專利名稱：超低音裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求書1前序部分中所定義的一種帶寬擴展設(shè)備。本發(fā)明還涉及一種包括這種帶寬擴展設(shè)備的音頻再生系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從歐洲專利申請EP-A-0240286中可了解這種裝置。為了提高音頻再生系統(tǒng)或是類似系統(tǒng)在低音調(diào)(也就是說信號在非常低的頻帶內(nèi))的聲音再生中的聽覺效果，把一個次諧波發(fā)生器用于產(chǎn)生這種低音調(diào)信號。用這種方法產(chǎn)生一個較低的音頻信號，并出現(xiàn)在呼入信號中。
已有的次諧波發(fā)生器及已有的帶寬擴展設(shè)備的一個缺陷是這種次諧波發(fā)生器的振幅與輸入電壓是非線形的關(guān)系。已有的次諧波發(fā)生器通常截斷輸入信號，然后再通過兩種方法分配這個輸入信號。例如用觸發(fā)器，同樣，再如使用鎖相環(huán)獲得這種次諧波。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改善這種帶寬擴展設(shè)備并獲得這種帶寬擴展設(shè)備，它更簡單。因此本發(fā)明的第一個方面是提供了一種在權(quán)利要求書1中所定義的帶寬擴展系統(tǒng)。用這種方式，獲得這種帶寬擴展系統(tǒng)使得低調(diào)制信號音和原始信號的振幅成比例。
另外，產(chǎn)生的具有連續(xù)性的次諧波代替了更早的人工帶寬擴展設(shè)備產(chǎn)生的次諧波。
本發(fā)明的具體系統(tǒng)組成在隨后的權(quán)利要求書中闡述。


下面我們將通過實例和圖示內(nèi)容對本發(fā)明以及可以任選地實現(xiàn)本發(fā)明優(yōu)點的附加特點進行清楚說明。以下就是這些例子圖1根據(jù)本發(fā)明的帶寬擴展設(shè)備的一個實例，圖2頻域內(nèi)信號的諧波流的圖解一，
圖3頻域內(nèi)信號的諧波流的圖解二，圖4根據(jù)本發(fā)明的帶寬擴展設(shè)備的第二個實例，圖5根據(jù)本發(fā)明的帶寬擴展設(shè)備的第三個實例，圖6根據(jù)本發(fā)明的音頻再生系統(tǒng)的實例。
實施例說明圖1所示的是一個根據(jù)本發(fā)明的帶寬擴展設(shè)備BD的實例。帶寬擴展設(shè)備在它的一個輸入端1上接收一個輸入信號，例如一個音頻信號。這個輸入信號被耦合到第一和第二帶通濾波器，它們分別是BPF11和BPF12。通過窄帶輸入信號可以得到兩個限帶部分，例如300-600HZ的一個(BPF11)，300-450HZ的一個(BPF12)。
帶通濾波器BPF11的輸出信號被耦合到一個諧波發(fā)生器HG1，帶通濾波器BPF12的輸出信號被耦合到另一個諧波發(fā)生器HG2中。
這兩個諧波發(fā)生器HG1和HG2各自通過頻帶選擇產(chǎn)生兩個獨立的諧波流。在第一個頻帶內(nèi)的頻率成分將被抽取出來，并假設(shè)這個窄帶信號的最小諧波是第二個，在第二個頻帶內(nèi)的頻率成分也被抽取出來，假定這個窄帶信號的最小諧波是第三個，并依次類推。
諧波發(fā)生器HG1的輸出被耦合到一個開關(guān)裝置SM的輸入，諧波發(fā)生器HG2的輸出端也被耦合到這個開關(guān)裝置的另一個輸入。這個開關(guān)裝置的輸出經(jīng)由一個帶通濾波器BPF2耦合到這個帶寬擴展設(shè)備的輸出O。
濾波器(BPF2)不必和兩條支路都相等。所以在開關(guān)裝置之后可以用兩個獨立的帶通濾波器代替帶通濾波器(BPF2)，并在開關(guān)裝置之前分別放置到這兩個支路上。
為了判決在頻域內(nèi)的這兩個諧波流哪一個更合適，可以使用分析裝置AM，這種分析裝置提供一個SS信號作為開關(guān)裝置的判決信號。這種分析裝置接收兩個諧波發(fā)生器的輸出信號，另外，這種分析裝置還接收從輸入端I來的輸入信號并在此基礎(chǔ)上作出一個判決。
當(dāng)然，這種判決并非對所有的情況都適用，因此這個“最適合選擇法”應(yīng)被重復(fù)的使用。頻域內(nèi)的諧波流的兩個例子在圖2和圖3中給出。
很顯然，當(dāng)處理非語言聲時不必選出哪一個諧波發(fā)生器能得到最好的結(jié)果。在這個例子里非語言聲可以簡單的當(dāng)作語言聲來處理。
為了節(jié)省計算時間，可以使用快速傅立葉交換，那也就意味著在輸入信號中相同的數(shù)將有加權(quán)2。
可以通過求兩個信號的互相關(guān)函數(shù)判斷這兩個信號是否包含相似的信息。兩個含有相似信息的信號彼此很相關(guān)。
上述方法可以用來選擇頻域內(nèi)的諧波流，哪一個諧波流和窄帶輸入信號有最大的相關(guān)性，這個諧波流由基音和比它高的諧波流組成。如果窄帶信號的高次諧波和產(chǎn)生的這些諧波流相似(從大體上說)，那么這些諧波流很可能也包含正確的次諧波流。這種方法原則上說只適合語言話音。
圖2所示的是一個頻域內(nèi)的諧波流的實例。一個寬帶信號(1)經(jīng)濾波得到一個窄帶信號(2)。這個信號的第一頻率成分被用來產(chǎn)生兩個諧波流，一個諧波的成分假設(shè)是這個寬帶信號(4a)的第二個諧波，一個假設(shè)為第三個諧波(4b)。比較曲線(2)和曲線(5a)(5b)，找出哪個諧波是最相關(guān)聯(lián)的并最有可能包含正確的次諧波(6a)還是(6b)，在這個例子中(6b)是最合適的。
為了避免在整個頻率范圍內(nèi)進行判決。因此僅考慮頻率帶限在300到1200HZ內(nèi)的信號。
由于諧波流的能量不等，因此必須經(jīng)過某種歸一化。這種歸一化可以通過用所有諧波的互相關(guān)函數(shù)除以各諧波自相關(guān)函數(shù)的平方根，即零滯后法。
所有這一系列過程，如濾波產(chǎn)生諧波都會引入延遲和相位失真。因此互相關(guān)函數(shù)總是對稱的分布在原點周圍。我們?nèi)』ハ嚓P(guān)函數(shù)的最大值作為有效值圖三所示的是另一個頻域內(nèi)的諧波流的實例。同樣在這個例子中，一個寬帶信號(1)經(jīng)濾波成為一個窄帶信號(2)。在這同樣也是這個信號的第一頻率成分(3)用來產(chǎn)生兩個諧波流，一個假設(shè)為這個寬帶信號(4a)的第二個諧波，一個假設(shè)為第三個諧波(4b)。在這個例子中諧波流6a是最適合的。
圖四所示的是帶寬擴展系統(tǒng)BD4的第二個實例。帶寬擴展設(shè)備的輸入I4用來接收一個輸入信號，例如一個音頻信號。這個輸入信號I4被耦合到n個帶通濾波器BPF411……BPF41n。在此例中這些帶通濾波器的頻率范圍如下
BPF411300-400HZBPF412350-450HZ…………BPF41n…………每個帶通濾波器的輸出被耦合到開關(guān)裝置SM4的一個輸入端。這個開關(guān)裝置的輸出被耦合到諧波發(fā)生器HG4。諧波發(fā)生器的輸出經(jīng)由一個帶通濾波器BPF42耦合到這個帶寬擴展設(shè)備BD4的輸出O4。
輸入端I4同樣也被耦合到分析裝置AM4，用來分析輸入信號并為開關(guān)裝置SM4提供選擇信號SS4以及諧波發(fā)生器HG4的控制信號hS4。通過這種方法可以為這個頻帶內(nèi)的這一部分以及其下以部分提供更多的選擇機會，因此產(chǎn)生更適合這個輸入信號的次諧波。
圖五描述的是根據(jù)本發(fā)明的帶寬擴展設(shè)備BDS的第三個實例。在這個帶寬擴展設(shè)備的輸入端I5接收，一個輸入信號同樣在這個例子中有兩個可選擇的信號通道。第一路由帶通濾波器BPF511和混合器MIX51組成，第二路由帶通濾波器BPF512和混合器MIX52組成。
在這個例子中分析裝置AMS同樣接收來自經(jīng)過帶通濾波器后的輸入信號。這個分析裝置提共兩個控制信號W1和W2，這兩個控制信號分別提供給混合器MIX51和混合器MIX52。兩個混合器的輸出信號被耦合到一個加法器SUM5中。在加法器中將這兩個信號相加，再經(jīng)過帶通濾波器BPF52到達這個帶寬擴展設(shè)備BD5的輸出O5。
圖六所示的是一個音頻再生系統(tǒng)AS6的實例。這個音頻再生系統(tǒng)是由根據(jù)本發(fā)明的帶寬擴展設(shè)備BD6組成的。這個音頻再生系統(tǒng)包含了一個用以接收信號的輸入端I6。輸入信號又被耦合到一個延時設(shè)備TD6上；用以彌補帶寬擴展設(shè)備所造成的時延。在此例中帶寬擴展設(shè)備為延時設(shè)備提供一個控制信號d6。延時設(shè)備的輸出和帶寬擴展設(shè)備的輸出被耦合到一個加法器SUM6上，再將原始信號(已延時的)和經(jīng)過帶寬擴展設(shè)備的低頻信號相加，并在音頻再生系統(tǒng)AS6的輸出端AS06輸出。
從以上可以看出本發(fā)明是通過一些具體實例進行描述的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)很清楚落入本發(fā)明范圍的可替代實例。
例如在分析工具中，對于這個信號哪個濾波是理想的，這樣的信息就要翻譯成控制信號。如進入混合器的控制信號W1和W2(見圖五)。
本發(fā)明除了可以用于時域內(nèi)也可以用于經(jīng)過FFT轉(zhuǎn)換(HH*9ejw)的頻域內(nèi)。
以上的例子論述的是除數(shù)分別為2和3時的情況。當(dāng)然具有更高的除數(shù)時也可以使用。
權(quán)利要求
1.一種帶寬擴展設(shè)備，包括一個用于接受輸入信號的輸入端；用于過濾輸入信號的濾波裝置，用于產(chǎn)生一個具有比輸入信號更低的低頻部分的自適應(yīng)信號的產(chǎn)生裝置，其特征在于所述帶寬擴展設(shè)備至少包括第一和第二信號路徑，其中每個路徑都具有濾波裝置和用于產(chǎn)生第一和第二自適應(yīng)信號的產(chǎn)生裝置，和用于將第一和第二自適應(yīng)信號與輸入信號進行比較的分析裝置，以及用于選擇與輸入信號最相符合的自適應(yīng)信號的相加或加權(quán)裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的帶寬擴展設(shè)備，其特征在于所述帶寬擴展設(shè)備包括用以選擇第一和第二路徑的選擇裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的帶寬擴展設(shè)備，其特征在于所述分析裝置控制所述產(chǎn)生裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的帶寬擴展設(shè)備，其特征在于所述加權(quán)裝置包括多個混合器。
5.一種包括一個帶寬擴展設(shè)備的音頻再生系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的音頻再生系統(tǒng)，其特征在于所述音頻再生系統(tǒng)包括時間延遲裝置，用于補償帶寬擴展設(shè)備中的延遲。
全文摘要
一種用于提高音頻再生系統(tǒng)中輸入信號的聽覺效果的帶寬擴展設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的帶寬擴展設(shè)備進一步優(yōu)化了已有的帶寬擴展設(shè)備，它包括第一和第二信道以及選擇最適合當(dāng)前輸入信號的產(chǎn)生信號的分析裝置。
文檔編號H03G5/22GK1398499SQ01801101
公開日2003年2月19日 申請日期2001年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月27日
發(fā)明者R·M·阿爾茨, E·拉森 申請人:皇家菲利浦電子有限公司