基于DSP的实时数字音效处理系统.pdf

器件与电路!"#$%"&’()#*+)$

基于!"#的实时数字音效处理系统·系统设计·

梁勇，刘光明，窦维蓓，董在望
（清华大学电子工程系，北京!"""#$）

【摘要】论述了基于%&’()*#+),-.开发系统的实时数字音效处理系统，在对数字音频信号的混响、
合唱、均衡等多种音效方式合成的原理和算法研究与仿真的基础上，在硬件上实现了这些音效的处理，
并能够实时处理后播放。
【关键词】数字信号处理器；数字音效处理；混响；合唱；数字均衡
【$%&’()*’】/012134567186965343:86;<2=;=1>>6?9>@>517A3>18;?%&’()*#+),-.A;3286>86>B
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!引言户提供一个硬件开发平台的一套开发系统。板上有
%&’()*#+)、!)位&5121;M;81=、片外内存和可扩展端
各种新型数字声音音源相继出现（如.’H，.6?6I
口，其结构如图+所示。
%6>J，%-%）为数字音频系统创造了新的需求。随着
%&’()*#+)可在#".NF下工作，运算速度可以达
%&’的普遍应用和数字信号处理技术的发展，对声音
到$".O<>，使音效的实时处理成为可能，外挂存取时
信号进行实时处理成为可能。%&’的速度越来越快以
间为!"?>的静态存储器，配置成)$PQ!)A65的程序存
及各种快速算法的应用，在它上面可以进行各种复杂
储区和)$PQ!)A65的数据存储区，%&’在R".NF下
的数字音效（如均衡，混响）实时处理，可应用于各种数
可以对外部存储器进行零等待存取。音效处理需要大
字音频播放器的音频后处理。
量的卷积运算，需要延时，很多中间结果需要保存，必
+硬件系统须有巨大的存储量。经过预测和实际设计检验，
提供了足够大的存储量。串行
硬件系统框图如图!所示。%&’()*#+),-.!.
、可通过访问、可在里预先
整个系统全部在()*#+),-.板上实现。实时数,,’ST.%&’&’O,,’ST.
字音效处理系统是一个典型的数字信号处理系统，重存入音频或语音信号给设计带来多样化。
如上所述，为音频信号处理提供
点在于%&’对数字信号进行实时处理的算法和存储%&’()*#+),-.
了一个很好的开发平台，下面对其主要硬件进行说明。
区的合理分配，()*#+),-.板上的模拟输入输出接
（）外部程序和数据存储区
口、KL%和%LK、外挂存储器、简单的控制功能的中断!
按键为数字实时音效处理提供了一个比较完善的、稳评估板上的外部数据和程序存储区由一块芯片
定的硬件系统。U&R+!!)组成，它是!+#PQ!)A65的快速静态存储器，
它的物理区域分成块的逻辑区域，如图
%&’()*#+),-.是演示%&’()*#+)功能并为用+)$PQ!)A65
H所示。逻辑分区通过程序存储区访问信号’&和存储
器地址线K"实现，%&’工作在R".NF频率时能够零
等待存取外部存储器的数据；
（+）数字专用KL%和%LK（&5121;M;81=）
!)位立体声M;81=M&$+!#和%&’()*#+)的&&O
相连，支持音频、语音和信号分析处理，评估板上有一
个!+G+##.NF的晶振和M;81=相连，这样，M;81=的采
样频率可在#JNF和$#JNF中选择，由于数字音效处

H)电声技术
!""#年第"$期
!"#$%"&’()#*+)$器件与电路

(3*8是串行传送时钟，管脚提供传送数
据的波特率。(39(提供串行数据通信的帧同
步。
’()2:9"0:的通用/6端口’的)’1，
)’0，)’&用来对*(!01"的工作方式进行编
程。
虽然数字音效涉及到复杂的数字信号处
理运算，但’()2:9"0:的!;</=>的运算能力
为音效处理提供足够的速度、片内内存和足够
大的缓冲以及快速算法，使实时音效处理成为
可能。
&软件流程
在’()2:9"0:?@<的音频处理流程如
图:所示。
*+,-.每次向’()传送一个1:ABC的采样
数据后，将引发’()2:9"0:的((/接收中断，
’()把接收到的数据存入系统的输入缓存，同
时对已存入缓存的音频数据进行各自处理，再
经变换存入系统的输出缓冲，而’()2:9"0:
的((/输出中断程序会定时执行从输出缓存

理进行的是高保真的音效处理，所以选择的采样频率
为!"#$%，通过设置&个拨动开关到相应的位置即可。
（&）模拟输入输出
评估板上有立体声线路输入、线