智能数码DJ音乐制作台的项目设计
音乐制作台又称为智能数码音乐制作台。DJ音乐制作台系列产品我国起步较晚，它的核心技术一直被日本天龙、先锋、美国露玛、gemini、NUMARK及台湾的大集团企业控制，所以国内外市场一直都是被其垄断，价格昂贵不说，连维修配件都较难找。因此研究开发一款既功能完善，又价格低廉的DJ音乐制作台是十分必要的。
【关键词】DSP软硬件平台 DJ数码音乐制作台 音频实时编解码算法 数字音频非线性实时处理
音乐制作台其实就是音频数字解压码控制器的俗称。本项目设计的是一款新颖的基于DSP的智能数码DJ音乐制作台，它用于演唱会，音乐制作工作室等文化行业企业或公共场所，适合于各种中小型场所的现场调音，其录音设计功能亦可兼作演播室录音应用。它完全依靠以400MHz主频的DSP为核心，加上VIEWINOS操作系统，组成完整的软硬件平台，它具有国内外同类产品无可比拟的强大技术优势和完美的操作系统。
1 智能数码音乐制作台功能
本产品设计可通过操作系统实现文件的复制、删除、分类等操作。还可以在不同USB盘或SD卡之间复制。首次实现了无PC情况下文件的共享复制。采用单屏方式显示双通道内容。采用LINE IN数字音频录制功能，模拟音频信号由RCA输入，经A/D转换，通过操作系统运算，以数字压缩方式存储在USB或SD卡内，极大方便使用。应用陈列算法，在变速播放时可保持音乐频率不变，也就是不变调。首次采用双路四组共八个SAMPLE应用，并且每个SAMPLE具有LOOP循环功能。具有3个HOT CUE 功能加一个CUE功能，可快速、方便直接的播放已设置好的各个起点的音乐文件。及时快速帮助功能。只要按下HELP键加需要帮助的按键就可在显示屏上现实本键的应用。首次采用3.5寸TFT真彩屏显示，其分辨率为960*240*像素，其驱动显示频率高达220MHz。
2 智能数码音乐制作台系统原理
2.1 基于高性能DSP的硬件平台
系统采用ADI 公司生产的BLACKFIN处理器，Blackfin处理器，包含了一种新的16/32 bit，它非常适合会聚能力起关键作用的应用——多格式音频、视频、语言和图像处理；多模式基带和分组处理；控制处理和实时安全性。
2.2 实时微操作系统
实时微操作系统根据其不同功能模块，可定义为分层框架结构，如下图所示。主要研究内容包括：硬件抽象层设计、实时微内核研究、文件系统、网络协议栈、以及多核支持与扩展技术。
2.3 音频实时编解码
其中的关键技术是对音频的编解码速度和编解码效率进行优化，采用改进的音编码（AAC）框架，对核心算法进行设计和更新。编解码速度优化的目标是对音频编解码中的核心算法进行算法级以及汇编级优化，使其能够满足实时应用的需求，充分利用设备资源来实现音频编解码的最优化。
2.4 多种数字音频实时编解码
本设计解决了多种音频格式的编解码处理， 其中有WAV、MP3、MP3PRO、WMA、OGG等音频文件。
2.5 数字音频常用处理算法
数字音频的扩音、录音、延迟、反馈、均衡、变速等专业音频信号的实时处理算法。
2.6 DSP及多核平台缓存分配机制
利用DSP及多核平台中的私有缓存和共享缓存可以提高并行算法的运行效率。通过编译器的优化充分利用处理器间的数据局部性，对即将使用的数据进行压缩，减少其占用的缓存空间，然后在使用的时候进行解压，避免重复进行数据传输。
3 智能数码音乐制作台性能相对于同类产品的优势
3.1 产品基于自行研发的综合媒体音频实时编解码及优化技术研发
消除模拟输入的复合和分量的差别，提高媒体的存储和传输效率，将不同格式、不同制式、不同系统体制的音频信息进行数字化智能处理、信息融合和播放输出。其中的关键技术是对音频的编解码速度和编解码效率进行优化，对核心算法进行设计和更新。编解码速度优化的目标是对音频编解码中的核心算法进行算法级以及汇编级优化，使其能够满足实时多媒体应用的需求，在此基础上进一步设计出复杂度可伸缩的算法来适应不同性能的电子设备，充分利用设备资源来实现音频编解码的最优化；编解码效率优化的目标是在保证音频质量的基础上，设计新的算法来降低码流，从而保证有限带宽下的实时传输。国外产品大部分没有采用DSP，装备了DSP的产品其主频也不高，仅为96MHZ，本项目采用400MHZ主频的DSP为核心加上VIEWINOS操作系统。
3.2 自行研发了基于音元学习的音频时域压扩算法和均衡器算法的数字音频实时处理技术
这一技术不仅能实现高效的音频变速不变调，还能在低配置下构建高质量的数字音调系统。音频时域压扩技术又称为音频变速不变调技术，它要求人们使用某种方法处理输入音频信号，使得处理后放音效果犹如说话速度发生了改变，而音调却未改变。从声波的波动特性方面考虑，有一种简单直接的处理方法，可对输入语音信号采样值序列均匀插入、删除采样值，但其效果犹如改变磁带速度慢放、尖声变粗声，快放、粗声变尖声，发生了音调失真现象。
3.3 自主设计新型音乐制作台结构
采用USB和SD卡模块，摒弃了传统音乐台中CD播放器模块，大大减小音乐制作台体积，同时可以采用高容量的U盘和SD卡，增加可收录上千万曲目，大幅提高音乐制作台容量。同时使用快捷方便，插入U盘或SD卡即可使用。
3.4 首次实现了无PC情况下文件的共享复制
国内外现有产品具有文件管理功能的不多，本项目设计可通过操作系统实现文件的复制、删除、分类等操作。还可以在不同USB盘或SD卡之间复制。首次实现了无PC情况下文件的共享复制。
本项目的研发成功，填补国内此类产品的空白，并领先于国内外同类产品。该项目产品与2010年研发成功并投入市场，受到了广大用户的一致好评，同时也为公司取得了巨大经济收益。
参考文献
[1]范勤儒.基于DSP的音乐编辑系统[J].电气自动化，2008，30（02）.
[2]黄朔.Pro Tools HD数字音频工作站综述[J].音响技术，2006（07）.
[3]石丰恺.研究基于Linux的计算机音乐制作系统的现实意义[J].大众文艺，2009（12）.
[4]林涛.专业多轨录音/混音软件—Nuendo[J].音响技术，2006（08）.
作者简介
李建斌（1982-），男，浙江省温岭市人。大学本科学历。现为杭州卡威电子有限公司助理工程师。主要研究方向为音响电子产品设计。
作者单位
杭州卡威电子有限公司 浙江省杭州市 311112
