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移动多媒体电子设备尺寸及厚度的降低严格限制了所配置的扬声器的尺寸。而扬声器的低频重放能力与其尺寸直接相关,小型的扬声器低频性能难以令人满意。一些情况下,可以直接增强低频信号的响度,但此方法会增加设备的功耗,对扬声器寿命也有不利影响。本文研究了一种更为有效的低频增强手段“虚拟低音”,该方法利用了心理声学中“基频丢失”这一独特现象,通过产生并回放低频信号的谐波序列,使人耳听到实际上未被扬声器播放的基频音调。本文主要研究了以下几个方面：1,分析了较有代表性的两种虚拟低音算法的基本原理及其缺陷。时域MaxxBass算法谐波产生只需通过一个反馈乘法电路,但其缺陷是会产生交调失真。频域的VB PhaseVocoder直接计算基频频率,通过变调获得多次谐波,显然其谐波成分较为“纯净”,但是其效果优劣受到基频频率计算准确度的影响。2,针对以上两种算法的不足之处,提出了一种基于复调制的频谱细化(ZFFT)虚拟低音算法。该算法针对密集频谱各个频率分量间会相互干涉影响分析精度的问题,对音频进行频谱细化运算,在不增加FFT运算点数的前提下获得了较高的频率分辨率,并且不降低分析带宽,提高了算法适应性,进而使得所得基频更为接近真实值。3,针对合成信号的饱和失真问题,提出一种快降慢升的AGC算法进行自动增益的控制,并对算法进行仿真,给出了时域上该算法相对于未处理音频及普通AGC算法的对比效果,结果证明,该AGC算法在解决饱和失真的同时能够有效的保留音频的自身信息。4,采用对偶比较法对MaxxBass, VB PhaseVocoder及基于ZFFT的虚拟低音算法的低音响度,圆润度,清晰度,力度和整体音质进行主观评价,根据主观音质评价的实验结果,基于ZFFT的虚拟低音算法较其它两种算法在各指标的独立评价中表现较为均衡,其整体音质较其它两种虚拟低音算法有了一定的提高。5,选择了FPGA硬件平台实现该虚拟低音算法,由于音频的处理对于FPGA来说,速度要求不高,故一些算法采用了较为节省资源的处理方式,同时利用了分布式(DA)算法实现FIR滤波器的乘加运算。该虚拟低音算法硬件资源消耗不高,具有广泛的应用前景。