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一款高性能数字音频处理器的设计与实现

一款高性能数字音频处理器的设计与实现

作者：陈勇西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着科技的进步,人类生活水平的提高,人们对音频播放的质量也提出了更高的要求。数字音频处理技术以其更高的保真度(采样精度高和采样频率高)、处理过程中不易混入噪声(不受温度和电压等因素的影响)、实现方式简单多样等优点已经逐步取... 详细信息

随着科技的进步,人类生活水平的提高,人们对音频播放的质量也提出了更高的要求。数字音频处理技术以其更高的保真度(采样精度高和采样频率高)、处理过程中不易混入噪声(不受温度和电压等因素的影响)、实现方式简单多样等优点已经逐步取代了传统的模拟音频处理方式。目前,高性能数字音频处理器已经被广泛的应用于笔记本、汽车音响、手机、家庭影院等设备中。因此设计一款高性能、多功能、高保真的数字音频处理专用芯片具有十分重要的现实意义。本论文来源于西安电子科技大学电路CAD所科研项目“高速电子电路电磁制造技术研究/数字音频功放与智能型光电传感集成电路关键技术”,深入研究了音效处理的算法,结合目前主流数字音频处理的系统结构,设计并实现了一款可编程的高性能数字音频处理器。本论文的主要研究内容和成果如下:1.在音效处理过程中,采用了多采样率变化技术以支持更高的采样频率,系统最高可支持192KHz的采样频率,为了突破主时钟频率的限制,改进了插值和抽取滤波器的实现结构,不仅节省了时钟资源,而且将存储资源降低至传统的一半。2.针对传统3D音效处理过程计算量大、存储量大等缺点,提出了一种新的3D音效算法。该算法具备结构简单,计算量小等优点。3.在音量控制方面加入了多频段AGL,实现了更加丰富的动态范围控制。本设计将传统的频率分割器实现结构进行优化,减少了滤波器的使用,从而减小芯片面积。4.改进了音效均衡器单元的硬件实现结构,在计算量保持不变的情况下,将存储资源降低至传统的一半。5.提出了一种3阶Mash结构的音频sigma-delta(Σ-Δ)DAC。该数模转化器采用一阶相位累加器来实现传统的Σ-Δ架构,并将其使用硬件描述语言来实现,这样整个系统均采用数字实现,从根本上解决了各级间的失配问题,从而提高系统性能。实测芯片得到的SNDR高达到90dB,THD+N保持在0.4%以内。本论文首先介绍了该数字音频处理的整体架构;然后对各个子模块的算法进行研究,采用MATLAB中simulink仿真工具进行验证,并对算法进行优化;接着使用verilog语言实现各个模块,并对各个子模块的RTL级代码,进行详细的仿真验证;然后使用FPGA对整个数字音频处理过程进行原型验证,确保其在时序和功能上能满足硬件实现的要求;接着采用Magnachip 180nm 1P4M标准CMOS工艺进行数字后端设计,生成最终的流片版图;最后再对芯片的功能和性能进行详细的测试。

关键词：高性能数字音频处理 3D音效多频段动态AGL DAC

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数字音频处理器在会议扩声增益中的作用

中国传媒科技 2013年第12X期 121-123页

作者：关大伟吉林人民广播电台

现代会议中心拥有多种功能的综合性信息资源交流,摆脱了原有单一的以听、说为主的交流场所,符合我国和国际高度现代化会议的需要,因此,在国内也有越来越多的大型国际性研讨会议、商务会议选择在此召开。随之会议系统的配置和功能也就越... 详细信息

现代会议中心拥有多种功能的综合性信息资源交流,摆脱了原有单一的以听、说为主的交流场所,符合我国和国际高度现代化会议的需要,因此,在国内也有越来越多的大型国际性研讨会议、商务会议选择在此召开。随之会议系统的配置和功能也就越来越完善。并且对于现代化会议中心的设计也有了很大的改变。对于现代数字会议系统的构成和特点也是摆在广大电气设计人员面前一个新的挑战,也希望对此有更全面的了解,如何设计大型的现代国际会议中心的会议系统也是一个必须要迎接的挑战。因此,关于相关系统的基本构成和特点,笔者就以某品牌DCM系统(数字会议网络系统)作为案例进行了分析和一些简介。

关键词：音频处理器会议系统数字会议声增益数字音频处理数字音频技术调音台电气设计混音电声设备

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数字音频处理器的原理及使用方法

卫星电视与宽带多媒体 2021年第14期 38-40页

作者：张宝文广东省阳江中波转播台

本文就音频处理器的原理及如何合理有效地使用音频处理器进行了阐述.

关键词：数字音频处理多频段压缩削波失真响度

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浅析课件开发中数字音频的处理方法

中国医学教育技术 2009年第4期23卷 349-351页

作者：张新贤西北民族大学现代教育技术学院

从课件开发的角度，在分析课件中音频素材的类型、特点及处理要求的基础上，对数字音频处理的内容和环节优化做了介绍，并总结出数字音频技术在课件开发领域中应用的一般方法和具体内容。

关键词：数字音频处理课件开发语音修补润色

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基于数字音频信号处理技术的在线教学系统

电声技术 2024年第9期48卷 124-126页

作者：江少练揭阳市卫生学校广东揭阳522021

音频质量是影响在线教学效果的关键因素。探讨基于数字音频信号处理技术的在线教学系统,重点分析音频压缩编码、噪声抑制、语音识别等技术在教学实践中的应用效果。通过优化音频编解码参数、引入自适应降噪算法及集成语音转写引擎,有效... 详细信息

音频质量是影响在线教学效果的关键因素。探讨基于数字音频信号处理技术的在线教学系统,重点分析音频压缩编码、噪声抑制、语音识别等技术在教学实践中的应用效果。通过优化音频编解码参数、引入自适应降噪算法及集成语音转写引擎,有效提升在线教学系统的音频传输质量、降噪效果及文本获取能力。

关键词：数字音频处理在线教学系统音频编码

MPEG-2先进音频编码(AAC)的研究和软件仿真

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应用声学 1999年第5期18卷 19-23页

作者：包益平陈健上海交通大学上海200030

ＭＰＥＧ－２ＡＡＣ是ＩＳＯ／ＩＥＣＭＰＥＧ组织继ＭＰＥＧ－１、ＭＰＥＧ－２音频编解码标准后，制定的最新国际标准（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８－７），在６４ｋｂｐｓ／每声道低码率时能提供全透明音质。本文对其编解码算法... 详细信息

ＭＰＥＧ－２ＡＡＣ是ＩＳＯ／ＩＥＣＭＰＥＧ组织继ＭＰＥＧ－１、ＭＰＥＧ－２音频编解码标准后，制定的最新国际标准（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８－７），在６４ｋｂｐｓ／每声道低码率时能提供全透明音质。本文对其编解码算法进行了简要介绍。论文作者对ＭＰＥＧ－２ＡＡＣ进行了软件仿真，文中介绍了仿真结果，仿真时对ＡＡＣ标准所附编码范例中的一些不妥之处，作了改进，文中列举了６方面的修正。

关键词： MPEG AAC 心理声学模型数字音频处理

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基于小波变换技术的数字音频高频激励算法

浙江工业大学学报 2009年第2期37卷 201-203,207页

作者：夏大强浙江广播电视集团浙江杭州310005

实现音频信号高频激励的主要方法是产生音频信号的高次谐波,一般有机械激励法和模拟激励法.针对数字音频信号提出了基于小波谱激励的高频激励法,应用该算法可以针对音频信号的不同空间(频段)进行高频激励,算法灵活性更大,可以适应不同... 详细信息

实现音频信号高频激励的主要方法是产生音频信号的高次谐波,一般有机械激励法和模拟激励法.针对数字音频信号提出了基于小波谱激励的高频激励法,应用该算法可以针对音频信号的不同空间(频段)进行高频激励,算法灵活性更大,可以适应不同类型音频信号的高频激励需求.论文在音频信号小波分解基础上,通过外推法估计信号的高次谐波分量,形成信号小波分解的外推细节空间,最后通过综合得到高频激励后的数字音频.针对不同类型音频信号,通过调整外推加权系数,本激励算法均达到了与信号类型相适应的高频激励效果.本激励算法可应用于对低采样率音频信号的高频补偿.

关键词：数字音频处理小波变换高频激励

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坐在家中享受电脑播放DTS的乐趣

微型计算机 2001年第3期21卷 73-75页

作者：牟缜

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基于FPGA的音频处理器的设计与实现

基于FPGA的音频处理器的设计与实现

作者：刘虹武汉理工大学

学位级别：硕士

目前,随着家用和便携式音频处理器如DVD音频唱盘、MP3多媒体播放器、助听器等的发展,它们对系统的音质、体积、功耗和处理速度的要求越来越苛刻,数字音频处理技术已经逐渐取代模拟音频处理技术,并且得到了迅速的普及和发展。音频处理的... 详细信息

目前,随着家用和便携式音频处理器如DVD音频唱盘、MP3多媒体播放器、助听器等的发展,它们对系统的音质、体积、功耗和处理速度的要求越来越苛刻,数字音频处理技术已经逐渐取代模拟音频处理技术,并且得到了迅速的普及和发展。音频处理的数字化是利用数字滤波算法对采集到的音频信号进行变换处理来实现的。传统的数字滤波器采用乘法和累加(MAC)结构,需要进行多次的乘法和加法运算。由于乘法器庞大的结构,占用了音频处理芯片上的大部分面积,消耗了大部分功率,使得音频处理系统在体积和处理速度上存在着不足,所以传统的数字滤波器不能很好的满足家用和便携式音频处理器对体积小、功耗小、信号处理速度高的要求。本文分析了数字音频处理技术中数字滤波器的各种传统实现算法,尤其是研究了FIR数字滤波器的实现算法,在分析了数字滤波器的传统算法的基础上,针对家用和便携式音频处理系统,提供一种基于FPGA的音频处理器的实现方案,以适应便携式和家用设备对处理器体积和功耗小的发展要求。该方案对实现N阶FIR数字滤波器的传统算法进行了改良,将滤波器的系数用浮点数表示法来表示,使得原本至少需要一个乘法器和一个加法器来实现滤波功能,现在仅需要若干次加法和移位运算就可以实现,很大程度降低了设计的复杂度和系统功耗,也减少了芯片的面积。同时采用硬件描述语言VHDL实现了音频处理器各个模块的设计。

关键词：数字音频处理数字滤波器 FPGA VHDL