类型：转载 责任编辑：egoo 日期：2007/03/01
热门软件下载：
解析智能型音频处理器
摘 要：本文介绍智能音频处理器与传统音频处理器的区别，介绍微处理器应用软件控制、处理噪声电平以及"快压缩，慢恢复"的工作原理。
关键词：agc电路 微处理器 快压缩 慢恢复 噪声控制与处理
众所周知，一个电视台的播出节目源是来自多方面的。在这些节目源中，视频信号自1972年以来都统一了技术规范，所以各设备生产厂商都按照视频信号1vp-p(正极性)，视频阻抗为75ω生产。而音频信号则不然，由于用处不同，各种音频设备的输出输入电平大小也不同，阻抗值及其匹配方式(平衡或不平衡)也不同。这样不同的设备制作和输出的音频信号也各不相同，而发射机对视、音频信号输入的要求则是确定的。如：北京广播器材厂生产的csd-1-ⅰ-1型发射机，其要求的技术指标是：视频阻抗75ω，视频幅度为1vp-p正极性；音频信号为-6dbm，音频阻抗为600ω平衡输入。这样，在播出线上，视、音频信号进入发射机之前，必须把节目源中幅度不同的音频信号实时地保持、提升或压缩到确定的电平值上，这就必须在这个位置上设置一个音频处理器。
以往，我们曾使用过音频自动处理器，其原理主要是由压控放大器、音频信号放大整流电路等一些纯硬件电路组成，原理框图如图1。
音频信号经放大整流后，通过阻容等器件组成的时间控制电路得到agc控制电压，反馈到压控放大器(vca)，利用压控放大器增益随控制电压变化而改变的特性，实现对电路增益的控制。由于时间控制电路是纯硬件电路组成，各种控制参数不能灵活变化，对起限时间和恢复时间无法做到很好的兼顾，在压缩和恢复时易对信号的动态范围和清晰度产生不利影响，使音质变得模糊。特别是在信号低或无信号时易使背景噪声过度放大，使节目播出效果受到影响。
智能音频处理器是由微处理器控制的新一代音频自动增益控制器，它是由微处理器、高速多路ａ／ｄ转换器、专用数字音频增益控制芯片和一系列专用音频处理芯片组成，其工作原理框图如图2所示。
从以上图中我们可以看出，智能型音频处理器区别于传统音频处理器的一个最显著的区别，就是对声音的压缩与放大完全由微处理器(软件)进行控制的。根据概率统计原理，采用多频段周期测控的方式，对输入、输出的音频信号进行实时采样，通过特定算法编制的控制程序实现自动增益控制。智能型音频处理器的硬件部分完全是由专用集成电路或运算放大器组成，没有电位器和可变电容这样的可变元件，不存在元件上的不确定因素和参数的飘移。模数转换器(adc)仅用于信号取样，不在信号主通道中，不影响信号指标。而传统的音频处理器则完全是由硬件电路实现对各种参数的设定，这样实现的控制方式方法是固定的、有限的，很难做到对音乐和语言的合理兼顾。由于大多采用分立元件组成，内部调节点(电位器和可变电容)过多，很难将各种参数调整到一个最佳效果，而且还会存在各种元器件参数的飘移，这些因素都直接影响着音频处理器的效果。
智能型音频处理器通过高速多路模数转换器(adc)对输入输出音频信号进行实时采样，并由微处理器对信号的峰值电平、平均电平和噪声电平进行多种复杂的统计分析，以独特的"快压缩，慢恢复"的控制算法实现对语言信号、音乐信号的幅值进行控制。由于采用的专用数字增益控制芯片是由17ｂｉｔｄ／ａ控制的无源电阻网络构成，没有常用的压控放大器的失真问题，因此电路指标可以做得很高，经实际测试，噪声比优于80ｄｂ，失真度小于0.05%，频率响应(20hz～２０kｈｚ)±0.02ｄｂ，其控制范围为0ｄｂ～８０ｄｂ，控制步长为0375ｄｂ。加上灵活的软件控制，可以很容易地实现对信号的精细控制。一般的音频处理器是由硬件实现的，很难具有这种灵活精细的处理功能。
智能型音频处理器设计时采取了"快压缩，慢恢复"控制模式。由于智能型音频处理器是以微控制器为核心，可以做到对输入输出量的采样值进行定量的分析。依据设定值和输入信号的不同，恢复的速率和步长是不同的，最终达到理想的处理结果。传统的音频处理器对输入输出量的采样值只能进行一些粗浅的定性分析，无法做出灵活多变的处理模式。在两挡节目的切换时经常会遇到两挡节目音频电平差距较大的情况，当信号过大我们采取"快压缩"的方式，尽快把过高的声音压下来，防止信号过载。当然，这里所说的"快压缩"是相对于"慢恢复"这个而言的，"快压缩"的起控也是有一定时间限度的。掌握好"快压缩、慢恢复"这个起控时间度时，尽管输入的信号会有长时间的电平浮动或短暂的电平跳跃，音频处理器输出的信号电平基本上可以稳定在一个确定的设定值上，这也是满足音频处理器的一个最基本条件。音频处理器进行自动增益控制时很重要的一点是对于噪声电平的控制和处理。在正常音乐间隙和语言停顿时音频处理器的增益不应得到过分提升，否则将使音频信号的本身结构发生改变产生失真。同时背景噪声也被提升，使处理效果受到不利影响。最突出的是有些处理器在正常的音乐间隙和语音停顿时有明显的噪声，这是因为一般音频处理器的控制电路由电阻元件和比较器等构成，在正常的音乐间隙和语音停顿时检波得到控制电压低，压控放大器的增益提升，较长时间无伴音时增益会过度提升，结果是较小的噪声信号继续放大，直至满足所设输出电平值要求为止，特别是在正常的话音的间隙尤为明显。尽管有的处理器采用了简单的门控电路，但要同时兼顾恢复时间和噪声抑制比较困难，实际结果并不是很好。
智能型音频处理器对采样得到的音频信号进行分析，通过程序对正常语音间隙的背景信号进行识别处理，不会使其得到过度放大。在无信号情况下(噪声电平小于-20db)，增益控制数据保持不变，所以不会使背景噪声得到放大输出。经智能型音频处理器处理后的音频信号清晰、明亮，没有一般处理器的间隔噪音问题。