處理器中DSP對音頻處理的重要性

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陳誠誼2015-8-12 16:08

2015年的高端手機幾乎清一色使用了高通驍龍810，如一加手機2、索尼Z3+、HTC One M9等。普通用戶只會關心處理器的運行速度，而技術宅的目光便比較另類，他們的著眼點會是驍龍810的DSP、ISP比上一代又有多大的提升，這關係到一台手機的音質、語音通話質量以及圖像處理的水平，這些也是大部分廠商在宣傳時所很少提到的。今天我們就以音頻為例，談談DSP在驍龍810中的作用。

DSP，音頻處理核心

DSP是什麼？首先你要了解一塊處理器並不只有CPU這一個組成部分，以驍龍810為例：它由CPU、Adreno GPU、Hexagon DSP、Sensor Core、Multimedia、Security、Camera、Display/LCD、Connectivity及Location等不同分工的部分所組成。通過異構計算，處理器能夠有效地單獨或組合利用這些不同的引擎，既能滿足嚴苛的計算要求，同時還能最大限度提升電池續航時間和散熱效率。所以像驍龍810這樣的移動處理器並不能籠統地稱之為CPU，那隻是它的一個組成部分。如果遇到音頻處理，一般會涉及到DSP以及Multimedia部分的處理，運算則主要交給DSP。

DSP的全稱是Digital Signal Processing，意為數字信號處理。但僅僅說數字信號處理，恐怕很多人都不是很明白，它與我們所熟知的CPU有什麼區別。其實CPU在整個處理器中起到計算中樞的作用，但並不是所有計算任務都要丟給CPU，這一方面考慮到CPU工作負載的問題，另一方面CPU的運算功耗也比較高，所以人們設計了DSP這個輔助幫手。如果比喻的話，移動處理器就像一個班級，裡面有形形色色的干事，CPU是班長，DSP就是文藝委員了。

在遇到一些諸如音頻信號處理、語音處理、降噪時，CPU便會將這些任務分配給DSP，這就是轉移負載。CPU通過職能轉移，釋放一些工作任務，能夠獲得500MHz的額外處理能力。此時利用異構計算，CPU與DSP能夠同時各自執行不同的任務，大幅提昇運行效率。而且DSP特別擅長在低功耗下處理任務，驍龍810內置的是Hexagon V56 DSP，能夠通過硬件多線程技術和最大化每個時鐘週期所能完成的工作，在低時鐘頻率下運行，但同時又能提供高性能。正是因為DSP有著多種好處，如今DSP在音頻處理中的應用極廣，與GPU、ISP一樣成為不可或缺的處理器組件。

DSP最常見的應用就是語音降噪，如果你仔細觀察手機聽筒附近會發現有一個小孔，這就是多麥克風降噪，如今幾乎所有都會配備這一功能。手機底部的麥克風負責捕捉你的語音，聽筒附近的麥克風則負責收集環境噪音，然後利用DSP進行信號處理，去除掉語音信息裡面的噪音，於是你就能聽到清晰的通話了，這離不開DSP的功勞。另外還包括實時語音激活、聲音錄製等都是DSP在背後進行處理，如果將這些任務交給CPU則顯得太過浪費資源。

音效，DSP進階應用

音頻的數模轉換交給DAC，而我們往往又會在播放的基礎上再加入各種音效，例如EQ、環繞聲等等，這又是DSP的工作範圍了。隨著一代代處理器性能的提升，DSP能夠處理越來越複雜的數字信號，例如更真實自然的虛擬環繞聲以及低音、高音增強。

（驍龍810搭載杜比全景聲演示）

在2014年，市面上就陸續有搭載驍龍800處理器的手機內置DTS Headphone:X，這是由DTS公司推出的移動版7.1虛擬環繞聲技術，相比以往的版本它能夠帶來更寬闊的聲場而不會損失太多的聲音細節。這其中當然有DTS自己獨到算法的功勞，但同時也離不開DSP的處理性能。直到驍龍805開始到驍龍810這一代，高通處理器更是支持新版Dolby音頻技術，也就是在電影市場紅透半邊天的杜比全景聲。當然移動平台上的杜比全景聲與電影所採用的還是有很大區別，移動版杜比全景聲依然是通過模擬的方式帶來聲音上的包圍感。不過這次憑藉驍龍810出色性能，杜比全景聲已經能夠模擬出頭部上方的虛擬聲道，使聲音的包圍感不再僅限於橫向，更是在縱向有所加強，這就使效果更加逼真。

（一加手機2的調音軟件）

再以搭載驍龍810的一加手機2為例，它雖然沒有採用杜比全景聲技術，但它內置有“調調”應用，就是為專業人士提供的音頻調音台。在MaxxEQ調節部分，其提供了31、45、62、90、125、180、250、375Hz的頻率可調，調節幅度達到-12db至12db。而在參數方面，不僅能夠加強超重低音、高音與人聲的效果，還能對音量、立體聲進行強化，聲道均衡也可以調節，選項非常豐富。這正是得益於DSP處理能力的提升，使各類音效調節成為可能。值得一提的是，DSP的高性能僅僅只是為開發者提供了一個接口，究竟能夠發揮DSP多少性能也要看開發者的本領了哦。

（驍龍810播放4K影片演示）

DSP性能的不斷提升，勢必將大幅提升我們的影音體驗。因為驍龍810已經支持HEVC/H.265解碼，同時又有Adreno 430 GPU的加持，再配合手機上的虛擬環繞聲音效，整個手機上的觀影體驗都會比原來提升不止一個台階，可以說從驍龍810開始手機影音的體驗將是革命性的。

總結：不可小覷的DSP

智能手機讓用戶們開始關注CPU性能，拍照功能的不斷增強讓人們認識了ISP，但DSP一直在幕後默默地發揮它那不可小覷的作用。今天我們只是以音頻舉例，DSP還會負責諸如文本識別、對象識別、圖像增強和圖像內面部識別的功能，這就數不勝數了。一塊性能強勁的DSP能夠大幅減輕CPU的工作，降低能耗，同時又能保持著高效的處理，堪稱處理器CPU麾下最得力的干將。