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车载影音多媒体系统的总体设计方案

2011-08-01 11:25
瑾年Invader
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  摘要: 详细介绍了数字音效调节算法及其在TAS3103A 上的软件实现。本系统采用了TI 公司的48 位DSP TAS3103A。该DSP 可实现3 声道,12 波段的独立的信道均衡。

  随着中国汽车市场的不断扩大, 消费者购车的需求已经悄然发生变化, 车辆的舒适性、便捷性、娱乐设备配置逐渐成为选车的新标准。车载多媒体系统最初只装备在个别高端车型上, 随着汽车市场的不断发展和各品牌车型的更新换代, 这套系统已经逐步成为一般车型的常用装备。多媒体系统为车主提供了诸多方便, 使驾车出行变得轻松。车主可以使用广泛的信息和娱乐系统, 例如收音机、CD 播放器、TV、导航系统和车载电话等。消费者对车载多媒体系统的声音质量要求越来越高, 高水平的音效成为车载多媒体电子产品的重要卖点。设计师们通过专业的数字信号处理器来实现精准的音效处理,提升系统的音质。

 

  1 系统结构

 

  本文设计的是一个高品质车载影音多媒体系统。该方案采用了全数字16:9 液晶显示屏,分辨率高达800×480。

  系统以双核SoC 为主处理器,处理器内置图形加速部件具备独立显存,令影像播放效果更加流畅。系统可接入四路视频信号,分别为DVD、倒车后视摄像头、IPOD 的视频和外接备用视频, 通过AD 转换器转换为ITU656 标准视频信号, 输入主处理器。

  在音频方面, 不同于市面上其他产品, 本系统的CD碟机与SD 卡媒体播放音频采用全数字I2S 格式输出, 音源全数字域切换, 并直接进入专业的数字音频信号处理器(DSP) 中, 进行全数字音频均衡、高低音调节, 并可以实现3D 声场效果。该功能完全不同于普通车载音响采用的模拟滤波器音频均衡方式, 令音质更加完美。音频数模转换部分采用业内公认的高品质24 bit DAC 转换器,DAC 内置过采样高阶数字低通滤波器。DAC 输出后的模拟有源滤波器采用4 阶巴特沃斯型。有源滤波采用发烧级运放NE5532 , 模拟音频部分采用LDO 单独供电,使得音质更完美。具体结构如图1 所示。

 

  

 

  2 数字音效软件设计

 

  多媒体系统采用均衡器EQ(Equalizer)调节音效。均衡器可以分别调节各种频率成分电信号放大量,从而补偿扬声器和声场的缺陷,具有补偿、修饰各种声源及其他一些特殊作用,即音效。一般的多媒体系统都支持几种预置的音效,如正常、摇滚、爵士、民歌、布鲁斯、古典、重金属等,也可以由用户自己调节几个主要频段的增益。

  2.1 算法简介

  调节声音效果的重要工具均衡器把若干滤波器组合在一起, 各自带有中心频率、Q、提升或衰减量的控制,如图2 所示。

 

  图2 均衡器

  图2 均衡器

 

  双线性传递函数定义如下:

  

  以上传递函数定义了6 个参数, 也可以消去公倍数, 将参数转换为5 个,即:

  

  或者:

  

  由传递函数式(2) 可得:

  

  定义如下均衡器参数:Fs为采样频率、f0为中心频率、dBgain 为增益, 以分贝为单位、Q 为品质因数( 中心频率f0和带宽B 之比,Q 值越大, 表明滤波器频率分辨力越高)。

  然后计算一些中间变量:

  

  最后推出参数:

  

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