音频的响度控制是通过对数字音频进行响度测量、音频加嵌和解嵌以及控制调整等一系列处理过程实现音频的响度的一致性,满足响度控制标准的要求。响度控制在广电行业的音频处理过程中有着举足轻重的作用,因此近些年来越来越多的设备厂商参与其中。由于广播电视行业数字化技术的飞速发展,高清晰度视频给人们带来了空前未有的视觉体验。然而在节目播出时伴随着的音频响度差异问题严重影响着用户的听觉体验。当前音频设备价格昂贵且处理过程复杂一直阻碍着播出端音频质量的提高。现场可编程门阵列(FPGA)以其较为低廉的价格、灵活且易于编程以及并行处理数据的特点,在设备音频信号处理领域有着得天独厚的优势,已成为实现音频信号处理的重要选择之一。本文研究的目的是设计实现一个基于FPGA的实时响度检测控制系统,在满足了快速处理的同时,具有实时性好、资源消耗低、控制音频频率范围广和控制效果良好等优点。本文以数字音频信号作为研究对象,深入研究了音频响度的控制方法。分析了传统的音频压缩限幅算法、均衡器控制算法以及音频分段处理的算法,在此基础上结合FPGA的特点,提出了一种分段式的响度控制算法。针对人耳对不同频率段的音频感知特点,提出并采用滤波分段的方法将输入的音频数据分段处理控制,从而提高音频响度控制的效果。考虑到SDI信号的特殊性,研究了SDI信号中的音频加嵌的问题。当音频数据被加嵌在SDI信号中时,需要将加嵌在视频消隐区的音频解嵌出来,然后进行音频响度测量和控制,最后将响度调整控制后的音频重新加嵌到视频流的消隐区中。整个设计是在Xilinx公司XC6SLX45T3FGG484为核心芯片的FPGA开发板上实现。本设计总体上以硬件和外置按键协同的方式实现音频的响度控制,硬件电路完成音频数据的高速处理,通过外置的按键可以设置需要的响度大小和动态范围进行配置和参数传递。可以根据用户的需要通过外置按键来配置调整所需的响度控制大小和动态范围以实现相应的控制和调整。系统测试结果表明,本文实现的控制系统功能正常,在SDI信号或HDMI信号下均可以通过外置按键配置期望的响度大小和响度动态范围且可以实现对信号中的音频响度进行测量和控制,切换信号时也没有响度差异过大的问题。系统资源消耗较少,支持SDI信号和HDMI信号的输入,实时性好,基本满足当前的主流的音频处理要求。