用于數(shù)字信號處理的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于對輸入音頻信號進(jìn)行數(shù)字處理的方法和系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明包括被配置成用于對該輸入音頻信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建高通信號的高通濾波器。然后第一濾波器模塊對該高通信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建第一經(jīng)濾波的信號。第一壓縮器對該第一經(jīng)濾波的信號進(jìn)行調(diào)制以便創(chuàng)建經(jīng)調(diào)制的信號。然后第二濾波器模塊對該經(jīng)調(diào)制的信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建第二經(jīng)濾波的信號。該第二經(jīng)濾波的信號由第一處理模塊進(jìn)行處理。頻帶分割器將該經(jīng)處理的信號分割成低頻帶信號、中頻帶信號和高頻帶信號。該低頻帶信號和高頻帶信號由對應(yīng)的壓縮器進(jìn)行調(diào)制。第二處理模塊進(jìn)一步對該經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、中頻帶信號和經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號進(jìn)行處理以便創(chuàng)建輸出信號。
【專利說明】用于數(shù)字信號處理的系統(tǒng)和方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明提供了用于數(shù)字地處理音頻信號的方法和系統(tǒng)。具體地，一些實施例設(shè)及 數(shù)字地處理音頻信號從而在各種消費電子設(shè)備中傳遞錄音室品質(zhì)的聲音。
[醒]發(fā)明背景
[0003] 歷史上，可W最佳地被描述為在錄音室錄制過程中所使用的音頻的全部范圍的完 全重現(xiàn)的錄音室品質(zhì)的聲音僅能夠在音頻錄音室中適當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)。錄音室品質(zhì)的聲音是由清 晰度和亮度水平來表征，只有在有效地操縱和重現(xiàn)上中頻率范圍時才會獲得此錄音室品質(zhì) 的聲音。雖然只有有經(jīng)驗的唱片制作人可W充分理解錄音室品質(zhì)的聲音的技術(shù)支持，但是 一般聽眾能夠很容易地聽出錄音室品質(zhì)的聲音帶來的差異。
[0004] 雖然已經(jīng)做出了各種嘗試來在錄音室外重現(xiàn)錄音室品質(zhì)的聲音，但是運些嘗試是 W巨大的花費(通常由于先進(jìn)的揚聲器設(shè)計、昂貴的硬件和增加的功率放大)為代價并且只 達(dá)到了混合效果。因此，存在對能夠在錄音室外W低成本使用一致的、高品質(zhì)的結(jié)果來重現(xiàn) 錄音室品質(zhì)的聲音的過程。存在對音頻設(shè)備的進(jìn)一步需要，該音頻設(shè)備W嵌入在音頻設(shè)備 內(nèi)或嵌入在與音頻設(shè)備分開且獨立的處理設(shè)備內(nèi)的計算機忍片的形式來實現(xiàn)運種過程。在 基于硬件和軟件的實施例中，還存在對通過便宜的揚聲器W及通過能夠重現(xiàn)聲音的各種很 容易得到的消費設(shè)備來產(chǎn)生錄音室品質(zhì)的聲音的能力的需要。
[00化]發(fā)明概述
[0006] 本發(fā)明通過提供一種用于W使得可W跨音頻設(shè)備的整個光譜重現(xiàn)錄音室品質(zhì)的 聲音的方式來數(shù)字地處理音頻信號的系統(tǒng)和方法來滿足W上所描述的現(xiàn)有需要。本發(fā)明還 提供了用于實時增強音頻的能力并且調(diào)整該增強W適應(yīng)給定音頻設(shè)備或傳遞系統(tǒng)的音頻 信號W及回放環(huán)境。
[0007] 本發(fā)明可W提供一種能夠W運種方式數(shù)字地處理音頻信號的計算機忍片，并且提 供包括運種忍片或等效電路組合的音頻設(shè)備。本發(fā)明還可W提供可由計算機讀取并執(zhí)行W 便數(shù)字地處理音頻信號的計算機軟件。在軟件實施例中，本發(fā)明可W利用計算機(諸如PC、 Mac)和移動設(shè)備上的現(xiàn)有硬件和軟件部件，包括諸如安卓、iOS和Windows等各種操作系統(tǒng)。 [000引相應(yīng)地，從初始的廣義上講，首先用高通濾波器對音頻輸入信號進(jìn)行濾波。在至少 一個實施例中，高通濾波器被配置成用于從輸入音頻信號移除超低頻內(nèi)容從而引起生成高 通信號。
[0009] 然后，通過第一濾波器模塊對來自高通濾波器的高通信號進(jìn)行濾波W便創(chuàng)建第一 經(jīng)濾波的信號。第一濾波器模塊被配置成用于選擇性地提升和/或衰減音頻信號(諸如高通 信號）中的選擇頻率范圍的增益。在至少一個實施例中，第一濾波器模塊提升第一頻率之上 的頻率，并且衰減第一頻率之下的頻率。
[0010] 然后，用第一壓縮器對來自第一濾波器模塊的第一經(jīng)濾波的信號進(jìn)行調(diào)制W便創(chuàng) 建經(jīng)調(diào)制的信號。第一壓縮器被配置成用于對信號(諸如第一經(jīng)濾波的信號)進(jìn)行動態(tài)范圍 壓縮。由于第一經(jīng)濾波的信號提升了較高頻率并衰減了較低頻率，因此第一壓縮器在至少 一個實施例中可W被配置成用于觸發(fā)和調(diào)整更高頻率的材料，同時保持對較低頻率材料的 相對不敏感。
[0011] 然后，通過第二濾波器模塊對來自第一壓縮器的經(jīng)調(diào)制的信號進(jìn)行濾波W便創(chuàng)建 第二經(jīng)濾波的信號。第二濾波器模塊被配置成用于選擇性地提升和/或衰減音頻信號(諸如 經(jīng)調(diào)制的信號）中的選擇頻率范圍的增益。在至少一個實施例中，第二濾波器模塊被配置成 相對于第一濾波器模塊至少部分地呈反比關(guān)系。例如，如果第一濾波器模塊將第一頻率之 上的內(nèi)容提升了巧地并且將第一頻率之下的內(nèi)容衰減了-Y地，則第二濾波器模塊可W將 第一頻率之上的內(nèi)容衰減-X地并且將第一頻率之下的內(nèi)容提升巧地。換言之，在一個實 施例中的第二濾波器模塊的目的可能是"撤銷"由第一濾波器模塊施加的增益調(diào)整。
[0012] 然后，用第一處理模塊對來自第二濾波器模塊的第二經(jīng)濾波的信號進(jìn)行處理W便 創(chuàng)建經(jīng)處理的信號。在至少一個實施例中，第一處理模塊可W包括峰/谷模塊。在其他實施 例中，第一處理模塊可W包括峰/谷模塊和第一增益元件兩者。第一增益元件可W被配置成 用于調(diào)整信號（諸如第二經(jīng)濾波的信號）的增益。峰/谷模塊可W被配置成用于對信號進(jìn)行 整形，諸如增加或減少信號中的過沖或下沖。
[0013] 然后，用頻帶分割器將來自第一處理模塊的經(jīng)處理的信號分割成低頻帶信號、中 頻帶信號和高頻帶信號。在至少一個實施例中，每一個頻帶可W包括四階區(qū)段的輸出，運可 W被實現(xiàn)為二階雙二階濾波器的級聯(lián)。
[0014] 用低頻帶壓縮器對低頻帶信號進(jìn)行調(diào)制W便創(chuàng)建經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號，并且用高 頻帶壓縮器對高頻帶信號進(jìn)行調(diào)制W便創(chuàng)建經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號。低頻帶壓縮器和高頻帶 壓縮器各自被配置成用于動態(tài)地調(diào)整信號的增益。低頻帶壓縮器和高頻帶壓縮器中的每一 個頻帶壓縮器可W被計算地和/或同樣被配置為第一壓縮器。
[0015] 然后，用第二處理模塊對經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、中頻帶信號和經(jīng)調(diào)制的高頻帶信 號進(jìn)行處理。第二處理模塊可W包括被配置成用于對信號進(jìn)行組合的求和模塊。在至少一 個實施例中，求和模塊可W單獨地改變經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、中頻帶信號和經(jīng)調(diào)制的高頻 帶信號中的每一者的增益。第二處理模塊可W進(jìn)一步包括第二增益元件。第二增益元件可 W對組合信號的增益進(jìn)行調(diào)整W便創(chuàng)建輸出信號。
[0016] 當(dāng)考慮到附圖W及具體描述時，本發(fā)明的運些和其他目的、特征和優(yōu)點將會變得 更清楚。
[0017] 附圖的簡要說明
[0018] 為了更充分地理解本發(fā)明的性質(zhì)，應(yīng)當(dāng)參考W下結(jié)合附圖所做出的詳細(xì)說明，在 附圖中：
[0019] 圖1展示了本發(fā)明的一個實施例的示意圖，設(shè)及一種用于數(shù)字地處理音頻信號的 系統(tǒng)。
[0020] 圖2展示了本發(fā)明的另一實施例的示意圖，設(shè)及一種用于數(shù)字地處理音頻信號的 系統(tǒng)。
[0021] 圖3展示了本發(fā)明的另一實施例的框圖，設(shè)及一種用于數(shù)字地處理音頻信號的方 法。
[0022] 圖4展示了本發(fā)明的另一實施例的框圖，設(shè)及一種用于數(shù)字地處理音頻信號的方 法。
[0023] 貫穿附圖的若干視圖，相同的參考號指代相同的部件。
[0024] 實施例的詳細(xì)描述
[0025] 如附圖所展示的，本發(fā)明設(shè)及用于數(shù)字地處理音頻信號的系統(tǒng)和方法。具體地，一 些實施例設(shè)及數(shù)字地處理音頻信號從而在各種不同的消費電子設(shè)備中傳遞錄音室品質(zhì)的 聲音。
[0026] 如示意性地表示的，圖1展示了用于數(shù)字地處理音頻信號的系統(tǒng)100的至少一個優(yōu) 選實施例，并且圖2提供了圖1的模塊的若干子部件和子部件的組合的示例。相應(yīng)地，并且在 運些實施例中，系統(tǒng)100和300總體上包括輸入設(shè)備101、高通濾波器111、第一濾波器模塊 301、第一壓縮器114、第二濾波器模塊302、第一處理模塊303、頻帶分割器119、低頻帶壓縮 器130、高頻帶壓縮器131、第二處理模塊304和輸出設(shè)備102。
[0027] 輸入設(shè)備101被至少部分地構(gòu)建或配置成用于將輸入音頻信號201傳輸至本發(fā)明 的系統(tǒng)100中，并且在至少一個實施例中傳輸至高通濾波器111中。輸入音頻信號201可W包 括全可聽范圍或者部分可聽范圍。輸入音頻信號201可W包括立體聲音頻信號。輸入設(shè)備 101可W包括能夠進(jìn)行音頻回放的音頻設(shè)備的至少多個部分。例如，輸入設(shè)備101可W包括 立體聲系統(tǒng)、便攜式音樂播放器、移動設(shè)備、計算機、聲卡或音頻卡、或者適合音頻回放的任 何其他設(shè)備或電子電路的組合。
[0028] 高通濾波器111被配置成用于基于預(yù)定的頻率通過音頻信號(諸如輸入信號201) 的高頻率，同時衰減低頻率。換言之，根據(jù)本發(fā)明，預(yù)定頻率之上的頻率可W被傳輸至第一 濾波器模塊301。在至少一個實施例中，超低頻內(nèi)容從輸入音頻信號被移除，其中預(yù)定頻率 可W選自300Hz與3kHz之間的范圍。然而，預(yù)定頻率可W取決于源信號而變化，并且在其他 實施例中變化為包括選自20化到20k化之間的頻率的全可聽范圍的任何頻率。預(yù)定頻率可 由用戶調(diào)整，或者可替代地被靜態(tài)地設(shè)定。高通濾波器111可W進(jìn)一步包括被構(gòu)建W便通過 預(yù)定頻率之上的高頻率并且衰減或濾波出低頻率的任何電路或其組合。
[0029] 第一濾波器模塊301被配置成用于選擇性地提升或衰減音頻信號(諸如高通信號 211)內(nèi)的選擇頻率范圍的增益。例如，并且在至少一個實施例中，第一頻率之下的頻率可W 被調(diào)整±X地，同時第一頻率之上的頻率可W被調(diào)整±Υ地。在其他實施例中，多個頻率可 W被用于選擇性地調(diào)整音頻信號內(nèi)各種頻率范圍的增益。在至少一個實施例中，如圖1所展 示的，可W用第一低架濾波器112和第一高架濾波器113來實現(xiàn)第一濾波器模塊301。第一低 架濾波器112和第一高架濾波器113均可W是二階濾波器。在至少一個實施例中，第一低架 濾波器112衰減第一頻率之下的內(nèi)容，并且第一高架濾波器112提升第一頻率之上的內(nèi)容。 在其他實施例中，用于第一低架濾波器112和第一高架濾波器112的頻率可W包括兩個不同 的頻率。運些頻率可W是靜態(tài)的或可調(diào)整的。類似地，增益調(diào)整(提升或衰減)可W是靜態(tài)的 或可調(diào)整的。
[0030] 第一壓縮器114被配置成用于調(diào)制信號，諸如第一經(jīng)濾波的信號401。第一壓縮器 112可W包括自動增益控制器。第一壓縮器112可W包括標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍壓縮控制，諸如闊值、 比率、起音和釋放。如果闊值的振幅超過某個闊值，則闊值允許第一壓縮器112降低經(jīng)濾波 的信號211的電平。比率允許第一壓縮器112如比率所確定的那樣降低增益。起音和釋放確 定第一壓縮器112行動有多迅速。起音階段是第一壓縮器112正在減少增益W便達(dá)到由闊值 所確定的電平的時期。釋放階段是第一壓縮器112正在增加增益至由比率所確定的電平的 時期。第一壓縮器112也可軟拐點和硬拐點為特征來控制輸出或經(jīng)調(diào)制的信號212的響 應(yīng)曲線中的彎曲、w及適用于音頻信號的動態(tài)壓縮的其他動態(tài)范圍壓縮控制。第一壓縮器 112可W進(jìn)一步包括被構(gòu)建并且配置成用于動態(tài)范圍壓縮的任何設(shè)備或電路的組合。
[0031] 第二濾波器模塊302被配置成用于選擇性地提升或衰減音頻信號(諸如經(jīng)調(diào)制的 信號214)內(nèi)的選擇頻率范圍的增益。在至少一個實施例中，第二濾波器模塊302具有與第一 濾波器模塊301相同的配置。具體地，第二濾波器模塊302可W包括第二低架濾波器115和第 二高架濾波器116。第二濾波器模塊302可W被配置成具有與第一濾波器模塊301至少部分 地相反的配置。例如，第二濾波器模塊可W使用與第一濾波器模塊相同的頻率，例如第一頻 率。進(jìn)一步地，第二濾波器模塊可W與第一濾波器模塊的增益或衰減相反地調(diào)整第一頻率 之上的內(nèi)容的增益。類似地，第二濾波器模塊還可W與第一濾波器模塊的增益或衰減相反 地調(diào)整第一頻率之下的內(nèi)容的增益。換言之，在一個實施例中的第二濾波器模塊的目的可 能是"撤銷"由第一濾波器模塊施加的增益調(diào)整。
[0032] 第一處理模塊303被配置成用于處理信號，諸如第二經(jīng)濾波的信號402。在至少一 個實施例中，第一處理模塊303可W包括峰/谷模塊，諸如圖2中所表示的118。在其他實施例 中，第一處理模塊303可W包括第一增益元件117。在各個實施例中，處理模塊303可W包括 第一增益元件117和峰/谷模塊118兩者W用于信號的處理。在至少一個實施例中，第一增益 元件117可W被配置成用于通過靜態(tài)量調(diào)整信號的電平。第一增益元件17可W包括放大器 或乘法器電路。在其他實施例中，可W使用動態(tài)增益元件。峰/谷模塊118被配置成用于對所 期望的輸出光譜進(jìn)行整形，諸如增加或減少信號中的過沖或下沖。在一些實施例中，峰/谷 模塊可W進(jìn)一步被配置成用于調(diào)整信號的斜率(例如針對產(chǎn)生平滑器響應(yīng)的漸變范圍），或 者可替代地為更多突然的聲音提供更睹的斜率。在至少一個實施例中，峰/谷模塊118包括 一組十個級聯(lián)的峰/谷濾波器。運組十個級聯(lián)的峰/谷濾波器可W進(jìn)一步是二階濾波器。在 至少一個實施例中，峰/谷模塊118可W包括均衡器，諸如參數(shù)或圖形均衡器。
[0033] 頻帶分割器119被配置成用于分割信號，諸如經(jīng)處理的信號403。在至少一個實施 例中，信號被分割成低頻帶信號220、中頻帶信號221和高頻帶信號222。每一個頻帶可W是 四階區(qū)段的輸出，該四階區(qū)段可W被進(jìn)一步實現(xiàn)為二階雙二階濾波器的級聯(lián)。在其他實施 例中，頻帶分割器可W包括適用于將信號分割成Ξ種頻帶的電路的任何組合。低頻段、中頻 段和高頻段可W是預(yù)定的范圍，或者可W基于自身頻率（即信號可W被分割成Ξ種相同的 頻帶)或W百分比被動態(tài)地確定。不同的頻帶可W進(jìn)一步由用戶和/或控制機構(gòu)進(jìn)行定義或 配置。
[0034] 低頻帶壓縮器130被配置成用于調(diào)制低頻帶信號220,并且高頻帶壓縮器131被配 置成用于調(diào)制高頻帶信號222。在至少一個實施例中，低頻帶壓縮器130和高頻帶壓縮器131 中的每一者都可W與第一壓縮器114相同。相應(yīng)地，低頻帶壓縮器130和高頻帶壓縮器131中 的每一者可W各自被配置成用于調(diào)制信號。壓縮器130、131的每一個壓縮器可W包括自動 增益控制器或者適用于音頻信號的動態(tài)范圍壓縮的電路的任何組合。
[0035] 第二處理模塊304被配置成用于處理至少一個信號，諸如經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號 230、中頻帶信號221和經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號231。相應(yīng)地，第二處理模塊304可W包括被配置 成用于對多個信號進(jìn)行組合的求和模塊132。求和模塊132可W包括被構(gòu)建用于將兩個或更 多個信號組合成復(fù)合信號的混合器。求和模塊132可W包括被構(gòu)建或者被配置成用于對兩 個或更多個信號進(jìn)行組合的任何電路或其組合。在至少一個實施例中，求和模塊132包括針 對每一個進(jìn)入信號(諸如經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號230、中頻帶信號221和經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號 231)的單獨增益控制。在至少一個實施例中，第二處理模塊304可W進(jìn)一步包括第二增益元 件133。在至少一個實施例中，第二增益元件133可W與第一增益元件117相同。第二增益元 件133因此可W包括放大器或乘法器電路W便通過預(yù)定量調(diào)整信號，諸如組合信號。
[0036] 輸出設(shè)備102可W被構(gòu)建W便進(jìn)一步處理輸出信號404。輸出設(shè)備102也可W被構(gòu) 建和/或配置成用于輸出信號404的回放。
[0037] 如示意性地表示的，圖3展示了針對用于數(shù)字地處理音頻信號的方法的另一實施 例，運方法在至少一個實施例中結(jié)合來自W上所引用的系統(tǒng)100和/或300的部件或其組合。 如W下詳細(xì)所述的圖3中的方法的每一個步驟也可設(shè)及本發(fā)明的至少一個實施例的存 儲在非瞬態(tài)計算機可讀介質(zhì)上的代碼段的形式用于由計算機執(zhí)行W便處理輸入音頻信號。
[0038] 相應(yīng)地，如在501中，首先用高通濾波器對輸入音頻信號進(jìn)行濾波W便創(chuàng)建高通信 號。高通濾波器被配置成用于通過信號(諸如輸入信號）的高頻率，同時衰減低頻率。在至少 一個實施例中，由高通濾波器移除超低頻內(nèi)容。在至少一個實施例中，高通濾波器可W包括 被實現(xiàn)為兩個二階雙二階區(qū)段的級聯(lián)的四階濾波器。使用被分成兩個二階區(qū)段的四階濾波 器的原因是四階濾波器允許濾波器在存在有限字長效應(yīng)情況時保留數(shù)值精度，運些有限字 長效應(yīng)能夠發(fā)生在固定和浮點兩種實現(xiàn)方式中。運個實施例的示例實現(xiàn)方式可W假定與W 下相類似的形式：
[0039] 分配兩個存儲器位置，指定為d(k-l)和d(k-2)，其中，每一個存儲器位置保存稱為 狀態(tài)變量的量。對于每一個輸入樣本X化），使用系數(shù)al和a2來計算量(1化）：
[0040] d(k)=x(k)-al*d(k-l)-a 巧 d(k-2)
[0041] 然后根據(jù)W下公式基于系數(shù)b0、bl和b2來計算輸出y化）：
[0042] y(k)=bO*cKk)+bl*cKk-l)+b2*cKk-2)
[0043] 上述包括五次乘法和四次加法的運算適用于二階雙二階區(qū)段的單一通道。相應(yīng) 地，由于四階高通濾波器被實現(xiàn)為兩個二階雙二階區(qū)段的級聯(lián)，因此四階輸入高通濾波器 的單一通道將需要十次乘法、四個存儲器位置和八次加法。
[0044] 如在502中，然后用第一濾波器模塊對來自高通濾波器的高通信號進(jìn)行濾波W便 創(chuàng)建第一經(jīng)濾波的信號。第一濾波器模塊被配置成用于選擇性地提升或衰減音頻信號(諸 如高通信號）中選擇頻率范圍的增益。相應(yīng)地，在至少一個實施例中，第一濾波器模塊可W 包括二階低架濾波器和二階高架濾波器。在至少一個實施例中，第一濾波器模塊在向壓縮 器或動態(tài)范圍控制器呈現(xiàn)信號之前將第一頻率之上的內(nèi)容提升一定量并且將第一頻率之 下的內(nèi)容衰減一定量。運允許動態(tài)范圍控制器觸發(fā)和調(diào)整更高頻率的材料，而其對更低頻 率的材料相對不敏感。
[0045] 如在503中，然后用第一壓縮器對來自第一濾波器模塊的第一經(jīng)濾波的信號進(jìn)行 調(diào)制。第一壓縮器可W包括自動或動態(tài)增益控制器或者適用于音頻信號的動態(tài)壓縮的任何 電路。相應(yīng)地，壓縮器可W包括標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍壓縮控制，諸如闊值、比率、起音和釋放。第一 壓縮器的示例實現(xiàn)方式可W假定與W下相類似的形式：
[0046] 壓縮器首先計算信號電平的近似值，其中att表示起音時間;rel表示釋放時間；并 且irwT虹表示預(yù)計算的闊值：
[0047]
[004引運一電平計算是針對每一個輸入樣本來完成的。然后信號電平與irwT虹的比率確 定下一步驟。如果比率小于一，信號不經(jīng)改變而通過。如果比率超過一，存儲器中的表格可 W提供是irwThr和電平兩者的函數(shù)的常量。
[0049]
[0050] 如在504中，然后用第二濾波器模塊對來自第一壓縮器的經(jīng)調(diào)制的信號進(jìn)行濾波 W便創(chuàng)建第二經(jīng)濾波的信號。第二濾波器模塊被配置成用于選擇性地提升或衰減音頻信號 (諸如經(jīng)調(diào)制的信號）內(nèi)的選擇頻率范圍的增益。相應(yīng)地，在至少一個實施例中，第二濾波器 模塊可W包括二階低架濾波器和二階高架濾波器。在至少一個實施例中，第二濾波器模塊 將第二頻率之上的內(nèi)容提升一定量并且將第二頻率之下的內(nèi)容衰減一定量。在至少一個實 施例中，第二濾波器模塊將第一指定頻率之下的內(nèi)容調(diào)整與第一濾波器模塊移除的量相反 的固定量。舉例來講，如果第一濾波器模塊將第一頻率之上的內(nèi)容提升了巧地并且將第一 頻率之下的內(nèi)容衰減了-Y地，則第二濾波器模塊可W將第一頻率之上的內(nèi)容衰減-X地并 且將第一頻率之下的內(nèi)容提升巧地。換言之，在一個實施例中的第二濾波器模塊的目的可 能是"撤銷"由第一濾波器模塊施加的濾波。
[0051] 如在505中，然后用第一處理模塊對來自第二濾波器模塊的第二經(jīng)濾波的信號進(jìn) 行處理W便創(chuàng)建經(jīng)處理的信號。處理模塊可W包括被配置成用于調(diào)整信號電平的增益元 件。例如，運一調(diào)整可能是必要的，因為峰均比是由第一壓縮器來進(jìn)行修改。處理模塊可W 包括峰/谷模塊。在至少一個實施例中，峰/谷模塊可W包括十個級聯(lián)的二階濾波器。峰/谷 模塊可W被用于對信號的所期望的輸出光譜進(jìn)行整形。在至少一個實施例中，第一處理模 塊僅包括峰/谷模塊。在其他實施例中，第一處理模塊包括峰/谷模塊之后的增益元件。
[0052] 如在506中，然后用頻帶分割器將來自第一處理模塊的經(jīng)處理的信號分割成低頻 帶信號、中頻帶信號和高頻帶信號。頻帶分割器可W包括適用于將信號分割成不同頻率范 圍的多個信號的任何電路或電路的組合。在至少一個實施例中，頻帶分割器包括四階頻帶 分割組。在此實施例中，低頻帶、中頻帶和高頻帶中的每一個頻帶被產(chǎn)生為四階區(qū)段的輸 出、實現(xiàn)為二階雙二階濾波器的級聯(lián)。
[0053] 如在507中，用低頻帶壓縮器對低頻帶信號進(jìn)行調(diào)制W便創(chuàng)建經(jīng)調(diào)制的低頻帶信 號。在至少一個實施例中，低頻帶壓縮器可W被配置成和/或與第一壓縮器計算地相同。如 在508中，用高頻帶壓縮器對高頻帶信號進(jìn)行調(diào)制W便創(chuàng)建經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號。在至少一 個實施例中，高頻帶壓縮器可W被配置成和/或與第一壓縮器計算地相同。
[0054] 如在509中，然后用第二處理模塊對經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、中頻帶信號和經(jīng)調(diào)制的 高頻帶信號進(jìn)行處理。第二處理模塊包括至少一個求和模塊。求和模塊被配置成用于將多 個信號組合成一個復(fù)合信號。在至少一個實施例中，求和模塊可W進(jìn)一步包括針對每一個 進(jìn)入信號（諸如經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、中頻帶信號和經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號）的單獨增益控 審IJ。舉例來講，可W通過W下公式來計算求和模塊的輸出：
[0化5] 輸出=w0*低+wl*中+W巧高
[0化6]系數(shù)w0、wl和w2表示不同的增益調(diào)整。第二處理模塊可W進(jìn)一步包括第二增益元 件。在至少一個實施例中，第二增益元件可W與第一增益元件相同。第二增益元件可W提供 最終的增益調(diào)整。最后，第二經(jīng)處理的信號作為輸出信號被傳輸。
[0057] 如示意性地表示的，圖4展示了針對用于數(shù)字地處理音頻信號的方法的另一實施 例，運方法在至少一個實施例中結(jié)合來自W上所引用的系統(tǒng)100和/或300的部件或其組合。 由于上述已經(jīng)詳細(xì)討論了圖4的單獨部件，此處將不再對它們進(jìn)行討論。進(jìn)一步地，如W下 詳細(xì)所述的圖4中的方法的每一個步驟也可設(shè)及本發(fā)明的至少一個實施例的存儲在非 瞬態(tài)計算機可讀介質(zhì)上的代碼段的形式用于由計算機執(zhí)行W便處理輸入音頻信號。
[0058] 相應(yīng)地，如在501中，首先用高通濾波器對輸入音頻信號進(jìn)行濾波。如在601中，然 后用第一低架濾波器對來自高通濾波器的高通信號進(jìn)行濾波。如在602中，然后用第一高架 濾波器對來自第一低架濾波器的信號進(jìn)行濾波。如在503中，然后用第一壓縮器對來自第一 低架濾波器的第一經(jīng)濾波的信號進(jìn)行調(diào)制。如在611中，用第二低架濾波器對來自第一壓縮 器的經(jīng)調(diào)制的信號進(jìn)行濾波。如在612中，然后用第二高架濾波器對來自低架濾波器的信號 進(jìn)行濾波。如在621中，然后用第一增益元件對來自第二低架濾波器的第二經(jīng)濾波的信號進(jìn) 行增益調(diào)整。如在622中，進(jìn)一步用峰/谷模塊對來自第一增益元件的信號進(jìn)行處理。如在 506中，然后將來自峰/谷模塊的經(jīng)處理的信號分割成低頻帶信號、中頻帶信號和高頻帶信 號。如在507中，用低頻帶壓縮器對低頻帶信號進(jìn)行調(diào)制。如在508中，用高頻帶壓縮器對高 頻帶信號進(jìn)行調(diào)制。如在631中，然后用求和模塊對經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、中頻帶信號和經(jīng) 調(diào)制的高頻帶信號進(jìn)行組合。如在632中，然后用第二增益元件對組合信號進(jìn)行增益調(diào)整W 便創(chuàng)建輸出信號。
[0059] 在至少一個實施例中，上述方法中的任何一種方法可W按有序順序被完成，盡管 它們可W按任何其他順序被完成。在至少一個實施例中，可W專口執(zhí)行上述方法，但是在其 他實施例中，可W跳過如所述的方法的一個或多個步驟。
[0060] 由于能夠?qū)Ρ景l(fā)明的所描述的優(yōu)選實施例詳細(xì)做出細(xì)節(jié)上的許多修改、改變和變 化，因此前面描述中的W及附圖中示出的所有標(biāo)的物旨在應(yīng)被解釋為是說明性的而不是具 有限制性意義的。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)由所附權(quán)利要求書及其法律等效物來確定。
[0061] 至此已經(jīng)描述了本發(fā)明。
【主權(quán)項】
1. 一種用于對輸入音頻信號進(jìn)行數(shù)字信號處理的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 高通濾波器，所述高通濾波器被配置成用于對所述輸入音頻信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建高 通信號； 第一濾波器模塊，所述第一濾波器模塊被配置成用于對所述高通信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng) 建第一經(jīng)濾波的信號； 第一壓縮器，所述第一壓縮器被配置成用于對所述第一經(jīng)濾波的信號進(jìn)行調(diào)制以便創(chuàng) 建經(jīng)調(diào)制的信號； 第二濾波器模塊，所述第二濾波器模塊被配置成用于對所述經(jīng)調(diào)制的信號進(jìn)行濾波以 便創(chuàng)建第二經(jīng)濾波的信號； 第一處理模塊，所述第一處理模塊被配置成用于對第二經(jīng)濾波的信號進(jìn)行處理以便創(chuàng) 建經(jīng)處理的信號； 頻帶分割器，所述頻帶分割器被配置成用于將所述經(jīng)處理的信號分割成低頻帶信號、 中頻帶信號和高頻帶信號； 低頻帶壓縮器，所述低頻帶壓縮器被配置成用于對所述低頻帶信號進(jìn)行調(diào)制以便創(chuàng)建 經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號； 高頻帶壓縮器，所述高頻帶壓縮器被配置成用于對所述高頻帶信號進(jìn)行調(diào)制以便創(chuàng)建 經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號；以及 第二處理模塊，所述第二處理模塊被配置成用于對所述經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、所述中 頻帶信號和所述經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號進(jìn)行處理以便創(chuàng)建輸出信號。2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一濾波器模塊包括： 第一低架濾波器，所述第一低架濾波器被配置成用于對所述高通信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng) 建第一低架信號； 第一高架濾波器，所述第一高架濾波器被配置成用于對所述第一低架信號進(jìn)行濾波以 便創(chuàng)建所述第一經(jīng)濾波的信號。3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二濾波器模塊包括： 第二低架濾波器，所述第二低架濾波器被配置成用于對所述經(jīng)調(diào)制的信號進(jìn)行濾波以 便創(chuàng)建第二低架信號； 第二高架濾波器，所述第二高架濾波器被配置成用于對第二低架信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng) 建所述第二經(jīng)濾波的信號。4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一處理模塊包括峰/谷模塊，所述峰/谷模塊 被配置成用于對所述第二經(jīng)濾波的信號進(jìn)行處理以便創(chuàng)建所述經(jīng)處理的信號。5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一處理模塊包括： 第一增益元件，所述第一增益元件被配置成用于對所述第二經(jīng)濾波的信號的增益進(jìn)行 調(diào)整以便創(chuàng)建第一增益信號； 峰/谷模塊，所述峰/谷模塊被配置成用于對所述第一增益信號進(jìn)行處理以便創(chuàng)建所述 經(jīng)處理的信號。6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二處理模塊包括求和模塊，所述求和模塊被 配置成用于將所述經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、所述中頻帶信號和所述經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號進(jìn)行 組合以便創(chuàng)建所述輸出信號。7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二處理模塊包括： 求和模塊，所述求和模塊被配置成用于將所述經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、所述中頻帶信號 和所述經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號進(jìn)行組合以便創(chuàng)建經(jīng)組合的信號； 第二增益元件，所述第二增益元件被配置成用于對所述經(jīng)組合的信號的增益進(jìn)行調(diào)整 以便創(chuàng)建所述輸出信號。8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述高通濾波器包括四階高通濾波器。9. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第一低架濾波器包括二階低架濾波器。10. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第一高架濾波器包括二階高架濾波器。11. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述第二低架濾波器包括二階低架濾波器。12. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述第二高架濾波器包括二階高架濾波器。13. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述峰/谷模塊包括十個級聯(lián)的二階峰/谷濾波器。14. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述頻帶分割器包括二階雙二階濾波器的級聯(lián)以 便輸出所述低頻帶、所述中頻帶和所述高頻帶中的每一者作為四階區(qū)段。15. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述求和模塊進(jìn)一步被配置成用于選擇性地調(diào)整 所接收的經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、中頻帶信號和經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號中的每一者的單獨增 益。16. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二濾波器模塊包括相對于所述第一濾波器 模塊的增益值至少部分相反的增益值。17. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述第二濾波器模塊包括頻率值，所述頻率值大 致等于所述第一濾波器模塊的頻率值。18. -種用于對輸入音頻信號進(jìn)行數(shù)字信號處理的方法，所述方法包括： 用高通濾波器對所述輸入音頻信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建高通信號， 用第一濾波器模塊對所述高通信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建第一經(jīng)濾波的信號， 用第一壓縮器對所述第一經(jīng)濾波的信號進(jìn)行調(diào)制以便創(chuàng)建經(jīng)調(diào)制的信號， 用第二濾波器模塊對所述經(jīng)調(diào)制的信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建第二經(jīng)濾波的信號， 用第一處理模塊對所述第二經(jīng)濾波的信號進(jìn)行處理以便創(chuàng)建經(jīng)處理的信號， 將所述經(jīng)處理的信號分割成低頻帶信號、中頻帶信號和高頻帶信號， 用低頻帶壓縮器對所述低頻帶信號進(jìn)行調(diào)制以便創(chuàng)建經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號， 用高頻帶壓縮器對所述高頻帶信號進(jìn)行調(diào)制以便創(chuàng)建經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號，以及 用第二處理模塊對所述經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、所述中頻帶信號和所述經(jīng)調(diào)制的高頻帶 信號進(jìn)行處理以便創(chuàng)建輸出信號。19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述用第一濾波器模塊對所述高通信號進(jìn)行濾波 包括： 用第一低架濾波器對所述高通信號進(jìn)行濾波， 用第一高架濾波器對來自所述第一低架濾波器的信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建所述第一經(jīng) 濾波的信號。20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述用第二濾波器模塊對所述經(jīng)調(diào)制的信號進(jìn)行 濾波包括： 用第二低架濾波器對所述經(jīng)調(diào)制的信號進(jìn)行濾波， 用第二高架濾波器對來自所述第二低架濾波器的信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建所述第二經(jīng) 濾波的信號。21. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述用第一處理模塊對所述第二經(jīng)濾波的信號進(jìn) 行處理包括： 用峰/谷模塊對所述第二經(jīng)濾波的信號進(jìn)行處理以便創(chuàng)建所述經(jīng)處理的信號。22. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述用第一處理模塊對所述第二經(jīng)濾波的信號進(jìn) 行處理包括： 用第一增益元件對所述第二經(jīng)濾波的信號的增益進(jìn)行調(diào)整， 用峰/谷模塊對來自所述第一增益元件的信號進(jìn)行處理以便創(chuàng)建所述經(jīng)處理的信號。23. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述用第一處理模塊對所述第二經(jīng)濾波的信號進(jìn) 行處理包括： 用求和模塊將所述經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、所述中頻帶信號和所述經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號 進(jìn)行組合以便創(chuàng)建所述輸出信號。24. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述用第一處理模塊對所述第二經(jīng)濾波的信號進(jìn) 行處理包括： 用求和模塊將所述經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、所述中頻帶信號和所述經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號 進(jìn)行組合以便創(chuàng)建經(jīng)組合的信號， 用第二增益元件對所述經(jīng)組合的信號的增益進(jìn)行調(diào)整以便創(chuàng)建所述輸出信號。25. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述高通濾波器包括四階高通濾波器。26. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第一低架濾波器包括二階低架濾波器。27. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第一高架濾波器包括二階高架濾波器。28. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述第二低架濾波器包括二階低架濾波器。29. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述第二高架濾波器包括二階高架濾波器。30. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述峰/谷模塊包括十個級聯(lián)的二階峰/谷濾波 器。31. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述頻帶分割器包括二階雙二階濾波器的級聯(lián)以 便輸出所述低頻帶、中頻帶和高頻帶中的每一者作為四階區(qū)段。32. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述求和模塊進(jìn)一步被配置成用于選擇性地調(diào)整 所接收的經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、中頻帶信號和經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號中的每一者的單獨增 益。33. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第二濾波器模塊包括相對于所述第一濾波器 模塊的增益值至少部分相反的增益值。34. 如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述第二濾波器模塊包括頻率值，所述頻率值大 致等于所述第一濾波器模塊的頻率值。35. -種在非瞬態(tài)計算機可讀介質(zhì)上的用于由計算機執(zhí)行以便處理輸入音頻信號的計 算機程序，所述計算機程序包括： 用于用高通濾波器對所述輸入音頻信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建高通信號的代碼段， 用于用第一濾波器模塊對所述高通信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建第一經(jīng)濾波的信號的代碼 段， 用于用第一壓縮器對所述第一經(jīng)濾波的信號進(jìn)行調(diào)制以便創(chuàng)建經(jīng)調(diào)制的信號的代碼 段， 用于用第二濾波器模塊對所述經(jīng)調(diào)制的信號進(jìn)行濾波以便創(chuàng)建第二經(jīng)濾波的信號的 代碼段， 用于用第一處理模塊對所述第二經(jīng)濾波的信號進(jìn)行處理以便創(chuàng)建經(jīng)處理的信號的代 碼段， 用于將所述經(jīng)處理的信號分割成低頻帶信號、中頻帶信號和高頻帶信號的代碼段， 用于用低頻帶壓縮器對所述低頻帶信號進(jìn)行調(diào)制以便創(chuàng)建經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號的代 碼段， 用于用高頻帶壓縮器對所述高頻帶信號進(jìn)行調(diào)制以便創(chuàng)建經(jīng)調(diào)制的高頻帶信號的代 碼段，以及 用于用第二處理模塊對所述經(jīng)調(diào)制的低頻帶信號、所述中頻帶信號和所述經(jīng)調(diào)制的高 頻帶信號進(jìn)行處理以便創(chuàng)建輸出信號的代碼段。
【文檔編號】H04B3/21GK105830158SQ201480070127
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月22日
【發(fā)明人】A·邦吉歐維, P·福勒, G·澤爾尼克
【申請人】邦吉歐維聲學(xué)有限公司