數字高清音頻(HD音頻)解決方案市場(chǎng)發(fā)展迅速，競爭激烈，具體應用包括數字電視(DTV)、機頂盒(STB)、藍光播放器和家庭娛樂(lè )系統等等。HD音頻設備正在快速變得越來(lái)越受歡迎，并且市場(chǎng)對更低成本和更高性能的設備有著(zhù)強勁的需求。而針對具有互聯(lián)網(wǎng)功能的DTV和STB設備，以及流媒體TV服務(wù)，比如Google TV，必須支持大范圍的音頻編解碼器；同時(shí)，現有音頻編解碼器也在不斷演進(jìn)，新的編解碼器不斷涌現。除了MP3、AAC、WMA、RealAudio等主流編解碼器之外，一些設備還需要支持計算密集型的有損和無(wú)損HD音頻編解碼器，比如杜比(Dolby)和DTS。某些HD音頻標準可支持高達24.5Mbps的比特率，而前代編解碼器只有不到1Mbps。這些市場(chǎng)要求意味著(zhù)需要尺寸更小、功耗更低、同時(shí)又不影響音頻性能和質(zhì)量的高效音頻平臺。

家庭音頻市場(chǎng)帶來(lái)的新需求
就標準音頻規范和HD音頻規范而言，在處理的復雜性、音頻通道數目、比特率和精度要求等方面，兩者存在著(zhù)顯著(zhù)的差異。HD音頻系統提出的新要求影響到集成電路(IC)設計的各個(gè)方面，也帶來(lái)了一些巨大挑戰，即如何讓這類(lèi)全新的家庭娛樂(lè )設備提供消費者所期望的音頻質(zhì)量。例如，具有互聯(lián)網(wǎng)功能的DTV和STB設備以及流媒體TV服務(wù)，需要支持多個(gè)音頻編解碼器，故需兼容更大范圍的HD標準，并采用計算高度密集型的有損和無(wú)損HD音頻編解碼器。
而且，除了HD音頻編解碼器之外，DTV制造商還通過(guò)采用專(zhuān)門(mén)的音頻后處理算法來(lái)實(shí)現自己產(chǎn)品的差異性。音頻后處理主要是彌補數字電視揚聲器體積小巧纖薄、功率較低，且放置位置欠佳等局限，滿(mǎn)足用戶(hù)對更高音頻體驗的期望。這意味著(zhù)DTV音頻處理器必須功能足夠強大，不但可以處理HD音頻編解碼器，更可以完成多個(gè)后處理工作，比如虛擬環(huán)繞聲(從立體聲到5.1環(huán)繞效果)、自動(dòng)音量調節、虛擬低音和動(dòng)態(tài)范圍壓縮。
有些應用需要面對更復雜的情況，比如新式的STB需要同時(shí)解碼3個(gè)或更多個(gè)音頻流，具體來(lái)說(shuō)，用戶(hù)常常會(huì )在DTV上觀(guān)看一個(gè)流媒體碼流的時(shí)侯，在DVR中記錄第二個(gè)碼流 (可能涉及到編碼，以節省磁盤(pán)空間)，同時(shí)把第三個(gè)流媒體碼流轉碼 (將一種格式解碼，并以另一種格式編碼)到移動(dòng)設備中，以便可以外出攜帶 (這可能涉及到采用適合移動(dòng)設備的不同格式進(jìn)行解碼＋編碼)。這種同時(shí)音頻解碼和編碼的工作使得音頻處理器的負荷過(guò)重，所以要求它具有非常高的性能。另外一種情況有所不同，但同樣具有很大挑戰性，即支持多設備同時(shí)轉碼。
隨著(zhù)新型家庭媒體網(wǎng)關(guān)的出現，需要把音頻分配給家中多個(gè)設備，比如DTV、PC、互聯(lián)網(wǎng)平板電腦、智能手機等等。這些家庭媒體網(wǎng)關(guān)顯然必需支持多個(gè)音頻流媒體到不同設備的轉碼，并利用DLNA等方案對它們進(jìn)行分配。

家庭音頻處理IC面臨的新挑戰
從這些家庭音頻使用案例中，可以看出，在設計一個(gè)用于家庭娛樂(lè )的多媒體IC時(shí)，該IC的音頻處理器或子系統要面對的挑戰不會(huì )比視頻或圖形領(lǐng)域的更簡(jiǎn)單，這些挑戰包括：
第一，必須具備處理有損和無(wú)損HD音頻編解碼器的能力，滿(mǎn)足Dolby Digital Plus和DTS-HD High Resolution等有損編解碼器標準的質(zhì)量標準要求，以及Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio無(wú)損編解碼器標準的比特精準要求。此外，這些音頻標準的質(zhì)量要求使其必需使用很寬的動(dòng)態(tài)范圍，一般遠大于音頻流原本固有的24位音頻采樣數據寬度。這些編解碼器屬于計算密集型，給計算能力和寬動(dòng)態(tài)范圍帶來(lái)了挑戰。
第二，極高比特率編解碼器(如DTS-HD Master Audio等HD音頻標準)的比特率高達24.5Mbps，致使數據量龐大，從而需要大容量且成本高昂的片上數據RAM。
第三，多任務(wù)用戶(hù)案例，比如在DTV或 STB中，必需處理多個(gè)流媒體(每一個(gè)都包含多個(gè)音頻通道)，并實(shí)現音頻后處理效果，這就需要任務(wù)間的切換，帶來(lái)代碼和數據交換的負荷。交換間隔對音頻子系統設計有顯著(zhù)的影響，例如，每幀交換與每10幀交換，會(huì )影響到所需的處理器速度(MHz)、所需的L1代碼和數據存儲器大小，以及外部存儲器帶寬。
第四，系統限制。由于IC的音頻和視頻子系統訪(fǎng)問(wèn)外部DDR的時(shí)間及帶寬大有不同(一般而言，視頻的優(yōu)先級更高)，音頻子系統必須足夠穩健，以處理很大的DDR延時(shí)，通常在100-500個(gè)處理器周期范圍。
第五，優(yōu)秀的軟件開(kāi)發(fā)能力。一個(gè)新的音頻處理器，需要通過(guò)Dolby 與 DTS HD音頻編解碼器的實(shí)現和驗證，這個(gè)挑戰非常耗費資源，且需要很多人年工作量。
最后是慣常的成本壓力，以及IC價(jià)格的不斷下跌，因此必需盡量減少片上處理器內核的數目，使用小容量的L1存儲器和速度更慢(因此更便宜)的外部DDR存儲器。成本問(wèn)題也在推動(dòng)這些非便攜式設備降低功耗，不僅僅是因為環(huán)保原因，同時(shí)也為了減小散熱，以便能夠使用更廉價(jià)的IC封裝。
從特性來(lái)看，音頻信號處理需要DSP，目前的最新發(fā)展趨勢是需要功能更為強大的DSP。這里舉幾款多媒體IC來(lái)說(shuō)明上述趨勢是顯而易見(jiàn)的。比如，ST的 FLI7510 DTV IC使用了兩顆音頻DSP，每顆時(shí)鐘頻率均為450MHz；而Sigma Design最新推出的SMP8910 IC使用了三顆音頻DSP，每顆時(shí)鐘頻率為400MHz。這兩款I(lǐng)C使用的DSP都是廠(chǎng)商各自?xún)炔块_(kāi)發(fā)的，并且由于需要執行大量的音頻處理任務(wù)，它們都采用了多核DSP設計。
CEVA提供了一種替代性單核解決方案，即CEVA-TeakLite-III系列，其包含了CEVA-TL3210 內核和全新的 CEVA-TL3211 DSP內核。CEVA-TeakLite-III系列擁有32位的本地數據寬度和一個(gè)72位的算術(shù)累加器，可處理要求最嚴苛的HD音頻用戶(hù)案例。
CEVA-TL3211是下一代音頻DSP內核，采用40nm工藝時(shí)，運行速率可達1 GHz，硅片占位面積僅0.2mm2。這種單核可授權音頻處理器解決方案能夠完全滿(mǎn)足現在及未來(lái)的極高的HD音頻處理能力、具備設計與使用的靈活性、超低功耗且易于編程。CEVA-TL3211 DSP 內核包含了一個(gè)高性能、低功耗、完全可綜合的 CEVA-TeakLite-III DSP引擎；一個(gè)支持高速AXI系統總線(xiàn)的可配置L1程序/數據緩存及TCM；一個(gè)集成式功率調節單元(PSU)；以及一整套已獲驗證的最優(yōu)化Dolby 與 DTS HD編解碼器，把所有這些功能結合在一起，就能夠解決HD音頻IC設計在各方面的難題。
CEVA-TeakLite-III DSP內核系列能夠幫助IC公司為其多媒體IC設計出同類(lèi)最佳的音頻子系統，采用一個(gè)功能強大的單內核、小容量本地存儲器以及大延時(shí)DDR，即可實(shí)現高效的編解碼。CEVA-TeakLite-III是已經(jīng)業(yè)界驗證的、先進(jìn)的音頻DSP。