DSP設計的數字音頻信號處理

馮志鴻

摘要：本文基于DSP設計的數字音頻信號處理做了概述與分析，具有一定參考借鑒價值。

[關鍵詞]DSP數字音頻信號處理

1引言

數字音頻已經具有很長的發展歷史，在1937年就已經發明出了PCM，此技術也為后續的數字音頻信號處理技術奠定了良好的基礎。雖然在早起已經具有了一定的基礎，但是數字音頻處理技術的發展仍然會受到多方面的影響，所以在后續的幾十年內都未能得到實質性的進展，而是隨著其它相關的技術發展而緩慢前行。繼上世紀90年代后，數字技術發展迅速，各種數字錄音、環繞音頻等技術都得到了突破性的發展。到了今天，數字化這個概念已經非常成熟，許多大型的企業都紛紛推出了自己的數字產品，可以說如今我們正處于一個數字化時代。

2數字信號處理DSP與數字音頻信號處理概述

2.1數字信號處理DSP概述

數字信號處理DSP是一門涉及多學科的新型學科，它隨著計算機技術的快速發展也得到了很大的發展。在過去十幾年里，數字信號處理DSP已經逐漸成為通信行業中一項極其重要的技術。數字信號處理DSP主要是通過計算機或者專業化的工具，以數字化的方式完成信號的手機、轉換、識別等任務，最終得到所需要的數字信號。DSP數字信號處理技術主要是以數字信號處理的理論、實現及運用為基礎發展而來，理論上的發展促進了技術的實現以及應用，而應用反過來有促進了理論的提高。數字信號處理DSP涉及到許多領域，如數學、微積分、概率等都是以數字信號處理DSP技術作為基礎工具，而音頻信號處理也與之密切相關。

2.2數字音頻信號處理概述

DSP在數字音頻信號處理中的運用主要有：糾錯、多重利用、語音合成、數據轉換等，基于DSP的數字音頻信號還可以實現多樣化的效果，絕對部分用戶都可以通過此技術下的設備聽出不同的效果。如在一些特殊場景中就可以清晰的聽到子彈在耳邊呼嘯而過的聲音，用戶往往會對這些效果感到好奇與新鮮，因此也會給予更多的關注度。若一個數字音頻產品缺乏用戶所喜愛的功能，那么即便它的音質再好也難以滿足用戶的實際需求。其中德州儀器TI就具有兩種數字音頻方案，其中最為關鍵的就是DSP技術。當音頻產品需要對多音頻進行處理時，TI所具有強大的音頻解決方案就可以使用DSP中強大的算法，將不同來源的數字資料直接輸送到揚聲器中。目前大部分的音頻處理過程是通過數字線路連接的形式，這樣就可惡意有效避免模擬信號過程中所存在的功能缺失以及信號損失等。最后，TI的DSP芯片還可以處理：音頻標準的其它格式，如立體環繞音效、AC3以及AAC。若音頻產品后期需要進行提高音質的操作，TI也具有TAS300x系統，可以執行芯片內含的先進濾波算法，同時對揚聲器的相應特征進行實時修正。為了提高音頻的處理效果，無論是個人還是企業所用的音頻產品都已經開始朝著數字化趨勢不斷發展，同時它也在不斷推進消費市場的發展，隨著數字音頻處理技術的提高，未來音頻產品市場的行情將會發生巨大的改變。

3數字音頻處理系統分析

傳統的音頻產品在設計的處理過程中基本都使用的為模擬設備，他具有體積大、精度低、易于受到外界環境影響，同時設備內部的元件發生老化現象是很容易影響設備的正常運行及使用。而數字音頻處理設備與之相比較則具有著許多的優勢，如在體積方面相比小許多，音頻精準度也會大幅度提高，不易受到外界環境的影響與干擾，即便音頻設備的元件發生老化的現象，也不會對使用效果產生太大的影響。其次根據輸入信號可以將其分為模擬輸入與數字輸入兩種，而揚聲器大部分是以模擬設備為主，因此經過數字處理的信號是需要經過數模轉換器DAC將其轉化為相應的模擬信號。目前伴隨著數字信息處理技術DSP的發展，數字音頻系統的輸出可以通過數字的形式進行，進而省去了中間的環節，通過數字信號直接作用于音箱讓其保持正常運行。

3.1輸入與輸出為模擬量的數字音頻系統分析

輸入與輸入為模擬量的數字音頻系統，錄音機以及收音機都可以作為模擬信號進行輸入，其它類型的模擬信號也可以，當模擬信號通過ADC模數轉換器后會處理生成數字信號，之后再進入DAP數字音頻處理設備內部進行濾波及音量等控制操作，若DAP所選用的為DSP芯片，那么可以處理相應業界標準的各種音頻格式。處理后的數字音頻信號再經過DAC數模轉換器轉換成為模擬量，最后輸送至揚聲器。

3.2輸入為數字量的數字音頻系統分析

數字信號在數字音頻系統傳輸過程中不會像模擬信號那樣存在損耗以及干擾的影響，所以許多的音頻設備都開始轉用數字輸出接口，例如CD以及DVD等。當數字信號傳輸至數字音頻接收器后，它能夠將信號編碼成為DAP數字音頻處理器所支持的格式，除此之外如CD、DVD等設備，當所進行播放的時，音頻信號會被編碼成為PCM數據，是DAP所支持的格式，之后經過DAP處理轉換成為模擬量進行輸出驅動。

3.3數字功放的音頻系統

數字功放主要是指通過開關電路將音頻的功率進行放大，然后再經過濾波器將其還原成音頻模擬信號，再將模擬進行輸出實現音頻所具有的功能。數字功放的主要優勢是它能夠在功率轉換上沒有采用任何模擬放大反饋電路，能夠有效避免瞬間失真的現象發生;它的電路所具有的過載能力很大，遠遠超過了模擬功放;最后數字功放極高的效率，且在工作過程中基本不會發熱可以極大降低整機的成本、體積以及重量。

4結束語

綜上所述，數字信號處理DSP是開展數字音頻處理的基礎，DSP技術對于數字音頻處理而言具有著重要的意義。因此應相關工作人員應積極研究數字信號處理DSP技術，并將其應用于數字音頻處理過程之中，充分發揮出DSP所具有的優勢，讓人們能夠獲得更好的音頻產品，進而滿足人們對音頻產品的實際需求。

參考文獻

[1]夏海旻.基于DSP的數字音頻處理器的設計[J].中國新技術新產品，2016（09）：44-

[2]王劍飛，程耀瑜，基于DSP的多路音頻信號采集與處理設計[J].光電技術應用，2013，28（04）：72-75.

[3]周紅鷗，基于DSP的音頻信號采集處理系統設計[J].西南民族大學學報（自然科學版），2011，37（S1）：100-103.