尖端DSP音頻技術(shù)呈現(xiàn)高清音頻感受

　　1080P的高清信號(hào)，已經(jīng)廣泛成為了視頻會(huì)議應(yīng)用中的高清范本，而對(duì)于高清音頻(HD Auido)，大家談之不多，因?yàn)橐纛l相比視頻，受技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、環(huán)境影響的變量太多，里面有復(fù)雜的物理問(wèn)題和數(shù)學(xué)問(wèn)題，更難以掌握和突破，在專業(yè)領(lǐng)域音頻新技術(shù)的應(yīng)用一直滯后于視頻技術(shù)更新，發(fā)展緩慢，但隨著用戶對(duì)高質(zhì)量聲音的要求，催生了更多尖端DSP音頻技術(shù)的應(yīng)用，涌現(xiàn)出一些高端數(shù)字音頻處理器產(chǎn)品，更可喜的是中國(guó)的數(shù)字音頻處理器公司也逐漸在世界尖端音頻技術(shù)的研發(fā)上取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，特別是在DSP數(shù)字音頻語(yǔ)音通訊技術(shù)研發(fā)上，一些中國(guó)本土公司已經(jīng)逐漸突破了歐美公司在產(chǎn)品技術(shù)上的壟斷，產(chǎn)品技術(shù)不斷推陳出新。

　　HD Audio實(shí)現(xiàn)高清音頻必須解決的音頻難題：

一、傳聲增益與聲反饋(嘯叫)

   傳聲增益是擴(kuò)聲系統(tǒng)達(dá)到最高可用增益時(shí)(臨界增益減去6dB增益余量)，在指定的各聽(tīng)眾位置上測(cè)得的平均聲壓級(jí)與話筒處聲壓級(jí)的dB數(shù)差值。擴(kuò)聲系統(tǒng)在使用話筒時(shí)，對(duì)話筒拾取聲音的放大量，是考察音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)反饋嘯叫程度的重要指標(biāo)，傳聲增益越高，聲反饋嘯叫越小(少)，話筒聲音的放大量越大，計(jì)算方法是將話筒音量開(kāi)到最大(不能有聲反饋現(xiàn)象)，在話筒前放一個(gè)聲源，同時(shí)測(cè)量聲場(chǎng)中和放筒前的聲壓級(jí)，用聲場(chǎng)中聲壓級(jí)減去話筒前聲壓級(jí)，即得到了該擴(kuò)聲系統(tǒng)的傳聲增益。也就是說(shuō)聲反饋決定傳聲增益，傳聲增益又是衡量整個(gè)音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)的硬性指標(biāo)。解決這個(gè)問(wèn)題，通�？慨a(chǎn)品和音頻工程師的專業(yè)設(shè)計(jì)，主要有以下四種方式：

   1、數(shù)字聲反饋抑制器
目前市場(chǎng)上的此類聲反饋抑制產(chǎn)品的工作原理是，當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)中反饋聲的信號(hào)時(shí)，就會(huì)在此聲反饋頻率點(diǎn)激活該頻率點(diǎn)的陷波濾波器。此濾波器的深度可以不斷調(diào)整，如Sabine、Shure、dbx、Peavey等等都是此類技術(shù)的壟斷者。但是，這些產(chǎn)品存在著應(yīng)用上的局限性，因?yàn)檫@些產(chǎn)品從本質(zhì)上來(lái)講還是均衡器，當(dāng)聲場(chǎng)處于多話筒開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，當(dāng)反饋頻率點(diǎn)增加時(shí)，當(dāng)話筒的位置移動(dòng)，甚至是聲場(chǎng)的溫度濕度變化時(shí)，都會(huì)對(duì)聲音“加色”，劣化音質(zhì)。當(dāng)然，如果在音頻系統(tǒng)中調(diào)試的非常精細(xì)專業(yè)，數(shù)字式反饋抑制器在系統(tǒng)保護(hù)中就會(huì)起到不可替代的作用。

   2、移頻器
這是由Polyfusion公司推廣起來(lái)的。這類反饋聲抑制器能夠持續(xù)轉(zhuǎn)換所有經(jīng)過(guò)該設(shè)備信號(hào)的音頻頻率，高達(dá)6Hz。使用移頻器后，由于反饋聲的原聲都進(jìn)行了移頻，而不是在原聲基礎(chǔ)上重新組建聲音，所以信號(hào)再生就不再可能，尤其對(duì)音樂(lè)信號(hào)的損傷是致命的。

   3、音頻矩陣+聲反饋抑制
在一些預(yù)算經(jīng)費(fèi)較充足的高端會(huì)議室中，往往采用音頻矩陣加傳統(tǒng)數(shù)字聲反饋抑制結(jié)合的復(fù)雜昂貴設(shè)計(jì)方案來(lái)盡可能規(guī)避一些聲反饋的發(fā)生。一般是這樣設(shè)計(jì)系統(tǒng)：將會(huì)議室的揚(yáng)聲器和話筒通過(guò)音頻矩陣進(jìn)行分區(qū)管理，當(dāng)某一只話筒被開(kāi)啟時(shí)，這只話筒通路上的聲反饋抑制功能將被加載，同時(shí)離這只話筒最近的揚(yáng)聲器將會(huì)被關(guān)閉，遠(yuǎn)離這只話筒的揚(yáng)聲器組則被打開(kāi)用來(lái)進(jìn)行擴(kuò)聲，這種方式雖然不失為一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)方式，但是這種設(shè)計(jì)就要求增加揚(yáng)聲器功放的數(shù)量，經(jīng)濟(jì)性不佳。

   4、第三代數(shù)字音頻聲反饋消除器
從模擬的移頻，到數(shù)字的陷波，如今，采用LONGOO數(shù)字實(shí)驗(yàn)室的高速浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器的算法，開(kāi)創(chuàng)性地研發(fā)了第三代數(shù)字聲反饋消除器，其優(yōu)勢(shì)主要在于高質(zhì)量的音頻信號(hào)的重放。而且采用自適應(yīng)處理的方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲的聲反饋進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)濾出，外加最先進(jìn)的語(yǔ)音信號(hào)處理。主要應(yīng)用在需要做現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲的所有音頻系統(tǒng)中，這款高端的DSP音頻產(chǎn)品能夠不斷消除系統(tǒng)中產(chǎn)生的聲反饋，獨(dú)有的專利技術(shù)可以連續(xù)高速地對(duì)整體數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采樣，并可同時(shí)處理其他信號(hào)，諸如更加高端的回聲消除和噪聲消除，而更為驚喜的是，音頻工程師無(wú)需調(diào)試，完全自適應(yīng)用。

二、降噪


　　降噪的方法有兩種，主動(dòng)降噪和被動(dòng)降噪。而主動(dòng)降噪功能就是通過(guò)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相等的反向聲波，將噪音中和，從而實(shí)現(xiàn)降噪的效果。如上圖
   降低噪音通常所采用的三種降噪措施，即在聲源處降噪、在傳播過(guò)程中降噪及在人耳處降噪，都是消極被動(dòng)的。為了積極主動(dòng)地消除噪聲，發(fā)現(xiàn)了“有源消聲”這一技術(shù)。它的原理是：所有的聲音都由一定的頻譜組成，如果可以找到一種聲音，其頻譜與所要消除的噪聲完全一樣，只是相位剛好相反(相差180°)，就可以將這噪聲完全抵消掉。關(guān)鍵就在于如何得到抵消噪聲的那種聲音。目前這種技術(shù)已經(jīng)在民用的降噪耳機(jī)中有成功的應(yīng)用，但尚還無(wú)法滿足專業(yè)音頻系統(tǒng)的應(yīng)用，降噪耳機(jī)是采用主動(dòng)噪音控制，不同于一般耳機(jī)的被動(dòng)隔音。其原理為：
   1. 先由安置于耳機(jī)內(nèi)的訊號(hào)麥克風(fēng)偵測(cè)耳朵能聽(tīng)到的環(huán)境中低頻噪音 (100?1000Hz)；
   2. 再將噪聲訊號(hào)傳至控制電路，控制電路進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算 ；
   3. 通過(guò) Hi-Fi 喇叭發(fā)射與噪音相位相反、振幅相同的聲波來(lái)抵消噪音。

　　目前，任何音頻重放錄制系統(tǒng)(尤其是室內(nèi)環(huán)境)中，最棘手的問(wèn)題就是如何處理固有的環(huán)境噪音，如空調(diào)、投影、功放等設(shè)備風(fēng)扇發(fā)出的聲音，這些都可以歸到“噪聲”一類。這些干擾“噪音”大大降低了系統(tǒng)信噪比和可懂度，讓聽(tīng)眾產(chǎn)生疲勞感。而解決這些問(wèn)題，采用聲場(chǎng)設(shè)計(jì)方案成本昂貴，所以采用DSP音頻技術(shù)來(lái)采樣背景噪音，并將噪音源消除掉的應(yīng)用，愈發(fā)顯得迫切和重要，尤其是在遠(yuǎn)程視頻會(huì)議應(yīng)用中，采用DSP音頻技術(shù)來(lái)消除背景噪音，作用更是不可忽視(另外，遠(yuǎn)程視頻會(huì)議/電話會(huì)議中還有一個(gè)AEC回聲消除的核心問(wèn)題要解決，此問(wèn)題不在此文詳細(xì)論述)。

   目前，朗谷科技專利的ANC背景降噪產(chǎn)品，已經(jīng)成功在專業(yè)音頻系統(tǒng)中、遠(yuǎn)程視頻會(huì)議中、車載免提電話通訊中等等都有應(yīng)用，朗谷科技的ANC技術(shù)，內(nèi)置自適應(yīng)動(dòng)態(tài)噪聲濾波器，可濾掉背景噪聲但不影響發(fā)言者聲音，諸如系統(tǒng)的本底信號(hào)噪聲、環(huán)境中的空調(diào)風(fēng)扇、投影機(jī)噪聲、甚至是靠近窗戶外面的馬路的環(huán)境噪聲都可以通過(guò)ANC技術(shù)進(jìn)行降噪濾除，保證系統(tǒng)聲音清晰純凈，沒(méi)有任何噪聲的干擾，得到高清晰的音頻效果，噪聲濾除能力達(dá)到20分貝，為世界上同類數(shù)字音頻技術(shù)最先進(jìn)水準(zhǔn)。
這款尖端新銳的DSP產(chǎn)品代表了目前業(yè)界最先進(jìn)的、最成熟的聲反饋處理技術(shù)和降噪技術(shù)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，更為重要的是，這項(xiàng)高端專利技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的擁有者是一家中國(guó)公司——朗谷數(shù)字音頻科技LONGOO。

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