王麟

（四川長虹電器股份有限公司 四川省綿陽市 621000）

通常，我們將帶有語音和音效，并出現(xiàn)規(guī)律變化聲波頻率的信息載體統(tǒng)稱為音頻信號，而音頻處理技術(shù)就是處理的這個信號。隨著社會和科技的不斷進步，人們對高品質(zhì)音質(zhì)的追求也越發(fā)強烈，傳統(tǒng)的音頻處理技術(shù)存在很多缺點，不能在保證在音頻處理中能夠提高音質(zhì)效果，所以，提高音頻處理技術(shù)的創(chuàng)新能力，研究出高品質(zhì)音頻處理技術(shù)是這個領(lǐng)域的熱門話題。

1 高保真音頻處理的分析與討論

國際上一場有名的音樂會舉辦完美結(jié)束，欣賞過音樂會的音樂家們紛紛夸贊歌手們唱功精湛，同時對這種高保真的音頻處理技術(shù)連連稱贊。通過先進的音頻處理技術(shù)將音頻信號的相位和幅度補償，使得處理得到的音頻更生動真實，讓聽眾可以體會到真正的身臨其境感覺。

1.1 聲學(xué)成像在提高音效品質(zhì)上的作用

傳統(tǒng)意義上的聲學(xué)成像系統(tǒng)經(jīng)過軟件應(yīng)用系統(tǒng)做出了進一步的升級改進，就是新一代的高保真音頻處理技術(shù)。整個聲學(xué)成像系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)版規(guī)范在了一個單級制應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中就是它改進的核心。這個系統(tǒng)的應(yīng)用可以在一連串的加工處理工作的配合之下確保它運轉(zhuǎn)過程中相對于立體聲麥脈沖信號的響應(yīng)速度。而與其不同的是：以前老舊的音頻處理過程當(dāng)中對整個音頻范圍進行方向指令的下達作業(yè)往往需要以左右分頻處理為前提，這一類型的問題在新一代的高保真音頻處理技術(shù)的實踐應(yīng)用過程當(dāng)中相當(dāng)明顯的得到很好的處理。

1.2 低音增強標(biāo)準(zhǔn)版在提高音效品質(zhì)上的作用

新一代的高保真音頻處理技術(shù)能夠在應(yīng)用天然有限脈沖響應(yīng)濾波器裝置的過程當(dāng)中實現(xiàn)低音標(biāo)準(zhǔn)版特性的強化。這也就意味著在高保真音頻處理技術(shù)的實際應(yīng)用過程當(dāng)中，整個音頻處理裝置能夠根據(jù)音源對系數(shù)實時動態(tài)的變化作出及時性響應(yīng)，從而確保整個裝置對低音音調(diào)的增強處理，進而確保高保真方案的高效實現(xiàn)。特別值得注意的一點在于：新一代高保真音頻處理技術(shù)當(dāng)中低音標(biāo)準(zhǔn)版的增強加入了有關(guān)失去基本代碼的編碼數(shù)據(jù)，這也就意味著其能夠針對基本代碼在特殊相對幅度的變化趨勢作用之下依托于低頻率泛音音調(diào)的加入來更好的體現(xiàn)頻率在高保真音頻處理過程當(dāng)中的應(yīng)用特性。

1.3 中央揚聲器裝置在提高音效品質(zhì)上的作用

圖1：輸入信號的三個頻段

圖2：索尼PNG 高保真音頻系統(tǒng)

新一代高保真音頻處理系統(tǒng)當(dāng)中所配備的中央揚聲器裝置從本質(zhì)上來說是一種基于左右立體聲道對共同化音頻信號進行提取作業(yè)，并將所提取的共同化音頻信號輸送至系統(tǒng)裝置內(nèi)部的特殊性中央揚聲器裝置，其一般性工作原理與條形音箱是基本一致的。要想在高保真音頻處理系統(tǒng)運行過程當(dāng)中發(fā)揮中央揚聲器裝置后所具備的此類應(yīng)用優(yōu)勢，僅需要音頻處理系統(tǒng)具備支持FFT 的DSP 搭載裝置即可完成。

1.4 揚聲器裝置優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)版在提高音效品質(zhì)上的作用

高保真音頻處理技術(shù)中揚聲器裝置優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)版在原來具備的功能之上又增加了一些新的功能和裝置，比如增加了獨立運行的放大器裝置，這個裝置能夠在對音頻信號處理的同時形成一個高中低頻的分類系統(tǒng)，這樣就可以保證音頻信號在分頻中準(zhǔn)確無誤，使得音響在播放音樂時能夠更加清晰且清脆。這樣就能在很大程度上改善音頻的質(zhì)量，提高音效的品質(zhì)。

2 BBE音頻處理技術(shù)的應(yīng)用與分析

2.1 BBE的工作原理

我們首先需要了解BBE 音頻處理技術(shù)的工作原理，在了解它的工作原理之前需要先認(rèn)識一下?lián)P聲器的工作特點。揚聲器有許多特性，但是最為重要的是在工作時能不能產(chǎn)生瞬間的振動能量。當(dāng)音膜振動產(chǎn)生了瞬間的音頻信號，這些信號速度非?？觳⑶?guī)в兄C波，如果諧波的相位和幅度發(fā)生變化，就會導(dǎo)致產(chǎn)生的音頻信號失真。揚聲器瞬間的信號響應(yīng)表現(xiàn)為幅頻響應(yīng)，但是相位頻響也是值得注意的。而幅頻響應(yīng)和相位頻響的精確度直接關(guān)系到功放的聲音質(zhì)量。如果幅頻響應(yīng)的曲線符合線性關(guān)系，那么說明高低頻關(guān)系沒有問題。如果相位特性曲線符合線性關(guān)系，這樣就會使得高低頻將按照音頻信號給出的順序傳入聲膜，就會出現(xiàn)身臨其境的感覺。BBE 系統(tǒng)可以準(zhǔn)確無誤的來回調(diào)整音頻信號的高頻、中頻和低頻的相位關(guān)系，從而解決了上面的問題。揚聲器其中的一個特性是高頻延遲的時間長，BBE 系統(tǒng)根據(jù)這個特點，讓低頻延遲時間也增加，擬合出了鏡像延遲時間曲線，這樣就可以消除聲音失真。

2.2 BBE 音頻高分辨率處理芯片

現(xiàn)在市場上常用的BBE 音頻處理芯片主要有XR-1075，XR-1071，BA3884 和M2150A 等芯片。XR-1071 芯片和M2150A 芯片是現(xiàn)在比較先進的BBE 音頻處理芯片，跟以前的芯片相比有巨大的改進，它們都應(yīng)用于雙聲道配對音響，主要用來加強音響的音質(zhì)立體效果，不管發(fā)聲的源頭是什么，都能做到讓使用者有如臨現(xiàn)場的感覺。而對于XR-1071 來說，它是用雙極性器件制造而成的，幾乎沒有噪音，聲音不會失真，調(diào)節(jié)范圍大等特點。

XR-1071 測試條件：Ta =25℃，VCC-+5VDC, VEE=-5VDC

2.3 BBE音頻信號處理的方式

2.3.1 相位補償

輸入信號根據(jù)頻率的高低分成三個階段，分別為低頻，中頻和高頻（圖1）。聲音的基波位于中頻階段，高次諧波位于高頻階段。所以我們一般讓中頻段和高頻段的相位再次組合使用。相位差調(diào)整了每個階段的延遲特性，調(diào)整低頻段延遲2.5 毫秒，而中頻段延遲0.5毫秒，然后調(diào)節(jié)聲音的上升邊緣失真最小。

2.3.2 幅度補償

通過高速檢波器和高性能的VCA 電路( 用于高音成分的幅度控制)，提高高音區(qū)域( 由諧波組成) 的能聽度和平衡度。以通過“DEFINITION”輸入端的直流電平為基礎(chǔ)，來計算補償值。從以上的計算得到一個內(nèi)部控制信號來補償輸入VCA 的高音成分的幅度，通過幅度補償恢復(fù)了諧波成份，提高重放聲音的清晰度。通過“DEFINITION”控制，可對各種不同口徑的揚聲器和不同的聽音環(huán)境進行調(diào)整，來滿足聆聽者的個人愛好。

2.3.3 低音提升

恢復(fù)了高次諧波的時間位置和幅度，還需適當(dāng)?shù)牡鸵魜韺崿F(xiàn)最佳平衡。為了得到最佳頻響平衡，處理系統(tǒng)采用了低音提升電路。從50～ 150 Hz 可實現(xiàn)最理想的線性上升，最大提升幅度可達9.9 dB。低音提升控制是通過配合高頻段的動態(tài)改變，以給出更完美的聲音。

2.3.4 電源連接

XR-1071 是原廠推薦應(yīng)用電路圖對模擬基準(zhǔn)來說具有內(nèi)部偏置，在單端供電應(yīng)用中不需要外部偏置電源。但XR-1071 也可用于雙電源供電，這時BBE Gnd 輸出處于兩供電電壓的約一半之處。

3 創(chuàng)新高保真音頻處理技術(shù)在家電中應(yīng)用

溫州市的創(chuàng)嘉科技有限公司用的是美國EXAR 公司的XR-1071芯片，而且引用了美國BBE sound Inc.公司很有名且質(zhì)優(yōu)的BBE處理系統(tǒng)—SCE-100 型電路，而研制成的嘉韻( CLARION )一號BBE 處理器的實路印板圖，如下圖2 所示。在使用時，需要用戶著重注意要按不同的音源和聽音地點來調(diào)整實際使用的電高低音提升量。特別是高音清楚的程度提升要趨向完美。原因是這個電路的矯正效果是十分明顯的，正常調(diào)到居中的話有些許小，就可獲得很好不錯的效果。若是一直要求高提升量，也許會因為高音太過超前，有些作做、沒有自然流暢，會影響到用戶的聽感。一般使用的情況，把BBE 處理系統(tǒng)增加到不一個檔次的音頻重放設(shè)備中，都可以在相當(dāng)大的程度上提高該設(shè)備音頻重放效果的清楚程度、保真度、臨場感和場面氛圍感。比如，日本索尼公司采用該技術(shù)研發(fā)而成的CMT-SX7B AirPlay，具有非常好的效果，如圖2 所示。

資深音樂人Chrisvernon 于2004年創(chuàng)辦英國音頻技術(shù)公司Sonia，這個公司主要開發(fā)制作新一代的數(shù)字音頻處理技術(shù),它面向的市場有iPod 底座系統(tǒng)、平板電視、筆記本電腦、有源音箱、MP3 播放器和家庭影院等。Sonia 獲得的投資含有ARM 創(chuàng)始人在內(nèi),它的目標(biāo)是要成為3DHD 音頻的最大供應(yīng)商。Sonia 揚聲器優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)版通過在消音室的測驗來為揚聲器驅(qū)動器和箱身性能量身定做一套方案。與此同時, Sonia 也用相位（時域）優(yōu)化以及頻域處理技術(shù),呈現(xiàn)了一個比單用頻域處理的解決方案準(zhǔn)確率更高的聲音再現(xiàn)效果。和別的通用的“空間優(yōu)化”對比,該方案優(yōu)化了揚聲器，并不是改造了空間、所以相當(dāng)大的降低了聲音失真的程度,聽感上聲音會更加的清晰又自然。

4 結(jié)論

我國的科學(xué)技術(shù)在飛速的發(fā)展，社會的經(jīng)濟建設(shè)得到了進一步的完善。人民群眾的物質(zhì)和精神文化需求都對現(xiàn)在時期的音頻處理的技術(shù)有了更加全面與系統(tǒng)的發(fā)展要求。目前技術(shù)條件支持下音頻技術(shù)解決的最主要的發(fā)展方向是高保真音頻處理技術(shù)，它在音效的改進過程中具有很重要的意義?？偟膩碚f，以上文章論述是對新高保真音頻處理技術(shù)相對于音效的提升作用一系列的問題做出了著重的分析與說明，希望能夠引起各方關(guān)注與重視。