卡拉ok音效算法的设计与dsp实现

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1、卡拉OK音效算法的设计与DSP实现重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：李林葳指导教师：何伟教授专业：信号与信息处理学科门类：工学重庆大学通信工程学院二O一六年四月DesignandRealizationofKaraokeAudioEffectAlgorithmBasedonDSPAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByLiLinweiS

2、upervisor:Prof.HeWeiSpecialty：Signal&InformationProcessingCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2016中文摘要摘要音效处理系统具有美化音色和提升输出音质的作用，因此在广播电台等专业场所中得到了广泛应用。但受到经济成本和处理能力的制约，当前用于卡拉OK等场合的音效处理系统，普遍存在输出效果差、用户体验不佳的问题。所以，设计一套经济实用、效果明显的卡

3、拉OK音效处理系统具有重要的经济价值和社会意义。论文首先从提升输出空间感、抑制啸叫、扩大系统增益范围和增强对系统频谱调整能力的角度出发，提出了声场扩展类、设备保护类以及音频均衡算法的设计要求。接着根据与卡拉OK音效相关的声学理论，分析并设计相关算法，从而提升输出音效、改善用户体验。之后，论文将算法移植到合作公司提供的通用DSP硬件平台上，从而完成了一套经济高效的卡拉OK音效处理系统。论文所做的工作主要包括：①在声场扩展类算法方面，通过提升回声延迟以及混响逼真度来解决输出空间感不足的问题。论文通过设计多延迟融合算法、

4、等间隔分配回声间延迟、降低回声采样率，提高了数据缓冲区利用率，从而提升了回声的延迟时间；采用源镜像法规划梳状滤波器的延迟，根据提出的全通滤波器的约束条件来优化后期混响参数，从而提升了混响逼真度。②在设备保护类算法方面，论文针对容易产生啸叫的问题，改进了啸叫抑制算法，该算法利用频移和相移方式对啸叫进行联合抑制，相比于常见的限幅抑制方案，该算法啸叫抑制效果明显，运算量更低；针对系统为保护设备而使系统可调增益范围较小的问题，采用动态增益控制算法分配给较大输入信号以较小增益值，从而可以扩大系统整体增益范围。③在音频均衡算法

5、方面，论文设计了截止频率与过渡带斜率可调的低通/高通滤波器，以及中心频率、带宽、中心频率增益可调的提升/衰减滤波器，以增强对系统频谱的调整能力。④在算法的实现上，论文通过转换数据类型来降低数据缓冲区的需求量，并且通过增加临时变量、展开嵌套函数等方式来利用DSP的流水线技术，提高处理速度。论文最后对输出效果进行了测试，结果表明，论文设计并实现的音效算法可以明显提升输出空间感、抑制啸叫、提升输出增益范围、增强对系统频谱调整能力。由于输出效果显著，用户体验较好，所以论文完成的卡拉OK音效处理系统得到合作公司专业调音师的认

6、可，达到了预期目标。关键词：音效处理，DSP，声场扩展，设备保护，音频均衡I英文摘要ABSTRACTWiththefunctionofimprovingthetimbreandtheoutputsoundquality,theaudioeffectsprocessingsystemhasbeenwidelyusedintheprofessionalareassuchasradioandTVstation.Butbytheconstraintsofeconomiccostandprocessingcapacity,t

7、heaudioeffectsprocessingsystemusedinKaraokeatpresentexhibitsthegeneralproblemsofpooroutputeffectandpooruserexperience.Therefore,itisofgreateconomicvalueandsocialsignificancetodesigntheeconomicandpracticalKaraokeaudioeffectsprocessingsystem.Firstofall,thisthesi

8、spresentsthedesignrequirementsaboutsoundfieldextension,equipmentprotection,gainrangeexpansionandaudioequalizationfromthepointsofimprovingtheoutputspacesense,suppressinghowling,expa