干货周记：DSP，数字音频的主战场 (消费电子5)

数字音频，正在慢慢吞噬着模拟音频。

我们之前的文章中（干货周记：HiFi，玄之又玄的模拟音频（消费电子3）），谈到过模拟音频（意犹未尽），这次，咱们再看看，鼎鼎大名的DSP，在数字音频中，又扮演着怎样的角色。

如果说，模拟音频，是个玄妙的魔法师，那数字音频，一定是个缜密的军事家。而DSP，则一直都是这位军事家的秘密武器。

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时代的发展，终究是飞快的。当年如日中天的DSP，时至今日，依旧是那个方兴未艾的进击者，还是逐渐成为了日暮西山的退隐者呢？

下面，我们以音频DSP为例，探个究竟。

啥是DSP？

DSP（D igital S ignal P rocessing），顾名思义，即数字信号处理 。它在广义上，可以指技术、芯片、甚至是学科。电子、通信、计算机的同学们，你们对“数字信号处理”这门课，应该不陌生吧？

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可还记得，奥本海姆的《数字信号处理》？实验室里常见到的C2000？

现在还能用双线性变化法，手算数字滤波器的同学，请举个手...

数字信号处理的应用，可以说是无处不在：数字通信、电源变频、医疗影像、马达控制、功率变换、多媒体音视频，等等等等。

但咱今天要聊的主角是：音频DSP芯片，也常被叫做ADSP（A udio DSP ），注意，咱这儿指的ADSP芯片，是专门处理音频信号的芯片，有自己的架构体系。（通用处理器，也能做信号处理，但不在咱们的"ADSP"范畴之中。）

枯燥地讲 ：ADSP会涉及到一些列数字音频信号的计算、转换、压缩、滤波、增强、解码等操作。理性地讲 ，ADSP芯片，能高效地做数学运算，通过对音频信号做数学处理，能实现不同的音频效果，比如，杜比全景声、主动降噪、空间音频。可以说，ADSP从某种程度上，打通了数学世界和物理世界。

有人说：物理的尽头是数学 。

这听起来是不是很神奇？

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这么说，可能还是有些抽象，下面举几个具体的例子：

一、手机的通话降噪。

有没有发现，上到旗舰机，下到性价比，现在的手机，通话降噪效果，普遍都做得很优秀了。即便你在嘈杂环境下打电话，也不用担心对方听不清，在手机SoC中ADSP的处理下，电话另一头听你的声音，还是可以很清晰。

手机对通话语音清晰度的增强，以及环境噪声的识别/消除，几乎都是由ADSP中的信号处理与计算实现的。手机的通话降噪效果，往往会比耳机更好些，这是因为手机内的ADSP，算力资源更强，能放得下更复杂的算法，和更大的模型。

另外，由于手机尺寸的局限性，麦克风之间的位置和数量也会有限制，ADSP还能通过数学计算，去弥补这些物理上的不足。因此，它可更好地识别和抑制环境噪声，突出有效人声，从而提升通话中的声音体验。

我们手机里的麦克风，采集到语音/杂音数据后，会数字化为一个个的数据序列（如: x[0],x[1],x[2],x[3]...x[n-1],x[n]），我们可以对它们做傅里叶变换，得到这段语音的频谱成分，也可以做机器学习，以分辨语音和噪声的特征，还能根据计算结果和实际值间的误差，对算法中的各权重值，求梯度，以实现降噪效果的自适应优化。

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二、硬件不够，算法来凑。

上面谈到，可用基于ADSP软件算法，去弥补设计中的物理限制，听起来很神奇，其实这样的案例，比比皆是。

比如，在汽车音响设计中，反射面多，会导致高频偏重，门板墙体不够，又会导致低频劲不足。这里也常会引入多喇叭布局+ADSP算法，实现原来很难触及到的效果。

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再比如，带环绕声的Soundbar，仅凭区区一排小喇叭，通过对室内声学环境的自动测算，就能给你带来环绕声、甚至天空声道的感觉。这种声场模拟，也是由ADSP计算和呈现的。现在的信号处理手段，可以轻松模拟人耳特征，再结合心理声学(如哈斯效应)，像魔术师一样，“欺骗”我们大脑，实现不可思议的效果。

在耳机和音响中，ADSP常用于做音频均衡，通过增强/削弱特定频率，可校正音频色调，弥补声学环境差异，以及喇叭的先天不平坦，从而提升音质和听感一致性。

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三、计算音频。

计算音频的效果，往往比较容易感知得到。比如主动降噪，本质上就是由ADSP对麦克风等音频信号，做不同的滤波等处理，就能给你“一秒钟沉入海底”的寂静感。

另外，ADSP还能通过对音频信号做处理，控制声像，从而渲染出身处不同场景的效果，如大峡谷、电影院或演唱会现场。这种沉浸感，无论你是不是金耳朵，都能明显地体会到，一点玄学成分都没有。不夸张地说，这种听觉体验的提升，不亚于当年，从单声道到立体声的突破。

近年来，苹果等厂家，一直在“计算音频”、“计算影像”上下功夫。其所关注的，也正是把数字世界里的奥妙，尽可能呈现到物理世界之中，像变戏法一样，全方位地提升我们的体验。

刚发布的Vision Pro里面，也用了海量的数字信号处理技术，且不止于音频，感兴趣的话，咱下次找个时间单聊。

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再多扯一句，在不久的将来，游戏 也许会整合AIGC等一众元素，大放异彩。

ADSP，未来的前途如何？

先呼应一下，本篇文章的第一句话: 数字音频，正在慢慢吞噬模拟音频。这里说的吞噬，并不是指取代，而是更专业的分工。

现如今，“数字”确实做了很多原属于“模拟”的事，比如，原来单独的分频器、压限器等硬件工具，现在都一一在ADSP芯片中，用软件实现了，节省了空间不说，调起来也更灵活了。甚至，现在很多流行音乐的录制，连真实乐器都不用了，直接用MIDI做数字合成…

这在以前，是很难想象的。

话说回来，音频DSP芯片，确实把很多原来不可能的事，变为了可能。从TI的C2000到ADI的Blackfin/Sharc系列，这些曾引领时代的经典产品，至今仍在它们深耕多年的生态中，散发着耀眼的光芒。

然而，没有只升不降的波浪。

在这个混沌不确定世界里，唯一确定的，就是变化。

ADSP看似光芒四射的背后，一场危机也正悄然袭来... （下期继续）

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本想一期说完，没曾想内容有些超标了，索性分成两期，咱下回接着聊。

下期预告：《危机来了！音频DSP还能打吗？》

消费电子系列 ，我们会持续更新下去，后续会逐步深入，更具体。在“干货周记”中，保持更新的还有：

音频产品/市场/技术（消费+汽车，模拟+数字），

汽车产品/市场/技术（座舱+智驾），

可穿戴健康系列

音频体验提升的关键，蓝牙芯片的音频DSP技术有哪些升级

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）蓝牙芯片的集成度越来越高，集成DSP在蓝牙芯片中也成为演进方向之一。包括物奇、恒玄科技、络达、高通等厂商在内的厂商都在其新一代蓝牙芯片中集成了DSP。例如物奇的WQ703X系列，恒玄的新一代BES2700系列，络达的AB1585，高通的QCC3072等。

物奇的WQ703X系列采用RISC-V+DSP低功耗软硬件架构，内置HiFi 5 DSP，具备低功耗、高算力等优势。物奇蓝牙产品线市场销售负责人陈武清表示，HiFi5 DSP相较于ARM有更强的算力效率，更适合于复杂算法和低功耗的场景需求。

基于多核异构 SoC 技术，恒玄科技新一代智能可穿戴主控芯片在单芯片上集成了 ARM CPU、音频DSP、2.5D GPU、协处理器。恒玄科技在财报中提到，全集成音频DSP，能够在更低的主频下处理各种音频制式的编解码，提高芯片能效。炬芯科技也在加速研发专用音频DSP处理芯片。

当前，音频体验的提升是TWS耳机、OWS耳机厂商在进行产品升级时必定会考虑的方向，就比如这两年比较火的“空间音频”已经成为大多数TWS耳机在新品宣传时一定会提到的功能，例如2023年7月份推出的红魔 Dao TWS 氘锋具备DTS空间游戏音效，9月份推出的倍思 Bowie M3，采用了倍思空间音效技术（BISA）。上述两款产品的售价在300--1500元之间，可见空间音频技术已经从中高端TWS耳机渗透入低端TWS耳机中。

DSP在提升耳机产品的音频音效上有着关键的作用，因此芯片厂商在设计芯片平台时都会将其考虑进去。

例如物奇WQ703X是一个软硬件协同的开放平台，除了HiFi 5 DSP+RISC-V软硬件架构带来的低功耗性能之外，还具备音频算法、芯片+算法集成的全自适应ANC降噪技术等性能。

陈武清介绍，物奇的动态空间音频算法结合智能陀螺仪算法+物奇独有的3D音效算法实现，优势在于通过HiFi 5高性能DSP的运算能力，头转效果可以实时响应角度的变化对音效做出调整；并且6S之后进行居中处理，后续还会根据头转速度的快慢来实现平滑的快慢响应。及时的快慢响应对空间音频体验至关重要。

如果不带智能陀螺仪能否实现空间音频的效果呢？答案是可以的。影响声音的空间感有三方面因素，一是声波到达双耳的时间差，二是双耳感知的声压差，三是音色。物奇提供了双声道立体声算法，将双声道立体声，通过虚拟环绕算法处理，扩展成虚拟多声道，再重新下混至立体声，能够带来声场更加开阔的听感。

在音频技术方面，炬芯科技也实现了一定的迭代，例如综合提升音频的输出性能和体验。根据公司的财报数据，炬芯科技自主研发的音频DSP处理技术包括三段动态范围控制技术、动态均衡器技术、虚拟低音、音质提升技术、环绕声技术、高清音频降噪技术等。恒玄科技也在研发全新的本地360度空间音频音效算法及软硬件方案。

未来，随着TWS耳机，特别是OWS耳机对音频音效性能需求的提升，相应的算法也需要得到升级，蓝牙芯片平台的迭代还将随着市场的应用特点进行迭代。

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