动态范围压缩,得到绝佳音质的好选择?

2008-07-17 13:34:41来源: 电子工程世界

  如果谈资论辈,似乎再也没有像“动态范围压缩”这样堂而皇之地人为制造失真,反而受到好评的例子了!当然,除非你是狂热的音响“发烧友”,对声音质量绝不妥协。

  更多的时候,你会权衡面积、器件成本、设计成本等因素,转而对动态范围压缩抛出橄榄枝。而TI首款具有动态范围压缩功能的立体声D类放大器的推出似乎也是情理之中的事情。

  平常我们所说的动态范围是最强声音与最弱声音的强度差,单位用“db” 表示(即20Log10(P/Po))。一般语言的动态范围为20—40db,歌曲与音乐的动态范围为40—60db,交响乐的动态范围为70—120db。音频放大器的动态范围必须大于语言、音乐的动态范围。

  “想唱就唱,唱的响亮”一下子红遍了大江南北,同时也点燃了便携式市场。便携设备同样要求放大器能够“唱的响亮”,但这受到了喇叭和电源电压的限制,功率越大、失真会越大、声音质量也会随之下降;同时更小的外形尺寸、更低的功耗也是便携式产品也是业界所追求的。

  因此,在设计过程中,在整个电池使用寿命内均要提供高输出音量。仅以锂离子电池为例,其电压在3.0V—4.2V之间转换,如果直接供电,新电池的声音会很响亮,当电池电量即将耗尽时,声音会逐渐变小。此外,还许限制最高功耗。不同音源(如手机里MP3、FM收音机等来源)信号输入幅度是不等的,这就需要灵活控制输出外设,像耳机、喇叭等,甚至两个喇叭的灵敏度也不一样。同时,还需在保证良好信噪比情况下将声音响度最大化。

  面对这些设计挑战,当电池电压变化时,要保持足够大声音输出,最简单的方法就是提供升压电路,TI此前提供了两款产品TPA2014D1、TPA2013D1,通过这种方法提供全电压之内恒定的最大输出功率。另外还有一个办法就是20年前就已经广为人知的动态范围压缩。

何为动态范围压缩?

  顾名思义,动态范围压缩就是人为地压缩了动态范围,即将小信号根据需求放大若干倍、大信号不放大。普通CD典型动态范围是96 db,实际上经过人耳处理,噪声已经淹没了最小信号,所以在小型便携设备中真正能听到的动态范围是60 db(人说话的动态范围只有20—40db),这样额外的动态范围没有任何用,反而白白浪费系统功耗、精度,而且使得用户无法听清。而通过动态压缩,人为地控制信号,如将小信号放大10倍、大信号不放大,动态范围从1:1000db到1:100db,这样做虽然牺牲了动态范围,但当信号是小信号时,相对信号强度并没有变小。TI中国区高性能模拟产品业务开发经理张洪为以弦乐和交响乐为例,如果放大器的动态范围是1比100db(10万),而弦乐的动态范围远远小于这个范围,因此没有任何失真。当播放摇滚音乐时,会将猛烈的鼓点增益变成小音乐,而人而对敲鼓的失真并不敏感,因而能够保证用户对音乐的欣赏原汁原味。


TI中国区高性能模拟产品业务开发经理张洪为

  这种动态范围压缩技术主要用于音乐欣赏、电话会议。“如果用手机、MP4学习英语,声音开的太轻有一些细节往往分辨不出来,声音开大就可以分辨出,但又会影响别人,这时候就需要动态范围压缩,”张洪为举了一个例子。

  TI是较早接触立体声放大器的厂商之一,已经占据了D类放大器约40%的市场份额。IMS Research研究称未来几年,D类放大器市场将稳步增长。“因为全球现在主要便携式消费电子产品主流供应商都已经采用了D类放大器,因此市场份额不会出现大范围的突变,”张洪为说。在功能上,随着数字电视和数字广播的发展,数字音源会越来越多,逐步会有一些纯数字放大器进入市场,但目前两、三年内不会有明显变化,他预测。

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关键字:动态范围压缩  音质

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/fdq/200807/article_949.html
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