电视台前端音频处理器的研究与设计

摘要

目前,数字化电视节目频道之间声音响度不一致已经成为一个全球性的问题。而且这个问题并不能仅仅通过使用PPM表和VU表来解决。本文从音频处理器的原理和处理方法出发,采用等响度滤波器和分频段压限处理,作为所设计的电视台前端音频处理器的主体处理模块。将进入播出通路之前的不同类型(内容)电视节目的音频信号,在保证音质的前提下进行预处理,使之能在处理后,尽可能地减小甚至是消除同一频道内不同类型节目的声音响度突变现象,使节目的响度得到统一。
　　本文首先分析了目前数字电视节目中普遍出现的音量突变的问题以及数字音频处理器的常用处理方法,分析了目前比较先进的音频处理的工作原理以及处理流程。在滤波器部分,根据声音不同频率部分的特点,参考音频均衡器的频率分段的方法,对音频信号进行分段。并通过对IIR和FIR滤波器进行分析与比较,选定巴特沃兹滤波器作为本次设计的分频滤波器。然后讨论了等响度滤波器的幅频响应特性曲线的选取问题,对几种可行的等响度滤波器的设计方法进行比较,最终选择了采用Yule-walker算法设计的等响度滤波器。在压限器设计部分,对瞬时电平测量与声级检波的方法进行了分析,在对全频段压限和分频段压限的优缺点进行比较的基础上,选择了分频段压限的处理方法,并给出了改进的步骤,得到了一个功能较完善且不易产生削波的压限器。最后,本文给出了音频处理器的整体实现方案、测试方案以及几组对比测试的结果。实验结果证明,以等响度滤波器和分频段压限处理为主体的音频处理器,在保证音质的情况下能够较好地解决同频道内不同类型音频信号的音量突变问题。

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第一章 绪论

§1.1 电视的发展过程[1, 2]

§1.2 课题背景[3–5]

§1.3 论文的主要工作和内容安排

第二章 声学与数字音频系统

§2.1 声学基础知识[8–10, 12]

§2.2 数字音频系统[9–11]

§2.3 电视台前端音频处理器概述[13–15]

§2.4 本章小结

第三章 滤波器理论与分段滤波器的设计

§3.1 数字滤波器理论[18–21]

§3.2 分频滤波器的设计

§3.3 本章小结

第四章 等响度滤波器的设计

§4.2 利用复杂曲线的拟合方程设计等响度滤波器[25]

第五章 音频处理器的原理以及实现

§5.1 压限器、扩展器的原理[26–29]

§5.2 压限器的设计[26–29, 36–39]

第六章 总结与展望

§6.1 总结

§6.2 展望

参考文献

附录1

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果