DSP音频数字信号处理系统与方法技术方案

技术编号:11976050 阅读:101 留言:0更新日期:2015-08-31 02:10
本发明专利技术涉及电声技术领域,尤其涉及一种DSP音频数字信号处理系统与方法,所述DSP音频数字信号处理系统包括音频模拟信号输入接口模块、DSP数字信号处理模块、音频模拟信号输出接口模块、单片机微控制模块、显示模块及用户操作接口模块,所述显示模块、用户操作接口模块以及DSP数字信号处理模块均与单片机微控制模块信号连接,所述音频模拟信号输入接口模块以及音频模拟信号输出接口模块均与DSP数字信号处理模块信号连接,采用这种系统与方法可以将传统的纯模拟信号处理的音频功放前级改为带DSP数字信号处理功能的数字前级,依靠数字信号处理的高速、高效和灵活性。

【技术实现步骤摘要】
DSP音频数字信号处理系统与方法
本专利技术涉及电声
,尤其涉及一种DSP音频数字信号处理系统与方法。
技术介绍
音频电信号转换为实际的声音信号,通过扬声器来完成,作为一种换能器件,其性能优劣对音质的影响最大。在音响设备中,扬声器是最重要的器件,同时也是最薄弱的器件,虽然种类繁多,但结构原理基本上是相同的,另外由于材质的不同,造成不同的扬声器性能差异巨大,其在频率响应上的固有缺陷是无法完全通过更新设计或材料选择来弥补的。音箱是整个音响系统的终端设备,其发声部件就是扬声器,所以,扬声器的性能也就在很大程度上确定了音箱的性能。音箱可分为有源音箱(也叫主动式音箱)和无源音箱(也叫被动式音箱)两类,有源音箱内部自带专用的功率放大电路,使用较低的音频信号电平直接驱动,无源音箱需要外接功放。本专利技术针对的是有源音箱,因此,在所有文挡中多提高的音箱均指有源音箱。传统的功放采用纯模拟电路,除过对音频信号进行放大外,如果想对音箱的频响性能进行矫正,只能通过增加硬件电路来实现,受电路原理和元件参数的影响,很难达到理想的效果,并且只能做些简单的调整,如果想要实现精密调节,就会极大的增加实现电路的复杂程度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种DSP音频数字信号处理系统与方法,采用这种系统与方法可以将传统的纯模拟信号处理的音频功放前级改为带DSP数字信号处理功能的数字前级,依靠数字信号处理的高速、高效和灵活性,从软件层面上来弥补扬声器、音箱以及音频功放的固有缺陷,对音响系统的性能参数和听觉效果进行大幅度提升。本专利技术所采用的技术方案是:一种DSP音频数字信号处理系统与方法,所述DSP音频数字信号处理系统包括音频模拟信号输入接口模块、DSP数字信号处理模块、音频模拟信号输出接口模块、单片机微控制模块、显示模块及用户操作接口模块,所述显示模块、用户操作接口模块以及DSP数字信号处理模块均与单片机微控制模块信号连接,所述音频模拟信号输入接口模块以及音频模拟信号输出接口模块均与DSP数字信号处理模块信号连接;所述音频模拟信号输入接口模块用于连接外部音频信号输入、信号放大及提高信噪比,并将处理后的信号送入DSP数字信号处理模块的模拟信号输入接口;所述DSP数字信号处理模块用于对输入的模拟音频信号进行A/D转换、数字信号处理,处理结束后再通过D/A转换输出经过分频后的高音、低音和超低音模拟信号到音频模拟信号输出接口模块;所述音频模拟信号输出接口模块分高音输出通道、低音输出通道和超低音输出通道,高音输出通道和低音输出通道分别与功放后级高音、低音放大电路连接,超低音输出通道输出的超低音信号直接作为超低音音箱的信号源;所述显示模块作为用户接口界面,用于显示系统功能、模块运行状态、参数以及用户操作指示;所述用户操作接口模块集成系统所有操作与设置为一体;所述单片机微控制模块用于控制系统中其他模块的运行状态;所述单片机微控制模块中的单片机微控制程序中集成有DSP数字信号处理的程序代码和参数,主要功能包括DSP数字信号处理程序代码和参数的载入、DSP数字信号处理各功能模块的运行状态控制和运行参数设置更新、LCD显示控制与更新、用户操作检测与识别、系统运行状态和系统掉电监控;所述DSP数字信号处理模块包括依次信号连接的A/D转换模块、扬声器频响曲线矫正模块以及D/A转换模块;所述DSP音频数字信号处理方法主要包括以下步骤:(1)、设定扬声器频响曲线矫正参数以及通过用户操作接口模块设定其他参数;(2)、外部音频模拟信号输入音频模拟信号输入接口模块,然后经过音频模拟信号输入接口模块信号放大及提高信噪比后输入到A/D转换模块,然后再经过A/D转换模块转变成音频数字信号输入到扬声器频响曲线矫正模块;(3)、扬声器频响曲线矫正模块根据步骤(1)设定的扬声器频响曲线矫正参数来对传输过来的音频数字信号进行处理;(4)、将步骤(3)处理后的音频数字信号输入到D/A转换模块,然后经过D/A转换模块转化变成音频模拟信号;(5)、将步骤(4)转化后的音频模拟信号通过音频模拟信号输出接口模块输出;且所述步骤(1)的设定扬声器频响曲线矫正参数主要包括以下步骤:A、首先使用电声测试仪器,在标准的消声室里测得音箱的实际频率响应曲线和实际相位响应曲线;B、将步骤A中所测得的实际频率响应曲线与由扬声器工程师和音箱工程师来制定的目标频率响应曲线进行对比,获得在音频各个频率点上的差值,从而得出一个扬声器频率响应曲线矫正表,所述矫正表包括所要插入的频率矫正点的个数,以及每个频率点所需滤波器的中心频率、滤波器类型、滤波器Q值及提升或衰减的幅度参数;C、根据步骤B所获得的扬声器频率响应曲线矫正表中的参数来对扬声器频响曲线矫正模块进行设置;D、将步骤C所设置好的扬声器频响曲线矫正模块单独下载到专用的扬声器频率响应曲线矫正调试板中,并重复步骤A,对经过矫正后的音箱进行测试,获得经过矫正后实际测得的音箱频率响应曲线,并与步骤B中制定的目标频率响应曲线进行对比,如果两者还有区别,则对扬声器频率响应曲线矫正表进行微调整,然后根据微调整后扬声器频率响应曲线矫正表中的参数对扬声器频响曲线矫正模块进行设置,之后再重复步骤步骤D,直至两者相同;E、将步骤D调整完成的扬声器频率响应曲线矫正表中的参数来对扬声器频响曲线矫正模块进行设置,再将设置好的扬声器频响曲线矫正模块添加到DSP数字信号处理模块中。采用以上结构与方法与现有技术相比,本专利技术具有以下优点:本专利技术将DSP数字信号处理技术引入到音频信号放大系统中,设计一套具有DSP数字信号处理功能的音频功放前级系统,依靠DSP强大的数字信号处理能力和可编程性,在软件层面上来对音箱的性能进行提升,本系统可以彻底省去音频信号处理模拟电子电路部分,使用一块DSP数字信号处理芯片和简单的外围电路来代替,所有跟音频信号处理有关的功能全部使用软件来完成,最后集成到DSP芯片中加以实现,功能上的增加并不需要对硬件进行任何改动,并且可以做到更精细的调节和处理,以往依靠纯硬件电路不可能实现的功能,在本系统中可以轻松的实现。同时,在系统中加入单片机微控制系统和显示功能,集成所有操作于一个带按键的旋转编码器中,使整个系统更加的智能化和可显示化,极大提升人机可操作性能。对整个音箱来说,性能更加接近理想化要求。附图说明图1为本专利技术DSP音频数字信号处理系统与方法的系统框图。图2为本专利技术DSP音频数字信号处理系统与方法系统开机步骤图。图3本专利技术DSP音频数字信号处理系统与方法系统设置操作流程图。图4为本专利技术DSP音频数字信号处理系统音箱的频响曲线在矫正前和矫正后的对比结果。图5为本专利技术DSP音频数字信号处理系统音箱的可选音效及其对应的频响曲线。图6为本专利技术DSP音频数字信号处理系统音箱在安装位置不同时所进行的处理效果对比图。图7为本专利技术DSP音频数字信号处理系统音箱高、低音处理模块的处理效果图。图8为本专利技术DSP音频数字信号处理系统超低音音箱对频响曲线矫正的效果和超低音截止频率的设置。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本专利技术做进一步描述,但是本专利技术不仅限于以下具体实施方式。如图所示:一种DSP音频数字信号处理系统与方法,所述DSP音频数字处理系统包括音频模拟信号输入接口模本文档来自技高网...
DSP音频数字信号处理系统与方法

【技术保护点】
一种DSP音频数字信号处理系统,其特征在于:所述DSP音频数字信号处理系统包括音频模拟信号输入接口模块、DSP数字信号处理模块、音频模拟信号输出接口模块、单片机微控制模块、显示模块及用户操作接口模块,所述显示模块、用户操作接口模块以及DSP数字信号处理模块均与单片机微控制模块信号连接,所述音频模拟信号输入接口模块以及音频模拟信号输出接口模块均与DSP数字信号处理模块信号连接;所述音频模拟信号输入接口模块用于连接外部音频信号输入、信号放大及提高信噪比,并将处理后的信号送入DSP数字信号处理模块的模拟信号输入接口;所述DSP数字信号处理模块用于对输入的模拟音频信号进行A/D转换、数字信号处理,处理结束后再通过D/A转换输出经过分频后的高音、低音和超低音模拟信号到音频模拟信号输出接口模块;所述音频模拟信号输出接口模块分高音输出通道、低音输出通道和超低音输出通道,高音输出通道和低音输出通道分别与功放后级高音、低音放大电路连接,超低音输出通道输出的超低音信号直接作为超低音音箱的信号源;所述显示模块作为用户接口界面,用于显示系统功能、模块运行状态、参数以及用户操作指示;所述用户操作接口模块集成系统所有操作与设置为一体;所述单片机微控制模块用于控制系统中其他模块的运行状态;所述DSP数字信号处理模块包括依次信号连接的A/D转换模块、扬声器频响曲线矫正模块以及D/A转换模块。...

【技术特征摘要】
1.一种DSP音频数字信号处理系统,其特征在于:所述DSP音频数字信号处理系统包括音频模拟信号输入接口模块、DSP数字信号处理模块、音频模拟信号输出接口模块、单片机微控制模块、显示模块及用户操作接口模块,所述显示模块、用户操作接口模块以及DSP数字信号处理模块均与单片机微控制模块信号连接,所述音频模拟信号输入接口模块以及音频模拟信号输出接口模块均与DSP数字信号处理模块信号连接;所述音频模拟信号输入接口模块用于连接外部音频信号输入、信号放大及提高信噪比,并将处理后的信号送入DSP数字信号处理模块的模拟信号输入接口;所述DSP数字信号处理模块用于对输入的模拟音频信号进行A/D转换、数字信号处理,处理结束后再通过D/A转换输出经过分频后的高音、低音和超低音模拟信号到音频模拟信号输出接口模块;所述音频模拟信号输出接口模块分高音输出通道、低音输出通道和超低音输出通道,高音输出通道和低音输出通道分别与功放后级高音、低音放大电路连接,超低音输出通道输出的超低音信号直接作为超低音音箱的信号源;所述显示模块作为用户接口界面,用于显示系统功能、模块运行状态、参数以及用户操作指示;所述用户操作接口模块集成系统所有操作与设置为一体;所述单片机微控制模块用于控制系统中其他模块的运行状态;所述DSP数字信号处理模块包括依次信号连接的A/D转换模块、扬声器频响曲线矫正模块以及D/A转换模块;根据上述DSP音频数字信号处理系统的DSP音频数字信号处理方法,它包括以下步骤:(1)、设定扬声器频响曲线矫正参数以及通过用户操作接口模块设定其他参数;(2)、外部音频模拟信号输入音频模拟信号输入接口模块,然后经过音频模拟信号输入接口模块信号放大及提高信噪比后输入到A/...

【专利技术属性】
技术研发人员:闫峻闫秉耀张涛
申请(专利权)人:宁波中荣声学科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

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