音頻處理算法提升揚(yáng)聲器音質(zhì)

現(xiàn)代智能手機(jī)機(jī)身靈巧且功能強(qiáng)大，雖然手機(jī)尺寸隨機(jī)型而有所不同，但總體而言，一款業(yè)界一流的器件可將諸多特性封裝到一個(gè)大約110x60x15mm的封裝中。

　　如果將顯示屏和電路板考慮在內(nèi)的話，那么留給揚(yáng)聲器的空間就不多了?，F(xiàn)在，讓我們想象一下家庭影院中一個(gè)低音炮揚(yáng)聲器所占的空間大小，也許大多數(shù)人會(huì)覺(jué)得這完全是兩碼事甚至不具備任何可比性。從某種程度上來(lái)講，的確可以這么理解。然而事實(shí)上，即便他們確實(shí)是兩種截然不同的應(yīng)用，但它們運(yùn)行的內(nèi)容卻日趨相似。移動(dòng)通信的高速技術(shù)(3G、3.5G、4G)及其支撐網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了手機(jī)音頻和視頻的下載功能和回放功能。手機(jī)用戶在希望更高帶寬的同時(shí)，也希望能有更好的音頻和視頻質(zhì)量享受。

　　問(wèn)題是提升音頻質(zhì)量并非易事。手持設(shè)備生產(chǎn)廠商面臨著諸多限制，其中兩個(gè)主要因素就是手機(jī)外形尺寸的大小，以及音頻文件的壓縮程度。下面我們這兩方面做些討論。

　　外形尺寸

　　揚(yáng)聲器通過(guò)前后移動(dòng)隔膜將電能轉(zhuǎn)化為聲波。隔膜推動(dòng)空氣，產(chǎn)生聲波，經(jīng)由我們的耳朵轉(zhuǎn)化為聲音?？紤]到上面提到的尺寸限制，手機(jī)能夠供以移動(dòng)的空間并不大，所以只能使用帶有很小隔膜的小型揚(yáng)聲器，而只允許小范圍的移動(dòng)。

　　在靜態(tài)集成電路里，由于揚(yáng)聲器需要移動(dòng)而顯得有些麻煩。而小揚(yáng)聲器沒(méi)法產(chǎn)生很好的音頻效果，而當(dāng)中要數(shù)低音頻率所受影響最大了。從小型便攜式消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中獲得高質(zhì)的音頻效果確實(shí)是個(gè)挑戰(zhàn)，而要想應(yīng)對(duì)該挑戰(zhàn)，只能依靠由工業(yè)、機(jī)電、電子學(xué)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)師們組成的交叉功能團(tuán)隊(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)了。電子工程師提出了這一個(gè)倡儀：使用音頻處理算法。

　　壓縮音頻

　　音頻通常被壓縮成較小文件以供用戶下載。文件壓縮是通過(guò)編碼算法實(shí)現(xiàn)的(如MP3)。文件的減小可能會(huì)造成信息的缺失，最終影響音頻效果。在這種情況下，音頻處理算法同樣也可以派上用場(chǎng)。

　　音頻處理算法

　　目前，音頻信號(hào)處理并提高收聽(tīng)體驗(yàn)的算法多種多樣。

　　基本處理算法是通過(guò)均衡器過(guò)濾不同頻帶振幅變化，從而克服揚(yáng)聲器的缺陷。通過(guò)觀察揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)，我們可以判斷出哪些可以重現(xiàn)哪些不能，然后可以相應(yīng)地設(shè)計(jì)出均衡曲線。目標(biāo)就是獲取具恒定振幅的音頻，無(wú)論揚(yáng)聲器頻率的大小如何。

　　基本均衡的利用在當(dāng)前已經(jīng)十分普遍，市面上銷(xiāo)售的大多數(shù)音頻轉(zhuǎn)換器都使用了均衡技術(shù)。但遺憾的是，有時(shí)這還不足以改善音頻質(zhì)量。事實(shí)上，揚(yáng)聲器具有隨著音頻信號(hào)的強(qiáng)弱而發(fā)生改變的頻率響應(yīng)(參見(jiàn)圖1)。

　　圖1：揚(yáng)聲器+音箱頻率響應(yīng)以及信號(hào)電平失真。