專利名稱：圖形音頻均衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖形音頻均衡器，其使用多個(gè)可變電平的濾波器來用于改變選定頻帶的音頻響應(yīng)。
背景技術(shù)：
圖形音頻均衡器調(diào)整固定帶寬和中心頻率的多個(gè)頻帶，其容量可能在個(gè)體基礎(chǔ)上被影響。通過與頻帶相關(guān)的滑動(dòng)控制典型地提供此類均衡器?？商娲?，那些滑動(dòng)控制可以以軟件(例如在PC屏幕上)的形式被提供，并且可以通過鼠標(biāo)動(dòng)作被影響。在用戶部分中，均衡器按照立體形式被有規(guī)則地設(shè)計(jì)。作為專業(yè)性設(shè)備，根據(jù)需要，具有兩個(gè)以上頻道的均衡器被使用。
圖形均衡器的一種替換是參量均衡器。參量均衡器能夠理想地就頻率、Q因子(即，濾波器曲線寬度)以及中心頻率電平等方面被調(diào)整。如果這三個(gè)參數(shù)能夠僅僅對(duì)于一個(gè)頻率被改變，則被稱為單個(gè)頻帶參量均衡器。如果，相反，多個(gè)頻率的電平和Q因子可以被調(diào)整，則被稱為多頻帶參量均衡器。
雖然圖形均衡器經(jīng)常用于糾正主信號(hào)、立體合聲的音調(diào)或者用于把主信號(hào)與房間中的情況進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，但是參量均衡器也經(jīng)常被用于音調(diào)整形。另外，在混頻臺(tái)上的頻道帶中也可以發(fā)現(xiàn)參量均衡器。
原則上，參量均衡器可用于實(shí)質(zhì)上獲得任意期望的頻率響應(yīng)，包括參量均衡器的鈴狀曲線。為了使用圖形均衡器來仿真該鈴狀曲線，必須使用與之相關(guān)的控制元件來手動(dòng)地改變每個(gè)單獨(dú)的頻帶直到期望的曲線被示出。如果按照這種方式產(chǎn)生的這個(gè)頻率響應(yīng)曲線需要被偏移，則這意味著已經(jīng)被改變的的所有電平或者其中一些電平需要使用控制元件再一次被復(fù)位為零分貝，并且該曲線然后需要在較低的或較高的頻率范圍中被手動(dòng)地仿真，特別是對(duì)于涉及高電平時(shí)，需要一個(gè)頻帶一個(gè)頻帶地仿真。
因此原則上需要一種圖形均衡器，它可用于在更加可變的基礎(chǔ)上盡可能少涉及其他方面的情況下實(shí)現(xiàn)參量均衡器的功能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是設(shè)計(jì)一種上述圖形音頻均衡器，用于象參量均衡器那樣簡(jiǎn)單并無問題地使用。
因此，本發(fā)明提供由一種圖形均衡器仿真參量均衡器的基本功能。更明確地，提供一個(gè)電路，用于根據(jù)中心頻率的選定電平在待產(chǎn)生的鈴狀曲線或?yàn)V波器曲線的中心頻率兩側(cè)上調(diào)整圖形均衡器上的特定數(shù)目頻帶的電平，從而仿真鈴狀曲線。因而被用來形成鈴狀曲線的圖形均衡器上的若干頻帶規(guī)定Q因子，即濾波器曲線的寬度，而中心頻率兩側(cè)上的頻帶電平被耦合到中心頻率的電平以使得仿真鈴狀曲線的形狀，從而重新調(diào)整對(duì)該中心頻率或規(guī)定該中心頻率的頻帶的電平，造成位于其該側(cè)的頻帶中的相應(yīng)比例的改變。
實(shí)際上，這意味著當(dāng)濾波器曲線的Q因子已經(jīng)被規(guī)定時(shí)，通過改變中心頻率，例如通過改變與此頻率相關(guān)的電平控制，就可以輕易地產(chǎn)生并改變?yōu)V波器曲線。因此消除了兩側(cè)處相鄰頻帶的手工調(diào)整，這意味著根據(jù)本發(fā)明沒有任何問題地使用圖形均衡器能夠可靠地仿真參量均衡器的功能。
根據(jù)本發(fā)明，圖形音頻均衡器的電路允許通過偏移相應(yīng)的中心頻率來偏移鈴狀曲線或?yàn)V波器曲線，而不需要手動(dòng)地改變邊頻帶。這依靠本發(fā)明把邊頻帶幅度耦合到中心頻帶的幅度上來實(shí)現(xiàn)。
鈴狀曲線或?yàn)V波器曲線的坡度因此取決于與中心頻帶有關(guān)的選定數(shù)目的相鄰頻帶。對(duì)于參量均衡器，少數(shù)相鄰頻帶造成陡曲線，與高Q因子相應(yīng)；而大量的相鄰頻帶對(duì)應(yīng)緩曲線，與較低Q因子相應(yīng)。
使用圖形均衡器用于仿真參量模式的本發(fā)明電路能夠以不同的方式產(chǎn)生。此電路特別有利的實(shí)施包括數(shù)字信號(hào)處理器，用于選擇若干另外的固定頻帶，并且用于在確定中心頻率的固定頻帶的最高電平的基礎(chǔ)上調(diào)整其電平。
另外，該電路有利地包括微控制器，其通過激勵(lì)手工控制元件結(jié)合高斯正態(tài)分布的公式用于執(zhí)行一些功能。手工控制元件的使用允許圖形均衡器以一種固有常見的方式被用于參量模式中。因此，手工控制元件以一種固有已知的方式而被設(shè)計(jì)用于選擇中心頻率、中心頻率的最高電平以及Q因子?？梢砸砸环N固有地隨機(jī)的方式提供該控制元件。優(yōu)選地，控制元件為旋轉(zhuǎn)控制部件以及滑動(dòng)控制部件的形式。可替代地，控制元件可以為按鈕形式。
為了簡(jiǎn)化使用，頻率響應(yīng)可以被可視地顯示在顯示器上。此顯示器最好為液晶屏幕形式。
為了改善參量模式下圖形均衡器的實(shí)際可行性，用于仿真參量均衡器的電路包括用于把各個(gè)參量頻率響應(yīng)變化的功能暫時(shí)地轉(zhuǎn)換為音頻輸入信號(hào)的實(shí)際頻率響應(yīng)變化的裝置和用于各個(gè)參量頻率響應(yīng)變化的功能最終轉(zhuǎn)換的裝置。
總的來說，本發(fā)明使用圖形均衡器仿真參量均衡器提供下列優(yōu)點(diǎn)使用圖形均衡器可以輕易并快速地產(chǎn)生參量濾波器曲線或鈴狀曲線；就像在參量均衡器上那樣，通過改變整個(gè)頻率范圍中的中心頻率就可以快速地偏移產(chǎn)生的曲線；中心頻率和Q因子，即邊頻帶數(shù)目，已經(jīng)被規(guī)定后，則涉及曲線中的所有頻帶的重新調(diào)整就不必要了。
通過改變單個(gè)參數(shù)，即邊頻帶數(shù)目，可以快速并且毫無問題地加寬或變窄所獲得的濾波器曲線；當(dāng)前選定的濾波器曲線可以被儲(chǔ)存；依照相同的方案可以產(chǎn)生并儲(chǔ)存任意數(shù)目的另外的濾波器曲線而不會(huì)丟失已經(jīng)儲(chǔ)存的曲線；有比例地包含已經(jīng)產(chǎn)生的曲線目標(biāo)頻率范圍內(nèi)的改變；
單獨(dú)的頻帶也可以依照參量均衡器的傳統(tǒng)模式盡快地被相似改變；這也適用于改變整個(gè)頻帶組(具有參量條件的GEQ模式)；在傳統(tǒng)圖形均衡器和參數(shù)地使用的圖形均衡器之間的復(fù)雜轉(zhuǎn)換被省卻；在后一種情況中，帶寬被簡(jiǎn)單地選定為大于1；以及圖形均衡器的傳統(tǒng)模式全被保持。


從與附圖一起考慮的下列詳細(xì)說明中，本發(fā)明的其他目的和特性變得顯而易見。然而，應(yīng)該理解，附圖只作為示例并非作為限制本發(fā)明的定義。
在附圖中，其中，類似的標(biāo)號(hào)表示在所有視圖類似的元件圖1以圖形的形式示意性地示出了參量均衡器設(shè)置的頻率響應(yīng)；圖2以圖形的形式示意性地示出了由參量均衡器設(shè)置的用來產(chǎn)生具有高Q因子的鈴狀曲線的頻率響應(yīng)；圖3以圖形的形式示意性地示出了由參量均衡器設(shè)置的用來產(chǎn)生具有低Q因子的鈴狀曲線的頻率響應(yīng)；圖4示出了由圖形均衡器產(chǎn)生的來自圖2的頻率響應(yīng)；圖5和6示意性地示出了選擇中心頻率和濾波器曲線的Q因子，用于使用本發(fā)明的圖形均衡器來仿真參量模式；圖7和8示出了圖2和3中的曲線形狀的產(chǎn)生，其由用于仿真參量模式的本發(fā)明設(shè)計(jì)的圖形均衡器實(shí)現(xiàn)；圖9以框圖的形式示意性地示出了具有參量模式的本發(fā)明的圖形均衡器的第一實(shí)施例；以及圖10以框圖的形式示意性地示出了具有參量模式的本發(fā)明的圖形均衡器的第二實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參見附圖，圖1到8以圖形的形式示意性地示出了均衡器的功能。在圖中，音頻響應(yīng)以赫茲或千赫為單位被繪制在橫軸上而幅度以分貝為單位被繪制在縱軸上，在此示例中為從-15分貝到+15分貝。使用它前面板上(例如圖1，其中黑點(diǎn)表示控制元件上旋鈕位置)或者屏幕上(例如圖2和3，它以圖形的形式繪制該曲線形狀)的控制元件，在實(shí)際具體化的均衡器上已經(jīng)產(chǎn)生了這些曲線圖。
圖1以圖形的形式示意性地示出了在傳統(tǒng)圖形模式中使用圖形音頻均衡器來改變頻帶。通常在圖形均衡器上可用的固定帶寬和中心頻率的多個(gè)頻帶在圖1中通過圓黑點(diǎn)來表示，例如其對(duì)應(yīng)控制元件上的按鈕。對(duì)于線性音頻響應(yīng)，所有這些控制元件按鈕(黑點(diǎn))在圖形中在零分貝上停止移動(dòng)。正如圖1所示，通過激勵(lì)控制元件可以實(shí)現(xiàn)任意頻率響應(yīng)。
參量均衡器工作的方式如圖2所示。參量均衡器通常能夠就頻率、Q因子，即濾波器曲線寬度，以及中心頻率電平等方面被調(diào)整。在圖2和3中，填黑的曲線特征在于中心頻率為630Hz。在圖2中，中心頻率為630Hz的鈴狀曲線(bell curve)從315Hz擴(kuò)展到1.25kHz，即具有935Hz的寬度或Q因子，而圖3中的鈴狀曲線(濾波器曲線)的Q因子大約為3.3kHz。通過示例，通過旋轉(zhuǎn)控制來產(chǎn)生這些曲線形狀，一個(gè)旋轉(zhuǎn)控制確定中心頻率的位置，而另一旋轉(zhuǎn)控制確定濾波器曲線的Q因子。一旦濾波器曲線的Q因子已經(jīng)被規(guī)定，通過調(diào)整控制元件，可以簡(jiǎn)單地把圖2和圖3的曲線的中心頻率偏移到2kHz的位置上(濾波器曲線的虛線表示)。
圖4表示通過圖形均衡器在使用參量均衡器設(shè)置的這種情況下來自圖2的曲線形狀的仿真。為了使用圖形均衡器產(chǎn)生圖2中的鈴狀曲線，所涉及的每個(gè)單獨(dú)的頻帶需要被手動(dòng)地設(shè)置到圖形均衡器上的適當(dāng)電平直到出現(xiàn)期望的曲線。在圖4的情況下，這意味著630Hz的中心頻率需要被控制元件調(diào)整630Hz頻帶，并且總數(shù)為四的邊頻帶控制器，在中心頻帶控制器每一側(cè)分別有兩個(gè)，需要被激勵(lì)以給出相應(yīng)的幅度設(shè)置。該圖形表示說明了允許圖形均衡器用來依照參量均衡器來仿真參量模式。
可是，在2kHz的中心頻率處，如果具有630Hz中心頻率的鈴狀曲線需要被仿真并同時(shí)保持它的形狀，則在630Hz中心頻率周圍的所有電平控制器需要被復(fù)位到零分貝，并且需要依照先前解釋的產(chǎn)生具有630Hz中心頻率的鈴狀曲線在2kHz中心頻率周圍進(jìn)行新的設(shè)置。由于涉及到這種過程，因此實(shí)際上較不適當(dāng)，這就是原則上在那一點(diǎn)使用圖形均衡器或者參量均衡器的原因。
可是，根據(jù)本發(fā)明的圖形音頻均衡器允許參量模式被仿真，正如在下面參考圖5到8所解釋的。
本發(fā)明的目的是以一種簡(jiǎn)單的方式使用圖形均衡器產(chǎn)生如圖2和3所示的濾波器曲線或鈴狀曲線。為此目的，假定圖形均衡器上的所有控制元件被設(shè)置為零，如圖5所示。接下來，期望的中心頻率在這種情況下規(guī)定為630Hz，如圖5中由圖形均衡器的630Hz頻帶上的箭頭所示。用這種方式使用相應(yīng)適當(dāng)?shù)目刂圃硪?guī)定中心頻率，例如使用旋轉(zhuǎn)控制，它把該中心頻率輸入到根據(jù)本發(fā)明的仿真電路中。
接下來，如圖6所示，通過規(guī)定630Hz中心頻帶兩側(cè)上的邊頻帶數(shù)目，正如由相應(yīng)邊頻帶上的箭頭所說明的，即630Hz中心頻率兩側(cè)上三個(gè)分別的邊頻帶，則產(chǎn)生的濾波器曲線的Q因子被規(guī)定。為此目的，相應(yīng)的控制元件如旋轉(zhuǎn)控制被提供，其把這些數(shù)值，即相應(yīng)邊頻帶中心頻率的數(shù)目和數(shù)值，輸入到仿真電路中。
在下一步驟中，如圖7所示，仿真電路接收一個(gè)輸入，確定已經(jīng)被選擇超出630Hz的中心頻帶的電平是需要放大還是切斷。在當(dāng)前情況下，中心頻帶需要被放大。例如使用相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)控制來實(shí)現(xiàn)。適當(dāng)?shù)恼{(diào)整值被輸入到仿真電路中，并且依照先前儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的曲線形狀，把比例的放大(在此情況下)激勵(lì)到與所述仿真電路中的中心頻帶兩側(cè)相鄰的邊頻帶，以便產(chǎn)生如圖7所示的鈴狀曲線(黑點(diǎn))。如果需要在中心頻率2kHz上產(chǎn)生具有同樣Q因子的以這種方式容易生成的這種鈴狀曲線，或需要將其移位到該頻率，則只需要對(duì)于該中心頻率以參量均衡器類似的方式激勵(lì)控制元件。合適的邊帶頻率然后按照比例調(diào)整。
圖8示出了與在上面參考圖5到圖7解釋的過程類似的過程的結(jié)果，但是為了產(chǎn)生如圖3所示的具有較低Q因子的鈴狀曲線，對(duì)于邊頻帶使用相應(yīng)更多的控制器。
本發(fā)明用圖形均衡器實(shí)現(xiàn)參量模式的特別優(yōu)點(diǎn)是只改變或者偏移中心頻率允許已經(jīng)產(chǎn)生的曲線在整個(gè)頻率范圍中被偏移而不需要每次都重新調(diào)整圖形均衡器上單獨(dú)的頻帶。
如果已經(jīng)做出判斷選擇特定的鈴狀曲線或?yàn)V波器曲線，例如如圖7所示的濾波器曲線，此設(shè)置例如可以被儲(chǔ)存在該電路中的存儲(chǔ)器中，并且所有的參數(shù)，即中心頻率、曲線寬度或邊頻帶的數(shù)目以及新中心頻率的電平，然后被啟用以便能夠產(chǎn)生另外新的曲線。這包括在上面參考圖5到7解釋的所有設(shè)定，能夠根據(jù)需要被調(diào)整并且再次被儲(chǔ)存。這意味著例如甚至在整個(gè)頻率范圍上產(chǎn)生復(fù)雜的整體曲線是沒有問題的，比如即使對(duì)于高通濾波器或低通濾波器和“牛尾狀”濾波器?？墒?，如果只是單個(gè)頻帶被選擇，此頻帶自動(dòng)地適合當(dāng)前選擇的頻率，正如在傳統(tǒng)圖形均衡器的情況下，則也可能僅僅單個(gè)頻率被影響。所有先前儲(chǔ)存的曲線表示在上下文中被保持，除非頻率在已經(jīng)產(chǎn)生的曲線形狀內(nèi)被改變。在這種情況下，按照比例自然地進(jìn)行改變。
具有參量模式的本發(fā)明圖形均衡器的第一實(shí)施例如圖9的框圖所示。相應(yīng)地，所述均衡器包括用于輸入音頻信號(hào)的輸入電路10和用于輸出音頻信號(hào)的輸出電路11，所述音頻信號(hào)的頻率響應(yīng)被均衡器影響。在輸入級(jí)10和輸出級(jí)11之間安排的是數(shù)字信號(hào)處理器或DSP12，考慮到輸出信號(hào)，其進(jìn)行輸入的輸出信號(hào)的處理。DSP12被微控制器13饋送信息，微控制器13的輸入被連接到用戶接口14，用戶接口14的輸出遠(yuǎn)程地控制DSP12并且它另外的輸出提供顯示設(shè)備，例如LCD。
在微控制器13中，用戶接口的規(guī)定被使用作為基礎(chǔ)，用于檢測(cè)控制元件(未示出)，控制元件用于設(shè)置中心頻帶和相關(guān)的邊頻帶的形狀中的中心頻率，并且相應(yīng)的信息被轉(zhuǎn)送給微控制器，其包含用于表示期望鈴狀曲線(高斯分布函數(shù))的系數(shù)計(jì)算。利用該接口在微控制器中產(chǎn)生的鈴狀曲線被輸出到DSP12，在其中通過輸入電路10已經(jīng)被輸入的信號(hào)的頻率響應(yīng)被適當(dāng)修改。
圖10示出了如圖9所示的均衡器的一個(gè)替換實(shí)施例。圖10中的均衡器不同于圖9中的均衡器，因?yàn)槲⒖刂破鞅皇s并且由于DSP12既執(zhí)行系數(shù)計(jì)算又執(zhí)行音頻信號(hào)的處理以及把顯形信號(hào)輸出到顯示器15。另外，如圖10所示的實(shí)施例中的DSP12具有用于連接到用戶接口的輸入。
在按照未示出的方式中，DSP12的每一變型具有存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)使用用戶接口確定的鈴狀曲線。
因此，雖然僅示出描述本發(fā)明的一些實(shí)施例，但是很明顯，不偏離本發(fā)明的精神和范圍可以對(duì)其進(jìn)行許多改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種圖形音頻均衡器，使用具有可變電平、固定頻帶和固定中心頻率的多個(gè)濾波器來改變選定頻帶中的音頻響應(yīng)，包括一個(gè)電路，用于仿真參量音頻均衡器的操作，以將音頻響應(yīng)改變?yōu)橛芍行念l率、Q因子和最高電平定義的至少一個(gè)鈴狀曲線的形狀，在該電路中執(zhí)行下列功能(a)選擇固定頻帶之一作為中心頻率，(b)在確定中心頻率的固定頻帶兩邊選擇另外的固定頻帶以便規(guī)定Q因子，以及(c)依照固定頻帶的最高電平調(diào)整所述另外的固定頻帶的電平，該固定頻帶按照鈴狀曲線的形狀確定中心頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的均衡器，其中，所述電路具有數(shù)字信號(hào)處理器，用于選擇若干另外的固定頻帶，并且用于在確定中心頻率的固定頻帶的最高電平的基礎(chǔ)上調(diào)整其電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的均衡器，其中，所述電路包括微控制器，所述微控制器通過激勵(lì)手工控制元件結(jié)合高斯正態(tài)分布的公式用于執(zhí)行一些功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的均衡器，其中，所述手工控制元件被設(shè)計(jì)用于選擇中心頻率、中心頻率的最高電平以及Q因子。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的均衡器，其中，所述控制元件是旋轉(zhuǎn)控制部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的均衡器，其中，所述控制元件是滑動(dòng)控制部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的均衡器，其中，所述控制元件是按鈕。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的均衡器，其中，所提供的顯示器用于可見地顯示頻率響應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的均衡器，其中，所述顯示器是一個(gè)液晶屏幕。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的均衡器，其中，所述電路具有用于把各個(gè)參量頻率響應(yīng)變化的功能暫時(shí)地轉(zhuǎn)換為音頻輸入信號(hào)的實(shí)際頻率響應(yīng)變化的裝置和用于各個(gè)參量頻率響應(yīng)變化的功能最終轉(zhuǎn)換的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖形音頻均衡器，使用具有可變電平、固定頻帶和固定中心頻帶的多個(gè)濾波器來改變選定頻帶中的音頻響應(yīng)，其包括一個(gè)電路，用于仿真參量音頻均衡器的操作，以將音頻響應(yīng)改變?yōu)橛芍行念l率、Q因子和最高電平定義的至少一個(gè)鈴狀曲線的形狀，在該電路中執(zhí)行下列功能選擇固定頻帶之一作為中心頻率；在確定中心頻率的固定頻帶兩邊選擇另外的固定頻帶以便規(guī)定Q因子；以及依照固定頻帶的最高電平調(diào)整另外固定頻帶的電平，該固定頻帶按照鈴狀曲線的形狀確定中心頻率。
文檔編號(hào)H03G5/00GK1518335SQ0314777
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者托馬斯·青特, 托馬斯 青特 申請(qǐng)人:紅芯有限責(zé)任公司