一款高性能數(shù)字音頻處理器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2021-12-28 05:04
隨著科技的進(jìn)步,人類生活水平的提高,人們對(duì)音頻播放的質(zhì)量也提出了更高的要求。數(shù)字音頻處理技術(shù)以其更高的保真度(采樣精度高和采樣頻率高)、處理過程中不易混入噪聲(不受溫度和電壓等因素的影響)、實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單多樣等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的模擬音頻處理方式。目前,高性能數(shù)字音頻處理器已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于筆記本、汽車音響、手機(jī)、家庭影院等設(shè)備中。因此設(shè)計(jì)一款高性能、多功能、高保真的數(shù)字音頻處理專用芯片具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本論文來源于西安電子科技大學(xué)電路CAD所科研項(xiàng)目“高速電子電路電磁制造技術(shù)研究/數(shù)字音頻功放與智能型光電傳感集成電路關(guān)鍵技術(shù)”,深入研究了音效處理的算法,結(jié)合目前主流數(shù)字音頻處理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款可編程的高性能數(shù)字音頻處理器。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:1.在音效處理過程中,采用了多采樣率變化技術(shù)以支持更高的采樣頻率,系統(tǒng)最高可支持192KHz的采樣頻率,為了突破主時(shí)鐘頻率的限制,改進(jìn)了插值和抽取濾波器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),不僅節(jié)省了時(shí)鐘資源,而且將存儲(chǔ)資源降低至傳統(tǒng)的一半。2.針對(duì)傳統(tǒng)3D音效處理過程計(jì)算量大、存儲(chǔ)量大等缺點(diǎn),提出了一種新的3D音效算法。該算法具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單...
【文章來源】: 西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:114 頁
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語對(duì)照表
第一章 緒論
1.1 論文的研究背景及意義
1.2 音頻處理器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.3 數(shù)字音頻的相關(guān)概念
1.4 論文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
第二章 數(shù)字音頻處理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2 DAP處理架構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2.1 DAP處理架構(gòu)
2.2.2 DAP處理的數(shù)據(jù)格式
2.3 系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)
2.3.1 控制接口設(shè)計(jì)
2.3.2 音頻輸入接口設(shè)計(jì)
2.4 小結(jié)
第三章 數(shù)字音頻處理算法的設(shè)計(jì)
3.1 SRC模塊算法設(shè)計(jì)
3.1.1 整數(shù)L倍上采樣
3.1.2 整數(shù)M倍下采樣
3.1.3 SRC濾波器設(shè)計(jì)
3.2 3D音效算法設(shè)計(jì)
3.3 EQ模塊算法設(shè)計(jì)
3.3.1 均衡濾波器的設(shè)計(jì)
3.3.2 EQ模塊濾波器參數(shù)
3.4 3band AGL和全頻段AGL算法設(shè)計(jì)
3.4.1 動(dòng)態(tài)范圍控制
3.4.2 3band AGL和全頻段AGL
3.5 3階Mash結(jié)構(gòu)的Σ-Δ調(diào)制器設(shè)計(jì)
3.6 小結(jié)
第四章 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)及FPGA驗(yàn)證
4.1 SRC模塊的硬件實(shí)現(xiàn)
4.1.1 下采樣模塊的實(shí)現(xiàn)
4.1.2 上采樣模塊的實(shí)現(xiàn)
4.2 3D模塊的硬件實(shí)現(xiàn)
4.3 EQ模塊的硬件實(shí)現(xiàn)
4.4 3bandAGL和全頻段AGL的硬件實(shí)現(xiàn)
4.5 DC模塊和DE模塊的實(shí)現(xiàn)
4.6 DAC模塊實(shí)現(xiàn)
4.7 系統(tǒng)的FPGA驗(yàn)證
4.7.1 芯片驗(yàn)證的意義及方法
4.7.2 FPGA驗(yàn)證過程
4.7.3 FPGA驗(yàn)證結(jié)果
4.8 小結(jié)
第五章 系統(tǒng)的后端設(shè)計(jì)及芯片測(cè)試
5.1 數(shù)字后端設(shè)計(jì)
5.2 靜態(tài)時(shí)序分析
5.3 系統(tǒng)的綜合
5.3.1 系統(tǒng)綜合過程
5.3.2 綜合結(jié)果分析
5.4 系統(tǒng)的布局布線
5.5 芯片測(cè)試
5.5.1 測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)
5.5.2 測(cè)試結(jié)果分析
5.6 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種考慮擁擠度的布線模型及其算法 [J]. 陳秀華. 福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(01)
[2]基于FPGA與單片機(jī)的音頻頻譜分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 李明明,李宏,王晨波. 微型機(jī)與應(yīng)用. 2013(01)
[3]高保真耳機(jī)放大器的發(fā)展簡(jiǎn)況 [J]. 周靜雷,盧萬念. 電聲技術(shù). 2012(07)
[4]三維音頻技術(shù)綜述 [J]. 殷福亮,汪林,陳喆. 通信學(xué)報(bào). 2011(02)
[5]一種基于DSP的音頻實(shí)時(shí)處理系統(tǒng) [J]. 劉睿. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2011(01)
[6]分頻段數(shù)字音頻動(dòng)態(tài)范圍處理器的設(shè)計(jì)、仿真與測(cè)試 [J]. 桑曉君,陳曉光. 信號(hào)處理. 2010(07)
[7]64位CPU的FPGA原型驗(yàn)證 [J]. 孫玉煥. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2007(21)
[8]靜態(tài)時(shí)序分析在數(shù)字ASIC設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [J]. 陳敏,殷瑞祥,郭瑢,曾愛華. 重慶工學(xué)院學(xué)報(bào). 2005(08)
[9]模擬音頻技術(shù)與數(shù)字音頻技術(shù)的探討 [J]. 劉中勝. 現(xiàn)代電視技術(shù). 2003(11)
[10]一種用FPGA實(shí)現(xiàn)的FIR濾波器結(jié)構(gòu) [J]. 金昕,黃捷,劉韜. 微電子學(xué). 1999(01)
碩士論文
[1]FFT ASIC的物理設(shè)計(jì)與物理驗(yàn)證[D]. 謝馬迥.華中科技大學(xué). 2015
[2]多通道廣播源音頻處理技術(shù)研究[D]. 李艷剛.南京理工大學(xué). 2015
[3]無線局域多聲道數(shù)字音頻廣播終端的研發(fā)[D]. 干莽.吉林大學(xué). 2014
[4]基于SOC嵌入式處理器調(diào)試系統(tǒng)的開發(fā)與研究[D]. 劉慧.武漢紡織大學(xué). 2013
[5]一款應(yīng)用于音頻播放系統(tǒng)中的數(shù)字音頻處理器的設(shè)計(jì)與研究[D]. 侯晴.西安電子科技大學(xué). 2011
本文編號(hào):3553454
【文章來源】: 西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:114 頁
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語對(duì)照表
第一章 緒論
1.1 論文的研究背景及意義
1.2 音頻處理器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.3 數(shù)字音頻的相關(guān)概念
1.4 論文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
第二章 數(shù)字音頻處理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2 DAP處理架構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2.1 DAP處理架構(gòu)
2.2.2 DAP處理的數(shù)據(jù)格式
2.3 系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)
2.3.1 控制接口設(shè)計(jì)
2.3.2 音頻輸入接口設(shè)計(jì)
2.4 小結(jié)
第三章 數(shù)字音頻處理算法的設(shè)計(jì)
3.1 SRC模塊算法設(shè)計(jì)
3.1.1 整數(shù)L倍上采樣
3.1.2 整數(shù)M倍下采樣
3.1.3 SRC濾波器設(shè)計(jì)
3.2 3D音效算法設(shè)計(jì)
3.3 EQ模塊算法設(shè)計(jì)
3.3.1 均衡濾波器的設(shè)計(jì)
3.3.2 EQ模塊濾波器參數(shù)
3.4 3band AGL和全頻段AGL算法設(shè)計(jì)
3.4.1 動(dòng)態(tài)范圍控制
3.4.2 3band AGL和全頻段AGL
3.5 3階Mash結(jié)構(gòu)的Σ-Δ調(diào)制器設(shè)計(jì)
3.6 小結(jié)
第四章 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)及FPGA驗(yàn)證
4.1 SRC模塊的硬件實(shí)現(xiàn)
4.1.1 下采樣模塊的實(shí)現(xiàn)
4.1.2 上采樣模塊的實(shí)現(xiàn)
4.2 3D模塊的硬件實(shí)現(xiàn)
4.3 EQ模塊的硬件實(shí)現(xiàn)
4.4 3bandAGL和全頻段AGL的硬件實(shí)現(xiàn)
4.5 DC模塊和DE模塊的實(shí)現(xiàn)
4.6 DAC模塊實(shí)現(xiàn)
4.7 系統(tǒng)的FPGA驗(yàn)證
4.7.1 芯片驗(yàn)證的意義及方法
4.7.2 FPGA驗(yàn)證過程
4.7.3 FPGA驗(yàn)證結(jié)果
4.8 小結(jié)
第五章 系統(tǒng)的后端設(shè)計(jì)及芯片測(cè)試
5.1 數(shù)字后端設(shè)計(jì)
5.2 靜態(tài)時(shí)序分析
5.3 系統(tǒng)的綜合
5.3.1 系統(tǒng)綜合過程
5.3.2 綜合結(jié)果分析
5.4 系統(tǒng)的布局布線
5.5 芯片測(cè)試
5.5.1 測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)
5.5.2 測(cè)試結(jié)果分析
5.6 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種考慮擁擠度的布線模型及其算法 [J]. 陳秀華. 福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(01)
[2]基于FPGA與單片機(jī)的音頻頻譜分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 李明明,李宏,王晨波. 微型機(jī)與應(yīng)用. 2013(01)
[3]高保真耳機(jī)放大器的發(fā)展簡(jiǎn)況 [J]. 周靜雷,盧萬念. 電聲技術(shù). 2012(07)
[4]三維音頻技術(shù)綜述 [J]. 殷福亮,汪林,陳喆. 通信學(xué)報(bào). 2011(02)
[5]一種基于DSP的音頻實(shí)時(shí)處理系統(tǒng) [J]. 劉睿. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2011(01)
[6]分頻段數(shù)字音頻動(dòng)態(tài)范圍處理器的設(shè)計(jì)、仿真與測(cè)試 [J]. 桑曉君,陳曉光. 信號(hào)處理. 2010(07)
[7]64位CPU的FPGA原型驗(yàn)證 [J]. 孫玉煥. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2007(21)
[8]靜態(tài)時(shí)序分析在數(shù)字ASIC設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [J]. 陳敏,殷瑞祥,郭瑢,曾愛華. 重慶工學(xué)院學(xué)報(bào). 2005(08)
[9]模擬音頻技術(shù)與數(shù)字音頻技術(shù)的探討 [J]. 劉中勝. 現(xiàn)代電視技術(shù). 2003(11)
[10]一種用FPGA實(shí)現(xiàn)的FIR濾波器結(jié)構(gòu) [J]. 金昕,黃捷,劉韜. 微電子學(xué). 1999(01)
碩士論文
[1]FFT ASIC的物理設(shè)計(jì)與物理驗(yàn)證[D]. 謝馬迥.華中科技大學(xué). 2015
[2]多通道廣播源音頻處理技術(shù)研究[D]. 李艷剛.南京理工大學(xué). 2015
[3]無線局域多聲道數(shù)字音頻廣播終端的研發(fā)[D]. 干莽.吉林大學(xué). 2014
[4]基于SOC嵌入式處理器調(diào)試系統(tǒng)的開發(fā)與研究[D]. 劉慧.武漢紡織大學(xué). 2013
[5]一款應(yīng)用于音頻播放系統(tǒng)中的數(shù)字音頻處理器的設(shè)計(jì)與研究[D]. 侯晴.西安電子科技大學(xué). 2011
本文編號(hào):3553454
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