一种采样率自适应的数字音频3D和混音效果的装置及其实现方法与流程

本发明涉及数字音频处理技术，具体涉及一种应用于数字音频的3d和混音的功放芯片。

背景技术：

近年来，数字技术的不断发展使得人们对于音频的质量要求越来越高，高的采样率和采样精度会获得高音质，数字滤波器的系数需要自适应调整。为实现3d音效，音频信号采用扬声器进行传播时，出现左声道的音源，既会传播到左耳，又会传播到右耳；右声道的音源，既会传播到右耳，又会传播到左耳，产生了较大的串扰。

传统的数字音频3d处理电路会带来串扰及相位失真，使得3d效果大大减弱；数字混音电路在混音时，混音的效果因外部环境的不同差异会很大。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了一种采样率自适应数字音频3d和混音效果的装置及实现方法，该方法通过检测采样信号的频率，采用频率自适应技术、3d最佳去串扰技术及混音均衡技术，将音频信号的频率、幅度等单独进行调整，让各音轨最佳化，之后再叠加于最终扬声器上。这种处理方式，能制作出层次分明的完美效果。

本发明涉及的采样率自适应数字音频3d和混音效果的技术，通过以下步骤实现:

通过检测采样信号的频率，通过下采样和上采样产生自适应采样频率，下采样通过半带滤波函数h(n)实现,

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(2)

模m多相半带下采样滤波传输函数为：

(3)

上采样通过插值滤波实现:

(4)

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模m多相梳妆滤波器实现上采样：

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均衡滤波电路针对音频信号不同频段进行音效调节,通过如下均衡滤波函数进行低音、中音和高音的加重处理，

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3d音效处理电路采用最佳相位延迟和去串扰法实现3d音效,hr为右声道的传输函数，hrl为左声道音源补偿右声道传输函数，hl为左声道的传输函数，hlr为右声道音源补偿左声道传输函数，

(8)

混音电路将左右声道的音源信号与存储在ram中的音源信号按照不同的比例（h11,h12,h13,h21,h22,h23）进行混音处理,vrx(z)为右声道信号，vlx(z)为左声道信号，data(z)为存储在ram中的可编程音源，

(9)

数字信号vsigmain经低通滤波后产生vinx,进入三阶sigma-delta滤波调制后，产生输出voutx,通过lc滤波器后去驱动扬声器：

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数字信号通过三阶sigma-deltada转换后产生的模拟信号，与三角波通过pwm比较器调制产生占空比与音频信号幅度成正比的脉宽调制信号，δvramp为三角波的幅度变化值,δvsin是音频信号的变化幅度，

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pwm调制到功率级的输出voutx放大倍数为g,

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pwm比较器采用温度补偿轨对轨恒定跨导的结构，使得不同温度不同输入范围下的线性度保持恒定，

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驱动电路由驱动逻辑控制、死区逻辑控制、栅极采样电路及上管自举电源电路等部分构成，驱动drvn和drvp采用功率管和驱动电路自适应死区控制模式，可以降低地弹噪声、降低emi、功率开关的上冲和下冲；

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附图说明

图1为本发明的采样率自适应的数字音频电路框图。

图2为本发明的频率检测电路图。

图3为本发明的均衡滤波电路图。

图4为本发明的最佳去串扰3d滤波电路图。

图5为本发明的三阶混音电路图。

图6为本发明的三阶sigma-deltada转换电路。

图7为本发明的温度补偿恒定跨导的pwm调制电路。

图8为本发明的自适应死区控制自举驱动电路。

具体实施方式

以下参照说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明；

参考图1，本发明提供了采样率自适应的采样率自适应的数字音频3d和混音效果的装置及其实现方法，其中包括：频率检测电路（1）；均衡滤波电路（2）；3d滤波电路（3）；混音电路（4）；sigma-deltada转换电路（5）；温度补偿恒定跨导pwm调制电路（6）；自适应死区控制自举驱动电路(7)。

参考图2，本发明提供的频率检测电路，外部晶体振荡器提供基准频率，频率信号进行分段，通过逐次逼近的方式来选择不同的频率范围。

参考图3，本发明提供的均衡滤波器电路，根据二阶滤波函数：

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通过调节a1,a2,b0,b1,b2来实现不同的均衡滤波器,包括低通、高通、带通、带阻、全通滤波器。

参考图4，本发明的最佳去串扰的3d音效处理方法，通过降低串扰的最佳逼近的相位延迟法来实现3d音效；

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参考图5，本发明提供的三阶混音电路，其将各个声道的不同音源按照不同的比例和相位延迟来进行混音，实现人声，音乐，背景声等多个音源的混音，vrxmix是右声道混音信号，vlxmix是左声道混音信号；

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参考图6，三阶sigma-delta滤波器，hlp(s)是低通滤波器,h1(s),h2(s),h3(s)是低通滤波器，h4(s)，h5(s),h6(s)是全通滤波器；

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参考图7，本发明提供的pwm调制电路采用恒定跨导的轨对轨输入级，跨导在不同的输入范围内跨导恒定，并采用温度补偿，确保不同温度下的跨导和失调电压恒定，使得pwm比较器的线性度随输入范围和温度恒定。

参考图8,本发明提供的自适应死区时间自举驱动电路，通过采样功率管栅极电压去自适应控制死区时间；自举电路采用电荷泵结构确保上管导通，输出功率级采用双nmos管，降低rdson,提高整个系统的效率。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，对于本领域的技术人员来说，在了解了本发明原理后，在此基础上进行形式和细节的改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。