2023年DSP设计的数字音频信号处理.doc

DSPDSP 设计的数字音频信号处理设计的数字音频信号处理 冯志鸿 摘要：本文基于 DSP 设计的数字音频信号处理做了概述与分析，具有一定参考借鉴价值。关键词DSP 数字音频信号处理 1 引言 数字音频已经具有很长的发展历史，在 1937 年就已经发明出了 PCM，此技术也为后续的数字音频信号处理技术奠定了良好的基础。虽然在早起已经具有了一定的基础，但是数字音频处理技术的发展仍然会受到多方面的影响，所以在后续的几十年内都未能得到实质性的进展，而是随着其它相关的技术发展而缓慢前行。继上世纪 90 年代后，数字技术发展迅速，各种数字录音、环绕音频等技术都得到了突破性的发展。到了今天，数字化这个概念已经非常成熟，许多大型的企业都纷纷推出了自己的数字产品，可以说如今我们正处于一个数字化时代。2 数字信号处理 DSP 与数字音频信号处理概述 2.1 数字信号处理 DSP 概述 数字信号处理 DSP 是一门涉及多学科的新型学科，它随着计算机技术的快速发展也得到了很大的发展。在过去十几年里，数字信号处理 DSP 已经逐渐成为通信行业中一项极其重要的技术。数字信号处理 DSP 主要是通过计算机或者专业化的工具，以数字化的方式完成信号的手机、转换、识别等任务，最终得到所需要的数字信号。DSP 数字信号处理技术主要是以数字信号处理的理论、实现及运用为基础发展而来，理论上的发展促进了技术的实现以及应用，而应用反过来有促进了理论的提高。数字信号处理 DSP 涉及到许多领域，如数学、微积分、概率等都是以数字信号处理 DSP 技术作为基础工具，而音频信号处理也与之密切相关。2.2 数字音频信号处理概述 DSP 在数字音频信号处理中的运用主要有：纠错、多重利用、语音合成、数据转换等，基于 DSP 的数字音频信号还可以实现多样化的效果，绝对部分用户都可以通过此技术下的设备听出不同的效果。如在一些特殊场景中就可以清晰的听到子弹在耳边呼啸而过的声音，用户往往会对这些效果感到好奇与新鲜，因此也会给予更多的关注度。若一个数字音频产品缺乏用户所喜爱的功能，那么即便它的音质再好也难以满足用户的实际需求。其中德州仪器 TI 就具有两种数字音频方案，其中最为关键的就是 DSP 技术。当音频产品需要对多音频进行处理时，TI 所具有强大的音频解决方案就可以使用 DSP 中强大的算法，将不同来源的数字资料直接输送到扬声器中。目前大部分的音频处理过程是通过数字线路连接的形式，这样就可恶意有效避免模拟信号过程中所存在的功能缺失以及信号损失等。最后，TI 的 DSP 芯片还可以处理：音频标准的其它格式，如立体环绕音效、AC3 以及 AAC。若音频产品后期需要进行提高音质的操作，TI 也具有 TAS300 x 系统，可以执行芯片内含的先进滤波算法，同时对扬声器的相应特征进行实时修正。为了提高音频的处理效果，无论是个人还是企业所用的音频产品都已经开始朝着数字化趋势不断发展，同时它也在不断推进消费市场的发展，随着数字音频处理技术的提高，未来音频产品市场的行情将会发生巨大的改变。3 数字音频处理系统分析 传统的音频产品在设计的处理过程中基本都使用的为模拟设备，他具有体积大、精度低、易于受到外界环境影响，同时设备内部的元件发生老化现象是很容易影响设备的正常运行及使用。而数字音频处理设备与之相比较则具有着许多的优势，如在体积方面相比小许多，音频精准度也会大幅度提高，不易受到外界环境的影响与干扰，即便音频设备的元件发生老化的现象，也不会对使用效果产生太大的影响。其次根据输入信号可以将其分为模拟输入与数字输入两种，而扬声器大部分是以模拟设备为主，因此经过数字处理的信号是需要经过数模转换器 DAC 将其转化为相应的模拟信号。目前伴随着数字信息处理技术 DSP 的发展，数字音频系统的输出可以通过数字的形式进行，进而省去了中间的环节，通过数字信号直接作用于音箱让其保持正常运行。3.1 输入与输出为模拟量的数字音频系统分析 输入与输入为模拟量的数字音频系统，录音机以及收音机都可以作为模拟信号进行输入，其它类型的模拟信号也可以，当模拟信号通过 ADC 模数转换器后会处理生成数字信号，之后再进入 DAP 数字音频处理设备内部进行滤波及音量等控制操作，若 DAP 所选用的为 DSP 芯片，那么可以处理相应业界标准的各种音频格式。处理后的数字音频信号再经过 DAC 数模转换器转换成为模拟量，最后输送至扬声器。3.2 输入为数字量的数字音频系统分析 数字信号在数字音频系统传输过程中不会像模拟信号那样存在损耗以及干扰的影响，所以许多的音频设备都开始转用数字输出接口，例如 CD 以及 DVD 等。当数字信号传输至数字音频接收器后，它能够将信号编码成为 DAP 数字音频处理器所支持的格式，除此之外如 CD、DVD 等设备，当所进行播放的时，音频信号会被编码成为 PCM 数据，是 DAP 所支持的格式，之后经过 DAP 处理转换成为模拟量进行输出驱动。3.3 數字功放的音频系统 数字功放主要是指通过开关电路将音频的功率进行放大，然后再经过滤波器将其还原成音频模拟信号，再将模拟进行输出实现音频所具有的功能。数字功放的主要优势是它能够在功率转换上没有采用任何模拟放大反馈电路，能够有效避免瞬间失真的现象发生;它的电路所具有的过载能力很大，远远超过了模拟功放;最后数字功放极高的效率，且在工作过程中基本不会发热可以极大降低整机的成本、体积以及重量。4 结束语 综上所述，数字信号处理 DSP 是开展数字音频处理的基础，DSP 技术对于数字音频处理而言具有着重要的意义。因此应相关工作人员应积极研究数字信号处理 DSP 技术，并将其应用于数字音频处理过程之中，充分发挥出 DSP 所具有的优势，让人们能够获得更好的音频产品，进而满足人们对音频产品的实际需求。参考文献 1夏海旻.基于 DSP 的数字音频处理器的设计J.中国新技术新产品，2016（09）：44-2王剑飞，程耀瑜，基于 DSP 的多路音频信号采集与处理设计J.光电技术应用，2013，28（04）：72-75.3周红鸥，基于 DSP 的音频信号采集处理系统设计J.西南民族大学学报（自然科学版），2011，37（S1）：100-103.