Audió effekt processzor megvalósítása FPGA áramkörrel

OData támogatás
Konzulens:
Szántó Péter
Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

A ma elérhető audió effekt modulok palettája nagyon széles, sokféle effektus,

vagy azok valamilyen kombinációja kerülhet egy eszközbe, többféle fizikai kivitelben,

eltérő megvalósítási formában (analóg - digitális; HW - SW, stb.).

A digitális megoldásokkal szemben támasztott közös igény a jó hangminőség érdekében a növekvő mintavételi frekvencia (nem ritka a 192kHz, vagy akár 384kHz)

illetve felbontás (akár 24 bit), azaz a be és kimeneti jelátalakítás és feldolgozás szószélessége.

Másik kulcsfontosságú szempont a valósidejű effektek esetén a késleltetés.

A késleltetés minimalizálása - néhány 10ms alatti késleltetés kívánatos - különösen fontos szerepet játszik abban az esetben,

amikor több effekt összekapcsolása szükséges. Ilyen esetekben a teljes jelút késleltetése már hallható, zavaró hatást eredményezhet.

Az audió jelfeldolgozás egyes effekteknél (pl. reverb) számításigényes feladat.

Ha egy adott audió jelfolyamon több effekt használata szükséges

és a jelfeldolgozó egységek közös számítási erőforráson kell, hogy osztozzanak (hagyományos DSP alapú, vagy általános számítógépre tervezett SW megoldások),

a késleltetés könnyen specifikációt meghaladó lehet.

Ilyen, számításigényes, párhuzamosítható (fontos megkötés!) jelfeldolgozási műveletekre nagyon jó megoldás lehet FPGA-k alkalmazása.

Az FPGA piac erősen fejlődött az utóbbi időben, és a fejlődés folytatódik. Az eszközök mérete, integráltsága (SoC, Speciális erőforrások, DSP elemek),

maximális működési frekvenciája növekszik, az eszköz árak pedig csökkennek a technológia fejlődése, és a piaci érdeklődés növekedése miatt.

Jelen dolgozat célja egy, a jelenleg elterjedt audió effekt megoldásokhoz képest sokkal rugalmasabban konfigurálható,

valós idejű digitális audió effekt IP(Intellectual Property) blokkokból álló FPGA alapú multieffekt rendszer tervezésének bemutatása.

A tervezett rendszer a használni kívánt effekt modulok működési paramétereinek beállítása után önálló működésre képes,

az audió jelfeldolgozási feladatokat processzor beavatkozás nélkül látja el.

A tervezett IP blokkok egy általános alapra, keretrendszerre épülnek, megkönnyítve az újabb effektusok implementálását, rendszerbe illesztését,

illetve adott alkalmazásban a nem szükséges modulok eltávolítását.

A tervezésnél szempont volt, hogy a lehető legnagyobb mértékben platform független IP blokkok készüljenek.

Ez természetesen nem mindig oldható meg, illetve nem minden esetben nyerhető optimális hatékonyságú modul.

A választott fejlesztő eszköz miatt platform függő részleteket is tárgyal a dolgozat.

Az első fejezet az elterjedtebb audió effekteket mutatja be áttekintés szintjén.

Későbbiekben részletesebben tárgyalja a kiválasztott Reverb, Kórus és Torzító effekteket.

A dolgozat a megvalósítási megoldás kiválasztásával folytatódik, majd a tervezett rendszer bemutatása következik.

Zárásként a tervezett rendszer értékelése, illetve továbbfejlesztési lehetőségek kerülnek bemutatásra.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.