如何通過數(shù)字音頻處理提升低音性能？

在開放聲場中，針對OWS(不入耳開放式)耳機(jī)（也可以類比到音箱），在只有一個發(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)計來完成，數(shù)字信號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：1.喇叭承受的功率是確定的；2.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。但事實上市面上一些劣質(zhì)的耳機(jī)/音箱會犯數(shù)字削波失真的錯誤。

方法二：“動態(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，中小音量聽音時低音比重更大，但大音量時由于物理的限制，不能提升低頻品質(zhì)。

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

動態(tài)范圍控制，顧名思義，是將輸入音頻信號的動態(tài)范圍映射到指定的動態(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。音頻信號可以進(jìn)行整體的動態(tài)范圍控制；也可以劃分為若干子帶分別進(jìn)行動態(tài)范圍控制。DRC廣泛用于錄音、制作、降噪、廣播和現(xiàn)場表演等，并不算是一個新技術(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)計需要一定的專業(yè)和經(jīng)驗，是早期小體積音箱好壞的重要區(qū)分點。DRC做得好，會提升低音體驗，做得不好會有聲音忽大忽小的問題，更有甚者會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，啟動和釋放平滑增益控制等，常見動態(tài)范圍壓縮的框圖如下。

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

心理聲學(xué)實驗中，存在一種“虛擬音調(diào)”的實驗現(xiàn)象：人耳在基頻缺失的情況下利用諧波組合重建信號音調(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，該方法不可避免會帶來互調(diào)失真，目前幾乎已經(jīng)不再用實際應(yīng)用。

VB Phase Vocoder相位聲碼器，利用短時傅里葉變換在頻域進(jìn)行頻率和相位的調(diào)整來實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)移。一些手機(jī)中應(yīng)用了該算法，OWS耳機(jī)暫時還未見到有具體報道