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数字声音效果处理的IP设计

作　者: 林骏
导　师: 曾晓洋
学　校: 复旦大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 断字音效处理混响算法 ASIC实现流水线结构接口
分类号: TP368.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着DSP理论的日益完善及DSP芯片技术水平的不断提高,音频信号的数字效果处理有了飞速的发展,音效系统的DSP实现已成为一个重要的研究方向。DSP数字音效处理系统较之模拟音效处理系统具有高度集成、设计灵活方便、可靠性高、可编程控制等优点。但现在我国主流的音效处理方式都是采用国外通用的DSP芯片,成本高,价格贵。本课题是我参与上海得理微电子有限公司的AII项目,进行课题的研究。目标是设计并实现在原有的音源芯片上集成一个类似DSP协处理器,构成数字音效处理系统,该系统包含合唱、混响、均衡、失真等多种音响效果。本文研究的重点是设计具有高效灵活的DSP协处理数字音效处理IP,研究并实现数字音效处理算法的数学模型。文章首先通过分析系统指标要求及系统设计需要注意的问题,提出了以流水线处理为核心实现数字音效处理IP的设计方案。然后从算法、硬件实现和算法的软件实现三方面着手进行具体的系统设计。在数字音效算法方面,文中以混响算法为例,在前人算法理论的基础上,对混响模型进行了深入的分析和研究,提出并设计了新的算法模型。在硬件实现方面,对于本系统中涉及到的流水线结构、DSP协处理器的整体架构,芯片的整体模块结构,指令系统的建立,接口电路以及控制接口电路的设计进行了详细的讨论。同时在算法的软件实现方面,为了适应复杂的控制操作,自己编写了一套指令系统和相应的编译器。本文详细讨论并根据前面提到的算法设计了内核程序,此外,对于声音切换时的细节进行分析和论述。文章最后对整个系统研究工作进行了总结,对相应的部分给出了测试结果,并提出了完善意见,指明了系统今后开发的方向。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
1.引言  6-11
  1.1.DSP数字音效处理的背景  6
  1.2.国内外研究现状  6-8
  1.3.课题简介  8-11
2.协处理系统的总体方案设计  11-15
  2.1.系统指标要求  11
  2.2.系统设计的注意事项  11-12
  2.3.方案论证与系统架构。  12-15
3.基于时变延迟线的数字混响处理器  15-28
  3.1.背景技术  15
  3.2.混响算法内容  15-18
  3.3.具体实施方式  18-26
  3.4.算法结果与优点总结  26-28
4.协处理器音效处理系统的ASIC实现  28-46
  4.1.协处理器系统得整体框架描述:  28-31
  4.2.框图细节描述:  31-33
    4.2.1.ram0_top和ram1_top模块:  31
    4.2.2.dsp_top和pub_top模块:  31
    4.2.3.sample_top模块:  31-32
    4.2.4.decoder:  32-33
    4.2.5.opr:  33
  4.3.指令系统  33-41
  4.4.寄存器  41-42
    4.4.1.通用寄存器  41
    4.4.2.状态寄存器  41-42
    4.4.3.frame中断  42
  4.5.Processor控制流程  42
  4.6.RTL的实现和验证  42-44
  4.7.FPGA实现  44-45
  4.8.疑难问题解决  45-46
5.协处理器对各种算法的软件实现  46-55
  5.1.概述  46
  5.2.指令编程要点  46-49
  5.3.程序整体框图  49-50
  5.4.细节介绍  50-54
    5.4.1.指针减一的预处理  50-51
    5.4.2.chorus算法:  51-52
    5.4.3.reverb算法  52-53
    5.4.4.eq算法  53-54
  5.5.算法软件的验证  54-55
6.后记  55-57
  6.1.研究工作总结  55
  6.2.成果优势总结  55-56
  6.3.系统完善  56
  6.4.致谢  56-57
参考文献  57-59

数字声音效果处理的IP设计

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