如何解決超薄筆記本電腦的音頻挑戰(zhàn)？

Cirrus Logic PC產(chǎn)品市場負(fù)責(zé)人Nick Skinner

筆記本電腦音頻的重要性與日俱增 

在工作環(huán)境中，人們使用筆記本電腦的方式不斷發(fā)生意想不到的變化。疫情使得遠(yuǎn)程辦公已成為一種常態(tài)化。而在各種遠(yuǎn)程位置的混合辦公環(huán)境這一趨勢則推動了對便攜性和更佳音頻體驗(yàn)的更高偏好。根據(jù) IDC PCD Tracker Historical 2022年第三季度報告（圖1所示），行業(yè)正在加速采用超薄筆記本電腦。

圖 1：根據(jù) IDC 的數(shù)據(jù)，越來越多的用戶選擇超薄筆記本電腦，因?yàn)檫@些設(shè)備的厚度接近手機(jī)的厚度。

隨著筆記本電腦的外形越來越輕薄，有些甚至接近 10-15 毫米（與手機(jī)厚度相同），同時隨著 360度翻轉(zhuǎn)、可拆卸二合一和對開本等新型筆記本電腦外形的出現(xiàn)，聲學(xué)挑戰(zhàn)也變得越來越復(fù)雜。 

例如，遠(yuǎn)程辦公的日漸流行提高了筆記本電腦電話會議中音頻的重要性（圖 2），尤其是在嘈雜的環(huán)境中更是如此。辦公環(huán)境的這些變化需要一款易于攜帶且具有出色音頻體驗(yàn)的筆記本電腦，不受耳機(jī)和外部揚(yáng)聲器所限。好的筆記本電腦音頻體驗(yàn)意味著用戶可以在任何地方工作——即使那個地方可能有嘈雜的背景噪音，例如孩子、咖啡館、割草機(jī)、建筑或機(jī)場的噪音。 

因此，隨著多揚(yáng)聲器筆記本電腦越來越薄，厚度從 20 毫米降至 10 毫米，智能功放成為推動和解決這些音頻工程挑戰(zhàn)的智能設(shè)計的核心。 

 圖 2：視頻通話的音頻質(zhì)量和一致性對于遠(yuǎn)程辦公人員而言變得尤為重要。 

設(shè)計出色的筆記本電腦揚(yáng)聲器音頻困難重重 

當(dāng)今的超薄筆記本電腦在各種各樣的方式和條件下得到使用，但都需要始終如一的高質(zhì)量音頻。這意味著這些超薄筆記本電腦中的揚(yáng)聲器必須更小更薄。然而，物理限制使得很難從這些微型揚(yáng)聲器中獲得響亮的聲音和足夠的低頻。在所有不同的使用情況下，音頻也應(yīng)該是一致的。不斷變化的位置和不斷變化的環(huán)境可能會極大影響筆記本電腦的音頻一致性。例如，用戶可以選擇在平板電腦模式、帳篷模式或筆記本電腦模式下收聽二合一設(shè)備，如圖 4 所示。此外，低電池電量會限制音頻的響度。影響筆記本電腦音質(zhì)一致性的其他用例包括不同的音量級別和音頻內(nèi)容類型，例如語音、電影、音樂和游戲。最后，音頻質(zhì)量應(yīng)該會隨著時間的推移而保持穩(wěn)定，而不會出現(xiàn)明顯的揚(yáng)聲器性能退化或故障。這些應(yīng)用場景中的每一個都有不同的聲學(xué)和電氣挑戰(zhàn)。 

圖 3：Cirrus Logic 支持對每種模式進(jìn)行音效細(xì)調(diào)并適應(yīng)不同的聲學(xué)效果，確保為筆記本電腦、平板電腦和帳篷模式應(yīng)用場景提供始終如一的響度和高質(zhì)量音頻。 

對優(yōu)質(zhì)揚(yáng)聲器音頻的需求促使OEM將智能功放作為首選技術(shù)。智能功放技術(shù)從筆記本電腦極具挑戰(zhàn)的聲學(xué)設(shè)計中提取最佳音頻性能。為了獲得高質(zhì)量的音頻輸出信號，筆記本電腦的設(shè)計必須具有飽滿的低音、低失真、平衡的聲音以及有限的雜音和振動。智能功放集軟硬件為一體，可最大限度地提高響度、質(zhì)量和一致性，同時最大限度地減少雜音并保護(hù)揚(yáng)聲器免受損壞。 

然而，將揚(yáng)聲器驅(qū)動到最大響度是一個微妙的平衡。如果驅(qū)動得太過，揚(yáng)聲器會失真甚至遭受永久性損壞。調(diào)高音量也會導(dǎo)致?lián)P聲器、鍵盤、機(jī)殼或其他組件發(fā)出雜音。用戶將這種雜音視為失真，并且會感覺到不想要的振動。在最壞的情況下，制造商通過調(diào)低音量來防止發(fā)出雜音，但這會損害音頻的良好、響度、質(zhì)量和一致性，從而影響看電影或玩游戲的整體體驗(yàn)。 

最大的挑戰(zhàn)在于讓一臺超薄筆記本電腦在不同的用途和條件下都能保持良好的音質(zhì)。對于不同的內(nèi)容類型（例如語音、音樂和游戲）以及在不同的音量和電池電量下，音頻信號必須聽起來一致。隨著時間的推移，這些設(shè)備的音頻質(zhì)量應(yīng)該保持一致，沒有明顯的揚(yáng)聲器性能退化或故障。 

DSP智能功放解決響度問題 

智能功放（圖 4）通過將功放與集成的數(shù)字信號處理器 (DSP) 相結(jié)合來解決這些挑戰(zhàn)，該智能功放運(yùn)行帶有揚(yáng)聲器物理模型的智能算法，以最大限度地提高揚(yáng)聲器性能和一致性。該處理器與揚(yáng)聲器狀態(tài)感應(yīng)硬件相結(jié)合，可讓功放更有力地推動揚(yáng)聲器，同時保護(hù)揚(yáng)聲器免受損壞。 

與基本功放相比，智能功放可以達(dá)到 2 倍或更多的聲壓級 (SPL)。此外，OEM正在通過旨在提取更好音頻的新型尖端揚(yáng)聲器類型來克服響度限制，包括大振幅和力消除揚(yáng)聲器。這些新型揚(yáng)聲器需要具有高驅(qū)動強(qiáng)度的智能功放才能實(shí)現(xiàn)最佳性能。 

 圖 4：高質(zhì)量音頻需要具有高驅(qū)動強(qiáng)度的智能功放，以實(shí)現(xiàn)最大的音頻響度和性能。

保持高品質(zhì) 

每個人對音質(zhì)的定義都不一樣。但總的來說，普遍關(guān)心的問題包括響度、低失真、平衡的響應(yīng)、透明度和更少的雜音。智能功放有助于將微型揚(yáng)聲器驅(qū)動到低音區(qū)域的極限，并且在許多情況下，可以擴(kuò)展頻率范圍以獲得更深沉的低音。當(dāng)沒有單一頻率范圍（如低音、中音或高音）占主導(dǎo)地位時，可能會出現(xiàn)平衡或“平坦”的響應(yīng)。通過片上算法實(shí)施此策略可產(chǎn)生更悅耳的聲音。 

低失真有助于提升清晰度和可理解度，尤其對于語音通話而言更是如此。增強(qiáng)算法通過測量揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)來消除任何不需要的波峰或波谷從而來幫助平衡揚(yáng)聲器的響應(yīng)。 

如圖 5 所示，雜音是一個動態(tài)且棘手的音頻問題。鈴聲和人聲等某些特定內(nèi)容可能會造成雜音，而其他內(nèi)容（如流行音樂）可能不會觸發(fā)雜音。當(dāng)揚(yáng)聲器振動時，它會引起連鎖反應(yīng)，系統(tǒng)的其他部分（如鍵盤或機(jī)殼）會發(fā)出雜音。不需要的振動是一種糟糕的體驗(yàn)，用戶甚至可能將雜音視為音頻失真，這會損害清晰度和可理解度。 

圖 5：Cirrus Logic 算法可減少超薄筆記本電腦的雜音并最大限度地減少振動，同時確保響亮、優(yōu)質(zhì)的音頻。 

具有片上信號處理功能的 Cirrus Logic 智能功放可以通過增強(qiáng)算法實(shí)現(xiàn)更高的質(zhì)量。動態(tài)低音擴(kuò)展算法可將任何音量級別的低音響度和深度實(shí)現(xiàn)最大化?？焖僬{(diào)音和適應(yīng)功能可優(yōu)化每種不同產(chǎn)品形態(tài)的音質(zhì)，例如平板電腦、帳篷或筆記本電腦模式。最后，電池管理算法會在電池電壓下降時調(diào)整調(diào)音參數(shù)，以最大限度地提高響度并減少失真。 

智能功放推動筆記本電腦音頻走向未來 

隨著這十年對移動性和遠(yuǎn)程辦公的需求與日俱增，筆記本電腦音頻已成為我們生活和工作的一部分。將筆記本電腦的尺寸大幅縮小至超薄、輕便和靈活的產(chǎn)品形態(tài)，使得遠(yuǎn)程和移動用戶環(huán)境中的音頻挑戰(zhàn)變得更加復(fù)雜。最新、最具創(chuàng)新性的筆記本電腦使用智能功放來充分發(fā)揮設(shè)計優(yōu)勢，為消費(fèi)者帶來震撼的音效體驗(yàn)。盡管當(dāng)今的移動用戶環(huán)境需求嚴(yán)苛，但采用高級算法的智能功放可通過多個揚(yáng)聲器提供卓越的音頻質(zhì)量，為電影、音樂、游戲和語音帶來身臨其境的音頻體驗(yàn)。