聲學體驗正成為定義汽車價值的新維度，音頻已迅速成為不僅僅是一種交流和娛樂手段，更是改善人們生活的一種方式。
過去十年，汽車消費者對音響系統的期望值都大幅提升。性能良好的音響系統、更清晰的語音交互、定制化個性化的內容，有助于提升車主的使用體驗，這也得到了眾多
OEM 和市場的普遍認可。
新能源汽車產品對座艙音頻的定位正在經歷轉變，從過去單一的駕駛功能上升到滿足個性需求的娛樂空間、家庭空間、私密空間。
這一轉變的關鍵標志是用戶體驗的全面升級：在娛樂音效方面，我們不再滿足于收音機和藍牙等簡單立體聲效果，而是追求高階環繞、空間音頻和獨立音區等技術，以顯著提升駕駛者的主觀感受；在交互方面，通過語音對座艙環境進行控制，規劃路線以及實現座艙內的本地交流補償；在NVH體驗方面，通過主動控制發動機和輪胎噪音使得主機廠能夠更容易地優化車身和底盤的材料和控制。與此同時，新能源汽車對座艙音頻和自動駕駛的不斷增長需求，本質上是對車載芯片性能和算力提出了更高的要求。性能和算力的提升使得以往無法通過實時計算完成的功能，如今能夠以低成本實現并量產。
提升音頻質量的關鍵在于DSP，如今高端DSP依然是國際大廠的天下，但國內廠商也正在奮起直追，努力打破國外壟斷。
座艙電子解決方案主要包括主機、音頻功放、音頻總線等。其中，主機系統集音/視頻播放、導航、駕駛員輔助和車載通信等多種功能于一體，旨在給駕乘人員帶來舒適、便利的駕乘體驗。系統的典型功能包括
FM/AM/數字/衛星廣播、CD/DVD 播放、多媒體外設接入、后座娛樂、導航、攝像頭集成、手勢識別、語音識別、藍牙連接和無線通信連接等。
獨立的音頻功放接駁多通道揚聲器，在車內營造各種音效環境，提供高保真的音頻享受。系統的典型功能包括強大的音效處理、車廂內主動降噪以及引擎聲效模擬。
音頻總線用于傳輸主機、功放、主動降噪模塊、及麥克風/麥克風陣列等模塊間的音頻和控制信號。
系統要求和設計挑戰除基本的音/視頻播放功能以外，現代車載娛樂系統對音/視頻性能、連接性能、人機接口、操作便利性以及功耗提出了更高的要求。系統引入了更多更高效的數字信號處理技術，集成了更先進的音頻算法，以改善聲學體驗或補償駕駛艙的聲學響應。
電車由于沒有了發動機，因此噪音水平大大降低，這也讓其他噪音更加突出，因此主動降噪技術變得越來越重要。
以前大多數汽車制造商使用無源消聲材料來幫助消聲。但是這會增加車重，進而增大油耗。于是，制造商借鑒高端音頻降噪耳機中使用的主動降噪技術(ANC)，在數百萬輛汽車中部署了這種技術。雖然ANC能有效消除車輛的窄帶引擎噪聲，但對抑制輪胎產生的寬帶噪聲（道路噪聲）作用不大。
ADI公司和現代汽車公司(HKMC)兩個團隊攜手合作，共同部署業界首款全數字式路噪主動噪聲控制(RANC)系統。他們面對的挑戰是如何以實用且易于生產的方式實現RANC。2020年初，開創性的RANC系統加速投入量產，并用于現代的旗艦產品GV80汽車。借助全新靜音座艙的優勢，現代汽車通過部署采用Quantum
Logic®Surround技術的Lexicon®高級音響系統打造舞臺級音響效果，針對道路環境進行優化調諧。GV80配備21個揚聲器和重低音音箱，巧妙地分布在座艙的17個位置，結合1050瓦的放大功率，為每位乘客打造較完美的沉浸式聆聽體驗。雖然未來上班的通勤時間可能仍然很長，但ADI與現代汽車的這一合作成果，有助于駕駛員和乘客在更安全、更安靜、更具娛樂性的個性化空間中放松心情。
現代汽車著眼于開辟未來之路——超越降噪技術，使其整體汽車產品線兼顧駕駛員和乘客的感受，提供更具沉浸感、娛樂性和高品質的音響體驗。
過去，為了降低車內噪音并使汽車感覺更高端，汽車制造商會在所有可能的位置（底板、整流罩等）加上隔音屏障。輕質材料誕生后，也只是增加了很多抑制作用，然后因附加重量影響燃油效率。因此，他們轉向一種簡單的模擬技術——主動降噪，該技術最初在20世紀50年代用于降低直升機和飛機機艙內震耳欲聾的引擎聲，后來被耳機行業廣泛應用。
ANC是一種可以消除窄帶噪聲（不僅是抑制）的簡單且出色的解決方案。類似于湖泊中的漣漪與波谷結合，ANC的作用是使聲波變平或抵消聲波。
消除路噪其實并非旨在求取安靜，而是為了避免噪音讓駕駛員和乘客感到疲勞。
主動降噪工作原理
ANC技術的工作原理與降噪耳機相同，使用軟件和元件（如DSP和麥克風）來測量和降低噪聲。車內麥克風拾取引擎噪音，并將其傳輸至數字信號處理器(DSP)，ANC算法在DSP中對其進行處理，然后通過揚聲器發回反向音頻信號。駕駛員和乘客難以察覺到這種破壞性干擾產生的聲音，但其足以抵消引擎噪音。
ANC應用程序“監聽”不需要的外部引擎噪音，然后播出一個與相位相差180度的聲音，這樣，噪音還未傳到您耳中就已被“消除”。數字處理必須非常快才能完成這一任務。
ANC技術僅對可預測的恒定低頻噪聲有效，如引擎轟鳴的窄帶噪聲。隨機出現的寬帶噪聲（如凹坑）會滲透進來。因為ANC的信號和計算速度不足以迅速反應生成反向波。其軟件和硬件很難在4
ms（4毫秒）內處理完降噪過程。這是路噪到達乘客耳中所需的時間。現代汽車正在尋求更好的解決方案。
當然這種劣勢有時會成為一種優勢。開車時能夠聽見汽車的喇叭聲或消防車/救護車的警報聲非常重要。由于ANC只會抵消低頻連續噪音，所以這些重要的非常規高音提示會響亮而清晰地傳來。
早在2012年，ADI公司就為現代汽車提供適用于其高級音頻放大器的數字信號處理(DSP)技術。隨后幾年，此合作關系迅速發展為專注于現代汽車的路噪主動噪聲控制(RANC)系統。
RANC技術不僅信號時延低，處理速度快，而且比噪音從道路到座艙的傳播速度快四倍以上。在短短2
ms（2毫秒）內，RANC對路噪進行分析并通過汽車立體聲揚聲器發送反向聲波，在車內任何人聽到噪音之前將其抵消。在測試中，RANC可將座艙噪音降低一半或3
dB（3分貝）。
現代汽車提出的RANC系統由四個主要元件組成：加速度計、處理器、麥克風、揚聲器。
加速度計：加速計位于每個輪胎附近，可以檢測輪胎和懸架的振動。
處理器：自適應控制器的DSP專有算法通過揚聲器傳送的等幅反向聲波在幾毫秒內抵消振動噪聲。
麥克風：同時，麥克風測量座艙內的聲音，確保產生精確的降噪信號。
揚聲器：座艙內的揚聲器會關閉信號回路，干擾聲波也會減少。因此每位乘客周圍的內部區域更安靜，駕駛時的聽覺體驗更舒適。
從2015年到2016年，現代汽車和ADI公司一直針對這一解決方案展開合作。2020年初，兩個團隊成功地在現代汽車的GV80上部署了業界首款全數字式路噪降噪技術產品。
ADI公司汽車座艙連接部總經理Vlad
Bulavsky表示：“RANC就是一個很好的應用實例，需要運用各種不同技術來實現高效的系統解決方案。ADI的DSP、A2B連接、加速度計和軟件IP無縫結合，可針對極具挑戰性的聲學問題提供高性能、經濟高效的解決方案。”
另外，Bose也攜手ADI公司，借助先進的汽車音響技術幫助實現道路噪音控制，提供更加身臨其境、更輕松的座艙體驗。
Bose采用ADI在汽車音響系統設計方面的突破性技術，在車廂內營造沉浸式的優質聽覺體驗，包括出色的QuietComfort®道路噪音控制。Bose發現，傳統的機械降噪方法降低的是來自道路、輪胎和底盤的低頻噪音，需要使用厚厚的隔音材料、底漆和更重的底盤部件，而這則會增加車身重量。增加的質量會對燃油經濟性和電動汽車續航里程等方面產生負面影響。
Bose的道路噪音控制系統采用ADI的DSP技術，使用通過A2B連接的加速度計和麥克風來檢測不必要的座艙噪音。這種系統能夠快速處理噪音數據，然后生成降噪信號并經由車輛揚聲器發出，再與道路噪音精確匹配，最終有效降噪并達到車廠的指標要求。Bose的特有算法與ADI先進的處理功能相結合，確保了更安靜、更身臨其境的座艙體驗。這對電動汽車尤其有利，因為電動汽車無法使用傳統發動機的聲音來掩蓋來自輪胎和道路的噪音。
在打造出色汽車座艙音頻體驗的過程中，ADI發現新興的整車計算解決方案難以支持路噪降噪等復雜音頻應用的實時（低延遲）需求。正因如此，Bose開始使用ADI的SHARC音頻處理器和
A2B ，為Bose有源聲音管理(ASM)產品系列提供高性能音頻解決方案。
采用先進的降噪和波束成型技術之后，車內的每位乘客都能擁有自己的個性化音響小環境。
Bose
SeatCentric技術讓汽車座艙內的每位乘客都能選擇自己的聆聽體驗，和其他乘客互不干擾。例如，父親可以隨時接聽工作電話或收聽導航指令，而其他家庭成員也可以在同一時間以任何音量欣賞音樂，并且所有這些操作都能夠在各個座位上進行調節。此外，還可以主動取消后座音頻，方便后座乘客小憩或使用自帶設備收聽音頻，而前座乘客也不會受到影響。這一切都歸功于SeatCentric技術。
A2B和SHARC音頻處理器采用的是相同的ADI底層技術，這些技術提供的低延遲音頻對于實現Bose的個性化SeatCentric體驗愿景至關重要。
總的說來，采用先進的降噪和波束成形技術之后，車內的每位乘客都能擁有自己的個性化音訊環境，車輛也將成為個人數字助理。
ADI的音頻解決方案一覽：
ADI 提供廣泛的視頻解碼轉換器 / 編碼轉換器 / 協處理器，其信號性能和功能表現卓越，同時還可以提供完善的低功耗型
LVDS/HDMI®/MHL/APIX2 接口器件。
ADI 提供的音頻總線 —automotive audio bus
(A2B®)，主要用于各種音頻模塊間的連接，可用一對雙絞線同時傳輸音頻、控制信號，還可以提供電源。
ADI 出品的定點音頻 DSP，SigmaDSP®、浮點音頻 DSP，SHARC® 以及多核浮點音頻 SOC
Griffin，被廣泛用作在主機和獨立音頻功放中的高性能 / 高效率音頻后期處理和路由 / 混頻專用的音頻處理器。屢獲獎項的圖形用戶界面工具
SigmaStudio™使 DSP 編程工作就像繪制流程圖一樣簡單。
ADI 的高度集成式 Blackfin® DSP 系列適用于多媒體連接、網絡連接和軟件音頻處理應用。
除 DSP 以外，還提供廣泛的軟件模塊，如解碼器、環繞聲、虛擬化、回聲消除、通話降噪和主動降噪等。
ADI 提供的音頻編解碼轉換器具有豐富通道選擇，并具有很高的 SNR/THD。
ADI 提供的多功能信號調理及光度傳感器集成 AFE, ADC, LED 驅動器和時序內核，可用于多種光學測量應用，如座艙內近距檢測和手勢識別。
為了應對 OEM 以及終端消費者的需求，德州儀器 (TI)
推出了新一代音頻處理器，通過更高的集成度以及更高的算力，有助于簡化音響系統設計，并提升系統的性價比。
新一代產品包括 AM62D-Q1 處理器和 AM275x-Q1 MCU，集成了包括 TI 的 C7x DSP
內核、存儲器和其他組件，不止確保了系統的高性能，還可以有裕量支持今后的升級要求。
具體亮點如下：
· 異構且支持AI算法的強大處理器
AM62D-Q1 帶有 4 核 Cortex-A53 處理器、單核 Arm Cortex-R5F、以及 C7x DSP 且帶矩陣乘法加速器的
DSP；AM275x-Q1 則集成了雙核或四核 Arm Cortex-R5F、以及 C7x DSP。
特別需要指出的是，新一代 C7x DSP 內核，支持基于 256 位的矢量運算架構，內核可以根據單周期訪問 L2 的儲存器，速度更快。同時主頻達到了
1GHz，提供 40GFLOPS 算力，且其矩陣乘法加速器 (MMA) 性能高達 2TOPS。C7x
內核與矩陣乘法加速器結合，構成了一個片上神經處理單元。
利用 AI 加速器，不僅可以運行通用的音頻算法，也可以支持各類 AI 算法。與基于標量的傳統 DSP 架構相比，采用基于矢量架構的 DSP
內核具備更高的音頻處理性能，同時具有出色的擴展性，在低端和高端音頻處理上均表現良好。
· 更大容量的存儲
高級實時音頻對于算力的要求除了體現在 CPU 上，還體現在內存方面。實現高吞吐量音頻處理需要 DSP 內核的功能單元每個周期訪問內存。AM2754
是一款無 DDR MCU，MCU 包含高達 4.5MB 的單周期訪問 L2 內存和高達 6MB 的 L3 內存。AM62D-Q1 是一款基于 DDR
的處理器，適用于需要高速外部存儲器的優質音頻設計。AM62D-Q1 包含 1.25 MB 的單周期訪問 L2 內存，以及用于額外高速外部內存的 32 位
LPDDR4 控制器。
· 豐富的接口與外設
音頻傳輸網絡的關鍵是精確且低延遲的通信和同步，以太網音頻視頻橋接 (AVB) 標準是一種理想選擇，因為車輛中已經存在用于連接其他 ECU
的以太網，從而可以簡化布線架構并降低了系統電纜重量和成本。
TI 新的音頻 DSP 集成了以太網交換機，并且支持 TSN，非常適合高速高帶寬的現代音頻數據傳輸應用。
另外，在音頻接口方面，TI 還支持多個多通道音頻串行端口 (McASP)，從而方便系統擴展。
· 硬件安全模塊
如今，汽車的安全越來越重要，為了避免黑客入侵，需要有各種安全防護模塊。TI 的處理器支持安全啟動，TEE 以及各類加密算法，尤其是支持國密 SM3 和
SM4，滿足車輛的信息安全要求。而在功能安全方面，系統能力達到 ASIL-D 目標，硬件完整性達到 ASIL-B 目標，符合 AEC-Q100。
TI DSP 內置的 HSM 模塊，集成了安全存儲、加密硬件加速、安全 CPU 和連接到系統其余部分的硬件接口，符合安全硬件擴展 1.1 和
EVITA（電子安全車輛入侵保護應用）的標準。
· 兩種架構的平臺化策略
TI 同時提供基于 DDR 的 AM62D 和不帶 DDR 的
AM275x，這樣客戶可以根據自身成本和算力需求靈活選擇，選擇不同的產品，由于采用了相同的 DSP 以及 Arm 架構，客戶的算法投資不會被浪費。
一站式音頻解決方案
對于汽車音頻系統而言，TI 有完整的嵌入式、模擬和電源產品及方案，為客戶提供一站式解決方案。
TI 的放大器、數據轉換器和 MPU 可以改善車內體驗所需的低噪聲、失真和延遲，從而確保高品質音質。放大器具有過流保護、實時 IV 檢測、負載診斷、強大的
ESD 和 EMI 保護等高級保護特性。
同時，在減少電池消耗、提升續航里程上，TI 的 D 類放大器的高級調制方案與升壓轉換器的電源跟蹤功能相結合，可實現更佳的電源效率。
另外，TI 還提供針對終端設備定制的參考設計、培訓和支持，從而降低開發難度，加速系統的開發周期。
道路噪聲消除技術用于消減在車輛行駛過程中，由于路面帶來的振動而導致的噪聲。該技術通過對來自加速度傳感器的輸入信號進行低延時的實時計算，在車內構建一個次級聲場來實現噪音消減。
AKM提供超低延時的ADC芯片，能將傳感器信號迅速傳輸至搭載了Silentium路噪消除算法的AKM
DSP芯片中，通過軟硬件結合的方式，打造獨一無二的低延時車載ANC（主動噪聲消除）解決方案。
應對音響環境變化，直接的方法就是用戶手動調節音量。然而，在持續變化的路面環境下頻繁調節音量，會很大程度影響用戶體驗。針對這一問題，典型的現有技術——車速聯動音量調節和ANC雖對車內音響控制有所貢獻，但各自仍存在挑戰。
基于振動傳感器的行駛噪聲檢測相較于麥克風會拾取環境雜音，振動傳感器僅需基本的信號處理即可實現噪聲檢測。此外，還可利用車載導航等設備內置的振動傳感器。分頻段平衡調節傳統音量控制技術會因噪聲水平變化導致聲學平衡失調，而DSC通過分頻段音頻平衡調節，可持續提供自然舒適的聽覺體驗。DSC系統能夠根據行駛環境自動優化音樂與語音播放效果，利用現有硬件的簡潔結構，在控制系統成本的同時持續提供舒適聲學體驗。這一技術特性有望成為車載音響系統中效果與成本平衡俱佳的“有效方案”。
在國際廠商升級DSP的同時，國內也有諸多芯片廠商在角逐音頻市場。
瑞芯微
瑞芯微RK2118芯片具備優秀的硬件實力和性能表現，采用高帶寬 HiFi 4 DSP 和大容量 SRAM，集成瑞芯微自研的音頻
NPU，實現高性能“多核異構”技術架構的深度融合，可支持人聲分離/增強、音樂分離、降噪、虛擬環繞聲等AI算法。
RK2118 采用高帶寬 HiFi 4 DSP 和大容量 SRAM，并集成瑞芯微自研的音頻
NPU，實現了高性能“多核異構”技術架構的深度融合，支持人聲分離/增強、音樂分離、降噪、ECNR、虛擬環繞聲等汽車算法。RK2118
已引起汽車行業的極大興趣。值得注意的是，它已被領先的汽車制造商和 Tier 1采用，足以說明 RK2118 能夠滿足各類乘用汽車音響應用的高標準要求。
“隨著量產的推進，RK2118 將對汽車和消費電子市場產生重大影響。其先進的音頻處理能力，加上 HiFi 4 DSP
的可靠性及效率，將可以適配車載多場景音頻需求，全面提升駕乘娛樂體驗。”瑞芯微音頻市場總監 Henry Huang 表示。
產品已于 2024 年第四季度投入量產。這款尖端的 SoC 有望利用 HiFi 4 DSP
及其廣泛生態系統的強大功能，有效提升汽車音響系統及傳統消費電子音頻產品性能及體驗。
之所以選擇 HiFi 4，因與前代 HiFi 3 相比，HiFi 4 的性能有了極大提升。HiFi 4 DSP
具有高級配置選項，包括矢量浮點單元（VFPU），極大地增強了其處理復雜音頻處理任務的能力。因此，RK2118
成為嚴格要求高保真音質和低延遲的汽車音響處理應用以及傳統消費電子音頻產品的理想選擇。
匯頂科技
匯頂科技從軟硬件深度融合入手，潛心布局和打造從硬件的車載音頻功放，到軟件的語音處理、音效處理及主動降噪為一體的汽車音頻整體解決方案，助力更豐富智能、充滿駕趣的進階體驗。其中，音頻軟件方案憑借靈活可靠的集成方式，支持主流SoC和各類DSP平臺，有效降低了系統成本；一站式解決方案更好地助力客戶縮短項目開發周期。目前，CarVoice方案憑借資源占用小和性能穩定可靠的優勢，獲得現代、日產、本田、豐田、奇瑞、廣汽等品牌多款主流車型以及車機方案商成功商用。
國芯科技
為滿足廣大乘用車供應商和主機廠對座艙音頻系統升級的緊迫需求，國芯科技針對新能源汽車市場，于近日成功研發了一款面向高端座艙音頻處理的DSP芯片—CCD5001，并規劃了完整的系列化產品。CCD5001芯片產品是基于HIFI
5架構內核研發的高性能DSP芯片，專為車載平臺的有源噪聲控制、高階環繞音效、智能語音交互等應用場景而設計，芯片在滿足極低時延、高浮點性能和多通道信號處理需求的同時，也可廣泛應用于工業、交通等領域，滿足高可靠性的信號處理或實時控制需求。
在FIR/IIR/FFT等音頻DSP任務中，CCD5001采用專用的硬件加速器執行通用算法，如有限和無限脈沖響應（FIR和IIR）濾波，允許在內核DSP
之外進行實時音頻濾波，從而提高內核的有效性能，相較于同類芯片可提供最高2.5倍的性能；芯片具備豐富的音頻接口（SPORT、SPDIF）及內建音頻子系統（DAI、PCG），能夠實現8個TDM32、共計256個通道的并行輸入輸出功能，支持串聯拓撲，大幅簡化車內線束連接，降低系統成本；芯片靈活的數據通路配置，高效的數據傳輸效率，覆蓋從低端到高端音頻系統擴展需求，豐富的外設控制資源能夠讓CCD5001方便集成到各種構架的音頻管理系統的硬件平臺中。在驅動軟件方面，CCD5001充分尊重開發用戶的習慣，供應商和主機廠能夠大量復用現有構架的驅動和固件，降低開發成本。在應用軟件方面，CCD5001計劃為客戶提供業界標準的調音工具，滿足開發質量和效率的完美平衡。
隨著乘用車市場新能源汽車加速滲透，新能源汽車的異軍突起推動了車載座艙音頻系統的全面升級，單車價值量迅速提升。
在座艙音頻算力方面，國外巨頭長期壟斷，國產化率低，供應鏈危機在疫情期間尤為顯著，CCD5001作為國芯科技的首款車規級音頻處理DSP芯片，為未來DSP系列芯片的布局奠定了堅實的基礎。
公司不僅追求在高端座艙音頻應用方面的突破，同時也規劃了未來推出中低端系列DSP產品，這些系列產品將深入研究不同車型對音頻處理的需求，通過優化成本和易用性，最終助力客戶提升國產汽車的競爭力。
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