音頻處理算法:讓智能手機產生音箱的效果
發布時間:2012-11-27 責任編輯:easonxu
【導讀】shoujiyonghuzaixiwanggenggaodaikuandetongshi,yexiwangnengyougenghaodeyinpinheshipinzhiliangxiangshou。ertishengyinpinzhiliangbingfeiyishi,shoujiwaixingchicundedaxiao,yijiyinpinwenjiandeyasuochengdudouzhiyuezheshoujiyinpindexiaoguo。
現代智能手機機身靈巧且功能強大,雖然手機尺寸隨機型而有所不同,但總體而言,一款業界一流的器件可將諸多特性封裝到一個大約 110 x 60 x 15mm 的封裝中。
如果將顯示屏和電路板考慮在內的話,那麼留給揚聲器dekongjianjiubuduole。xianzai,rangwomenxiangxiangyixiajiatingyingyuanzhongyigediyinpaoyangshengqisuozhandekongjiandaxiao,yexunimenzhongdaduoshurenhuijiaodezhewanquanshiliangmashishenzhibujubeirenhekebixing。congmouzhongchengdushanglaijiang,dequekeyizhemeshuo。ranershishishang,jibiantamenqueshishiliangzhongjieranbutongdeyingyong,dantamenyunxingdeneirongqueriquxiangsi。yidongtongxindegaosujishu(3G、3.5G、4G)及ji其qi支zhi撐cheng網wang絡luo實shi現xian了le手shou機ji音yin頻pin和he視shi頻pin的de下xia載zai功gong能neng和he回hui放fang功gong能neng。手shou機ji用yong戶hu在zai希xi望wang更geng高gao帶dai寬kuan的de同tong時shi,也ye希xi望wang能neng有you更geng好hao的de音yin頻pin和he視shi頻pin質zhi量liang享xiang受shou。
wentishitishengyinpinzhiliangbingfeiyishi。shouchishebeishengchanchangshangmianlinzhezhuduoxianzhi,qizhonglianggezhuyaoyinsujiushishoujiwaixingchicundedaxiao,yijiyinpinwenjiandeyasuochengdu。xiamianwomenzuoxiejianyan。
外形尺寸
揚yang聲sheng器qi通tong過guo前qian後hou移yi動dong隔ge膜mo將jiang電dian能neng轉zhuan化hua為wei聲sheng波bo。隔ge膜mo推tui動dong空kong氣qi,產chan生sheng聲sheng波bo,經jing由you我wo們men的de耳er朵duo轉zhuan化hua為wei聲sheng音yin。考kao慮lv到dao上shang麵mian提ti到dao的de尺chi寸cun限xian製zhi,手shou機ji能neng夠gou供gong以yi移yi動dong的de空kong間jian並bing不bu大da,所suo以yi隻zhi能neng使shi用yong帶dai有you很hen小xiao隔ge膜mo的de小xiao型xing揚yang聲sheng器qi,隻zhi能neng允yun許xu小xiao範fan圍wei的de移yi動dong。
zaijingtaijichengdianluli,youyuyangshengqixuyaoyidongerxiandeyouxiemafan。erxiaoyangshengqimeifachanshenghenhaodeyinpinxiaoguo,erdangzhongyaoshudiyinpinlvsuoshouyingxiangzuidale。congxiaoxingbianxieshixiaofeileidianzichanpinzhonghuodegaozhideyinpinxiaoguoqueshishigetiaozhan,eryaoxiangyingduigaitiaozhan,zhinengyikaoyougongye、機電、電子學領域的設計師們組成的交叉功能團隊來實現了。電子工程師提出了這一個倡儀:使用音頻處理算法。
壓縮音頻
音頻通常被壓縮成較小文件以供用戶下載。文件壓縮是通過編碼算法實現的(如MP3)。文件的減小可能會造成信息的缺失,最終影響音頻效果。在這種情況下,音頻處理算法同樣也可以派上用場。
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音頻處理算法
muqian,yinpinxinhaochulibingtigaoshoutingtiyandesuanfaduozhongduoyang。jibenchulisuanfashitongguojunhengqiguolvbutongpindaizhenfubianhua,congerkefuyangshengqidequexian。tongguoguanchayangshengqidepinlvxiangying,womenkeyipanduanchunaxiekeyizhongxiannaxiebuneng,ranhoukeyixiangyingdishejichujunhengquxian。mubiaojiushihuoqujuhengdingzhenfudeyinpin,wulunyangshengqipinlvdedaxiaoruhe。
jibenjunhengdeliyongzaidangqianyijingshifenpubian,shimianshangxiaoshoudedaduoshuyinpinzhuanhuanqidoushiyonglejunhengjishu。danyihandeshi,youshizhehaibuzuyigaishanyinpinzhiliang。shishishang,yangshengqijuyousuizheyinpinxinhaodeqiangruoerfashenggaibiandepinlvxiangying(請參見圖1)。

圖 1:揚聲器+音箱頻率響應以及信號電平失真
為(wei)了(le)彌(mi)補(bu)這(zhe)個(ge)影(ying)響(xiang),必(bi)須(xu)得(de)使(shi)用(yong)動(dong)態(tai)濾(lv)波(bo)器(qi)。揚(yang)聲(sheng)器(qi)的(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)會(hui)隨(sui)著(zhe)信(xin)號(hao)振(zhen)幅(fu)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),而(er)這(zhe)些(xie)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)極(ji)點(dian)與(yu)零(ling)點(dian)也(ye)會(hui)相(xiang)應(ying)隨(sui)其(qi)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)。實(shi)施(shi)動(dong)態(tai)濾(lv)波(bo)器(qi)時(shi),類(lei)似(si) DSP 的處理功能必不可少。絕大多數低功率音頻轉換器的功率都不能實現這一點。
另(ling)一(yi)個(ge)有(you)趣(qu)的(de)算(suan)法(fa)是(shi)低(di)音(yin)增(zeng)強(qiang)。該(gai)算(suan)法(fa)通(tong)過(guo)利(li)用(yong)基(ji)頻(pin)缺(que)失(shi)的(de)音(yin)質(zhi)原(yuan)理(li)改(gai)善(shan)了(le)低(di)音(yin)頻(pin)率(lv)的(de)重(zhong)現(xian)。觀(guan)察(cha)小(xiao)型(xing)揚(yang)聲(sheng)器(qi)的(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying),我(wo)們(men)可(ke)以(yi)發(fa)現(xian)它(ta)們(men)的(de)低(di)音(yin)響(xiang)應(ying)是(shi) 3 分貝,其可以是數百赫茲範圍。這就是說這樣的揚聲器並不能很好地重現更低的頻率了。用這些低頻率驅動揚聲器是沒意義的(因為它們是不可能被重現的),甚至是有害的。低頻率將迫使揚聲器作超出其能力範圍的移動,最終會給更高頻率造成更多的失真。
低音增強(請參見圖2)汲取揚聲器無法重現的低音內容,再將其抬高一個倍頻至揚聲器能夠很好工作的位置。比如:假設揚聲器為 300 赫茲點上 3 分貝,而播放內容僅為 200 赫茲,這時低音增強便會將之提升到 400 赫茲,使其得以播放。考慮到音頻內容的音相距 8 度,人的耳朵和大腦會被誘導認為聽到了低頻內容(基頻缺失原理)。xianzai,womenkeyicaiyonglvboqiquchusuoyouzhexiebunengbeizhongxiandediyinpinneirongshiqiwufadaodayangshengqi。diyinzengqiangjigaotonglvboqidetongbushiyongjiangkeyijidadigaishanxiaoxingyangshengqidediyinzhongxiangongneng。

圖 2:低音增強原理
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音頻處理虛擬化法
音頻也可以通過虛擬化法(也稱為 3D)jiayigaishan。qitongguochuangzaochenjinshitingjiaotiyan,zengqianglejingyouyangshengqihuoerjibofangchulaideyinpin。xunihuasuanfashiyinxiangdeyikuoda,shenzhinengrangxiaoxingbianxieshebeiyouxiaochanshengchuxunihuanraolitisheng。tamenduijingyoulitishengxitongshuangtongdaobofangchulaideyinpinjinxingleyitongdianfenxi,bingduiqijinxingqianghua,congershiyonghuxiangxinshengyinlaiziyusimianbafang。zhezhongsuanfaliyonglesuoweiderennaoxiangguanzhuanhuangongneng (HRTF),其解釋了聲音是如何與人類大腦,耳朵,大腦係統相互作用並如何被人腦所詮釋的。
另(ling)一(yi)些(xie)算(suan)法(fa)則(ze)主(zhu)要(yao)是(shi)集(ji)中(zhong)在(zai)改(gai)善(shan)壓(ya)縮(suo)音(yin)頻(pin)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),他(ta)們(men)試(shi)圖(tu)恢(hui)複(fu)在(zai)壓(ya)縮(suo)過(guo)程(cheng)中(zhong)丟(diu)失(shi)了(le)的(de)信(xin)息(xi)。其(qi)往(wang)往(wang)能(neng)對(dui)高(gao)音(yin)頻(pin)內(nei)容(rong)起(qi)特(te)別(bie)作(zuo)用(yong)(大約千赫茲),提高了清晰度。這種算法實現了高音頻,如電影裏的雨聲或歌裏邊的吉他獨奏,可以栩栩如生得到重現。
很多的音頻轉換器(ADC、CODEC 以及 DAC)都支持音頻高級處理功能。在TI,音頻數字信號處理器 (DSP)(或 miniDSP)中都運行了這些算法,這些算法集成到了音頻轉換器中。這款迷你數字信號處理器是在 PurePathTM Studio 圖像開發環境中進行編程的。TLV320AIC36 憑借其模擬輸入與輸出的特性成為了眾多手機產品可以使用的一款器件之一。
總(zong)之(zhi),實(shi)現(xian)手(shou)持(chi)設(she)備(bei)的(de)高(gao)質(zhi)量(liang)音(yin)頻(pin)重(zhong)現(xian)是(shi)一(yi)項(xiang)艱(jian)巨(ju)而(er)複(fu)雜(za)的(de)任(ren)務(wu),它(ta)要(yao)求(qiu)要(yao)有(you)交(jiao)叉(cha)功(gong)能(neng)設(she)計(ji)團(tuan)隊(dui)的(de)投(tou)入(ru)。幸(xing)運(yun)的(de)是(shi),電(dian)子(zi)工(gong)程(cheng)師(shi)現(xian)在(zai)已(yi)經(jing)找(zhao)到(dao)了(le)正(zheng)確(que)的(de)工(gong)具(ju):音頻處理算法,諸如現在描述的這些。
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