基于Simulink的数字音效研究

摘要

介绍数字音效的概念，如何用DSP的数字信号处理功能来实现数字音效。介绍了DSP的产生、发展和目前的研究进展以及DSP在数字音效处理方面的应用，通过DSP与GPP的比较，讨论了DSP与GPP各自的特点以及DSP在数字信号处理方面的优势和发展前景。介绍现在国内外DSP的研究现状与应用成效，数字滤波器的定义、分类以及实现方法。数字滤波器的工作原理以及在数字音效领域的应用，讨论IIR滤波器、FIR滤波器的设计方法。讨论如何在Simulink上实现对回声音效、合唱音效、镶边音效和混响音效这四种音效的仿真。在Simulink仿真平台上用回声音效、合唱音效和混响音效对音乐厅的声音播放效果进行模拟，并对三个模块作了分析。最后对DSP的发展作了总结和展望。(毕业设计网：)
关键字：DSP , FIR , IIR , 数字音效 , Simulink

Abstract

Introduce digital sound concept of result, how about realize the digital transliteration result through the way that the digital signal of DSP handles the function. Recommend production , development of DSP until present research develop and DSP punish the application of in the digital transliteration result, through DSP and comparison of GPP, discuss DSP and GPP one's own characteristic and DSP punish advantage and development prospect of respect in digital signal. Introduce the research current situation of domestic and international DSP now and employ the effect , digital wave filter definition , classification and implementation method . Operation principle of the digital wave filter and application in the field of digital sound result, discuss IIR wave filter , FIR wave filter design method. How realize to echo sound result, chorus sound result, inlay lateral result and mix resonant result four sound emulation of result these at Simulink discussion. Mix resonant result voice result of broadcast in music hall imitate with echo sound result , chorus sound result at Simulink artificial platform, and has done analysis to three pieces of module . Did the summary and looked into the distance to the development of DSP finally.

Key words:DSP , FIR , IIR , digital audio effect , Simulink

导言

    数字化技术正在极大地改变着我们的生活和体验。作为数字化技术的基石，数字信号处理(DSP)技术已经、正在、并且还将在其中扮演一个不可或缺的角色。由于各种模拟的音频信号可以数字化，人们可以很方便的对这些数字音频信号进行处理，以得到自己所需要的音效。各种新型数字声音音源相继出现（如MP3，Mini-Disk，DVD等）。所有这些都为数字音频系统创造了崭新的需求。随着DSP的普遍应用和数字信号处理技术的发展，对声音信号进行实时处理成为可能，DSP越来越快的速度以及各种快速算法的应用，使得在上面可以进行各种复杂的数字音效实时处理，如均衡，混响等。它可应用于各种数字音频播放器的音频后处理，为五彩缤纷的音乐添加更多的色彩。在数字音效技术领域，目前仍然主要利用DSP芯片来完成诸如3D立体音效的处理。尽管数字音效处理所花费的成本可能较之于模拟音效处理技术要高出很多，但其具备能够同时集成不同音源的优势，并将会逐渐成为新一代音效处理标准。数字化的音频系统必将涉及将类比信号转换成数字信号后加以传输的问题。而在这种转换的过程中需要做大量的数学运算，因此必须选择运算快速的微处理器才能完成实时(real-time)的数字信号处理。
DSP（Digital Signal Processor即数字信号处理器）芯片。DSP技术在高速执行单通道信号的检波，多通道信号的对比，其速度可以做到让使用者无法感到时间有延迟，在感觉上完全是实时工作的效果。目前DSP在音频领域的应用已十分广泛，主要应用于以下几方面：主动噪声控制，语音信号处理，语音辨识，语音编码，语音解码，回声抑制，音乐信号处理等方面，并且还处于不断的发展和完善中[1]。DSP主要应用市场为3C（communication、computer、consumer——通信、计算机、消费类）领域，所占市场比例超过90%，并且总体市场规模在不断扩大。可以说DSP是数字化音频领域的未来。
目录

第一章   绪论...............................................................................................................................................1
    1.1 导言............................................................................................................................................1
    1.2 DSP技术及其发展历史.............................................................................................................2
    1.3 DSP芯片的特点、发展趋势与应用.......................................................................................10
    1.4 DSP国内外研究现状...............................................................................................................14
    1.5 本文概要..................................................................................................................................16
第二章   Matlab及Simulink基础.............................................................................................................17
    2.1 引言..........................................................................................................................................17
      2.2 Matlab介绍.............................................................................................................................18
      2.3 Simulink基础知识介绍.........................................................................................................20
第三章   数字滤波与音效.........................................................................................................................24
    3.1 数字滤波简介..........................................................................................................................24
3.2数字滤波器工作原理...............................................................................................................25
3.3数字滤波的数学模型...............................................................................................................26
3.4调用数字滤波子程序的几个问题...........................................................................................27
      3.5 IIR滤波器与FIR滤波器.......................................................................................................29
3.6数字式延时器和数字式混响器...............................................................................................31
3.7音效实现...................................................................................................................................33
(毕业设计网：)
第四章   音效仿真与分析.........................................................................................................................43
      4.1 基本音效的声学原理..............................................................................................................43
    4.2 音效仿真..................................................................................................................................44
第五章   总结与展望.................................................................................................................................48

参考文献........................................................................................................................................................50

致谢词............................................................................................................................................................52

参考文献
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[10]  Simulink模块介绍. 恒润科技网.
[11]  数字滤波器与信号处理.网上读书园地论坛：
[12]  数字滤波器.嵌入式资讯网：
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[18]  法兰效应.神州音响：
[19]  从入门到精通玩转调音台(15) .AV在中国—音频技术交流:
[20]  卢官明，宗日方. 数字音频原理及应用.北京：机械工业出版社，2005：165~167

通信(32)