基于DSP的室內擴聲系統的研究

1、引言

　　對傳統的室內擴聲系統來(lái)講，其模式一般為傳聲器拾音，然后將此信號送入功率放大器進(jìn)行放大，再送入音箱放音，這種擴聲系統對噪聲沒(méi)有作任何處理，導致室內聲場(chǎng)特性變壞，甚至影響到聽(tīng)眾準確地聽(tīng)清期望信號。本文給出一種改進(jìn)的擴聲系統設計方案，采用傳聲器陣列，利用數字信號處理技術(shù)，在不影響信號實(shí)時(shí)性的前提下，盡可能抑制無(wú)用信號。

　　2、基于 DSP的室內擴聲系統

　　2.1室內聲場(chǎng)特性

　　對室內擴聲系統來(lái)講，其聲場(chǎng)特性比較復雜，到達傳聲器的信號可能有期望信號、混響信號、干擾信號、噪聲信號，甚至揚聲器的重放信號（跟室內音響的位置和其指向性有關(guān)），這種聲場(chǎng)特性可用圖 1表示。

　　在這些信號中，除了期望信號（我們需要的）之外，其余的所有信號都會(huì )影響聲音信號的清晰度，因此這些信號都可認為是噪聲，特別是音響的重放信號，有可能經(jīng)過(guò)聲反饋而引起嘯叫，嚴重影響到室內聲場(chǎng)的穩定性。因此，如何消除或盡可能減少這些不需要的信號，保持室內聲場(chǎng)的穩定和語(yǔ)言信號的清晰度，是室內擴聲系統首先要考慮和解決的問(wèn)題。

　　2.2 本設計方案中的信號模型

　　本文提出的擴聲系統設計方案，采用現代陣列信號處理技術(shù)，利用傳感器陣列，結合數字信號處理技術(shù)和相應的算法，使陣列輸出的信號對期望信號來(lái)講有較大的信噪比，而對期望信號以外的無(wú)用信號，均有較大的衰減（理想結果是衰減到零）。處理示意圖如圖 2：

3 本方案的硬件設計

　　3.1 設計框圖本擴聲系統中，采用傳聲器陣列和數字信號處理器，按照相關(guān)算法，達到抑制無(wú)用信號的目的?？驁D如圖3：

　　本設計中，首先對傳聲器感應到的信號作低通濾波，由于室內擴聲系統一般的期望信號均為語(yǔ)音信號，經(jīng)過(guò)低通濾波后，使輸出信號的頻率限定在 3400Hz以?xún)?，然后對各路信號進(jìn)行模數變換，便于后面的數字信號處理器進(jìn)行處理，各路信號經(jīng)過(guò)加權求和后，輸出的信號送入后續的功率放大器進(jìn)行放大，進(jìn)而送入音箱放音。這里關(guān)鍵就是權值的自動(dòng)更新，只要采用有效的算法，DSP會(huì )自動(dòng)