)都避免來(lái)自 SoC 的模擬輸出，大部分是因?yàn)殡娐吩O(shè)計(jì)和硅片面積問(wèn)題，而不是測(cè)試問(wèn)題。當(dāng)芯片架構(gòu)集成了模擬音頻時(shí)，質(zhì)量預(yù)期通常會(huì)降低，特性描述也有點(diǎn)馬虎，例如，僅檢查在零和滿量程數(shù)字輸入時(shí)的模擬輸出，以驗(yàn)證偏移和電壓擺幅，也許還查看一個(gè)輸出波形。

但情況正在變化。隨著音頻逐步進(jìn)入數(shù)量稀少的高檔玩家空間，特性描述也在變化，不僅更加嚴(yán)格，并且也更加與客戶相關(guān)。高端音頻芯片供應(yīng)商Wolfson Microelectronics的營(yíng)銷副總裁Julian Hayes認(rèn)為：“在高端，每個(gè)人對(duì)于質(zhì)量的重要性都存在不同觀點(diǎn)。這使得特性描述的步驟劇增。”特性描述也變得更加困難。

模擬輸出

有經(jīng)驗(yàn)的精密模擬電路供應(yīng)商將特性描述問(wèn)題分解成一系列相關(guān)的問(wèn)題。我們應(yīng)測(cè)量什么？我們?nèi)绾芜M(jìn)行測(cè)量以及在怎樣的環(huán)境下測(cè)量？我們要走多遠(yuǎn)？而且，對(duì)于高端音頻，在過(guò)程的結(jié)尾還隱約會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問(wèn)題：多少次測(cè)量可以給我們正確的答案？這些問(wèn)題都不一般，因?yàn)樘匦悦枋龅哪繕?biāo)不是確定輸出的電氣性能，而是預(yù)測(cè)聆聽(tīng)體驗(yàn)。這是一個(gè)極其嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

僅如何測(cè)量的問(wèn)題就已經(jīng)導(dǎo)致了很多爭(zhēng)論。對(duì)不計(jì)較質(zhì)量的音頻，功能性測(cè)量就已足夠。對(duì)于使用廉價(jià)耳機(jī)的普通聽(tīng)眾，頻率響應(yīng)、THD和某種噪聲測(cè)量就足以確定一個(gè)音頻部分的聲音好壞。這些測(cè)試從高保真度的早期歲月流傳至今，現(xiàn)在仍然是測(cè)試的出發(fā)點(diǎn)。而且工程師們相當(dāng)幸運(yùn)，這些測(cè)試都很好地組合在一個(gè)單獨(dú)的自動(dòng)化工具箱內(nèi)。

PortalPlayer剛被Nvidia收歸門(mén)下，它的營(yíng)銷與業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Philippe Mora說(shuō)：“現(xiàn)在每個(gè)人都有一個(gè)Audio Precision盒。”這些年來(lái)，Audio Precision已經(jīng)將信號(hào)發(fā)生、采集和分析與PC控制組合在一起，成為音頻特性描述的一個(gè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)硬件與預(yù)編碼的測(cè)量序列原程序結(jié)合，Audio Precision不僅能夠自動(dòng)完成傳統(tǒng)音頻測(cè)量，而且還可以實(shí)現(xiàn)很多第三方標(biāo)準(zhǔn)化組織要求的步驟。

沒(méi)有人置疑Audio Precision系統(tǒng)提供精確測(cè)量的能力，即使是對(duì)24 位數(shù)據(jù)和 192 kHz 采樣速率的極端情況。但有些設(shè)計(jì)者也警告說(shuō)，Audio Precision 設(shè)備只是答案的一部分。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司音頻應(yīng)用總監(jiān)Jeff Bridges 說(shuō)：“AP是我們用于音頻輸出的主要特性描述工具。但對(duì)特殊測(cè)試，我們也采用其它測(cè)量設(shè)備，通常是現(xiàn)成的工具，如網(wǎng)絡(luò)分析儀或頻譜分析儀。”這種方案有種使特性描述平臺(tái)像一個(gè)滿足的瘋科學(xué)家神態(tài)的趨勢(shì)（圖1）。但也意味著在特性描述過(guò)程中要采用很多手動(dòng)步驟。

Wolfson首席技術(shù)官 Peter Frith 暗示說(shuō)：“我們看到，業(yè)界特性描述步驟的范圍現(xiàn)在已相當(dāng)令人吃驚。你看到有些人將輸入設(shè)為零，然后在輸出端接一個(gè)伏特計(jì)測(cè)量噪聲，然后用一臺(tái)示波器察看滿量程正弦波以便測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍。其它參數(shù)：THD、SNR 和動(dòng)態(tài)范圍更傳統(tǒng)。但對(duì)我們的市場(chǎng)，這只是開(kāi)始。”特性描述還必須包括與系統(tǒng)相關(guān)的問(wèn)題，其中特別是電源噪聲抑制，當(dāng)模擬輸出來(lái)自一塊有相當(dāng)數(shù)字成份的芯片，并且有很多運(yùn)行模式時(shí)，甚至難于確定電源本身的噪聲抑制，但它對(duì)聲音質(zhì)量至關(guān)重要。 SoC是帶有模擬輸出的數(shù)字器件，這一事實(shí)還帶來(lái)了其它類型的特性描述問(wèn)題。Wolfson的Hayes 說(shuō)：“早年對(duì)模擬輸出的卡嗒聲和爆音不存在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同樣，當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字增益的各個(gè)電平時(shí)也會(huì)產(chǎn)生所謂拉鏈聲，這對(duì)音頻世界也是種新鮮東西。由于這些噪聲的來(lái)源都與特定的用戶動(dòng)作有關(guān)，因此決不會(huì)出現(xiàn)在傳統(tǒng)的特性描述中。但如果你用高性能耳機(jī)，這些噪聲就很令人厭煩，甚至是有害的。所以，我們必須為它開(kāi)發(fā)特性描述測(cè)試。”

無(wú)法識(shí)別

還有一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。TI 的 Belnap 承認(rèn)：“可能有這樣的事，即放大器測(cè)量正常，但聲音很糟。”這點(diǎn)與很多工程師的想法并不相同，他們想的是高端音響玩家們的妄想型行為，如為黑膠唱片去磁，以及尋求手工編織的鍍金音箱電纜。我們得承認(rèn)人類的耳朵十分靈敏，沒(méi)有一種測(cè)試方式能夠預(yù)測(cè)有經(jīng)驗(yàn)聽(tīng)眾聆聽(tīng)某個(gè) DAC、放大器和揚(yáng)聲器組合時(shí)會(huì)有怎樣的感受。
這種現(xiàn)實(shí)情況也沖擊到高端音頻 IC供應(yīng)商。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的 Bridges稱：“在我們市場(chǎng)上高性能一端，過(guò)去一般是提供樣品和規(guī)格單，告知客戶數(shù)據(jù)。但最近，越來(lái)越多的客戶開(kāi)始不要規(guī)格單，而是要求我們給出一個(gè)可用的參考設(shè)計(jì)。他們直接拿到自己的音響室，開(kāi)始聆聽(tīng)。在今天的高端市場(chǎng)，質(zhì)量是芯片好壞的決定因素。”

這種情況也帶來(lái)了一些明顯的問(wèn)題。首先，設(shè)計(jì)者用于特性描述的設(shè)備經(jīng)常不足以代表一個(gè)真實(shí)的聆聽(tīng)環(huán)境。Bridges 注意到：“幾乎所有人都在阻性負(fù)載上做自己的數(shù)據(jù)表。”但是，只有非常穩(wěn)定的放大器，其阻性負(fù)載的性能才接近于一個(gè)動(dòng)態(tài)、反應(yīng)性的負(fù)載（如音箱）。事實(shí)上，TC Applied Technologies 的 Lave 就建議，至少對(duì) D 類和全數(shù)字放大器，控制揚(yáng)聲器紙盆的問(wèn)題（或紙盆表面的聲壓級(jí)）是與揚(yáng)聲器充分相關(guān)的，有源揚(yáng)聲器（帶有內(nèi)置放大器）將在業(yè)內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位。簡(jiǎn)直很難制作一種能夠控制所有動(dòng)態(tài)狀況的放大器，而任何可想象的揚(yáng)聲器網(wǎng)絡(luò)都能在輸出級(jí)呈現(xiàn)這類動(dòng)態(tài)狀況。

問(wèn)題還不止如此。如果你知道要尋找的是什么目標(biāo)的話，與有經(jīng)驗(yàn)聽(tīng)眾的互動(dòng)經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)法完美測(cè)量聽(tīng)音問(wèn)題（見(jiàn)附文“可以測(cè)量嗎？”）。對(duì)于那些持聲音完全無(wú)理性觀點(diǎn)的聽(tīng)眾，他們不僅認(rèn)為盲測(cè)的可再現(xiàn)性，而且認(rèn)為測(cè)量中實(shí)際揭示內(nèi)容的可回溯性。這些經(jīng)驗(yàn)都更增加了特性描述過(guò)程的復(fù)雜性。

結(jié)果，特性描述過(guò)程趨向于提供一種聽(tīng)者開(kāi)始將其與某個(gè)制造商關(guān)聯(lián)的“聲音”。在有些情況下，供應(yīng)商努力使聲音發(fā)干，或更中性。TI 的高級(jí)應(yīng)用工程師 Fred Shipley 說(shuō)：“我們尋求干聲，盡可能地與價(jià)格點(diǎn)一致。這樣，我們的客戶就可以使用自己的數(shù)字信號(hào)處理和板級(jí)模擬設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出有他們自己特性的聲音，而不必用我們的。”Shipley 補(bǔ)充說(shuō)，為這種 TI 干聲作芯片特性描述的過(guò)程中，相當(dāng)一部分時(shí)間花在聽(tīng)音室中，即由公司的金耳朵們?cè)u(píng)判 TI 參考設(shè)計(jì)中的芯片。

當(dāng) SoC 是板級(jí)設(shè)計(jì)時(shí)，最后聲音的責(zé)任就落在了芯片設(shè)計(jì)者身上。并且聲音可能更多地考慮市場(chǎng)因素，而不是規(guī)格因素。PortalPlayer 的 Mora 觀察到：“你還需要經(jīng)驗(yàn)性測(cè)試。對(duì)聽(tīng)眾來(lái)說(shuō)，‘正確’的聲音還有依賴于他們的文化和聆聽(tīng)習(xí)慣。例如，總體來(lái)說(shuō)，亞洲市場(chǎng)傾向于偏好強(qiáng)調(diào)頻譜中的高頻部分。歐洲則認(rèn)為平坦的頻響和較高的音量更加自然。”

因此，特性描述究竟是定量還是定性？Audio Precision 主席兼共同創(chuàng)始人 Bruce Hofer 說(shuō)：“我兩邊都支持。一方面，可以有能聽(tīng)到但普通特性描述過(guò)程無(wú)法表示的事情。例如，PC 聲卡。傳統(tǒng)測(cè)量可能表明一塊聲卡的性能出眾，但當(dāng) PC 很忙時(shí)，軟件會(huì)跟不上，造成非常明顯的一次中斷。另一方面，我確實(shí)相信，如果能聽(tīng)到什么東西，我們就應(yīng)能測(cè)量它。”

制造測(cè)試

如果特性描述是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，SoC 領(lǐng)域制造測(cè)試就可能是一場(chǎng)惡夢(mèng)。LSI Logic 工程人員 Marcel Tromp 解釋說(shuō)：“這里主要的問(wèn)題是你要試圖保證一個(gè)部件的質(zhì)量，而你總共只有 5.5 秒的測(cè)試時(shí)間。”總時(shí)間預(yù)算尚不足以完成特性描述平臺(tái)上例行的幾項(xiàng)獨(dú)立測(cè)試，更不用說(shuō)對(duì)模擬輸出的徹底測(cè)試了。一片家庭影院 SoC 可能有十幾個(gè)輸出。還有個(gè)問(wèn)題是現(xiàn)實(shí)的制造測(cè)試環(huán)境，以及客戶測(cè)試要求的變動(dòng)。Wolfson 的 Frith 感嘆道：“有些客戶幾乎忽視了芯片提供出色聲音質(zhì)量的能力，只要輸出正常就行。也有其它人，如日本的系統(tǒng)制造商和汽車行業(yè)，他們什么都測(cè)。”Hayes 補(bǔ)充說(shuō)：“我們有些客戶只在生產(chǎn)線末端放一臺(tái)示波器，還有些客戶則用 Audio Precision 箱把進(jìn)廠的芯片全測(cè)一遍。”
完成制造測(cè)試正在成為一種挑戰(zhàn)（圖 2）。Frith 稱，測(cè)試一個(gè) 24 b、192k 采樣音源的模擬信號(hào)就要用最好的 Teradyne 混合信號(hào)測(cè)試儀，涉及能測(cè)的所有動(dòng)態(tài)范圍（更有挑戰(zhàn)性的是所有噪聲裕度）。少量大動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)卡意味著工程師將順序地測(cè)試模擬輸出，而不是采用并行方式。但即使這樣，這也可能不是最嚴(yán)重的問(wèn)題。Hofer 說(shuō)：“在這一等級(jí)上，研發(fā)部門(mén)傾向于規(guī)定整體測(cè)試環(huán)境。但這在今天第三方測(cè)試室中變得很困難，因?yàn)榫嚯x和文化都是障礙。在中國(guó)，我看到很多設(shè)備上都找不到用于測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際接地的第三根線。”這對(duì)于在最佳情況下也有很高電氣噪聲的環(huán)境無(wú)疑非?？膳隆?/p>

于是可測(cè)試設(shè)計(jì)成為一門(mén)藝術(shù)。特性描述工程師必須與測(cè)試工程師一起尋找最少測(cè)試數(shù)量（實(shí)際的測(cè)試設(shè)備有在預(yù)定時(shí)間內(nèi)完成工作的能力），這樣才存在芯片滿足客戶期望的最大可能性。只有經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于音頻的深厚知識(shí)，以及好運(yùn)才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。LSI 的 Tromp 說(shuō)：“確定一組量化測(cè)試本身正在成為一個(gè)技術(shù)性的工作。你怎么樣把好的和壞的非量化概念帶入工程領(lǐng)域？對(duì)視頻也有相同的問(wèn)題，那時(shí)的終極裁判是觀眾。但至少在視頻情況下，如果什么東西看著不對(duì)頭，你就可以停在該幀作檢查。”

不過(guò)，還是有一些來(lái)自專家的提示。Hofer 聲稱：“測(cè)試問(wèn)題主要來(lái)自路由選擇和可取性?？扇⌒允顷P(guān)鍵。例如，如果你有一個(gè)片上 DAC，你需要能夠接近它的兩側(cè)。否則，你只是測(cè)量了端至端的子系統(tǒng)，而不知道里面發(fā)生了什么。”

這個(gè)問(wèn)題使得可取性成為高端音頻的一個(gè)關(guān)鍵技巧。工程師需要引出 SoC 的測(cè)試點(diǎn)。但這些測(cè)試信號(hào)路由就如同路由實(shí)際模擬輸出一樣關(guān)鍵，否則數(shù)據(jù)也幾乎是無(wú)用的。當(dāng)你用110dB動(dòng)態(tài)范圍作測(cè)量時(shí)，串?dāng)_、有高噪聲本底的模擬復(fù)用器，以及其它看似不重要的事情都可以摧毀一個(gè)模擬節(jié)點(diǎn)的可視性。

有意思的是，數(shù)字自測(cè)的概念在這里可能也很重要：即與功能測(cè)試相對(duì)的結(jié)構(gòu)測(cè)試。假定沒(méi)有足夠的時(shí)間完整測(cè)試一個(gè)精密音頻輸出的功能，設(shè)計(jì)者必須知道可能的失效方式，在設(shè)計(jì)芯片時(shí)幫助檢查之。TI 公司從事 D 類放大器的 Shipley 說(shuō)：“我們很幸運(yùn)，自己的員工在第二階濾波器前一直是用數(shù)字信號(hào)”（圖3）。“但即使如此，我們也要根據(jù)對(duì)電路的理解，掌握模擬信號(hào)返回?cái)?shù)字架構(gòu)時(shí)發(fā)生的事情。測(cè)試儀測(cè)出芯片上的開(kāi)關(guān)波形，你必須能夠知道它如何影響客戶的聽(tīng)覺(jué)。”

最后，可測(cè)性制造過(guò)程成為 SoC設(shè)計(jì)者和測(cè)試系統(tǒng)之間的一個(gè)協(xié)同工作。用測(cè)試系統(tǒng)完成一些特定測(cè)試，并且找到該芯片驅(qū)動(dòng)一對(duì)耳機(jī)或Brand X的D類放大器的方法。這不是一個(gè)小的挑戰(zhàn)，但聽(tīng)音室里有高端音頻質(zhì)量的終極裁判，SoC設(shè)計(jì)和測(cè)試工程師都必須直面這一挑戰(zhàn)。

附文：可以測(cè)量嗎？

一個(gè)訓(xùn)練有素的聆聽(tīng)者可以聽(tīng)出很多種人造聲，它對(duì)傳統(tǒng)的音頻特性描述過(guò)程是完全透明的，這是音頻工程師的不幸。也許有些例子可以解釋這些微妙之處，設(shè)計(jì)者必須在聽(tīng)音室和特性描述平臺(tái)之間做出公斷。

一個(gè)例子是 Wolfson 的進(jìn)展。平臺(tái)測(cè)試表示一款器件很出色，它有很寬的動(dòng)態(tài)范圍和低失真。但聆聽(tīng)者卻說(shuō)音場(chǎng)不精確。進(jìn)一步研究表明，問(wèn)題的原因來(lái)自于 FIR（有限脈沖響應(yīng)）濾波的數(shù)字濾波器算法。最常用的算法可在頻率域中完成精準(zhǔn)的工作，工程師在頻域中檢查濾波器的響應(yīng)。然而，時(shí)域中對(duì)脈沖響應(yīng)的觀測(cè)表明，響應(yīng)定位于脈沖的中心（而不是軌上）。換句話說(shuō)，發(fā)生了預(yù)先振鈴。這種結(jié)果干擾了人類耳朵跟蹤來(lái)自揚(yáng)聲器的聲音之間的空間關(guān)系 ,需要一種新的 FIR 算法。

在另一個(gè)例子中，高精密 DAC 的加擾算法在循環(huán)中出現(xiàn)了問(wèn)題，造成隨機(jī)（聽(tīng)不見(jiàn)的）尖峰，組成可聽(tīng)得見(jiàn)的重復(fù)序列。傳統(tǒng)特性描述不能揭示這種問(wèn)題，但對(duì)一個(gè)長(zhǎng)數(shù)據(jù)序列的精心線性測(cè)試則能做到。

你甚至還必須尊重那些難以置信的聽(tīng)音室結(jié)果。這一方面特別敏感，因?yàn)楹芏喙こ處熣J(rèn)為，一些聆聽(tīng)者聲稱聽(tīng)到的東西要么無(wú)法重復(fù)，要么不存在。但是，只因?yàn)榭此乒之惗穸ㄒ粋€(gè)聽(tīng)音結(jié)果也是輕率的做法。

TC Applied Technologies的首席執(zhí)行官M(fèi)orten Lave提供了下面這個(gè)例子：一個(gè)聆聽(tīng)測(cè)試比較了使用一臺(tái)CD播放機(jī)、放大器和揚(yáng)聲器組合的音頻質(zhì)量，它們分別使用RCA插頭模擬互連方式，和一個(gè)通過(guò)光纖的S/PDIF（索尼/飛利浦?jǐn)?shù)字接口）接口。聆聽(tīng)者報(bào)告說(shuō)，模擬連接的聲音質(zhì)量較好。測(cè)試報(bào)告推論，這一發(fā)現(xiàn)是模擬聲優(yōu)于數(shù)字聲的又一證據(jù)。Lave開(kāi)始忽略了這個(gè)結(jié)果。

但經(jīng)過(guò)仔細(xì)查看，他發(fā)現(xiàn)研究者進(jìn)行了一次盲測(cè)，此時(shí)聆聽(tīng)者并不知道他們正在聽(tīng)的是什么系統(tǒng)，而結(jié)果還是一樣。因此，工程師進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在 S/PDIF 光鏈接的光換能器上升和下降時(shí)間上存在著可測(cè)的差異。這種差異造成了與數(shù)據(jù)有關(guān)的抖動(dòng)，而在 DAC 的另一端就成了可聽(tīng)的成份。Lave 說(shuō)：“我信任盲測(cè)，但它并不總能說(shuō)明問(wèn)題。”