【摘要】

　　隨著數(shù)字技術的飛速發(fā)展，其在專業(yè)音響領域的應用也日趨廣泛、成熟。

　　專業(yè)音響處理系統(tǒng)從發(fā)展之初的模擬化處理到現(xiàn)代的數(shù)字化經(jīng)歷的時間也十分短暫?，F(xiàn)階段，由于各方面技術的進步，專業(yè)擴聲系統(tǒng)對聲音質(zhì)量的要求越來越高。這就要求選擇一個功能齊全、性能穩(wěn)定、技術先進、穩(wěn)定適用的數(shù)字處理平臺應對紛繁復雜的算法要求。

　　三基音響企業(yè)早在1999年就開始探索專用于卡拉OK系統(tǒng)中，用于提升音樂、歌唱聲音表現(xiàn)質(zhì)量的數(shù)字化前級效果器。

　　從2001年首臺四通道卡拉OK前級效果器到之后的多通道全數(shù)字卡拉OK前級是一個歷史演變的過程。其中它僅僅是在數(shù)位轉換、運算速度、存儲空間及效果處理上不斷擴展。其核心DSP芯片也從最早期的單片DSP向多片DSP發(fā)展，其混響效果當然也日益改善、功能也在不斷的擴展。它是用戶日益旺盛的應用需求的產(chǎn)物。

　　而現(xiàn)在市場上所需求的卡拉Ok前級處理器要求融入更多的處理元素，一般并行的概念已很難滿足這種要求，從實際應用和用戶反饋情況看來，現(xiàn)在較為流行的多片DSP芯片并行處的技術曝露出了許多弊端。諸如：數(shù)據(jù)冗滯、交互延遲、總線瓶塞、穩(wěn)定性差等問題。

　　從理論上來講，有些問題已經(jīng)成為了這種技術解決方案不可逾越的瓶頸。多片DSP并行處理技術還尚處于非成熟階段。

　　為此，三基企業(yè)另僻奚徑，參考ADM的雙核共總線理論，在數(shù)字卡拉OK前級處理技術進行探索。經(jīng)過為期近一年的試驗與測試，實時推出了基于雙核多線程矢量處理平臺的多通道全數(shù)字卡拉OK前級處理器DCM-28E。

　　本文將從原理上分析介紹該數(shù)字處理平臺，并扼要介紹其工程應用中的功能需求。在此，感謝南京大學的數(shù)技術老師們對該產(chǎn)品的研發(fā)提供技術指導。

　　縱觀卡拉OK前級類設備，其誕生也就十年的歷史。此類設備是因情勢發(fā)展需求而誕生的。究其誕生發(fā)展史，有據(jù)可查：國內(nèi)第一臺多通道卡拉OK前級KMIX-1于2000年研發(fā)出來，在2001年才真正在市場上賣開。

　　那時的卡拉OK前級主要是模擬處理的多，KMIX-1也不例外：她僅僅在效果處理部分引入了DSP應用。其它的都是模擬線路。功能也不是很多，不過相對來說在2001年已經(jīng)是轟動一時的產(chǎn)品了。

　　后來出現(xiàn)的KMIX-3/KMIX-330就是全數(shù)字處理的設備了，雖然是單核，其音頻處理能力和各種功能還是有很大的發(fā)展。現(xiàn)推出的DCM-28E在原有設備基礎上，繼承了一些傳統(tǒng)的音色和功能，同時采用雙核處理機制，多線程協(xié)同處理，在音頻的空間處理上采用矢量演算法則，使后處理的聲音更接近實際自然的聲音，當然如果你需要，也可以靈活地配置為你所想聽到的聲音。

　　DCM-28E這款卡拉OK前級集成了專業(yè)音響產(chǎn)品多種周邊器材的功能：前級放大器(話放)+效果器(美化歌唱人聲效果)+動態(tài)處理器(噪聲門、限幅器、自動增益控制器等)+分頻器+參量均衡器(整機設備包含了各個通道音頻元素的調(diào)整點)+反饋抑制器+混音器(3組立體聲輸出+超低音+中置聲道輸出的輸入音源元素可靈活配置比例),如此眾多功能，自然對設備的心臟雙核芯片提出了嚴峻的要求。DCM-28E首次采用雙核多線程處理方式，對進入設備的多路信號同時進行編碼、后處理，再解碼。

　　本文一再提到的雙核多線程多任務音頻處理技術到底是什么呢?它跟傳統(tǒng)的DSP處理技術有什么區(qū)別呢?這恐怕是很多讀者都想要問的問題。

　　前面有介紹到，本系統(tǒng)的平臺技術是參考了ADM的雙核共線理論。也就是說從原理上來講跟ADM的雙核共線CPU的原理是相似的，唯一不同的是，ADM的雙核CPU肩負了圖文、影像等更為龐大的數(shù)據(jù)流處任務，而本機的核心處理平臺卻只是進行音頻數(shù)據(jù)流處理。

　　對計算機硬件技術熟悉的朋友都知道，ADM的雙核共線CPU是業(yè)界定義為真正意義的雙核處理平臺。它的兩個核心可以分別同時處理不同的任務指令，且各自都具有超線程的能力，因此，單個核心經(jīng)過超線程后就可以分別實現(xiàn)雙線程，從而使該雙核芯片具有四線程多任務處理能力。

　　DCM-28E的雙核、多線程、多任務音頻處理系統(tǒng)同樣是基于該理論，聯(lián)合臺灣著名的芯片公司共同開發(fā)，特別在內(nèi)核間進行拓樸信道處理，從而使之達成以網(wǎng)狀拓樸結構進行指令執(zhí)行與數(shù)據(jù)交互的運行模式。與傳統(tǒng)的單片、多片DSP處理理論完全不同。此設備引入雙核的最大目的是提升系統(tǒng)的處理速度，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而避免大數(shù)據(jù)流堵塞引起系統(tǒng)假死、重啟等。強大的處理引擎是高速數(shù)字音頻信號處理的首要條件。下面就從實際功能需求抽出幾點分析雙核多線程處理平臺的應用特點。

　　均衡器：為了改善系統(tǒng)傳輸頻率響應特性而設置的數(shù)個參量均衡點，分布在話筒、音樂通道，房間均衡、中置和超低音輸出均衡。為避免音質(zhì)損失，這些均衡器都要求雙精度演算。再者考慮到成本、功耗等因素，選取了72位定點DSP和32位浮點DSP相結合配置方式，互為補充，協(xié)同進行音頻處理。

　　智能動態(tài)處理器： 考慮到實際KTV場所音源狀況，在雙核里面同時開出專門用于噪聲門、自動增益控制及限幅器的一條處理算法路徑。充分發(fā)揮雙核多線程特點，將應用需求在此平臺上輕松實現(xiàn)。

　　反饋抑制器：由于擴聲場所聲場的傳輸特性不均勻，有些頻率會反射過強，當系統(tǒng)傳輸增益設置過高時，容易造成正反饋產(chǎn)生刺耳的嘯叫聲。在雙核處理平臺上，通過內(nèi)部的自動檢測及

　　嘯叫抑制機制，能有效提升系統(tǒng)傳輸增益，改善嘯叫狀況。

　　效果處理器：運用浮點DSP的快速運算功能，將用于專業(yè)演唱的 REVERB(混響)算法移植到此平臺上，加上經(jīng)典傳統(tǒng)的 ECHO(回聲)效果，構成了卡拉OK歌唱最基本也是最實用的效果。

　　以上僅舉一部分功能作扼要說明，本文重點就此設備的均衡作詳細分析，其它功能特點也基本遵照此資源需求模式可循。

　　從下圖可以看出，DCM-28E可調(diào)參量均衡點的分布狀況，在每個重要的信號通路上都有至少2個靈活的EQ點，甚至多達7段的房間均衡。這些參量均衡器可設置如下類型：Peaking(峰值濾波器)/Notch(陷波器)/Hi-Shelf(高頻斜坡濾波器)/Lo-Shelf(低頻斜坡濾波器)，每個濾波器的頻率可從20Hz~20kHz調(diào)整，精度可達1/12倍頻程，每個濾波器的Q值也可靈活設置，還有增益控制范圍為-12dB~+12dB。

　　基于現(xiàn)行的豪華KTV包間的精裝修、大空間、功能豐富、布局怪異。這種環(huán)境的建聲條件都不是十分理想，頻響、聲干涉、聲場均勻度等都是問題。

　　因此，要求前級設備可以具備多分區(qū)、多級的調(diào)試功能，其可調(diào)的均點就要求比較多。而高精度均衡算法的運算對信號處理器資源要求勢必要求很高。而現(xiàn)有的單核音頻DSP芯片已很難滿足這種要求，再加上效果、反饋抑制等算法對資源的要求，讓傳統(tǒng)的單DSP芯片和雙DSP遇到瓶頸。

　　DCM-28E正是考慮到了這些問題，才在數(shù)據(jù)處理能力、系統(tǒng)資源分配等問題上著手從而引入雙核多線程的數(shù)據(jù)處理模式。數(shù)字技術的發(fā)展帶來專業(yè)音頻領域新的挑戰(zhàn)和應用，三基企業(yè)為滿足客戶的不斷發(fā)展之需求，正在建立健全幾種標準化數(shù)字信號處理平臺。對音頻信號的處理不再局限于并行或是多核超線程矢量運算等理論，三基的工程師們正在日以繼夜色的在數(shù)字音頻處理技術領域嘗試著新的理念，與計算機硬件發(fā)展領域共資源將是三基數(shù)位研究技術的新方向，新的課題。

　　作為前卡拉OK前級效果發(fā)明者的三基企業(yè)正在努力，努力實現(xiàn)在這個領域的繼續(xù)領跑，只有這樣才能在未來的發(fā)展之中做到平臺的先進性和擴展性，才能不斷實現(xiàn)產(chǎn)品的軟升級，以最大程度為終端客戶服務。