圖1 音頻產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)范圍

圖1比較了從CD到專(zhuān)業(yè)音頻等不同音頻設備的動(dòng)態(tài)范圍。手機和平板電腦音頻性能的推動(dòng)力是趕超MP3播放器的動(dòng)態(tài)范圍（約100 dB），而如今的手機和平板電腦市場(chǎng)也正在實(shí)現這一目標。

2.麥克風(fēng)和音頻后處理
移動(dòng)平臺支持幾個(gè)麥克風(fēng)變得非常必要，因為DSP回音消除以及其它先進(jìn)音頻和語(yǔ)音處理都需要多個(gè)麥克風(fēng)。差分麥克風(fēng)輸入被用于降低噪聲、射頻和串擾的發(fā)生。在移動(dòng)音頻系統中，麥克風(fēng)、音頻編解碼器和DSP處理器共同來(lái)實(shí)現先進(jìn)功能。智能機音頻的提升正在往DSP這個(gè)戰場(chǎng)集中，DSP回聲消除、3D空間和其它音頻功能利用多個(gè)麥克風(fēng)為處理提供輸入。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是需要至少兩個(gè)麥克風(fēng)，是為了將語(yǔ)音信號與背景噪聲分開(kāi)。一個(gè)麥克風(fēng)聽(tīng)語(yǔ)音和背景噪聲，另一個(gè)僅聽(tīng)背景噪聲。DSP/編解碼系統然后收到那些信號，減除噪聲，以提供更清晰的語(yǔ)音信號。
使用數字麥克風(fēng)（駐極體電容麥克風(fēng)和微機電系統麥克風(fēng)）代替模擬麥克風(fēng)逐漸流行，受到移動(dòng)原始設備制造商的推動(dòng)，因為其數字痕跡對手機處理器和廣播集成電路（如基帶調制解調器）的噪聲侵擾具有更好的免疫力。

3.減少噗噗聲
噗噗噪聲是音頻中的經(jīng)典問(wèn)題，常常發(fā)生于音頻輸入開(kāi)機、關(guān)機、靜音或連接至不同負荷時(shí)，可能產(chǎn)生瞬變，可通過(guò)揚聲器或耳機聽(tīng)到。減少噗噗聲在移動(dòng)應用程序中日漸重要，因為移動(dòng)操作很自然會(huì )導致物體關(guān)機，以節省電力。當然，這意味著(zhù)，應再將其打開(kāi)，以創(chuàng )建開(kāi)/關(guān)和關(guān)/開(kāi)過(guò)渡，導致聲音瞬變。在過(guò)去，減少噗噗聲是通過(guò)外部電容解決的。但是，隨著(zhù)集成水平的提高，為了減少開(kāi)支，提高性能，需要消減電容，提供創(chuàng )新芯片方法來(lái)減少噗噗聲。
插入手機時(shí)，內外部麥克風(fēng)之間的轉換是噗噗聲的另一個(gè)來(lái)源。這可通過(guò)提供插入檢測電路進(jìn)行管理。緩慢打開(kāi)和關(guān)閉是抑制噗噗聲的另一種方法。緩慢打開(kāi)和關(guān)閉對于不具有隔直電容的音頻驅動(dòng)器來(lái)說(shuō)非常有用，因為它可產(chǎn)生直流偏移電壓。緩慢打開(kāi)，正如其字面意思，斜變切換電阻，使得負載電壓擺率慢慢提高，從而使噗噗聲不會(huì )出現。一種方法是使用緩慢開(kāi)啟的集成音頻開(kāi)關(guān)。圖2的飛兆緩慢開(kāi)啟音頻開(kāi)關(guān)展示了這一理念。此產(chǎn)品具有可調節（緩慢）打開(kāi)和關(guān)閉，其范圍為1毫秒~200毫秒。此圖顯示了100毫秒的設置。
特別是對移動(dòng)設備來(lái)說(shuō)，噗噗聲設計訣竅變得非常關(guān)鍵，這是音頻工程看起來(lái)像藝術(shù)的另一個(gè)原因，因為噗噗聲的感知很主觀(guān)，使得經(jīng)驗和一些小的技巧成為成功的重要部分。

4.動(dòng)態(tài)范圍控制（DRC）和揚聲器保護
將家用立體聲放大器聲音（未）調高的人，會(huì )密切注意到揚聲器過(guò)度驅動(dòng)時(shí)的情況。你的耳朵將不得不忍受刺耳的失真聲。另一方面，如果放大器不接近于揚聲器的最大限度，揚聲器便不會(huì )產(chǎn)生巨大聲響。需要接近一條微線(xiàn)。一種方法是通過(guò)動(dòng)態(tài)范圍控制來(lái)控制放大器的增益，嘗試優(yōu)化音質(zhì)，以在記錄信號水平最大化時(shí)防止失真。這就像以前進(jìn)行模擬錄音時(shí)，你可以邊觀(guān)察錄音機VU表（圖3），邊手動(dòng)調整輸入音量，以使指針在響亮通路時(shí)始終位于紅色區域之外，并在安靜期間提高音量，掩蓋模擬錄音機的偏差聲音。

圖2 緩慢打開(kāi)/關(guān)閉時(shí)間

這字面意思即為手動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍壓縮。如今，這可以通過(guò)集成電路自動(dòng)完成，監控信號水平并提供反饋，以增加或減少增益。其結果是抑制聲音范圍（即高低水平和低高水平），使聆聽(tīng)者聽(tīng)到的聲音更好。但是，小揚聲器音量水平提高的同時(shí)，損壞風(fēng)險也隨之上升。因此，揚聲器保護方法正變得日益重要。揚聲器可能會(huì )出現的一個(gè)最危險的現象是消波現象。放大器驅動(dòng)超過(guò)揚聲器限制時(shí)，消波就會(huì )發(fā)生，這會(huì )使信號看起來(lái)越來(lái)越像一個(gè)方波，而不是一般的音頻信號。使用術(shù)語(yǔ)“消波”是因為其上部看起來(lái)削平了（圖4）。
消波對揚聲器來(lái)說(shuō)很危險的原因是，信號開(kāi)始削平時(shí)，更多的高次諧波就會(huì )產(chǎn)生，從而呈現超出揚聲器能夠承受的能量，造成永久破壞。移動(dòng)音頻放大器現在增添了防消波機制，以限制其輸出，更好地匹配揚聲器。最基本的防消波方法是設置增益，使其不高于利用自動(dòng)增益控制（AGC）技術(shù)預設的水平。目前正在開(kāi)發(fā)其它更加成熟的揚聲器保護方法，主動(dòng)監控揚聲器狀態(tài)，并將信息反饋給放大器，以保證操作安全。一些主動(dòng)的揚聲器保護方案可以利用放大器本身的小信號處理器進(jìn)行信號分析。所有類(lèi)型的揚聲器保護，無(wú)論是主動(dòng)的還是被動(dòng)的，都可以使移動(dòng)平臺制造商更加簡(jiǎn)便地提供聲音更大、更持久的音頻，因此，揚聲器保護將繼續成為音頻王國的關(guān)鍵事項。

5.噪聲門(mén)限
某些移動(dòng)音頻放大器目前提供噪聲門(mén)限功能。當信號低于指定水平時(shí)，噪聲門(mén)限會(huì )使輸出靜音，就像老式的靜噪抑制電路一樣，減少系統中的廣播、DAC和其它噪聲（圖5）。相對于音樂(lè )來(lái)說(shuō)，噪聲門(mén)限功能對語(yǔ)音更有用。根據設計，有時(shí)會(huì )運用介入和衰減參數控制并設置噪聲門(mén)限。

圖4 消波信號                      圖5 噪聲門(mén)限

6.均衡化
均衡器僅是一套運用于整個(gè)音頻范圍內頻率范圍窄片的音量控制器。五段均衡器特別適用于移動(dòng)平臺。均衡器可使系統設計者定制輸出信號，以在特定環(huán)境中優(yōu)化揚聲器的性能。在高保真立體聲早期，一般音頻消費者開(kāi)始知道均衡器。有人指出，一旦均衡器進(jìn)行設置，負責房間內的特殊音響就都是“一次性”的。這是一個(gè)相似的案例；但是相對于房間，移動(dòng)設計者更關(guān)心手機和平板電腦。其理念是使揚聲器和最佳聲學(xué)性能盒子相匹配。如果將揚聲器塞入盒子中的非最佳位置（因為工業(yè)設計考慮因素，常常發(fā)生），均衡化就非常重要。芯片組內部編解碼器或外部音頻編解碼器上的均衡器可為特殊的外殼（盒子）設置參數，從而改善產(chǎn)品的整體音質(zhì)。均衡化可被視為一種重要的DSP功能，可使手機音質(zhì)更佳。

7.D類(lèi)放大器和降低電磁干擾
音頻討論最終似乎還得圍繞類(lèi)別之爭理念—其含義是不同類(lèi)別音頻放大器的比較。讓我們看看吧。D類(lèi)對移動(dòng)設備來(lái)講是一種卓越的技術(shù)，因其效率相較于A(yíng)B類(lèi)好很多，但是D類(lèi)的缺點(diǎn)是電磁干擾，而且其音質(zhì)沒(méi)有AB類(lèi)的好。市場(chǎng)無(wú)形之手已經(jīng)權衡了利弊，似乎D類(lèi)對揚聲器放大器來(lái)說(shuō)更可接受，至少在目前是如此的。對于耳機來(lái)說(shuō)，AB類(lèi)、G類(lèi)和H類(lèi)仍然是普遍的選擇，盡管D類(lèi)有時(shí)也會(huì )用到。
D類(lèi)的趨勢是消除其內置脈寬寬度調制式轉換架構產(chǎn)生的不必要的電磁干擾，這需要用不同的方法抑制電磁干擾。一種運用于脈寬寬度調制式系統（如D類(lèi)）的抑制方法是擴頻調制，其中輸出橋轉換頻率圍繞中心轉換頻率變化。隨著(zhù)頻率隨機變化，電磁能量更加廣泛地散發(fā)，峰值輻射能量減少。
另一種減少電磁干擾的方法是邊緣速率控制（ERC）。在D類(lèi)產(chǎn)品中，高頻率能量位于脈寬寬度調制式方波輸出的邊緣，因此更快的輸出上升下降次數將產(chǎn)生更高的頻率能量。減少邊緣的鋒利度，高頻率能量就會(huì )減少�；仡櫼幌�，方波越完美（即越方），就會(huì )產(chǎn)生越多的諧波，因此，減少方波的完美度可降低產(chǎn)生輻射的高頻率諧波成分。但是，這又會(huì )消耗更多的功率。同時(shí)，目前，我們應清楚改變方波的形狀實(shí)際上是在破壞它，從而增加總諧波失真加噪聲，盡管這時(shí)是故意為之。因此，在決定什么可接受時(shí)，需要進(jìn)行權衡。我們可再一次見(jiàn)識到進(jìn)行合適的權衡真的是良好音頻工程藝術(shù)的一部分。

8.增強型揚聲器放大器
移動(dòng)音頻的一個(gè)重要趨勢是向聲音更大的音頻轉換，這可通過(guò)高輸出揚聲器放大器來(lái)實(shí)現。高輸出通過(guò)將直流-直流升壓轉換器適宜地添加至揚聲器放大器IC上。D類(lèi)內置升壓放大器的一個(gè)很好的例子是飛兆FAB3103（圖6）。

圖6 D類(lèi)升壓揚聲器放大器架構

添加直流/直流升壓轉換器對音頻IC分區具有非常重要的影響，因為升壓電路電壓水平的原因，不適合集成到模擬移動(dòng)基帶或者音頻編碼I C內部。因此，更大聲的需求已經(jīng)開(kāi)啟了將音頻放大器獨立于編解碼系統和模擬基帶設備之外的趨勢。
揚聲器放大器目前的輸出功率在1.7W~2.5W之間，還在增長(cháng)，因為移動(dòng)平臺制造商稱(chēng)他們希望輸出的聲音盡量大。更高的輸出驅動(dòng)，當然意味著(zhù)更多的功率消耗，這并不是移動(dòng)平臺制造商所希望的。所以，音頻工程師正在尋找新的途徑，重新運用老辦法來(lái)降低功率。目前適用于D類(lèi)的一種創(chuàng )新方法是借用G類(lèi)的理念，即使用電源多路復用器。飛兆FAB3103是使用此技術(shù)的一種D類(lèi)音頻放大器。

9.新方向
移動(dòng)音頻進(jìn)步的新領(lǐng)域是平板膜揚聲器，甚至是將手機或平板電腦的外表作為揚聲器。還有一種觀(guān)點(diǎn)，是將云中流出的高清音樂(lè )分流。行業(yè)研究者稱(chēng)，移動(dòng)音樂(lè )分流將使注冊者數量從2011年的600萬(wàn)增加至2016年的1.6億，綜合年增長(cháng)率高達95%.隨著(zhù)音頻分流的迅速增長(cháng)，手機和平板電腦硬件產(chǎn)品將需要配備音頻IC，實(shí)現隨時(shí)隨地的移動(dòng)音頻體驗。