Dsp音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)與方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電聲【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)與方法，所述DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)包括音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊、DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊、音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊、單片機(jī)微控制模塊、顯示模塊及用戶操作接口模塊，所述顯示模塊、用戶操作接口模塊以及DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊均與單片機(jī)微控制模塊信號(hào)連接，所述音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊以及音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊均與DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊信號(hào)連接，采用這種系統(tǒng)與方法可以將傳統(tǒng)的純模擬信號(hào)處理的音頻功放前級(jí)改為帶DSP數(shù)字信號(hào)處理功能的數(shù)字前級(jí)，依靠數(shù)字信號(hào)處理的高速、高效和靈活性。
【專利說(shuō)明】DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)與方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電聲【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)與方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 音頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的聲音信號(hào)，通過(guò)揚(yáng)聲器來(lái)完成，作為一種換能器件，其性 能優(yōu)劣對(duì)音質(zhì)的影響最大。在音響設(shè)備中，揚(yáng)聲器是最重要的器件，同時(shí)也是最薄弱的器 件，雖然種類繁多，但結(jié)構(gòu)原理基本上是相同的，另外由于材質(zhì)的不同，造成不同的揚(yáng)聲器 性能差異巨大，其在頻率響應(yīng)上的固有缺陷是無(wú)法完全通過(guò)更新設(shè)計(jì)或材料選擇來(lái)彌補(bǔ) 的。音箱是整個(gè)音響系統(tǒng)的終端設(shè)備，其發(fā)聲部件就是揚(yáng)聲器，所W，揚(yáng)聲器的性能也就在 很大程度上確定了音箱的性能。音箱可分為有源音箱(也叫主動(dòng)式音箱)和無(wú)源音箱(也叫 被動(dòng)式音箱）兩類，有源音箱內(nèi)部自帶專用的功率放大電路，使用較低的音頻信號(hào)電平直接 驅(qū)動(dòng)，無(wú)源音箱需要外接功放。本發(fā)明針對(duì)的是有源音箱，因此，在所有文擋中多提高的音 箱均指有源音箱。傳統(tǒng)的功放采用純模擬電路，除過(guò)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行放大外，如果想對(duì)音箱 的頻響性能進(jìn)行矯正，只能通過(guò)增加硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，受電路原理和元件參數(shù)的影響，很難 達(dá)到理想的效果，并且只能做些簡(jiǎn)單的調(diào)整，如果想要實(shí)現(xiàn)精密調(diào)節(jié)，就會(huì)極大的增加實(shí)現(xiàn) 電路的復(fù)雜程度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)與方法，采 用該種系統(tǒng)與方法可W將傳統(tǒng)的純模擬信號(hào)處理的音頻功放前級(jí)改為帶DSP數(shù)字信號(hào)處 理功能的數(shù)字前級(jí)，依靠數(shù)字信號(hào)處理的高速、高效和靈活性，從軟件層面上來(lái)彌補(bǔ)揚(yáng)聲 器、音箱W及音頻功放的固有缺陷，對(duì)音響系統(tǒng)的性能參數(shù)和聽(tīng)覺(jué)效果進(jìn)行大幅度提升。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)與方法， 所述DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)包括音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊、DSP數(shù)字信號(hào)處理 模塊、音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊、單片機(jī)微控制模塊、顯示模塊及用戶操作接口模塊，所 述顯示模塊、用戶操作接口模塊W及DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊均與單片機(jī)微控制模塊信號(hào)連 接，所述音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊W及音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊均與DSP數(shù)字信號(hào)處 理模塊信號(hào)連接； 所述音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊用于連接外部音頻信號(hào)輸入、信號(hào)放大及提高信噪 比，并將處理后的信號(hào)送入DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊的模擬信號(hào)輸入接口； 所述DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊用于對(duì)輸入的模擬音頻信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號(hào)處理， 處理結(jié)束后再通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換輸出經(jīng)過(guò)分頻后的高音、低音和超低音模擬信號(hào)到音頻模擬信 號(hào)輸出接口模塊； 所述音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊分高音輸出通道、低音輸出通道和超低音輸出通道， 高音輸出通道和低音輸出通道分別與功放后級(jí)高音、低音放大電路連接，超低音輸出通道 輸出的超低音信號(hào)直接作為超低音音箱的信號(hào)源； 所述顯示模塊作為用戶接口界面，用于顯示系統(tǒng)功能、模塊運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)w及用戶操 作指示； 所述用戶操作接口模塊集成系統(tǒng)所有操作與設(shè)置為一體； 所述單片機(jī)微控制模塊用于控制系統(tǒng)中其他模塊的運(yùn)行狀態(tài)；所述單片機(jī)微控制模塊 中的單片機(jī)微控制程序中集成有DSP數(shù)字信號(hào)處理的程序代碼和參數(shù)，主要功能包括DSP 數(shù)字信號(hào)處理程序代碼和參數(shù)的載入、DSP數(shù)字信號(hào)處理各功能模塊的運(yùn)行狀態(tài)控制和運(yùn) 行參數(shù)設(shè)置更新、LCD顯示控制與更新、用戶操作檢測(cè)與識(shí)別、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)掉電監(jiān) 控； 所述DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊包括依次信號(hào)連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊、揚(yáng)聲器頻響曲線矯正 模塊W及D/A轉(zhuǎn)換模塊； 所述DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理方法主要包括W下步驟： (1) 、設(shè)定揚(yáng)聲器頻響曲線矯正參數(shù)W及通過(guò)用戶操作接口模塊設(shè)定其他參數(shù)； (2) 、外部音頻模擬信號(hào)輸入音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊，然后經(jīng)過(guò)音頻模擬信號(hào)輸入 接口模塊信號(hào)放大及提高信噪比后輸入到A/D轉(zhuǎn)換模塊，然后再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)變成 音頻數(shù)字信號(hào)輸入到揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊； (3) 、揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊根據(jù)步驟（1)設(shè)定的揚(yáng)聲器頻響曲線矯正參數(shù)來(lái)對(duì)傳輸 過(guò)來(lái)的音頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理； (4) 、將步驟（3)處理后的音頻數(shù)字信號(hào)輸入到D/A轉(zhuǎn)換模塊，然后經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊 轉(zhuǎn)化變成音頻模擬信號(hào)； (5) 、將步驟（4)轉(zhuǎn)化后的音頻模擬信號(hào)通過(guò)音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊輸出； 且所述步驟（1)的設(shè)定揚(yáng)聲器頻響曲線矯正參數(shù)主要包括W下步驟： A、 首先使用電聲測(cè)試儀器，在標(biāo)準(zhǔn)的消聲室里測(cè)得音箱的實(shí)際頻率響應(yīng)曲線和實(shí)際相 位響應(yīng)曲線； B、 將步驟A中所測(cè)得的實(shí)際頻率響應(yīng)曲線與由揚(yáng)聲器工程師和音箱工程師來(lái)制定的 目標(biāo)頻率響應(yīng)曲線進(jìn)行對(duì)比，獲得在音頻各個(gè)頻率點(diǎn)上的差值，從而得出一個(gè)揚(yáng)聲器頻率 響應(yīng)曲線矯正表，所述矯正表包括所要插入的頻率矯正點(diǎn)的個(gè)數(shù)，W及每個(gè)頻率點(diǎn)所需濾 波器的中也頻率、濾波器類型、濾波器Q值及提升或衰減的幅度參數(shù)； C、 根據(jù)步驟B所獲得的揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲線矯正表中的參數(shù)來(lái)對(duì)揚(yáng)聲器頻響曲線矯 正模塊進(jìn)行設(shè)置； D、 將步驟C所設(shè)置好的揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊單獨(dú)下載到專用的揚(yáng)聲器頻率響應(yīng) 曲線矯正調(diào)試板中，并重復(fù)步驟A，對(duì)經(jīng)過(guò)矯正后的音箱進(jìn)行測(cè)試，獲得經(jīng)過(guò)矯正后實(shí)際測(cè) 得的音箱頻率響應(yīng)曲線，并與步驟B中制定的目標(biāo)頻率響應(yīng)曲線進(jìn)行對(duì)比，如果兩者還有 區(qū)別，則對(duì)揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲線矯正表進(jìn)行微調(diào)整，然后根據(jù)微調(diào)整后揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲 線矯正表中的參數(shù)對(duì)揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊進(jìn)行設(shè)置，之后再重復(fù)步驟步驟D，直至兩者 相同； E、 將步驟D調(diào)整完成的揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲線矯正表中的參數(shù)來(lái)對(duì)揚(yáng)聲器頻響曲線矯 正模塊進(jìn)行設(shè)置，再將設(shè)置好的揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊添加到DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊 中。
[0005] 采用W上結(jié)構(gòu)與方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明將DSP數(shù)字 信號(hào)處理技術(shù)引入到音頻信號(hào)放大系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)一套具有DSP數(shù)字信號(hào)處理功能的音頻功 放前級(jí)系統(tǒng)，依靠DSP強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力和可編程性，在軟件層面上來(lái)對(duì)音箱的性 能進(jìn)行提升，本系統(tǒng)可W徹底省去音頻信號(hào)處理模擬電子電路部分，使用一塊DSP數(shù)字信 號(hào)處理芯片和簡(jiǎn)單的外圍電路來(lái)代替，所有跟音頻信號(hào)處理有關(guān)的功能全部使用軟件來(lái)完 成，最后集成到DSP芯片中加W實(shí)現(xiàn)，功能上的增加并不需要對(duì)硬件進(jìn)行任何改動(dòng)，并且可 W做到更精細(xì)的調(diào)節(jié)和處理，W往依靠純硬件電路不可能實(shí)現(xiàn)的功能，在本系統(tǒng)中可W輕 松的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，在系統(tǒng)中加入單片機(jī)微控制系統(tǒng)和顯示功能，集成所有操作于一個(gè)帶按鍵 的旋轉(zhuǎn)編碼器中，使整個(gè)系統(tǒng)更加的智能化和可顯示化，極大提升人機(jī)可操作性能。對(duì)整個(gè) 音箱來(lái)說(shuō)，性能更加接近理想化要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1為本發(fā)明DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)與方法的系統(tǒng)框圖。
[0007] 圖2為本發(fā)明DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)與方法系統(tǒng)開(kāi)機(jī)步驟圖。
[0008] 圖3本發(fā)明DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)與方法系統(tǒng)設(shè)置操作流程圖。
[0009] 圖4為本發(fā)明DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)音箱的頻響曲線在矯正前和矯正后的對(duì) 比結(jié)果。
[0010] 圖5為本發(fā)明DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)音箱的可選音效及其對(duì)應(yīng)的頻響曲線。
[0011] 圖6為本發(fā)明DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)音箱在安裝位置不同時(shí)所進(jìn)行的處理效 果對(duì)比圖。
[0012] 圖7為本發(fā)明DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)音箱高、低音處理模塊的處理效果圖。
[0013] 圖8為本發(fā)明DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)超低音音箱對(duì)頻響曲線矯正的效果和超 低音截止頻率的設(shè)置。

【具體實(shí)施方式】
[0014] W下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但是本發(fā)明不僅限于W下

【具體實(shí)施方式】。
[0015] 如圖所示；一種DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)與方法， 所述DSP音頻數(shù)字處理系統(tǒng)包括音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊、DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊、 音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊、單片機(jī)微控制模塊、顯示模塊及用戶操作接口模塊，所述顯示 模塊、用戶操作接口模塊W及DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊均與單片機(jī)微控制模塊信號(hào)連接，所 述音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊W及音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊均與DSP數(shù)字信號(hào)處理模 塊信號(hào)連接； 所述音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊用于連接外部音頻信號(hào)輸入、信號(hào)放大及提高信噪 比，并將處理后的信號(hào)送入DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊的模擬信號(hào)輸入接口； 所述DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊用于對(duì)輸入的模擬音頻信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號(hào)處理， 處理結(jié)束后再通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換輸出經(jīng)過(guò)分頻后的高音、低音和超低音模擬信號(hào)到音頻模擬信 號(hào)輸出接口模塊； 所述音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊分高音輸出通道、低音輸出通道和超低音輸出通道， 高音輸出通道和低音輸出通道分別與功放后級(jí)高、低放大電路連接，超低音輸出通道輸出 的超低音信號(hào)直接作為超低音音箱的信號(hào)源； 所述顯示模塊作為用戶接口界面，用于顯示系統(tǒng)功能、模塊運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)W及用戶操 作指示；所述顯示模塊為L(zhǎng)CD顯示屏； 所述用戶操作接口模塊集成系統(tǒng)所有操作與設(shè)置為一體；所述用戶操作接口模塊為一 個(gè)帶按鍵功能的旋轉(zhuǎn)編碼器； 所述單片機(jī)微控制模塊用于控制系統(tǒng)中其他模塊的運(yùn)行狀態(tài)； 所述DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊包括依次信號(hào)連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊、揚(yáng)聲器頻響曲線矯正 模塊W及D/A轉(zhuǎn)換模塊；所述DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊還包括輸入信號(hào)壓限控制模塊、系統(tǒng)主 音量控制及系統(tǒng)靜音控制模塊、噪聲處理模塊、音頻高音處理模塊、音頻低音處理模塊、揚(yáng) 聲器響度控制模塊、音效設(shè)置模塊、系統(tǒng)延時(shí)模塊、音箱最大功率控制模塊、音頻高低音分 頻模塊和超低音設(shè)置模塊。
[0016] 所述DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理方法主要包括W下步驟： (1) 、設(shè)定揚(yáng)聲器頻響曲線矯正參數(shù)W及通過(guò)用戶操作接口模塊設(shè)定其他參數(shù)； (2) 、外部音頻模擬信號(hào)輸入音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊，然后經(jīng)過(guò)音頻模擬信號(hào)輸入 接口模塊信號(hào)放大及提高信噪比后輸入到A/D轉(zhuǎn)換模塊，然后再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)變成 音頻數(shù)字信號(hào)輸入到揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊； (3) 、揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊根據(jù)步驟（1)設(shè)定的揚(yáng)聲器頻響曲線矯正參數(shù)來(lái)對(duì)傳輸 過(guò)來(lái)的音頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理； (4) 、將步驟（3)處理后的音頻數(shù)字信號(hào)輸入到D/A轉(zhuǎn)換模塊，然后經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊 轉(zhuǎn)化變成音頻模擬信號(hào)； (5) 、將步驟（4)轉(zhuǎn)化后的音頻模擬信號(hào)通過(guò)音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊輸出。
[0017] 且在步驟（3)之前還需要對(duì)輸入音頻信號(hào)的最大峰值進(jìn)行限制：當(dāng)輸入音頻信號(hào) 的最大峰值超過(guò)閥值時(shí)，根據(jù)信號(hào)峰值壓縮表對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，并根據(jù)壓縮的程度在 LCD顯示屏上進(jìn)行顯示W(wǎng)提示用戶應(yīng)降低輸入信號(hào)音量；對(duì)于未超過(guò)閥值的信號(hào)，則不進(jìn) 行任何處理。
[0018] 然后再進(jìn)行系統(tǒng)主音量控制和系統(tǒng)靜音控制：將系統(tǒng)音量分為91級(jí)；-80地? +10地，并W 1地為調(diào)節(jié)步長(zhǎng)，由用戶進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)音量小于-79地時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)切換到靜 音模式。
[0019] 在步驟（3)之后，還需要進(jìn)行音頻高音處理；使用高肩濾波器或尖頂濾波器對(duì)高 音進(jìn)行提升或衰減，調(diào)節(jié)范圍為；-1〇地?+10地，并且W 1地作為步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0020] 音頻低音處理：使用低肩濾波器或尖頂濾波器對(duì)低音進(jìn)行提升或衰減，調(diào)節(jié)范圍 為；-10地?+10地，并且W 1地作為步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0021] 揚(yáng)聲器響度控制；在音箱輸出聲壓級(jí)較低時(shí)，為平衡高、中、低音的響度，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 的等響曲線圖，對(duì)小于60化的低音部分和大于7000化的高音部分進(jìn)行提升。
[0022] 音效設(shè)置；使用10段均衡濾波器，對(duì)聲音的各頻率段進(jìn)行提升或衰減，來(lái)模擬音 箱在不同應(yīng)用場(chǎng)合下的聽(tīng)覺(jué)效果。
[0023] 系統(tǒng)延時(shí)；在多音箱應(yīng)用環(huán)境下，為使多個(gè)音箱輸出的聲音同步到達(dá)某一聽(tīng)覺(jué)區(qū) 域，依據(jù)聲音在空氣中的傳播速度，對(duì)不同擺放位置的音箱按距離進(jìn)行延時(shí)后再輸出，并將 延時(shí)時(shí)長(zhǎng)W距離(單位為m(米）或ft (英尺））的形式供用戶進(jìn)行設(shè)置。
[0024] 音箱最大功率控制；依據(jù)音箱最大輸出功率要求，對(duì)音頻模擬信號(hào)輸出接口輸出 給音頻功放后級(jí)的信號(hào)瞬間峰值電平進(jìn)行限制，確保功放工作在安全功率范圍內(nèi)，避免因 功率過(guò)大而燒壞功放或揚(yáng)聲器，對(duì)超過(guò)規(guī)定閥值的電平按比例進(jìn)行壓縮壓縮，壓縮后的信 號(hào)電平=原信號(hào)電平* (閥值電平/原引號(hào)電平)。未超過(guò)閥值的信號(hào)不做任何處理。
[0025] 音頻高低音分頻；除過(guò)高、低兩分頻輸出，還可進(jìn)行高、中、低H分頻除數(shù)，各頻段 分頻器的濾波器類型、分頻點(diǎn)頻率、末端增益、輸出極性等參數(shù)均可選，具體要求由工程師 確定，但對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，是不可見(jiàn)的。
[0026] 超低音設(shè)置；過(guò)程類似音頻高低音分頻，超低音分頻器的濾波器類型、截止頻率、 末端增益、輸出極性等參數(shù)可選，具體要求由工程師確定，但對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，是不可見(jiàn)的。
[0027] 且所述步驟（1)的設(shè)定揚(yáng)聲器頻響曲線矯正參數(shù)主要包括W下步驟： A、 首先使用電聲測(cè)試儀器，在標(biāo)準(zhǔn)的消聲室里測(cè)得音箱的實(shí)際頻率響應(yīng)曲線和實(shí)際相 位響應(yīng)曲線； B、 將步驟A中所測(cè)得的實(shí)際頻率響應(yīng)曲線與由揚(yáng)聲器工程師和音箱工程師來(lái)制定的 目標(biāo)頻率響應(yīng)曲線進(jìn)行對(duì)比，獲得在音頻各個(gè)頻率點(diǎn)上的差值，從而得出一個(gè)揚(yáng)聲器頻率 響應(yīng)曲線矯正表，所述矯正表包括所要插入的頻率矯正點(diǎn)的個(gè)數(shù)，W及每個(gè)頻率點(diǎn)所需濾 波器的中也頻率、濾波器類型、濾波器Q值及提升或衰減的幅度參數(shù)； C、 根據(jù)步驟B所獲得的揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲線矯正表中的參數(shù)來(lái)對(duì)揚(yáng)聲器頻響曲線矯 正模塊進(jìn)行設(shè)置； D、 將步驟C所設(shè)置好的揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊單獨(dú)下載到專用的揚(yáng)聲器頻率響應(yīng) 曲線矯正調(diào)試板中，并重復(fù)步驟A，對(duì)經(jīng)過(guò)矯正后的音箱進(jìn)行測(cè)試，獲得經(jīng)過(guò)矯正后實(shí)際測(cè) 得的音箱頻率響應(yīng)曲線，并與步驟B中制定的目標(biāo)頻率響應(yīng)曲線進(jìn)行對(duì)比，如果兩者還有 區(qū)別，則對(duì)揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲線矯正表進(jìn)行微調(diào)整，然后根據(jù)微調(diào)整后揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲 線矯正表中的參數(shù)對(duì)揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊進(jìn)行設(shè)置，之后再重復(fù)步驟步驟D，直至兩者 相同； E、 將步驟D調(diào)整完成的揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲線矯正表中的參數(shù)來(lái)對(duì)揚(yáng)聲器頻響曲線矯 正模塊進(jìn)行設(shè)置，再將設(shè)置好的揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊添加到DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊 中。
[0028] 如圖1所示為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。其中，LCD顯示屏和帶按鍵的旋轉(zhuǎn)編碼器為 用戶接口，用戶對(duì)系統(tǒng)的所有操作設(shè)置均通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)操作、逆時(shí)針旋 轉(zhuǎn)操作或按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，LCD顯示屏用來(lái)顯示系統(tǒng)功能及各功能模塊的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，同 時(shí)，在用戶進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，對(duì)用戶進(jìn)行操作提示；音頻模擬信號(hào)輸入接口接收外部音頻信 號(hào)輸入并進(jìn)行前期降噪和放大處理，然后將信號(hào)送至DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊的模擬輸入端 口；DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊自帶模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換，模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將音頻模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊將經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)字音頻信號(hào)重新轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，然 后送至音頻功放后級(jí)進(jìn)一步進(jìn)行放大，本系統(tǒng)跟音頻處理相關(guān)的所有操作均在DSP數(shù)字信 號(hào)處理模塊中完成；微控制器模塊為整個(gè)系統(tǒng)的控制部分，在系統(tǒng)上電后，首先控制系統(tǒng)中 各模塊完成復(fù)位，然后將DSP程序代碼和參數(shù)通過(guò)I2C總線載入到DSP數(shù)字信號(hào)處理器中， 同時(shí)通過(guò)SPI總線控制LCD顯示屏按流程完成系統(tǒng)開(kāi)機(jī)顯示步驟，待系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀 態(tài)后控制LCD顯示系統(tǒng)主界面，此后開(kāi)始接受用戶操作設(shè)置。
[002引如圖2所示為系統(tǒng)的開(kāi)機(jī)步驟；首先，系統(tǒng)上電；系統(tǒng)上電后微控制器模塊首先進(jìn) 行復(fù)位，復(fù)位完成后再控制系統(tǒng)中其它模塊進(jìn)行復(fù)位；等待系統(tǒng)中所有模塊均完成復(fù)位后 控制LCD顯示公司Logo,然后載入DSP數(shù)字信號(hào)處理的程序代碼和參數(shù)數(shù)據(jù)到DSP數(shù)字信 號(hào)處理芯片中，但此時(shí)DSP處于靜音狀態(tài)，等待2S后控制LCD顯示產(chǎn)品型號(hào)，緊接著再等待 2S后控制LCD顯示系統(tǒng)主界面，同時(shí)控制DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊開(kāi)始工作，整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn) 入正常的工作狀態(tài)，微控制器開(kāi)始接受用戶操作；在系統(tǒng)主界面狀態(tài)下，用戶可通過(guò)向左或 向右旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)調(diào)整系統(tǒng)主音量。
[0030] 如圖3為系統(tǒng)設(shè)置流程圖；在系統(tǒng)主界面狀態(tài)下，按一下旋轉(zhuǎn)編碼器的按鍵，將會(huì) 進(jìn)入到系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置狀態(tài)，圖3中所列出的是系統(tǒng)中所有可由用戶自行設(shè)置的功能模塊及 其對(duì)應(yīng)的可選參數(shù)值，而對(duì)于頻響曲線矯正模塊、響度控制模塊、信號(hào)壓限處理模塊、功放 最大功率監(jiān)測(cè)模塊、高低音分頻模塊等，是完全為提升音箱的品質(zhì)而設(shè)計(jì)的，針對(duì)不同的音 箱和揚(yáng)聲器，模塊的具體功能和參數(shù)是固定選用的最優(yōu)方案，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的，因此 用戶不能設(shè)置該些參數(shù)。
[0031] 在進(jìn)入到系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置狀態(tài)后，通過(guò)向左或向右旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)選擇不同的功 能菜單。旋轉(zhuǎn)編碼器向右旋轉(zhuǎn)一擋將會(huì)選中下一個(gè)菜單項(xiàng)，而向左旋轉(zhuǎn)一擋則會(huì)選中 上一個(gè)菜單項(xiàng)，被選中的菜單項(xiàng)會(huì)變?yōu)榉D(zhuǎn)顯示，而該菜單項(xiàng)右側(cè)對(duì)應(yīng)的參數(shù)值則處于正 常顯示狀態(tài)。當(dāng)需要對(duì)某個(gè)功能項(xiàng)的參數(shù)值進(jìn)行修改時(shí)，首先旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)編碼器選中該功能 項(xiàng)的菜單標(biāo)簽，然后按一下旋轉(zhuǎn)編碼器，則進(jìn)入到該菜單項(xiàng)的參數(shù)設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)，菜單項(xiàng) 的標(biāo)簽恢復(fù)到正常顯示狀態(tài)，而將右側(cè)該菜單項(xiàng)當(dāng)前的參數(shù)值翻轉(zhuǎn)顯示，改參數(shù)值靠左顯 示為居中顯示，并且添加左、右兩個(gè)倒H角導(dǎo)向標(biāo)志，當(dāng)當(dāng)前參數(shù)值左側(cè)還有可選參數(shù)時(shí)， 顯示左側(cè)的倒H角導(dǎo)向標(biāo)志，否則不顯示；當(dāng)當(dāng)前參數(shù)值右側(cè)還有可選參數(shù)時(shí)，顯示右側(cè)的 倒H角導(dǎo)向標(biāo)志，否則不顯示。菜單項(xiàng)的可選參數(shù)值列表采用從左向右或從右向左依次顯 示的方式供用戶進(jìn)行選擇。
[0032] 在更改菜單項(xiàng)的參數(shù)值時(shí)，是立即生效的，也就是說(shuō)，對(duì)菜單項(xiàng)的參數(shù)值所做的每 一次調(diào)整，都會(huì)立刻對(duì)應(yīng)有系統(tǒng)中該菜單項(xiàng)對(duì)應(yīng)的功能模塊的一次狀態(tài)切換，但只是一個(gè) 臨時(shí)的工作狀態(tài)，只有當(dāng)退出系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)對(duì)所做的所有修改進(jìn)行保存， 并作為下一次開(kāi)機(jī)時(shí)模塊的默認(rèn)工作狀態(tài)。當(dāng)設(shè)置好某個(gè)菜單項(xiàng)的參數(shù)后，需要按一下旋 轉(zhuǎn)編碼器退出菜單項(xiàng)參數(shù)值設(shè)置狀態(tài)，系統(tǒng)自動(dòng)返回到該菜單項(xiàng)的選中狀態(tài)，此時(shí)可繼續(xù) 對(duì)其它功能菜單的參數(shù)值進(jìn)行修改，所有菜單項(xiàng)參數(shù)值的調(diào)整方法相同。
[0033] 在進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，也就是將系統(tǒng)恢復(fù)到出廠時(shí)系統(tǒng)各功能模塊的工作狀態(tài)，首 先操作旋轉(zhuǎn)編碼器選中系統(tǒng)復(fù)位菜單，然后按一下旋轉(zhuǎn)編碼器，系統(tǒng)會(huì)控制LCD顯示系統(tǒng) 復(fù)位確認(rèn)對(duì)話界面供用戶進(jìn)行確認(rèn)，此時(shí)，可通過(guò)向左或向右旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)選擇"YES" 或"NO"標(biāo)簽，然后再按一下旋轉(zhuǎn)編碼器通知系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)復(fù)位操作，若選擇的為"NO", 則系統(tǒng)不做任何處理直接返回到系統(tǒng)復(fù)位菜單的選中狀態(tài)，復(fù)位操作結(jié)束；如果選擇的為 "YES"，則系統(tǒng)開(kāi)始執(zhí)行復(fù)位操作，將系統(tǒng)中所有功能模塊的狀態(tài)恢復(fù)到出廠時(shí)的狀態(tài)，然 后自動(dòng)返回到系統(tǒng)復(fù)位菜單的選中狀態(tài)，復(fù)位操作結(jié)束。
[0034] 退出系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置狀態(tài)。當(dāng)完成系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置后，需要退出系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置狀態(tài)并 返回到系統(tǒng)主界面，則需首先操作旋轉(zhuǎn)編碼器選中退出并保存菜單項(xiàng)，然后按一下旋轉(zhuǎn)編 碼器，系統(tǒng)會(huì)首先對(duì)更改后的各菜單項(xiàng)的參數(shù)值進(jìn)行保存，保存結(jié)束后自動(dòng)返回到系統(tǒng)主 界面顯示狀態(tài)。
[0035] 在圖3所示的系統(tǒng)設(shè)置操作流程圖中各標(biāo)注的含義對(duì)應(yīng)如下： Press :表示按一下旋轉(zhuǎn)編碼器 Left :表示向左旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)編碼器 化曲t :表示向右旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)編碼器 默認(rèn)值：表示系統(tǒng)在出廠時(shí)或執(zhí)行系統(tǒng)復(fù)位后該菜單項(xiàng)所使用的默認(rèn)參數(shù)值 開(kāi)機(jī)值：表示在系統(tǒng)每次開(kāi)機(jī)時(shí)均使用該參數(shù)值作為默認(rèn)設(shè)置，此外在本次正常工作 狀態(tài)時(shí)對(duì)該菜單項(xiàng)參數(shù)值的調(diào)整不影響下一次系統(tǒng)上電時(shí)的工作狀態(tài)。
[0036] 音箱頻響曲線矯正；該模塊針對(duì)具體型號(hào)的音箱，其參數(shù)由揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)工程師、音 箱設(shè)計(jì)工程師和試音工程師共同調(diào)試給出，為一個(gè)固定的功能模塊，因此對(duì)用戶是不可見(jiàn) 的，用戶不能對(duì)其參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
[0037] 如上圖4所示，為一款使用DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理前級(jí)的音箱的頻響曲線在矯 正前和矯正后的對(duì)比結(jié)果，曲線1為音箱低音單元在矯正前的頻響曲線，經(jīng)過(guò)矯正后變?yōu)?曲線5 ;曲線2為音箱高音單元在矯正前的頻響曲線，經(jīng)過(guò)矯正后變?yōu)榍€6。模塊使用了 九個(gè)相互獨(dú)立的尖峰濾波器，各濾波器的參數(shù)如下表1所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于： 所述DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)包括音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊、DSP數(shù)字信號(hào)處理 模塊、音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊、單片機(jī)微控制模塊、顯示模塊及用戶操作接口模塊，所 述顯示模塊、用戶操作接口模塊以及DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊均與單片機(jī)微控制模塊信號(hào)連 接，所述音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊以及音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊均與DSP數(shù)字信號(hào)處 理模塊信號(hào)連接； 所述音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊用于連接外部音頻信號(hào)輸入、信號(hào)放大及提高信噪 t匕，并將處理后的信號(hào)送入DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊的模擬信號(hào)輸入接口； 所述DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊用于對(duì)輸入的模擬音頻信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號(hào)處理， 處理結(jié)束后再通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換輸出經(jīng)過(guò)分頻后的高音、低音和超低音模擬信號(hào)到音頻模擬信 號(hào)輸出接口模塊； 所述音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊分高音輸出通道、低音輸出通道和超低音輸出通道， 高音輸出通道和低音輸出通道分別與功放后級(jí)高音、低音放大電路連接，超低音輸出通道 輸出的超低音信號(hào)直接作為超低音音箱的信號(hào)源； 所述顯示模塊作為用戶接口界面，用于顯示系統(tǒng)功能、模塊運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)以及用戶操 作指示； 所述用戶操作接口模塊集成系統(tǒng)所有操作與設(shè)置為一體； 所述單片機(jī)微控制模塊用于控制系統(tǒng)中其他模塊的運(yùn)行狀態(tài)； 所述DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊包括依次信號(hào)連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊、揚(yáng)聲器頻響曲線矯正 模塊以及D/A轉(zhuǎn)換模塊。
2. -種DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理方法，其特征在于，它包括以下步驟： (1) 、設(shè)定揚(yáng)聲器頻響曲線矯正參數(shù)以及通過(guò)用戶操作接口模塊設(shè)定其他參數(shù)； (2) 、外部音頻模擬信號(hào)輸入音頻模擬信號(hào)輸入接口模塊，然后經(jīng)過(guò)音頻模擬信號(hào)輸入 接口模塊信號(hào)放大及提高信噪比后輸入到A/D轉(zhuǎn)換模塊，然后再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)變成 音頻數(shù)字信號(hào)輸入到揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊； (3) 、揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊根據(jù)步驟（1)設(shè)定的揚(yáng)聲器頻響曲線矯正參數(shù)來(lái)對(duì)傳輸 過(guò)來(lái)的音頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理； (4) 、將步驟（3)處理后的音頻數(shù)字信號(hào)輸入到D/A轉(zhuǎn)換模塊，然后經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊 轉(zhuǎn)化變成音頻模擬信號(hào)； (5) 、將步驟（4)轉(zhuǎn)化后的音頻模擬信號(hào)通過(guò)音頻模擬信號(hào)輸出接口模塊輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種DSP音頻數(shù)字信號(hào)處理方法，其特征在于：所述步驟（1) 的設(shè)定揚(yáng)聲器頻響曲線矯正參數(shù)主要包括以下步驟： A、 首先使用電聲測(cè)試儀器，在標(biāo)準(zhǔn)的消聲室里測(cè)得音箱的實(shí)際頻率響應(yīng)曲線和實(shí)際相 位響應(yīng)曲線； B、 將步驟A中所測(cè)得的實(shí)際頻率響應(yīng)曲線與由揚(yáng)聲器工程師和音箱工程師來(lái)制定的 目標(biāo)頻率響應(yīng)曲線進(jìn)行對(duì)比，獲得在音頻各個(gè)頻率點(diǎn)上的差值，從而得出一個(gè)揚(yáng)聲器頻率 響應(yīng)曲線矯正表，所述矯正表包括所要插入的頻率矯正點(diǎn)的個(gè)數(shù)，以及每個(gè)頻率點(diǎn)所需濾 波器的中心頻率、濾波器類型、濾波器Q值及提升或衰減的幅度參數(shù)； C、 根據(jù)步驟B所獲得的揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲線矯正表中的參數(shù)來(lái)對(duì)揚(yáng)聲器頻響曲線矯 正模塊進(jìn)行設(shè)置； D、 將步驟C所設(shè)置好的揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊單獨(dú)下載到專用的揚(yáng)聲器頻率響應(yīng) 曲線矯正調(diào)試板中，并重復(fù)步驟A，對(duì)經(jīng)過(guò)矯正后的音箱進(jìn)行測(cè)試，獲得經(jīng)過(guò)矯正后實(shí)際測(cè) 得的音箱頻率響應(yīng)曲線，并與步驟B中制定的目標(biāo)頻率響應(yīng)曲線進(jìn)行對(duì)比，如果兩者還有 區(qū)別，則對(duì)揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲線矯正表進(jìn)行微調(diào)整，然后根據(jù)微調(diào)整后揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲 線矯正表中的參數(shù)對(duì)揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊進(jìn)行設(shè)置，之后再重復(fù)步驟步驟D，直至兩者 相同； E、 將步驟D調(diào)整完成的揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)曲線矯正表中的參數(shù)來(lái)對(duì)揚(yáng)聲器頻響曲線矯 正模塊進(jìn)行設(shè)置，再將設(shè)置好的揚(yáng)聲器頻響曲線矯正模塊添加到DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊 中。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK104503297SQ201410685104
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】閆峻, 閆秉耀, 張濤 申請(qǐng)人:寧波中榮聲學(xué)科技有限公司