基于DSP的啸叫抑制器的研究与设计

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在现代扩声系统中,啸叫现象是最普遍的声学问题,啸叫正反馈的建立源于扩声系统的自激振荡。啸叫出现时,其导致的后果轻则降低扩声系统的音质水平,严重时会损坏扩声系统设备,甚至对人的听觉系统造成伤害。抑制啸叫是扩声系统使用中不容忽视的问题。传统的啸叫抑制设备存在对音质的损害较大与操作困难等问题,其实际效果并不理想。新型啸叫抑制设备虽克服了传统设备的缺陷,但这些设备大都是国外生产的,其价格昂贵,难以得到普及。因此,对啸叫抑制的研究具有很高的科研价值与市场价值。基于上述背景,本文以啸叫正反馈的数学理论为基础,对实测的啸叫音频进行分析,归纳了啸叫建立的一般规律用于啸叫抑制。由于小波变换较傅里叶变换有更好的反映信号突变的能力,本文选用了基于小波包变换的反相叠加法用于啸叫抑制:首先将原始信号进行小波包分解,对分解后每个小波包子带进行能量计算,通过子带能量阈值判定发生啸叫的子带;随后对啸叫子带进行小波包重构并将重构信号反相;最后将反相信号叠加到原信号中就能达到抑制啸叫的目的。由于心理声学的掩蔽效应,滤除啸叫子带后不会对音质造成影响。文中以实测的啸叫音频对反相叠加法作了仿真分析,获得了理想的效果,验证了该方法的准确性与可行性。根据反相叠加方案,本文选择TI公司的TMS320C6713b与TLV320AIC23b作为数据处理芯片与音频编解码芯片,并以TMS320C6713b为核心,搭建外围电路,实现啸叫抑制器硬件平台的设计。根据方案与硬件平台的特点,本文构建了啸叫抑制器的软件系统,划分了系统任务的优先级,给出了系统主程序与中断子程序的流程设计。软件部还分以矩阵运算的形式分析了小波算法在TMS320C6713b上的实现,并给出了小波包分解与重构的具体编程方法,最终完成基于DSP平台的反相叠加法抑制啸叫。
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