摘要：從激光唱盤（CD）到超級音頻CD(SACD)、DVD音頻唱盤和MP3多媒體播放器，數字形式的音頻技術越來越流行，音頻處理已經取得了長足的進步。本文重點探討DSP的音頻處理。
現在大多數音頻處理仍然在模擬領域進行，因為早期的數字處理解決方案--基于通用的DSP和外部的模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）使得在硬件和軟件編程上的額外費用明顯增加。因此實現這樣的解決方案很困難、耗時而且成本又很高�，F在已經出現了在一片集成電路上集成了一個音頻專用DSP和高性能音頻數據轉換器的解決方案�？梢蕴峁⿲I品質的數字聲音處理，具有112dB信噪比(SNR)、完全圖形用戶界面開發和編程工具以及較好的性價比，允許傳統的模擬系統采用數字技術而具有上乘的聲音品質。AD1954SigmaDSP就是一個實例，它帶有內置DSP功能的一個完整的26-bit、單片、3個聲道的數字音頻播放系統。其主要特性包括：3個數字音頻聲道；一個7頻段48-bit的立體聲均衡器；用于擴音器位置調節的延時器；Phat Stereo空間增強模塊；一個雙頻段結構專業品質的動態處理器。
一、音頻專用DSP內核
針對音頻處理要求進行優化后的一種DSP內核。這種用戶配置DSP內核比通用DSP內核具很明顯的優勢，因為它能提供很多特點，例如用于雙精度濾波器計算的硬件加速器和動態處理。這些特點能夠顯著減少對給定音頻算法所需要的指令周期數。這個DSP內核基于一個帶雙48-bit累加器的26x22乘法累加引擎。當輸入字長是24bit時，該內核的內部分辨率按照3.23格式（3bit指數和23bit尾數）是26bit。許多音頻算法要求+12dB增益，額外2bit提供高達+12dB的增益，從而確保大多數應用中不需要增加增益。
所有濾波器都是利用專用硬件加速器以48-bit雙精度分辨率進行計算。雙精度操作確保低頻的無限長脈沖響應(IIR)濾波器可以正確工作，避免有限周期問題的困擾，否則會產生人為雜音。
二、圖形用戶界面
不管是有經驗的數字電路工程師，還是熟悉自己的音頻系統但不想陷入到對"bit和byte"進行低級DSP編程中去的模擬電路工程師，圖形用戶界面(GUI)都能使他們很容易將DSP加入到系統中。這種工具不僅可以進行直觀的操作，而且可以實時地控制整個信號流程。
它用圖形示出信號流程，因此使用起來確實很直觀。設計工程師對信號鏈中的每一個參數，包括濾波器系數、音量設置和動態處理函數，都可以直接訪問和實時修改。這種GUI可通過PC機的打印機口連接到評估板。通過這種方式，任何參數的改變都可通過SPI串口發出，并且立即生效。
三、根據需要設計用戶配置程序
就算使用內部程序最簡單并且最節省設計時間，但設計工程師可能仍希望根據其系統的需要用戶配置專門的信號流程。圖形編譯器是一個完全圖形程序開發工具。圖形輸入工具允許系統設計工程師畫出用戶配置的信號流程并且當按下按鈕后就將其編譯成DSP程序。無需逐行代碼開發，從而使得這種工作流程對模擬電路工程師特別友好。
該DSP是用作3聲道音箱的處理引擎。處理過程包括：總均衡模塊、3聲道分頻模塊、單驅動器均衡模塊、各個單驅動器動態范圍控制模塊,用于驅動器位置調節（相位校正）的延時模塊，以及具有112dBSNR的DAC。
四、專業品質動態處理的重要性
中小規模音頻系統常常受其放大器和揚聲器的功率限制。另外，由于音箱的尺寸小，低頻揚聲器的頻率響應經常在較低頻率上有一個過早的自然滾降。因此，采用相當強的均衡是非常流行的做法，特別是在低音區(低音提升電路)，以便補償這種聲音的不完善設置。最后，通常希望（如果不是要求）系統具有很高的最大音量。
系統的有限的放大器功率、較重的低音均衡和高的系統總響度三者相結合，很快使放大器飽和并開始產生嚴重失真，這會給人們帶來不滿乃至厭煩的感受。以前試圖解決這個問題的幾種方法都使用了可以避免削波失真簡單的削波檢測器，但由此導致的人為雜音與削波失真一樣的不佳效果。然而，使用AD1954SigmaDSP專業品質、雙頻段動態處理器可以控制該系統的限制而不產生人為雜音。
五、提高系統的清晰度和響度
一個是沒有任何動態處理的傳輸函數，另一個是帶轉折點可調的壓縮器與限幅器功能的傳輸函數。由于使用動態處理，可以在高音量區無失真地處理自然削波電平。這實際上允許用戶把系統音量提高約10dB。音量增加10dB表示聲壓級增加了一倍，從而用戶可以將系統的響度提高到原來的兩倍。這樣就需要對現實世界影響聲音因素的調整，帶用戶配置DSP動態處理器的傳遞函數可任意調整，它可以將幾種動態處理功能組合為一條功能曲線。它有四種典型功能，包括：壓縮、限幅、擴展和噪聲門限。由于這種傳遞函數完全可編程，所以這些功能非常容易實現，即可單獨使用，也可以組合起來使用。
六、結束語
音頻專用DSP技術的引入將音頻系統的嵌入式設計帶入了一個新紀元。數字領域的處理性能、變換技術和復雜算法都以圖形形式出現，使其應用更為方便和經濟。這種DSP技術使設計工程師快速開發或把他們的系統移植到數字領域，因此可以充分發揮數字媒體的高品質。世界電子元器件
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