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today&tomorrow

What's New in DesignWare IP?

2017 May Spring vol.106

USB Type-Cデジタル・ヘッドセットを実現する新しいUSBオーディオ・クラス

シノプシス テクニカル・マーケティング・マネージャー Morten Christiansen

ADC 3.0をサポートしたシノプシスUSB IP

スマートフォンやタブレット、ノートブックPCなど低消費電力の製品にADC 3.0を実装するには、LPMをハードウェア制御できるADC 3.0準拠ホスト・コントローラが必要です。前述のとおり、シノプシスDesignWare xHCI USB 1.1コントローラはLPM L1の概念実証に使用された実績があります。ADC 3.0仕様では、ADC 3.0準拠ヘッドセットのデバイス・コントローラに関していくつかの重要な変更点が必須と定義されています。また、デザインでADC 3.0をサポートするにはコントローラだけでなくPHYもLPM L1をサポートする必要があります。シノプシスはホスト向けに先端プロセスのPHY、ヘッドセット向けに成熟した低消費電力プロセスのPHYを提供しています。これらは、PHYとコントローラのインターフェイスに独自の拡張を施すことによってLPM L1をサポートしています。業界をリードするシノプシスのLPM対応USB IPを採用して既にADC 3.0準拠ヘッドセットの設計に着手した企業もあります。

ADC 3.0のその他の機能

アナログ・ヘッドセットの弱点としてよく指摘されるのは、スマートフォンやタブレットに内蔵されるADC、DAC、オーディオ・プロセッサによってオーディオ品質が左右されるという点です。これらの部品を選定した時点でコスト、消費電力、品質が決まってしまうため、機器メーカーには慎重なトレードオフが求められます。しかしADC 3.0ならADCもDACも不要なため、機能、コスト、品質に対する制約がなくなり、機器メーカーは消費電力の最適化に集中できます。

ADC 3.0ヘッドセットは最大24ビット/192 kHzのオーディオ・フォーマットをサポートしており、高品質なオーディオを扱えます。また、ヘッドセット側にデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)を内蔵してマイク・ビームフォーミング、アクティブ・ノイズ・キャンセリング(ANC)、ユーザー定義イコライゼーション、ホットワード検出などの機能も実装できます。図6は、ANCを実行した場合の電力プロファイルを示したものです。

図6:ADC 3.0ヘッドセットでアクティブ・ノイズ・キャンセリングを実行した場合の電力プロファイル

図6:ADC 3.0ヘッドセットでアクティブ・ノイズ・キャンセリングを実行した場合の電力プロファイル

たとえばBluetoothと有線USBの2つのインターフェイスを採用したヘッドセットを開発すれば、利便性と品質を両立させることも可能です。音声通話などの気軽な用途にはBluetoothを使用し、音楽やビデオを楽しむ場合や環境騒音に対するノイズ・キャンセリング機能を利用する場合は有線USBを使用します。ヘッドセットの充電は、有線USBでスマートフォンや充電器に接続したときに行います。

まとめ

低消費電力で高機能、そしてコストと品質のバランスのとれたデジタル・ヘッドセットを実現するUSBオーディオ・デバイス・クラス(ADC)3.0は、最終的に3.5 mmプラグを置き換えるものと期待されます。ADC 3.0ホスト製品およびヘッドセットの設計を検討中の方は、シノプシスまでお問い合わせください。

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