保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的設(shè)備和方法
【專利摘要】提供一種保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的設(shè)備和方法，所述設(shè)備包括：增益設(shè)置單元，用于設(shè)置輸入的音頻信號(hào)的輸出電壓的保護(hù)限值；音效模式濾波器，用于對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波以實(shí)現(xiàn)不同音效模式；幅度實(shí)時(shí)處理模塊，用于接收音效模式濾波器輸出的音頻信號(hào)或者自身反饋的音頻信號(hào)，并對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行處理以使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)處理后的輸出電壓小于保護(hù)限值的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并輸出模擬音頻信號(hào)。
【專利說(shuō)明】保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及音頻信號(hào)處理，更具體地講，涉及一種在最大音量下對(duì)音效模式增強(qiáng)的頻帶進(jìn)行人耳感知?jiǎng)討B(tài)處理來(lái)保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，除了傳統(tǒng)的音頻播放設(shè)備以外，越來(lái)越多的移動(dòng)裝置(例如，手機(jī))具有播放音樂(lè)功能。在播放音樂(lè)時(shí)，不同的音效模式(正常、古典、流行、鄉(xiāng)村、搖滾等)是對(duì)原始聲音信號(hào)在某些頻段進(jìn)行幅度放大或衰減實(shí)現(xiàn)的。通常，不同音效模式的配置方案通過(guò)頻率響應(yīng)曲線測(cè)量得到。
[0003]在外界環(huán)境嘈雜的情況下收聽(tīng)音樂(lè)時(shí)，用戶通常需要提高音量才可以聽(tīng)清楚。通常需要增大功率放大器的放大倍數(shù)、提高輸出電壓以達(dá)到提高音量的目的。然而，不論是揚(yáng)聲器還是耳機(jī)，超過(guò)額定功率的電壓可能造成發(fā)聲器件過(guò)熱燒毀。另一方面，使用耳機(jī)時(shí)音量過(guò)高會(huì)對(duì)用戶聽(tīng)力造成損害。為保護(hù)用戶聽(tīng)力、避免發(fā)聲器件損壞，通常需要管理發(fā)聲器件工作在最大音量設(shè)置時(shí)的電壓有效值或聲壓級(jí)，使其低于一個(gè)特定限制值(以下稱為保護(hù)限值)。
[0004]對(duì)于音效模式關(guān)閉的情況下，頻率響應(yīng)曲線是平坦的。然而對(duì)于其他模式，頻率響應(yīng)曲線會(huì)有+6dB的差異。第一種傳統(tǒng)方法按照音效模式關(guān)閉的情況(均衡曲線平坦時(shí))設(shè)置最大音量下增益，使輸出低于保護(hù)限值。但由于一些音效模式均衡曲線高于平坦均衡曲線，輸出電壓仍然存在超過(guò)保護(hù)限值的可能。第二種傳統(tǒng)傳統(tǒng)方法與第一種傳統(tǒng)方法設(shè)置方式相同，降低保護(hù)限值-6dB,使輸出低于該限值。這樣,任何音效模式和關(guān)閉音效模式時(shí)音量較第一種傳統(tǒng)方法更小，噪聲環(huán)境下無(wú)法達(dá)到同等的信噪比，無(wú)法實(shí)現(xiàn)同等音質(zhì)。第三種傳統(tǒng)方法在音效模式關(guān)閉時(shí)與第一種傳統(tǒng)方法設(shè)置方式相同，在音效模式開(kāi)啟時(shí)降低保護(hù)限值-6dB，使輸出低于該限值。這樣會(huì)導(dǎo)致切換音效模式開(kāi)關(guān)時(shí)音量發(fā)生跳變。另外，以上三種傳統(tǒng)方法無(wú)法保障使用聲場(chǎng)模式(如回聲增強(qiáng)、3D音效)時(shí)輸出小于保護(hù)限值。圖1A至圖1C示出了以上三種傳統(tǒng)方法中的頻率響應(yīng)曲線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，期望提供一種音頻處理設(shè)備和方法，以便不論音效模式關(guān)閉還是打開(kāi)，對(duì)于輸出超出保護(hù)限值的情況都能自動(dòng)降低輸出幅度，同時(shí)在聽(tīng)感上能夠獲得應(yīng)有的輸出響度，保障噪聲環(huán)境下的音質(zhì)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的設(shè)備，包括:增益設(shè)置單元，用于設(shè)置輸入的音頻信號(hào)的輸出電壓的保護(hù)限值；音效模式濾波器，用于對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波以實(shí)現(xiàn)不同音效模式；幅度實(shí)時(shí)處理模塊，用于接收音效模式濾波器輸出的音頻信號(hào)或者自身反饋的音頻信號(hào)，并對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行處理以使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)處理后的輸出電壓小于保護(hù)限值的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并輸出模擬音頻信號(hào)。[0007]此外，幅度實(shí)時(shí)處理模塊可包括:幅度檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)所述接收的音頻信號(hào)的電壓值；心理聲學(xué)幅度處理模塊，用于根據(jù)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值，選擇性地對(duì)所述接收的音頻信號(hào)執(zhí)行信號(hào)直通處理、諧波提取處理和衰減保護(hù)處理中的至少一個(gè)，以使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值。
[0008]此外，心理聲學(xué)幅度處理模塊可包括:幅度頻域分析模塊，根據(jù)幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值對(duì)所述接收的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以確定能量集中的頻帶；帶阻濾波器，衰減所述接收的音頻信號(hào)的特定頻帶；第一帶通濾波器，允許所述接收的音頻信號(hào)的特定頻帶通過(guò)；預(yù)失真模塊，用于產(chǎn)生第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的整數(shù)次諧波；第二帶通濾波器組，用于提取第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的二次諧波和三次諧波；混合器，用于疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)。
[0009]此外，第二帶通濾波器組可包括用于提取第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的二次諧波的第二帶通濾波器和用于提取第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的三次諧波的第三帶通濾波器。
[0010]此外，當(dāng)幅度頻域分析模塊確定幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，幅度頻域分析模塊可對(duì)音效模式濾波器輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以確定能量集中的頻帶，將帶阻濾波器、第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的帶寬設(shè)置為能量集中的頻帶的帶寬，以使帶阻濾波器衰減能量集中的頻帶，第一帶通濾波器允許能量集中的頻帶通過(guò)，第二帶通濾波器組提取能量集中的頻帶的二次諧波和三次諧波，混合器疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)，從而心理聲學(xué)幅度處理模塊執(zhí)行諧波提取處理。
[0011]此外，在心理聲學(xué)幅度處理模塊執(zhí)行諧波提取處理之后，幅度檢測(cè)模塊可檢測(cè)諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值并將諧波提取處理后的音頻信號(hào)反饋到心理聲學(xué)幅度處理模塊。
[0012]此外，當(dāng)幅度頻域分析模塊確定幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)到的諧波提取處理后的音頻信號(hào)的電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，幅度頻域分析模塊可對(duì)反饋的諧波提取處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以再次確定能量集中的頻帶，并將帶阻濾波器、第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的帶寬設(shè)置為能量集中的頻帶的帶寬，以使帶阻濾波器衰減能量集中的頻帶，第一帶通濾波器允許能量集中的頻帶通過(guò)，第二帶通濾波器組提取能量集中的頻帶的二次諧波和三次諧波，混合器疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)，從而心理聲學(xué)幅度處理模塊再次執(zhí)行諧波提取處理。
[0013]此外，在心理聲學(xué)幅度處理模塊再次執(zhí)行諧波提取處理之后，幅度檢測(cè)模塊可檢測(cè)再次諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值。
[0014]此外，當(dāng)幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)到再次諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，幅度檢測(cè)模塊可根據(jù)在心理聲學(xué)幅度處理模塊執(zhí)行諧波提取處理之前檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值以及保護(hù)限值確定衰減增益。
[0015]此外，當(dāng)幅度頻域分析模塊接收到幅度檢測(cè)模塊確定的衰減增益時(shí)，幅度頻域分析模塊可將第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的增益設(shè)置為無(wú)窮小，將帶阻濾波器的增益設(shè)置為衰減增益，并使音效模式濾波器輸出的音頻信號(hào)全頻帶通過(guò)帶阻濾波器，從而心理聲學(xué)幅度處理模塊執(zhí)行衰減保護(hù)處理。
[0016]此外，當(dāng)幅度頻域分析模塊確定幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值小于保護(hù)限值時(shí)，幅度頻域分析模塊可將第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的增益設(shè)置為無(wú)窮小，將帶阻濾波器的增益設(shè)置為OdB，并使音效模式濾波器輸出的音頻信號(hào)全頻帶通過(guò)帶阻濾波器，從而心理聲學(xué)幅度處理模塊執(zhí)行信號(hào)直通處理。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的方法，包括:(a)設(shè)置輸入的音頻信號(hào)的輸出電壓的保護(hù)限值；(b)對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行濾波以實(shí)現(xiàn)不同音效模式；(C)對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，以使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值；(d)對(duì)處理后的輸出電壓小于保護(hù)限值的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并輸出模擬音頻信號(hào)，其中，處理后的音頻信號(hào)被反饋，從而步驟(C)中所述接收的音頻信號(hào)是濾波后的音頻信號(hào)或者反饋的處理后的音頻信號(hào)。
[0018]此外，步驟(C)可包括:檢測(cè)所述接收的音頻信號(hào)的電壓值；根據(jù)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值，選擇性地對(duì)所述接收的音頻信號(hào)執(zhí)行信號(hào)直通處理、諧波提取處理和衰減保護(hù)處理中的至少一個(gè)，以使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值。
[0019]此外，步驟(C)還可包括:根據(jù)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值對(duì)所述接收的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以確定能量集中的頻帶；通過(guò)帶阻濾波器衰減所述接收的音頻信號(hào)的特定頻帶；通過(guò)第一帶通濾波器允許所述接收的音頻信號(hào)的特定頻帶通過(guò)；產(chǎn)生第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的整數(shù)次諧波；通過(guò)第二低通濾波器組提取第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的二次諧波和三次諧波；通過(guò)混合器疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)。
[0020]此外，第二帶通濾波器組可包括用于提取第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的二次諧波的第二帶通濾波器和用于提取第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的三次諧波的第三帶通濾波器。
[0021]此外，在步驟(C)中，當(dāng)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，可對(duì)濾波后的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以確定能量集中的頻帶，并將帶阻濾波器、第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的帶寬設(shè)置為能量集中的頻帶的帶寬，以使帶阻濾波器衰減能量集中的頻帶，第一帶通濾波器允許能量集中的頻帶通過(guò)，第二帶通濾波器組提取能量集中的頻帶的二次諧波和三次諧波，疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)，從而執(zhí)行諧波提取處理。
[0022]此外，在步驟(C)中，當(dāng)檢測(cè)到的諧波提取處理后的音頻信號(hào)的電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，可對(duì)反饋的諧波提取處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以再次確定能量集中的頻帶，并將帶阻濾波器、第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的帶寬設(shè)置為能量集中的頻帶的帶寬，以使帶阻濾波器衰減能量集中的頻帶，第一帶通濾波器允許能量集中的頻帶通過(guò)，第二帶通濾波器組提取能量集中的頻帶的二次諧波和三次諧波，混合器疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)，從而再次執(zhí)行諧波提取處理。
[0023]此外，在步驟(C)中，當(dāng)檢測(cè)到再次諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，可將第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的增益設(shè)置為無(wú)窮小，將帶阻濾波器的增益設(shè)置為衰減增益，并使濾波后的音頻信號(hào)全頻帶通過(guò)帶阻濾波器，從而執(zhí)行衰減保護(hù)處理，其中，根據(jù)在執(zhí)行諧波提取處理之前檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值以及保護(hù)限值來(lái)確定所述衰減增益。
[0024]此外，其中，在步驟(C)中，當(dāng)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值小于保護(hù)限值時(shí)，可將第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的增益設(shè)置為無(wú)窮小，將帶阻濾波器的增益設(shè)置為OdB,并使濾波后的音頻信號(hào)全頻帶通過(guò)帶阻濾波器，從而執(zhí)行信號(hào)直通處理。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚和更易于理解，其中:
[0026]圖1A至圖1C示出了以上三種傳統(tǒng)方法的頻率響應(yīng)曲線
[0027]圖2是示出傳統(tǒng)的執(zhí)行音效模式處理的設(shè)備的框圖；
[0028]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的設(shè)備的框圖；
[0029]圖4是示出圖3中示出的幅度實(shí)時(shí)處理模塊中包括的心理聲學(xué)幅度處理模塊的框圖；
[0030]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，其示例表示在附圖中，其中，相同的標(biāo)號(hào)始終表示相同部件。下面通過(guò)參照附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述以解釋本發(fā)明。
[0032]圖2是示出傳統(tǒng)的執(zhí)行音效模式處理的設(shè)備的框圖。
[0033]如圖2所示，增益設(shè)置單元設(shè)置允許通過(guò)的音頻信號(hào)(數(shù)字音頻信號(hào))的最大增益，音效模式濾波器對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波以實(shí)現(xiàn)不同音效模式，數(shù)模轉(zhuǎn)換器對(duì)音效模式濾波器輸出的不同音效模式的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并輸出模擬音頻信號(hào)。然而，圖2中示出的傳統(tǒng)的執(zhí)行音效模式處理的設(shè)備存在【背景技術(shù)】部分所述的各種缺陷。
[0034]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的設(shè)備的框圖。
[0035]參照?qǐng)D3，保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的設(shè)備包括增益設(shè)置單元10、音效模式濾波器20、幅度實(shí)時(shí)處理模塊30和數(shù)模轉(zhuǎn)換器40。增益設(shè)置單元10接收數(shù)字音頻信號(hào)，并設(shè)置輸入的音頻信號(hào)的輸出電壓的保護(hù)限值。音效模式濾波器20對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波以實(shí)現(xiàn)不同音效模式。幅度實(shí)時(shí)處理模塊30接收音效模式濾波器20輸出的音頻信號(hào)或者自身反饋的音頻信號(hào)，并對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行處理以使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值。數(shù)模轉(zhuǎn)換器40對(duì)處理后的輸出電壓小于保護(hù)限值的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并輸出模擬音頻信號(hào)。如圖3所示，幅度實(shí)時(shí)處理模塊30包括心理聲學(xué)幅度處理模塊31和幅度檢測(cè)模塊32。幅度檢測(cè)模塊32檢測(cè)接收的音頻信號(hào)的電壓值。心理聲學(xué)幅度處理模塊31根據(jù)幅度檢測(cè)模塊32檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值，選擇性地對(duì)接收的音頻信號(hào)(即，音效模式濾波器20輸出的音頻信號(hào)或者幅度實(shí)時(shí)處理模塊30自身反饋的音頻信號(hào))執(zhí)行信號(hào)直通處理、諧波提取處理和衰減保護(hù)處理中的至少一個(gè)，從而使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值。以下參照?qǐng)D4對(duì)心理聲學(xué)幅度處理模塊31的結(jié)構(gòu)及其執(zhí)行的信號(hào)直通處理、諧波提取處理和衰減保護(hù)處理進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036]圖4是示出圖3中示出的幅度實(shí)時(shí)處理模塊30中包括的心理聲學(xué)幅度處理模塊31的框圖。
[0037]參照?qǐng)D4，心理聲學(xué)幅度處理模塊31包括幅度頻域分析模塊310、帶阻濾波器320、第一帶通濾波器330、預(yù)失真模塊340、第二帶通濾波器組350和混合器360。幅度頻域分析模塊310根據(jù)幅度檢測(cè)模塊32檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以確定能量集中的頻帶。此外，幅度頻域分析模塊310還根據(jù)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值設(shè)置帶阻濾波器320、第一帶通濾波器330和第二帶通濾波器組350的帶寬以及增益。帶阻濾波器320衰減接收的音頻信號(hào)的特定頻帶，第一帶通濾波器330允許接收的音頻信號(hào)的特定頻帶通過(guò)，預(yù)失真模塊340產(chǎn)生第一帶通濾波器330輸出的音頻信號(hào)的整數(shù)次諧波，第二帶通濾波器組350提取第一帶通濾波器330輸出的音頻信號(hào)的二次諧波和三次諧波?；旌掀?60疊加帶阻濾波器320輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組350輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)。如圖4所示，第二帶通濾波器組350可包括第二帶通濾波器351和第三帶通濾波器352，其中，第二帶通濾波器351提取預(yù)失真模塊340輸出的音頻信號(hào)的二次諧波，第三帶通濾波器352提取預(yù)失真模塊340輸出的音頻信號(hào)的三次諧波。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，預(yù)失真模塊340可以以多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如,Erik Larsen與RonaldM.Aarts 所著的《Audio Bandwidth Extension-Application of Psychoacoustics, SignalProcessing and LoudspeakerDesign》對(duì)不同預(yù)失真器件有所討論。
[0038]當(dāng)幅度檢測(cè)模塊32檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，心理聲學(xué)幅度處理模塊31將執(zhí)行諧波提取處理。具體地講，當(dāng)幅度頻域分析模塊310確定幅度檢測(cè)模塊32檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，幅度頻域分析模塊310對(duì)音效模式濾波器20輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以確定能量集中的頻帶，并將帶阻濾波器320、第一帶通濾波器330和第二帶通濾波器組350的帶寬(即，第二帶通濾波器351和第三帶通濾波器352的帶寬)設(shè)置為能量集中的頻帶的帶寬。這樣，帶阻濾波器320衰減能量集中的頻帶，第一帶通濾波器330允許能量集中的頻帶通過(guò)，第二帶通濾波器組350提取能量集中的頻帶的二次諧波和三次諧波，混合器360疊加帶阻濾波器320輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組350輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)，從而執(zhí)行諧波提取處理。例如，如果信號(hào)能量集中于800-1.2kHz (帶寬400Hz)，則第一帶通濾波器330的中心頻率為1kHz，通帶為800-1.2kHz，帶寬為400Hz。此時(shí)，二次諧波的中心頻率2kHz，則對(duì)應(yīng)的第二帶通濾波器351通帶為1.8kHz-2.2kHz，帶寬為400Hz。三次諧波的中心頻率3kHz，對(duì)應(yīng)的第三帶通濾波器352通帶為2.8kHz-3.2kHz，帶寬為400Hz。帶阻濾波器320衰減800-1.2kHz (帶寬400Hz)。另一方面，帶阻濾波器320、第一帶通濾波器330和第二帶通濾波器組350的增益均可設(shè)置為OdB?？蛇x擇地，帶阻濾波器320、第一帶通濾波器330和第二帶通濾波器組350的增益可以根據(jù)實(shí)際聽(tīng)音效果在±6dB范圍內(nèi)設(shè)置。
[0039]如果在心理聲學(xué)幅度處理模塊31執(zhí)行諧波提取處理之后的音頻信號(hào)的輸出電壓值仍大于保護(hù)限值，則心理聲學(xué)幅度處理模塊31可對(duì)諧波提取處理之后的音頻信號(hào)再次執(zhí)行諧波提取處理。具體地講，在心理聲學(xué)幅度處理模塊31執(zhí)行諧波提取處理之后，幅度檢測(cè)模塊32可檢測(cè)諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值并可將諧波提取處理后的音頻信號(hào)反饋到心理聲學(xué)幅度處理模塊31。當(dāng)幅度頻域分析模塊310確定幅度檢測(cè)模塊32檢測(cè)到諧波提取處理后的音頻信號(hào)的電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，幅度頻域分析模塊310對(duì)反饋的音頻信號(hào)(即，諧波提取處理后的音頻信號(hào))進(jìn)行分析以再次確定能量集中的頻帶，并將帶阻濾波器320、第一帶通濾波器330和第二帶通濾波器組350的帶寬設(shè)置為能量集中的頻帶的帶寬，帶阻濾波器、第一帶通濾波器的中心頻率設(shè)置至能量集中頻帶的中心頻率，帶通濾波器組的中心頻率設(shè)置至能量集中頻帶的二次諧波和三次諧波的頻率，以使帶阻濾波器320衰減能量集中的頻帶，第一帶通濾波器330允許能量集中的頻帶通過(guò)，第二帶通濾波器組350提取能量集中的頻帶的二次諧波和三次諧波，混合器360疊加帶阻濾波器320輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組350輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)，從而再次執(zhí)行諧波提取處理。
[0040]在心理聲學(xué)幅度處理模塊31再次執(zhí)行諧波提取處理之后，幅度檢測(cè)模塊32可檢測(cè)再次諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值。如果再次諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值仍然大于保護(hù)限值，則心理聲學(xué)幅度處理模塊31可執(zhí)行衰減保護(hù)處理。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在執(zhí)行兩次諧波提取處理之后，如果音頻信號(hào)的輸出電壓仍然大于保護(hù)限值時(shí)，則心理聲學(xué)幅度處理模塊31執(zhí)行衰減保護(hù)處理。然而，可選擇地，心理聲學(xué)幅度處理模塊31可不再次執(zhí)行諧波提取處理，而是直接執(zhí)行衰減保護(hù)處理。也就是說(shuō)，在執(zhí)行一次諧波提取處理之后，如果音頻信號(hào)的輸出電壓仍然大于保護(hù)限值時(shí)，則心理聲學(xué)幅度處理模塊31可執(zhí)行衰減保護(hù)處理。此外，可選擇地，在執(zhí)行多次(例如，三次)諧波提取處理之后，如果音頻信號(hào)的輸出電壓仍然大于保護(hù)限值時(shí)，心理聲學(xué)幅度處理模塊31才執(zhí)行衰減保護(hù)處理。
[0041]在執(zhí)行兩次諧波提取處理之后，當(dāng)幅度檢測(cè)模塊32檢測(cè)到再次諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，幅度檢測(cè)模塊32根據(jù)在心理聲學(xué)幅度處理模塊31執(zhí)行諧波提取處理之前檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值以及保護(hù)限值確定衰減增益。其后，在幅度頻域分析模塊310接收到幅度檢測(cè)模塊32確定的衰減增益之后，幅度頻域分析模塊310將第一帶通濾波器330和第二帶通濾波器組350的增益設(shè)置為無(wú)窮小，將帶阻濾波器320的增益設(shè)置為衰減增益，并使音效模式濾波器20輸出的音頻信號(hào)全頻帶通過(guò)帶阻濾波器330，從而執(zhí)行衰減保護(hù)處理。這里，可通過(guò)使第一帶通濾波器330和第二帶通濾波器組350的系數(shù)為0來(lái)將第一帶通濾波器330和第二帶通濾波器組350的增益設(shè)置為無(wú)窮小。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)幅度檢測(cè)模塊32檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值小于保護(hù)限值時(shí)，心理聲學(xué)幅度處理模塊31將執(zhí)行信號(hào)直通處理。也就是說(shuō)，當(dāng)幅度頻域分析模塊310確定幅度檢測(cè)模塊32檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值小于保護(hù)限值時(shí)，幅度頻域分析模塊310將第一帶通濾波器330和第二帶通濾波器組350的增益設(shè)置為無(wú)窮小，將帶阻濾波器的增益設(shè)置為OdB，并使音效模式濾波器20輸出的音頻信號(hào)全頻帶通過(guò)帶阻濾波器，從而執(zhí)行信號(hào)直通處理。
[0043]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的方法的流程圖。
[0044]參照?qǐng)D5，在步驟S401中，設(shè)置輸入的音頻信號(hào)的輸出電壓的保護(hù)限值。在步驟S402中，對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行濾波以實(shí)現(xiàn)不同音效模式。在步驟S403中，檢測(cè)接收的音頻信號(hào)的電壓值。在步驟S404中，根據(jù)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值，選擇性地對(duì)所述接收的音頻信號(hào)執(zhí)行信號(hào)直通處理、諧波提取處理和衰減保護(hù)處理中的至少一個(gè)，以使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值。在步驟S405中，對(duì)處理后的輸出電壓小于保護(hù)限值的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并輸出模擬音頻信號(hào)。這里，在步驟S403中，所述接收的信號(hào)可以是步驟S402中濾波后的音頻信號(hào)或者反饋的在步驟S404中處理后的音頻信號(hào)。步驟S404可包括以下步驟以執(zhí)行信號(hào)直通處理、諧波提取處理和衰減保護(hù)處理:根據(jù)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值對(duì)所述接收的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以確定能量集中的頻帶；通過(guò)帶阻濾波器衰減所述接收的音頻信號(hào)的特定頻帶；通過(guò)第一帶通濾波器允許所述接收的音頻信號(hào)的特定頻帶通過(guò)；產(chǎn)生第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的整數(shù)次諧波；通過(guò)第二低通濾波器組提取第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的二次諧波和三次諧波；通過(guò)混合器疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)。
[0045]在步驟S404中，當(dāng)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，對(duì)濾波后的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以確定能量集中的頻帶，并將帶阻濾波器、第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的帶寬設(shè)置為能量集中的頻帶的帶寬，帶阻濾波器、第一帶通濾波器的中心頻率設(shè)置至能量集中頻帶的中心頻率，帶通濾波器組的中心頻率設(shè)置至能量集中頻帶的二次諧波和三次諧波的頻率，以使帶阻濾波器衰減能量集中的頻帶，第一帶通濾波器允許能量集中的頻帶通過(guò)，第二帶通濾波器組提取能量集中的頻帶的二次諧波和三次諧波，疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)，從而執(zhí)行諧波提取處理。此后，當(dāng)檢測(cè)到的諧波提取處理后的音頻信號(hào)的電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，對(duì)反饋的諧波提取處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以再次確定能量集中的頻帶，并將帶阻濾波器、第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的帶寬設(shè)置為能量集中的頻帶的帶寬，帶阻濾波器、第一帶通濾波器的中心頻率設(shè)置至能量集中頻帶的中心頻率，帶通濾波器組的中心頻率設(shè)置至能量集中頻帶的二次諧波和三次諧波的頻率，以使帶阻濾波器衰減能量集中的頻帶，第一帶通濾波器允許能量集中的頻帶通過(guò)，第二帶通濾波器組提取能量集中的頻帶的二次諧波和三次諧波，混合器疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)，從而再次執(zhí)行諧波提取處理。此后，當(dāng)檢測(cè)到再次諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，將第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的增益設(shè)置為無(wú)窮小，將帶阻濾波器的增益設(shè)置為衰減增益，并使濾波后的音頻信號(hào)全頻帶通過(guò)帶阻濾波器，從而執(zhí)行衰減保護(hù)處理，其中，根據(jù)在執(zhí)行諧波提取處理之前檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值以及保護(hù)限值來(lái)確定所述衰減增益。
[0046]另一方面，在步驟S404中，當(dāng)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值小于保護(hù)限值時(shí)，將第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的增益設(shè)置為無(wú)窮小，將帶阻濾波器的增益設(shè)置為OdB，并使濾波后的音頻信號(hào)全頻帶通過(guò)帶阻濾波器，從而執(zhí)行信號(hào)直通處理。
[0047]如上所述，通過(guò)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的設(shè)備和方法，當(dāng)音頻信號(hào)的輸出電壓超出保護(hù)限值時(shí)，輸出幅度將被限制在保護(hù)限值之內(nèi)；同時(shí)，通過(guò)心理聲學(xué)幅度處理可使輸出響度與未限制幅度時(shí)相當(dāng)，從而保障噪聲環(huán)境下較好的收聽(tīng)信噪比和音質(zhì)。
[0048]雖然已經(jīng)顯示和描述了一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行修改，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的設(shè)備，包括: 增益設(shè)置單元，用于設(shè)置輸入的音頻信號(hào)的輸出電壓的保護(hù)限值； 音效模式濾波器，用于對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波以實(shí)現(xiàn)不同音效模式； 幅度實(shí)時(shí)處理模塊，用于接收音效模式濾波器輸出的音頻信號(hào)或者自身反饋的音頻信號(hào)，并對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行處理以使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)處理后的輸出電壓小于保護(hù)限值的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并輸出模擬音頻信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，幅度實(shí)時(shí)處理模塊包括: 幅度檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)所述接收的音頻信號(hào)的電壓值； 心理聲學(xué)幅度處理模塊，用于根據(jù)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值，選擇性地對(duì)所述接收的音頻信號(hào)執(zhí)行信號(hào)直通處理、諧波提取處理和衰減保護(hù)處理中的至少一個(gè)，以使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，心理聲學(xué)幅度處理模塊包括: 幅度頻域分析模塊，根據(jù)幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值對(duì)所述接收的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以確定能量集中的頻帶； 帶阻濾波器，衰減所述接收的音頻信號(hào)的特定頻帶； 第一帶通濾波器，允許所述接收的音頻信號(hào)的特定頻帶通過(guò)； 預(yù)失真模塊，用于產(chǎn)生第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的整數(shù)次諧波； 第二帶通濾波器組，用于提取第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的二次諧波和三次諧波； 混合器，用于疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，第二帶通濾波器組包括用于提取第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的二次諧波的第二帶通濾波器和用于提取第一帶通濾波器輸出的音頻信號(hào)的三次諧波的第三帶通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，當(dāng)幅度頻域分析模塊確定幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，幅度頻域分析模塊對(duì)音效模式濾波器輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以確定能量集中的頻帶，將帶阻濾波器、第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的帶寬設(shè)置為能量集中的頻帶的帶寬，以使帶阻濾波器衰減能量集中的頻帶，第一帶通濾波器允許能量集中的頻帶通過(guò)，第二帶通濾波器組提取能量集中的頻帶的二次諧波和三次諧波，混合器疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)，從而心理聲學(xué)幅度處理模塊執(zhí)行諧波提取處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，在心理聲學(xué)幅度處理模塊執(zhí)行諧波提取處理之后，幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值并將諧波提取處理后的音頻信號(hào)反饋到心理聲學(xué)幅度處理模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，當(dāng)幅度頻域分析模塊確定幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)到的諧波提取處理后的音頻信號(hào)的電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，幅度頻域分析模塊對(duì)反饋的諧波提取處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行分析以再次確定能量集中的頻帶，并將帶阻濾波器、第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的帶寬設(shè)置為能量集中的頻帶的帶寬，以使帶阻濾波器衰減能量集中的頻帶，第一帶通濾波器允許能量集中的頻帶通過(guò)，第二帶通濾波器組提取能量集中的頻帶的二次諧波和三次諧波，混合器疊加帶阻濾波器輸出的音頻信號(hào)與第二帶通濾波器組輸出的音頻信號(hào)，并輸出疊加后的音頻信號(hào)，從而心理聲學(xué)幅度處理模塊再次執(zhí)行諧波提取處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，在心理聲學(xué)幅度處理模塊再次執(zhí)行諧波提取處理之后，幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)再次諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，當(dāng)幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)到再次諧波提取處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓值大于保護(hù)限值時(shí)，幅度檢測(cè)模塊根據(jù)在心理聲學(xué)幅度處理模塊執(zhí)行諧波提取處理之前檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值以及保護(hù)限值確定衰減增益。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的所述的設(shè)備，其中，當(dāng)幅度頻域分析模塊接收到幅度檢測(cè)模塊確定的衰減增益時(shí)，幅度頻域分析模塊將第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的增益設(shè)置為無(wú)窮小，將帶阻濾波器的增益設(shè)置為衰減增益，并使音效模式濾波器輸出的音頻信號(hào)全頻帶通過(guò)帶阻濾波器，從而心理聲學(xué)幅度處理模塊執(zhí)行衰減保護(hù)處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，當(dāng)幅度頻域分析模塊確定幅度檢測(cè)模塊檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值小于保護(hù)限值時(shí)，幅度頻域分析模塊將第一帶通濾波器和第二帶通濾波器組的增益設(shè)置為無(wú)窮小，將帶阻濾波器的增益設(shè)置為OdB，并使音效模式濾波器輸出的音頻信號(hào)全頻帶通過(guò)帶阻濾波器，從而心理聲學(xué)幅度處理模塊執(zhí)行信號(hào)直通處理。
12.—種保證不同音效模式輸出響度及音質(zhì)的方法,包括: (a)設(shè)置輸入的音頻信號(hào)的輸出電壓的保護(hù)限值； (b)對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行濾波以實(shí)現(xiàn)不同音效模式； (C)對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，以使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值； (d)對(duì)處理后的輸出電壓小于保護(hù)限值的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并輸出模擬音頻信號(hào)， 其中，處理后的音頻信號(hào)被反饋，從而步驟(C)中所述接收的音頻信號(hào)是濾波后的音頻信號(hào)或者反饋的處理后的音頻信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，步驟(c)包括: 檢測(cè)所述接收的音頻信號(hào)的電壓值； 根據(jù)檢測(cè)到的音頻信號(hào)的電壓值，選擇性地對(duì)所述接收的音頻信號(hào)執(zhí)行信號(hào)直通處理、諧波提取處理和衰減保護(hù)處理中的至少一個(gè)，以使處理后的音頻信號(hào)的輸出電壓小于保護(hù)限值。
【文檔編號(hào)】H04R3/04GK103796136SQ201210424656
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】韋峻峰 申請(qǐng)人:廣州三星通信技術(shù)研究有限公司, 三星電子株式會(huì)社