如何通過數(shù)字音頻處理提升低音性能？

在開放聲場(chǎng)中，針對(duì)OWS(不入耳開放式)耳機(jī)（也可以類比到音箱），在只有一個(gè)發(fā)聲單元的開放音頻，增加面積，離耳朵更近，改變相位多是采用物理的聲學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來完成，數(shù)字信號(hào)處理主要的作用是最大限度的達(dá)到物理的限制位移。

物理的限制主要來源于兩部分：01.喇叭承受的功率是確定的；02.功放輸出的最大功率是確定的。

方法一：EQ的調(diào)整

采用固定的一組EQ來調(diào)整耳機(jī)/音箱，這個(gè)是所有耳機(jī)/音箱調(diào)音中最常見的做法，這里的限制是不應(yīng)讓最后的總增益超過0dBFS。但事實(shí)上市面上一些劣質(zhì)的耳機(jī)/音箱會(huì)犯數(shù)字削波失真的錯(cuò)誤。

方法二：“動(dòng)態(tài)”EQ調(diào)整

不同的音量下采用不同的EQ，比單一的EQ方法有提升，中小音量聽音時(shí)低音比重更大，但大音量時(shí)由于物理的限制，不能提升低頻品質(zhì)。

方法三：動(dòng)態(tài)范圍控制/壓縮（DRC，Dynamic Range Control/ Compression）

動(dòng)態(tài)范圍控制，顧名思義，是將輸入音頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍映射到指定的動(dòng)態(tài)范圍，有模擬和數(shù)字控制器，包含壓縮限幅等，這里特指壓縮相關(guān)的方法。音頻信號(hào)可以進(jìn)行整體的動(dòng)態(tài)范圍控制；也可以劃分為若干子帶分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍控制。DRC廣泛用于錄音、制作、降噪、廣播和現(xiàn)場(chǎng)表演等，并不算是一個(gè)新技術(shù)。小體積音箱的標(biāo)配數(shù)字音頻方法，但由于參數(shù)設(shè)計(jì)需要一定的專業(yè)和經(jīng)驗(yàn)，是早期小體積音箱好壞的重要區(qū)分點(diǎn)。DRC做得好，會(huì)提升低音體驗(yàn)，做得不好會(huì)有聲音忽大忽小的問題，更有甚者會(huì)有顯著的失真或破音。

  一般DRC包含分頻，擴(kuò)位，峰值/均值檢測(cè)，啟動(dòng)和釋放平滑增益控制等，常見動(dòng)態(tài)范圍壓縮的框圖如下。

方法四：基于聲學(xué)的特點(diǎn)，偽造出低音感，虛擬低音增強(qiáng)技術(shù)

聲學(xué)實(shí)驗(yàn)中，存在一種“虛擬音調(diào)”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：人耳在基頻缺失的情況下利用諧波組合重建信號(hào)音調(diào)高低。主要流程如下圖，產(chǎn)生諧波主要方法為MaxxBass算法和VB Phase Vocoder。

 

MaxxBass算法是最早實(shí)現(xiàn)的一種低音增強(qiáng)算法。采用非線性乘法器來生成諧波，該方法不可避免會(huì)帶來互調(diào)失真，目前幾乎已經(jīng)不再用實(shí)際應(yīng)用。

VB Phase Vocoder相位聲碼器，利用短時(shí)傅里葉變換在頻域進(jìn)行頻率和相位的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)移。一些手機(jī)中應(yīng)用了該算法。

應(yīng)用在音響上面可以使用類比半導(dǎo)體 AU6815P 2X25W DSP數(shù)字功放；