汽车音频系统的发展和对先进音频处理的需求

汽车音频系统的发展令人瞩目，从基本的单声道设置转变为具有先进降噪技术的复杂 3D 音频环境。随着消费者对增强娱乐选项、个性化舒适度和更安全驾驶环境的需求不断增长，嵌入式处理器的技术进步使得汽车音频系统的进步成为可能。

让我们回顾一下几种音频功能集的演变，以及满足消费者需求所需的相应 SoC 功能。

通过 3D 环绕声和增加扬声器数量增强娱乐体验

在早期，汽车音频系统采用用于 AM 收音机的单扬声器单声道设置。FM 收音机和盒式磁带播放器的推出为车辆带来了双扬声器立体声，增强了聆听体验。随着 21 世纪环绕声系统的推出，汽车音频系统取得了重大进步。

高端汽车如今配备了最先进的 3D 环绕音响系统，可为听众打造仿佛置身于音乐厅或电影院的音频体验。然而，与这种先进的音频体验相伴的是对 SoC 的实时计算能力需求的显著增加。

解码和渲染 3D 环绕声或空间音频需要强大的处理能力。为了创造三维音景，先进的系统会使用扬声器阵列，其中包括顶置扬声器。声音分布和个性化音频区域等功能将使车辆中的扬声器数量进一步增加，达到 32 个或更多。每个额外的扬声器都会增加对音频参数（如均衡器设置、增益和交叉点）动态调节的处理要求。

配备主动降噪功能，使车厢更安静

用户的舒适度，例如更安静的车厢，也是汽车音频系统发展的主要原因。最初，橡胶垫和泡沫等隔音材料吸收了来自发动机、道路或其他噪音源的扰人声音。然而，这些被动方法有局限性，特别是在处理低频噪音方面，并且增加了车辆的重量。

一项重大进步是有缘噪声消除 (ANC)，这一技术使用麦克风检测环境噪音并产生具有相反相位的声波来抵消噪音。如图 5 所示，ANC 可打造更安静、更舒适的驾乘体验，并且已被证明对电动和混合动力汽车至关重要，因为这些汽车没有发动机噪音，这会使道路噪音更加突出。

处理道路噪声消除 (RNC) 等复杂的 ANC 算法需要以非常低的延迟进行高性能实时计算、以避免消除信号的不同步生成，这会降低噪声消除的有效性。

利用 ICC 系统使乘客之间的对话清晰可闻。

车载通信 (ICC) 系统可显著提高车辆内通话的便利性和清晰度，尤其是在较大或嘈杂的环境中。通过采用策略性放置的麦克风和先进的 DSP，ICC 系统可以捕捉和放大语音，确保乘客无需提高声音或转头即可轻松交流。这项技术不仅改善了整体出行体验，还可以使驾驶员能够专注于路况，从而提高了安全性。与 RNC 类似，ICC 功能也需要非常低的延迟处理，以避免说话的乘客发出回声。

通过声音合成和警报增强安全性

由于混合动力和电动汽车的音频系统运行时几乎无声，因此需要具备诸如用于声学车辆警报系统 (AVAS) 的发动机声音合成 (ESS) 等功能。混合动力和电动汽车制造商必须遵守安全法规，并让其音频系统产生人造声音来提醒行人注意车辆的存在。功能安全特性的未来集成趋势是朝着国际标准化组织 26262 的汽车安全完整性等级 (ASIL) A 或 ASIL B 风险分类迈进。

车内的铃声和警报也从简单的哔哔声或音调发展到提醒驾驶员和乘客系好安全带，或警告车门仍处于打开状态。车道偏离和碰撞警告等高级驾驶辅助系统警报也需要使用音频。随着车辆中不同铃声和警报的数量不断增加，SoC 对支持高速访问的大容量存储的需求也在不断增加，以便管理高分辨率音频文件并实现流畅的实时播放而不会中断。

表 1 总结了现代车辆的各种音频功能及其处理需求。