一款高性能数字音频处理器的设计与实现
发布时间：2021-12-28 05:04
随着科技的进步,人类生活水平的提高,人们对音频播放的质量也提出了更高的要求。数字音频处理技术以其更高的保真度(采样精度高和采样频率高)、处理过程中不易混入噪声(不受温度和电压等因素的影响)、实现方式简单多样等优点已经逐步取代了传统的模拟音频处理方式。目前,高性能数字音频处理器已经被广泛的应用于笔记本、汽车音响、手机、家庭影院等设备中。因此设计一款高性能、多功能、高保真的数字音频处理专用芯片具有十分重要的现实意义。本论文来源于西安电子科技大学电路CAD所科研项目“高速电子电路电磁制造技术研究/数字音频功放与智能型光电传感集成电路关键技术”,深入研究了音效处理的算法,结合目前主流数字音频处理的系统结构,设计并实现了一款可编程的高性能数字音频处理器。本论文的主要研究内容和成果如下:1.在音效处理过程中,采用了多采样率变化技术以支持更高的采样频率,系统最高可支持192KHz的采样频率,为了突破主时钟频率的限制,改进了插值和抽取滤波器的实现结构,不仅节省了时钟资源,而且将存储资源降低至传统的一半。2.针对传统3D音效处理过程计算量大、存储量大等缺点,提出了一种新的3D音效算法。该算法具备结构简单...
【文章来源】： 西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 论文的研究背景及意义
1.2 音频处理器的国内外研究现状和发展趋势
1.3 数字音频的相关概念
1.4 论文研究内容及章节安排
第二章 数字音频处理系统架构设计
2.1 系统的整体架构设计
2.2 DAP处理架构设计
2.2.1 DAP处理架构
2.2.2 DAP处理的数据格式
2.3 系统接口设计
2.3.1 控制接口设计
2.3.2 音频输入接口设计
2.4 小结
第三章 数字音频处理算法的设计
3.1 SRC模块算法设计
3.1.1 整数L倍上采样
3.1.2 整数M倍下采样
3.1.3 SRC滤波器设计
3.2 3D音效算法设计
3.3 EQ模块算法设计
3.3.1 均衡滤波器的设计
3.3.2 EQ模块滤波器参数
3.4 3band AGL和全频段AGL算法设计
3.4.1 动态范围控制
3.4.2 3band AGL和全频段AGL
3.5 3阶Mash结构的Σ-Δ调制器设计
3.6 小结
第四章 系统硬件实现及FPGA验证
4.1 SRC模块的硬件实现
4.1.1 下采样模块的实现
4.1.2 上采样模块的实现
4.2 3D模块的硬件实现
4.3 EQ模块的硬件实现
4.4 3bandAGL和全频段AGL的硬件实现
4.5 DC模块和DE模块的实现
4.6 DAC模块实现
4.7 系统的FPGA验证
4.7.1 芯片验证的意义及方法
4.7.2 FPGA验证过程
4.7.3 FPGA验证结果
4.8 小结
第五章 系统的后端设计及芯片测试
5.1 数字后端设计
5.2 静态时序分析
5.3 系统的综合
5.3.1 系统综合过程
5.3.2 综合结果分析
5.4 系统的布局布线
5.5 芯片测试
5.5.1 测试平台设计
5.5.2 测试结果分析
5.6 小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种考虑拥挤度的布线模型及其算法 [J]. 陈秀华. 福州大学学报(自然科学版). 2015(01)
[2]基于FPGA与单片机的音频频谱分析系统设计 [J]. 李明明,李宏,王晨波. 微型机与应用. 2013(01)
[3]高保真耳机放大器的发展简况 [J]. 周静雷,卢万念. 电声技术. 2012(07)
[4]三维音频技术综述 [J]. 殷福亮,汪林,陈喆. 通信学报. 2011(02)
[5]一种基于DSP的音频实时处理系统 [J]. 刘睿. 现代电子技术. 2011(01)
[6]分频段数字音频动态范围处理器的设计、仿真与测试 [J]. 桑晓君,陈晓光. 信号处理. 2010(07)
[7]64位CPU的FPGA原型验证 [J]. 孙玉焕. 现代电子技术. 2007(21)
[8]静态时序分析在数字ASIC设计中的应用 [J]. 陈敏,殷瑞祥,郭瑢,曾爱华. 重庆工学院学报. 2005(08)
[9]模拟音频技术与数字音频技术的探讨 [J]. 刘中胜. 现代电视技术. 2003(11)
[10]一种用FPGA实现的FIR滤波器结构 [J]. 金昕,黄捷,刘韬. 微电子学. 1999(01)
硕士论文
[1]FFT ASIC的物理设计与物理验证[D]. 谢马迥.华中科技大学. 2015
[2]多通道广播源音频处理技术研究[D]. 李艳刚.南京理工大学. 2015
[3]无线局域多声道数字音频广播终端的研发[D]. 干莽.吉林大学. 2014
[4]基于SOC嵌入式处理器调试系统的开发与研究[D]. 刘慧.武汉纺织大学. 2013
[5]一款应用于音频播放系统中的数字音频处理器的设计与研究[D]. 侯晴.西安电子科技大学. 2011
本文编号：3553454
【文章来源】： 西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 论文的研究背景及意义
1.2 音频处理器的国内外研究现状和发展趋势
1.3 数字音频的相关概念
1.4 论文研究内容及章节安排
第二章 数字音频处理系统架构设计
2.1 系统的整体架构设计
2.2 DAP处理架构设计
2.2.1 DAP处理架构
2.2.2 DAP处理的数据格式
2.3 系统接口设计
2.3.1 控制接口设计
2.3.2 音频输入接口设计
2.4 小结
第三章 数字音频处理算法的设计
3.1 SRC模块算法设计
3.1.1 整数L倍上采样
3.1.2 整数M倍下采样
3.1.3 SRC滤波器设计
3.2 3D音效算法设计
3.3 EQ模块算法设计
3.3.1 均衡滤波器的设计
3.3.2 EQ模块滤波器参数
3.4 3band AGL和全频段AGL算法设计
3.4.1 动态范围控制
3.4.2 3band AGL和全频段AGL
3.5 3阶Mash结构的Σ-Δ调制器设计
3.6 小结
第四章 系统硬件实现及FPGA验证
4.1 SRC模块的硬件实现
4.1.1 下采样模块的实现
4.1.2 上采样模块的实现
4.2 3D模块的硬件实现
4.3 EQ模块的硬件实现
4.4 3bandAGL和全频段AGL的硬件实现
4.5 DC模块和DE模块的实现
4.6 DAC模块实现
4.7 系统的FPGA验证
4.7.1 芯片验证的意义及方法
4.7.2 FPGA验证过程
4.7.3 FPGA验证结果
4.8 小结
第五章 系统的后端设计及芯片测试
5.1 数字后端设计
5.2 静态时序分析
5.3 系统的综合
5.3.1 系统综合过程
5.3.2 综合结果分析
5.4 系统的布局布线
5.5 芯片测试
5.5.1 测试平台设计
5.5.2 测试结果分析
5.6 小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种考虑拥挤度的布线模型及其算法 [J]. 陈秀华. 福州大学学报(自然科学版). 2015(01)
[2]基于FPGA与单片机的音频频谱分析系统设计 [J]. 李明明,李宏,王晨波. 微型机与应用. 2013(01)
[3]高保真耳机放大器的发展简况 [J]. 周静雷,卢万念. 电声技术. 2012(07)
[4]三维音频技术综述 [J]. 殷福亮,汪林,陈喆. 通信学报. 2011(02)
[5]一种基于DSP的音频实时处理系统 [J]. 刘睿. 现代电子技术. 2011(01)
[6]分频段数字音频动态范围处理器的设计、仿真与测试 [J]. 桑晓君,陈晓光. 信号处理. 2010(07)
[7]64位CPU的FPGA原型验证 [J]. 孙玉焕. 现代电子技术. 2007(21)
[8]静态时序分析在数字ASIC设计中的应用 [J]. 陈敏,殷瑞祥,郭瑢,曾爱华. 重庆工学院学报. 2005(08)
[9]模拟音频技术与数字音频技术的探讨 [J]. 刘中胜. 现代电视技术. 2003(11)
[10]一种用FPGA实现的FIR滤波器结构 [J]. 金昕,黄捷,刘韬. 微电子学. 1999(01)
硕士论文
[1]FFT ASIC的物理设计与物理验证[D]. 谢马迥.华中科技大学. 2015
[2]多通道广播源音频处理技术研究[D]. 李艳刚.南京理工大学. 2015
[3]无线局域多声道数字音频广播终端的研发[D]. 干莽.吉林大学. 2014
[4]基于SOC嵌入式处理器调试系统的开发与研究[D]. 刘慧.武汉纺织大学. 2013
[5]一款应用于音频播放系统中的数字音频处理器的设计与研究[D]. 侯晴.西安电子科技大学. 2011
本文编号：3553454
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3553454.html
