浅谈AV功放中的DSP芯片（2012年11月25日更新） / 开普饭

这两天看到一位版友与厂家就一款国产AV前级功放所用的DSP芯片与DAC芯片起了争执，正好我的工作内容也涉及DSP系统开发，因此这里粗略的把DSP相关知识介绍一下，算作抛砖引玉吧，不正确、不完善的地方请大家指正。

一、什么是DSP：
狭义定义：Digital Signal Processor--数字信号处理器，这是一种可编程的用于高速数字信号处理的专用芯片，广泛的应用于音频、图像与视频、通信、电机控制等各个领域。这种芯片的外观并无特别之处，下图就是一颗很老的TI TMS320VC5410 DSP芯片。

广义定义：Digital Signal Processing--数字信号处理技术，我们现在广泛使用的各种音频压缩技术（如：MP3、WMA、AAC、APE、FLAC、AC-3、DTS...）、图像与视频压缩技术（如：JPEG、MPEG-1、MPEG-2...）都属于数字信号处理技术范畴，可以说我们现在的生活已经离不开数字信号处理器与数字信号处理技术了。

某些声学专业书籍以及YAMAHA公司把DSP定义为：Digital Sound Processing--数字声音（声场）处理，这也没有错，数字声音（声场）处理本身就是数字信号处理技术的一个分支或者说一个具体应用领域而已。

DSP芯片很早就在音响设备中被使用了，下图是就是TI公司在上个世纪90年代推出的MP3播放机解决方案：

大家可以看到系统的核心就是采用一个DSP芯片来完成各种音频格式的解码，当然这只是一个早期的原型设计，现在没有任何一个厂家会使用通用DSP芯片来做MP3产品了，因为这样做成本太高了（DSP芯片还是比较贵的）；通用DSP芯片的功耗也很大，电池根本坚持不了多少时间；再说MP3这些低端产品并不需要通用DSP芯片的可编程特性，所以MP3产品现在都用低成本、低功耗、无需厂家编程（解码程序一般已经固化在芯片的ROM区了）的低成本专用芯片了，但这些专用音频解码的芯片的核心其实还是一个DSP内核。

在AV功放（家庭影院功放）中DSP芯片也早就大显身手了，再给大家看一个行业方案（下图）：

这个也是TI公司在上个世纪90年代给出的一个基于TI TMS320VC5409芯片的5.1声道的AV功放解决方案。VC5409是一颗16位的定点DSP芯片，5.1声道解码还可以应付，但后来的更复杂的更多声道的音频压缩算法它就无法应付了。现在我们在DSP芯片上不但要跑音频解码算法，还要跑各种声场处理程序，对DSP芯片的要求越来越高，因此现在AV功放中应用的DSP芯片档次越来越高、性能越来越强，有的中高端AV功放还要用到2片甚至3片DSP芯片。接下来我会对现在常用的DSP芯片做一个简单介绍。

二、现在主流DSP厂商与芯片：
我在上一节对DSP的基本概念作了简要介绍，并对DSP在音频系统中的应用做了一个简单的历史回顾。这一节我简单介绍一下当前AV功放中主要应用的DSP芯片的结构、性能及特点。为了避免被某些人看成了某品牌的“托”，我先声明下面只介绍DSP芯片的新旧、性能高低，但不代表采用新的高性能DSP芯片的AV功放性能就一定强，声音就一定好。

好，言归正传。首先介绍一下当今主流通用DSP芯片生产厂商：一个是美国德州仪器公司（Texas Instruments，TI；网址：www.ti.com），一个是美国模拟器件公司（Analog Devices Inc，ADI；网址：www.analog.com），这是世界上两家最大的通用DSP芯片制造商与DSP解决方案提供商，二者的产品与技术各有特色，TI的市场占有率更多一些。那接下来就先介绍一些TI Aureus系列处理器。

1. TI Aureus系列处理器：
Aureus系列处理器是在TI C6000系列通用DSP芯片基础上推出的专用数字音频信号处理器芯片（Digital Audio Processors；http://www.ti.com/general/docs/gencontent.tsp?contentId=99506），这一系列芯片包含比较老的DA708（Marantz 7002、8002等功放采用），新一些的DA788（Marantz 6003、6004等功放采用），以及最新的DA830系列（Onkyo 1008、3008、5008等功放采用），这几个系列的差别请看下表：

先介绍最简单的DA708，这是一颗TI C67X内核的32位浮点DSP处理器，主频250MHz左右，这颗芯片内部架构请看下图：

到了2008年，TI推出的DA830芯片不但主频提高到了300MHz，更重要的是增加了一个同主频的ARM926EJ内核，构成了一个DSP+ARM的双内核处理器。其中DSP核采用C674X架构，这是一个具有“超长指令字”结构（VLIW，Very Long Instruction Word）的既可以进行定点运算、也可以浮点运算的高性能DSP内核，因为内部具有8个并行处理单元，所以在300MHz主频下，定点运算性能可以到2400MIPS（Million Instruction Per Second--每秒执行X百万条指令），浮点运算性能可以到1800MFLOPS（Million Folat Operation Per Second--每秒进行X百万条浮点操作），内部架构请看下图：

这颗芯片支持现有主流音频格式，支持Audyssey等多种声场处理算法，下面是这个芯片白皮书的一页（整本书有2M多，无法作为附件上传，最后我会上传到别的地方，并给出地址链接）。

2. ADI公司SHARC系列处理器：
Marantz公司X005系列、X006系列AV功放，Denon公司XX11系列（1311除外）、XX12系列AV功放全部采用ADI 公司SHARC系列DSP芯片。有人认为SHARC是一个公司名称或是TI的一个新系列，这都不对，其实这是ADI公司一个中档32位浮点DSP系列。ADI公司DSP主要分为定点系列--Blackfin；中端浮点系列--Sharc；高端浮点系列--Tiger Sharc，请看下图：

Marantz SR7005使用的是SHARC系列中ADSP-21367，这颗芯片是一个单核的、主频400MHz（最高处理能力：2400MFLOPS）、32位浮点处理器，于2009年推出。使用这颗芯片的功放厂家提到这颗芯片时爱用“最新”“性能极高”“功能强大”等辞藻，其实这颗芯片推出有2年多了，架构复杂程度也比不上TI DA830这样的双核处理器，所以我在购买Marantz SR7005 AV功放时并不是因为觉得这颗DSP有多高端，呵呵。ADSP-21367的白皮书最后我也会公布供大家下载的，先看看这颗芯片的内部结构吧：

3. Cirrus Logic公司的DSP芯片：
哈曼公司的360/460 AV功放，Denon公司的1311 AV功放及国产天逸公司的AV功放采用的是Cirrus Logic公司的CS470xx与CS4970x4系列的DSP芯片，这里也简单介绍一下。

这两颗芯片都是主频150MHz、32位定点DSP处理器，其中CS470XX系列芯片处理速度为150MIPS，性能虽比TI DA830、ADI ADSP-21367芯片低，但也有其优势：CS470XX片上集成了ADC与DAC，集成度较高，能够降低系统成本，CS470xx与CS4970x4的芯片手册我同样会上传供大家下载，这里先看一下CS47048的结构框图：

三、软件：
DSP芯片上主要运行两类软件，一类是各种音频编码格式的解压缩算法，一类是各种声场校正算法。首先说说解码算法（这里解码是解压缩的意思，不同于讨论DAC问题时所说的“解码”）。Dolby、DTS等公司提出各种音频编码格式（如：Dolby AC-3、DTS、AAC、FLAC...），TI、ADI等公司推出能够支持这些算法的DSP芯片，并编写出算法库。AV功放厂商一般都是直接购买使用，很少有完全自己编写开发的。一个是因为专利的问题，另外一个是这些算法都非常复杂，自己编写开发即使能够成功运行，但效率也不会很高。

再说说声场校正算法程序，现在用的比较多的是Audyssey公司推出的一系列的声场校正程序，采用Audyssey公司的AV厂家主要有下面几家：

其中我们比较熟悉的是DENON、Marantz、ONKYO、NAD。其他几家著名的AV厂商：PIONEER、SONY、YAMAHA则采用其他公司或自己开发的声场校正算法：

国产天逸功放也说是采用自己开发的声场校正算法，但具体叫什么名字，性能如何我还不是很清楚。

四、总结：
上面把AV功放中使用的DSP芯片以及DSP芯片上运行的算法程序简单介绍了一下。随着新的音频编码格式与声场处理算法的推出，AV功放必将使用性能更加强大、功能更加丰富的DSP芯片，到时候我再完善补充这篇文章。

再次声明：这篇小文权当抛砖引玉，不正确、不完善的地方请大家指出。我平常工作比较忙，等下次有空的时候再系统的给大家介绍一下音响设备中使用的DAC芯片。

五、参考文献与致谢：
1. w570924朋友的帖子“揭秘日系AV功放的档次划分与分级&选择”（http://www.av199.com/thread-309018-1-3.html）；
2. ptlzx朋友的帖子“七大日系AV功放大解析”（http://www.hd199.com/viewthread.php?tid=385464）；

向以上2位版友表示感谢，向1234567版主的支持表示感谢。

六、参考资料下载：
因为这里附件不能超过500KB，我将文中提到的TI DA830，ADI ADSP-21367，Cirrus Logic CS470xx/CS4970x4四款DSP的Data Sheet上传到新浪爱问文库，有兴趣的朋友可以自行下载。等新浪审核通过后贴出下载地址。

（全文完，2012年1月2日）

2012年1月3日更新：

鉴于广大版友的需要与支持，今后我不定期的补充完善这篇文章。补充更新的内容侧重以下几方面：
1. 大家共同关心的问题；
2. 当前主流AV功放具体所用的DSP芯片型号及分析，这可能对大家设备选购有一定帮助；
3. 新技术、新器件的出现与应用。

今天先补充一下ADI SHARC系列DSP芯片在AV功放中的具体应用：
2010以后DENON与Marantz的AV功放几乎都由TI DSP转为ADI SHARC系列DSP芯片了，具体型号从ADSP-213xx---214xx不等。我们先看一下ADI SHARC系列DSP芯片的ROAD MAP：

据我查实的资料：Marantz SR7005与AV7005使用的是ADSP-21367芯片。DENON AVP（AVC）A1HD Upgrade使用的是ADSP-21487芯片。21487是21367的Low Cost版（低价版、简化版），但这并不代表DENON A1HD Upgrade功放就比SR7005档次低，因为7005中用了1片21367，但A1HD Upgrade中用了3片21487。看来DENON & Marantz集团是和ADI公司达成了某种战略合作关系。

这里先谢谢qwf朋友的图片（见下图）。我想整理一个各个主流功放所使用的具体DSP芯片型号对照表供大家参考，但平常工作很忙，有点力不从心。这里呼吁大家如果有兴趣可以自己搜索一下自己功放的DSP芯片型号然后发上来（但尽量要准确），这样最后汇总一下就有了一个详尽实用的表格了。众人拾柴火焰高，论坛需要大家的积极参与，呵呵。

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参考“中尉”朋友的文章“一半是海水，一半是火焰——马兰士新旗舰 Marantz SR7007 简评”http://www.av199.com/viewthread.php?tid=482022&;extra=pageD1&page=1，从中可知7007用的DSP芯片是ADSP 21487，这也DENON A1用的一样，但是A1中用了3片，7007中用了1片。关于ADSP21487与7005中的21367的部分区别，可以看一下下图：

[ 本帖最后由 kite02 于 2012-11-25 21:34 编辑 ]

浅谈AV功放中的DSP芯片（2012年11月25日更新）

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