汽車音訊系統的演進與先進音訊處理的需求

汽車音響系統的演進令人驚嘆，從早期的單聲道音效配置，發展到如今擁有先進噪音消除技術的 3D 立體音效環境。這一轉變得益於消費者對提升娛樂體驗、個人化舒適性以及更安全駕駛環境的需求不斷增長，同時嵌入式處理器的技術進步也為汽車音訊音響系統的創新提供了可能。

讓我們回顧幾項音訊功能的演進歷程，以及滿足消費者需求所需的相應 SoC 性能。

提升娛樂體驗，3D 環繞音效與揚聲器數量增加

在早期，汽車音訊系統主要是單揚聲器的單聲道設置，用於 AM 廣播。隨著 FM 廣播和卡帶播放器的引入，車輛開始配備雙揚聲器立體聲音效，提升了聽覺體驗。21 世紀 00 年代，隨著環繞聲系統的推出，汽車音訊系統有了顯著的進步。

如今，高端車型配備了最先進的 3D 環繞音效系統，提供使聽眾仿佛身處音樂廳或電影劇院的音響體驗。然而，這種先進的音頻體驗也帶來了來自 SoC 的大量即時運算需求。

解碼和呈現 3D 環繞音效或空間音頻需要強大的處理能力。為了打造三維聲音效果，先進系統使用多個喇叭陣列，其中包括頭頂喇叭。聲音分佈和個人化音頻區域等功能進一步增加了車內喇叭的數量，已達 32 顆以上。每增加一個喇叭，都會增加處理需求，需要動態調整音頻參數，如均衡器設置、增益和交叉點等。

採用主動噪音消除技術的更安靜車內環境

提高使用者舒適度（例如更安靜的車內環境）也是汽車音訊系統演進的主要原因之一。最初，使用橡膠墊和泡沫等隔音材料吸收來自引擎、道路或其他噪音源的噪音。然而，這些被動方法在處理低頻噪音方面存在局限性，並且增加了車輛的重量。

主動式噪音抑制 (ANC) 技術是一項重大進步，它使用麥克風檢測環境噪音，並生成相位相反的聲波來抵消這些噪音。如 圖 5 所示，ANC 技術能讓行車環境更加安靜舒適，且在電動車與油電混合車中尤其重要，因為引擎噪音的消失讓道路噪音變得更加明顯。

處理複雜的 ANC 演算法（如道路噪音消除，RNC）需要高性能的即時運算，並且延遲必須非常低，以避免抵消訊號不同步，從而降低噪音消除的效果。

透過 ICC 系統提升乘客之間對話的清晰度。

車內通訊 (ICC) 系統可大幅提升乘客之間的對話清晰度，特別是在較大或較嘈雜的車內環境中。透過策略性放置的麥克風和先進的 DSP，ICC 系統能夠捕捉並放大語音，確保乘客無需提高音量或轉頭即可輕鬆交流。這項技術不僅提升了改善的旅行體驗，還增強了安全性，讓駕駛人能夠專注於道路。與 RNC 類似，ICC 功能也需要極低延遲的處理，以避免乘客說話時產生回音。

透過聲音合成和警示增強安全性

由於混合動力車和電動車的運作幾乎無聲，其音響系統需要引擎聲音合成 (ESS) 等功能，以滿足車輛聲學警示系統 (AVAS) 的需求。混合動力車和電動車製造商必須遵守安全法規，讓音響系統產生人工聲音，以提醒行人車輛的存在。未來，功能安全特性的整合趨勢將朝向國際標準化組織 26262 的汽車安全完整性等級 (ASIL) A 或 ASIL B 風險分類發展。

車內的提示音和警示音也從簡單的嗶嗶聲或音調，演變為提醒駕駛和乘客繫好安全帶或警告車門未關的高級音效。此外，先進駕駛輔助系統的警示功能，例如車道偏離和碰撞警告，也需要音訊支持。隨著車內不同提示音和警示音數量的增加，SoC 需要支援大容量儲存與高速存取，以管理高解析音訊檔案並實現流暢的即時播放，避免中斷。

表 1 總結了現代車輛的各種音訊功能及其處理需求。