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基于FPGA卡拉ok系统内部音频算法系统

工程师
2021-01-10 23:13:13     打赏

1、硬件需求介绍

基于FPGA卡拉 ok 系统内部音频算法系统

图1卡拉ok硬件系统

1)麦克风(microphone)

2)音频ADC--PCM1080或其他音频ADC

3)FPGA--卡拉ok系统

4)音频DAC--PCM5102A

5)音响

6)显示屏

2、FPGA硬件系统介绍

基于FPGA卡拉 ok 系统内部音频算法系统

图2fpga内部音频算法系统

音频模拟信号经过音频adc采集后转化为数字信号通过I2S送入FPGA,FPGA内部可做均衡器算法,反馈抑制算法,高低通滤波器混响回声以及变声的音频处理算法。

3、啸叫场景:

扩音系统中,特别是会议、教学、ktv等场景,提高扩音系统音量,啸叫出现的概率非常高,啸叫的产生属于正反馈,音响的声音重新被麦克风拾音,产生自激,导致啸叫,啸叫不仅会影响听觉,也会烧坏音响设备

4、反馈成因

在接入话筒的传声系统中,如果将mic的音量或者将扩声系统的音量提升较大,扬声器发出的声音通过直接或者间接的方式传入mic,将引起mic和音响的自激放大,整个扩音系统形成正反馈而引起啸叫,这种现象叫做声反馈。

基于FPGA卡拉 ok 系统内部音频算法系统

声反馈的危害:

1)破坏音质。

2)反馈过强引起音响损坏。

3)人耳听觉感觉不适。

声反馈引起原因:

1)建筑设计不合理,存在声聚焦

2)扬声器布局不合理,mic直接对准话筒

3)电声设备选择不合理,选择灵敏度过高的mic和指向性差的mic.

5、反馈消除

1)移频法

升高或降低输入音频信号的频率,改变频率的输出信号再次进入系统不会和原始信号频率叠加,达到抑制啸叫的左右,这种方法对音质有损害,用在对音质要求不高的场景。

基于FPGA卡拉 ok 系统内部音频算法系统

2)陷波抑制法

就是通过窄带滤波器/自适应滤波器进行特定频率的滤波,前提是找到这个频率,这就需要先进行啸叫检测:

基于FPGA卡拉 ok 系统内部音频算法系统

检测原则可以通过峰值/均值比等参数准则得出。检测出成分之后,利用陷波滤波器:

基于FPGA卡拉 ok 系统内部音频算法系统

3)自适应反馈抵消法

因为扬声器的信号是已知的,这就是一个先验知识(也就是desiredsignal),从而可以利用adapTIvefilter,该类方法复杂度高:

基于FPGA卡拉 ok 系统内部音频算法系统

4)延时法

这种方法往往被忽略,因为扩音系统,超过20ms的延时,讲话人能清楚的感受到声音的延时,体验很不好,在ktv等对实时性要去低的场景很实用。




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