摘   要： 詳細(xì)介紹了數(shù)字音效調(diào)節(jié)算法及其在TAS3103A上的軟件實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用了TI公司的48位DSP TAS3103A。該DSP可實(shí)現(xiàn)3聲道，12波段的獨(dú)立的信道均衡。
關(guān)鍵詞：多媒體系統(tǒng); DSP處理器; 均衡器

    隨著中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，消費(fèi)者購(gòu)車(chē)的需求已經(jīng)悄然發(fā)生變化，車(chē)輛的舒適性、便捷性、娛樂(lè)設(shè)備配置逐漸成為選車(chē)的新標(biāo)準(zhǔn)。車(chē)載多媒體系統(tǒng)最初只裝備在個(gè)別高端車(chē)型上，隨著汽車(chē)市場(chǎng)的不斷發(fā)展和各品牌車(chē)型的更新?lián)Q代，這套系統(tǒng)已經(jīng)逐步成為一般車(chē)型的常用裝備。多媒體系統(tǒng)為車(chē)主提供了諸多方便，使駕車(chē)出行變得輕松。車(chē)主可以使用廣泛的信息和娛樂(lè)系統(tǒng)，例如收音機(jī)、CD播放器、TV、導(dǎo)航系統(tǒng)和車(chē)載電話等。消費(fèi)者對(duì)車(chē)載多媒體系統(tǒng)的聲音質(zhì)量要求越來(lái)越高,高水平的音效成為車(chē)載多媒體電子產(chǎn)品的重要賣(mài)點(diǎn)。設(shè)計(jì)師們通過(guò)專業(yè)的數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的音效處理，提升系統(tǒng)的音質(zhì)。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)高品質(zhì)車(chē)載影音多媒體系統(tǒng)。該方案采用了全數(shù)字16:9液晶顯示屏，分辨率高達(dá)800×480。
　系統(tǒng)以雙核SoC為主處理器，處理器內(nèi)置圖形加速部件具備獨(dú)立顯存，令影像播放效果更加流暢。系統(tǒng)可接入四路視頻信號(hào)，分別為DVD、倒車(chē)后視攝像頭、IPOD的視頻和外接備用視頻,通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為ITU656標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，輸入主處理器。
    在音頻方面，不同于市面上其他產(chǎn)品，本系統(tǒng)的CD碟機(jī)與SD卡媒體播放音頻采用全數(shù)字I2S格式輸出，音源全數(shù)字域切換，并直接進(jìn)入專業(yè)的數(shù)字音頻信號(hào)處理器（DSP）中，進(jìn)行全數(shù)字音頻均衡、高低音調(diào)節(jié)，并可以實(shí)現(xiàn)3D聲場(chǎng)效果。該功能完全不同于普通車(chē)載音響采用的模擬濾波器音頻均衡方式，令音質(zhì)更加完美。音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換部分采用業(yè)內(nèi)公認(rèn)的高品質(zhì)24 bit DAC轉(zhuǎn)換器，DAC內(nèi)置過(guò)采樣高階數(shù)字低通濾波器。DAC輸出后的模擬有源濾波器采用4階巴特沃斯型。有源濾波采用發(fā)燒級(jí)運(yùn)放NE5532，模擬音頻部分采用LDO單獨(dú)供電，使得音質(zhì)更完美。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 數(shù)字音效軟件設(shè)計(jì)
　多媒體系統(tǒng)采用均衡器EQ(Equalizer)調(diào)節(jié)音效。均衡器可以分別調(diào)節(jié)各種頻率成分電信號(hào)放大量，從而補(bǔ)償揚(yáng)聲器和聲場(chǎng)的缺陷，具有補(bǔ)償、修飾各種聲源及其他一些特殊作用，即音效。一般的多媒體系統(tǒng)都支持幾種預(yù)置的音效，如正常、搖滾、爵士、民歌、布魯斯、古典、重金屬等,也可以由用戶自己調(diào)節(jié)幾個(gè)主要頻段的增益。
2.1 算法簡(jiǎn)介
    調(diào)節(jié)聲音效果的重要工具均衡器把若干濾波器組合在一起，各自帶有中心頻率、Q、提升或衰減量的控制,如圖2所示。

　當(dāng)用戶選擇預(yù)置的音效模式(一般、流行、經(jīng)典、爵士、搖滾)時(shí)，將預(yù)置的參數(shù)設(shè)定入存儲(chǔ)器。    
　在自定義模式下，實(shí)現(xiàn)音效調(diào)節(jié)需要進(jìn)行增益讀取、系數(shù)計(jì)算、參數(shù)轉(zhuǎn)換和參數(shù)設(shè)置幾個(gè)步驟。
2.3.1 增益讀取
    增益限定為-12 dB~12 dB，由于是圖形化界面調(diào)節(jié)，為使用方便，參數(shù)取整數(shù)。單擊“+”，增益值加1;單擊“-”，增益值減1。將增益通過(guò)驅(qū)動(dòng)DeviceIoControl（）函數(shù)傳遞給DSP TAS3103A。
2.3.2 系數(shù)計(jì)算
    系數(shù)計(jì)算要用到采樣頻率、中心頻率、增益、品質(zhì)因數(shù)幾個(gè)參數(shù)。
    (1)增益：由于用戶設(shè)定的各頻點(diǎn)增益單位是dB，因此先要換算為倍數(shù)。
    (2)采樣頻率：由音源的采樣頻率確定， 本系統(tǒng)中
TAS3103A的輸入端為DVD光驅(qū)，其采樣頻率為44.1 kHz。
    (3)中心頻率：根據(jù)人耳的特性，5個(gè)中心頻點(diǎn)分別為：50 Hz、200 Hz、1 kHz、3 kHz、14 kHz。
    (4)品質(zhì)因數(shù)：按照業(yè)內(nèi)通行算法，取值為1。
    系數(shù)計(jì)算流程如圖6所示。

2.3.3 參數(shù)轉(zhuǎn)換
    32位寄存器中有效位數(shù)為28位,格式為5.23形式，5位是整數(shù)部分(最高位為符號(hào)位)，23位是小數(shù)部分,具體示意如圖7所示。
    將系數(shù)轉(zhuǎn)換為5.23參數(shù)的格式的具體流程如圖8所示。

2.3.4 參數(shù)設(shè)置
    參數(shù)設(shè)置通過(guò)I2C總線對(duì)TAS3103A進(jìn)行讀寫(xiě)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3 應(yīng)用效果
    選用預(yù)定模式中爵士音效，實(shí)現(xiàn)從2 kHz開(kāi)始，高音shelf濾波，使得JAZZ模式樂(lè)器和聲音效果更加飽滿，如圖9、圖10所示。

    本文介紹了車(chē)載影音多媒體系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)說(shuō)明了多媒體系統(tǒng)中用均衡器來(lái)調(diào)節(jié)音效的原理、算法以及在TI公司的音頻DSP TAS3103A上實(shí)現(xiàn)的方法。目前該系統(tǒng)音效已成為產(chǎn)品的突出賣(mài)點(diǎn)。
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