国外厂家生产的高端数字音频播放器占领专业市场,大多使用昂贵的专用处理芯片。虽然这样设计的系统性能较好,但其设计难度较大,产品成本过高。TI、三星等公司领头提供了集成度很高且功能强大的音频解决方案,例如TI 公司的 OMAP处理器内含一个增强型 ARM 处理器和低功耗定点 DSP,主要用于对音频品质要求较高的系统[6]。30063
国内自主成熟的专业产品匮乏,中央处理器只是使用了一些简单的单片机或专用的单片机处理芯片,解码芯片也是使用中低端解码芯片,从而致使系统功能欠缺。上海文广曾推出过一款专业的固态音频播放器,主要通过 ARM+FPGA实现,硬件规格较高,主要侧重于录制的播出功能,并不开放点播功能[7]。我国的AudioAres也推出了一款较为专业的音频监测系统,该系统能够监测AES/EBU格式的数字和模拟立体声音频的电平、相位和频谱,并能及时反馈监测结果,进行音频比对、读取水印识别码、辨别信号源[8]。论文网
研究现状
有些系统是由专用的数字音频芯片完成信号监测和处理的。如黄会雄等采用飞利浦公司的UDA1341芯片,完成模拟音频信号的采集和数字音频信号的模拟输出,并借助音频芯片自带DSP功能完成了音频信号的数字化处理[9]。廖贵成等人的系统设计采用Cirrus Logic公司的CS5381完成了信号的模数转换,采用CS8406完成了AES/EBU信号编码和发送[10]。但数字音频芯片通常只完成一个特定的功能,而广播电台音频信号数据量大、算法量大,仅采用专用芯片难以实现快速处理和优化电路;而且这些音频芯片通常是将音频转换为I2S格式输出, 所以系统需要设计专用的I2S 接收电路实现数据的串转并。所以,仅由数字音频芯片实现信号监测功能的系统往往造价高昂,还缺乏灵活性。
也有部分系统完全基于现场可编程器件FPGA。FPGA是靠硬件实现所有控制逻辑的。它能保证各个模块并行运行,因而提高了系统工作效率,适合用于完成大数据量的高速传输控制和数字信号处理算法。FPGA 构成的音频处理系统既能把AES3/EBU 数字音频转换成并行数据供内部处理, 又能把它以任意格式输出。如胡银全等用VHDL建模,采用CPLD对语音信号实现理想的处理和传输[11]。周宣[12]等和展再铭[13]等分别用FPGA芯片直接接收 AES流信号,并实现了解码和格式转换。
现在的主流研究方向则是开发兼具FPGA与专用音频芯片的系统,综合了芯片的专业音频数据处理能力和FPGA的复杂组合逻辑、时序逻辑控制能力,又互补二者之间的劣势。这样的系统灵活、高速、集成度高,恰好适用于频道多,空间小的广播电台音频监测需求[14]。如张景璐等提出的以FPGA控制专用芯片扩展音频功能[15]。也有采用ARM7控制器与音频芯片相结合的系统,如李文正等[16]和李俊峰等[17],实现了AES格式和IIS格式信号的相互转换,构成了数字-模拟音频的接收、发送和处理系统。
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