云桌面终端产品音频手艺白皮书

本文档主要先容了云桌面终端产品的音频接口相关手艺。

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宣布时间：2020-08-25
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我想谈论

1 音频手艺简介

1.1 音频数字化

1.1.1 采样和采样频率

1.1.2 量化和量化精度

1.1.3 编码和压缩

1.2 音频�？樽槌�

2 常见的音频数字接口

2.1 I2S

2.1.1 概述

2.1.2 信号简介

2.2 HDA

2.2.1 概述

2.2.2 数据流和声道

2.2.3 DMA通道

2.2.4 初始化和枚举

3 音频接口电路设计

3.1 耳机接口电路

3.2 麦克风接口电路

3.3 设计要点

4 音频毗连器

4.1 概述

4.2 规格尺寸

4.3 可靠性要求

5 常见音频问题剖析

5.1 录音音量偏小问题

5.1.1 增大偏置电压

5.1.2 增大负载电阻RL

6 参考文档

1 音频手艺简介

1.1 音频数字化

数字化是盘算机应用的基础，音频也不破例。模拟的声音信号只有经由数字化，才华转化为盘算机可存储和处置惩罚的信息。音频通常接纳PCM编码（脉冲代码调制编码），即通过采样、量化、编码三个办法将一连转变的模拟信号转换为数字信号。

1.1.1 采样和采样频率

采样，就是每隔一段时间距离读一次音频信号的幅度。单位时间内采样的次数称为采样频率。

采样率越高，数字波形的形状越靠近原始模拟波形。低采样率会限制可录制的频率规模，这可导致录音体现原始声音的效果不佳或失真。通凡人耳可以听到的频率在20Hz到20KHz。凭证奈奎斯特定理，为了重现给定频率，采样率必需至少是该频率的两倍。例如，CD 的采样率为44.1kHz，可重现频率为22.05kHz，此频率恰恰凌驾人类的听力极限 20kHz。

1.1.2 量化和量化精度

采样获得的信号虽然在时间轴上是离散的，但仍然是模拟信号。为了实现以数字码体现样值，必需接纳“四舍五入”的要领把样值分级取整。这一历程称为量化。

量化后的采样信号与量化前相比，虽然有所失真，且不再是模拟信号。这种量化失真在吸收端还原模拟信号时体现为噪声，并称为量化噪声。量化噪声的巨细取决于把样值分级取整的方法，分的级数越多，可提供的可能幅值更多，动态规模更大；同时量化级差或距离越小，量化噪声也越小。

量化精度，是指可以将模拟信号分成几多个品级，量化精度越高，音频的声压振幅越靠近原声。在二进制天下中，也可以明确为用几多个二进制位来体现每一个采样值（也称为量化位数、采样深度等）。

1.1.3 编码和压缩

量化后的采样信号在一定的取值规模内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度漫衍的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称漫衍。若将有限个量化样值的绝对值从小到大依次排列，并对应地依次付与一个十进制数字代码（例如，付与样值0的十进制数字代码为0），在码前以“+”、“－”号来区分样值的正、负，则量化后的采样信号就转化为按采样时序排列的一串十进制数字码流，即十进制数字信号。而盘算性能够直接处置惩罚的数据系统是二进制编码系统，因此，应将十进制数字代码变换成二进制编码。凭证十进制数字代码的总个数，可以确定所需二进制编码的位数，即字长。这种把量化的采样信号变换成给定字长的二进制码流的历程就称为编码。常见的编码方法为PCM。

而为了降低传输或存储的用度，必需对数字音频信号举行编码压缩。以Windows系统中常见的WAV音频文件为例，采样频率44.1kHz，量化位数16位，双声道，则一分钟音频所需要的存储量为44.1*16*2*60/8/1000=10.584（MB）�？杉帚鹩才檀娲⒖占�，因此，才会泛起种种音频压缩编/解码手艺。数字音频编码压缩的目的是在不影响人们使用的情形下只管镌汰数字音频的数据量。

总之，数字化音频的历程始于空气中的压力波。麦克风将此压力波转换为电压转变，声卡将这些电压转变转换为数字采样。在模拟声音酿成数字音频之后，盘算机就可以举行录制、编辑、处置惩罚和混音等州操作，实现种种可能性。

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