數(shù)字音頻處理正在發(fā)展成為一種藝術(shù)形式，特別是在汽車、電影院和家庭影院等高端應(yīng)用中。創(chuàng)新正在從空間音頻技術(shù)轉(zhuǎn)向環(huán)境校正和空間約束等概念。這些復(fù)雜的音景正在推動數(shù)字信號處理 （DSP） 性能需求的突然增加，包括在應(yīng)用中使用多個 DSP 和 AI 推理。為協(xié)調(diào)音頻處理對多個 DSP 進(jìn)行編程的難度已經(jīng)超過了好處——直到現(xiàn)在，隨著緩存一致性多核 DSP 解決方案的推出。Cadence 的 HiFi DSP IP 產(chǎn)品營銷總監(jiān) Prakash Madhvapathy 與我們討論了正在發(fā)生的變化以及緩存一致性 DSP 如何解鎖新應(yīng)用程序。

填充或不填充空間的聲音

空間音頻方案使每個聲源都具有獨特的強(qiáng)度和方向性特性，并且多個聲源可以同時在同一空間中移動。其結(jié)果可以在原始環(huán)境中為聽眾提供高度逼真的沉浸式 3D 體驗。“理想情況下，你能夠創(chuàng)造你的聆聽環(huán)境，比如條形音箱、耳機(jī)、耳塞或你的汽車，”Madhvapathy 說。“你可能想增強(qiáng)來源，或者減少或完全刪除它們?！保ɡ纾谖壹依?，我們有一個沒有低音炮的 Bose 5.1 條形音箱，因為我妻子的低音靈敏度更高。

然而，很少有聆聽空間是原始的。“噪聲可以有多種形式，而且它們并不總是統(tǒng)計靜態(tài)的;他們一直在變化，“Madhvapathy 繼續(xù)說道?？赡苡墟I盤點擊、其他對話、交通噪音和更多噪音源。降噪變得越來越復(fù)雜，因為對一個聽眾來說，噪音對另一個聽眾來說可能是一個重要的對話，他們都在同一個空間里聽到聲音。“傳統(tǒng)的 DSP 用例可以提供一些降噪效果，但 AI 正在不斷發(fā)展，可以處理更復(fù)雜的降噪任務(wù)，在這些任務(wù)中，源比持續(xù)的背景嗡嗡聲更難預(yù)測。”人工智能還可以在適應(yīng)空間的聲音、處理死點或混響方面發(fā)揮作用。

高端汽車聲音處理也變得更加復(fù)雜。一些最新的汽車部署了多達(dá) 24 個揚聲器來創(chuàng)建聆聽區(qū)。駕駛員聽到的可能與乘客聽到的完全不同，因為取消技術(shù)為每個聽眾體驗到的聲音提供了空間限制，或者 Madhvapathy 親切地稱呼它們?yōu)椤奥暸荨?。“車輛中不同區(qū)域的復(fù)雜性使得在使用分布式音頻處理時很難更新所有區(qū)域，”他觀察到。“另一個問題是并發(fā)性——音樂、電話、交通降噪、通話消除，一切都必須同時無縫地發(fā)生，否則部分或所有聽眾的音質(zhì)都會受到影響?！?/p>

基于成熟內(nèi)核構(gòu)建的低功耗、高性能 DSP

音頻處理需求正在猛增，Cadence 已轉(zhuǎn)向一種熟悉但引人注目的新解決方案來提高 DSP 性能?！耙郧?，我們能夠為我們的 HiFi DSP 系列之一增加性能，并為客戶創(chuàng)造足夠的空間，以滿足他們在單個處理器中的音頻要求，”Madhvapathy 說。“突然之間，客戶要求性能是我們前幾代 HiFi 的四倍、六倍或八倍，以應(yīng)對新的 DSP 和 AI 算法?！倍嗪艘呀?jīng)從大多數(shù)設(shè)計師避免的 DSP 架構(gòu)發(fā)展成為現(xiàn)在在高端音頻市場競爭所必需的架構(gòu)。

最新推出的是 Cadence Tensilica Cache-Coherent HiFi 5s SMP，這是一個建立在其第八代 Xtensa 內(nèi)核之上的對稱多處理器子系統(tǒng)，并集成了額外的 SIMD 寄存器和 DSP 模塊?！盁o論如何，緩存相干性在計算機(jī)科學(xué)中并不是一個新概念，但它現(xiàn)在正在通過 HiFi 5s SMP 以 DSP 形式形成，”他繼續(xù)說道。“當(dāng)嘗試跨內(nèi)核對應(yīng)用程序進(jìn)行硬分區(qū)時，過度購買內(nèi)核是一個問題，而這很少被證明是正確的大小。借助 HiFi 5s SMP，所有內(nèi)核都可以訪問共享的緩存內(nèi)存空間，并且內(nèi)核可以根據(jù)您的需求擴(kuò)展或縮減，因此浪費的能源和成本更少，編程也容易得多。

音頻應(yīng)用獲得更多優(yōu)勢。麥克風(fēng)和揚聲器可以連接到具有適量 DSP 內(nèi)核和內(nèi)存的單個處理塊中。HiFi 5s DSP 內(nèi)核提供多級中斷處理，用于對在 FreeRTOS 或 Zephyr 中運行的任務(wù)進(jìn)行實時優(yōu)先級排序。它們還支持電源管理，包括三級電源關(guān)閉選項和時鐘頻率縮放。

Madhvapathy 以一些有趣的觀察結(jié)束。雖然短生命周期在條形音箱和耳塞等消費類設(shè)備中很常見，但他發(fā)現(xiàn)汽車音頻設(shè)計的生命周期急劇縮短，每兩三年更新一次功能以保持競爭力?？蓴U(kuò)展性和緩存一致性不僅使軟件更加簡單，而且還簡化了測試并減少了故障，減少了與緩存相關(guān)的異常實例，這些異常直到設(shè)計進(jìn)入現(xiàn)場并且客戶不滿意才會出現(xiàn)。

設(shè)計師才剛剛開始想象這些復(fù)雜音景的可能性，而更多的 DSP 性能以及易于編程和可擴(kuò)展性的到來是及時的。