高保真音频处理技术在家电产品中的应用

王麟

（四川长虹电器股份有限公司 四川省绵阳市 621000）

通常，我们将带有语音和音效，并出现规律变化声波频率的信息载体统称为音频信号，而音频处理技术就是处理的这个信号。随着社会和科技的不断进步，人们对高品质音质的追求也越发强烈，传统的音频处理技术存在很多缺点，不能在保证在音频处理中能够提高音质效果，所以，提高音频处理技术的创新能力，研究出高品质音频处理技术是这个领域的热门话题。

1 高保真音频处理的分析与讨论

国际上一场有名的音乐会举办完美结束，欣赏过音乐会的音乐家们纷纷夸赞歌手们唱功精湛，同时对这种高保真的音频处理技术连连称赞。通过先进的音频处理技术将音频信号的相位和幅度补偿，使得处理得到的音频更生动真实，让听众可以体会到真正的身临其境感觉。

1.1 声学成像在提高音效品质上的作用

传统意义上的声学成像系统经过软件应用系统做出了进一步的升级改进，就是新一代的高保真音频处理技术。整个声学成像系统的标准版规范在了一个单级制应用系统当中就是它改进的核心。这个系统的应用可以在一连串的加工处理工作的配合之下确保它运转过程中相对于立体声麦脉冲信号的响应速度。而与其不同的是：以前老旧的音频处理过程当中对整个音频范围进行方向指令的下达作业往往需要以左右分频处理为前提，这一类型的问题在新一代的高保真音频处理技术的实践应用过程当中相当明显的得到很好的处理。

1.2 低音增强标准版在提高音效品质上的作用

新一代的高保真音频处理技术能够在应用天然有限脉冲响应滤波器装置的过程当中实现低音标准版特性的强化。这也就意味着在高保真音频处理技术的实际应用过程当中，整个音频处理装置能够根据音源对系数实时动态的变化作出及时性响应，从而确保整个装置对低音音调的增强处理，进而确保高保真方案的高效实现。特别值得注意的一点在于：新一代高保真音频处理技术当中低音标准版的增强加入了有关失去基本代码的编码数据，这也就意味着其能够针对基本代码在特殊相对幅度的变化趋势作用之下依托于低频率泛音音调的加入来更好的体现频率在高保真音频处理过程当中的应用特性。

1.3 中央扬声器装置在提高音效品质上的作用

图1：输入信号的三个频段

图2：索尼PNG 高保真音频系统

新一代高保真音频处理系统当中所配备的中央扬声器装置从本质上来说是一种基于左右立体声道对共同化音频信号进行提取作业，并将所提取的共同化音频信号输送至系统装置内部的特殊性中央扬声器装置，其一般性工作原理与条形音箱是基本一致的。要想在高保真音频处理系统运行过程当中发挥中央扬声器装置后所具备的此类应用优势，仅需要音频处理系统具备支持FFT 的DSP 搭载装置即可完成。

1.4 扬声器装置优化标准版在提高音效品质上的作用

高保真音频处理技术中扬声器装置优化标准版在原来具备的功能之上又增加了一些新的功能和装置，比如增加了独立运行的放大器装置，这个装置能够在对音频信号处理的同时形成一个高中低频的分类系统，这样就可以保证音频信号在分频中准确无误，使得音响在播放音乐时能够更加清晰且清脆。这样就能在很大程度上改善音频的质量，提高音效的品质。

2 BBE音频处理技术的应用与分析

2.1 BBE的工作原理

我们首先需要了解BBE 音频处理技术的工作原理，在了解它的工作原理之前需要先认识一下扬声器的工作特点。扬声器有许多特性，但是最为重要的是在工作时能不能产生瞬间的振动能量。当音膜振动产生了瞬间的音频信号，这些信号速度非常快并且带有谐波，如果谐波的相位和幅度发生变化，就会导致产生的音频信号失真。扬声器瞬间的信号响应表现为幅频响应，但是相位频响也是值得注意的。而幅频响应和相位频响的精确度直接关系到功放的声音质量。如果幅频响应的曲线符合线性关系，那么说明高低频关系没有问题。如果相位特性曲线符合线性关系，这样就会使得高低频将按照音频信号给出的顺序传入声膜，就会出现身临其境的感觉。BBE 系统可以准确无误的来回调整音频信号的高频、中频和低频的相位关系，从而解决了上面的问题。扬声器其中的一个特性是高频延迟的时间长，BBE 系统根据这个特点，让低频延迟时间也增加，拟合出了镜像延迟时间曲线，这样就可以消除声音失真。

2.2 BBE 音频高分辨率处理芯片

现在市场上常用的BBE 音频处理芯片主要有XR-1075，XR-1071，BA3884 和M2150A 等芯片。XR-1071 芯片和M2150A 芯片是现在比较先进的BBE 音频处理芯片，跟以前的芯片相比有巨大的改进，它们都应用于双声道配对音响，主要用来加强音响的音质立体效果，不管发声的源头是什么，都能做到让使用者有如临现场的感觉。而对于XR-1071 来说，它是用双极性器件制造而成的，几乎没有噪音，声音不会失真，调节范围大等特点。

XR-1071 测试条件：Ta =25℃，VCC-+5VDC, VEE=-5VDC

2.3 BBE音频信号处理的方式

2.3.1 相位补偿

输入信号根据频率的高低分成三个阶段，分别为低频，中频和高频（图1）。声音的基波位于中频阶段，高次谐波位于高频阶段。所以我们一般让中频段和高频段的相位再次组合使用。相位差调整了每个阶段的延迟特性，调整低频段延迟2.5 毫秒，而中频段延迟0.5毫秒，然后调节声音的上升边缘失真最小。

2.3.2 幅度补偿

通过高速检波器和高性能的VCA 电路( 用于高音成分的幅度控制)，提高高音区域( 由谐波组成) 的能听度和平衡度。以通过“DEFINITION”输入端的直流电平为基础，来计算补偿值。从以上的计算得到一个内部控制信号来补偿输入VCA 的高音成分的幅度，通过幅度补偿恢复了谐波成份，提高重放声音的清晰度。通过“DEFINITION”控制，可对各种不同口径的扬声器和不同的听音环境进行调整，来满足聆听者的个人爱好。

2.3.3 低音提升

恢复了高次谐波的时间位置和幅度，还需适当的低音来实现最佳平衡。为了得到最佳频响平衡，处理系统采用了低音提升电路。从50～ 150 Hz 可实现最理想的线性上升，最大提升幅度可达9.9 dB。低音提升控制是通过配合高频段的动态改变，以给出更完美的声音。

2.3.4 电源连接

XR-1071 是原厂推荐应用电路图对模拟基准来说具有内部偏置，在单端供电应用中不需要外部偏置电源。但XR-1071 也可用于双电源供电，这时BBE Gnd 输出处于两供电电压的约一半之处。

3 创新高保真音频处理技术在家电中应用

温州市的创嘉科技有限公司用的是美国EXAR 公司的XR-1071芯片，而且引用了美国BBE sound Inc.公司很有名且质优的BBE处理系统—SCE-100 型电路，而研制成的嘉韵( CLARION )一号BBE 处理器的实路印板图，如下图2 所示。在使用时，需要用户着重注意要按不同的音源和听音地点来调整实际使用的电高低音提升量。特别是高音清楚的程度提升要趋向完美。原因是这个电路的矫正效果是十分明显的，正常调到居中的话有些许小，就可获得很好不错的效果。若是一直要求高提升量，也许会因为高音太过超前，有些作做、没有自然流畅，会影响到用户的听感。一般使用的情况，把BBE 处理系统增加到不一个档次的音频重放设备中，都可以在相当大的程度上提高该设备音频重放效果的清楚程度、保真度、临场感和场面氛围感。比如，日本索尼公司采用该技术研发而成的CMT-SX7B AirPlay，具有非常好的效果，如图2 所示。

资深音乐人Chrisvernon 于2004年创办英国音频技术公司Sonia，这个公司主要开发制作新一代的数字音频处理技术,它面向的市场有iPod 底座系统、平板电视、笔记本电脑、有源音箱、MP3 播放器和家庭影院等。Sonia 获得的投资含有ARM 创始人在内,它的目标是要成为3DHD 音频的最大供应商。Sonia 扬声器优化标准版通过在消音室的测验来为扬声器驱动器和箱身性能量身定做一套方案。与此同时, Sonia 也用相位（时域）优化以及频域处理技术,呈现了一个比单用频域处理的解决方案准确率更高的声音再现效果。和别的通用的“空间优化”对比,该方案优化了扬声器，并不是改造了空间、所以相当大的降低了声音失真的程度,听感上声音会更加的清晰又自然。

4 结论

我国的科学技术在飞速的发展，社会的经济建设得到了进一步的完善。人民群众的物质和精神文化需求都对现在时期的音频处理的技术有了更加全面与系统的发展要求。目前技术条件支持下音频技术解决的最主要的发展方向是高保真音频处理技术，它在音效的改进过程中具有很重要的意义。总的来说，以上文章论述是对新高保真音频处理技术相对于音效的提升作用一系列的问题做出了着重的分析与说明，希望能够引起各方关注与重视。