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【艾为】【技术帖】笔记本电脑音频整体解决方案

近年来,伴随笔记本电脑在办公、娱乐等场景的演化,终端消费者越来越追求游戏本、轻薄本和商务本的体验感受,给各大品牌商带来了更多新的挑战。音频体验作为笔记本电脑人机互动的重要组成部分,成为了用户体验的重点评价标准。
 
大多数采用传统方案的笔记本电脑,存在响度差、杂音、声音清晰度不足、低频表现差等问题,无法满足众多消费者的需求,亟待改善。艾为从功放硬件、算法、驱动以及专业调试四个维度,提供了完整的笔电音频Turnkey¹解决方案,给消费者带来极致的音效体验。
 

图1 笔电音频Turnkey解决方案
 

No.独立外置功放

极大地提升扬声器的输出功率和音效体验

 
传统的内置功放存在着功率输出较低、扬声器受到额定功率保护限制等问题,进而影响到扬声器的性能表现。同时,其腔体设计也不够理想,难以发挥极致音质。而艾为的内置DSP音效算法、带IV反馈的独立外置功放刚好完美地解决了这三个问题。
 

图2 内置DSP音效算法、带IV反馈的
独立外置功放的优势
 

① 独立外置功放有效提升输出功率

艾为拥有AW88399QNR,提供10.25V Smart Boost 升压,输出功率可以达到5.3W@8Ω ,并且可支持外部供电,外部供电电压最高支持到12.6V, 最大输出功率8.5W@4Ω ,能够有效地提升输出功率和动态范围。
 

图3 AW88399QNR关键规格与封装
 
不同的笔记本类型根据自身的续航需求以及成本,会采用双电芯、三电芯、四电芯等不同电池规格,AW88399QNR针对不同电芯规格提供了不同解决方案。
 
 

方案一:双电芯PVDD直供方案

图4 双电芯PVDD直供方案原理图

 

直供电压注意事项:

  • PVDD外供范围3V~12.6V

  • PVDD-VDD>0.4V

 
 

方案二:三&四电芯12V Buck供电方案

图5 三&四电芯12V BUCK PVDD供电方案原理图

 

BUCK供电注意事项:

  • VBAT需要支持三电芯、四电芯电压

  • 电流2A~3A即可满足BOX喇叭高音质效果

 
 

方案三:二&三&四电芯5V Buck+ 

芯片内置Boost供电方案

图6 三&四电芯 5V BUCK + 内置Boost供电方案原理图

 
 

② IV反馈+保护算法突破功率限制

 

传统功放为了防止震动位移过大导致杂音,同时为了防止功率过高导致喇叭过温烧毁,对扬声器的额定功率进行了限制,从而影响了喇叭性能的发挥。
 
AW88399QNR自带的IV反馈,配合内置DSP的保护算法,可以实时监控扬声器的温度和位移,保证扬声器在不超过最大温度和不超过最大位移的情况下,尽可能地提升扬声器的输出功率,从而释放更多喇叭性能,提高响度。
 
开启温度保护后,将温度有效控制在指定温度内(下图为100℃)。
 

 
图7 温度保护开关对比
 
开启振幅保护后,将振幅有效控制在指定幅度内(下图为0.4mm)。
 

图8 振幅保护开关对比
 

③ 国民神仙算法awinicSKTune®丰富音效体验

针对腔体设计不够理想,难以发挥最佳音质的问题,AW88399QNR的内置DSP集成了国民神仙算法awinicSKTune®,包含了丰富的音效算法模块,能够有效地提升低频的质感、人声的厚实度和声音的整体响度与清晰度
 

 
图9 AW88399QNR内置DSP音效算法模块
 

No.笔电国民神仙算法awinicSKTune®

艾为电子全自主开发,提供更有特色的音效体验

 
为了满足追求音效完美的客户需求,除了硬件功放产品,艾为还推出了国民神仙算法awinic SKTune®算法产品,基于Windows APO²音效架构将其集成到Windows系统中,其具有更多特色的算法模块,如AI声场环绕(ASS)、智能钢琴杂音抑制算法(APR)、AI齿音自动抑制(ASR)、自动清晰度控制(ASC)以及功耗优化算法(APS)。
 

▶  AI声场环绕(ASS),更强的现场感与包围感

  • 采用先进的机器学习方式,智能识别人声及伴奏信号

  • 分策略处理,人声得到增强,伴奏得到拓宽

  • 有效提高人声与伴奏的纵深度和宽广度,带来“声”临其境的体验
 

 
图10 AI声场环绕(ASS)
 
▶  Virtual Bass 增强低频听感
  • 通过谐波提升声音的明亮度与柔和度,还原曲中低频信号,提升低频听感
  • 有效提升鼓声力度、下潜度,提升人声厚实度
 

图11 Virtual Bass低频增强
 
▶  智能钢琴杂音抑制算法(APR)
  • AI智能识别,精准去除钢琴杂音

  • 时域频域多维度精准判断

  • 声音更丝滑,清晰度提升明显

 

 
图12 智能钢琴杂音抑制算法(APR)
 
▶  AI齿音自动抑制(ASR)
  • AI智能识别,精准去除尖锐齿音

  • 时域频域多维度精准判断

  • 声音更悦耳,更有穿透力

 

图13 AI齿音自动抑制(ASR)开关比对
 

▶  自动清晰度控制(ASC)

  • 自动检测声音信号中的人声、鼓声等元素

  • 进行不同声音元素之间的重组,处理多余成分

  • 显著提高声音的清晰度,还原更纯净的声音体验
 

 
图14 自动清晰度控制(ASC)开关比对
 

▶  功耗优化算法(APS)

  • 基于心理声学原理,不影响主观听感
  • 时域频域多特征精准建模

  • 实现高达15%~20%的功耗降低

 

 
图15 心理声学算法功耗对比
 

No.智能功放 + APO音效集成方案

助力Window PC实现卓越音效体验

 
图16 基于智能功放 + APO音效的PC整体方案简图
 
控制链路(流):
智能功放Driver提供控制接口,Codec Driver通过接口实现对智能功放的控制,智能功放Driver能够同时对单个或多个智能功放进行控制操作
数据链路(流):
PC音频数据流会经过awinicSKTune® APO处理后传递到Codec中,Codec通过TDM/I²S接口输入至智能功放,经过智能功放处理后,输出到喇叭。
 

awinicSKTune® APO支持多场景功能,可根据不同场景的需求切换音效,如music、voice、movie等场景。

  • music场景:提供高度细腻、温暖而充满韵律的音效

  • voice场景:注重人声表现,提供清晰、通透的声音表现

  • movie场景:追求深邃、恢弘的音效效果,令人仿佛置身于电影场景之中

 
配合PC系统使用,根据场景动态切换,可为用户带来出色的音效体验。
 
艾为电子的Window智能功放Driver和awinicSKTune® APO均已经过微软徽标认证发布。更多详细介绍请回顾:《【技术帖】笔记本电脑音效解决方案——国民神仙算法awinicSKTune®》
 
频响数据对比:
  • 低频鼓声、歌曲厚度更好

  • 中频人声、笛声等更加丰满,歌曲有力度、清晰度更好

  • 高频延展性更好,声音更加开阔

 
图19 频响曲线图
 

响度一致时,功耗对比:

  • 峰值响度和平均响度同对比机基本一致

  • AW方案功耗降低明显平均达到20-40%

 
表1 响度对比表
 

 

表2 功耗对比图 

 
总体对比来看艾为电子的智能功放+APO音效集成方案可以明显提升响度和音频效果,同时能够有效地降低功耗,提高笔记本电脑的续航能力。
 

No.专业音效算法团队

为笔电Turnkey的解决方案的落地保驾护航

 

 
艾为的音效算法团队是一个高度专业化的团队,由艾为首席调音顾问Dr Lim领衔。该团队由60余名技术专家、工程师和调音师组成。得益于艾为音效算法团队多年来对于音乐理论、声学科学、数字信号处理等领域的深刻研究和积累,使得他们可以从主客观两个维度,有效保障笔记本电脑高品质音效的最终落地实现。
 

No.艾为芯,让世界更动听

艾为笔电音频功放芯片的系列化布局

 

表格3 艾为笔电音频功放芯片的系列化布局
 
应用于笔记本电脑的外置音频功放系统不仅仅局限于AW88399QNR这一种型号,在后续的产品设计中,艾为电子将根据功率大小和是否内置DSP(算法放在APO中)进行系列化布局。通过这种布局方式,我们将不断完善和丰富笔记本电脑的音频功放产品线,为客户带来更为丰富和高品质的音频方案选择。敬请期待!
 

 
 

术语解释

Turnkey:一站式交钥匙方案,即将完整的方案架构设计好交付给客户,让客户能够很容易地使用完整解决方案。
 

APO:Audio Processing Object(音频处理对象) ,windows音效驱动模块,用于音频数据的音效处理。

 

 

本文来源:艾为

 

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创建时间:2024-05-24