如何解決超薄筆記本電腦的音頻挑戰(zhàn)？

嶄新的一天從居家辦公的清晨視頻電話會(huì)議開(kāi)始。您將孩子送到學(xué)校，在咖啡店停下來(lái)，使用帳篷模式下的超薄筆記本電腦向客戶進(jìn)行在線演示，然后回家在露臺(tái)上邊聽(tīng)音樂(lè)邊吃午餐。接著回到辦公桌，接聽(tīng)更多的電話。晚上，您坐在沙發(fā)上，切換到平板電腦模式，與孩子們一起玩電子游戲，然后看喜歡的電視劇。對(duì)所有這些活動(dòng)而言至關(guān)重要的是什么？是音頻，而且需要是很棒的音頻。

我們一整天都需要筆記本電腦提供沉浸式的音頻體驗(yàn)(圖1)。面臨向用戶提供更高級(jí)別音頻的這一挑戰(zhàn)，OEM 則越來(lái)越多地采用智能功放。無(wú)論大小、形狀、內(nèi)容或環(huán)境怎樣，這些設(shè)備已準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)筆記本電腦所面臨的復(fù)雜聲學(xué)挑戰(zhàn)。

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(shì)則推動(dòng)了對(duì)便攜性和更佳音頻體驗(yàn)的更高偏好。根據(jù) IDC PCD TrackerHistorical 2022年第三季度報(bào)告(圖2所示)，行業(yè)正在加速采用超薄筆記本電腦。

圖2：根據(jù) IDC 的數(shù)據(jù)，越來(lái)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(lái)越輕薄，有些甚至接近 10-15 毫米(與手機(jī)厚度相同)，同時(shí)隨著 360度翻轉(zhuǎn)、可拆卸二合一和對(duì)開(kāi)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(lái)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(huì)議中音頻的重要性(圖3)，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(gè)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(chǎng)的噪音。

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

圖3：視頻通話的音頻質(zhì)量和一致性對(duì)于遠(yuǎn)程辦公人員而言變得尤為重要?

設(shè)計(jì)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(huì)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(tīng)二合一設(shè)備，如圖 4 所示。此外，低電池電量會(huì)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(jí)別和音頻內(nèi)容類型，例如語(yǔ)音、電影、音樂(lè)和游戲。最后，音頻質(zhì)量應(yīng)該會(huì)隨著時(shí)間的推移而保持穩(wěn)定，而不會(huì)出現(xiàn)明顯的揚(yáng)聲器性能退化或故障。這些應(yīng)用場(chǎng)景中的每一個(gè)都有不同的聲學(xué)和電氣挑戰(zhàn)。

圖4：Cirrus Logic 支持對(duì)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(chǎng)景提供始終如一的響度和高質(zhì)量音頻

對(duì)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(jì)中提取最佳音頻性能。為了獲得高質(zhì)量的音頻輸出信號(hào)，筆記本電腦的設(shè)計(jì)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(dòng)。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(shí)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(dòng)到最大響度是一個(gè)微妙的平衡。如果驅(qū)動(dòng)得太過(guò)，揚(yáng)聲器會(huì)失真甚至遭受永久性損壞。調(diào)高音量也會(huì)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(huì)感覺(jué)到不想要的振動(dòng)。在最壞的情況下，制造商通過(guò)調(diào)低音量來(lái)防止發(fā)出雜音，但這會(huì)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(tái)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(duì)于不同的內(nèi)容類型(例如語(yǔ)音、音樂(lè)和游戲)以及在不同的音量和電池電量下，音頻信號(hào)必須聽(tīng)起來(lái)一致。隨著時(shí)間的推移，這些設(shè)備的音頻質(zhì)量應(yīng)該保持一致，沒(méi)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(wèn)題

智能功放(圖5)通過(guò)將功放與集成的數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 相結(jié)合來(lái)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(dòng)揚(yáng)聲器，同時(shí)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(jí) (SPL)。此外，OEM正在通過(guò)旨在提取更好音頻的新型尖端揚(yáng)聲器類型來(lái)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(dòng)強(qiáng)度的智能功放才能實(shí)現(xiàn)最佳性能。

圖5：高質(zhì)量音頻需要具有高驅(qū)動(dòng)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(gè)人對(duì)音質(zhì)的定義都不一樣。但總的來(lái)說(shuō)，普遍關(guān)心的問(wèn)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(dòng)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(méi)有單一頻率范圍(如低音、中音或高音)占主導(dǎo)地位時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)平衡或“平坦”的響應(yīng)。通過(guò)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(duì)于語(yǔ)音通話而言更是如此。增強(qiáng)算法通過(guò)測(cè)量揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)來(lái)消除任何不需要的波峰或波谷從而來(lái)幫助平衡揚(yáng)聲器的響應(yīng)。

如圖 6 所示，雜音是一個(gè)動(dòng)態(tài)且棘手的音頻問(wèn)題。鈴聲和人聲等某些特定內(nèi)容可能會(huì)造成雜音，而其他內(nèi)容(如流行音樂(lè))可能不會(huì)觸發(fā)雜音。當(dāng)揚(yáng)聲器振動(dòng)時(shí)，它會(huì)引起連鎖反應(yīng)，系統(tǒng)的其他部分(如鍵盤或機(jī)殼)會(huì)發(fā)出雜音。不需要的振動(dòng)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(huì)損害清晰度和可理解度。

圖 6：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(dòng)，同時(shí)確保響亮、優(yōu)質(zhì)的音頻

具有片上信號(hào)處理功能的 Cirrus Logic 智能功放可以通過(guò)增強(qiáng)算法實(shí)現(xiàn)更高的質(zhì)量。動(dòng)態(tài)低音擴(kuò)展算法可將任何音量級(jí)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(huì)在電池電壓下降時(shí)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(dòng)筆記本電腦音頻走向未來(lái)

隨著這十年對(duì)移動(dòng)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(dòng)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(lái)充分發(fā)揮設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，為消費(fèi)者帶來(lái)震撼的音效體驗(yàn)。盡管當(dāng)今的移動(dòng)用戶環(huán)境需求嚴(yán)苛，但采用高級(jí)算法的智能功放可通過(guò)多個(gè)揚(yáng)聲器提供卓越的音頻質(zhì)量，為電影、音樂(lè)、游戲和語(yǔ)音帶來(lái)身臨其境的音頻體驗(yàn)。

審核編輯 ：李倩