「听见」dsp！

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1、「听见」DSP！

2、第1内容显示中500)this.style.ouseg(this)">随着数字化进程的加速，数字信号将取代更多的模拟信号环境。自2004年起，DSP在消费性电子的应用将会挟带庞大影响力进入人们生活。由于生活品质的提高，声音的要求也从「聆听声音」进阶至「听觉享受」。DSP能实时处理大量信号、处理速度快且成本低，因此现阶段音频信号透过DSP进行处理的依赖程度也就日益加深。DSP是因应二次大战期间军事上的需求而发展出来，在战后，DSP进入和平用途，应用在石油、深海矿物、卫星远距探戡或者气象分析上，直到1995年Intel将DSP嵌入CPU中，以多媒体指令MMX实现DualCore

3、发展出singlechip解决方案，DSP才正式进入高阶且平价的消费市场，DSPSoC也同时在宽频通讯、数字控制、数字音频与数字视讯等众多市场获得肯定。根据Forouseg(this)">DSP的应用领用相当广泛，在音讯上的工程技术包括回音消除、噪音抑制、语音处理（语音辨识、合成）、VOIP及声音压缩解压；在应用产品上有DVD/CD播放机、音响合成器、数字录音机、电子语音玩具、助听器与网络等。其中，音讯处理主要部份又可分为声音的处理及合成、音讯编码及语音辨识。百变声音发明家─合成及处理在音乐播放过程中，数字资料的呈现结果最重要是要防止在模拟储存和运作时所造成的音质损耗。均衡器（Equaliz

4、er）能将不同频率范围的信号分别滤出，然后再各别放大或缩小处理，最后再合成，所以能补偿信号的频率衰减，使音质回复原音，或者也能补偿输入的不足，使音质达到理想状态。由于人类的听觉系统在低频及高频的接收上灵敏度较差，透过Equalizer强化或补足声音的功能，能弥补人们在听觉上的盲点。例如：将频率为100Hz的组成泛音放大，就会让声音中100Hz左右的低频部份听起来震撼一些，若觉得声音的低频部份不够明显，也可以用均衡器加以补足。像目前MP3播放器几乎都有Equalizer的功能，使用者可选定或自定不同的播放音场（摇滚、爵士、流行音乐、抒情），充份表现出音乐的个性化。另外，变声器（voicecha

5、nger）是透过声音处理技术改变原始的音源呈现，此种技术可广泛应用在上做安全过滤或者调整播放音调及速度后，达到语音学习的目的，成为高级语言学习机的必备功能。《图二　三组调节均衡器图标》500)this.style.ouseg(this)">创造声音的无限时间及空间─音讯编码为了满足现代人对于储存容量的需求，利用音讯编码（DigitalAudioCoding）可实现声音数字化后小体积、复制时不会失真、容易保存及保密等优点。音讯编码有许多种，针对声音的编码有PCM、ADPCM、DM、P、A、OGG、ACC、MP3Pro以及MP3等等，目前最常见的为MP3；针对人类语音有LPC、CELP与ACEL

6、P，文中会以CELP做介绍。MP3声音编码MP3是MPEG1LayerIII的简称，是由MPEG（MovingPicturesExpertGroup）所制定的影音压缩─声音部分。目前已在市场上销售的MP4，并非是MP3的延伸，MP4是指小尺寸屏幕的视讯产品，MP3具有可携式「随身听」的特色，而MP4的小屏幕设计却与人类一般的视觉习惯背道而驰，也减损了「随身看」的原意。MP3的编码原理主要是利用人耳听觉的特性，从声音中去除人耳听不到的信息。人耳因为构造的关系，在接收声音时均会在频率与时间上产生遮蔽效果（masking）。所以MP3根据这样的特性采取了「感官编码技术」（perceptualcod

7、ingtechniques），即编码时先对音频数据进行频谱分析，利用人耳听觉上的遮蔽效应，将量化噪声限制在人耳无法察觉的范围内，除了能够提供高压缩效率，还能保持非常好的音质。《图三　MP3编码器》500)this.style.ouseg(this)">(图三)为MP3压缩编码的方块图，信号输入为PCM格式2×768kbps，经过filterbank将信号分为32个子频带，同时PCM信号经FFT转换后，利用人耳的心理声学模型（Psycho-acousticmodel），决定必须量化的频谱与量阶并进行第一次的编码（失真压缩）。编码结果再用无失真压缩作第二次编码（Huffmanencoding）。

8、最后因应通讯需求，加上封包信息与错误更正码，即完成编码过程。而译码过程即为编码反运算(图四)，将封包解开后，经过Huffmandecoding，得到量阶与频谱，再经反离散余弦转换（IMDCT）及filterbank将各频谱信号组合，即可还原成PCM信号。《图四　MP3译码器》500)this.style.ouseg(this)">DSP大量使用在声音处理部份，像CD播放机的声音输出便是使用DSP进行ReedS