專利名稱：動(dòng)態(tài)低音增強(qiáng)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理聲頻信號(hào)的系統(tǒng)和方法，更具體地涉及將聲頻信號(hào)的低音頻帶作為音量級(jí)的函數(shù)加以動(dòng)態(tài)控制的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
弗萊徹-芒森(Fletcher-Munson)效應(yīng)是指以下公知的事實(shí)，即，人對(duì)低音頻帶(頻率低于約500Hz)中的聲音的感知受到聲音音量級(jí)的影響。具體地，人的聽音器對(duì)低音頻率的敏感度隨著音量級(jí)的降低而降低，而對(duì)較高頻率的敏感度降低程度較低。因此，在低音量級(jí)下演奏的音樂(lè)聽上去缺乏低音頻率。通過(guò)相對(duì)于較高頻率下的聲能增加低頻聲能可補(bǔ)償弗萊徹-芒森效應(yīng)。
為了實(shí)現(xiàn)這種補(bǔ)償，設(shè)計(jì)了聲頻濾波電路以在音量級(jí)降低時(shí)，相對(duì)于較高頻率提高用于產(chǎn)生聲頻輸出的電子聲頻信號(hào)(這里稱為聲頻信號(hào))的低音頻帶。有時(shí)將這些系統(tǒng)稱為低音增強(qiáng)電路。
可通過(guò)手動(dòng)、兩級(jí)補(bǔ)償方法(例如立體聲系統(tǒng)中的傳統(tǒng)響度元件)來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，或者補(bǔ)償可以是動(dòng)態(tài)的。動(dòng)態(tài)濾波電路產(chǎn)生具有低音頻率的聲音，這種具有低音頻率的聲音作為產(chǎn)生的聲音的音量的函數(shù)而相對(duì)于較高頻率受到自動(dòng)控制。這些傳統(tǒng)的聲頻電路可基于聲壓或基于聲頻信號(hào)的振幅量化音量級(jí)，并且可以提高聲音輸出的低頻分量。
所有已知的動(dòng)態(tài)低音增強(qiáng)電路都具有一個(gè)或更多個(gè)缺點(diǎn)，包括但不限于過(guò)于復(fù)雜、過(guò)于昂貴以及不能產(chǎn)生高質(zhì)量的聲音輸出。因此，需要改進(jìn)的動(dòng)態(tài)低音增強(qiáng)裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種聲頻處理器。該聲頻處理器包括可變?yōu)V波器，其接收輸入信號(hào)并提供經(jīng)濾波的輸出信號(hào)，所述可變?yōu)V波器具有固定截止頻率和可響應(yīng)于控制信號(hào)而受控的品質(zhì)因子；以及控制電路，其被構(gòu)造成用來(lái)檢測(cè)表示選定頻帶中的輸入信號(hào)電平的信號(hào)電平并響應(yīng)于所檢測(cè)到的信號(hào)電平而生成控制信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述可變?yōu)V波器包括高通狀態(tài)可變?yōu)V波器。所述控制電路可以包括被構(gòu)造成用于使選定頻帶通過(guò)的低通濾波器；以及檢測(cè)器，其被構(gòu)造成用于檢測(cè)選定頻帶中的信號(hào)電平并用于建立所述控制信號(hào)的時(shí)間常數(shù)。該控制電路可被構(gòu)造成用來(lái)建立所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子與所述檢測(cè)到的信號(hào)電平之間的逆關(guān)系。更具體地，所述控制電路可被構(gòu)造成用來(lái)控制低音聲頻以限制弗萊徹-芒森效應(yīng)。
在一些實(shí)施例中，所述可變?yōu)V波器包括電壓控制電阻器電路，該電壓控制電阻器電路用于響應(yīng)于所述控制信號(hào)來(lái)控制品質(zhì)因子。在另外一些實(shí)施例中，可變?yōu)V波器包括串聯(lián)增益/衰減元件，該串聯(lián)增益/衰減元件用于響應(yīng)于所述控制信號(hào)來(lái)控制所述品質(zhì)因子。
在另一實(shí)施例中，所述可變?yōu)V波器包括串聯(lián)有可變?cè)鲆嬖墓潭◣V波器，響應(yīng)于所述控制信號(hào)來(lái)提供受控帶通信號(hào)；以及加法器，用于組合所述受控帶通信號(hào)和所述輸入信號(hào)以提供輸出信號(hào)。
在一些實(shí)施例中，所述控制電路可以包括非線性放大器，以建立所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子與所述檢測(cè)到的信號(hào)之間的期望關(guān)系。
在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述可變?yōu)V波器包括接收輸入數(shù)據(jù)流并提供經(jīng)濾波的輸出數(shù)據(jù)流的數(shù)字濾波器，而且所述控制信號(hào)包括控制變量。在該實(shí)施例中，所述控制電路可以包括數(shù)字低通濾波器，其用于使選定頻帶通過(guò)；以及檢測(cè)器算法，其被設(shè)置成用于檢測(cè)選定頻帶中的信號(hào)電平并用于響應(yīng)于檢測(cè)到的信號(hào)電平而產(chǎn)生所述控制變量。所述檢測(cè)器算法可包括RMS檢測(cè)器算法。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種聲頻處理器包括可變?yōu)V波器，其接收輸入信號(hào)并提供經(jīng)濾波的輸出信號(hào)，所述可變?yōu)V波器具有固定截止頻率和可響應(yīng)于控制信號(hào)而受控的品質(zhì)因子；低通濾波器，其用于選擇所述輸出信號(hào)的頻帶；以及檢測(cè)器，其用于檢測(cè)由所述低通濾波器選擇的頻帶中的信號(hào)電平，并用于響應(yīng)于檢測(cè)到的信號(hào)電平而產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種聲頻處理方法包括在濾波器中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，并提供經(jīng)濾波的輸出信號(hào)；檢測(cè)表示選定頻帶中的輸入信號(hào)電平的信號(hào)電平，以提供檢測(cè)到的信號(hào)電平；以及響應(yīng)于所述檢測(cè)到的信號(hào)電平對(duì)所述濾波器的品質(zhì)因子進(jìn)行控制。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種聲頻處理器。該聲頻處理器包括數(shù)字狀態(tài)可變高通濾波器，其接收輸入數(shù)據(jù)流并提供經(jīng)濾波的輸出數(shù)據(jù)流，所述數(shù)字濾波器具有固定截止頻率和可響應(yīng)于控制變量而受控的品質(zhì)因子；數(shù)字頻帶選擇濾波器，用于選擇所述輸出數(shù)據(jù)流的頻帶；以及檢測(cè)器算法，其用于檢測(cè)由所述數(shù)字頻帶選擇濾波器選擇的頻帶中的信號(hào)電平，并用于響應(yīng)于檢測(cè)到的信號(hào)電平而產(chǎn)生控制變量。


參考附圖以更好地理解本發(fā)明，在此通過(guò)引用并入了這些附圖，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的聲頻處理器的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的聲頻處理器的示意圖；圖3的曲線圖是圖2的聲頻處理器針對(duì)不同輸入信號(hào)電平的作為頻率的函數(shù)增益(以dB為單位)；圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的聲頻處理器的框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的聲頻處理器的框圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的聲頻處理器的示意框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的聲頻處理器、或動(dòng)態(tài)低音增強(qiáng)電路。動(dòng)態(tài)低音增強(qiáng)電路10接收聲頻輸入信號(hào)12并提供經(jīng)濾波的聲頻輸出信號(hào)14，該經(jīng)濾波的聲頻輸出信號(hào)14具有受控的低音頻率以至少部分地補(bǔ)償弗萊徹-芒森效應(yīng)。對(duì)弗萊徹-芒森效應(yīng)的部分補(bǔ)償可包括僅僅增強(qiáng)選定的低音頻率以及/或者在一個(gè)或更多個(gè)頻率下對(duì)弗萊徹-芒森效應(yīng)的不完全補(bǔ)償。
動(dòng)態(tài)低音增強(qiáng)電路10包括可變?yōu)V波器20和控制電路24?？刂齐娐?4接收聲頻輸出信號(hào)14并向可變?yōu)V波器20提供控制信號(hào)30?？刂菩盘?hào)30將可變?yōu)V波器20的頻率特性作為音量級(jí)的函數(shù)加以控制，以至少部分地補(bǔ)償弗萊徹-芒森效應(yīng)。
聲頻輸入信號(hào)12可為任何合適的聲頻信號(hào)。例如，可從立體聲接收器或激光唱盤(CD)單元接收輸入信號(hào)12。輸入信號(hào)12可由動(dòng)態(tài)低音增強(qiáng)電路10之前的前置放大器(未示出)放大。
聲頻輸出信號(hào)14可用于通過(guò)功率放大器驅(qū)動(dòng)諸如揚(yáng)聲器的聲換能器。然而，在將聲頻輸出信號(hào)14提供至放大器和揚(yáng)聲器之前，諸如濾波器或動(dòng)態(tài)處理器的其它組件可處理聲頻輸出信號(hào)14。
可變?yōu)V波器20可為任何合適的在選定頻帶(例如低音頻帶)具有增益的濾波器，該增益可作為控制信號(hào)的函數(shù)而改變。如以下將描述的那樣，在選定低音頻帶中的增益可作為聲頻輸出信號(hào)14的低頻分量振幅的函數(shù)而改變，從而可變?yōu)V波器的頻率響應(yīng)大致與人聽覺的敏感性相逆，由此至少部分地補(bǔ)償弗萊徹-芒森效應(yīng)?？勺?yōu)V波器20具有固定的截止頻率和可響應(yīng)于控制信號(hào)30而受控制的品質(zhì)因子(通常稱為Q)。在一個(gè)實(shí)施例中，可變?yōu)V波器20為高通濾波器。
控制電路24可包括頻帶選擇濾波器40和檢測(cè)器42，并可包括可選的非線性放大器44。頻帶選擇濾波器40可為任何合適的濾波器，其能夠選擇用于對(duì)可變?yōu)V波器20進(jìn)行控制的聲頻輸出信號(hào)14的低頻部分。選擇低頻頻帶以提供表示弗萊徹-芒森效應(yīng)的輸出。在一些實(shí)施例中，頻帶選擇濾波器40對(duì)高于約2.2kHz的頻率進(jìn)行衰減。頻帶選擇濾波器40可為有源濾波器或無(wú)源濾波器。合適的濾波器包括低通濾波器、帶通濾波器或低通傾斜濾波器(low-pass shelffilter)。
檢測(cè)器42對(duì)頻帶選擇濾波器40的輸出進(jìn)行整流和平滑。從而檢測(cè)器42包括整流器和具有已知時(shí)間常數(shù)的濾波器。該整流器可以是半波整流器或全波整流器，且可具有可調(diào)節(jié)的增益。該整流器可為有源或無(wú)源裝置。該濾波器能夠平滑整流器的輸出。濾波器的時(shí)間常數(shù)被選定為使控制信號(hào)30的高頻分量(其會(huì)使可變?yōu)V波器20的Q快速變化，從而引起諧波失真)衰減。例如，該濾波器可為積分器或無(wú)源低通濾波器。該時(shí)間常數(shù)可具有快的上升時(shí)間以提供快速響應(yīng)，并可具有相對(duì)慢的下降時(shí)間以實(shí)現(xiàn)充分的平滑。上升時(shí)間常數(shù)可在從接近零到約5毫秒(約為5毫秒或更少)的范圍內(nèi)，而下降時(shí)間常數(shù)可在約0.5至2.0秒的范圍內(nèi)。
在一些實(shí)施例中，在控制電路24中可采用可選的非線性放大器44。非線性放大器44具有作為輸入振幅的函數(shù)的非線性增益，從而提供非線性的控制信號(hào)。因此，非線性放大器44可建立檢測(cè)器42的輸出與控制信號(hào)30之間的期望關(guān)系。非線性放大器44可位于控制電路24中的任何合適位置處。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的聲頻處理器。圖1和圖2中的類似元件具有相同的附圖標(biāo)記。圖2的實(shí)施例為圖1的聲頻處理器的具體實(shí)施，省略了非線性放大器44。
在圖2的實(shí)施例中，可變?yōu)V波器20為高通狀態(tài)可變?yōu)V波器。該高通狀態(tài)可變?yōu)V波器20包括串聯(lián)連接的運(yùn)算放大器100、110和120。運(yùn)算放大器100具有形成加法器的輸入電阻器102和反饋電阻器104。運(yùn)算放大器110具有形成第一積分器的輸入電阻器112和反饋電容器114。運(yùn)算放大器120具有形成第二積分器的輸入電阻器122和反饋電容器124。反饋電阻器130連接在放大器120的輸出與放大器100的倒相輸入之間。反饋電阻器132連接在放大器110的輸出與放大器100的非倒相輸入之間。
包括晶體管142、電容器144以及電阻器146、147、148和149的電壓控制電阻器電路140由控制信號(hào)30控制，并用作分流衰減元件。電壓控制電阻器電路140以及電阻器132形成可變電壓分壓器，該可變電壓分壓器響應(yīng)于控制信號(hào)30對(duì)從放大器110到放大器100的倒相輸入的反饋量進(jìn)行控制。這一機(jī)制允許控制信號(hào)30控制可變?yōu)V波器20的品質(zhì)因子(Q)。可變?yōu)V波器20的高通輸出從運(yùn)算放大器100的輸出中取出。
在圖2的實(shí)施例中，頻帶選擇濾波器40為有源的二階低通濾波器，其包括運(yùn)算放大器150、電阻器152和154、以及電容器156和158。在圖2的實(shí)施例中，低通濾波器40具有約2.2kHz的截止頻率。
檢測(cè)器42包括整流器160和平滑濾波器162。在該實(shí)施例中，檢測(cè)器42被實(shí)施為峰值檢測(cè)器。頻帶選擇濾波器40通過(guò)隔直流的電容器159而連接到檢測(cè)器42。整流器160包括具有可變輸入電阻器166和反饋電阻器176的運(yùn)算放大器164。電阻器176與電阻器166的比值設(shè)定了整流器的增益。二極管168和電容器170并聯(lián)連接在運(yùn)算放大器164的輸出及其倒相輸入之間。二極管172連接在放大器164的輸出與整流器輸出174之間。反饋電阻器176連接在整流器輸出174與放大器164的倒相輸入之間。平滑濾波器162包括電阻器180和電容器182。整流器160起到可變?cè)鲆嬗性窗氩ㄕ髌鞯淖饔?。檢測(cè)器42被配置成對(duì)控制信號(hào)30的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行控制。
在圖2的實(shí)施例中，控制信號(hào)30具有約2毫秒的上升時(shí)間常數(shù)，以及約1秒的下降時(shí)間常數(shù)。該上升時(shí)間常數(shù)由電阻器180和電容器182設(shè)定。該下降時(shí)間常數(shù)由電阻器176和電容器182設(shè)定。應(yīng)當(dāng)指出的是，如果改變電阻器176以調(diào)節(jié)下降時(shí)間常數(shù)，那么整流器增益也會(huì)發(fā)生改變。電阻器176的變化應(yīng)由電阻器166中的成比例的變化進(jìn)行補(bǔ)償，從而維持原增益。平滑濾波器162相對(duì)慢的下降時(shí)間防止了可變?yōu)V波器20的特性的快速變化。
現(xiàn)在給出圖2的聲頻處理器的合適元件值。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些值是僅以示例的方式給出的，而不限于本發(fā)明的范圍。
運(yùn)算放大器100、110、120——MC33079(On半導(dǎo)體公司)運(yùn)算放大器150、164——TL082(美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司)電阻器102、130、104——2.0K歐姆電阻器112、122——22.6K歐姆電容器114、124——100納法拉電阻器132——10K歐姆電阻器149——12.0K歐姆電阻器148——820歐姆電阻器146、147——470K歐姆晶體管142——J177p溝道場(chǎng)效應(yīng)管電容器144——1微法拉電阻器152、154——4.99K歐姆電容器156——22納法拉電容器158——10納法拉電容器159——10微法拉可變電阻器166——10K歐姆電阻器176——22.0K歐姆二極管168、172——1N4148電容器170——100皮法拉電阻器180——49.9歐姆電容器182——47微法拉應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可采用其它的元件值和其它的電路。
在運(yùn)行中，聲頻輸出信號(hào)14由低通頻帶選擇濾波器40進(jìn)行濾波，從而提供經(jīng)濾波的信號(hào)，該經(jīng)濾波的信號(hào)由檢測(cè)器42進(jìn)行整流和平滑。因此，控制信號(hào)30的幅值是在濾波器40選擇的頻帶內(nèi)的聲頻輸出信號(hào)14的振幅以及檢測(cè)器42的由電阻器166設(shè)定的增益的函數(shù)。電壓控制電阻器電路140建立控制信號(hào)30與可變?yōu)V波器20的品質(zhì)因子之間的逆關(guān)系。具體地，在檢測(cè)信號(hào)電平下降時(shí)，控制信號(hào)30下降，而且電壓控制電阻器電路140被配置成提高可變?yōu)V波器20的品質(zhì)因子，從而相對(duì)于聲頻頻譜中的較高頻率提高低音頻率的幅值。
圖3示出了圖2的聲頻處理器的性能，其中將聲頻處理器的增益針對(duì)不同輸入信號(hào)電平繪制成頻率的函數(shù)。在-40dBv輸入的相對(duì)低的輸入信號(hào)電平下，可變?yōu)V波器20在從約50Hz到150Hz的低音頻率范圍內(nèi)具有高的Q，從而具有較高的增益。隨著輸入信號(hào)電平提高，可變?yōu)V波器20的Q降低，從而降低了濾波器在低音頻率范圍內(nèi)的增益。從而，例如在-10dBv的輸入信號(hào)電平下，可變?yōu)V波器20的Q顯著下降?？梢钥吹?，可變?yōu)V波器20的截止頻率作為輸入信號(hào)電平的函數(shù)大致保持恒定。此外，在高于低音頻率范圍的較高頻率下的增益作為輸入信號(hào)電平的函數(shù)大致保持恒定。這樣，相對(duì)于較高頻率的聲頻信號(hào)，低音頻率范圍中的信號(hào)受到控制。這樣就在低音量級(jí)上“增強(qiáng)”了低音頻率范圍。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的聲頻處理器的示意性框圖。圖1、圖2以及圖4中的類似元件具有相同的附圖標(biāo)記。圖4的實(shí)施例為圖1的聲頻處理器的另一實(shí)施方式，省略了非線性放大器44。在圖4的實(shí)施例中，連接在放大器100的非倒相輸入與地之間的電阻器200取代了電壓控制電阻器電路140(圖2)，而且串聯(lián)增益/衰減元件210取代了電阻器132(圖2)，該串聯(lián)增益/衰減元件210的信號(hào)輸入連接到放大器110的輸出，而其信號(hào)輸出連接到放大器100的非倒相輸入。圖4的實(shí)施例的整體操作可與圖2的實(shí)施例相同，除了串聯(lián)增益/衰減元件210與用于對(duì)可變?yōu)V波器20的品質(zhì)因子進(jìn)行控制的電阻器200之外。
從檢測(cè)器42向串聯(lián)增益/衰減元件210的控制輸入提供控制信號(hào)30。在控制信號(hào)30變化時(shí)，串聯(lián)增益/衰減元件210改變從放大器110的輸出到放大器100的非倒相輸入的反饋量。串聯(lián)增益/衰減元件210可為任何合適的控制電路，如電壓控制放大器(VCA)、跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(OTA)或任何其它合適的控制電路。這些電路可表現(xiàn)出增益或衰減。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的聲頻處理器的示意框圖。可變?yōu)V波器300包括與可變?cè)鲆嬖?12串聯(lián)連接的固定帶通濾波器310。濾波器310可具有低音頻率范圍內(nèi)的通帶。僅作為示例，濾波器310可具有從70Hz至90Hz的通帶?？勺?cè)鲆嬖?12具有響應(yīng)于控制信號(hào)30的可變?cè)鲆妫⒖衫鐬榭勺冊(cè)鲆娣糯笃?。從而濾波器310和可變?cè)鲆嬖?12的串聯(lián)組合產(chǎn)生了具有可變?cè)鲆娴氖芸貛ㄐ盘?hào)?？勺?yōu)V波器300還包括加法器320。加法器320在第一輸入處接收聲頻輸入信號(hào)12，在第二輸入處從可變?cè)鲆嬖?12接收受控帶通信號(hào)。加法器320的輸出為聲頻輸出信號(hào)14。
在運(yùn)行中，濾波器310和可變?cè)鲆嬖?12選擇并放大聲頻頻譜的低音頻帶。從而可變?cè)鲆嬖?12的輸出具有增益可變的帶通特征?？勺?cè)鲆嬖?12的輸出與聲頻輸入信號(hào)12相加以提供在低音頻率范圍內(nèi)具有可變振幅的“凸起(bump)”的聲頻輸出信號(hào)14。更具體地，圖5的實(shí)施例中的聲頻輸出信號(hào)14具有聲頻輸入信號(hào)12的頻率特征，其中把受控帶通信號(hào)或凸起疊加到輸入信號(hào)12上。凸起的幅值受到頻帶選擇濾波器40和檢測(cè)器42的控制以補(bǔ)償弗萊徹-芒森效應(yīng)?？梢钥吹?，可變?yōu)V波器300的總體特征具有固定的截止頻率以及可響應(yīng)于控制信號(hào)30而改變的品質(zhì)因子。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的聲頻處理器的示意性框圖。圖6的實(shí)施例為數(shù)字實(shí)施方式。圖6的實(shí)施例接收輸入聲頻數(shù)據(jù)流412并提供經(jīng)濾波的輸出聲頻數(shù)據(jù)流414。圖6的數(shù)字聲頻處理器可實(shí)施為例如編程的數(shù)字信號(hào)處理器。
數(shù)字狀態(tài)可變高通濾波器420接收輸入數(shù)據(jù)流412并產(chǎn)生經(jīng)濾波的輸出數(shù)據(jù)流414。數(shù)字濾波器420具有固定的截止頻率以及可響應(yīng)于采用控制變量形式的控制信號(hào)而受控制的品質(zhì)因子。該品質(zhì)因子被控制成，使得濾波器對(duì)較大的信號(hào)具有較低的品質(zhì)因子，而對(duì)較小的信號(hào)具有較高的品質(zhì)因子。從而，數(shù)字濾波器420補(bǔ)償弗萊徹-芒森效應(yīng)。
輸出數(shù)據(jù)流414被提供至數(shù)字雙二次低通濾波器430，以選擇輸出信號(hào)的頻帶。來(lái)自低通濾波器430的數(shù)據(jù)被提供至RMS檢測(cè)器算法432，以檢測(cè)信號(hào)電平并響應(yīng)于檢測(cè)到的信號(hào)電平而產(chǎn)生控制變量。RMS檢測(cè)器432的時(shí)間常數(shù)可包括從接近零到約5毫秒的范圍內(nèi)的上升時(shí)間常數(shù)以及在約0.5到2.0秒的范圍內(nèi)的下降時(shí)間常數(shù)。查詢表434建立高通濾波器420的品質(zhì)因子與檢測(cè)到的信號(hào)電平之間的逆關(guān)系。查詢表434的Q控制輸出被施加到數(shù)字濾波器420內(nèi)的乘法器，該乘法器確定從數(shù)字濾波器帶通輸出到數(shù)字濾波器的輸入的正反饋的增益。查詢表434允許在-40dBv至0dBv的范圍內(nèi)進(jìn)行低音增強(qiáng)控制。低音增強(qiáng)對(duì)低于-40dBv的RMS值而言是相同的，但被包括在查詢表中。該查詢表434在從-96dBv至0dBv的3dB增量中具有1/Q值的RMS值。
這樣就描述了本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的幾個(gè)方面，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易想到各種更改、修改和改進(jìn)。這些更改、修改和改進(jìn)將是本公開的一部分并在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，上述描述和附圖僅為示例。
權(quán)利要求
1.一種聲頻處理器，包括可變?yōu)V波器，其接收輸入信號(hào)并提供輸出信號(hào)，所述可變?yōu)V波器具有固定截止頻率和可響應(yīng)于控制信號(hào)而受控的品質(zhì)因子；和控制電路，其被構(gòu)造成用來(lái)檢測(cè)表示選定頻帶中的輸入信號(hào)電平的信號(hào)電平并響應(yīng)于檢測(cè)到的信號(hào)電平而生成控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲頻處理器，其特征在于，所述可變?yōu)V波器包括高通狀態(tài)可變?yōu)V波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲頻處理器，其特征在于，所述控制電路包括被構(gòu)造成用于使選定頻帶通過(guò)的低通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲頻處理器，其特征在于，所述控制電路還包括檢測(cè)器，該檢測(cè)器被構(gòu)造成用于檢測(cè)選定頻帶中的信號(hào)電平并用于建立所述控制信號(hào)的時(shí)間常數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲頻處理器，其特征在于，所述控制信號(hào)具有約5毫秒或更小的上升時(shí)間常數(shù)以及在約0.5至2.0秒的范圍內(nèi)的下降時(shí)間常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲頻處理器，其特征在于，所述控制電路被構(gòu)造成用來(lái)建立所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子與所檢測(cè)到的信號(hào)電平之間的逆關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲頻處理器，其特征在于，所述控制電路被構(gòu)造成用來(lái)檢測(cè)所述輸出信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲頻處理器，其特征在于，所述可變?yōu)V波器包括串聯(lián)有可變?cè)鲆嬖墓潭◣V波器，響應(yīng)于所述控制信號(hào)來(lái)提供受控帶通信號(hào)；和加法器，用于組合所述受控帶通信號(hào)和所述輸入信號(hào)以提供所述輸出信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲頻處理器，其特征在于，所述低通濾波器包括有源低通濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲頻處理器，其特征在于，所述檢測(cè)器包括有源檢測(cè)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲頻處理器，其特征在于，所述檢測(cè)器包括峰值檢測(cè)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲頻處理器，其特征在于，所述控制電路被構(gòu)造成用來(lái)控制低音聲頻以限制弗萊徹-芒森效應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲頻處理器，其特征在于，所述控制電路還包括非線性放大器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲頻處理器，其特征在于，所述可變?yōu)V波器包括接收輸入數(shù)據(jù)流并提供經(jīng)濾波的輸出數(shù)據(jù)流的數(shù)字濾波器，而且其中所述控制信號(hào)包括控制變量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲頻處理器，其特征在于，所述控制電路包括數(shù)字低通濾波器，其用于使選定頻帶通過(guò)；以及檢測(cè)器算法，其被設(shè)置成用于檢測(cè)選定頻帶中的信號(hào)電平并用于響應(yīng)于檢測(cè)到的信號(hào)電平而產(chǎn)生所述控制變量。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲頻處理器，其特征在于，所述數(shù)字濾波器的品質(zhì)因子是通過(guò)改變所述數(shù)字濾波器的系數(shù)而受控制的。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲頻處理器，其特征在于，所述數(shù)字濾波器包括查詢表，該查詢表用于建立所述數(shù)字濾波器的品質(zhì)因子與所述檢測(cè)到的信號(hào)電平之間的期望關(guān)系。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的聲頻處理器，其特征在于，所述檢測(cè)器算法建立所述控制變量的時(shí)間常數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的聲頻處理器，其特征在于，所述控制變量具有約5毫秒或更小的上升時(shí)間常數(shù)以及在約0.5至2.0秒的范圍內(nèi)的下降時(shí)間常數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的聲頻處理器，其特征在于，所述檢測(cè)器算法包括RMS檢測(cè)器算法。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的聲頻處理器，其特征在于，所述數(shù)字低通濾波器包括數(shù)字雙二次低通濾波器。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲頻處理器，其特征在于，所述可變?yōu)V波器包括電壓控制電阻器電路，該電壓控制電阻器電路用于響應(yīng)于所述控制信號(hào)來(lái)控制所述品質(zhì)因子。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲頻處理器，其特征在于，所述可變?yōu)V波器包括串聯(lián)增益/衰減元件，該串聯(lián)增益/衰減元件用于響應(yīng)于所述控制信號(hào)來(lái)控制所述品質(zhì)因子。
24.一種聲頻處理器，包括可變?yōu)V波器，其接收輸入信號(hào)并提供經(jīng)濾波的輸出信號(hào)，所述可變?yōu)V波器具有固定截止頻率和可響應(yīng)于控制信號(hào)而受控的品質(zhì)因子；低通濾波器，其用于選擇所述輸出信號(hào)的頻帶；以及檢測(cè)器，其用于檢測(cè)由所述低通濾波器選擇的頻帶中的信號(hào)電平，并用于響應(yīng)于檢測(cè)到的信號(hào)電平而產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲頻處理器，其特征在于，所述檢測(cè)器被構(gòu)造成用于建立所述控制信號(hào)的時(shí)間常數(shù)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的聲頻處理器，其特征在于，所述控制信號(hào)具有約5毫秒或更小的上升時(shí)間常數(shù)以及在約0.5至2.0秒的范圍內(nèi)的下降時(shí)間常數(shù)。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲頻處理器，其特征在于，所述低通濾波器和所述檢測(cè)器為一控制電路的組件，該控制電路建立所述狀態(tài)可變?yōu)V波器與所檢測(cè)到的信號(hào)電平之間的逆關(guān)系。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲頻處理器，其特征在于，所述狀態(tài)可變?yōu)V波器具有約70Hz的截止頻率。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲頻處理器，其特征在于，所述低通濾波器包括有源低通濾波器。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的聲頻處理器，其特征在于，所述檢測(cè)器包括有源檢測(cè)器。
31.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲頻處理器，其特征在于，所述檢測(cè)器包括峰值檢測(cè)器。
32.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲頻處理器，其特征在于，所述低通濾波器和所述檢測(cè)器被構(gòu)造成用來(lái)控制低音聲頻以限制弗萊徹-芒森效應(yīng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲頻處理器，其特征在于，還包括連接到所述檢測(cè)器的非線性放大器。
34.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲頻處理器，其特征在于，所述可變?yōu)V波器包括串聯(lián)有可變?cè)鲆嬖墓潭◣V波器，響應(yīng)于所述控制信號(hào)來(lái)提供受控帶通信號(hào)；和加法器，用于組合所述受控帶通信號(hào)和所述輸入信號(hào)以提供所述經(jīng)濾波的輸出信號(hào)。
35.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲頻處理器，其特征在于，所述可變?yōu)V波器包括接收輸入數(shù)據(jù)流并提供經(jīng)濾波的輸出數(shù)據(jù)流的數(shù)字濾波器。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的聲頻處理器，其特征在于，所述低通濾波器包括數(shù)字雙二次低通濾波器。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的聲頻處理器，其特征在于，所述檢測(cè)器包括RMS檢測(cè)器算法。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的聲頻處理器，其特征在于，所述數(shù)字濾波器包括查詢表，該查詢表用于建立所述數(shù)字濾波器的品質(zhì)因子與所述檢測(cè)到的信號(hào)電平之間的期望關(guān)系。
39.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲頻處理器，其特征在于，所述可變?yōu)V波器包括電壓控制電阻器電路，該電壓控制電阻器電路用于響應(yīng)于所述控制信號(hào)來(lái)控制所述品質(zhì)因子。
40.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲頻處理器，其特征在于，所述可變?yōu)V波器包括串聯(lián)增益/衰減元件，該串聯(lián)增益/衰減元件用于響應(yīng)于所述控制信號(hào)來(lái)控制所述品質(zhì)因子。
41.一種聲頻處理方法，包括在可變?yōu)V波器中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，并提供經(jīng)濾波的輸出信號(hào)；檢測(cè)表示選定頻帶中的輸入信號(hào)電平的信號(hào)電平，以提供檢測(cè)到的信號(hào)電平；以及響應(yīng)于所述檢測(cè)到的信號(hào)電平對(duì)所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子進(jìn)行控制。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的聲頻處理方法，其特征在于，對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行濾波包括在高通狀態(tài)可變?yōu)V波器中對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行濾波。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的聲頻處理方法，其特征在于，還包括在檢測(cè)所述信號(hào)電平之前對(duì)選定頻帶中的輸出信號(hào)進(jìn)行低通濾波。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的聲頻處理方法，其特征在于，對(duì)所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子進(jìn)行控制包括利用具有預(yù)定時(shí)間常數(shù)的控制信號(hào)對(duì)所述品質(zhì)因子進(jìn)行控制。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的聲頻處理方法，其特征在于，所述控制信號(hào)具有約5毫秒或更小的上升時(shí)間常數(shù)以及在約0.5至2.0秒的范圍內(nèi)的下降時(shí)間常數(shù)。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的聲頻處理方法，其特征在于，對(duì)所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子進(jìn)行控制包括建立所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子與所述檢測(cè)到的信號(hào)電平之間的逆關(guān)系。
47.根據(jù)權(quán)利要求41所述的聲頻處理方法，其特征在于，對(duì)所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子進(jìn)行控制包括保持所述可變?yōu)V波器的固定截止頻率。
48.根據(jù)權(quán)利要求41所述的聲頻處理方法，其特征在于，檢測(cè)所述信號(hào)電平包括檢測(cè)選定頻帶中的輸出信號(hào)。
49.根據(jù)權(quán)利要求41所述的聲頻處理方法，其特征在于，對(duì)所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子進(jìn)行控制包括控制低音聲頻以限制弗萊徹-芒森效應(yīng)。
50.根據(jù)權(quán)利要求41所述的聲頻處理方法，其特征在于，對(duì)所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子進(jìn)行控制包括根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)電平的非線性函數(shù)控制所述品質(zhì)因子。
51.根據(jù)權(quán)利要求41所述的聲頻處理方法，其特征在于，對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行濾波包括利用數(shù)字高通狀態(tài)可變?yōu)V波器對(duì)輸入數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波，并提供經(jīng)濾波的輸出數(shù)據(jù)流。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的聲頻處理方法，其特征在于，還包括利用數(shù)字雙二次低通濾波器對(duì)所述輸出數(shù)據(jù)流進(jìn)行低通濾波。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的聲頻處理方法，其特征在于，檢測(cè)所述信號(hào)電平包括利用RMS檢測(cè)器算法檢測(cè)信號(hào)電平。
54.根據(jù)權(quán)利要求51所述的聲頻處理方法，其特征在于，對(duì)所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子進(jìn)行控制包括改變所述數(shù)字濾波器的系數(shù)。
55.根據(jù)權(quán)利要求51所述的聲頻處理方法，其特征在于，對(duì)所述可變?yōu)V波器的品質(zhì)因子進(jìn)行控制包括響應(yīng)于所述檢測(cè)到的信號(hào)電平在查詢表中獲取控制值。
56.一種聲頻處理器，包括狀態(tài)可變數(shù)字高通濾波器，其接收輸入數(shù)據(jù)流并提供經(jīng)濾波的輸出數(shù)據(jù)流，所述數(shù)字濾波器具有固定截止頻率和可響應(yīng)于控制變量而受控的品質(zhì)因子；數(shù)字頻帶選擇濾波器，用于選擇所述輸出數(shù)據(jù)流的頻帶；以及檢測(cè)器算法，用于檢測(cè)由所述數(shù)字頻帶選擇濾波器選擇的頻帶中的信號(hào)電平，并用于響應(yīng)于檢測(cè)到的信號(hào)電平而產(chǎn)生所述控制變量。
全文摘要
提供聲頻處理方法和裝置以至少部分地補(bǔ)償弗萊徹－芒森效應(yīng)。一種聲頻處理器包括接收輸入信號(hào)并提供經(jīng)濾波的輸出信號(hào)的可變?yōu)V波器，該可變?yōu)V波器具有固定截止頻率和可響應(yīng)于控制信號(hào)而受控的品質(zhì)因子；和控制電路，其被構(gòu)造成用來(lái)對(duì)表示選定頻帶中的輸入信號(hào)電平的信號(hào)電平進(jìn)行檢測(cè)，并響應(yīng)于檢測(cè)到的信號(hào)電平而產(chǎn)生控制信號(hào)。該控制電路可以包括低通頻帶選擇濾波器和檢測(cè)器，該檢測(cè)器用于對(duì)由該低通濾波器選擇的頻帶內(nèi)的信號(hào)電平進(jìn)行檢測(cè)并用于生成控制信號(hào)。
文檔編號(hào)H03G9/00GK1879298SQ200480032963
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月11日
發(fā)明者斯蒂芬·L·馬丁, 格雷戈里·B·伯林蓋姆, 約翰·R·大衛(wèi), 格倫·G·羅格 申請(qǐng)人:波士頓聲學(xué)有限公司