打造手持设备的高质量音频再现【鸭脖娱乐app官方网站】

本文摘要:移动通信的高速技术(3G、35G、4G)及其支撑网络构建了手机音视频的iTunes功能和音频功能。扬声器的频率响应不随信号幅度而变化,这些滤波器的零点和零点也不随信号幅度而变化。大多数低功率音频转换器的功率都无法建立这一点。

算法

现代智能手机灵活而强大。虽然手机的尺寸各不相同,但总体来说,一个业界一流的设备,可以在一个110 x 60 x 15 mm左右的PCB上投入很多功能,如果把显示屏和电路板考虑进去,留给扬声器的空间就不多了。

现在,让我们想象一下家庭影院中低音炮扬声器占据的空间。也许大多数人会意识到这几乎是两件不同的事情,甚至没有可比性。

或许说起来,可以这么解读。但实际上,即使它们明显是两个完全不同的应用,但它们操作的内容却越来越相似。移动通信的高速技术(3G、3.5G、4G)及其支撑网络构建了手机音视频的iTunes功能和音频功能。

手机用户期望更高的带宽和更好的音视频质量。问题是提高音质不容易。手持设备厂商面临的公差很多,其中两个就是手机的尺寸和音频文件的传输程度。下面就来讨论这两个方面。

轮廓扬声器通过前后移动振膜将电能转换成声波。振膜推动空气,产生声波,声波通过我们的耳朵转换成声音。考虑到上面提到的尺寸余量,手机移动需要的空间很小,所以不能用于振膜较小的小音箱,只能允许小范围的移动。

在静态集成电路中,这变得很困难,因为扬声器必须移动。但是小音箱不能产生好的音响效果,其中低音频率不受影响,仅次于。

扬声器

从小型便携式消费电子产品中获得高质量的音频效果显然是一项挑战。为了应对这一挑战,我们不能依赖由工业、机电和电子领域的设计师组成的跨职能团队。电子工程师明确提出了这个建议:音频处理的算法。

音频音频通常被压缩成较小的文件,供用户在iTunes中使用。文件传输是通过编码算法(比如MP3)构建的。文件的增加可能导致信息缺陷,最终影响音响效果。在这种情况下,也可以在一定程度上使用音频处理算法。

音频处理算法目前,有各种算法来处理音频信号和改善观看体验。基本的处理算法是通过均衡器滤波器改变不同频段的幅度来解决漏话问题。

通过观察扬声器的频率响应,我们可以区分哪些可以再现,哪些不能再现,然后我们可以适当地设计一条平衡曲线。目标是提供没有恒定振幅的音频,无论扬声器频率如何。目前基本平衡已经广泛使用,市面上出售的音频转换器大多用于平衡技术。

不幸的是,有时这足以提高音频质量。事实上,扬声器的频率响应随着音频信号的电平而再次改变(见图1)。图1:音箱的频率响应和信号电平噪声。

为了填充这个效果,必须在动态滤镜中使用。扬声器的频率响应不随信号幅度而变化,这些滤波器的零点和零点也不随信号幅度而变化。

在实现动态滤波时,需要类似于DSP的处理功能。大多数低功率音频转换器的功率都无法建立这一点。另一个有趣的算法是低音增强。

该算法利用忽略基本音质的原理,改善了低音频率的再现。仔细看小喇叭的频率响应,可以发现它们的低音叫3 dB,范围在几百Hz左右。也就是说,这样的扬声器不能很好地再现较低的频率。

用这些较低的频率来驱动扬声器是没有意义的,甚至是有害的(扬声器不需要再现这些低频音频)。较低的频率会迫使扬声器不要超出其能力范围,最终也不会对较高的频率造成更好的噪声。

低音增强(见图2)吸收扬声器无法再现的低音内容,然后通过倍频将其压下至扬声器需要正常工作的位置。比如,假设扬声器在300 Hz时为3 dB,广播内容只有200 Hz,那么加强后低音不会提高到400 Hz,这样就可以广播了。

扬声器

考虑到音频内容是8度音,人的耳朵和大脑不会被诱导指出听到了低频内容(基频缺陷原理)。现在,我们可以使用过滤器来移除所有这些无法再现的低音频内容,使其无法到达扬声器。

音频

低音增强和高通滤波器的实时应用将大大提高小型扬声器的低音再现功能。图2:低音增强原理。音频也可以通过虚拟化(也称为3D)来增强。

它通过构建沉浸式聆听体验来增强扬声器或耳机的音频广播。虚拟化算法使音响系统不断扩展,甚至能让小型便携设备有效产生虚拟世界包围的单声道声音。他们进行了详细的分析,并通过单声道系统的两个声道增强了音频广播,从而使用户坚信声音来自四面八方。该算法利用所谓的人脑参与转换功能(HRTF),解释声音如何与人脑、耳朵和大脑系统相互作用,并由人脑解释。

其他算法主要集中在改善音频的传输。在这种情况下,他们试图完全恢复传输过程中丢失的信息。

它可以特别用于低音频内容(约1千赫),这提高了清晰度。这种算法构造出高音频,比如电影里的雨,或者歌曲里的吉他弹奏,都可以逼真地再现出来。很多音频转换器(ADC、CODEC、DAC)反对音频高级处理功能。

这些算法在TI,音频数字信号处理器(DSP或miniDSP)中运行,这些算法内置在音频转换器中。这款迷你数字信号处理器是在PurePathStudio图像开发环境下编程的。

TLV320AIC36以其模拟输出和输入特性,成为众多手机产品可以使用的设备之一。总之,打造手持设备的高质量音频再现是一项艰巨而简单的任务,拒绝跨功能设计团队的投入。幸运的是,电子工程师已经在寻找精确的工具:音频处理算法,比如现在描述的那些。

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