專(zhuān)利名稱：信號(hào)處理設(shè)備、信號(hào)處理方法及其程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)處理設(shè)備，以及用于該信 號(hào)處理設(shè)備的方法和程序。
背景技術(shù)：
當(dāng)基于音頻信號(hào)利用揚(yáng)聲器進(jìn)行聲音再現(xiàn)時(shí)，已知例如在使用小揚(yáng)聲 器的聲音再現(xiàn)中，由于揚(yáng)聲器的物理體積所施加的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)豐富的
低音(bass)再現(xiàn)。
圖25A和25B示出了大揚(yáng)聲器和小揚(yáng)聲器的頻率特性(即，頻率-幅 度特性)之間的比較。在圖25A所示的大揚(yáng)聲器的情況下，不會(huì)看見(jiàn)圖的 較低頻率范圍(50Hz)處的幅度下降，而在圖25B所示的小揚(yáng)聲器的情況 下，可以看見(jiàn)幅度在低于200Hz的頻率處下降。
用于改善利用小揚(yáng)聲器的低音分量的再現(xiàn)聲音的各種方法已經(jīng)被提出 有一段時(shí)間了。這些方法中的其中一個(gè)涉及到提升低音分量。通常，即使 在小揚(yáng)聲器的情況下，在重放中也不會(huì)完全沒(méi)有低音分量信號(hào)。因此，與 大揚(yáng)聲器相比，可以以衰減的音量獲得再現(xiàn)的聲音，如圖25B所示。從 而，通過(guò)提高增益以提升(boost)低音分量，可以獲得擴(kuò)展到低音區(qū)域的 再現(xiàn)聲音。
此外，已知另一種技術(shù)，其中低音信號(hào)的諧波(harmonic waves)被 添加。更具體而言，提取音頻信號(hào)的低音分量，并對(duì)其執(zhí)行生成諧波的處 理(例如，利用全波整流)。這樣，生成了低音分量的諧波信號(hào)。然后， 諧波信號(hào)被添加到音頻信號(hào)。通過(guò)進(jìn)行這樣的處理，諧波的存在使得聽(tīng)者 感知到低音信號(hào)存在，即使低音信號(hào)實(shí)際上并未被再現(xiàn)。這種現(xiàn)象通常被 稱為"基頻缺失(missing fundamental)"。
日本未經(jīng)實(shí)審專(zhuān)利申請(qǐng)公布(PCT申請(qǐng)的譯文)No. H11-509712公開(kāi)
了與以上相關(guān)的背景技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)采用如上所述的技術(shù)，即使在小型揚(yáng)聲器系統(tǒng)的情況下，也可以 提高低音音調(diào)的豐富度和深度。但是，當(dāng)采用以上之中的提升低音信號(hào)的 技術(shù)時(shí)，非線性失真成了問(wèn)題。更具體而言，當(dāng)輸入到揚(yáng)聲器中的信號(hào)電 平超過(guò)所設(shè)定的容限值時(shí)，低音豐滿度就不能再被進(jìn)一步提高。另外，這 種輸入值導(dǎo)致聲音質(zhì)量的降低。只要輸入電平保持在揚(yáng)聲器的容限區(qū)域 內(nèi)，就可以實(shí)現(xiàn)具有良好聲音質(zhì)量的更高的低音豐滿度。
同時(shí)，利用添加諧波的另一技術(shù)，基于低音分量生成的諧波分量成為 了用來(lái)使低音感覺(jué)起來(lái)更豐滿的手段。因此，可以避免在提升低音區(qū)域時(shí) 與低音重放相關(guān)聯(lián)的非線性失真問(wèn)題。但是，由于在此技術(shù)中是利用根本 上是虛擬信號(hào)的東西來(lái)使低音感覺(jué)起來(lái)更豐滿的，因此與低音提升技術(shù)相 比，聲音質(zhì)量較差。
考慮到諸如上述問(wèn)題而設(shè)計(jì)出的本發(fā)明被配置為如下這樣的信號(hào)處理 設(shè)備。
具體而言，該信號(hào)處理設(shè)備包括以下組件。低音信號(hào)提取器從輸入音 頻信號(hào)中提取低頻帶信號(hào)。諧波生成器從由低音信號(hào)提取器提取的低頻帶 信號(hào)生成諧波信號(hào)。電平檢測(cè)器檢測(cè)由低音信號(hào)提取器提取的低頻帶信號(hào) 的電平。另外，調(diào)節(jié)控制器控制對(duì)由低音信號(hào)提取器提取的低頻帶信號(hào)的 電平和由諧波生成器生成的諧波信號(hào)的電平兩者的調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)是根據(jù)由 電平檢測(cè)器檢測(cè)到的低頻帶信號(hào)的電平來(lái)進(jìn)行的。
從以上配置可以得出，在本發(fā)明的設(shè)備中，采用了一種技術(shù)，該技術(shù) 將提升低音信號(hào)的提升方法以及嘗試通過(guò)應(yīng)用低音信號(hào)的諧波信號(hào)來(lái)增強(qiáng) 低音的虛擬信號(hào)增強(qiáng)方法兩者組合起來(lái)。另外，該設(shè)備被配置為進(jìn)行調(diào)節(jié) 控制，該調(diào)節(jié)控制根據(jù)檢測(cè)到的低音信號(hào)的電平對(duì)低音信號(hào)電平(即提升 量)以及諧波信號(hào)電平兩者進(jìn)行調(diào)節(jié)。
如前所述，與虛擬信號(hào)增強(qiáng)方法相比，提升方法能夠以聽(tīng)起來(lái)更自然 的聲音質(zhì)量來(lái)增強(qiáng)低音。但是，由于非線性失真的問(wèn)題，當(dāng)輸入信號(hào)電平
超過(guò)設(shè)定值時(shí)低音增強(qiáng)變得困難，并且另外，在這種情況下聲音質(zhì)量的降 低也成了問(wèn)題。與之相比，虛擬信號(hào)增強(qiáng)方法能夠避免與這種低音再現(xiàn)相 關(guān)聯(lián)的非線性失真的問(wèn)題。但是，由于低音增強(qiáng)是利用根本上是虛擬信號(hào) 的東西來(lái)進(jìn)行的，所以當(dāng)與提升方法相比較時(shí)，就再現(xiàn)的聲音的自然度而 言，輸出較為低劣。
由于本發(fā)明，進(jìn)行了調(diào)節(jié)控制以調(diào)節(jié)低音提升量以及諧波信號(hào)電平兩 者。更具體而言，由于本發(fā)明，例如，通過(guò)提高提升量直到輸入低音信號(hào) 電平達(dá)到預(yù)定電平為止，進(jìn)行了聽(tīng)起來(lái)自然的低音增強(qiáng)。當(dāng)電平超過(guò)預(yù)定 電平的低音信號(hào)被輸入時(shí)，低音被繼續(xù)利用虛擬信號(hào)方法來(lái)增強(qiáng)。
換言之，由于本發(fā)明，可以進(jìn)行其中提升方法和虛擬信號(hào)增強(qiáng)方法的 缺點(diǎn)被相互補(bǔ)償?shù)牡鸵粼鰪?qiáng)，從而允許了獲得增效的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是圖示出具有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的信號(hào)處理設(shè)備的電視機(jī)的 內(nèi)部配置的框圖2是示意性地圖示出設(shè)置在圖1所示的電視機(jī)中的DSP所實(shí)現(xiàn)的各 種處理功能的框圖3圖示出用于生成低頻帶信號(hào)的示例性LPF特性；
圖4圖示出用于實(shí)現(xiàn)LPF處理的數(shù)字濾波器的示例性配置；
圖5圖示出用于生成諧波信號(hào)的數(shù)字計(jì)算單元的示例性配置；
圖6是諧波的概念圖示；
圖7A和7B示出了低頻帶信號(hào)(即低音信號(hào))和諧波信號(hào)的示例性增
益調(diào)節(jié)控制特性；
圖8A和8B是用于說(shuō)明揚(yáng)聲器特性的逆特性的示圖9示出了用于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用作為揚(yáng)聲器特性的逆的特性的濾波處理的數(shù)
字濾波器的示例性配置；
圖IOA和IOB示出了正常揚(yáng)聲器特性和低音提升特性的示例； 圖11示出了在低音提升狀態(tài)中獲得的示例性揚(yáng)聲器特性； 圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性逆特性；
圖13A和13B是用于說(shuō)明揚(yáng)聲器特性對(duì)使用諧波信號(hào)的低音增強(qiáng)所施 加的影響的示圖14是圖示出具有根據(jù)第二實(shí)施例的信號(hào)處理設(shè)備的電子設(shè)備的內(nèi) 部配置的框圖15是圖示出為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的音頻信號(hào)處理操作而進(jìn) 行的處理操作的流程圖16是主要圖示出設(shè)置在根據(jù)第三實(shí)施例的電視機(jī)中的DSP所實(shí)現(xiàn) 的處理功能的框圖17示出了根據(jù)第三實(shí)施例應(yīng)用到諧波信號(hào)的示例性特性；
圖18示出了在其已被應(yīng)用了圖17所示特性的情況下的示例性揚(yáng)聲器 特性；
圖19是主要圖示出設(shè)置在根據(jù)第四實(shí)施例的電視機(jī)中的DSP所實(shí)現(xiàn) 的處理功能的框圖20A和20B示出了被配置用于根據(jù)第四實(shí)施例進(jìn)行的均衡處理的目 標(biāo)特性及其逆特性的一個(gè)示例；
圖21A和21B示出了被配置用于根據(jù)第四實(shí)施例進(jìn)行的均衡處理的目 標(biāo)特性及其逆特性的另 一示例；
圖22A和22B是用于說(shuō)明關(guān)于用來(lái)生成諧波信號(hào)的技術(shù)的修改的示
23是圖示出第三實(shí)施例的修改的配置的說(shuō)明圖24是圖示出第四實(shí)施例的修改的配置的說(shuō)明圖；以及
圖25A和25B是對(duì)比大揚(yáng)聲器和小揚(yáng)聲器的聲音再現(xiàn)特性的示圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。 第一實(shí)施例
圖1是圖示出電視機(jī)1的內(nèi)部配置的框圖，該電視機(jī)1充當(dāng)根據(jù)本發(fā) 明第一實(shí)施例的信號(hào)處理設(shè)備。
電視機(jī)1接收數(shù)字電視廣播，并且根據(jù)接收到的信號(hào)來(lái)進(jìn)行圖像顯示
和音頻重放。首先，來(lái)自數(shù)字電視廣播的廣播信號(hào)被利用天線(圖中未示
出)接收，然后從圖中所示的端子Tin被輸入到電視機(jī)l中。
來(lái)自天線的接收信號(hào)隨后經(jīng)由端子Tin被輸入到調(diào)諧器2中。調(diào)諧器 2被配置為接收已通過(guò)信道選擇操作或類(lèi)似手段來(lái)指定的載波(即接收機(jī) 頻率信號(hào))。調(diào)諧器2隨后執(zhí)行例如維特比解碼和差錯(cuò)校正處理，從而獲 得TS (傳輸流)。
正如所公知的，TS是由例如數(shù)字陸地廣播或數(shù)字衛(wèi)星廣播的數(shù)字廣播 標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義的。TS被包含多個(gè)節(jié)目(即電視節(jié)目)的視頻信號(hào)和音頻信號(hào) 的壓縮數(shù)據(jù)和各種附加信息所復(fù)用。壓縮數(shù)據(jù)是根據(jù)MPEG-2 (運(yùn)動(dòng)圖片 專(zhuān)家組第2層)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)壓縮的。
包含上述視頻信號(hào)和音頻信號(hào)的壓縮數(shù)據(jù)被復(fù)用為ES (基本流)。 廣播者所插入的附加信息可包括SI (服務(wù)信息)或PSI (節(jié)目特定信 息)，其存儲(chǔ)著諸如PAT (節(jié)目關(guān)聯(lián)表格)或PMT (節(jié)目映射表格)之 類(lèi)的表格。每個(gè)信息集合的復(fù)用是通過(guò)用188字節(jié)傳輸流分組(TS分組) 形成TS來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中上述ES和各種附加信息的集合被存儲(chǔ)在這些TS 分組中。
由于與將各種附加信息復(fù)用到上述TS中相關(guān)的處理是公知的，因此 這里將省略對(duì)其的進(jìn)一步描述?，F(xiàn)在將描述與對(duì)壓縮的視頻信號(hào)和音頻信 號(hào)的處理相關(guān)配置。
如上所述由調(diào)諧器2獲得的TS被提供到廣播信號(hào)處理器3。廣播信號(hào) 處理器3隨后對(duì)TS進(jìn)行解擾和解復(fù)用。隨后對(duì)通過(guò)解復(fù)用獲得的壓縮 MPEG數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，從而獲得視頻信號(hào)(即數(shù)字視頻信號(hào)；在圖中表示 為"視頻")和音頻信號(hào)(即數(shù)字音頻信號(hào)；在圖中表示為"音頻")形 式的廣播內(nèi)容。由廣播信號(hào)處理器3獲得的數(shù)字視頻信號(hào)隨后被提供到視 頻信號(hào)處理器4，同時(shí)類(lèi)似獲得的數(shù)字音頻信號(hào)被提供到DSP (數(shù)字信號(hào) 處理器)7。
利用上述數(shù)字視頻信號(hào)，視頻信號(hào)處理器4進(jìn)行各種視頻信號(hào)處理例 程并且檢測(cè)例如水平和垂直同步信號(hào)，從而生成對(duì)顯示器6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)所需 的信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器5基于來(lái)自顯示器6的輸出信號(hào)對(duì)顯示器6進(jìn)行控制。 如果顯示器6被認(rèn)為例如是LCD (液晶顯示器)，則顯示器6除包括 LCD面板外還包括背光。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)器5既進(jìn)行LCD面板的顯 示控制也進(jìn)行背光的亮度控制。
DSP 7具有存儲(chǔ)器8。通過(guò)基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器8中的音頻處理程序8a 來(lái)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，對(duì)上述數(shù)字音頻信號(hào)執(zhí)行了音頻信號(hào)處理。由DSP 7實(shí)現(xiàn)的音頻信號(hào)處理將在下文描述。
經(jīng)由DSP7獲得的數(shù)字音頻信號(hào)隨后被DAC (數(shù)模轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換成模 擬音頻信號(hào)，被放大器10放大，并最終被提供到揚(yáng)聲器11。揚(yáng)聲器ll隨 后基于由放大器IO放大的音頻信號(hào)來(lái)再現(xiàn)聲音。
圖2是示意性地圖示出圖1所示的DSP所實(shí)現(xiàn)的各種處理功能的框 圖。圖2還示出了圖1所示的DAC9。
如圖2所示，DSP7被編程，以進(jìn)行實(shí)現(xiàn)低音增強(qiáng)處理器7a和揚(yáng)聲器 補(bǔ)償濾波處理器7b的功能操作的數(shù)字信號(hào)處理。
首先，將更詳細(xì)描述低音增強(qiáng)處理器7a的功能。如圖2所示，低音增 強(qiáng)處理器7a可被細(xì)分為L(zhǎng)PF (低通濾波器)處理器15、加法器16、增益 調(diào)節(jié)處理器17、電平檢測(cè)處理器18、諧波生成器19、增益調(diào)節(jié)控制處理 器20、增益調(diào)節(jié)處理器21和加法器22。
為了以下描述方便起見(jiàn)，將通過(guò)把DSP 7的每個(gè)功能處理塊當(dāng)作硬件 組件來(lái)描述DSP 7的操作。但是，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這些功能處理塊的操作是 由于DSP 7基于音頻處理程序8a利用硬件資源執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理來(lái)實(shí)現(xiàn) 的。
首先，從圖1所示的廣播信號(hào)處理器3輸出的數(shù)字音頻信號(hào)(以下簡(jiǎn) 稱為音頻信號(hào))被分割并被提供到LPF處理器15和加法器16兩者。
LPF處理器15進(jìn)行濾波處理以從輸入的音頻信號(hào)中提取出低頻帶信 號(hào)。圖3圖示出由LPF處理器15進(jìn)行的濾波處理的濾波特性，水平軸是 頻率(Hz)，垂直軸是增益(dB)。從圖中可以得出，在LPF處理器15 進(jìn)行了處理，以便只提取輸入音頻信號(hào)的低于所設(shè)定頻率的頻帶。更具體 而言，從最低頻率起直到某個(gè)設(shè)定頻率為止應(yīng)用固定增益，在該點(diǎn)之后， 使增益降低。這樣，音頻信號(hào)的低頻帶信號(hào)(以下簡(jiǎn)稱為低音信號(hào)或低音
分量)被提取出。
在本實(shí)施例的情況下，LPF處理器15中的截止頻率(即以上所述的設(shè) 定頻率)是在考慮到揚(yáng)聲器11的低頻響應(yīng)的情況下配置的。例如，設(shè)定 頻率可被配置為頻帶的上限頻率，對(duì)于該上限頻率，揚(yáng)聲器11的音頻重 放信號(hào)的電平相對(duì)于輸入音頻信號(hào)被可識(shí)別地衰減。
圖4圖示出用于實(shí)現(xiàn)如圖3所示的濾波特性的數(shù)字濾波器的配置。如 圖4所示，圖3所示的濾波特性可利用IIR (無(wú)限沖擊響應(yīng))濾波器來(lái)實(shí) 現(xiàn)的。
在LPF處理器15中，產(chǎn)生如圖3所示的特性的濾波處理是通過(guò)進(jìn)行 能夠執(zhí)行由這種IIR濾波器的配置所表達(dá)的功能的數(shù)字濾波處理來(lái)實(shí)現(xiàn) 的。
返回圖2，己由LPF處理器15從音頻信號(hào)中提取出的低頻帶信號(hào)隨后 分別被提供到增益調(diào)節(jié)處理器17、電平檢測(cè)處理器18和諧波生成器19。
電平檢測(cè)處理器18檢測(cè)由LPF處理器15獲得的低音信號(hào)的信號(hào)電平 的絕對(duì)值。此外，諧波生成器19從由LPF處理器15獲得的低音信號(hào)生成 諧波信號(hào)。
圖5圖示出用于實(shí)現(xiàn)諧波生成器19的數(shù)字計(jì)算單元的示例性配置.
基本上，為了生成n次諧波信號(hào)，信號(hào)被輸入到計(jì)算單元中n次。在 圖中所示的示例中，示出了用于生成2次和3次諧波的配置。更具體而 言，計(jì)算單元具有被配置為將輸入信號(hào)(在此情況下是上述低音信號(hào))相 乘兩次的乘法器19a，以及被配置為將輸入信號(hào)相乘三次的乘法器19b。 還設(shè)置了用于對(duì)乘法器19a的輸出電平進(jìn)行調(diào)節(jié)的增益調(diào)節(jié)器19c，以及 用于對(duì)乘法器19b的輸出電平進(jìn)行調(diào)節(jié)的增益調(diào)節(jié)器19d。另外，計(jì)算單 元被配置為使得經(jīng)由增益調(diào)節(jié)器19c輸出的2次諧波信號(hào)和經(jīng)由增益調(diào)節(jié) 器19d輸出的3次諧波信號(hào)在被輸出之前在加法器19e處被相加在一起。
圖6圖示出諧波的概念表示。圖6以示例方式示出了生成達(dá)到5次諧 波的波。在此情況下的諧波是作為其基礎(chǔ)的頻率信號(hào)fl (即源信號(hào))的諧 波，其中頻率信號(hào)G、 f3、 f4和f5被從中生成，并且所生成的頻率信號(hào)分 別是源信號(hào)fl的兩倍、三倍、四倍和五倍。
返回圖2，由諧波生成器19生成的諧波信號(hào)隨后被提供到增益調(diào)節(jié)處 理器21。經(jīng)過(guò)增益調(diào)節(jié)處理器21的諧波信號(hào)隨后被提供到加法器22，如 圖2所示。在加法器22處，諧波信號(hào)被與早前所述的經(jīng)由增益調(diào)節(jié)處理 器17獲得的低音信號(hào)相加。
另外，以這種方式在加法器22處通過(guò)將經(jīng)過(guò)增益調(diào)節(jié)的低音信號(hào)和 經(jīng)過(guò)增益調(diào)節(jié)的諧波信號(hào)相加在一起而獲得的信號(hào)(以下稱之為第一組合 信號(hào))隨后被提供到早前描述的加法器16。在加法器16處，第一組合信 號(hào)被與輸入音頻信號(hào)相加。
加法器16所進(jìn)行的加法操作的結(jié)果被認(rèn)為是第二組合信號(hào)，該第二 組合信號(hào)隨后被提供到上文描述的揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b。在經(jīng)過(guò)揚(yáng)聲 器補(bǔ)償濾波處理器7b之后，第二組合信號(hào)隨后被提供到圖1所示的DAC 9，作為DSP7的輸出信號(hào)。
從以上描述可以得出，本實(shí)施例的音頻信號(hào)處理包括提升低音信號(hào)的 子過(guò)程(即從LPF處理器15到增益調(diào)節(jié)處理器17的過(guò)程)以及基于低音 信號(hào)生成并輸出諧波信號(hào)的子過(guò)程(即從諧波生成器19到增益調(diào)節(jié)處理 器21的過(guò)程)。
另外，本實(shí)施例被配置成根據(jù)檢測(cè)到的低音信號(hào)的電平來(lái)控制低音信 號(hào)電平和諧波信號(hào)電平。更具體而言，本實(shí)施例包括電平檢測(cè)處理器18 和增益調(diào)節(jié)控制處理器20。
在圖2中，增益調(diào)節(jié)控制處理器20對(duì)增益調(diào)節(jié)處理器17和增益調(diào)節(jié) 處理器21應(yīng)用到各自的輸入信號(hào)的增益進(jìn)行控制，該增益控制是基于電 平檢測(cè)處理器18檢測(cè)到的低音信號(hào)的電平檢測(cè)結(jié)果來(lái)進(jìn)行的。
在這種情況下，增益調(diào)節(jié)控制處理器20對(duì)增益調(diào)節(jié)處理器17中的增 益進(jìn)行控制，使得低音信號(hào)被提升，直到檢測(cè)到的低音信號(hào)電平達(dá)到某個(gè) 閾值為止。此外，增益控制使得當(dāng)檢測(cè)到的低音信號(hào)電平超過(guò)該閾值時(shí)， 低音信號(hào)提升不被執(zhí)行，取而代之，低音信號(hào)的輸出電平被固定，而不論 輸入電平(即檢測(cè)到的電平)如何。
同時(shí)，對(duì)于諧波信號(hào)，增益調(diào)節(jié)控制處理器20對(duì)增益調(diào)節(jié)處理器21 中的增益進(jìn)行控制，使得在檢測(cè)到的低音信號(hào)電平達(dá)到某個(gè)閾值之前沒(méi)有
信號(hào)被輸入(即增益被設(shè)定為0)。當(dāng)檢測(cè)到的低音信號(hào)電平超過(guò)閾值 時(shí)，電平與輸入電平成比例的信號(hào)被輸出。
圖7A和7B是用于描述增益調(diào)節(jié)控制處理器20進(jìn)行的增益調(diào)節(jié)控制 的示例的示圖。圖7A圖示出低音信號(hào)的輸入/輸出電平特性的示例，而圖 7B圖示出諧波信號(hào)的輸入/輸出電平特性的示例。圖中所示的"輸入電 平"指的是由電平檢測(cè)處理器18檢測(cè)到的低音信號(hào)電平。"輸出電平" 在圖7A的情況下指的是經(jīng)由增益調(diào)節(jié)處理器17輸出的低音信號(hào)的電平， 在圖7B的情況下指的是經(jīng)由增益調(diào)節(jié)處理器21輸出的諧波信號(hào)的電平。
在圖7A和7B，對(duì)角的劃線都指示出線性特性，其中輸入電平和輸出 電平以l:l的比率存在。換言之，該線表示增益值l。
因此，對(duì)于圖7A中的低音信號(hào)，可以看出增益控制被配置成應(yīng)用大 于1的增益值，直到達(dá)到某個(gè)閾值th-r為止。當(dāng)輸入電平達(dá)到閾值th-r時(shí) (即當(dāng)輸入電平等于閾值th-r時(shí))，增益值變?yōu)閘。
另外，在此情況下，持續(xù)到輸入電平達(dá)到閾值th-r為止的時(shí)間間隔的 具體增益特性是增益隨輸入電平降低而變大。換言之，可以看出增益被配 置成隨著輸入電平增大而減小。
另外，在輸入電平達(dá)到閾值th-r后(即當(dāng)輸入電平滿足大于閾值th-r 的條件時(shí))，輸出電平被配置為固定電平。換言之，增益被控制成隨著輸 入電平增大而減小，從而將輸出電平保持在固定電平。
同時(shí)，對(duì)于諧波信號(hào)，增益被配置成使得在輸入電平達(dá)到某個(gè)閾值 thl之前沒(méi)有信號(hào)被輸出(即，輸出電平等于0)，如圖7B所示。
當(dāng)輸入電平超過(guò)閾值thl時(shí)，增益被控制，使得輸出電平與輸入電平 的升高成比例地升高，只要輸入電平在大于閾值thl并小于閾值th2的范 圍內(nèi)，增益控制就被執(zhí)行。更具體而言，在此情況下，增益被控制，使得 在輸入電平從閾值thl升高到閾值th2時(shí)，輸出電平的斜率固定。另外， 在此情況下，閾值thl和th2被配置成與圖7A中描述的閾值th-r存在關(guān) 系，其中(thl < th-r < th2)，并且當(dāng)輸入電平達(dá)到閾值th-r時(shí)增益變得等 于1。換言之，進(jìn)行增益控制，使得一旦低音信號(hào)的輸出電平由于提升子 過(guò)程而變得固定，諧波信號(hào)的輸出電平就由于增益值大于l而逐漸升高。 此外，如圖7B所示，當(dāng)輸入電平變得大于閾值th2時(shí)，增益被控制， 使得輸出電平變得固定，而不考慮輸入電平的進(jìn)一步升高。
從而，在上述的本示例中，低音信號(hào)被提升，直到輸入電平達(dá)到預(yù)定 電平為止，同時(shí)響應(yīng)于輸入電平在預(yù)定電平之上的進(jìn)一步升高，低音信號(hào) 的輸出電平被抑制到固定電平。這樣，只在揚(yáng)聲器11不表現(xiàn)出非線性失 真的區(qū)域中提升低音信號(hào)。
從以上可以得出，當(dāng)達(dá)到閾值th-r時(shí)低音信號(hào)的具體輸出電平應(yīng)當(dāng)被 配置成使得輸出電平至少被抑制到揚(yáng)聲器11不會(huì)表現(xiàn)出非線性失真的電 平。在這里，輸出電平被配置為處于揚(yáng)聲器11不會(huì)表現(xiàn)出非線性失真的 區(qū)域的上邊界處的電平。這樣，最大限度地提升了低音信號(hào)，同時(shí)輸出電 平存在于不發(fā)生非線性失真的區(qū)域中。
此外，由于上述配置， 一旦低音信號(hào)的輸出電平達(dá)到邊界電平，低音 增強(qiáng)的主要手段就變成使用諧波信號(hào)的輸出的虛擬低音增強(qiáng)。
由于根據(jù)前述實(shí)施例配置的信號(hào)處理設(shè)備，通過(guò)增大提升的量直到輸 入低音信號(hào)的電平達(dá)到設(shè)定電平為止，從而進(jìn)行了聽(tīng)起來(lái)自然的低音增 強(qiáng)。當(dāng)處于大于設(shè)定電平的電平的低音信號(hào)被輸入時(shí)，由于使用虛擬信號(hào) 的低音增強(qiáng)，低音繼續(xù)被增強(qiáng)。換言之，由于本實(shí)施例，可以進(jìn)行其中提 升方法和虛擬信號(hào)增強(qiáng)方法的缺點(diǎn)被相互補(bǔ)償?shù)牡鸵粼鰪?qiáng)，從而允許獲得 增效的優(yōu)點(diǎn)。
此外，在本實(shí)施例中，用來(lái)開(kāi)始諧波信號(hào)輸出的閾值thl被配置為小 于閾值th-r的值。這樣，使得諧波信號(hào)的輸出電平在低音信號(hào)的輸入電平 仍低于下述電平時(shí)就逐漸升高在所述電平上，低音信號(hào)的輸出電平被控 制為固定電平。換言之，提供了低音提升和諧波信號(hào)輸出交迭的區(qū)域。
使諧波信號(hào)輸出與低音提升相交迭是出于以下原因。為了避免非線性 失真，低音信號(hào)提升的量隨著低音信號(hào)的輸入電平逼近閾值th-r而被逐漸 減小。使諧波信號(hào)輸出與低音提升相交疊補(bǔ)償了提升量的這種減小。換言 之，通過(guò)在提升量隨著輸入電平逼近閾值th-r而被減小的部分處使諧波信 號(hào)輸出與低音提升相交疊，有效地補(bǔ)償了該部分處低音增強(qiáng)的不足度。
但是，如果不進(jìn)行關(guān)于這一點(diǎn)的特殊考慮，那么通過(guò)將閾值thl設(shè)定
為等于閾值th-r，也可以使諧波信號(hào)輸出不與低音提升相交疊。
此外，在低音信號(hào)的輸入電平大于閾值th2的區(qū)域中，諧波信號(hào)的輸 出電平被配置為固定電平。以這種方式配置諧波信號(hào)的輸出電平，以防止 諧波信號(hào)超過(guò)設(shè)定電平，諧波信號(hào)超過(guò)設(shè)定電平可能導(dǎo)致聲音質(zhì)量的降 低。
在本示例的情況下，諧波信號(hào)的這個(gè)設(shè)定電平被配置為接近聲音質(zhì)量 不降低的區(qū)域的上邊界的電平。如果諧波信號(hào)電平以這種方式接近邊界電 平，那么即使諧波信號(hào)電平相對(duì)低于其他頻帶的信號(hào)電平，也可以充分實(shí) 現(xiàn)低音增強(qiáng)的主觀感受。換言之，幾乎不擔(dān)心低音頻率的缺乏會(huì)被感知 到。
現(xiàn)在這里的描述將返回對(duì)圖2的論述。
DSP 7進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，以實(shí)現(xiàn)上述低音增強(qiáng)處理器7a的功能，同 時(shí)還進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，以實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b的功能。
揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b取得由于加法器16進(jìn)行的加法操作而獲得 的第二組合信號(hào)，并且進(jìn)行向第二組合信號(hào)應(yīng)用信號(hào)特性的濾波處理，所 應(yīng)用的信號(hào)特性對(duì)應(yīng)于揚(yáng)聲器ll的特性(即揚(yáng)聲器特性)的逆特性。
現(xiàn)在將參考圖8A和8B描述揚(yáng)聲器特性的逆特性的應(yīng)用以及這樣獲得 的優(yōu)點(diǎn)。
首先，當(dāng)通常利用揚(yáng)聲器從音頻信號(hào)再現(xiàn)聲音時(shí)，揚(yáng)聲器擁有獨(dú)特的 特性，例如頻率特性和時(shí)間響應(yīng)特性。因此，即使給定相同的輸入音頻信 號(hào)，也會(huì)輸出對(duì)于每個(gè)揚(yáng)聲器聽(tīng)起來(lái)不同的再現(xiàn)聲音。這個(gè)事實(shí)是對(duì)具有 優(yōu)良音樂(lè)屬性的各種有不同細(xì)微差別的揚(yáng)聲器的存在做出貢獻(xiàn)的因素之
另一方面，已知這樣的方法，其中通過(guò)消除揚(yáng)聲器的個(gè)體細(xì)微差別來(lái) 改善來(lái)自揚(yáng)聲器的再現(xiàn)聲音。換言之，對(duì)于輸入到給定揚(yáng)聲器中的給定音 頻信號(hào)，預(yù)先計(jì)算為揚(yáng)聲器特性的逆的特性被應(yīng)用到音頻信號(hào)的分量。這 樣，可以使個(gè)體的揚(yáng)聲器特性正規(guī)化，并進(jìn)行均一的聲音再現(xiàn)。
圖8A示出了為特定揚(yáng)聲器測(cè)量的沖擊響應(yīng)和頻率特性。圖8B示出了 作為揚(yáng)聲器的特性的逆的沖擊響應(yīng)(即，時(shí)間響應(yīng)特性)和頻率特性，該
逆特性是基于圖8A所示的測(cè)得結(jié)果來(lái)生成的。在每幅圖中，沖擊響應(yīng)在 左側(cè)示出，而頻率特性在右側(cè)示出。
這里的揚(yáng)聲器的特性的逆特性是指以下特性。如果圖8A所示的測(cè)得 特性(即，沖擊響應(yīng)和頻率特性)被認(rèn)為是傳輸函數(shù)H(s)，則逆特性成為 被表達(dá)為1/H(s)的傳輸函數(shù)。從而，作為根據(jù)以上方式計(jì)算的逆特性(即 逆函數(shù))的集合的傳輸函數(shù)1/H(s)被應(yīng)用到輸入到揚(yáng)聲器中的音頻信號(hào)的
通過(guò)應(yīng)用這樣的逆特性，所得到的由揚(yáng)聲器再現(xiàn)的聲音具有平坦的頻 率特性，并且其線性相位特性(即沖擊響應(yīng))只表現(xiàn)出很小的波動(dòng)。
圖2中的揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b應(yīng)用與像以上那樣的逆特性相對(duì) 應(yīng)的信號(hào)特性。換言之，揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b被配置為具有與傳輸 函數(shù)(1/H(s))相對(duì)應(yīng)的信號(hào)特性，該傳輸函數(shù)表達(dá)揚(yáng)聲器11的揚(yáng)聲器特 性(即頻率特性和沖擊響應(yīng)的函數(shù)H(s))的逆。揚(yáng)聲器11的揚(yáng)聲器特性 是基于從諸如TSP (時(shí)間展寬脈沖)信號(hào)之類(lèi)的參考信號(hào)重放的聲音來(lái)預(yù) 先測(cè)量的。該揚(yáng)聲器特性被應(yīng)用到由于加法器16進(jìn)行的加法操作而獲得 的第二組合信號(hào)。
圖9圖示出用于實(shí)現(xiàn)用來(lái)應(yīng)用與上述逆特性相對(duì)應(yīng)的信號(hào)特性的濾波 處理的數(shù)字濾波器的示例性配置。如圖9所示，F(xiàn)IR (有限沖擊響應(yīng))濾 波器被用作用來(lái)應(yīng)用作為揚(yáng)聲器11的揚(yáng)聲器特性的逆的信號(hào)特性的數(shù)字 濾波器，該信號(hào)特性被應(yīng)用在相對(duì)較寬的頻譜上。換言之，揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾 波處理器7b是通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)像以上那樣的FIR濾波器的功能 的數(shù)字濾波處理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中應(yīng)用了與上述逆特性相對(duì)應(yīng)的信號(hào)特性。
在這里的本實(shí)施例的情況下，揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b不會(huì)按原樣 應(yīng)用揚(yáng)聲器11的測(cè)得特性的逆。而是，作為適應(yīng)早前所述的低音信號(hào)提 升的技術(shù)，揚(yáng)聲器11的測(cè)得特性的逆被應(yīng)用，但其中其低音分量已經(jīng)被 預(yù)先提升。
現(xiàn)在將參考圖IOA和IOB至圖12描述這一點(diǎn)。
圖IOA示出了正常揚(yáng)聲器特性。更具體而言，圖10A示出了在音頻信 號(hào)(參考信號(hào))被揚(yáng)聲器11正常重放時(shí)(即，使揚(yáng)聲器11在不執(zhí)行任何
特殊的信號(hào)處理(例如提升參考信號(hào))的情況下再現(xiàn)聲音)測(cè)量到的揚(yáng)聲 器ll的特性(即表達(dá)頻率-幅度特性的傳輸函數(shù)H)。
如前所述，為了對(duì)頻率特性進(jìn)行簡(jiǎn)單的正規(guī)化，只需要向參考信號(hào)的
分量應(yīng)用圖IOA所示的傳輸函數(shù)H的逆。但是，在本實(shí)施例中，揚(yáng)聲器 11的特性是通過(guò)以下方式來(lái)測(cè)量的首先預(yù)先向參考信號(hào)應(yīng)用像圖IOB所 示那樣的頻率-幅度特性，然后使得揚(yáng)聲器11在低音信號(hào)處于被提升狀態(tài) 中的情況下再現(xiàn)聲音。
圖11示出了在低音提升狀態(tài)中測(cè)量到的揚(yáng)聲器11的頻率-幅度特性 (這里被認(rèn)為是Hb)。在這種情況下，可以看出提升低音產(chǎn)生了這樣的 特性，其中低音分量被升高到了比傳輸函數(shù)H (由圖中的虛線指示)所表 達(dá)的揚(yáng)聲器11的正常特性更高。
然后，如圖11所示的表達(dá)具有升高的低音分量的特性的傳輸函數(shù)Hb 被用于計(jì)算其逆特性。圖12示出了表達(dá)計(jì)算出的圖ll所示的頻率-幅度特 性的逆的傳輸函數(shù)1/Hb的示例。如圖12所示，傳輸函數(shù)1/Hb表達(dá)了具有 下述低音分量的逆特性所述低音分量的增益與由1/H表達(dá)的正常逆特性 (即在進(jìn)行正常聲音再現(xiàn)而不提升低音的情況下的逆特性；由圖中的虛線 指示)相比己被降低。
例如，在這里只將頻率-幅度特性認(rèn)為是揚(yáng)聲器11的特性，并且省略 了對(duì)時(shí)間響應(yīng)特性的描述。但是，在線性相位濾波器的情況下當(dāng)然也可測(cè) 量時(shí)間響應(yīng)特性。在這種情況下，使用了表達(dá)測(cè)得的時(shí)間響應(yīng)特性以及測(cè) 得的頻率-幅度特性兩者的傳輸函數(shù)Hb(s)，并且作為其逆函數(shù)計(jì)算了傳輸 函數(shù)1/Hb(s)。在本實(shí)施例中，假定使用線性相位濾波器，因此利用像以上 那樣的傳輸函數(shù)1/Hb(s)來(lái)計(jì)算揚(yáng)聲器11的逆特性。
這樣，揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b被配置為具有計(jì)算出的表達(dá)揚(yáng)聲器 11的逆特性的傳輸函數(shù)1/Hb(s)。另外，由于實(shí)現(xiàn)圖9所示的FIR濾波器 的功能的數(shù)字信號(hào)處理，表達(dá)逆特性的傳輸函數(shù)1/Hb(s)被應(yīng)用到第二組合 信號(hào)。
從圖12所示的比較可以看出，與本示例的逆特性1/Hb (由圖中的實(shí) 線指示)相比，通過(guò)在沒(méi)有低音提升的情況下進(jìn)行正常測(cè)量而計(jì)算出的揚(yáng)
聲器11的逆特性1/H (由圖中的虛線指示)具有增益被升高到相對(duì)較大的 程度的低音分量。如果通過(guò)向音頻信號(hào)的分量應(yīng)用正常逆特性1/H來(lái)嘗試 對(duì)頻率特性進(jìn)行正規(guī)化，那么就需要具有相應(yīng)較長(zhǎng)的抽頭長(zhǎng)度的FIR濾波 器，這導(dǎo)致了DSP7的硬件資源增加，或者導(dǎo)致處理負(fù)擔(dān)增大。
考慮到這一事實(shí)，使得本示例中用于正規(guī)化的低音信號(hào)的提升主要是 由實(shí)際聲音再現(xiàn)期間LPF處理器15和增益調(diào)節(jié)處理器17進(jìn)行的低音信號(hào) 提升子過(guò)程來(lái)處理的。如前所述，由揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b應(yīng)用的特 性被配置為預(yù)先測(cè)量的揚(yáng)聲器特性的逆，該揚(yáng)聲器特性表達(dá)了被利用估計(jì) 的提升量來(lái)提升的低音信號(hào)。換言之，由于像以上那樣的配置，可以減小 FIR濾波器(即揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b)上的伴隨著為正規(guī)化而進(jìn)行的 低音增強(qiáng)的處理負(fù)擔(dān)。
這樣，與應(yīng)用正常逆特性1/H的情況相比，可以顯著減小充當(dāng)揚(yáng)聲器 補(bǔ)償濾波處理器7b的FIR濾波器的抽頭長(zhǎng)度。從而，對(duì)應(yīng)用到低音頻率 的增益的簡(jiǎn)化使得FIR濾波器的抽頭長(zhǎng)度可以被減小。假如需要向用于實(shí) 現(xiàn)LPF處理器15的IIR濾波器分配相對(duì)較少的硬件資源，則可以看出因 此可以大大減少DSP 7的必要硬件資源。
這樣，使得用于正規(guī)化的低音提升主要由LPF處理器15和增益調(diào)節(jié) 處理器17進(jìn)行的低音信號(hào)提升子過(guò)程來(lái)處理，同時(shí)揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理 器7b所應(yīng)用的特性被配置為預(yù)先計(jì)算的、表達(dá)已通過(guò)估計(jì)的提升量來(lái)提 升的低音信號(hào)的逆特性。由于此配置，可以大大減少DSP 7的硬件資源， 并減小其上的處理負(fù)擔(dān)。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在測(cè)量圖ll所示的特性Hb時(shí)，要被提升的音頻信號(hào)的 頻帶被配置成是與LPF處理器15所提取的頻帶相同的頻帶。此外，此情 況下的提升量(即，增益)被配置成使得低音信號(hào)的輸出電平達(dá)到與揚(yáng)聲 器11不表現(xiàn)出非線性失真的區(qū)域的上邊界電平相等的電平，如圖7A所 示。換言之，將測(cè)量期間的提升量配置為像以上那樣使得揚(yáng)聲器11的特 性能夠在低音信號(hào)已經(jīng)由于增益調(diào)節(jié)控制處理器20所進(jìn)行的增益控制而 被最大限度地提升時(shí)被測(cè)量。另外，此情況下的逆特性1/Hb充當(dāng)其中低 音信號(hào)電平由于增益調(diào)節(jié)控制處理器20進(jìn)行的增益控制而被最大限度地
提升的狀態(tài)的參考特性，從而成為用于對(duì)頻率特性進(jìn)行正規(guī)化的特性。
如果測(cè)量期間的低音提升頻帶和低音提升量被如上所述地配置，那么
只要低音信號(hào)的輸入電平是除了早前所述的閾值th-r之外的值，低音信號(hào) 特性在實(shí)際聲音再現(xiàn)期間就不被嚴(yán)格地正規(guī)化。但是，當(dāng)原始的輸入信號(hào) 電平相對(duì)較低時(shí)，正規(guī)化的效果是難以在主觀上感知到的。因此，即使對(duì) 于低于閾值th-r的輸入信號(hào)電平不進(jìn)行嚴(yán)格的正規(guī)化，對(duì)低音頻率缺乏的 感知也不會(huì)造成問(wèn)題。
此外，在本示例中，如上所述，當(dāng)輸入信號(hào)電平變得大于閾值th-r 時(shí)，低音增強(qiáng)主要是由諧波信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。因此，即使對(duì)于高于閾值th-r的 輸入信號(hào)電平，低音信號(hào)特性不會(huì)被嚴(yán)格地正規(guī)化(更具體而言，相對(duì)于 其他中頻和高頻信號(hào)電平，低音信號(hào)電平不被降低)，低音頻率的缺乏也 不會(huì)被主觀感知到。
換言之，由于上述配置，從主觀收聽(tīng)的角度來(lái)看，獲得了幾乎與進(jìn)行 嚴(yán)格正規(guī)化的情況相同的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也允許了這樣一種配置，其中DSP 7 的與正規(guī)化相關(guān)的硬件資源和處理負(fù)擔(dān)得到了減少。
在本示例中，逆揚(yáng)聲器特性的應(yīng)用使得能夠進(jìn)行頻率特性的正規(guī)化和 相位響應(yīng)的線性化。另外，這種頻率特性的正規(guī)化和相位響應(yīng)的線性化不 僅產(chǎn)生了具有幾乎平坦的特性的聲音再現(xiàn)以及來(lái)自揚(yáng)聲器11的特性的影 響減小的優(yōu)點(diǎn)，而且還穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)了使用諧波信號(hào)的低音增強(qiáng)。
圖13A和13B示出了揚(yáng)聲器A和揚(yáng)聲器B的不同頻率特性。
從以上描述可以得出，諧波信號(hào)是作為由來(lái)自由LPF處理器15所提 取的低音信號(hào)的頻率的整數(shù)倍組成的信號(hào)而生成的。在圖13A和13B兩者 中，100Hz信號(hào)的二次諧波(200 Hz)和三次諧波(300 Hz)的位置由箭 頭指示。但是，從圖13A和13B的比較可以看出，在具有不同特性的揚(yáng)聲 器之間，同一諧波信號(hào)的重放電平是不同的。換言之，由于揚(yáng)聲器特性不 同，因此在所感知到的產(chǎn)生自諧波信號(hào)的低音分量的豐富度和深度方面發(fā) 生變化。
此外，在分別考查揚(yáng)聲器A和揚(yáng)聲器B時(shí)，可以看出對(duì)二次諧波和三 次諧波相對(duì)于彼此的重放電平也賦予了差別。在圖中所示的示例中，對(duì)于
揚(yáng)聲器A和揚(yáng)聲器B兩者，二次諧波和三次諧波之間的信號(hào)電平的差別都 約為5 dB。這些差別對(duì)實(shí)際感知到的低音分量中的聲音質(zhì)量降低做出了貢 獻(xiàn)0
另外，類(lèi)似的重放電平差別不僅發(fā)生在基于同一頻率信號(hào)的二次和三 次諧波之間，而且發(fā)生在基于不同頻率的信號(hào)的諧波之間。例如，將基于 100 Hz信號(hào)的二次諧波(200 Hz)與基于60 Hz信號(hào)的二次諧波(120 Hz)相比較，將會(huì)得出相對(duì)于兩個(gè)波的重放電平的差別。結(jié)果，主觀上也 感知到作為60Hz禾f] 100 Hz之間的相對(duì)差別的電平。
因此，作為添加諧波的結(jié)果感知到的低音分量的豐富度和質(zhì)量依賴于 揚(yáng)聲器的特性。
另外，雖然從以上描述中省略了，但是利用揚(yáng)聲器實(shí)際重放的諧波的 相位關(guān)系由于所使用的揚(yáng)聲器相對(duì)于這些諧波的頻率響應(yīng)而變化。換言 之，感知到的低音分量的豐富度和質(zhì)量也依賴于揚(yáng)聲器的相位特性。
為了應(yīng)對(duì)這種問(wèn)題，本實(shí)施例允許了在中頻到高頻進(jìn)行頻率特性的正 規(guī)化和相位響應(yīng)的線性化。換言之，可以對(duì)包含基于低音信號(hào)生成的諧波 信號(hào)的頻帶進(jìn)行頻率特性的正規(guī)化和相位響應(yīng)的線性化。
結(jié)果，防止了由于像上述那樣的揚(yáng)聲器特性的影響而引起的低音的豐 富度和質(zhì)量降低，并且穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)了使用虛擬信號(hào)的低音增強(qiáng)。
如果只關(guān)心穩(wěn)定使用虛擬信號(hào)的主觀低音增強(qiáng)，則可將頻率特性的正 規(guī)化和相位響應(yīng)的線性化僅限于包含諧波信號(hào)的那些頻帶。換言之，如果 例如像本實(shí)施例中那樣生成具有最高達(dá)三次諧波的諧波的諧波信號(hào)，則頻 率特性的正規(guī)化和相位響應(yīng)的線性化只需要在區(qū)域[fD < f < (f0 X 3)]內(nèi)進(jìn) 行，其中fl)是低音信號(hào)的上界頻率(即揚(yáng)聲器11能夠進(jìn)行充分的聲音再 現(xiàn)的頻帶的下界頻率)。更具體而言，在1/Hb(s)所給出的逆特性的整個(gè)范 圍中，揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b只需要被配置以由[f(Xf〈(fD X 3)]表達(dá) 的頻帶的特性，這些特性隨后被應(yīng)用到輸入信號(hào)。
由于這種配置，實(shí)現(xiàn)了在通過(guò)虛擬信號(hào)進(jìn)行的低音增強(qiáng)中不表現(xiàn)出變 化的良好的低音重放，同時(shí)還保持中頻至高頻處的原始揚(yáng)聲器特性不被修 改。
第二實(shí)施例
現(xiàn)在將描述第二實(shí)施例
圖14是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的信號(hào)處理設(shè)備的配置的示 圖。在第二實(shí)施例中，與以上描述的第一實(shí)施例的音頻信號(hào)處理相關(guān)的操 作由CPU (中央處理單元)的處理操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖14圖示出了具有由這種CPU提供的信號(hào)處理設(shè)備的電子設(shè)備的內(nèi) 部配置。該電子設(shè)備例如被假定為個(gè)人計(jì)算機(jī)。
如圖14所示，首先，音頻信號(hào)(數(shù)字音頻信號(hào))被從記錄介質(zhì)(在 圖中未示出)重放，并被提供到CPU25。
CPU 25具有存儲(chǔ)器26， CPU 25還能夠從其讀取數(shù)據(jù)并向其寫(xiě)入數(shù) 據(jù)。存儲(chǔ)器26被CPU 25用作工作區(qū)域，同時(shí)還存儲(chǔ)諸如CPU 25進(jìn)行各 種處理期間所需的參數(shù)之類(lèi)的信息。在本實(shí)施例的特定情況下，存儲(chǔ)器26 存儲(chǔ)使得CPU 25執(zhí)行與下文將描述的圖15所示的實(shí)施例相等同的音頻信 號(hào)處理的音頻處理程序26a。
在經(jīng)過(guò)CPU 25進(jìn)行的音頻信號(hào)處理后，音頻信號(hào)隨后被提供到DAC 9并被轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。然后，轉(zhuǎn)換后的音頻信號(hào)在放大器IO處被放大， 并隨后被提供到揚(yáng)聲器11 ，從而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器11 。
圖15的流程圖示出了在音頻信號(hào)被輸入到CPU 25中時(shí)進(jìn)行的處理操作。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在此情況下，CPU25將輸入信號(hào)視為一系列預(yù)定的幀單 元。換言之，處理音頻信號(hào)的每個(gè)處理步驟S101至S107是針對(duì)音頻信號(hào) 中的所有幀進(jìn)行的。
首先，輸入音頻信號(hào)在步驟S101中經(jīng)歷LPF處理。換言之，輸入音 頻信號(hào)經(jīng)歷了使用與早前描述的LPF處理器15的濾波特性相類(lèi)似的濾波 特性的濾波處理。結(jié)果，提取出低音信號(hào)。
在隨后的步驟S102中，生成諧波信號(hào)。換言之，從作為步驟S101中 的處理的結(jié)果而提取的低音信號(hào)生成諧波信號(hào)，諧波信號(hào)生成是利用例如 與早前參考圖5所描述的技術(shù)類(lèi)似的技術(shù)來(lái)進(jìn)行的。
在隨后的步驟S103中，檢測(cè)低音信號(hào)電平。在隨后的步驟S104中，
基于電平檢測(cè)結(jié)果對(duì)低音信號(hào)和諧波信號(hào)兩者的電平進(jìn)行調(diào)節(jié)。換言之，
基于早前參考圖7A和7B所描述的輸入/輸出電平特性來(lái)調(diào)節(jié)低音信號(hào)電 平和諧波信號(hào)電平。
在隨后的步驟S105中，將經(jīng)過(guò)電平調(diào)節(jié)的低音信號(hào)和諧波信號(hào)相加 在一起，從而生成第一組合信號(hào)。在隨后的步驟S106中，將第一組合信 號(hào)與輸入音頻信號(hào)相加，從而成第二組合信號(hào)。
在隨后的步驟S107中，逆特性被應(yīng)用到第二組合信號(hào)。更具體而 言，第二組合信號(hào)經(jīng)歷經(jīng)由早前描述的FIR濾波器進(jìn)行的數(shù)字濾波處理， 從而由1/Hb(s)給出的逆特性被應(yīng)用到它。然后結(jié)果被輸出到DAC9。
在隨后的步驟S108中，判定過(guò)程是否應(yīng)當(dāng)被終止。例如，判定是否 發(fā)生了預(yù)先配置的用于終止處理的觸發(fā)。觸發(fā)例如可以是發(fā)出用于終止音 頻信號(hào)的重放的命令的操作性輸入。如果在步驟S108中獲得否定結(jié)果， 則表明處理不應(yīng)當(dāng)被終止，則過(guò)程返回到步驟S101。如果獲得表明處理應(yīng) 當(dāng)被結(jié)束的肯定結(jié)果，則圖15所示的處理操作被終止。
第三實(shí)施例
圖16是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電視機(jī)的配置的示圖。根 據(jù)第三實(shí)施例的電視機(jī)的配置與根據(jù)第一實(shí)施例的電視機(jī)1的配置相同， 不同之處僅在于DSP 7所進(jìn)行的處理不同。因此，圖16主要只圖示出在 此情況下由DSP 7實(shí)現(xiàn)的功能處理塊(在此情況下DSP 7外部的DAC 9也 被示出)。
另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在根據(jù)第三實(shí)施例的電視機(jī)中，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器8 中的音頻處理程序8a的內(nèi)容已被修改，使得用于實(shí)現(xiàn)圖16所示的每個(gè)處 理功能的數(shù)字信號(hào)處理被DSP 7執(zhí)行。
由于已經(jīng)參考圖2描述了圖17所示的一些功能處理塊，因此將相同 的標(biāo)號(hào)用于這些部分，并且出于簡(jiǎn)潔起見(jiàn)將省略對(duì)其的進(jìn)一步描述。
如圖16所示，除了根據(jù)第一實(shí)施例的DSP 7的功能處理塊之外，根 據(jù)第三實(shí)施例的DSP 7還包括部署在諧波生成器19和增益調(diào)節(jié)處理器21 之間的諧波補(bǔ)償處理器30以及部署在加法器16和音頻信號(hào)的通向LPF處 理器15的分割結(jié)點(diǎn)之間的HPF (高通濾波器)處理器31。另外，省略了
設(shè)置在根據(jù)第一實(shí)施例的DSP 7中的揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b。
HPF處理器31被配置為具有與LPF處理器15的截止頻率相同的截止 頻率。這樣，使得HPF處理器31提取輸入音頻信號(hào)的除低音信號(hào)的頻帶 之外的所有頻帶。換言之，提取了揚(yáng)聲器11能夠再現(xiàn)為聲音的中到高頻 信號(hào)。
此外，諧波補(bǔ)償處理器30使由諧波生成器19生成的諧波信號(hào)經(jīng)歷向 其應(yīng)用預(yù)定的信號(hào)特性的濾波處理。與在所有頻帶上進(jìn)行頻率特性的正規(guī) 化和相位響應(yīng)的線性化的前述實(shí)施例不同，諧波補(bǔ)償處理器30不需要將 這些信號(hào)特性應(yīng)用到所有頻帶。而是，進(jìn)行信號(hào)特性的應(yīng)用，以便至少針 對(duì)被添加了諧波的頻帶來(lái)正規(guī)化頻率特性和線性化相位響應(yīng)。
圖17是用于說(shuō)明諧波補(bǔ)償處理器30中配置的特性的示圖。
首先，針對(duì)頻率特性的正規(guī)化和相位響應(yīng)的線性化的特性的配置是與 參考圖8A和8B所述的配置類(lèi)似地進(jìn)行的。更具體而言，測(cè)量由揚(yáng)聲器 11重放的聲音的沖擊響應(yīng)和頻率特性，然后計(jì)算其逆特性。但是，由于在 此情況下特性最終被應(yīng)用到添加了諧波的頻帶，因此在測(cè)量時(shí)不需要如圖 IOA和IOB所示那樣提升低音頻率。
因此，諧波補(bǔ)償處理器30被配置為僅具有計(jì)算出的逆特性中的至少 一部分頻帶的特性。
圖17示出了計(jì)算出的逆特性中的僅一部分頻帶的提取出的特性。在 圖17所示的示例中，提取出了包含75Hz信號(hào)的二次至十三次諧波(即 150 Hz至1 kHz頻帶)的頻帶的特性。由于在本實(shí)施例中生成的諧波信號(hào) 僅包含最高達(dá)三次諧波的諧波，因此諧波補(bǔ)償處理器30僅需要被配置以 由[fD < f < (f0 X 3)]給出的頻帶的逆特性，其中f0是低音信號(hào)的上界頻 率。
這樣，通過(guò)以逆特性中的僅一部分頻帶的特性來(lái)配置諧波補(bǔ)償處理器 30，如圖18所示，對(duì)此情況下的揚(yáng)聲器11的特性進(jìn)行了補(bǔ)償，其中只有 那些與諧波信號(hào)生成相關(guān)的揚(yáng)聲器特性被補(bǔ)償。換言之，只有被應(yīng)用了逆 特性的頻帶被正規(guī)化。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，此情況下的補(bǔ)償只是針對(duì)由諧波生成器19生成的諧波
信號(hào)進(jìn)行的。因此，在此情況下，由LPF處理器15提取的低音信號(hào)和由 HPF處理器31提取的中到高頻信號(hào)被按原樣輸出，而不會(huì)因應(yīng)用到這些 信號(hào)的揚(yáng)聲器11的特性而被補(bǔ)償。換言之，在此情況下，使用逆特性的 補(bǔ)償只對(duì)從音頻信號(hào)生成的單獨(dú)的諧波信號(hào)工作。輸入音頻信號(hào)從而被輸 出，其中揚(yáng)聲器11的特性被應(yīng)用到其所有頻帶，包括被添加了諧波信號(hào) 的頻帶。
由于根據(jù)第三實(shí)施例的上述配置，聯(lián)合實(shí)現(xiàn)了以下優(yōu)點(diǎn)穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn) 了通過(guò)添加諧波信號(hào)而進(jìn)行的低音增強(qiáng)，而不會(huì)有來(lái)自揚(yáng)聲器特性的影 響，并且利用揚(yáng)聲器特性進(jìn)行了聲音再現(xiàn)。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)第三實(shí)施例的音頻信號(hào)處理也可由與第二實(shí)施例相 類(lèi)似的CPU的處理操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，CPU所進(jìn)行的處理操作 類(lèi)似于參考圖15描述的根據(jù)第二實(shí)施例的一系列處理操作，但有以下改 變。在步驟S102中生成諧波信號(hào)之后，但在步驟S104的處理之前，添加 了與諧波補(bǔ)償處理器30所進(jìn)行的處理相等同的處理。此外，在步驟S104 中，進(jìn)行處理，以在如上所述向其應(yīng)用特性的情況下調(diào)節(jié)低音信號(hào)和諧波 信號(hào)的電平。另外，在步驟S106的處理之前，輸入音頻信號(hào)經(jīng)歷了與 HPF處理器31的處理相等同的處理，而在步驟S106中，進(jìn)行處理以將利 用HPF處理濾波的音頻信號(hào)與第一組合信號(hào)相加。當(dāng)然，在此情況下不進(jìn) 行步驟S107的處理。
另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，雖然以上將第三實(shí)施例描述為包括HPF處理，但 不使用HPF處理也可獲得類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)。
第四實(shí)施例
圖19是用于說(shuō)明根據(jù)第四實(shí)施例的信號(hào)處理設(shè)備的配置的示圖。根 據(jù)第四實(shí)施例的電視機(jī)的配置也與根據(jù)第一實(shí)施例的電視機(jī)1的配置類(lèi) 似，不同之處僅在于DSP 7進(jìn)行的處理不同。因此，圖19主要圖示出在 此情況下DSP7實(shí)現(xiàn)的功能處理塊(DAC9也被示出)。
此外，由于己經(jīng)參考圖2和16描述了圖19所示的一些功能處理塊， 因此將相同的標(biāo)號(hào)用于這些部分，并且出于簡(jiǎn)潔起見(jiàn)將省略對(duì)其的進(jìn)一步 描述。
根據(jù)第四實(shí)施例的DSP 7包括根據(jù)第三實(shí)施例的DSP 7的功能處理 塊，并且還包括在第一實(shí)施例中描述的揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b以及EQ 處理器7c。另外，取代圖16所示的諧波補(bǔ)償處理器30,設(shè)置了 EQ補(bǔ)償 處理器32。
類(lèi)似于上述實(shí)施例，揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b將在第一實(shí)施例中描 述的逆特性1/Hb(s)應(yīng)用到從加法器16獲得的第二組合信號(hào)。
此外，在揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b向第二組合信號(hào)應(yīng)用特性之后， EQ處理器7c使第二組合信號(hào)經(jīng)歷向其應(yīng)用所需的EQ目標(biāo)特性的濾波處 理。在經(jīng)歷由EQ處理器7c進(jìn)行的這種濾波處理之后，第二組合信號(hào)被提 供到DAC9。
通過(guò)提供揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b和EQ處理器7c，輸出了這樣的 音頻信號(hào)其分量(除了諧波信號(hào)之外)已經(jīng)由于以類(lèi)似于第一實(shí)施例的 方式補(bǔ)償揚(yáng)聲器11的特性而在頻率上被正規(guī)化并且在相位響應(yīng)上被線性 化，并且其中還利用所需的EQ特性對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行了處理。
因此，第四實(shí)施例提出了用于適應(yīng)EQ處理的技術(shù)。換言之，第四實(shí) 施例防止了在利用諧波信號(hào)實(shí)現(xiàn)的感知到的低音增強(qiáng)中的穩(wěn)定性喪失，這 種喪失是由EQ處理引起的。
例如，考慮EQ處理器7c被配置以如圖20A所示的為諧波頻帶升高增 益的目標(biāo)特性的情況。在這種情況下，即使揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b應(yīng) 用了用于對(duì)從加法器16獲得的第二組合信號(hào)的頻率特性進(jìn)行正規(guī)化并對(duì) 其相位響應(yīng)進(jìn)行線性化的逆特性，第二組合信號(hào)的諧波頻帶的特性仍會(huì)由 于EQ處理器7c進(jìn)行的后續(xù)處理而變得非正規(guī)化。換言之，在利用諧波信 號(hào)實(shí)現(xiàn)的感知到的低音增強(qiáng)中將發(fā)生穩(wěn)定性喪失，該喪失是由如上所述的 變得非正規(guī)化的諧波頻帶的特性引起的。
因此，在第四實(shí)施例中設(shè)置了 EQ補(bǔ)償處理器32。 EQ補(bǔ)償處理器32 向由諧波生成器19生成的諧波信號(hào)應(yīng)用信號(hào)特性，該信號(hào)特性是在EQ處 理器7c中配置的目標(biāo)特性的逆。換言之，在圖20A所示的目標(biāo)特性被配 置的情況下，例如，像圖20B所示那樣的信號(hào)特性被應(yīng)用到諧波信號(hào)。
這樣，通過(guò)向諧波信號(hào)應(yīng)用作為EQ處理器7c的目標(biāo)特性的逆的特
性，防止了由EQ處理器7c的均衡引起的對(duì)使用諧波信號(hào)的低音增強(qiáng)的穩(wěn) 定性的負(fù)面影響。結(jié)果，即使在EQ處理器7c進(jìn)行均衡時(shí)，也穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn) 了使用諧波信號(hào)的低音增強(qiáng)。
這里在EQ處理器7c中配置的目標(biāo)特性并不限于圖20A中以示例方式 示出的僅對(duì)某些頻帶升高增益的特性。目標(biāo)特性也可被配置為模仿另一揚(yáng) 聲器的特性，如圖21A所示。例如，如果圖21A所示的目標(biāo)特性被配置， 則在EQ補(bǔ)償處理器32中配置的特性變得就像圖21B所示的那樣。
在EQ處理器7c中配置的目標(biāo)特性可以是固定的或可變的。如果是可 變的，則在EQ處理器7c中配置的目標(biāo)特性例如可以根據(jù)用戶操作而被修 改。在這種情況下，目標(biāo)特性的修改可通過(guò)類(lèi)似于圖形均衡器那樣使能對(duì) 所設(shè)定的頻帶進(jìn)行增益的每頻帶修改來(lái)實(shí)現(xiàn)?；蛘撸蓮淖鳛轭A(yù)設(shè)提供的 多個(gè)特性中選擇目標(biāo)特性。
由于第四實(shí)施例，將任意的均衡器添加到了音頻信號(hào)處理系統(tǒng)，并且 此外，不論均衡器的類(lèi)型如何，都穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)了使用諧波信號(hào)的低音增 強(qiáng)。 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)第四實(shí)施例的音頻信號(hào)處理也可由與第二實(shí)施例相 類(lèi)似的CPU的處理操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，CPU所進(jìn)行的處理操作 類(lèi)似于參考圖15描述的根據(jù)第二實(shí)施例的一系列處理操作，但有以下改 變。在步驟S102中生成諧波信號(hào)之后，但在步驟S104的處理之前，添加 了與EQ補(bǔ)償處理器32所進(jìn)行的處理相等同的處理。此外，在步驟S104 中，進(jìn)行處理，以在如上所述向其應(yīng)用特性的情況下調(diào)節(jié)低音信號(hào)和諧波 信號(hào)的電平。另外，在步驟S106的處理之前，輸入音頻信號(hào)經(jīng)歷了與 HPF處理器31的處理相等同的處理，而在步驟S106中，進(jìn)行處理以將利 用HPF處理濾波的音頻信號(hào)與第一組合信號(hào)相加。此外，在步驟S107和 S108之間添加了與EQ處理器7c的處理相等同的處理。
另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以從第四實(shí)施例中省略HPF處理。 此外，在第四實(shí)施例中，可以顛倒揚(yáng)聲器補(bǔ)償濾波處理器7b和EQ處 理器7c的布局。換言之，可以顛倒進(jìn)行在從加法器16獲得的第二組合信 號(hào)的分量中應(yīng)用用于正規(guī)化頻率和線性化相位響應(yīng)的特性的處理和EQ處
理的順序。 修改
雖然上文中己經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于上文中 描述的具體示例。
例如，在以上描述中出于簡(jiǎn)單起見(jiàn)，以示例方式將以上實(shí)施例中的音 頻信號(hào)處理描述為對(duì)單個(gè)聲道的音頻信號(hào)進(jìn)行。但是，例如，在利用L聲
道和R聲道進(jìn)行立體聲重放的情況下，或者在進(jìn)行諸如5.1聲道重放之類(lèi) 的多聲道重放的情況下，可以將實(shí)施例配置為對(duì)每聲道音頻信號(hào)進(jìn)行上述 的音頻信號(hào)處理。
此外，除了通過(guò)基于圖5所示的配置的計(jì)算之外，也可以利用其他技 術(shù)來(lái)生成諧波信號(hào)。例如，可以使用利用全波整流方法的技術(shù)，其中通過(guò) 取輸入信號(hào)的絕對(duì)值來(lái)生成諧波信號(hào)，如通過(guò)圖22A和22B中的比較所
不o
此外，雖然以上描述了通過(guò)使用DSP或CPU的數(shù)字處理來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā) 明的音頻信號(hào)處理功能的示例，但是本發(fā)明可被配置為利用模擬電路來(lái)實(shí) 現(xiàn)每個(gè)處理功能。
此外，雖然以上描述了本發(fā)明被應(yīng)用到電視機(jī)的示例，但本發(fā)明也可 被適當(dāng)?shù)貞?yīng)用到很多種電子設(shè)備中，在這些電子設(shè)備中，預(yù)期了使用小型 揚(yáng)聲器的聲音再現(xiàn)，從而對(duì)低音信號(hào)的滿意再現(xiàn)是很困難的。例如，本發(fā) 明可被適當(dāng)?shù)貞?yīng)用到具有小型揚(yáng)聲器的有源揚(yáng)聲器設(shè)備，或者應(yīng)用到便攜 式視頻游戲設(shè)備。
此外，雖然脫離了本發(fā)明的范圍，但在第三和第四實(shí)施例中以示例方 式具體描述的音頻信號(hào)處理系統(tǒng)也可被配置為僅利用諧波信號(hào)來(lái)增強(qiáng)低 音，而不通過(guò)提升低音信號(hào)來(lái)進(jìn)行增強(qiáng)。在這種情況下DSP的功能處理塊 的示例性配置分別在圖23和24中示出。在此情況下，從圖16和19的配 置中去除了低音信號(hào)電平調(diào)節(jié)控制子過(guò)程(即利用增益調(diào)節(jié)處理器17和 增益調(diào)節(jié)控制處理器20對(duì)低音信號(hào)執(zhí)行的增益控制功能)和加法器22。 從而，DSP被配置成使得來(lái)自LPF處理器15的輸出僅被提供到電平檢測(cè) 處理器18和諧波生成器19，并且來(lái)自增益調(diào)節(jié)處理器21的輸出被加法器16添加到音頻信號(hào)。
當(dāng)DSP被配置為如上所述僅利用諧波信號(hào)來(lái)增強(qiáng)低音時(shí)，低音信號(hào)輸 出變得不必要。因此，HPF處理器31的HPF處理可在信號(hào)已被加法器16 組合之后進(jìn)行，如圖23和24所示。
另外，在此情況下，增益調(diào)節(jié)控制處理器20的增益控制特性被修 改，使得即使在低音信號(hào)的輸入電平(即檢測(cè)到的電平)相對(duì)較低時(shí)，也 實(shí)現(xiàn)了利用諧波信號(hào)的感知到的低音增強(qiáng)。換言之，增益控制特性在此情 況下被修改，使得像圖7B所示那樣有一部分不被輸出，其中當(dāng)?shù)鸵粜盘?hào) 的輸入電平較低時(shí)諧波信號(hào)不被輸出。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，即使在此情況下，所需的信號(hào)特性也可被獨(dú)立地僅僅應(yīng) 用到諧波信號(hào)的分量，而不影響輸入音頻信號(hào)的分量，這可以通過(guò)至少在 與輸入音頻信號(hào)組合之前將所需的信號(hào)特性應(yīng)用到諧波信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這 樣，如在第三和第四實(shí)施例中所述，通過(guò)將逆特性僅僅應(yīng)用到諧波信號(hào)以 便對(duì)頻率進(jìn)行正規(guī)化(以及對(duì)相位響應(yīng)進(jìn)行線性化)，獨(dú)立地穩(wěn)定了利用 諧波信號(hào)的低音增強(qiáng)。另外，可以實(shí)現(xiàn)利用原始揚(yáng)聲器特性的聲音再現(xiàn)， 或者可以使用任意的均衡器，同時(shí)還通過(guò)向諧波信號(hào)分量應(yīng)用作為EQ處 理器的目標(biāo)特性的逆的特性來(lái)穩(wěn)定利用諧波信號(hào)的低音增強(qiáng)。
另外，圖23和24中的配置不需要被配置為根據(jù)低音信號(hào)電平來(lái)嚴(yán)格 調(diào)節(jié)諧波信號(hào)電平。換言之，利用缺少電平檢測(cè)處理器18、增益調(diào)節(jié)控制 處理器20和增益調(diào)節(jié)處理器21的配置，仍獲得類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)。但是，通過(guò) 提供如圖23和24所示的可配置來(lái)調(diào)節(jié)諧波信號(hào)電平的這種裝置，可以使 諧波信號(hào)的輸出電平的特性成為相對(duì)于輸入低音信號(hào)電平的任意非線性特 性。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，取決于設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以進(jìn)行 各種修改、組合、子組合和變更，只要它們處于所附權(quán)利要求或其等同物 的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明包含與2007年8月23日向日本專(zhuān)利局提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)JP 2007-216983相關(guān)的主題，這里通過(guò)引用將該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容并入。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)處理設(shè)備，包括低音信號(hào)提取器，該低音信號(hào)提取器從輸入音頻信號(hào)中提取低頻帶信號(hào)；諧波生成器，該諧波生成器從由所述低音信號(hào)提取器提取的所述低頻帶信號(hào)生成諧波信號(hào)；電平檢測(cè)器，該電平檢測(cè)器檢測(cè)由所述低音信號(hào)提取器提取的所述低頻帶信號(hào)的電平；以及調(diào)節(jié)控制器，該調(diào)節(jié)控制器控制對(duì)由所述低音信號(hào)提取器提取的所述低頻帶信號(hào)的電平和由所述諧波生成器生成的所述諧波信號(hào)的電平兩者的調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)是根據(jù)由所述電平檢測(cè)器檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào)的電平來(lái)進(jìn)行的。
2. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理設(shè)備，還包括加法器，該加法器將被所述調(diào)節(jié)控制器進(jìn)行了電平調(diào)節(jié)的所述低頻帶 信號(hào)和所述諧波信號(hào)與所述輸入音頻信號(hào)相加；以及第一濾波器，該第一濾波器將設(shè)定的信號(hào)特性應(yīng)用到由所述加法器將 所述低頻帶信號(hào)、所述諧波信號(hào)和所述音頻信號(hào)加在一起而產(chǎn)生的組合信 號(hào)分量。
3. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理設(shè)備，其中所述調(diào)節(jié)控制器控制對(duì)所 述低頻帶信號(hào)的電平的調(diào)節(jié)，使得所述低頻帶信號(hào)的輸出電平被抑制到固 定電平，這種調(diào)節(jié)是當(dāng)由所述電平檢測(cè)器檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào)的電平 變得大于預(yù)定閾值時(shí)進(jìn)行的。
4. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理設(shè)備，其中所述調(diào)節(jié)控制器控制對(duì)所 述諧波信號(hào)的電平的調(diào)節(jié)，使得當(dāng)由所述電平檢測(cè)器檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào)的電平等于或小于預(yù)定 的閾值時(shí)，所述諧波信號(hào)不被輸出，并且當(dāng)所述低頻帶信號(hào)的電平變得大于所述預(yù)定的閾值時(shí)，所述諧波信號(hào) 的輸出電平變得與檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào)的電平成比例。
5. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理設(shè)備，其中所述調(diào)節(jié)控制器 控制對(duì)所述低頻帶信號(hào)的電平的調(diào)節(jié)，使得所述低頻帶信號(hào)的輸出電平被抑制到固定電平，這種調(diào)節(jié)是當(dāng)由所述電平檢測(cè)器檢測(cè)到的所述低頻 帶信號(hào)的電平變得大于第一閾值時(shí)進(jìn)行的，并且 控制對(duì)所述諧波信號(hào)的電平的調(diào)節(jié)，使得當(dāng)由所述電平檢測(cè)器檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào)的電平等于或小于 第二閾值時(shí)，所述諧波信號(hào)不被輸出，并且當(dāng)所述低頻帶信號(hào)的電平變得大于所述第二閾值時(shí)，所述諧波信 號(hào)的輸出電平變得與檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào)的電平成比例。
6. 如權(quán)利要求2所述的信號(hào)處理設(shè)備，其中所述第一濾波器應(yīng)用作為 基于所述信號(hào)處理設(shè)備的輸出信號(hào)來(lái)進(jìn)行聲音再現(xiàn)的揚(yáng)聲器的特性的逆的 信號(hào)特性。
7. 如權(quán)利要求6所述的信號(hào)處理設(shè)備，其中所述逆特性是基于通過(guò)使 所述揚(yáng)聲器輸出低頻帶己被預(yù)先提升的參考信號(hào)而測(cè)量的揚(yáng)聲器特性來(lái)計(jì) 算的，所述低頻帶對(duì)應(yīng)于被所述低音信號(hào)提取器提取的頻率的范圍。
8. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理設(shè)備，還包括第二濾波器，該第二濾波器在所述諧波信號(hào)被所述調(diào)節(jié)控制器進(jìn)行電 平調(diào)節(jié)之前，向所述諧波信號(hào)應(yīng)用所需的信號(hào)特性。
9. 如權(quán)利要求8所述的信號(hào)處理設(shè)備，還包括加法器，該加法器將被所述調(diào)節(jié)控制器進(jìn)行了電平調(diào)節(jié)的所述低頻帶 信號(hào)和所述諧波信號(hào)與所述輸入信號(hào)相加；其中，所述第二濾波器向所述諧波信號(hào)應(yīng)用作為基于所述信號(hào)處理設(shè) 備的輸出信號(hào)來(lái)進(jìn)行聲音再現(xiàn)的揚(yáng)聲器的特性的逆的信號(hào)特性。
10. 如權(quán)利要求8所述的信號(hào)處理設(shè)備，還包括加法器，該加法器將被所述調(diào)節(jié)控制器進(jìn)行了電平調(diào)節(jié)的所述低頻帶 信號(hào)和所述諧波信號(hào)與所述輸入音頻信號(hào)相加；第一濾波器，該第一濾波器將信號(hào)特性應(yīng)用到由所述加法器將所述低 頻帶信號(hào)、所述諧波信號(hào)和所述輸入音頻信號(hào)加在一起而產(chǎn)生的組合信號(hào) 分量，所述信號(hào)特性是基于來(lái)自所述信號(hào)處理設(shè)備的輸出信號(hào)來(lái)進(jìn)行聲音 再現(xiàn)的揚(yáng)聲器的特性的逆；以及均衡處理器，該均衡處理器進(jìn)行均衡處理，以便將作為目標(biāo)特性的所 需信號(hào)特性應(yīng)用到由所述加法器將所述低頻帶信號(hào)、所述諧波信號(hào)和所述 輸入音頻信號(hào)加在一起而產(chǎn)生的組合信號(hào)分量；其中所述第二濾波器向所述諧波信號(hào)應(yīng)用作為所述均衡處理器的目標(biāo) 特性的逆的信號(hào)特性。
11. 一種信號(hào)處理方法，包括以下步驟 從輸入音頻信號(hào)中提取低頻帶信號(hào)； 從在提取步驟中提取的所述低頻帶信號(hào)生成諧波信號(hào)； 檢測(cè)在提取步驟中提取的所述低頻帶信號(hào)的電平；以及 控制對(duì)在提取步驟中提取的所述低頻帶信號(hào)的電平和在生成步驟中生成的所述諧波信號(hào)的電平兩者的調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)是根據(jù)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)到 的所述低頻帶信號(hào)的電平來(lái)進(jìn)行的。
12. 如權(quán)利要求11所述的信號(hào)處理方法，還包括以下步驟 將在調(diào)節(jié)控制步驟中被進(jìn)行了電平調(diào)節(jié)的所述低頻帶信號(hào)和所述諧波信號(hào)與所述輸入音頻信號(hào)相加；以及進(jìn)行第一濾波，以便將設(shè)定的信號(hào)特性應(yīng)用到由在相加步驟中將所述 低頻帶信號(hào)、所述諧波信號(hào)和所述音頻信號(hào)加在一起而產(chǎn)生的組合信號(hào)分
13. 如權(quán)利要求11所述的信號(hào)處理方法，其中，在調(diào)節(jié)控制步驟中， 對(duì)所述低頻帶信號(hào)的電平的調(diào)節(jié)被控制，使得所述低頻帶信號(hào)的輸出電平 被抑制到固定電平，這種調(diào)節(jié)是當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào) 的電平變得大于預(yù)定閾值時(shí)進(jìn)行的。
14. 如權(quán)利要求11所述的信號(hào)處理方法，其中，在調(diào)節(jié)控制步驟中， 對(duì)所述諧波信號(hào)的電平的調(diào)節(jié)被控制，使得當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào)的電平等于或小于預(yù)定的閾 值時(shí)，所述諧波信號(hào)不被輸出，并且當(dāng)所述低頻帶信號(hào)的電平變得大于所述預(yù)定的閾值時(shí)，所述諧波信號(hào) 的輸出電平變得與檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào)的電平成比例。
15. 如權(quán)利要求11所述的信號(hào)處理方法，其中，在調(diào)節(jié)控制步驟中 對(duì)所述低頻帶信號(hào)的電平的調(diào)節(jié)被控制，使得所述低頻帶信號(hào)的輸出電平被抑制到固定電平，這種調(diào)節(jié)是當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)到的所述低頻帶 信號(hào)的電平變得大于第一閾值時(shí)進(jìn)行的，并且 對(duì)所述諧波信號(hào)的電平的調(diào)節(jié)被控制，使得當(dāng)在檢測(cè)步驟中檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào)的電平等于或小于第二 閾值時(shí)，所述諧波信號(hào)不被輸出，并且當(dāng)所述低頻帶信號(hào)的電平變得大于所述第二閾值時(shí)，所述諧波信 號(hào)的輸出電平變得與檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào)的電平成比例。
16. 如權(quán)利要求12所述的信號(hào)處理方法，其中，在第一濾波步驟中， 作為基于所述信號(hào)處理方法的輸出信號(hào)來(lái)進(jìn)行聲音再現(xiàn)的揚(yáng)聲器的特性的 逆的信號(hào)特性被應(yīng)用。
17. 如權(quán)利要求16所述的信號(hào)處理方法，其中所述逆特性是基于通過(guò) 使所述揚(yáng)聲器輸出低頻帶已被預(yù)先提升的參考信號(hào)而測(cè)量的揚(yáng)聲器特性來(lái) 計(jì)算的，所述低頻帶對(duì)應(yīng)于在提取步驟中提取的頻率的范圍。
18. 如權(quán)利要求11所述的信號(hào)處理方法，還包括以下步驟 進(jìn)行第二濾波，以便在所述諧波信號(hào)在調(diào)節(jié)控制步驟中被進(jìn)行電平調(diào)節(jié)之前，向所述諧波信號(hào)應(yīng)用所需的信號(hào)特性。
19. 如權(quán)利要求18所述的信號(hào)處理方法，還包括以下步驟 將在調(diào)節(jié)控制步驟中被進(jìn)行了電平調(diào)節(jié)的所述低頻帶信號(hào)和所述諧波信號(hào)與所述輸入信號(hào)相加；其中，在第二濾波步驟中，作為基于所述信號(hào)處理方法的輸出信號(hào)來(lái) 進(jìn)行聲音再現(xiàn)的揚(yáng)聲器的特性的逆的信號(hào)特性被應(yīng)用到所述諧波信號(hào)。
20. 如權(quán)利要求18所述的信號(hào)處理方法，還包括以下步驟 將在調(diào)節(jié)控制步驟中被進(jìn)行了電平調(diào)節(jié)的所述低頻帶信號(hào)和所述諧波信號(hào)與所述輸入音頻信號(hào)相加；進(jìn)行第一濾波，以便將信號(hào)特性應(yīng)用到由在相加步驟中將所述低頻帶 信號(hào)、所述諧波信號(hào)和所述輸入音頻信號(hào)加在一起而產(chǎn)生的組合信號(hào)分 量，所述信號(hào)特性是基于來(lái)自所述信號(hào)處理方法的輸出信號(hào)來(lái)進(jìn)行聲音再 現(xiàn)的揚(yáng)聲器的特性的逆；以及進(jìn)行均衡處理，以便將作為目標(biāo)特性的所需信號(hào)特性應(yīng)用到由在相加 步驟中將所述低頻帶信號(hào)、所述諧波信號(hào)和所述輸入音頻信號(hào)加在一起而 產(chǎn)生的組合信號(hào)分量；其中，在第二濾波步驟中，作為均衡處理步驟的目標(biāo)特性的逆的信號(hào) 特性被應(yīng)用到所述諧波信號(hào)。
21. —種使得信號(hào)處理設(shè)備執(zhí)行以下步驟的程序從輸入音頻信號(hào)中提取低頻帶信號(hào)；從在所述提取步驟中提取的所述低頻帶信號(hào)生成諧波信號(hào)； 檢測(cè)在所述提取步驟中提取的所述低頻帶信號(hào)的電平；以及 控制對(duì)在所述提取步驟中提取的所述低頻帶信號(hào)的電平和在所述生成步驟中生成的所述諧波信號(hào)的電平兩者的調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)是根據(jù)在所述檢測(cè)步驟中檢測(cè)到的所述低頻帶信號(hào)的電平來(lái)進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明提供了信號(hào)處理設(shè)備、信號(hào)處理方法及其程序。一種信號(hào)處理設(shè)備包括低音信號(hào)提取器、諧波生成器、電平檢測(cè)器和調(diào)節(jié)控制器。低音信號(hào)提取器首先從輸入音頻信號(hào)中提取低音信號(hào)。由調(diào)節(jié)控制器提升低音信號(hào)電平直到電平檢測(cè)器檢測(cè)到處于設(shè)定電平的低音信號(hào)電平為止，實(shí)現(xiàn)了聽(tīng)起來(lái)自然的低音增強(qiáng)。對(duì)于高于設(shè)定電平的輸入低音信號(hào)電平，利用由諧波生成器從低音信號(hào)生成的諧波信號(hào)虛擬地增強(qiáng)了低音。結(jié)果，提升方法和虛擬信號(hào)增強(qiáng)方法的缺點(diǎn)被相互補(bǔ)償，并且獲得了低音增強(qiáng)的增效優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03G5/00GK101373961SQ200810214029
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者沖本越, 山田裕司 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社