Modelado e implementación de algoritmos de mejora de la calidad de audio en sistemas videoporteros FERMAX

Abstract

[ES] FERMAX es una compañía española líder en sistemas y soluciones para la comunicación residencial y conectividad del hogar. En la última gama de productos, los DUOX PLUS, se han desarrollado modelos manos libres que han traído toda una serie de necesidades de mejora en la calidad sonora de los dispositivos. Las características del altavoz empleado en conjunto con la cadena de audio diseñada resultan en una reproducción de voz poco natural al restringir el ancho de banda y modificar en exceso la respuesta en frecuencia. Además, el necesario aumento del volumen llega a resultar en distorsión cuando éste es elevado si no se toman medidas correctoras. El presente trabajo pretende mejorar la calidad del audio sin cambios en el hardware ni componentes, ya que se trata de un producto ya realizado con decenas de miles de unidades instaladas. Para ello se van a desarrollar algoritmos de procesamiento de audio que permitan la mejora de la calidad del sistema. Se caracterizarán los altavoces empleados y sus tolerancias para diseñar un filtrado óptimo para la ecualización del altavoz en busca de una respuesta en frecuencia más plana; una compresión dinámica para modificar el rango dinámico del altavoz, reduciendo los altos niveles que produzcan demasiada distorsión; y finalmente, un algoritmo de realce de graves que aproveche el efecto del fundamental perdido para mejorar la percepción de estos. La solución software será implementada y procesada en tiempo real por el procesador ARM Cortex-A7 ya empleado en los monitores y vendrá como una actualización de su firmware.

[EN] FERMAX is a Spanish leading company in the development of systems and solutions for residential communication and home connectivity. The last range of products developed, namely DUOX PLUS, integrates new models characterised by being hands-free, which has led to audio improvements needs. The small loudspeaker employed along with the designed audio chain has resulted in an unnatural voice reproduction with restricted bandwidth and excessive coloration. Also, the increased volume needed for such models showed evident distortion when the audio input was too high. This project is aimed at the development of an audio processing algorithm that allows for a quality enhancement whilst avoiding hardware changes for an already developed product installed already in tens of thousands units. The solution will consist of speaker equalisation to flatten its response after a characterization of its parameters and tolerances; a dynamic range compressor to map the dynamic range of the signal to a smaller range, reducing the high levels that produce noticeable distortion; and finally, a bass enhancing algorithm that uses the missing fundamental effect to improve the human perception of such frequencies. The solution will be processed in real-time by the ARM Cortex-A7 processor used in the video interphone models and will be implemented in them as an update of its firmware.