【嘉德点评】恩智浦的该项专利针对扬声器的非线性失真现象，提出针对性的解决方案，有效的提升了用户的体验。
集微网消息，汇顶科技收购恩智浦旗下的语音及音频应用解决方案业务，交易价格为目前，双方已就收购达成最终协议，VAS业务相关的所有资产、知识产权、欧洲和亚洲的研发团队都将并入汇顶科技。
关于音频技术，在日常使用的手机、电脑以及汽车都具有播放音乐的功能，但是我们常常发现有时这些播放器的音质听起来总是不尽人意，原因有可能就是由于扬声器或放大器导致的非线性失真。
这种失真可能影响用户体验的音频质量，尤其是一些音频系统使用较小的扬声器，失真可能更严重。在对非线性进行补偿的一种方法中，使用扬声器模型来对输入信号预失真以有效地使系统响应线性化，从而减小失真量。这要求在合适位移工作范围内获得的足够精确的扬声器非线性模型。虽然非线性扬声器模型和测量数据很好地匹配并且可以预测适度振膜位移时的扬声器性能，但却难以预测较大位移时的性能。
其次，有些音频系统可以限制输入电压，使得其频率幅度分量低于引起恰好可接受的失真的最大电压。通过对扬声器施加给定频率的正弦波、并且测量在达到该频率的恰好可接受的失真前的那一刻施加的电压的最大幅度来测量该最大电压，该方法将正确地预测单正弦波产生的失真，但却无法准确预测一般情形的失真，因为叠加原理不适用于非线性系统。
为了解决这个问题，恩智浦在15年10月14日申请了一项名为“音频系统”的发明专利（申请号为：201510661088.6），申请人为恩智浦有限公司。
根据该专利目前公开的资料，让我们一起来看看这项音频系统吧。
如上图所示为具有前馈控制回路的音频系统，从图中我们可以看到这些器件之间是如何进行连接的：失真估计器100可以具有非线性响应估计器102和线性响应估计器104，其中，非线性响应估计器和线性响应估计器的输入均连接到音频输入118，非线性响应估计器和线性响应估计器的输出连接到差分模块106。
此外，差分模块的输出120连接到控制器108的输入，控制器输出122连接到音频处理器110的控制输入，音频处理器连接到音频输入。最后，音频处理器输出116连接到放大器112，放大器的输出连接到扬声器114。
该音频系统具有前馈控制机制，何为前馈控制机制呢？前馈控制系统是指通过测量干扰的变化并经控制器的控制作用直接克服干扰对被控变量的影响，即使被控变量不受干扰或少受干扰的影响的控制方式组成的控制系统。前馈及前馈控制的概念很早就已被人们认识,直至新型仪表和电子计算机的出现及广泛应用，才为前馈控制普遍应用创造了有利条件。前馈控制已在锅炉、精馏塔、换热器和化学反应器等设备上获得成功的应用。
音频输入118上的输入信号Vin可被音频处理器110处理，输入信号Vin还可以路由至失真估计器100。失真估计器可以估计放大器112和扬声器114的线性响应。放大器的线性响应可以通过线性增益模型来估计。扬声器的线性响应可以通过Volterra级数的线性项来建模，或者根据扬声器性能的参数线性模型来建模。
失真估计器可以估计放大器和扬声器对信号Vin的非线性响应，非线性响应估计器可以使用削波放大器模型来估计放大器的非线性响应，非线性响应估计器使用具有线性和非线性项的Volterra级数，以及根据扬声器性能的参数非线性模型来估计扬声器的非线性响应。
差分模块可以从来自线性响应估计器的线性估计输出中减去来自非线性响应估计器的非线性估计输出，差分模块的输出是时变失真信号D1，最后，控制器108可以改变依赖于时变失真信号D1的值的参数，从而达到前馈控制的目的。
既然有前馈控制系统，那么相应的也有反馈控制系统，如下图所示。
如图所示为具有反馈控制回路的音频系统，和前馈系统不同的是，线性响应估计器204使用放大器非削波模型(例如线性增益模型)来估计放大器的线性响应，线性响应估计器通过线性缩短Volterra级数的线性项或者根据扬声器性能的参数线性模型来估计扬声器1的线性响应。
线性响应估计器的输出是将扬声器的预测输出描述为期望振膜位移的信号，也就是期望声音输出的信号，失真估计器估计放大器和扬声器对音频输出信号Vout的非线性响应，最后，控制器改变依赖于时变失真信号D2的值的参数，从而达到反馈控制的目的。
最后我们再来看看该音频系统处理器的控制方法，如上图所示，该方法可以通过控制器308或控制器408实现。首先，从音频处理器的输出接收音频信号，并使用扬声器和放大器中至少一个的线性模型来估计扬声器和放大器的线性响应。
从步骤502起，该方法具有两条并行分支：
在第一分支的步骤510中，在音频处理器的输入上接收音频信号，估计扬声器和放大器对至音频处理器的输入音频信号的线性响应，接着计算对输入音频信号的线性响应和对输出音频信号的线性响应之差，最后计算对输入音频信号的线性响应和对输出音频信号的线性响应之差的时间平均E4；
在第二分支的步骤504中，估计扬声器和放大器对输出音频信号的非线性响应，计算线性响应和非线性响应之差，最后计算线性响应和非线性响应之差的时间平均。
步骤508和516后，首先进行E3和预定最小值之间的比较，如果E3小于最小阈值，则检查以确定音频处理器是否已被禁用，如果DRC已被禁用，则回到开始的步骤500。如果DRC未被禁用，则增加应用压缩的阈值。如果E3大于或等于最小阈值，则进行E3值和E4值之间的比较。如果E4大于E3，则到步骤524。如果E4小于或等于E3，则将压缩阈值减小预定量。步骤528后，该方法回到步骤500，并重复该处理。
以上就是恩智浦发明的音频系统，自恩智浦于2012年发布全球首款智能功放以来，绝大多数领先的智能手机制造商都采用了恩智浦扬声器保护解决方案来提高其设备的音质和音量，对恩智浦智能功放的强劲需求使得智能功放的出货量在短短两年半内便超过了1.5亿件。随着人们尤其时发烧友对于音质的不断追求，在恩智浦的努力下也不断地推动音频系统的卓越发展。
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（校对/holly）
