SHARC助PreSonus实现低成本专业音频系统 - SHARC处理器在音频系统中的典型应用

2. SHARC助PreSonus实现低成本专业音频系统

PreSonus公司是一家全球最具创新性的音频制作设备供应商之一。PreSonus前不久发布的StudioLive数字音频混合器和多通道录音系统选择了ADI公司的32位浮点SHARC处理器，实现了在价格经济的小型系统中提供专业品质的数字效果处理性能和音质。StudioLive被称为“迄今为止全球最强大最灵活的十六通道数字混合器”，该产品带有十六个高净空余量XMAX麦克风前置放大器、内置32x18 FireWire录音和回放引擎、带4波段EQ的“Fat-Channel”处理、压缩器、限制器和门极、DSP效果、六个辅助总线、四个子群、广泛的LED测量、混音器保存和取消、通道放大器组保存/取消/拷贝/粘贴以及对讲系统等，突破了音乐表演和制作的新界限。

PreSonus公司当初希望设计出一款具有独特功能的数字音频混合器，以支持现场表演和录音棚制作。新系统要求外形尺寸小、便于移动，并且具有较低的BOM成本以吸引那些预算有限的客户，并且不能牺牲性能、功能和音质。ADI公司的ADSP-21369处理器为PreSonus公司带来性价比与高级特性的完美组合，充分释放出StudioLive系统的全部能量，并最终产生超出PreSonus公司工程师预期的音质水平。

StudioLive将专业数字混音器与完整的多通道录音系统结合起来，可为同时要求“现场播放”和录音棚最佳制作效果的用户提供最具创造性的环境。为了实现这一独特的功能组合，PreSonus需要一个能够支持充分混音、动态效果处理和均衡功能，同时可提供实时音乐处理和录音所需的显著性能的处理平台。最初的StudioLive产品设计采用了现场可编程门阵列（FPGA）作为主处理引擎，但PreSonus公司的工程师很快就发现FPGA方案会产生让人难以接受的延迟，同时还加大了复杂音效的实现难度。借助浮点SHARC架构，PreSonus获得了可确保出色性能的超强计算能力，以及可更灵活地进行PreSonus音频算法编程和定制的鲁棒指令集。在SHARC之外，PreSonus还考虑过在StudioLive中采用同类竞争性数字信号处理器，但由于400 MHz/2.4 GLOPS的浮点性能优势，加之2 Mb片上SRAM、6Mb片上ROM以及支持SDRAM、SRAM、闪存和ROM存储器的32位外部存储器接口，他们最终选择了SHARC。非凡的内核和存储器性能配合突出的I/O吞吐能力，使SHARC超越了StudioLive对计算密集型实时信号处理的要求，可确保获得近乎无限净空余量的最佳无失真音频性能。

PreSonus的工程师充分利用了SHARC强大的处理器架构，该架构使PreSonus能够精简开发过程并满足其高远的设计目标。借助诸如纯数字S/PDIF发送器/接收器、8通道异步采样率转换器、8个高速串行端口、4个精密时钟发生器和多个串行接口等各种片上音频专用和通用外设，ADSP-21369简化了StudioLive的硬件设计，并将BOM成本降至最低。

SHARC是音频技术开发工程师将独特功能编入其产品的高度灵活性的理想平台。例如，PreSonus开发了一个任务调度内核，该内核利用SHARC的直接存储器存取（DMA）以极低延迟来混合和处理现场音频流。这个内核可用来管理资源和存储器的动态分配，并通过八帧采样周期将开销降至最低，从而为要求严苛的现场音频应用确保精密音频处理和保真度。

借助SHARC，PreSonus能够实现成本比StudioLive高二十多倍的系统的音质水准，以及快速增加用户定制的数字音频效果的灵活性，包括室内声场仿真、混响、延迟和基于时间的效果。StudioLive带有现场声音制作所需的所有器件，包括28个压缩器、28个限制器、28个门极、28个高通滤波器以及2个主控立体声限制器等，从而为音乐人和音频工程师节省了外部效果处理模块的成本，而且节省了进行现场表演时设备安装/拆卸的时间。

3. 基于SHARC的专业音频应用模块

Lab X技术公司与OEM厂商合作，为客户开发音频与互连产品，包括用户接口、前置放大器、演播室混音台、家庭影院、声音分配，以及广播解决方案。Lab X基于SHARC ADSP-21262开发了Mako™ 2126x DSP模块，OEM可以在其设计中集成Mako板，或由Lab X为客户进行集成，或提供完整解决方案。Mako是为集成到家庭影院、专业音频以及商业音频应用而专门设计的。

日益增长的音频应用需要大量的信号处理能力，由于采用了集成的SHARC处理器，Mako不仅能节省OEM的时间，而且可以降低开发成本。SHARC是32位/40位浮点处理器，针对高精密信号处理应用而优化，如需要高性能处理器来运行算术密集解码器和后处理算法的音频应用。SHARC ADSP21262在200 MHz下具有5 ns的指令周期时间。利用单指令多数据（SIMD）计算硬件，SHARC ASDP21262可在200 MHz下达到1200 MFLOPS的性能。Mako还采用SHARC ADSP-21266处理器为家庭影院解码器提供PCM、Dolby Digital、 DTS、Dolby DPL2以及THX后处理算法。

SHARC具有6个全双工串行端口，提供与各种数字及混合信号外设的低成本接口，如ADI公司的音频编解码器、数模转换器或模数转换器系列产品。处理器包含串行外设接口（SPI），可提供SPI兼容端口与其它SPI兼容端口的通信；还可提供数字音频接口，使各种外设可以连接到处理器20个DAI引脚中的任意一个。SHARC处理器包含多达13个同步串行端口，用于I2S或时分多址（TDM）输入与输出，以实现ADC与音频处理器的接口。

图1：Mako 2126x DSP模块功能框图