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音視頻ADC在動態(tài)范圍上的選擇

E4Life ? 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:周凱揚(yáng) ? 2023-03-14 01:53 ? 次閱讀
電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/周凱揚(yáng))ADC作為模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的渠道,是當(dāng)下數(shù)字信號的主要來源之一。隨著短視頻平臺、AR/VR的興起,產(chǎn)出音視頻圖像內(nèi)容已經(jīng)與我們息息相關(guān)了,對音視頻ADC的各項指標(biāo)提出了新的要求,尤其是在動態(tài)范圍這一關(guān)鍵指標(biāo)上。

音頻ADC

在音頻DAC中,由于調(diào)制方式和采樣率的原因,24bit到32bit的ADC如今已經(jīng)成了常客。雖然提升1bit就會意味著更高的功耗,但對于音頻這種原本轉(zhuǎn)換與處理和轉(zhuǎn)換就屬于低功耗的應(yīng)用,位深自然是越高越好。而且音頻ADC廠商們都會采用一些結(jié)構(gòu)設(shè)計,用于進(jìn)一步提升ADC的動態(tài)范圍。

TI作為音頻轉(zhuǎn)換器大廠,在收購了Burr-Brown后,陸續(xù)推出了一系列音頻ADC和DAC產(chǎn)品。以PCM1820-Q1為例,該立體聲ADC可以實現(xiàn)113dB的動態(tài)范圍。但在音頻總線串行接口選擇Slave模式下,PCM1820-Q1可以開啟動態(tài)范圍增強(qiáng)器(DRE),將動態(tài)范圍進(jìn)一步提升至123dB。

這是因為TI在PCM1820-Q1上加入了前端DRE增益放大器,可在安靜和嘈雜的環(huán)境中捕捉到高保真的遠(yuǎn)場音頻信號,根據(jù)輸入信號自動調(diào)整放大器的增益,如此才能達(dá)到123dB的最大動態(tài)范圍。再者就是AKM的AK5578這類多通道疊加的設(shè)計,比如AK5578在正常模式下的動態(tài)范圍為121dB,但通過8合一模式下的疊加,就能達(dá)到130dB的超高動態(tài)范圍。

圖像與視頻ADC

圖像與視頻中用到的ADC往往與CMOS息息相關(guān),有的廠商會選擇片外ADC這樣靈活程度更高的方案,也有像索尼這樣采用EXMOR技術(shù)為CMOS集成片上ADC的方案,這樣一來不僅減少了傳輸噪聲,也提高了AD轉(zhuǎn)換的速度。

對于用在圖像或視頻的ADC來說,動態(tài)范圍也是至關(guān)重要的,但位深倒不是他們關(guān)注的主要參數(shù)。由于人眼、顯示器和視頻源本身的限制,我們?nèi)粘I钪袑τ谖簧畹母兄鋵嵅⒉粡?qiáng)。所以在視頻領(lǐng)域,往往只有一些特種相機(jī)的CMOS會用到16bit以上的ADC,比如天文黑白相機(jī)或是工業(yè)面陣相機(jī)。

比如海康機(jī)器人的1.51億像素CoaXPress面陣相機(jī),就用到了索尼的IMX411 CMOS,片上搭載了16bit ADC。相比12bit或14bit的ADC,16bit ADC能夠生成更高的采樣分辨率。除此之外,圖像領(lǐng)域常用于描述動態(tài)范圍的檔位,其實是和位深度同樣的概念。比如某攝像設(shè)備使用16bit的ADC,那么該設(shè)備的最大動態(tài)范圍就只有16檔。

也是因為如此,在消費(fèi)級的產(chǎn)品中,使用高位深A(yù)DC是沒有意義的,因為傳感器本身能夠捕捉到的視頻動態(tài)范圍可能就不到14檔,而且增加位深也會相應(yīng)增加處理器圖像傳感器的功耗,所以圖像傳感器用到的ADC位深基本都是基于捕捉靜態(tài)圖像的最大動態(tài)范圍來設(shè)計的。

不過隨著圖像傳感器技術(shù)的進(jìn)一步演進(jìn),動態(tài)范圍的進(jìn)一步提升,也在HDR的呼聲越來越高的趨勢下,未來10位以下的ADC可能會被圖像與視頻市場逐漸淘汰。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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