專利名稱：增加揚聲器感知響度的系統(tǒng)的制作方法
增加揚聲器感知響度的系統(tǒng)
背景技術(shù)：
便攜媒體設備的物理尺寸限制通常使得這些設備中的揚聲器的尺寸相當小。小揚聲器驅(qū)動器遭受到低輸出級別，并且通常不能再現(xiàn)整個可聽頻率范圍。當增加幅度時，引入失真并且消耗了更多的電池功率。其中典型地使用這些設備的噪聲環(huán)境只對于這些問題有
丁.十 I、貝獻。與源自這些設備的低級別相抗爭的現(xiàn)有解決方案傾向于包括添加諸如外部揚聲器之類的硬件。這些解決方案或者通過增加已經(jīng)仔細設計為較小的設備體積或者通過在消費者周圍攜帶大量小器具而與便攜性觀念背道而馳。

發(fā)明內(nèi)容
在特定的實施例中，提出了一種用于增加音頻信號的響度的系統(tǒng)，以向收聽者展現(xiàn)比揚聲器本來提供的響度更大的感知響度。所述系統(tǒng)可以包括以下的一個或兩個頻率抑制器、響度調(diào)節(jié)器、均衡器和失真控制模塊。所述頻率抑制器可以通過濾出低頻和/或高頻頻率來增加音頻信號中的凈空空間。所述響度調(diào)節(jié)器可以計算音頻信號的響度，并且向所述音頻信號施加增益以增加響度。所述均衡器還可以通過對揚聲器頻率響應的通帶部分進行衰減來增加凈空空間。所述失真控制模塊可以在音頻信號中感應部分諧波失真來進一步增加響度。在特定的實施例中，一種用于增加音頻信號響度的系統(tǒng)包括頻率抑制器，具有一個或多個濾波器，所述濾波器可以通過對電子音頻信號的低頻和高頻進行濾波以產(chǎn)生第一濾波的音頻信號來增加電子音頻信號中的凈空空間，其中所述低頻和高頻是實質(zhì)上通過揚聲器不能再現(xiàn)的。所述系統(tǒng)還可以包括響度調(diào)節(jié)器，所述響度調(diào)節(jié)器具有響度分析器，所述響度分析器可以利用一個或多個處理器、至少部分地通過利用一個或多個響度濾波器對第一濾波的音頻信號進行處理來計算第一濾波的音頻信號的響度，所述響度濾波器可以對人類聽覺系統(tǒng)進行近似。響度分析器還可以將計算的響度與響度基準級別進行比較。所述響度調(diào)節(jié)器還可以包括增益控制模塊，所述增益控制模塊可以計算將要施加至第一濾波的音頻信號的一個或多個增益，并且將所述一個或多個增益施加至第一濾波的音頻信號以產(chǎn)生放大的音頻信號。所述一個或多個增益的這種計算可以是至少部分地基于計算的響度和響度基準級別之間的差。所述系統(tǒng)還可以包括失真控制模塊，所述失真控制模塊可以通過至少將第一濾波的音頻信號的一個或多個采樣映射到在正弦和表中存儲的一個或多個值來在第一濾波的音頻信號中感應出部分諧波失真。所述正弦和表可以根據(jù)低階諧波之和來產(chǎn)生。在特定的實施例中，一種增加音頻信號的感知響度的方法可以包括接收電子音頻信號，并且使用一個或多個處理器利用頻率抑制器對所述電子音頻信號進行處理。所述頻率抑制器可以對電子音頻信號的低頻和高頻之一或兩者進行濾波，以產(chǎn)生濾波的音頻信號，使得所述濾波的音頻信號具有增加的凈空空間。所述方法還可以包括至少部分地通過利用一個或多個響度濾波器對濾波的音頻信號進行處理來估計濾波的音頻信號的響度以產(chǎn)生音頻信號的估計響度，所述響度濾波器可以對人類聽覺系統(tǒng)進行近似。所述方法還可以包括至少部分地基于估計的響度來計算將要施加至濾波的音頻信號的一個或多個增益。 此外，所述方法可以通過向濾波的音頻信號施加一個或多個增益來增加濾波的音頻信號的響度。在特定的實施例中，一種用于增加音頻信號的響度的系統(tǒng)包括頻率抑制器，所述頻率抑制器具有一個或多個濾波器，所述濾波器可以通過對電子音頻信號的低頻和高頻之一或兩者進行濾波以產(chǎn)生第一濾波的音頻信號來增加電子音頻信號的凈空空間，所述濾波的音頻信號具有比所述電子音頻信號更大的凈空空間。所述系統(tǒng)也可以包括響度調(diào)節(jié)器， 所述響度調(diào)節(jié)器具有響度分析器，所述響度分析器可以利用一個或多個處理器來估計濾波的音頻信號的響度，并且將計算的響度與響度基準級別進行比較。所述響度調(diào)節(jié)器也可以具有增益控制模塊，所述增益控制模塊可以至少部分地基于計算的響度和響度基準級別之間的差來計算一個或多個增益，并且通過向濾波的音頻信號施加所述一個或多個增益以產(chǎn)生放大的音頻信號來增加濾波的音頻信號的響度。在特定的實施例中，可以提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀介質(zhì)具有存儲在其上的指令，所述指令引起一個或多個處理器執(zhí)行增加音頻信號的感知響度的方法。所述方法可以包括接收電子音頻信號，并且至少部分地通過利用一個或多個響度濾波器對電子音頻信號進行處理來估計電子音頻信號的響度以產(chǎn)生音頻信號的估計響度，所述響度濾波器可以對人類聽覺系統(tǒng)進行近似。所述方法還可以包括至少部分地基于估計的響度來計算將要施加至電子音頻信號的一個或多個增益。所述方法還可以包括通過向電子音頻信號施加一個或多個增益以產(chǎn)生放大的音頻信號來增加電子音頻信號的感知響度。此夕卜，所述方法可以包括通過在放大的音頻信號中感應部分飽和來增加信號能量，其中所述感應可以包括向放大的音頻信號施加從諧波組合中得出的非線性變換。在特定的實施例中，一種減小音頻信號中的限幅的方法可以包括接收輸入音頻信號；提供正弦和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所述正弦和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有由低階諧波之和產(chǎn)生的值；以及利用一個或多個處理器使用所述正弦和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將輸入音頻信號映射到輸出音頻信號，使得將至少一些低階諧波疊加到輸入音頻信號。結(jié)果在特定的實施例中，輸出音頻信號的至少一部分具有比輸入音頻信號更大的能量。在特定的實施例中，一種增加音頻信號的響度的方法可以包括接收電子音頻信號，以及使用一個或多個處理器利用頻率抑制器處理所述電子音頻信號。所述頻率抑制器可以對電子音頻信號的低頻和高頻之一或兩者進行濾波，以產(chǎn)生濾波的音頻信號，使得所述濾波的音頻信號相對于電子音頻信號具有增加的凈空空間。在特定的實施例中，所述頻率抑制器不是分頻濾波器。所述方法也可以包括至少部分地基于增加的凈空空間來得出一個或多個增益以施加至濾波的音頻信號，并且向濾波的音頻信號施加一個或多個增益以增加音頻信號的響度。在特定的實施例中，一種增加音頻信號的響度的方法包括接收電子音頻信號，并且提供具有頻率響應的均衡濾波器，所述均衡濾波器可以對電子音頻信號的通帶區(qū)域進行衰減。所述通帶區(qū)域可以與通過揚聲器不能再現(xiàn)的揚聲器頻率響應的區(qū)域相對應。所述方法也可以包括使用一個或多個處理器向所述電子音頻信號施加均衡濾波器，以增加所述電子音頻信號中的凈空空間。此外，所述方法可以包括使用電子音頻信號中增加的凈空空間來增加電子音頻信號的響度。為了總結(jié)本公開的目的，這里已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定方面、優(yōu)點和新穎特征。應該理解的是根據(jù)這里公開的本發(fā)明任意具體實施例不必實現(xiàn)所有的這些優(yōu)點。因此，可以按照實現(xiàn)這里所教導的一個優(yōu)點或一組優(yōu)點、而不必實現(xiàn)由這里所教導或建議的其他優(yōu)點的方式來實現(xiàn)或執(zhí)行這里所公開的本發(fā)明。


貫穿附圖，將參考數(shù)字重復用于表示參考元件之間的對應性。提供附圖以說明這里描述的本發(fā)明實施例，但是不會限制本發(fā)明的范圍。圖1示出了用于增加音頻信號的感知響度的系統(tǒng)的實施例；圖2示出了圖1系統(tǒng)的頻率抑制器的實施例；圖3示出了在通過頻率抑制器的頻率抑制之前和之后的音頻信號的示例頻譜；圖4示出了圖3的音頻信號的示例時域表示；圖5示出了圖1的系統(tǒng)的響度調(diào)節(jié)器的實施例；圖6示出了示例等響度曲線的圖表；圖7示出了具有基于響度調(diào)節(jié)器的響度調(diào)節(jié)而增加的增益的音頻信號的示例頻譜；圖8示出了圖7的音頻信號的示例時域表示；圖9示出了圖1系統(tǒng)的示例均衡器；圖10示出了圖1系統(tǒng)的示例失真控制模塊；圖11示出了正弦波的示例時域表示；圖12示出了圖11的正弦波的示例頻譜；圖13示出了限幅正弦波的示例時域表示；圖14示出了圖13的限幅正弦波的示例頻譜；圖15示出了與圖14的限幅正弦波譜相比具有減小的諧波個數(shù)的示例頻譜；圖16示出了與圖15的頻譜相對應的部分飽和波的示例時域表示；圖17示出了正弦和映射函數(shù)的實施例；以及圖18示出了音頻信號的示例時域表示和失真受控的音頻信號。
具體實施例方式I.介紹移動電話和其他類似尺寸的裝置傾向于具有較小的揚聲器，所述較小的揚聲器在它們產(chǎn)生的聲音音量方面受限。在存在背景噪聲的情況下，因此難以聽到移動電話的對話、 音樂和其他音頻。該公開描述了一種用于增加揚聲器的感知響度的系統(tǒng)和方法。這些系統(tǒng)和方法可以用于引起揚聲器發(fā)出比只增加音量可實現(xiàn)的更響亮的聲音。在特定的實施例中，增加音頻信號的凈空空間以準備針對響度而調(diào)節(jié)所述音頻信號?？梢酝ㄟ^濾出揚聲器不能再現(xiàn)的頻率來增加凈空空間，使得可以針對所述信號實現(xiàn)附加的放大級別。然后，可以根據(jù)一個或多個直觀響度曲線來分析音頻信號，以確定可以感知到音頻信號的多大響度。在感知的響度可能較低的情況下，可以增加音頻信號的至少一部分的增益。為了進一步增加音頻信號的響度，在特定的實施例中可以使用失真控制處理。失真控制處理可以通過感應選定的失真來向音頻信號疊加額外的能量。在特定的實施例中， 可以通過將音頻信號映射到具有附加諧波但是比完全飽和信號更少諧波的輸出信號來執(zhí)行失真控制。II.系統(tǒng)概沭圖1示出了用于調(diào)節(jié)音頻信號的感知響度的響度調(diào)節(jié)系統(tǒng)100的實施例。所述響度調(diào)節(jié)系統(tǒng)100可以在任意音頻系統(tǒng)或基于處理器的系統(tǒng)中實現(xiàn)，例如移動電話、個人數(shù)字助手(PDA)、音樂播放器(例如MP3播放器)、電視，或者在任意計算裝置中，例如膝上型計算機、臺式計算機、平板計算機等。有利地在特定的實施例中，響度調(diào)節(jié)系統(tǒng)100可以引起揚聲器發(fā)出比只通過增加音量可以實現(xiàn)的更響亮的聲音。響度調(diào)節(jié)系統(tǒng)100的所述實施例包括頻率抑制器110、響度調(diào)節(jié)器120、均衡器130 和失真控制模塊140。這些部件的每一個均可以在具有硬件和/或軟件的機器中實現(xiàn)。例如，可以在一個或多個處理器中實現(xiàn)這些部件。頻率抑制器110接收音頻輸入信號，并且可以濾出或者抑制音頻輸入信號的特定頻率。例如，低頻和高頻信號是通過許多小揚聲器或低質(zhì)量揚聲器不能再現(xiàn)或幾乎不能再現(xiàn)的。如果將低頻或高頻聲音提供給這種揚聲器，即使這種聲音聽不見揚聲器可能仍然試圖再現(xiàn)所述聲音。在試圖再現(xiàn)這些頻率時揚聲器的不必要移動可能產(chǎn)生失真。因此，在特定實施例中，頻率抑制器110去除或者衰減了這些不能再現(xiàn)頻率中的特定部分。通過濾出不能再現(xiàn)的頻率，頻率抑制器110可以減小失真并且也增加了音頻信號的凈空空間。音頻信號的凈空空間可以包括音頻信號的峰值和音頻信號的飽和點之間的差。在數(shù)字音頻系統(tǒng)中，所述飽和點可以是OdB。在一些實施例中，頻率抑制器110不會增加凈空空間，但是減小了不能再現(xiàn)頻率中的能量，允許通過響度調(diào)節(jié)器120將能量施加至更多可再現(xiàn)的頻率。頻率抑制器110可以包括一個或多個濾波器(參見例如圖2、以促進低頻和/或高頻的去除。這些濾波器的截止頻率和其他濾波器特性可以是依賴于揚聲器的，因為不同的揚聲器能夠再現(xiàn)不同的頻率。可以通過實驗為各種揚聲器選擇截止頻率。例如，可以向揚聲器提供測試信號，并且可以在頻率響應中檢測聽得見的頻率。因此，頻率抑制器110可以為具體的揚聲器而定制。頻率抑制器110也可以基于響度調(diào)節(jié)系統(tǒng)100使用什么類型的揚聲器來動態(tài)地調(diào)節(jié)濾波器。在特定的實施例中，頻率抑制器110可以用于濾出可再現(xiàn)的頻率以提供附加凈空空間。頻率抑制器110甚至可以利用能夠再現(xiàn)大多數(shù)頻率的揚聲器來可以執(zhí)行這種濾波。 增加的凈空空間可以在潛在地無保真折衷的情況下允許更大的響度調(diào)節(jié)。在諸如移動電話應用之類的特定音頻應用中這種折衷是可接受的。一旦頻率抑制器110已經(jīng)從音頻輸入信號中濾出了特定的頻率，響度調(diào)節(jié)器120 可以使用新增加的凈空空間來增加信號的響度。響度可以是人類聽覺系統(tǒng)的屬性，所述屬性允許按照從安靜到響亮的尺度對聲音分類。感知的響度可以隨頻率而變化，與以分貝 (dB)為單位測量的聲壓級別不同(參見圖6)。在特定的實施例中，響度調(diào)節(jié)器120使用人類聽覺系統(tǒng)的音質(zhì)模型來確定濾波的音頻信號的響度并且增加這種響度。
響度調(diào)節(jié)器120可以使用感知的響度信息來施加一個或多個增益，所述增益可以增加濾波的信號中的可再現(xiàn)頻率區(qū)域的級別(例如平均級別)。在特定的實施例中， 響度調(diào)節(jié)器120使用在2008年12月19日遞交的題為“調(diào)節(jié)音頻信號的感知響度的系統(tǒng)(System for Adjusting Perceived Loudness of Audio Signals)，，的美國專利申請 No. 12/340，364(下文中稱作“364申請”)中描述的響度調(diào)節(jié)技術(shù)，將其公開全部結(jié)合在此作為參考。將與在“364申請”中描述的這些技術(shù)有關(guān)的更多細節(jié)具體地結(jié)合在下面作為參考。在替代實施例中，響度調(diào)節(jié)器120可以無需確定感知的響度就向濾波的信號施加增益。這種增益可以是與通過頻率抑制器110獲得的凈空空間的量大致相等。所述增益也可以大于或小于所述凈空空間的值。響度調(diào)節(jié)器120向均衡器130提供放大的信號。均衡器130可以是參量均衡器等， 其包括一個或多個濾波器，用于補償或試圖補償揚聲器的頻率響應中的不完整性。因為大多數(shù)揚聲器不會對于所有聽得見的頻率表現(xiàn)出理想的平坦頻率響應，均衡器130可以將揚聲器的頻率響應中的峰值和谷值變平，以便使得所述揚聲器表現(xiàn)得如同其具有更加理想的響應。在一些實施例中，均衡器130的一個或多個濾波器的參數(shù)可以通過實驗來選擇， 例如中心頻率、滾降、增益等。例如，可以向揚聲器提供測試信號，并且可以在頻率響應中檢測峰值和谷值。可以選擇濾波器參數(shù)以便補償峰值和谷值。均衡濾波器130可以包括多個頻帶，每一個頻帶均具有可能不同的增益，例如所述增益可以是峰值和/或谷值的倒數(shù)，以便產(chǎn)生更平坦的響應。均衡器130能夠至少部分地基于響度調(diào)節(jié)系統(tǒng)100使用的揚聲器的類型來動態(tài)地選擇濾波器參數(shù)。那么，當響度調(diào)節(jié)器120向均衡器130提供放大的音頻信號時，均衡器130可以施加在揚聲器測試階段產(chǎn)生的一個或多個濾波器。在特定的實施例中，所述失真控制模塊140還增加了音頻信號中的能量以引起信號發(fā)聲更大。所述失真控制模塊140可以通過增加音頻信號的特定部分的幅度并且通過向音頻信號的特定部分施加選定的失真來增加信號能量。所述失真控制模塊140可以通過在音頻信號中感應諧波來提供選定的失真。然而在特定的實施例中，所述失真控制模塊140 在音頻信號中感應比完全飽和或限幅信號中存在的更少的諧波。因此在特定的實施例中， 失真控制模塊140使用軟限幅的形式來增加信號能量。在一個實施例中，失真控制模塊140使用映射表等將輸入采樣映射為輸出映射。 失真控制模塊140可以針對幅度相對較低的采樣線性地或近似線性地映射所述信號，例如不接近峰值(例如OdB)的采樣。線性映射可以增加這些采樣的幅度。對于接近峰值的采樣，失真控制模塊140可以非線性地映射所述采樣以感應出一些而非全部諧波失真。結(jié)果在特定的實施例中，失真控制模塊140可以將音頻信號變換為具有一些而不是過多失真的更響亮的音頻信號。在一些失真相對于更大響度中的折衷對于一些收聽者來說是可以理解的。例如，當收聽者使用具有小揚聲器的電話時，失真控制模塊140可以引起聲音更大的語音對話，而幾乎不會或不會減小音頻質(zhì)量。失真控制模塊140也可以用于減小或軟化已經(jīng)飽和的信號中的限幅。例如，飽和或限幅可能是由均衡器130和/或響度調(diào)節(jié)器120引起的。失真控制模塊140可以對限幅進行軟化以減小至少一些失真，同時也保留了由響度調(diào)節(jié)器120和/或均衡器130提供的至少一些增加的信號能量。在一些實施例中可以改變相對于圖1如上所述的特征。例如，均衡器130可以用于進一步減小揚聲器的頻率響應中的谷值，來代替補償所述谷值。揚聲器響應中的谷值可以表示揚聲器不能再現(xiàn)的頻率區(qū)域。為了節(jié)省附加的能量和/或凈空空間，均衡器130可以進一步衰減谷值。結(jié)果，所述揚聲器幾乎不能或不能產(chǎn)生用于那些頻率的能量。另外，均衡器130可以放置在頻率抑制器110和響度調(diào)節(jié)器120之間，來代替放置在響度調(diào)節(jié)器120 之后。因此，由均衡器節(jié)省的能量可以被響度調(diào)節(jié)器120使用來增加音頻信號的其他更多可再現(xiàn)頻率的響度。所得到的輸出信號可以不具有音頻保真度，但是可以發(fā)聲更響亮，其中這對于電話應用是有用的。在替代實施例中，可以從響度調(diào)節(jié)系統(tǒng)100中完全地去除均衡器130。類似地，在特定的實現(xiàn)中可以不包括所示部件的任一個。例如，可以將所述響度調(diào)節(jié)器120用總增益來代替，所述總增益可以至少部分地基于由頻率抑制器110和/或均衡器130節(jié)省的能量的量。此外在一些示例中，可以將響度調(diào)節(jié)器120和/或失真控制模塊140用限幅器或動態(tài)范圍壓縮器來代替。也可以使用許多其他結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在將更加詳細地描述響度調(diào)節(jié)系統(tǒng)100的所示部件的示例實現(xiàn)。III.頻率抑制參考圖2，示出了頻率抑制器210的示例實施例。頻率抑制器210可以包括相對于頻率抑制器110所述的所有特征。頻率抑制器210可以實現(xiàn)為硬件和/或軟件。有利地，在特定的實施例中，頻率抑制器210去除或者減小輸入信號220的特定不可再現(xiàn)頻率，從而在輸入信號中增加了凈空空間并且減小了失真。因此，在特定的實施例中，頻率抑制器210將表示物理音頻信號的數(shù)據(jù)變換為表示具有增加凈空空間的另一物理音頻信號的數(shù)據(jù)。此外，在特定的實施例中，頻率抑制的另一種潛在優(yōu)勢是不能猛烈地驅(qū)動提供給揚聲器放大信號的模擬放大器。頻率抑制器210包括濾波器212、214，用于抑制或減小輸入信號202的頻率內(nèi)容。 在所示實施例中，這些濾波器212、214包括高通濾波器212和低通濾波器214。高通濾波器 212對輸入信號202的低頻進行衰減而低通濾波器214對輸入信號202的高頻進行衰減以產(chǎn)生輸出信號226?？梢灶嵉惯@兩個濾波器212、214的順序。此外，可以使用帶通濾波器來代替所示的兩個濾波器212、214。濾波器控制器222可以至少部分地基于從數(shù)據(jù)存儲庫2M獲得的揚聲器數(shù)據(jù)來動態(tài)地調(diào)節(jié)濾波器212、214的截止頻率、階數(shù)和其他參數(shù)。數(shù)據(jù)存儲庫2M可以包括與不同揚聲器相對應的一個或多個濾波器參數(shù)表?？梢酝ㄟ^測試各種揚聲器來獲得這一數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^向揚聲器施加典型噪聲信號等、然后使用麥克風測量揚聲器的輸出來測試所述揚聲器。然后可以對所得到的頻率響應進行分析以確定哪一個截止頻率、濾波器階數(shù)和/或其他濾波器參數(shù)在減小不可再現(xiàn)頻率時有效。因此，所述濾波器控制器222可以至少部分地基于頻率抑制器210使用的揚聲器的類型來從揚聲器數(shù)據(jù)中選擇合適的截止頻率、濾波器階數(shù)和其他參數(shù)?？梢酝ㄟ^合并了所述頻率抑制器210的裝置的制造商將與所使用的揚聲器類型有關(guān)的信息提供給濾波器控制器222。可以向用戶接口提供響度調(diào)節(jié)系統(tǒng)100，例如，所述用戶接口允許制造商或用戶調(diào)節(jié)響度調(diào)節(jié)系統(tǒng)100中的頻率抑制器210和其他部件的各種參數(shù)。在替代實施例中，可以利用特定介質(zhì)頻率和/或濾波器階數(shù)對濾波器212、214進行硬編碼，并且在頻率抑制器210中不包括濾波器控制器222。在特定的實施例中，頻率抑制器210不是分頻濾波器。而分頻濾波器通常用于將音頻信號分為可以由不同揚聲器處理的分離頻帶，在特定的實施例中使用頻率抑制器210 來對將提供給單獨揚聲器的音頻信號進行濾波。當驅(qū)動單獨的揚聲器時，當前可用的裝置可能不會從音頻信號中去除不可再現(xiàn)的頻率。然而，在特定的實施例中，頻率抑制器210有利地去除了這些頻率和/或其他頻率，從而增加了當前可用的單獨揚聲器實現(xiàn)上的凈空空間。此外，將分頻濾波器典型地用作音頻系統(tǒng)中的最后(近似最后)音頻級，通常直接向揚聲器提供濾波的信號。相反，在特定的實施例中，頻率抑制器210是音頻系統(tǒng)中更早的級， 例如如圖1所示。圖3和圖4示出了頻率抑制器的輸入和輸出信號的示例曲線300、400，例如頻率抑制器110或210。參考圖3，示出了輸入信號頻譜302和輸出信號頻譜304的示例曲線300。 輸入信號頻譜302包括通過給定揚聲器不能再現(xiàn)的低頻30 和高頻302b中的能量。已經(jīng)通過頻率抑制器110或210在輸出頻譜304中衰減了不能再現(xiàn)的低頻和高頻3(^a、302b。 去除或衰減這一能量可以增加輸出信號的凈空空間。在圖4中示出了這些信號的時域表示。在圖4的曲線400中，輸入信號402與輸入信號譜302相對應，輸出信號404與輸出信號譜304相對應。可以看出，已經(jīng)將輸入信號 402的峰值級別406和平均級別減小為輸出信號404中的峰值級別408和平均級別。這種附加的凈空空間留下了更大的空間來增加輸出信號404的可再現(xiàn)譜的音量。IV.響度調(diào)節(jié)使用頻率抑制器110或210提供的附加凈空空間可以增加音頻信號的響度。圖5 示出了響度調(diào)節(jié)器520的更詳細示例，其可以具有上述響度調(diào)節(jié)器120的所有特征。響度調(diào)節(jié)器520可以實現(xiàn)為硬件和/或軟件。有利地，在特定實施例中，響度調(diào)節(jié)器520可以向音頻信號施加一個或多個增益，所述增益增加了收聽者感知的信號響度。因此在特定實施例中，響度調(diào)節(jié)器520將表示物理音頻信號的數(shù)據(jù)變換為表示具有增加響度的另一物理音頻信號的數(shù)據(jù)。人類聽覺系統(tǒng)通常對于中音頻率(例如250Hz-5000Hz)敏感。當諸如低音聲音和中音聲音之類的兩個聲音在按照分貝測量的相同級別或聲壓級別(SPL) (dB SPL)播放時， 收聽者可以感知到中音聲音更響亮。圖6的圖表600說明了示例等響度曲線602，其說明了低頻QOHz)如何需要附加的50dB SPL以便人們將其感知為相對于300Hz的中音頻率相等的響度。非常低頻率的音調(diào)不能向某人發(fā)出如同中音或者甚高頻音調(diào)的事實意味著諸如 300Hz的中音信號可以在感知大于20Hz信號的響度時具有更大的效果。因此在一些實現(xiàn)中，響度調(diào)節(jié)器520強調(diào)了中音頻率來增加響度的感知。再次參考圖5，可以將頻率抑制器的輸出信號2 作為輸入信號502提供給響度調(diào)節(jié)器520。響度調(diào)節(jié)器520的所示實施例包括響度分析器514和增益控制模塊516。響度分析器514可以估計輸入信號502的響度。在特定的實施例中，響度分析器514使用人類聽覺系統(tǒng)的非線性多頻帶模塊來分析音頻輸入信號502的響度特性。這一模型可以至少部分地通過向輸入信號202施加一個或多個響度濾波器來對人類外圍聽覺系統(tǒng)的濾波器組行為進行仿真。在實施例中，響度分析器514可以使用在“364申請”的段落0069-0083中描述的響度計算技術(shù)的一些或全部，因此這些段落具體地合并在此作為參考。例如，響度分析器514可以對一個或多個伽馬音調(diào)濾波器進行近似，并且使用指數(shù)定律函數(shù)來估計響度。響度分析器514可以對輸入信號502的采樣塊進行操作。響度分析器514可以針對每一個采樣塊估計響度。響度分析器514可以將所述采樣塊的估計響度與基準響度級別進行比較。所述基準響度級別可以是峰值允許響度級別，其在一些數(shù)字系統(tǒng)中可以是OdB。 如果估計的響度不同于基準響度級別，所述響度分析器514可以輸出估計的響度和基準級別之間的級別差。增益控制模塊516可以使用這一級別差來向音頻輸入信號502施加一個或多個增益，例如經(jīng)由乘法塊524。在一些實施例中，增益控制模塊516可以使用在“364申請”中的0084-0091段中描述的增益控制技術(shù)的一些或全部，將其具體地全部結(jié)合在此作為參考。例如，增益控制模塊516可以基于改變響度級別來動態(tài)地產(chǎn)生增益系數(shù)，并且可以平滑所述增益系數(shù)以避免增益突變。因此在特定的實施例中，所述響度調(diào)節(jié)器520估計響度，并且根據(jù)頻率計算一個或多個增益。響度調(diào)節(jié)器520然后可以向采樣塊中的每一個采樣施加所述一個或多個增益。因此，可以在時域中施加所述增益。在替代的實施例中，響度調(diào)節(jié)器520可以將輸入信號502分為頻帶，并且向各種頻帶施加不同的增益。在另一實施例中，響度調(diào)節(jié)器520可以向輸入信號502施加增益，其是大約與由頻率抑制器110或210提供的凈空空間增加相同的值。可以在響度調(diào)節(jié)器520中包括附加的特征來減小計算資源的使用。例如，在一些實施例中可以提供在“364申請”中描述的預處理模塊。這里將描述預處理模塊實施例的 0030和0040至0044段具體地全部結(jié)合在此作為參考。類似地，可以提供其他修改和特征。當通過增益控制模塊516施加增益時，可以將可再現(xiàn)頻率區(qū)域的總平均級別增加特定的dB。替代地，可以按照與其他部分不同的級別來增加可再現(xiàn)頻率區(qū)域的部分。在圖 7中，曲線700示出了與圖3的原始頻率譜302相比頻率譜704的示例升高可再現(xiàn)區(qū)域706。 圖8示出了曲線800，其中曲線800示出了圖7的音頻信號的示例時域表示。在圖8中，原始信號402示出為在響度調(diào)節(jié)的信號810以上?？梢钥闯?，響度調(diào)節(jié)信號812的峰值級別 812已經(jīng)恢復以匹配原始信號的峰值級別406，但是信號的平均級別已經(jīng)增加。因此，收聽者感知的響度可以增加。V.均衡圖9示出了示例均衡器930，其可以具有上述均衡器130的所有特征。均衡器930 可以實現(xiàn)為硬件和/或軟件。有利地在特定實施例中，均衡器930可以向音頻信號施加一個或多個增益，所述增益可以補償或試圖補償揚聲器頻率響應中的不完整性。替代地，均衡器 930可以施加一個或多個增益，所述增益可以進一步地衰減揚聲器的頻率響應中的谷值。均衡器930可以是參量均衡器等，其包括一個或多個均衡濾波器912。在一種實現(xiàn)中，均衡器濾波器912可以向從響度調(diào)節(jié)器120或520接收的輸入信號902施加一個或多個濾波器，所述響度調(diào)節(jié)器可以將揚聲器頻率響應中的峰值或谷值變平。結(jié)果，濾波器912可以施加增益，所述增益增加和/或衰減輸入信號902的頻率譜的一部分。例如，濾波器912 可以向谷值施加增益，所述增益將谷值增加到峰值水平。一個或多個均衡濾波器912可以包括一個或多個帶通濾波器，例如使用四次冪無限沖擊響應(IIR)濾波器等來實現(xiàn)所述帶通濾波器。一個或多個均衡濾波器912可以代替地包括在2008年3月7日遞交的題為“頻率翹曲音頻均衡器(Frequency-Warped Audio Equalizer)，，的美國專利公開No. 2008/0240467中描述的一個或多個均衡濾波器，將其公開全部結(jié)合在此作為參考。也可以使用其他類型的均衡濾波器。參數(shù)選擇器914可以至少部分地基于在數(shù)據(jù)存儲庫916中存儲的揚聲器數(shù)據(jù)，針對一個或多個均衡濾波器912提供濾波器參數(shù)，例如增益系數(shù)、中心頻率等。在一些實施例中，可以通過實驗選擇這些揚聲器參數(shù)。例如，可以向揚聲器提供測試信號，并且可以在頻率響應中檢測峰值和谷值的頻率和幅度?？梢赃x擇濾波器參數(shù)以便補償所述峰值和谷值。 參數(shù)選擇器914可以再次在選定的中心頻率處選擇增益，所述增益是峰值和/或谷值的倒數(shù)以便產(chǎn)生平坦的響應。參數(shù)選擇器914能夠至少部分地基于所使用揚聲器的類型來動態(tài)地選擇濾波器參數(shù)?？梢酝ㄟ^合并了混衡器930的裝置的制造商將與所使用的揚聲器的類型有關(guān)的信息提供給參數(shù)選擇器914。在替代的實施例中，利用特定的濾波器參數(shù)來對均衡濾波器912進行硬編碼，并且在均衡器930內(nèi)不包括參數(shù)選擇器914。在替代的實施例中，均衡器930可以代替地用于進一步衰減揚聲器的頻率響應中的谷值，來代替增加谷值的增益。例如，均衡器930可以對揚聲器的頻率響應的通帶范圍中的頻率進行衰減。對谷值進行衰減允許獲得附加的能量和/或凈空空間。結(jié)果，揚聲器幾乎不能或不能產(chǎn)生用于那些頻率的能量。例如，參數(shù)選擇器914可以在選定的中心頻率處選擇增益對谷值進行衰減。可以對一個或多個均衡濾波器912代替地利用合適的增益進行硬編碼。由均衡器930節(jié)省的能量可以由響度調(diào)節(jié)器120來使用，以增加音頻信號的其他更容易再現(xiàn)頻率的響度。所得到的輸出信號可以不具有音頻保真度，但是可以發(fā)聲更大，這是對于諸如響音聲調(diào)、語音等之類的一些音頻信號的所需結(jié)果。此外在一些實現(xiàn)中，代替對谷值進行衰減或除了對谷值進行衰減之外，均衡器930 對揚聲器的頻率響應中的一個或多個峰值進行衰減。衰減一個或多個峰值也可以增加凈空空間。VI.失真控制圖10示出了失真控制模塊1040的更詳細的實施例，其具有上述失真控制模塊140 的所有特征。失真控制模塊1040可以實現(xiàn)為硬件和/或軟件。在特定的實施例中，失真控制模塊1040可以在音頻信號中感應選定的失真以增加信號能量，并且因此增加響度。這種選定的失真可以是受控的失真，所述受控的失真增加了比完全飽和的信號中存在的更少的諧波。如上所述，失真控制模塊1040可以至少部分地通過將輸入采樣映射到輸出采樣中來感應選定的失真。失真控制模塊1040可以通過使用輸入信號1002的采樣作為正弦和表1014的索引來執(zhí)行這種映射。正弦和表1014可以包括通過對諧波相關(guān)正弦波求和而產(chǎn)生的值。為了進行說明，如果輸入信號702包括具有值m的采樣，失真控制模塊1040可以在正弦和表1014中的索引m將輸入采樣映射到輸出采樣中。如果輸入信號1002的采樣落在表1014的索引值之間，失真控制模塊1040可以篡改索引值。使用篡改可以允許減小正弦表1014的尺寸以便節(jié)省存儲器。然而在特定實施例中，可以將正弦和表1014設計為足
13夠大以避免篡改的使用。失真控制模塊1040可以使用正弦和表1014的映射輸出值作為用于輸出信號1022的輸出采樣。可以將正弦和表1014實現(xiàn)為任意數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如陣列、矩陣等?？梢詫⒈?014產(chǎn)生為包括任意個數(shù)的諧波正弦波，包括奇次諧波、偶次諧波或兩者的組合。在特定的實施例中，奇次諧波為語音音頻信號提供良好的失真控制?？梢栽谄渌麑崿F(xiàn)中使用偶次諧波，并且其對于減小音樂信號中的限幅是良好的。奇次諧波或偶次諧波均可以用于混合的語音和音樂信號。然而，這些只是說明性示例，奇次諧波、偶次諧波或這兩者均可以用于任意應用。當將更多正弦波用于產(chǎn)生表1014時，信號能量和失真中的潛在增加更大，反之亦然。因為使用大量正弦波可能導致顯著的諧波失真，在特定的實施例中，將相對較小數(shù)量的低頻正弦波有益地用于構(gòu)建正弦和表1014。例如，可以根據(jù)兩個或三個諧波相關(guān)正弦波、四個正弦波、五個正弦波或多個正弦波來構(gòu)建表1014。可以將多個正弦和表1014存儲在存儲器中，并且可以由失真控制模塊 1040用于不同的目的。例如，具有更多諧波的正弦和表1014可以用于語音信號，而具有更少諧波的表1014可以用于音樂以幾乎不產(chǎn)生失真。失真控制模塊1040也可以提供用戶接口，所述用戶接口向用戶提供失真控制以調(diào)節(jié)信號能量增加和/或失真的量。例如，可以提供圖形滑動窗口、旋鈕等，或者用戶能夠按壓物理或軟按鈕來調(diào)節(jié)所施加的能量增加或衰減的量。增加失真控制可以引起使用具有更多諧波的表，反之亦然。現(xiàn)在將描述使用三個奇次諧波相關(guān)正弦波來產(chǎn)生正弦和表1014的示例過程。在該示例中，可以通過用正弦波一個周期的值(例如從0幅度到2π)累積選定大小的第一表來產(chǎn)生所述正弦和表1014。累積大小N的表(N是整數(shù))可以包括將正弦波的一個周期分為N個值，并且將所述N個值分配給表中的N個位置。這種第一正弦波表可以表示基波或一次諧波?？梢园凑疹愃频姆绞接谜也ǖ娜齻€周期來累積與第一表相同大小的第二表，通過將三個正弦周期分為N個值。第二表中的值可以表示第一正弦波的三次諧波。類似地， 可以用正弦波的五個周期累積與前兩個表相同大小的第三表，表示五次諧波?？梢园凑招枰s放所述第一、第二和第三表中的值。例如，可以將第二表中的值縮小為比第一表中的值更小的幅度，并且可以將第三表中的值縮小為包括比第二表更小的值。因為在特定的實施例中三個表是相同的大小(例如具有相同個數(shù)的N個條目)，可以將三個表中的相應索引中的值求和以產(chǎn)生新的正弦和表1014，所述正弦和表包括一次、 三次和五次諧波之和。因此，如果人們想要繪制正弦和表1014中的值，在特定的實施例中， 將示出求和的波的一個周期的近似。在特定的實施例中，使用的正弦波越多，這樣繪制的波將看起來越像方波。在各種實施例中，可以按照與針對三個奇次諧波所述的類似方式來構(gòu)建具有不同諧波的其他正弦和表。替代地，除了完整周期之外可以使用正弦波周期的一部分來構(gòu)建正弦和表1014。當失真控制模塊1040將來自輸入信號1002的采樣映射到正弦和表1014中時，表 1014中的諧波的頻率可以依賴于表的查找速率，所述查找速率進而可以依賴于輸入信號的頻率。在特定的實施例中，這種頻率依賴性由失真控制模塊1040按照與輸入信號1002的頻率相同速率或其附近的速率執(zhí)行的查找表操作產(chǎn)生。
為了說明，對于具有給定頻率的簡單正弦波輸入信號1002，失真控制模塊1040可以按照相同的頻率執(zhí)行映射操作。所得到的諧波將具有依賴于正弦波頻率的特定頻率。因此，將正弦波的頻率加倍將會使諧波的頻率加倍。對于包括疊加的多個頻率的輸入信號 1002，失真控制模塊1040的映射導致諧波的疊加。圖11至17示出了失真和正弦波之和的示例。作為參考，圖11示出了正弦波1102 的示例時域曲線1100。示出了沒有限幅的正弦波1102的峰值級別1104。正弦波1102的峰值級別1104在Odb處，在一些實施例中這可以是可能的峰值數(shù)字級別。圖12示出了示例曲線1200，所述曲線示出了圖11的正弦波1102的頻譜1202。當其是正弦曲線時，其代
表一個頻率。在特定的實施例中，增加正弦波1102的幅度超過峰值級別可能導致硬限幅。在圖 13的曲線1300示出了正弦曲線1302的硬限幅。限幅的正弦曲線1302包括限幅部分1304， 其在峰值級別處飽和。可以在圖14所示的頻域表現(xiàn)1402中看見限幅的正弦波1302的諧波1404的示例。如所示的，諧波1404可以盡可能高地擴展采樣頻率(在圖中所示示例中是約22kHz)。也混淆了特定的諧波1406，引起進一步失真。為了避免硬限幅的完全失真，同時仍然允許音量增加，失真控制模塊1040可以使用如上所述的低頻諧波的復合波。在圖15中示出了這種波的諧波的示例集合，其包括可以響應于400Hz輸入正弦波產(chǎn)生的復合波的示例頻率響應曲線1500。曲線1500中的頻譜包括比圖14的全限幅場景更少的諧波1502。在所示實施例中，已經(jīng)產(chǎn)生了 5個諧波1502。最高諧波1502位于比圖14的高頻諧波1404更低的頻率。在該實施例中也不存在混淆的諧波 1406。所示的示例實施例包括約400Hz、1200Hz、2000Hz、^OOHz和3600Hz的諧波1502。 這些諧波1502是奇次諧波1502，包括一次諧波1504、三次諧波1506、無次諧波1508、七次諧波1510和九次諧波1512。一次諧波1504具有約OdB的幅度，在特定的實施例中，其是最高可能的數(shù)字幅度。當頻率增加時，連續(xù)的諧波1502具有更低的幅度。在實施例中，諧波 1502的幅度單調(diào)遞減。在其他實施例中這些幅度可以變化。由低頻諧波提供的受控失真的結(jié)果可以是完整的，并且是具有更高信號能量或更高平均信號能量的更自然探測波形。在圖16中示出了說明了映射到圖15的諧波1504的正弦波的波1602的示例時域曲線1600。所示的示例波1602具有部分限幅的部分1606和完整部分1608。在波1602和硬限幅波1302之間的比較示出了波1602比硬限幅波1302更加完整。此外，波1602的部分1604是線性或近似線性的。彎曲部分1608從限幅部分1606 開始彎曲約_3dB。圖17示出了示例曲線1700，所述曲線示出了正弦和映射函數(shù)1710的實施例。所示的正弦和映射函數(shù)1710可以通過在正弦和表中繪制值來繪制，例如如上所述的表1014。 正弦和映射函數(shù)1710包括正弦和波周期的四分之一。正弦和波的四分之一可以用于代替完整的波來進行優(yōu)化，將在下面描述。在χ-軸上示出了輸入信號值，其包括范圍從0到1的正幅度值。類似地，在y軸上示出了輸出信號值，并且也包括范圍從0到1的幅度值。下面將討論負幅度值。當失真控制模塊140或1040將輸入采樣映射到輸出采樣時，在特定的實施例中，將輸入采樣映射到映射函數(shù)1710上的點。依賴于輸入采樣映射的地方，映射的輸出采樣可以具有比輸入采樣更大或更小的值。為了清楚起見，將正弦和映射函數(shù)1710示出為連續(xù)函數(shù)。然而當在數(shù)字系統(tǒng)中實現(xiàn)時，映射函數(shù)1710可以是離散的。此外如上所述，可以不是針對所有的輸入信號值來定義映射函數(shù)1710。因此，失真控制模塊140或1040可以將輸出信號值例如篡改在映射函數(shù) 1710上最接近的兩個點之間。示出了假想線用于參考，其與線y = χ相對應。如果根據(jù)假想線1720映射輸入采樣，輸出采樣將與輸入采樣相同。映射函數(shù)1710包括線性或近似線性的映射區(qū)域1712以及非線性或近似非線性的映射區(qū)域1714。當落在線性映射區(qū)域1712中的輸入采樣值增加時，線性映射區(qū)1712中的相應輸出采樣線性地或?qū)嵸|(zhì)上線性地增加。落在非線性區(qū)域1714 中的特定輸入采樣值非線性地或?qū)嵸|(zhì)上非線性地增加，具有增加1714的變化級別。映射函數(shù)1710的大多數(shù)值大于假想線1720，使得可以將大多數(shù)輸入采樣映射為更大的值。然而在非線性映射區(qū)域1714的區(qū)域1716中，映射函數(shù)1710的值小于或等于假想線1720。在該區(qū)域1716中，將輸入采樣映射到更低的值。因此例如，可以減小硬限幅采樣(例如具有1. 0的值或接近1. 0的值)的值。如上所述，映射函數(shù)1710包括正弦和波的四分之一來代替完整波。使用四分之一波(或者半波)可以能夠?qū)崿F(xiàn)正弦和表1014大小的減小，從而節(jié)省了存儲器。對于負輸入信號值(例如在[1_，0)的尺度等)，失真控制模塊140、1040可以在χ軸兩端反轉(zhuǎn)映射函數(shù) 1710，并且在y軸兩端反轉(zhuǎn)映射函數(shù)1710。隨后，失真控制模塊140、1040可以向輸入采樣施加映射函數(shù)1710。替代地，可以將負值反轉(zhuǎn)，并且歸一化到W，l]的范圍。然而，可以施加映射函數(shù)1710，并且可以將所得到的輸出采樣求反以恢復所述負值。在替代實施例中，所示的映射函數(shù)1710可以例如依賴于用于產(chǎn)生正弦和表1014 的諧波的個數(shù)而表現(xiàn)不同。例如，線性映射區(qū)域1712可以具有更大或更小的斜率。非線性映射區(qū)域1714可以形狀不同；例如其可以具有更少的峰值。類似地，區(qū)域1716可以在幅度上更低或更高。在特定的實施例中，χ和/或y軸的范圍可以與上述W，l]的范圍不同。將χ軸范圍減小到
可以增加輸入信號的至少一部分的放大率，其中a小于1。相反，將χ軸范圍增加到
可以減小輸入信號的至少一部分的放大率，其中b大于1。在一些實施例中，使用大于1的值b可以有益地減小限幅。類似地，可以將y軸改變到
，其中c小于或大于1。圖18示出了在施加失真控制之前音頻信號1812的示例時域表現(xiàn)的曲線1800。此夕卜，圖18示出了在施加失真控制之后的相同音頻信號1814的示例時域表現(xiàn)。已經(jīng)通過使用失真控制的示例實現(xiàn)將近似6dB的附加增益引入到這一波形中。失真控制可以用于其他應用。例如，失真控制可以用于增加低音音量，具有減小的失真。失真控制也可以用于頻率擴展應用中。此外，失真控制也可以用于將樂器聲音或其他聲音進行同步，例如通過選擇各種諧波以創(chuàng)建樂器的所需音色。VII.結(jié)論根據(jù)實施例，這里描述的任何算法的特定動作、事件或功能可以以不同順序來執(zhí)行，可以添加、合并或一起省去(例如，不是所有所描述的動作或事件對于算法的實行是必需的)。此外，在特定實施例中，例如可以通過多線程處理、中斷處理或多處理器或處理器核來同時執(zhí)行動作或事件，而非順序執(zhí)行。結(jié)合這里所公開的實施例描述的各個示意邏輯塊、模塊和算法步驟可以實現(xiàn)為電子硬件、計算機軟件或二者的組合。為了清楚示意硬件和軟件的可互換性，上述通常在它們的功能方面描述了各個示意組件、塊、模塊和步驟。將這種功能實現(xiàn)為硬件或軟件取決于特定應用并設計施加于總體系統(tǒng)的約束。針對每個特定應用，可以以變化的方式來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)方式的決定不應當解釋為導致對本公開范圍的背離。可以利用通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其他可編程邏輯器件、離散門或晶體管邏輯、離散硬件組件、或其任何組合(被設計為執(zhí)行這里描述功能)，來實現(xiàn)或執(zhí)行結(jié)合這里公開的實施例而描述的各個示意邏輯塊和模塊。通用處理器可以是微處理器，但可選地，該處理器可以是處理器、控制器、 微控制器或狀態(tài)機及其組合等。處理器還可以實現(xiàn)為計算設備的組合(例如，DSP和微處理器的組合)、多個微處理器、與DSP內(nèi)核結(jié)合的一個或多個微處理器、或任何其他的這種配置。結(jié)合這里公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接以硬件、由處理器執(zhí)行的軟件模塊或二者的組合的形式來實現(xiàn)。軟件模塊可以駐留在RAM存儲器、閃存存儲器、 ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可拆卸盤、CD-ROM或本領域已知的任何其他形式的存儲介質(zhì)中。示例性存儲介質(zhì)可以耦合至處理器，使得處理器可以從存儲介質(zhì)讀取信息，并向存儲介質(zhì)寫入信息?？蛇x地，存儲介質(zhì)可以與處理器集成。處理器和存儲介質(zhì)可以駐留在ASIC中。ASIC可以駐留在用戶終端中?？蛇x地，處理器和存儲介質(zhì)可以作為分立組件駐留在用戶終端中。除非另有聲明否則將在所使用的上下文理解，這里使用的諸如“可以”、“例如”等之類的條件性語言通常傾向于覆蓋特定的實施例包括而其他實施例不包括的特定特征、元素和/或狀態(tài)。因此，這種條件性語言通常不傾向于暗示對于一個或多個實施例按照任意方式要求所述特征、元素和/或狀態(tài)，或者一個或多個實施例需要包括利用作者的輸入或提示包括來決定是否在任意具體的實施例中要包括或執(zhí)行這些特征、元素和/或狀態(tài)的邏輯。盡管上述詳細描述已示出、描述并指出了應用于各個實施例的新穎特征，但將理解，在不背離本公開的精神的前提下，可以對所示設備或算法的形式和細節(jié)進行各種省略、 替換和改變。將認識到，由于一些特征可以與其他特征分離地使用或?qū)崿F(xiàn)，因此這里描述的本發(fā)明的特定實施例可以以不能提供這里所述的所有特征和優(yōu)點的形式來實現(xiàn)。這里公開的本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是由上述描述來指示。在權(quán)利要求的等同意義和范圍內(nèi)的所有改變應包括在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于增加音頻信號的感知響度的方法，所述方法包括接收電子音頻信號；使用一個或多個處理器利用頻率抑制器對所述電子音頻信號進行處理，所述頻率抑制器配置用于對電子音頻信號的低頻和高頻之一或兩者進行濾波以產(chǎn)生濾波的音頻信號，使得所述濾波的音頻信號具有增加的凈空空間；至少部分地通過利用一個或多個響度濾波器對濾波的音頻信號進行處理來估計濾波的音頻信號的響度，所述響度濾波器配置用于對人類聽覺系統(tǒng)進行近似以產(chǎn)生音頻信號的估計響度；以及至少部分地基于估計的響度來計算將要施加至濾波的音頻信號的一個或多個增益；以及通過向濾波的音頻信號施加一個或多個增益來增加濾波的音頻信號的響度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述利用頻率抑制器對電子音頻信號進行處理包括對給定的揚聲器不能再現(xiàn)的頻率進行濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過向電子音頻信號施加均衡濾波器來向電子音頻信號提供附加凈空空間，其中所述均衡濾波器操作用于對電子音頻信號的通帶區(qū)域進行衰減。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中一個或多個響度濾波器對一個或多個伽馬音調(diào)濾波器進行近似。
5.一種用于增加音頻信號響度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括頻率抑制器，包括一個或多個濾波器，所述濾波器配置用于通過對電子音頻信號的低頻和高頻之一或兩者進行濾波以產(chǎn)生濾波的音頻信號來增加電子音頻信號中的凈空空間， 所述濾波的音頻信號具有大于電子音頻信號的凈空空間；以及響度調(diào)節(jié)器，包括響度分析器，配置用于利用一個或多個處理器來估計濾波的音頻信號的響度，并且將計算的響度與響度基準級別進行比較；以及增益控制模塊，操作用于至少部分地基于計算的響度和響度基準級別之間的差來計算一個或多個增益，并且操作用于向濾波的音頻信號施加所述一個或多個增益以產(chǎn)生放大的音頻信號來增加濾波的音頻信號的響度。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述系統(tǒng)，還包括均衡器，所述均衡器操作用于對揚聲器不能再現(xiàn)的揚聲器頻率響應的通帶區(qū)域進行衰減。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括失真控制模塊，配置用于通過在濾波的音頻信號中感應選定的失真來進一步增加濾波的音頻信號中的響度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述失真控制模塊通過在濾波的音頻信號中引入選定的諧波來感應選定的失真。
9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，包括存儲在其上的指令，所述指令引起一個或多個處理器執(zhí)行增加音頻信號的感知響度的方法，所述方法包括接收電子音頻信號；至少部分地通過利用一個或多個響度濾波器對電子音頻信號進行處理來估計電子音頻信號的響度，所述響度濾波器配置用于對人類聽覺系統(tǒng)進行近似以產(chǎn)生音頻信號的估計響度；以及至少部分地基于估計的響度來計算將要施加至電子音頻信號的一個或多個增益；通過向電子音頻信號施加一個或多個增益以產(chǎn)生放大的音頻信號來增加電子音頻信號的感知響度；以及通過在放大的音頻信號中感應部分飽和來增加信號能量，所述感應包括向放大的音頻信號施加從諧波組合中得出的非線性變換。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中所述感應部分飽和包括將放大的音頻信號的樣本索引至正弦和表。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中所述諧波包括奇次諧波。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計算機存儲可讀介質(zhì)，其中所述諧波包括一次諧波、三次諧波、五次諧波、七次諧波和九次諧波。
13.一種用于減小音頻信號中的限幅的方法，所述方法包括接收輸入音頻信號；提供正弦和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所述正弦和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括由低階諧波之和產(chǎn)生的值；以及利用一個或多個處理器使用所述正弦和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將輸入音頻信號映射到輸出音頻信號，使得將至少一些低階諧波疊加到輸入音頻信號，其中輸出音頻信號的至少一部分具有比輸入音頻信號更大的能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括根據(jù)比完全飽和信號中存在的更少的諧波來產(chǎn)生正弦和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中所述諧波包括奇次諧波。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中所述諧波包括偶次諧波。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，還包括至少部分地通過在正弦波的一個周期內(nèi)累積第一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、在正弦波的多個周期內(nèi)累積第二數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、并且對第一和第二數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的值進行組合來產(chǎn)生所述正弦和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中所述正弦和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括復合正弦和波的四分之一。
19.一種用于增加由揚聲器產(chǎn)生的音頻信號的響度的系統(tǒng)，以向收聽者展現(xiàn)比揚聲器本來產(chǎn)生的響度更大的感知響度，所述系統(tǒng)包括頻率抑制器，包括一個或多個濾波器，所述濾波器配置用于通過對電子音頻信號的低頻和高頻進行濾波以產(chǎn)生第一濾波的音頻信號來增加電子音頻信號中的凈空空間，所述低頻和高頻實質(zhì)上是揚聲器不能再現(xiàn)的；以及響度調(diào)節(jié)器，包括響度分析器，配置用于利用一個或多個處理器至少部分地通過利用一個或多個響度濾波器對第一濾波的音頻信號進行處理來計算第一濾波的音頻信號的響度，所述響度濾波器配置用于對人類聽覺系統(tǒng)進行近似，所述響度分析器還配置用于將計算的響度與響度基準級別進行比較；以及增益控制模塊，操作用于計算將要施加至第一濾波的音頻信號的一個或多個增益，并且向第一濾波的音頻信號施加所述一個或多個增益以產(chǎn)生放大的音頻信號，所述計算一個或多個增益至少部分地基于計算的響度和響度基準級別之間的差；失真控制模塊，配置用于通過至少將第一濾波的音頻信號的一個或多個樣本映射到在正弦和表中存儲的一個或多個值來在第一濾波的音頻信號中感應部分諧波失真，所述正弦和表是由低階諧波之和產(chǎn)生的。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括均衡濾波器，配置用于進一步增加電子音頻信號中的凈空空間，其中所述均衡濾波器配置用于對電子音頻信號的通帶區(qū)域進行衰減。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述頻率抑制器包括高通濾波器和低通濾波器，每一個濾波器均具有至少部分地依賴于揚聲器特性的截止頻率。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述低階諧波包括一次諧波、三次諧波、五次諧波、七次諧波和九次諧波。
23.一種用于增加音頻信號的響度的方法，所述方法包括接收電子音頻信號；使用一個或多個處理器利用頻率抑制器對所述電子音頻信號進行處理，所述頻率抑制器配置用于對電子音頻信號的低頻和高頻之一或兩者進行濾波以產(chǎn)生濾波的音頻信號，使得所述濾波的音頻信號相對于電子音頻信號具有增加的凈空空間，其中所述頻率抑制器不是分頻濾波器；至少部分地基于增加的凈空空間來得出一個或多個增益以施加至濾波的音頻信號；以及向濾波的音頻信號施加一個或多個增益以增加音頻信號的響度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述利用頻率抑制器對電子音頻信號進行處理包括對給定的揚聲器不能再現(xiàn)的頻率進行濾波。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述得出一個或多個增益包括估計濾波的音頻信號的響度，并且將估計的響度與基準級別進行比較。
26.一種用于增加音頻信號的響度的方法，所述方法包括接收電子音頻信號；提供具有頻率響應的均衡濾波器，所述均衡濾波器配置用于對電子音頻信號的通帶區(qū)域進行衰減，所述通帶區(qū)域與揚聲器頻率響應的通過揚聲器不能再現(xiàn)的區(qū)域相對應；使用一個或多個處理器向所述電子音頻信號施加均衡濾波器，以增加所述電子音頻信號中的凈空空間；以及使用電子音頻信號中增加的凈空空間來增加電子音頻信號的響度。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，還包括利用頻率抑制器對所述電子音頻信號進行處理，所述頻率抑制器配置用于對電子音頻信號的低頻和高頻之一或兩者進行濾波以產(chǎn)生濾波的音頻信號，使得濾波的音頻信號具有附加的凈空空間。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其中使用電子音頻信號中增加的凈空空間來增加電子音頻信號的響度包括向所述電子音頻信號施加一個或多個增益。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，還包括至少部分地基于電子音頻信號的估計響度來計算所述一個或多個增益。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，還包括在電子音頻信號中感應部分諧波失真以進一步增加電子音頻信號的響度。
全文摘要
提出了一種用于增加音頻信號響度的系統(tǒng)，以向收聽者展現(xiàn)大于揚聲器本來提供的響度的感知響度。所述系統(tǒng)可以包括以下的一個或多個頻率抑制器、響度調(diào)節(jié)器、均衡器和失真控制模塊。所述頻率抑制器可以通過濾出低頻和/或高頻來增加音頻信號中的凈空空間。所述響度調(diào)節(jié)器可以計算音頻信號的響度，并且向所述音頻信號施加增益以增加響度。所述均衡器還可以通過對揚聲器的頻率響應的通帶部分進行衰減來進一步增加凈空空間。失真控制模塊可以在音頻信號中感應部分諧波失真以進一步增加響度。
文檔編號H03G3/00GK102474232SQ200980160873
公開日2012年5月23日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者理查德·J·奧利弗, 羅伯特·C·Iii·馬林, 薩拉·楊 申請人:Srs實驗室有限公司