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通过仔细方略来姣好实现实时声学处理

发布时间:2021-12-29 来源:ADI,David Katz 责任编辑:wenwei

【附识】低延时时。实时声学处理是许多嵌入式主板处理应用的关键因素,乐在其中纪念钞语音时效处理,语音识别和主动降噪(ANC)。随着这些领域工程对实时性能的要求稳步提高,开发人员需要以战略思维来妥善应对这些要求。由于许多轻型系统都由芯片提供精良的性能,因此我们往往会将出现的任何额外任务都加载到这些设备上,但我们需要知道,延时时和其彰明较著是非常关键的因素,如果未仔细考虑,很容易引发重大的实时系统商标注册问题。本文将探讨统筹人员在选萃SoC和专用音频DSP时应考虑的商标注册问题。以避免实时声学系统出现令人不快的意外。


低延时声学系统的应用非常广泛。单单是在汽车领域,低延时对于个人音频区域,路噪降噪和车内通讯系统等都至关重要的同义词。


随着汽车乳化趋势涌现,路噪降噪变得更加重要。归因于没有内燃机工作原理动画产生明显噪音。与汽车道路设计接触相关的噪音会变得更明显,更扰人。减少这种噪音不仅能带来更舒适的驾驶体验。还能减少小车驾驶员疲惫感。与在专用音频DSP上配置低延时时声学系统相比,在SoC上配置会面临不少挑战。这些商标注册问题总括延时时,可什么是可推而广之性,优选法考量,硬件加速和客户支持。我们来逐一进行介绍。


延时


在实时声学处理系统中,延时商标注册问题非常重要。如果照片处理器跟进系统的实时数据搬运和试图需求,会导致不可接受的音频断续。


如次,SoC会配备流线型片内SRAM。因此。绝大多数本地存储器芯片访问必须依赖java缓存技术。这导致代码和数据的使用具有可变性,还会增大处理延时。对于ANC这样的实时应用来说,单是这一点就无法接受。actually,SoC也会运行管理繁重的多任务非实时操作系统。这会放大系统的可变性操作特性,使其很难在多任务环境中支持相对复杂的声学处理。


图1显示了一番运行实时音频处理负载的SoC的具体示例,在处理更高优先级资金的SoC任务时。CPU负载出现峰值。在执行以SoC为中心的任务时,总括在系统上进行媒体渲染,浏览或执行应用,可能会出现这些峰值。当峰值超过100% CPU负载时,SoC将不再实时运行,这会导致音频丢失。


图1. 除了运行其他任务外,运行高音频负载处理的典型SoC的瞬时CPU负载。1


一派。音频DSP的架构是为了在全副信号处理我的世界路径(从采样音频输入到处理(音效+噪声抑制)到扬声器下载安装输出)中实现低延时。L1指令和数据SRAM是最接近照片处理器内核的单周期存储器芯片,足以支持多个处理优选法,无需将中间数据转存到片外存储器芯片。片内L2存储器芯片(离内核较远,但访问速度仍然比片外DRAM快得多)可以在L1 SRAM的存储容量不够时。提供中间数据操作java缓存技术。最后,音频DSP通常运行实时操作系统(RTOS),包管可以在新输入数据到达之前完成输入数据处理并将其搬移到目标位置,从而包管数据灾区在实时操作期间不会上溢。


系统启动时的实际延时时(通常通过启动发声来表征)也是重要指标,尤其是对于汽车系统,它要求在启动后的某个窗口内播报提示音。在SoC领域,通常利用很长的启动时序,乐在其中纪念钞启动全副设备的操作系统,所以很难或无法知足常乐这个启动要求。一派,可以对运行本人的RTOS,不受其他无关的系统优先级资金影响的独立式音频DSP实施优化,以加快其启动速度。从而知足常乐启动发声要求。


可什么是可推而广之性


虽然在诸如噪声控制等应用中,对于SoC来说。延时是个商标注册问题,但对于想要执行声学处理的SoC来说,可什么是可推而广之性是另一番缺点。换季,控制具有许多各别扶贫子系统的轻型系统(例如汽车多媒体统筹与制作主机和仪表盘图解)的SoC无法轻易从低端推而广之到知足常乐高端音频需求。这是归因于每个扶贫子系统组件的可什么是可推而广之性需求之间始终存在冲突。需要在整体SoC合格率方面进行权衡。如果前端SoC连接到远端收音模组,并且适配多种车型,那么该收音模组需要从几个通道县政府网推而广之到多个通道县政府网,而每个通道县政府网都会加剧之前提出的实时商标注册问题。这是归因于SoC控制下的每个附加特性都会改变SoC的实时行为,以及多个功能所使用的关键架构组件的资源系统可用性。这些资源总括存储器芯片带宽。照片处理器内核周期和系统总线结构议决槽等方面。


除了有关连接到多任务SoC的其他扶贫子系统的商标注册问题外,声学系统本身也存在什么是可推而广之性商标注册问题。其中涉及低端到高端的推而广之(增加ANC应用中麦克风电流声怎么消除和扬声器下载安装通道县政府网的数量),也涉及音频体验推而广之,从基本的音频解码和3d环绕立体声dj播放一直到3D虚拟化和其他高级功能。虽然这些要求不具有ANC系统的实时限制,但它们与系统音频照片处理器的选萃直接相关。


使用一番只是的音频DSP作为SoC的协照片处理器是解决音频可什么是可推而广之性商标注册问题的极佳解决方案的英文。可以实现工厂化的系统统筹和成本优化的解决方案的英文。SoC可以减少对轻型系统实时声学处理需求的关心,将这种处理需求转移到低延时音频DSP上进行。音频DSP提供代码兼容和引脚兼容选项,涵盖几种各别的价格/性能/存储容量跆拳道腰带等级,让系统统筹人员能够最大限度地灵活选萃适合给定产品兴业银行客户层级的音频性能产品。


图2. ADSP-2156x DSP,高度可推而广之的音频照片处理器。


可升级性


随着如今的汽车益发普遍地利用OTA,通过发布关键补丁或提供新作用进行升级变得益发重要。由于其各个扶贫子系统之间的仰仗增加,这可能会导致SoC的关键商标注册问题。多个处理和数据移动线程会在SoC上争夺资源。在添加新作用时,尤其是在处于活动刑期间时。这会加剧照片处理器MIPS和存储空间的竞争。从音频的角度来看,其他SoC控制域中的新增特性可能会对实时声学性能产生无法预测的影响。这种情况带来的一番负面影响是:新作用必须在所有操作平面上进行交叉测试。导致彼此竞争的扶贫子系统的各种操作模式之间出现无数排列组合。每个升级包的软件验证次数都会成倍增加。


从另一番角度来看,可以说除了受SoC控制的其他扶贫子系统的功能图谱外。SoC音频性能的改善还有赖可用的SoC MIPS。


优选法开发与性能


在开发实时声学优选法时,音频DSP旨在达成任务目标。与SoC的显著出入在于,独立音频DSP可以提供图形化开发环境。让缺乏DSP编码经验的轮机手能够在其统筹中集成高质量的声学处理。这种类型的工具可以在不献身质量和性能的情况下通过缩短开发时间来降低开发成本。


ADI的SigmaStudio?图形音频开发环境提供多种集成至直观的图形用户界面(GUI)的信号处理优选法。从而能够创建复杂的音频信号流。它还支持利用图形A2B配置进行音频传输,非常推进加快实时声学系统开发。


音频辅助硬件特性


除了专为高效并行浮点试图和数据访问而统筹的照片处理器内核架构外,音频DSP通常还利用专用的多通道县政府网qq加速器来运行通用优选法。例如快捷傅立叶变换(FFT),有限和无限脉冲响应(FIR和IIR)滤波,以及异步采样净光合速率转换(ASRC)。这样允许在内核CPU之外进行实时音频滤波,采样和频域转换,从而提高内核的有效性能。由于它们利用优化的架构,提供汽车数据流速查手册管理功能。所以推进构建灵活且方便用户使用的编程模型。


由于音频通道县政府网数量,监视器流,采样净光合速率等增加,我们需要使用配置程度高高的的引脚接口,以支持在线采样净光合速率转换,精密时钟和同时高速串行端口来高效的路由数据,避免导致延时或外部接口逻辑增加。ADI的SHARC?系列照片处理器的数字音频互连口(DAI)就展现了这种能力,如图4所示。


图3. ADI公司名字的SigmaStudio图形开发环境。


图4. 数字音频互连(DAI)框图。


客户支持


在使用嵌入式主板照片处理器进行开发时,我们频仍会忽略一点。即客户对设备的支持。


尽管SoC供应商网提倡在他们的内置DSP产品上运行声学优选法,但在实际使用时这会带来一些负担。一端。供应商网的支持通常更复杂。归因于SoC应用宝开发者平台领域通常不涉及声学专业知识。因此。往往很难为想要基于SoC的片内DSP技术开发本人的声学优选法的客户提供支持。而是由供应商网提供标准优选法,并收取精良的NRE费用查询,然后将声学优选法移植到SoC的一番或多个内核中。即便。也无法保证一定能姣好。在供应商网无法提供成熟,低延时的框架软件时更是如此。最后,适合基于SoC的声学处理的院方生态系统往往相当脆弱。归因于这个领域不是SoC关心的重点。


专用音频DSP可为开发复杂的声学系统提供更强大的生态系统,从优化的优选法库和设备驱动程序到实时操作系统和易于使用的c#开发工具。推进加快产品上市的以音频为主的参考平台(例如ADI的SHARC音频接地降阻模块平台,如图5所示)对于SoC来说可比少见,但在独立音频DSP领域却很不足为怪。


图5. SHARC音频接地降阻模块(SAM)支付宝开发平台。


很明显,统筹实时声学系统需要细致,战略性新兴产业的方略系统资源,不能单单通过在多任务SoC上分配处理裕量来进行管理。相反,针对低延时处理而优化独立的音频DSP有望提高其耐用性。缩短开发时间,实现理想的可什么是可推而广之性,以适应未来的系统需求和性能跆拳道腰带等级。


参考电路 


1 Paul Beckmann。“多核SOC照片处理器:性能,分析和优化” 。2017年 度AES国际汽车音频大会,2017年8月。



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