摘 要：详细介绍了数字音效调节算法及其在TAS3103A上的软件实现。本系统采用了TI公司的48位DSPTAS3103A。该DSP可实现3声道，12波段的独立的信道均衡。
关键词：多媒体系统; DSP处理器; 均衡器

随着中国汽车市场的不断扩大，消费者购车的需求已经悄然发生变化，车辆的舒适性、便捷性、娱乐设备配置逐渐成为选车的新标准。车载多媒体系统最初只装备在个别高端车型上，随着汽车市场的不断发展和各品牌车型的更新换代，这套系统已经逐步成为一般车型的常用装备。多媒体系统为车主提供了诸多方便，使驾车出行变得轻松。车主可以使用广泛的信息和娱乐系统，例如收音机、CD播放器、TV、导航系统和车载电话等。消费者对车载多媒体系统的声音质量要求越来越高,高水平的音效成为车载多媒体电子产品的重要卖点。设计师们通过专业的数字信号处理器来实现精准的音效处理，提升系统的音质。
1 系统结构
　本文设计的是一个高品质车载影音多媒体系统。该方案采用了全数字16:9液晶显示屏，分辨率高达800×480。
　系统以双核SoC为主处理器，处理器内置图形加速部件具备独立显存，令影像播放效果更加流畅。系统可接入四路视频信号，分别为DVD、倒车后视摄像头、IPOD的视频和外接备用视频,通过AD转换器转换为ITU656标准视频信号，输入主处理器。
在音频方面，不同于市面上其他产品，本系统的CD碟机与SD卡媒体播放音频采用全数字I2S格式输出，音源全数字域切换，并直接进入专业的数字音频信号处理器（DSP）中，进行全数字音频均衡、高低音调节，并可以实现3D声场效果。该功能完全不同于普通车载音响采用的模拟滤波器音频均衡方式，令音质更加完美。音频数模转换部分采用业内公认的高品质24 bit DAC转换器，DAC内置过采样高阶数字低通滤波器。DAC输出后的模拟有源滤波器采用4阶巴特沃斯型。有源滤波采用发烧级运放NE5532，模拟音频部分采用LDO单独供电，使得音质更完美。具体结构如图1所示。

2 数字音效软件设计
　多媒体系统采用均衡器EQ(Equalizer)调节音效。均衡器可以分别调节各种频率成分电信号放大量，从而补偿扬声器和声场的缺陷，具有补偿、修饰各种声源及其他一些特殊作用，即音效。一般的多媒体系统都支持几种预置的音效，如正常、摇滚、爵士、民歌、布鲁斯、古典、重金属等,也可以由用户自己调节几个主要频段的增益。
2.1 算法简介
调节声音效果的重要工具均衡器把若干滤波器组合在一起，各自带有中心频率、Q、提升或衰减量的控制,如图2所示。

　当用户选择预置的音效模式(一般、流行、经典、爵士、摇滚)时，将预置的参数设定入存储器。
　在自定义模式下，实现音效调节需要进行增益读取、系数计算、参数转换和参数设置几个步骤。
2.3.1 增益读取
增益限定为-12 dB~12 dB，由于是图形化界面调节，为使用方便，参数取整数。单击“+”，增益值加1;单击“-”，增益值减1。将增益通过驱动DeviceIoControl（）函数传递给DSP TAS3103A。
2.3.2 系数计算
系数计算要用到采样频率、中心频率、增益、品质因数几个参数。
(1)增益：由于用户设定的各频点增益单位是dB，因此先要换算为倍数。
(2)采样频率：由音源的采样频率确定， 本系统中
TAS3103A的输入端为DVD光驱，其采样频率为44.1 kHz。
(3)中心频率：根据人耳的特性，5个中心频点分别为：50 Hz、200 Hz、1 kHz、3 kHz、14 kHz。
(4)品质因数：按照业内通行算法，取值为1。
系数计算流程如图6所示。

2.3.3 参数转换
32位寄存器中有效位数为28位,格式为5.23形式，5位是整数部分(最高位为符号位)，23位是小数部分,具体示意如图7所示。
将系数转换为5.23参数的格式的具体流程如图8所示。

2.3.4 参数设置
参数设置通过I2C总线对TAS3103A进行读写操作来实现。
3 应用效果
选用预定模式中爵士音效，实现从2 kHz开始，高音shelf滤波，使得JAZZ模式乐器和声音效果更加饱满，如图9、图10所示。

本文介绍了车载影音多媒体系统的总体设计，并重点说明了多媒体系统中用均衡器来调节音效的原理、算法以及在TI公司的音频DSP TAS3103A上实现的方法。目前该系统音效已成为产品的突出卖点。
参考文献
[1] TI. TAS3103A digital audio processor with 3D effects，2006.
[2] 张涛,贺家琳,杨东明.TI DSP在音频处理中的应用[M].北京：电子工业出版社，2008.
[3] 韩纪庆.音频信息处理技术[M].北京：清华大学出版社，2007.
[4] TI. TAS3103 equalization filters，2003.
[5] JOHNSON R B. Cookbook formulae for audio EQ biquad filter coefficients[M].2002.
[6] TI. Single TAS3103 in 5.1 channel audio system，2002.