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淺談 DSP 音頻處理技術在汽車音響中的應用

來源:http://www.megtpensions.com/news/2.html  發布時間 : 2018-09-08

淺談 DSP 音頻處理技術在汽車音響中的應用

近些年來,隨著家用轎車的迅速普及,汽車音響,車載 GPS等車載娛樂設備也得到了大力發展。同時,由於人們獲取音樂節目源的途徑也日趨多樣化,從傳統的 CD,DVD,FM/AM收音,到現在的 GPS導航,3G,USB及智能手機,MP4等手持設備,車主們都希望能將這些音樂節目源和播放設備能無縫接駁到汽車音響係統中,以在旅途中能隨時隨地的享受影音樂趣,減輕旅途疲勞。因而,車載音響係統已經成長為繼家庭影院之後的移動影院中心。

 

相比於家庭影院而言,車載影音係統更加注重於聲音的質感。因而在汽車音響係統中對聲音的重放和處理也就越來越高。在汽車這樣一個有限的空間中,如何使音響係統能靈活的接駁多種音源並兼顧各種音源的不同特性(如音源的幅度大小不同,音源的品質不同,單多通道不同等),以提供駕乘人員完美的音樂享受,是粉色成年视频在线观看今天的汽車音響係統設計師們的一個挑戰。毫無疑問,由於傳統的模擬音頻處理方案處理能力簡單,分離度大,在汽車環境中易受幹擾等缺點,正在慢慢退出曆史舞台, DSP數字音頻處理技術以其強大而靈活的處理能力正在成為工程師們關注的新的技術焦點。DSP數字音頻處理技術能在占用很少 PCB空間的情況下實現高低通濾波,多通道處理,多通道的混音,噪聲門,壓限, 31段圖形 EQ,多通道多段 PEQ,低音管理,增益調節及音量調節,輸入靈敏度的管理及延時,聲場平衡和聲場左右前後移動等等所有必須的音頻處理功能。然而,正由於 DSP數字音頻處理技術功能的強大及應用的靈活性,軟件開發及聲音的調試相對於傳統的模擬音頻處理來說要複雜得多,需要工程師們對於 DSP軟件的處理及係統有比較深入的了解和研究。鑒於此,深圳市粉色成年视频在线观看電子科技有限公司( www.megtpensions.com)憑借多年在 DSP技術領域的研究開發經驗和對汽車音響係統的深入理解,特別推出了針對於汽車音響係統的 DSP音頻處理模塊,對於該係列模塊的控製,隻需通過 UART發送簡單的命令,而且這些命令都可以由 G-SOUND的 GUI DSP開發工具實時生成,而不需要工程師們再去閱讀枯燥的寄存器文檔和深入了解 DSP的架構。本文以 GS1068在一個 4.1汽車音響係統的應用為例來討論汽車音響係統的 DSP數字音頻處理,以拋磚引玉,希望廣大汽車音響係統設計師們能一起來參與討論,以使粉色成年app下载能設計出更加高性價比的汽車音響係統,為粉色成年视频在线观看汽車的駕乘者帶來質的音樂體驗。

 

粉红视频app试看 G-SOUND係列音頻處理模塊內含 32Bit DSP處理器,相對於通用 DSP來說,該 DSP特別為音頻處理做了優化,從而加速音頻處理算法的計算來提高音頻處理的實時性。內建高性能(108dB DR, -98dB THD+N)的 ADC,DAC;其中 GS1068 DSP數字音頻處理模塊還內含 SPDIF的接收解碼器。該模塊能夠接收 6組立體聲即 12通道的模擬音頻輸入,和一路 SPDIF的光纖或同軸數字音頻信號;能同時處理兩組立體聲模擬音頻和一路數字 SPDIF共 6通道的音頻信號。 8通道的模擬音頻直接輸出。GS1068采用單 5V供電, UART通信接口。汽車音響係統 MCU隻需發送簡單 UART命令,即可實現各種音頻處理算法的調節,各種調節參數的命令由圖形化開發工具在拖拉調節音頻參數時實時生成。

 

GS1068音頻 DSP處理模塊 

                SIZE:48mmX52mm                                                                                      

INPUT

I1A+ GND  I1B+ GND I2A+ GND  I3A+ GND  I4A+GND I5A+GND  I6A+ GND II2B+ GND I3B+ GND I4B+ GND

OUTPUT

GND O8+ GND  O7+ GND O6+  GND  O5+ GND  O4+ GND O3+ GND  O2+ GND O1+ GND Rx GND  GND


4.1汽車音響係統共接入了 6組立體聲的模擬音頻,包括藍牙, GPS,收音,3G,車載電視,一路 AUX;同時 DVD通過 SPDIF將音頻信號傳輸給 DSP模塊進行處理。4x40W喇叭輸出以及低音線路輸出。其中 GPS需要與另外 6組立體聲音源中任何一組進行混音,而不中斷當前的節目聲音。FL/FR為小喇叭,切頻點在 100HZ,RL,RR是大喇叭,頻響範圍為 20HZ到 20KHZ。采用傳統的 4X40W模擬功放。根據係統的特點,基於 GS1068利用 G-SOUND的 DSP開發工具設計了一套數字音頻處理方案。框圖如下:


由框圖中可以看出,該方案采用的音頻處理算法有:噪聲門,圖形 EQ,低音管理,路由器,高低音濾波器,高低音調節,參數 EQ,延時器,音量,壓限器,增益調節等。下麵分別說明各種算法在係統中的作用及如何調節。


噪聲門:顧名思義是抑製噪聲的開關。噪聲門抑製噪聲的程度主要是由門限電平和噪聲門深度兩個參數來決定的,當輸入信號加噪聲低於門限電平時,信號幅度被大大地衰減(衰減程度即是噪聲門深度),當輸入信號加噪聲高於門限電平時,信號以 1:1的幅度通過,通常門限電平設置在信號動態的下限與噪聲電平相近的電平上,這樣在音樂開始,停頓,換曲時,聽眾不能感覺到噪聲的存在,從而在聽感上就會覺得該音響係統的音樂純淨,信噪比高。噪聲門的另外一個重要的參數就是噪聲門的保持時間,是指當噪聲門監測到信號低於噪聲門限值時,噪聲門打開的時間。以下為噪聲門三個參數的調節界麵,用鼠標直接拖放即可實時調節 DSP模塊噪聲門的設定,並可以在 CMD欄中顯示發送給 DSP模塊的命令值,在 FEEDBACK中顯示返回來的 DSP模塊調整之後的當前值。 

 

XOVER高切及低切:人耳可聽的音頻頻率範圍是 20HZ到 20KHZ,但是喇叭的低頻響應要達到 45Hz以下就已經很難了。如果將 45HZ以下的超低頻的信號也是按同樣的幅度不經衰減的送到喇叭,往往會引起失真,俗稱打底,甚至會對喇叭造成傷害。因此,一般的來說,將音頻電信號送至喇叭之前會用高通濾波器將喇叭不能表現的低頻部分濾掉,濾波器的中心頻率根據各個喇叭的特性不同來做相應的設置。在粉色成年app下载這個係統中,粉红视频app试看的四個衛星喇叭頻率響應是 60Hz以上,所以將喇叭的低切頻率點設在 60HZ。利用 GUI工具設置低切頻率點非常的方便,如下圖所示,點擊 XOVER打開高通低通濾波器切頻點設置對話框,勾去 BYPASS選擇框,然後拖動 L,R HPF就可以實時設置高通濾波器的頻率點,並在 CMD框中顯示 PC發送到 DSP模塊的設置命令,在 Feedback框中顯示返回命令。用同樣的方法可以設置低音通道的低通濾波器的中心頻率。

 

31段圖形均衡 GEQ:將 20HZ到 20KHZ的音頻劃分成 31段,固定 Q值及中心頻率,調節對應的頻段上的 GAIN值,這樣可以方便的調節各種需要的音效,如需語音突出功能,則提升 200HZ到 500HZ頻段,能讓聽眾感覺到聲音清晰就在耳邊的感覺。如想提升低音效果,則可以提升 80Hz到 200HZ的頻段。同樣,所有的調節命令顯示在 CMD框,而 Feedback框會顯示 DSP模塊的返回命令。如下圖所示:

其他的如高音 TREBLE調節,低音 BASS調節,11段參數均衡 PEQ:,延時器,音量壓限器的調節等都可以利用該圖形化工具做相應的調整(詳情請參考 www.megtpensions.com)。在實際的汽車音響係統應用開發時,MCU隻需調用這些調節的命令表,即可完成 DSP軟件的開發和聲音的設定。當然 ,聲音的調試效果則需要專業的聽音工程師進行把關。

一鍵智能聲場測試及優化:

 

在後裝汽車音響市場,因為每款車的大小,喇叭狀態各不相同,4S店或者汽車音響改裝店需要針對於不同的車型進行音響後裝調試,往往費時而且效果並不是很理想,有可能客戶花了高價錢買了好的車載音響係統,而由於後裝調試不夠專業而影響到了音響係統性能的整體發揮。粉色视影免费试看經過多年的研究,開發了一套自動測試喇叭及空間特性的算法,並能根據測試結果自動補償喇叭及空間特性。其原理是,由 DSP內部產生一些特定的噪音序列,通過麥克風拾取從喇叭發出的聲頻響反饋回 DSP,DSP根據得到的聲頻響特性來計算喇叭的補償曲線、優化設定喇叭的音量及延時等,從而使聽音效果達到非常好的狀態。整個過程隻需要用戶或後裝音響調試時將配送的麥克風接上,將麥克風放置在目標聽音位置,然後按下自動設定的按鈕,經過幾分鍾的測試及計算後,便可自動完成優化設定。在這個過程中如果發現有喇叭沒有接好或者極性接反了的話,會提示客戶進行檢查。如果用戶需要得到自己定製的特別的曲線,也可以在優化之前調整 31段圖形 EQ完成目標曲線的設定,然後再執行自動優化的過程即可。

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