心理声学低音增强技术的研究

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1、心理与生理声学@畸@0⑨6@囿0囿响圃响s6⑥0@⑨6@囿0@⑥凹s6@s文章编号：1002—8684(2010)08—0040—04心理声学低音增强技术的研究·论文·周荣冠(瑞声声学科技研发(南京)有限公司，江苏南京210009)(接2010年34卷7期47页)3．4DSP算法实现的准备在采用DSP之前，需要用Matlab验算算法，在3-2中，已经给出了几种基于Matlab的非实时性算法实现的例子。在以从MaⅡab非实时性到DSP实时性实现为目标的过程中，增加了两个用于DSP的准备性工作：(1)加入动态范围控制，可以有效地提高在实时201

2、g1—6dB性运算中输出信号的稳定性。，而输出信号最大幅值为，降为V2在Manab程序中，假设输入信号为()in(2)，1201g=～3dB(如图16所示)，且波形与原先完全150Hz，采样率为44100Hz，每周期采样点为44100／、／2150=294点。心理声学低音增强算法需要产生谐波成相同。依此类推，若输入信号变化范围为12dB，输出分，算法框图如图13所示。信号变化范围只有6dB。所以，在DSP实时处理中，若输入信号突然加大，加入动态范围控制后，可以有效地控制输出谐波信号的动态范围。取A=l，一0．25，r=0．5，通过Matla

3、b计算出的输出信号Y如图14所示。(2)加入输入输出的关系曲线，可以利用查表法用于定点、浮点DSP。在Matlab中，设输入信号为x(t)，输出信号为y(t)，取(t)幅值在[一1，1]，可以得到相应的y(t)幅值，根据两者的值，可以得到输入输出的关系曲线(如图17所示)，此输入输出关系曲线与输入信号的频率无关，只与从图14中可以看出，输出信号为非线性的周期信心理声学低音增强算法中的非线性处理过程有关。所号，包含有150Hz的谐波成分，用Matlab做Fn’处理以，在DSP实时处理中，可以先生成对应于输入信号分析频谱，如图15所示，包含了各

4、次谐波成分。[-1，1]幅值的输出信号的幅值表，只要知道输入信号的动态范围控制的部分，也即是图13框图中的幂运值，就能直接查表得到输出信号的值，从而省去中间的算部分，算法中，输入信号先进行了幂运算，其中设指运算量，提高DSP实时处理速度和能力。数r为0．5。3．5DSP算法的实时性原型实现当输入信号的最大振幅为±1时，设此时的输入信利用ADI公司的ADSP21161开发板进行DSP算号为0dB，输出信号的最大幅值为1(如图l4所示)；法实现，其中有几个步骤：当改变输入信号幅值为0．5时，此时输入信号降为(i)ADSP21161开发板采用AD

5、I公司AD1836囫妻查丝型鳢蔓笪堂蔓塑心理与生理声学@响⑨0⑨6@囿0圃响晌0⑨0⑨6@囿0@⑨凹6@值曲线以Y轴轴对称，所以，取绝对值后查表得到的值，即是余弦运算值。(3)采用单频信号进行DSP算法运算的实例输入信号用CoolEdit生成，为一个单声道的150Hz单频信号，采用心理声学低音增强算法，得到包含有150Hz高次谐波的信号，如图19所示。图中y轴坐标AudioCodec，支持96，48kHz采样率，对音频处理而为0．6，输入信号幅度约为0．2，输出信号幅度约为0．45。言，48kHz采样率是比较好的选择，但由于在程序中，需要使

6、用FIR滤波器，当低通滤波截止频率很低时(200-400Hz)，高采样率会使得滤波器阶数达到几千，■■鞴¨l_

7、；■一一II．毫瓣所以，先对其进行降采样至24kHz，24kHz的采样率对于普通的扬声器和音乐信号已基本能满足要求。(2)在DSP程序中，在进行幂运算、正弦运算、余弦运算时，均采用查表法。图l8为各运算的输入输出图19DSP输入、输出信号内存观察图对应曲线图。将输入信号幅度增加一倍，得到图20所示的DSP输入、输出信号波形图。图20DSP输入、输出信号内存观察图(增大输入信号后)图中，输入信号幅度约为0．4，增幅约为0．2，分贝值

8、变化范围为201g0．4=6dB；输出信号幅度约为0．6，增幅约为o．15，分贝值变化范围为20lg鲁=2．5dB。(4)采用音乐信号输入，进行实时DSP处理，处理框图如图21所示。左声道FIR左声道由于查表时指针序列从0开始，所以虽然输入信输入高通l输出号为一1到1，生成输出信号数据列表时，输入信号只从l低FI通Rll谐动波态产处生理UlI带FI通RUlI增控益制0到1，所以有以下3个注意点：一l右输声出道①在查表法进行幂运算(此算法中为开方运算)输入ll高通I图21DSP处理框图时，输入信号为一1到1，需要先判断输入信号是否为负，若为负

9、，则需要取绝对值，再查表，查表的值即为运程序中，采用的FIR低通阶数和带通阶数均为算值。186阶，DSP运行过程中，采用optimization优化，主程②在查表法进行正弦运算时