基于DSP的全数字助听器设计和实现
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基于DSP的数字音效处理器的设计及实现作者:唐新灿来源:《中国教育技术装备》2011年第36期摘要介绍在同一硬件平台下实现多种音效的处理技术。
选用TI公司的DSP平台实现系统设计。
在系统框架下,对硬件和软件两个方面进行具体的分析和设计。
硬件方面,主要对系统中涉及的以LPC2134为主的主系统和以TMS320C6713为主的从系统设计及数模和模数转换电路设计进行详细的分析和论述。
软件方面介绍延时的实现原理,并完成小厅、中厅、大厅混响声场效果的算法模型设计。
经过努力,设计完成的数字音效处理系统的声场效果得到认可。
关键词音效;数字信号处理;混响中图分类号:TP912.2 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2011)36-0091-04Design and Implement Digital Audio Effects Processing System based on DSP//Tang XincanAbstract This thesis introduces a variety of processing technology based on the same hardware platform. According to the requirements of the client, system schema of digital audio effector is analysed, and performance parameters of the system was proposed by us. TI’s DSP platform is chosen for the system. Hardware and software are analysed and designed in the system frame. For the hardware, the thesis makes a detailed discussion, including system based on ARM processor LPC2134 as master CPU and digital signal processor TMS320VC6713 as the slave CPU, A/D and D/A converter circuits, for the software, the thesis firstly introduces the working principle of delay, and there is implemented that modeling of the sound reverberation of room, middle hall, hall. With work, all the sound effects are certificated.Key words audio effect; digital signal process; sound reverberationAuthor’s address Guangdong Electronic Vocational Technical School, Guangzhou, China 510515在实际生活中,除了符合建筑声学标准的录音室、音乐厅等外,一般的室内都很难达到音质及效果的完美。
1 全数字助听器概述数字助听器会自动收集当前所在环境之中的不同的声音类型、信号噪音之比、前方及后方麦克风强度差等,结合不同的环境,自动调节降低噪声、方向、压缩比等特性,适应不断变化的环境。
避免模拟器使用者“小声听不到,大声受不了”的现象。
数字助听器采用了分频和多通道方法。
声音信号的处理更为合理,效果更接近于人耳的自然感觉,即保持声音质量等等。
根据用户的使用环境,还可以配置不同的听觉程序,如安静情况下交流,语言噪声混合在一起,不同模式之间自动切换,这些都是模拟助听器无法做到的。
通常认为听觉灵敏度和耳朵的主要功能是补偿听觉减退,在实际测试中显示,听觉减退只有在某些频率范围内灵敏度降低。
其他频段的响应是正常的,就像有些患者能够听到人们说话,但无法准确捕捉到内容,而数字助听器的出现正是为了帮助听力受损的人收集语音信息。
这种机器有助于人们获得声音信息、判断声音信息,是将外部声音转化为数字信息,然后将这些信息收集处理并传递到人的耳朵进行信息分析处理。
2 数字式助听器的技术实现2.1 滤波器的设计数字滤波器由两个基本结构组成:有限冲激响应(FIR)滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器,这两个滤波器设计都是便于使用的。
FIR 类型的滤波器设计得比较复杂,但它们可以具有线性相位特性,并创建可满足特殊需要的过滤器;同时,工作方法FIR 型过滤器窗口可用于有效补偿特定频带灵敏度降低的助听器开发。
另一个可用于助听器的过滤器是FIR 型自适应过滤器。
反馈会导致不稳定,是助听器在设计过程中需要解决的重要问题,而自适应滤波器则能消除反馈与有效统计的关系。
静态意义独立于有用的信号激励滤波器和反馈,电路可连续跟踪反馈,根据输出和滤波器之间的信息误差控制信息,过滤器参数误差不断减少。
2.2 压缩处理要适应患者听觉系统极其重要的一部分是将声音动态范围进行压缩,目前有许多处理数字信号的方法能够发挥这一作用。
如目前提供的压缩算法,它减少了压缩的时间造成的信息失真度,这主要限制了信号的频率。
基于DSP的数字音频处理器的设计作者:夏海旻来源:《中国新技术新产品》2016年第09期摘要:在目前的广播电视播出节目中,既包含直播节目,也包含录播节目,其中直播节目占了相当大的比例,而且不同制作单位提供的节目源的音频电平大小、响度很难统一,严重影响到后续传输和发射的正常工作,用户在收听的时候也会出现声音时大时小的现象。
因此必须对发射机前端的节目信号进行处理,这个任务就由音频处理器来完成。
本文提出一种基于DSP的数字音频处理器的设计方案,可以统一校准不同信号源信号电平的大小,同时提升发射机的平均调幅度。
关键词:数字音频处理器;AGC(自动增益控制)中图分类号:TN912 文献标识码:A1 引言本设计是采用先进DSP技术开发的数字音频处理平台,可以自动处理各类不同的音频信号,经过处理后的音频信号峰值电平对称,有效电平平稳,可以实现用户需求的处理结果,可以提升节目信号的指标,避免终端设备产生过调,从而保证了设备的安全,同时可以明显提高播音的效果。
可广泛应用于各种中、短波调幅发射机系统。
其实现的功能可分为幅度处理、节目处理和采样率及精度处理四大方面。
2 数字音频处理器的主要功能介绍音频处理分为电平处理和能量处理。
电平处理的目的是为了使处理后的节目电平在基本上保持原来动态范围的条件下,维持输出电平恒定(在某一范围内保持)。
这种处理常用在调频广播和电视广播处理中。
电平处理起到自动调节电平的作用,但是对节目的动态范围不会产生很大的影响,而能量处理的特点就是可以压缩信号的动态范围,降低峰平比,调制发射机后表现为平均调幅度的提高,提升发射的边带能量。
能量的处理在调幅广播中应用很广泛。
(1)自动增益控制(电平处理)使用自动增益控制(AGC)模块来均衡输入音频信号的总电平(浮动电平),达到控制节目信号平均调幅度的目的。
AGC具有一个噪声门限比较功能,如果输入信号没有达到门限,AGC将不会动作,这样可以避免在无信号时出现噪声突然增大的情况。
高灵敏度助听器设计思路
放大电路设计:选择高增益的放大器来放大声音信号,以确保即使微弱的声音也能被清晰地听到。
放大器的选择应考虑低噪声系数和广泛的频率响应,以保持高灵敏度。
麦克风选择:选用高灵敏度的麦克风,能够准确地转换声音信号为电信号。
优先选择噪声抑制能力强的麦克风,以降低周围环境噪音对听力增强的干扰。
数字信号处理(DSP):采用数字信号处理技术,对接收到的声音信号进行处理和优化。
通过滤波、降噪、增强和平衡等算法,提高声音质量和清晰度,并进一步减少环境噪音的干扰。
自适应反馈抑制:引入自适应反馈抑制技术,检测和抑制可能出现的回音或啸叫。
这可以大幅提高助听器的可用性和舒适度,避免不必要的干扰和噪音。
功耗优化:设计低功耗的电路和算法,以延长助听器的使用寿命。
采用节能电路、自动休眠模式等措施,降低电池消耗,提高使用效率。
人体工学设计:重视助听器的舒适性和便携性。
优化助听器的外观、尺寸和重量,确保佩戴时的舒适感。
同时考虑用户操作便捷性,设计易于调节和控制的界面。
可靠性和耐用性:采用高品质的组件和材料,确保助听器具有良好的可靠性和耐用性。
进行严格的质量控制和可靠性测试,以确保产品在长期使用中能够保持高性能。
个性化调整:为用户提供个性化调整选项,以满足不同听力需求。
数字助听器原理及核心技术数字助听器是一种能够提供听觉增强和辅助功能的设备,它通过使用数字信号处理技术来改善听力障碍者的听觉体验。
数字助听器的原理和核心技术涉及到声音采集、信号处理、放大和输出等方面。
数字助听器的原理首先涉及声音采集,它通过麦克风将环境中的声音转换成电信号。
麦克风是数字助听器中非常重要的组成部分,它需要具备高灵敏度和低噪声的特点,以确保准确捕捉到声音信号。
接下来是信号处理,数字助听器利用数字信号处理技术对采集到的声音信号进行处理和优化。
信号处理的目标是增强语音信号的清晰度和可听度,并抑制噪声的干扰。
常见的信号处理算法包括降噪、动态压缩和频率分析等。
降噪算法可以有效地去除环境噪声,使听力障碍者能够更好地聆听语音。
动态压缩算法可以根据听力损失的程度自动调整声音的放大程度,使声音在适当范围内保持一致。
频率分析技术可以对不同频率的声音进行分离和调整,进一步提高听力效果。
然后是放大,数字助听器通过放大被处理过的声音信号,使其达到听力障碍者可以听到的合适音量。
放大功能是数字助听器的核心技术之一,其实现方式多种多样。
其中一种常见的方式是使用数字放大器,它可以根据个人听力损失的程度和频率特点进行精确调整,以在保证听觉舒适度的前提下提供最佳的放大效果。
最后是输出,数字助听器将经过处理和放大的声音信号通过耳机或扬声器输出给听力障碍者。
耳机是数字助听器的常见输出设备,它可以将声音直接传递到听力障碍者的耳朵中。
耳机的选择要考虑到舒适度、音质和适应性等因素。
扬声器是另一种输出方式,它可以将声音通过空气传播到听力障碍者的周围环境中。
扬声器的选用要考虑到声音的覆盖范围和环境噪声等因素。
除了以上的原理和核心技术,数字助听器还可以配备一些附加功能,如无线通信、音频输入和数据存储等。
无线通信功能可以使数字助听器与其他设备进行连接,实现音频传输和远程控制等功能。
音频输入功能可以通过外部音源输入声音信号,如手机、电视等,从而拓展数字助听器的应用范围。
数字助听器的工作原理
1.麦克风接收声音:数字助听器内部装有一个或多个麦克风,它们负
责接收来自外部的声音信号。
2.声音信号转换为数字信号:麦克风将接收到的声音信号转换为数字
信号。
这通常通过模拟-数字转换器(ADC)实现,将模拟声音信号转换为
数字形式。
3.数据处理和增强:数字信号经过内部的处理单元,进行音频信号的
处理和增强。
处理单元可能包括信号处理器(DSP),它可以根据个人的
听力需求进行定制化调整,例如增强特定频率范围的声音。
4.声音信号转换为模拟信号:经过处理的数字信号再次经过数字-模
拟转换器(DAC)转换为模拟声音信号。
5.声音信号放大:转换为模拟信号的声音信号经过放大电路进行放大,以便听力受损者能够更好地听到声音。
6.声音输出:放大后的声音信号通过耳机或扬声器输出给听力受损者。
7.额外功能:一些数字助听器还可能具有其他功能,例如降噪技术、
反响抑制、无线连接等,以增强用户体验。
总之,数字助听器通过将声音信号转换为数字信号、进行处理和增强、再将数字信号转换为模拟信号,并通过放大、输出等步骤提供更好的声音
听觉体验。
助听器的设计原理助听器是一种用于改善听力障碍的设备,设计原理基于声音信号的增强和优化。
助听器一般由微型电子器件、麦克风、扬声器、电池和信号处理芯片等组成,其工作原理涉及声学、电学、智能识别和数字信号处理等多个领域。
声学原理是助听器设计的基础,它是研究声音传递和传播规律的学科。
助听器通过麦克风捕捉环境声音,因而麦克风的性能将影响助听器的效果。
麦克风的灵敏度、频率响应和信噪比等是制约助听器性能的关键参数。
为提高麦克风性能,聚集式麦克风被广泛应用于助听器中,其利用数个麦克风实现多通道输入,从而具备方向性捕捉能力和降低噪声的效果。
电学原理也是助听器设计的重要论点,主要包括放大电路和滤波电路。
由于许多听障者的感知范围受限,因此助听器需要放大声音信号,以增强声音穿透力。
放大器性能的好坏将影响助听器的音质和透明度。
同时,助听器需要分离有用信号和噪声信号,减少对噪声的放大,因此滤波器的优化也是助听器设计过程中的难点之一。
最新的助听器采用数字信号处理技术,通过算法自动过滤噪声,优化声音质量,使音质更清晰、自然、明亮。
智能识别原理是助听器向“聪明型”领域转型的方向,它主要涉及助听器的智能化和自适应性能。
听障者普遍面临的问题是无法适应复杂环境下的听力需求,例如背景噪声、人声混杂、音乐欢呼声等。
为改善这些问题,助听器需要具备智能识别能力,能够快速地识别环境声音,自动调整响度、方向和音色,还原真实声音。
数字信号处理原理是现代助听器的核心部分,它利用数字处理器和算法对声音进行处理。
数字信号处理技术可以将声音转换为数字形式,在数字域内实现各种信号处理操作,例如滤波、增强频率、动态压缩和压制噪声等。
数字信号处理技术大大提高了助听器的效果,使其具备更高的可调性和自适应性,同时也支持蓝牙网路,增加了受众的便利程度。
在现代科技的推动下,助听器不断得到提升和完善。
但是,还面临诸如时延、信号时滞、造型不美观、穿戴不便等问题。
因此,未来助听器将进一步发展,尤其是在人机交互方面,将更好地满足日常生活的各种需求,提高听障者的生活质量和融入感。
基于DSP的音频信号处理系统设计随着科技的发展和电子产品的普及,越来越多的人开始关注音频信号处理方面的技术,如何设计一套高效、实用并且稳定的音频信号处理系统成为了一个重要的问题。
本文将介绍基于DSP的音频信号处理系统的设计。
一、DSP简介DSP,即数字信号处理器,是一种专门用于处理数字信号的微型计算机。
具有高速运算、信号实时处理、低功耗、低成本等优点,被广泛应用于音频、视频、无线通信、医疗等领域。
1.系统概述本音频信号处理系统采用基于DSP的数字滤波器对音频信号进行滤波处理,对音频信号进行去噪、增益、平衡等处理,并且实现了实时控制和调节,可以满足不同用户的需求。
2.系统组成本音频信号处理系统的构成部分包括音频输入、DSP芯片、数字滤波器、控制器和音频输出。
如图1所示:(插入图片)3.系统设计1)音频信号输入音频信号输入采用板载的麦克风,其可以通过摆放位置和方位角度的变换来更改输入信号的来源和强度。
同时也支持外部音源输入接口,可以连接外部设备进行音频信号输入。
还可以采用ADC转换算法将模拟信号转换为数字信号输入到DSP芯片。
2)DSP芯片DSP芯片是本音频信号处理系统的核心,其主要负责对输入的音频信号进行数字信号处理,包括滤波、降噪、增益、均衡等功能。
同时,DSP芯片还通过RAM存储器来存储运算系数和变量等数据。
3)数字滤波器数字滤波器是对输入音频信号进行频域处理的重要模块,其可以实现对不同频率段的信号进行滤波和降噪。
数字滤波器的滤波精度和效率影响了系统的整体性能和实时性。
4)控制器控制器是本音频信号处理系统的控制模块,其主要负责实现音频信号处理效果的控制和调节,如音量大小、音色均衡、频率范围等。
用户可以通过操作控制器来完成对音频信号处理系统的实时控制。
5)音频输出音频输出可以通过板载的扬声器实现输出,也可以通过外接耳机等设备进行音频信号的输出。
同时,本系统还支持数字音频输出接口,可以将处理后的数字音频数据存储或传输到其他设备中。
基于DSP的音频信号处理系统设计摘要:随着信息技术的进步和智能音频设备的普及,数字信号处理(DSP)已经成为音频信号处理的重要技术手段。
本文基于DSP的音频信号处理系统设计,首先介绍了DSP的基本概念和原理,然后详细讨论了音频信号处理系统的设计流程和关键技术,最后展望了未来的发展方向。
一、引言随着数字技术的发展和智能音频设备的普及,音频信号处理技术在音频通信、音频听觉、音频分析与合成等领域得到了广泛的应用。
数字信号处理(DSP)作为音频信号处理的重要技术手段,已经成为音频领域的主流技术之一。
基于DSP的音频信号处理系统不仅可以实现音频信号的采集、处理和输出,还可以实现各种音频效果的实时处理和调节,为用户带来更加丰富和舒适的音频体验。
基于DSP的音频信号处理系统设计具有重要的研究价值和实用意义。
本文将从DSP的基本概念和原理出发,介绍基于DSP的音频信号处理系统的设计流程和关键技术,并对未来的发展方向进行展望。
二、 DSP的基本概念和原理DSP(Digital Signal Processing)即数字信号处理,是利用数字计算机或数字信号处理器对数字信号进行处理和分析的一种技术手段。
在音频信号处理领域,DSP主要用于音频信号的采集、滤波、均衡、编解码、立体声处理等各种信号处理操作。
与传统的模拟信号处理技术相比,DSP具有处理速度快、精度高、灵活性强等优势,因此在音频领域得到了广泛的应用。
DSP的基本原理包括采样、量化、编码、数字滤波等方面。
采样是将模拟信号转换为离散时间信号的过程,量化是将连续幅度信号转换为离散幅度信号的过程,编码是将模拟信号的幅度值映射到固定的二进制编码的过程,数字滤波是利用数字滤波器对数字信号进行滤波和处理的过程。
三、音频信号处理系统的设计流程1. 系统需求分析在设计基于DSP的音频信号处理系统之前,首先需要进行系统需求分析。
具体来说,需要明确系统的功能需求、性能指标,以及对各种音频信号处理算法和技术的要求等方面内容。
基于DSP的数字化输变电系统的设计与实现Introduction随着电力系统的发展,数字化输变电系统(DSP)的应用越来越广泛。
DSP技术在电力系统中的应用,可以提高电力系统的可靠性和安全性。
本文将介绍基于DSP的数字化输变电系统的设计与实现,包括DSP的基本原理、数字化信号处理技术、数字化电力系统设计流程和数字化输变电实现过程等方面。
Chapter One: DSP基本原理数字信号处理(DSP)的基本原理是将模拟信号转换成数字信号,对数字信号进行处理,再将处理结果转换成模拟信号。
数字信号处理的基本流程包括采样、量化、编码和解码四个过程。
其中,采样是将模拟信号在某个时刻上的值转化为数字信号,量化是对数字信号的值进行离散化,编码是将离散化后的数字信号编码为二进制信号,解码则是将二进制信号转换为数字信号。
数字信号处理的优点在于,数字信号可以被精确地分析和处理,因为数字信号的噪声和失真可以通过数字信号处理的方法得到降低。
数字信号处理在电力系统中的应用最为突出的就是数字化输变电系统。
Chapter Two: 数字化信号处理技术数字化信号处理技术是数字化输变电系统实现的关键。
数字化信号处理技术主要涉及数字滤波、数字相位补偿、数字串联补偿和数字并联补偿等方面。
数字滤波是指数字信号的滤波处理;数字相位补偿是指对数字信号相位进行补偿;数字串联补偿是指改进电力系统的负载流量;数字并联补偿是指补偿电力系统的各种参数误差。
数字化信号处理技术在数字化输变电系统中的应用提高了电力系统的可靠性和安全性。
数字滤波技术可以通过对数字信号的微调精确调整数字信号的频率,降低数字信号的噪声和失真。
数字相位补偿技术可以使数字系统具有更高的精确度。
数字串联和并联补偿技术可以通过补偿电力系统中各种参数误差,提高电力系统的可靠性。
Chapter Three: 数字化电力系统设计流程数字化电力系统的设计流程包括四个主要的步骤:信号采集、数字信号处理、数据传输和数据存储。