第九章 高清晰度音效.doc

高清晰度音效(HD Audio)之技術機會與挑戰 郭長祐／DIGITIMES 2007/08/13 ? 引言：台灣向來是PC硬體研製重鎮，在PC的新音效標準：HD Audio確立後，國內半導體大廠也積極跟進，推出了合乎HD Audio的標準編解碼晶片，而今年初Windows Vista的推出，更使HD Audio的推行更加快速，也使人們對HD Audio的技術更為好奇，究竟HD Audio有何先進性，本文將透過業者的研發歷程來探析…… 過去幾年由於Windows Vista研發上的推遲，因而限制了HDA的推行，而今Windows Vista已正式發表，使HDA的功效能耐、推展火力得以全開。針對此，本文將探訪台灣瑞昱半導體（Realtek）電腦週邊事業處硬體部資深經理蘇祝鼎先生與行銷部門資深經理王柏智先生，透過他們的解說讓我們瞭解HDA各項新功效的新機會與挑戰……從AC97到HDA可說PC音效架構的大變革，無論是介面、解析度、取樣率、聲道數、聲道配置、音源孔運用、錄音等都各方面都有大程度的強化及擴充，然也因此使CODEC晶片的設計有更多的挑戰。 廣告 具體的變革與挑戰為何？關於此蘇祝鼎說明：HDA與連線頻寬是過去AC97的2倍以上，音效的格式、取樣率也都更高標要求，所以CODEC晶片內的轉換器也必須提高工作效率才能因此新要求，另外HDA的架構比過去（AC97）更彈性，然同時也更複雜。因為運作更快速、架構更複雜，因此就更容易產生雜訊、噪音（Noise），音質上就更難控制，然HDA也對音質有要求，其訊噪比（SNR）必須在100dB以上，這些都是HDA CODEC設計上的挑戰。 另外，在AC97時代音效電路的運作頻率是由CODEC端操控，但進入到HDA後改由（音效）控制器端操控（固定為24MHz），不過控制器並不具備相鎖迴路（Phase Lock Loop；PLL），在音效取樣率不是運作頻率的整數倍時（如44.1kHz，無法以單純除頻來處理）HDA CODEC就必須用變通設計來因應，例如內建PLL到CODEC晶片中，以此來支援非同步性的頻率，但是CODEC一方面要比過去更高速運作，另一方面還要支援非同步的音效頻率，再加上音質方面的要求（音訊資料丟失的控制），都比過去AC97更困難。 難度不僅於此，蘇祝鼎接續說：HDA強調音源孔的接入感測、功效切換、聲道再配置等新特點，這些也讓CODEC的電路設計難度變高，尤其在音源功效切換（Re-tasking）時必須盡可能避免氣爆雜音（pop noise）的發生，這也是過去未有的挑戰。 更重要的是，實現上述種種功效、克服上述種種挑戰還必須有一個前提考慮，那就是尺寸面積，包括CODEC裸晶時的尺寸面積、封裝後的尺寸面積、CODEC晶片在電路板上的電路佈局面積，這些都與成本息息相關，此方面也必須兼顧。然後，CODEC晶片還必須與晶片組（內建音效控制器）能正確地相容，也必須能與作業系統相容，特別是要取得Windows Vista的驅動程式管理員（Driver Test Manager；DTM）的認證，如此才算完成HDA CODEC的設計。 Jack Re-tasking的實現手法 延續「音源功效切換」的議題，王柏智對此進行補充：早在4年前的AC97時代我們就已經在音效電路上實現過Re-tasking，每一個音源接孔都可以任意配置、切換成其他的音源功效，包括Line-In（音源輸入）、Line-Out（音源輸出）、MIC（麥克風）、EAR（耳機）、SPK（喇叭）等，且每個音源孔也都可以感測到音效裝置的接入（此稱為Jack Sensing）。 不過，Jack Sensing、Re-tasking的硬體實現手法各業者差異不大，真正的差異點將會是在接入後、切換後的軟體程序，如何提示PC使用者裝置已接入，以及如何親和、直覺地導引使用者進行功效配置、聲道切換等，對此有的業者採行過往常用的精靈式程序，即是一連串的設定步驟、畫面程序，然我們傾向較親和、直覺的作法，在裝置提示之後立即讓用戶決定該接入點的功效與對應配置。 特有音效技術的授權策略 除了合乎HDA的各項新要求外，各CODEC業者也都積極發展自有獨特性與加值性，對此經常會向各音效技術實驗室尋求技術授權，並將技術應用在晶片上，或者是晶片驅動程式中，然如此也會增加CODEC方案的成本，因此在加值與成本之間當如何權衡取捨呢？ 對此王柏智表示：音效技術眾多，但並不是每項技術都具有高受用性，或具有明顯效果，如果花費去取得受用性不高、效果不顯著的音效技術，確實只是徒增成本而已。不過反過來看，也確實有些音效技術有其授權價值，例如Dolby實驗室的Dolby ProLogic-II、或如dts的Neo:6等，可以將雙聲道錄製的內容在播放前進行再處理，使其獲得近乎多聲道