基于FPGA的音頻響度控制.pdf

1、音頻的響度控制是通過對數(shù)字音頻進(jìn)行響度測量、音頻加嵌和解嵌以及控制調(diào)整等一系列處理過程實(shí)現(xiàn)音頻的響度的一致性，滿足響度控制標(biāo)準(zhǔn)的要求。響度控制在廣電行業(yè)的音頻處理過程中有著舉足輕重的作用，因此近些年來越來越多的設(shè)備廠商參與其中。由于廣播電視行業(yè)數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，高清晰度視頻給人們帶來了空前未有的視覺體驗(yàn)。然而在節(jié)目播出時(shí)伴隨著的音頻響度差異問題嚴(yán)重影響著用戶的聽覺體驗(yàn)。當(dāng)前音頻設(shè)備價(jià)格昂貴且處理過程復(fù)雜一直阻礙著播出端音頻質(zhì)量的提高

2、?，F(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）以其較為低廉的價(jià)格、靈活且易于編程以及并行處理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，在設(shè)備音頻信號處理領(lǐng)域有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，已成為實(shí)現(xiàn)音頻信號處理的重要選擇之一。
　　本文研究的目的是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于FPGA的實(shí)時(shí)響度檢測控制系統(tǒng)，在滿足了快速處理的同時(shí)，具有實(shí)時(shí)性好、資源消耗低、控制音頻頻率范圍廣和控制效果良好等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文以數(shù)字音頻信號作為研究對象，深入研究了音頻響度的控制方法。分析了傳統(tǒng)的音頻壓縮限幅算法、均

3、衡器控制算法以及音頻分段處理的算法，在此基礎(chǔ)上結(jié)合FPGA的特點(diǎn)，提出了一種分段式的響度控制算法。針對人耳對不同頻率段的音頻感知特點(diǎn)，提出并采用濾波分段的方法將輸入的音頻數(shù)據(jù)分段處理控制，從而提高音頻響度控制的效果?？紤]到SDI信號的特殊性，研究了SDI信號中的音頻加嵌的問題。當(dāng)音頻數(shù)據(jù)被加嵌在SDI信號中時(shí)，需要將加嵌在視頻消隱區(qū)的音頻解嵌出來，然后進(jìn)行音頻響度測量和控制，最后將響度調(diào)整控制后的音頻重新加嵌到視頻流的消隱區(qū)中。整個(gè)設(shè)計(jì)

4、是在Xilinx公司XC6SLX45T3FGG484為核心芯片的FPGA開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)。
　　本設(shè)計(jì)總體上以硬件和外置按鍵協(xié)同的方式實(shí)現(xiàn)音頻的響度控制，硬件電路完成音頻數(shù)據(jù)的高速處理，通過外置的按鍵可以設(shè)置需要的響度大小和動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行配置和參數(shù)傳遞?？梢愿鶕?jù)用戶的需要通過外置按鍵來配置調(diào)整所需的響度控制大小和動(dòng)態(tài)范圍以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制和調(diào)整。
　　系統(tǒng)測試結(jié)果表明，本文實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)功能正常，在SDI信號或HDMI信號下均可以通