虚拟低音技术方案.doc

目录

1. 简介 2
1.1.背景 2
1.2.项目的目的和意义 3
2. 技术方案(如何实现) 3
2.1.项目研究的内容 3
2.2.项目实现的技术方案 3
3. 功能与技术指标 3
3.1. 功能 3
3.2.技术指标 3
4. 项目实施的进度与计划 3

虚拟低音技术方案
1. 简介
1.1. 背景
音频是多媒体设备的重要部分，没有好的声音，再好的图像，再多的应用的多媒体设备也是有缺陷的。然而随着目前多媒体设备，当前手持设备及其他消费电子设备中，由于体积和外形的要求，作为发声的喇叭尺寸受到了极大限制。尺寸的限制造成了喇叭谐振频率较高，因此不可能辐射出低于其谐振频率的信号分量，导致音频部分低音的缺失，无法给消费者提供更高要求的享受。
目前传统的播放重低音的方法有：
1、低音炮音箱。缺点：成本高，功率低，无法集成到日益轻薄要求的平板电视。
2、提高低音补偿。缺点：效率低，效果也比较有限，失真比较大。
3、功率补偿滤波器。缺点：效率低，效果也比较有限，失真比较大。
因此我们需要采用一种更好的，更低成本的方法来重放低音。虚拟低音完全可以满足这个要求。
虚拟低音的原理就是利用“消失的基频”现象，通过低音信号基频的谐波序列在人耳中再现普通扬声器无法达到的低频音调。在听感上就会让人觉得低音分量更足了，有效弥补了小口径扬声器重放低频不足的问题。这里采用了人耳的生理学特点来虚拟低音，人耳能够把低音基频的高频段谐波的差频声音听成原来低音基频的音调，这就给我们实现虚拟低音提供了理论基础。
市场上厂商技术现状：
1. 国内的品牌在数字音效处理上主要采用DTS，SRS，杜比等国外专业音频厂商的技术，在采用他们的技术时，需要昂贵的技术授权费用。
2. 国外品牌：一般都有自己专利的音频处理技术。
3.
虚拟低音的厂商技术现状，出名的主要有以下几个厂商提供的产品，这几家厂商一般都提供专门的芯片，价格高，增加比较大的成本。
SRS的TruBass；
Philips的UltraBass；
Maxx的MaxxBass；
1.2. 项目的目的和意义
目前国内基本还没有厂商从事这一块的研究，而研究院作为TCL核心的研究机构，对与开展音频方面的研究是很有必要的。我们可以从虚拟低音入手，开发出可以使用的虚拟低音技术，积累公司在音频方面的技术，为更进一步的其他音效，语音识别等研发奠定基础。
2. 技术方案(如何实现)
2.1. 项目研究的内容
对媒体播放设备的低音进行提升，从而再现小型扬声器件本身无法回放的重低音效果。本项目研究的主要内容是：基于MATLAB的PC开发平台及DSP开发平台，对音频信号的低频部分通过谐波提升，从而实时再现扬声器无法回放的重低音效果，满足听众的试听感。
2.2. 项目实现的技术方案
项目采用DSP平台实施方案如图1

图1 DSP平台原理

图2 虚拟低音方案原理图
本设计采用图2算法方案原理：首先音频信号左右通道合成后，通过低通滤波，得到需处理的低音分量，低音分量经谐波处理模块，形成虚拟低音，然后分别于左右耳通道高通信号进行合成，得到所需。低音分量经反馈高通滤波回路，输出高通滤波回路，自动增益控制模块形成谐波及谐波的音色及音型的控制，和好的改善了低音频率的重现。其中通过调整FB-HPF，降低谐波的互调畸变；gain消除高次谐波；Hout-HPF减少直流干扰；平滑滤波保持音型；包络检测模块检测X_fout的包络，用于生产控制信号，Upwards Composer Logic模块通过生成控制信号C(n)实现谐波幅度控制，以保证响度对声压级在各次谐波处的动态平衡。

3. 功能与技术指标
3.1. 功能
对媒体播放设备的低音进行提升，从而再现小型扬声器件本身无法回放的重低音效果。
3.2.  技术指标
1、适应不同的低音音源
· 爆破型
· 悠扬型
2、适应不同的扬声器
· 截止频率不同: 50Hz ~ 400Hz
3、响度满足人耳心理学特性
· 低音的响度
4、出色的听感，响度、音色、音型与原低音匹配
· 控制谐波增益
· 波形变化平滑
5、低音效果明显提升，能接近或优于现有技术MAXXBASS、杜比等虚拟低音音效。
6、能实时处理，Fs=48000Hz,Fs=44100=Hz

4. 项目实施的进度与计划

任务项
开始时间
结束时间
进度
一
任务一
基于Matlab的虚拟低音算法优化
2011.12.20
2011.12.31
已完成
二
任务二
将Matlab仿真语言转化成DSP C/C++语言
2011.12.20
2012.4.12

1
子任务
购买DSP开发板和仿真器
2011.12.20
2011.12.24
已完成
2
子任务
搭建开发平台
2011.12.25
2011.12.27
已完成
3
子任务
熟悉开发板（熟悉DSP已有的模块程序）
2011.12.27
2012.2.29
已完成
4
子任务
将Matlab仿真语言生成成DSP C/C++语言
2012.3.1
2012.4.12
已完成

4.1
转成第一版DSP C程序
2012.3.1
2012.3.15

4.2
根据实际DSP芯片资源修改Matlab程序
2012.3.16
2012.3.30
已完成

4.3
生成第二版DSP C程序
2012.4.1
2012.4.8
已完成

4.4
在DSP上修改、优化DSP C程序
2012.4.9
2012.4.12
已完成
三
任务三
程序占用资源初步评估及优化
2012.4.13
2012.4.17

1
子任务
将C代码编译成汇编语言，初步评估占用资源
2012.4.13
2012.4.15
已完成
2
子任务
优化C，再汇编，尽量减少占用资源
2012.4.16
2012.4.17
已完成
四
任务四
商务洽谈
2012.1.4
2012.4.10

1
子任务
高层联系MST，督促其立项
2012.1.4
2012.2.4

2
子任务
评估其合作可行性

2.1
商务评估
2012.2.5
2012.2.19

2.2
技术评估
2012.2.5
2012.2.19

3
子任务
高层联系MTK，督促其立项

3.1
商务评估
2012.2.20
2012.3.15

3.2
技术评估
2012.3.16
2012.3.22

4
子任务
选其中一家合作

4.1
确定合作方式
2012.3.22
2012.4.4

4.2
实地考察合作方的技术需求
2012.4.5
2012.4.10

五
任务五
将DSP C/C++语言转换成可植入于MST芯片的汇编语言
2012.4.17
2012.5.17

5.1
将DSP C/C++语言转换成可植入于MST芯片的汇编语言
2012.4.17
2012.5.17

5.2
形成DSP IP(Intellectual Property)
2012.4.17
2012.5.17

六
任务六
将DSP IP植入MST芯片并调试
2012.5.17
2012.6.16

七
任务七
联合调试，优化参数
2012.6.17
2012.7.16

八
任务八
编写并调试相关控制程序
2012.7.16
2012.7.30

九
任务九
申请IP专利
2012.7.16
2012.7.30

9.1
挖掘技术创新点
2012.7.16
2012.7.20
已完成

9.2
专利申请书撰写
2012.7.21
2012.7.30
已完成
十
任务十
撰写总结报告
2012.07.16
2012.07.30
已完成