基于DSP的参量扬声器系统研究与设计.pdf

江苏大学
硕士学位论文
基于DSP的参量扬声器系统研究与设计
姓名:宋朝晖
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:鲍可进
20060401
摘要江苏大学硕士学位论文参量扬声器是一种有着广泛应用前景的新型产品,它能够使声音有了方向。目前国内对参量扬声器系统的研究尚处于探索阶段。文中在分析和研究了国外的参量扬声器产品的基础上,结合当前使用日益广泛的数字信号处理器件一芯片,旨在探索一种新型的参量扬声器系统实现方法,为参量扬声器系统的设计和酒挠τ锰岢隽艘恢中碌纳杓扑枷搿对参量扬声器系统的研究和设计包含了两个方面的内容:软件和硬件。文中的研究重点是软件部分,主要针对参量扬声器系统中的数字信号处理算法进行了研究和设计。其中的主要算法有:动态范围控制器、减少失真预处理、正弦波振荡器和振幅调制。动态范围控制器也是数字音频信号处理研究中的一个崭新课题,它能够充分利用系统内的可用动态范围,从而可以起到减少失真、改善音色和提高声音响度的作用。它包含了以下一些更具体的算法:噪声门、扩展器、压缩器、限幅器、峰值测量、时间常数发生器、动态规律与门限以及对数和反对数运算等。减少失真预处理是根据非线性声学原理得到的一个远域失真预测解决方案,利用其输入输出关系式可以在输出之前来降低可听见声音中的失真。正弦波发生器用来产生超声载波,其实现算法有查找表法、递归振荡器、泰勒级数展开法等;振幅调制是信号处理中的关键步骤,它直接决定了输出发射器的工作效率和质量,可采用的振幅调制方案有双边带振幅调制、单边带振幅调制以及正交振幅调制等。参量扬声器系统的硬件部分主要是基于笛橄低辰涌诘缏返纳杓疲ǔ功率放大电路、超声波发射器的设计等。文中对多种数字信号处理算法进行比较和分析,并借助于/兴惴ǖ姆抡婧蜕杓疲詈笤贒的集成开发环境卸运惴ń腥砑仿真。设计并完成了动态范围控制器、正弦波发生器以及振幅调制等数字信号处理算法的软件仿真实现,并且可以通过软件改变算法中的参数设置,从而获得不同的处理效果。关键词:徊瘟垦锷鳎皇中藕糯恚欢段Э刂破鳎徊瘟空罅校徽也发生器;超声波;振幅调制
,甌江苏大学硕士学位论文琲,琾/,,:.,.篸,—瑂甌琲,:,瑃琹猣,瑀,瓵..,瓺猯瑄籘—,.琲琣
江苏大学硕士学位论文,篋;籇;;籗;,,籗
腓占月学位论文作者签名:.索舅日·评学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口,在年解密后适用本授权书。不保密囱。指导教师签名:年日
学位论文作者签名:寰夤晖独创性声明日期:。妒易年占月本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
第一章绪论研究背景江苏大学硕士学位论文参量扬声器是在空气中再现声音的革命性方法⋯。它使用超声频率来产生在空气中可听见的聚焦声束。当这些振幅有限的超声频率在媒体缈掌中传播时,将会产生一种非线性作用。这种非线性作用产生了原先超声频率的和频率以及差频率。和频率位于人类可听见频率范围之上,另一方面,差频率则落在人类可听见频率范围之内。这些可听见的差频率是作为空气媒介固有的非线性作用副产品自发产生的。这些频率继承了超声频率的高指向性特点。因此,这些可听见频率就像光束一样是充分集聚的。此外,声束也能被墙壁反射并且能够在反射点产生一个新的声源。对于参量扬声器系统的研究首先是对非线性声学的研究】。其次是对系统实现问题的研究。自从嗄昵暗鹿锢硌Ъ襀⑾至丝掌媒介的非线性特性之后,直到本世纪初才由美国技术公司,推出了参量扬声器的产品,其专利技术叫极超音速扬声器系统。际蹙褪且恢植瘟垦锷飨低呈迪旨际酢公司总结并系统地分析了前人对非线性声学及参量声音阵列的研究成果,花了十几年时间,并投入了万美元进行不断地试验,最后成功研制出了可实际应用的参量扬声器产品。参量扬声器系统中的非线性声学原理概述早在嗄昵埃晃幻蠬牡鹿锢硌Ъ曳⑾至空气媒介的非线性特性口K昧礁煌舻鞯墓茏哟底喑隽街植煌德实纳粜号,结果却能听到一个更高频率以及一个更低频率的音调。经过仔细测量,他证明了这些新产生的频率信号恰好就是原先吹奏出的两个频率信号的和频率以及差频率信号。年后,氖笛橛擅拦祭蚀笱У腤偷轮大学奥斯汀分校的作了进一步的解释。他们证明了新产生的频率信号就是由空气媒介