基于dsp 的电吉他数字音效器设计

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1、http://www.paper.edu.cn基于DSP的电吉他数字音效器设计1，211林志琦；杨东鑫；佟大鹏1.长春工业大学电气与电子工程学院长春130012，2.长春理工大学光电工程院长春130022EmailZhiQiLn@yahoo.com摘要：本文、设计了DSP为核心处理器的数字音效处理系统，研究了数字失真类音效算法的建模和实现。该系统包含延时、合唱、失真、布鲁斯、混响、均衡等17种音响效果。其中的失真类音效包括Amplify、Dist、Metal、Overdrive，这些音效按照其特性可分为线性失真音效和非线性失真音效，Amplify属于线性失真音效，Dist、Met

2、al和Overdrive音效则属于非线性失真音效。本文以TI公司的TMS320VC5402为核心处理器实现数字音效处理系统的设计方案。然后，从硬件设计方面着手进行了具体的系统设计，本文对于Amplify音效，介绍了采用基于自应滤波器的系统辨识的方法建立线性失真音效的数学模型的过程。在软件设计中，具体介绍了音频信号的延时、混响、压缩、均衡、失真等效果的设计处理及单片机的显示键盘控制部分。关键词：效果器；数字信号处理；Amplify音效中图分类号：TN3-05一基于DSP数字音效的优点[14]所谓效果器，顾名思义，给音色施加effect(效果、影响)，不仅是电吉他，许多乐器、合唱等都

3、使用它，当您听到的音乐，基本上都上经过加工而制成的。而不经过加工的音乐（no,effector）就给人一种美中不足的感觉。可以说效果器在音乐的构成中，已经是必不可少的了。吉他演奏如果只能弹奏的话，是不能称为合格的。弹奏曲子、乐句时，必须能迅速定出与弹奏本人的个性相适合的音色来。如果音色、音量错了，好好的乐句就成了毫无意义的东西，又[1]破坏了它的协调性。基于DSP数字音效处理系统较之模拟音效处理系统具有高度集成、设计灵活方便、可靠性高、可编程控制等优点，目前广泛的应用在电子乐器、高级组合音响、数字音频工作站等领域。基于DSP的数字音效处理系统与模拟音效处理系统的具体比较如下表1。

4、目前国内的效果器市场多被国外产品所垄断,价格昂贵。国产的效果器又多为模拟实现，成本高、损耗大、干扰大、稳定性差且参数不易修改。而基于DSP的数字效果器，是一种具有内置的数字接口且可进行数字音频处理的音响系统，它能克服以上缺点，达到令人满意的效果。国内基于DSP的专业数字音效处理产品主要由美国和日本研制和生产，国内音响厂商和科研单位尚未见有自主知识产权的研究成果或产品出现，以DSP为基础的数字音效处理系统在国内基本上还是空白基于DSP的电吉他效果器的结构框图见图1。近年来，随着DSP技术的普及和低廉的价格、高性能DSP芯片的出现，DSP已越来越多地被广大的工程师所接受，并越来越广泛

5、地被应用于各个领域，例如：语音处理、图像处理、模式识别及工业控制等，并且已日益显示出其巨大的优越性。DSP是利用专门或通用的数字信号处理芯片，以数字计算的方法对信号进行处理，具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小及可靠性高等优点，满足了对信号进行快速、精确、实时处理及控制的要求。1http://www.paper.edu.cn表1DSP数字音效处理系统与模拟音效处理系统的比较比较方面基于DSP的数字音效处理系统模拟音效处理系统功能多样化单一体积小较大性能指标高低系统集成度高低灵活性方便差开发周期短较长可靠性较高低成本较低高图1基于DSP的电吉他效果器的结构框图见近年来，

6、随着DSP技术的普及和低廉的价格、高性能DSP芯片的出现，DSP已越来越多地被广大的工程师所接受，并越来越广泛地被应用于各个领域，例如：语音处理、图像处理、模式识别及工业控制等，并且已日益显示出其巨大的优越性。DSP是利用专门或通用的数字信号处理芯片，以数字计算的方法对信号进行处理，具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小及可靠性高等优点，满足了对信号进行快速、精确、实时处理及控制的要求。考虑到数字音频处理系统的特殊性，在设计系统方案时，需要注意到如下几个问题：（1）一个要达到CD音质的数字音频处理系统，其采样频率至少为44.1kHz系统动态范围至少需要90dB。CD音质

7、的具体指标如表2所示。表2CD音质的指标指标CD音质频率范围20Hz~20kHz信噪比≥90dB动态范围≥90dB采样频率44.1kHz量化位数16位因此，方案中从前级的A/D到核心的DSP，再到后级的D/A各个部分都必须符合要求。（2）音频处理具有实时性，高质量的数字音频要求48kHz的采样率，这就要求系统在20us左右完成音频流的所有处理。因此，作为核心器件DSP应该具有足够高的运算速度以确保其实时2http://www.paper.edu.cn性。（3）高保真的音频系统应该