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DSP對(duì)音頻設(shè)計(jì)有什么作用?

電機(jī)控制設(shè)計(jì)加油站 ? 作者:工程師飛燕 ? 2018-10-14 09:17 ? 次閱讀

為什么DSP對(duì)音頻設(shè)計(jì)至關(guān)重要?

想象通過(guò)時(shí)光機(jī)器旅行140年,聆聽(tīng)無(wú)源留聲機(jī)到最新16通道音頻視頻接收機(jī)(AVR),結(jié)果會(huì)非常驚人。這也可能有點(diǎn)孤立。在19世紀(jì),當(dāng)留聲機(jī)在鄉(xiāng)村和城鎮(zhèn)里播放時(shí),鄰居們聚集在一起聆聽(tīng)和欣賞音樂(lè)。而說(shuō)到聆聽(tīng)16通道AVR,我是客廳里的唯一聽(tīng)眾。除了社會(huì)轉(zhuǎn)型之外,動(dòng)態(tài)范圍和保真度也發(fā)生了重大變化,通道數(shù)量增加,當(dāng)然還有噪音水平降低。更高分辨率和更高精度的處理能力是促成這種轉(zhuǎn)變的主要因素之一。

ADI公司在80年代中期推出集成數(shù)字信號(hào)處理器,它們是16位定點(diǎn)處理器。這些處理器采用哈佛架構(gòu),效率非常高。使用此類處理器的第一批音頻產(chǎn)品是具有雙聲道解碼和后處理能力的播放器。在這些處理器上運(yùn)行的雙通道解碼器確實(shí)使用雙精度數(shù)學(xué)運(yùn)算,并輸出24位音頻。作為一名軟件愛(ài)好者,可能因?yàn)槲沂?a target="_blank">信號(hào)處理的新手,我過(guò)去花費(fèi)了大量時(shí)間調(diào)整這些定點(diǎn)處理器,并從濾波器中獲得所需的特性。主要問(wèn)題是抽取和截?cái)嗾`差,而唯一解決方案就是一次次試錯(cuò)來(lái)調(diào)整濾波器系數(shù),十分艱辛。后來(lái),有些仿真軟件包確實(shí)能為定點(diǎn)處理器生成系數(shù),但并未完全消除手動(dòng)調(diào)整過(guò)程。

浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器堪稱福音,帶來(lái)了多種優(yōu)勢(shì),包括更好的動(dòng)態(tài)范圍、更高的分辨率和更低的噪聲。很快,專業(yè)音頻行業(yè)意識(shí)到了這些優(yōu)勢(shì),并將其用于高端演播室設(shè)備,每片板上有多個(gè)處理器。然后,電影院設(shè)備的音頻解碼器就運(yùn)行在這些DSP上。正如人們預(yù)料的那樣,它們也被用到AV接收機(jī)進(jìn)行解碼和后處理,將劇院體驗(yàn)帶到人們的起居室。

這些處理器的優(yōu)秀工具鏈為編寫(xiě)C/C++代碼提供了幫助,并且還使用一些高度優(yōu)化的庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)FIR、IIR、FFT/IFFT等。使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程縮短了上市時(shí)間,并且可跨處理器移植,而無(wú)需具備關(guān)于處理器架構(gòu)和潛在特性的深入知識(shí)。例如,IP持有者可以發(fā)布解碼器的多個(gè)版本來(lái)糾正錯(cuò)誤或加以改進(jìn),以及通過(guò)一些變更來(lái)提供新的C/C++代碼。高效的處理器編譯器可以為處理器創(chuàng)建新的庫(kù),與使用匯編語(yǔ)言相比,完成相同任務(wù)所需的工作量和時(shí)間更少。

以上只是對(duì)百多年來(lái)技術(shù)進(jìn)步的鳥(niǎo)瞰。

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原文標(biāo)題:DSP的全新世界

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