专利名称：控制音频信号的低音放音的装置和方法
控制音频信号的低音放音的装置和方法
技术领域：
本发明涉及心理声学低音增强领域，具体指一种用在电声变换器中控制音频信号
的低音放音的装置和方法。背景技术：
在电声变换器中，尤其在扬声器或耳机中音频信号的低音放音是由所述的发声 器的体积大小所决定的。然而现有发声器日趋向微型化发展，所以在通信技术或娱乐子 及消费品电子的音频设备中所述的低音放音不能令使用者满意。为了改善小型发声器 的低音放音效果，可以采用已公开的心理声学原理，既被称为"残余听觉_听丢失的基频 Residualhearing-hearing of missing Fundamental ，，理论。该原理通过谐波组合来仿真
基频的感觉，由此也能借助谐波的相应组合达到仿真低频的感觉。心理声学原理的方法是 在发声器中改善音频信号的低频放音，低频成分被隔离成低频的音频信号，被隔离低频的 音频信号用多个带通滤波器滤波，再在一个放大系数可控的放大器中放大，并且通过初始 音频信号与放大的频率成分的组合产一个仿真的低频音信号，以解决传统方法改善低频的 诸多限制和不利因素。 在上述方法中，为了节省处理量，通常将低频段的左右声道的信号相加后再进行 处理，当信号较大时，相加之后的信号会出现削波的现象；或者放大的频率成分的谐波产生 之后与高频段信号叠加，也可能产生波峰大于1的情况，从而引起削波现象。削波现象的产 生，对应主观听感上产生"噗噗"声，这无疑影响发声器的听感，是使用者所不想看到的。
发明内容
本发明的目的在于解决心理声学原理使用方法中产生的削波现象，导致发声器在 工作状态时发出"噗噗"声影响性能的问题，而提出一种控制音频信号的低音放音的装置和 方法。 为了达到上述目的，本发明的技术方案如下 —种控制音频信号的低音放音的装置，包括叠加低频段左右声道信号的第一加法 器、与加法器连接的低通滤波器、与低通滤波器连接的非线性处理器、及与非线性处理器连 接的第二加法器、所述的第二加法器还与通过左右声道信号的高通滤波器连接，其中在所 述低通滤波器前设置与之连接的对信号进行幅度调整，控制信号幅值在1内的第一限幅 器；在第二加法器后设置对信号进行幅度调整，控制信号幅值在1内的第二限幅器。
优选的，所述的第一限幅器包括进行限幅调整在预设值在1内的正弦处理器。
所述的第二限幅器包括一判断信号的幅值大小是否超过预设值的电平判断器、及 与电平判断器连接的运算电路单元，该运算电路单元对信号进行限幅调整运算在预设值内 的数学运算。 所述的运算电路单元还连接一增加谐波信号成分的非线性处理器。
—种控制音频信号的低音放音的方法，其特征在于包括以下步骤
将输入左右声道的初始音频信号通过高通滤波器； 同时将输入左右声道中的低频段音频信号通过第一加法器叠加，合成第一信号；
将所述的第一信号传递到低通滤波器及与低通滤波器连接的非线性处理器处理， 得到第二信号； 将第二信号与通过高通滤波器的初始音频信号经过第二加法器叠加； 将通过第二加法器的信号传递到第二限幅器进行幅度调整，控制信号幅值在预设
值内的处理，得到合成信号，将合成信号输出。 优选的，所述的第一信号通过第一加法器叠加后传递到第一限幅器进行幅度调 整，控制信号幅值在1内，所述的第一限幅器为正弦处理器。 信号传送到第二限幅器时，依次经过第二限幅器包含的电平判断器及运算电路单 元处理，电平判断器检测信号幅值超过预设值后，将信号传送到运算电路单元进行限幅调 整幅值在预设值内的数学运算。 将经过运算电路单元的信号传递到进行非线性处理产生该信号的谐波成分的非 线性处理器。 所述的限幅调整幅值在预设值内的数学运算满足下列两种条件式之一
第一条件式y = x/2+预设值/2， y = x/2_预设值/2 ;
第二条件式y = x/3+2*预设值/3， y = x/3_2*预设值/3 ;
其中，x为输入原信号的幅值，y为修正信号的幅值。 本发明控制音频信号的低音放音的装置和方法，在所述低通滤波器前设置与之连 接的对信号进行幅度调整，控制信号幅值在1内的第一限幅器；在第二加法器后设置对信 号进行幅度调整，控制信号幅值在1内的第二限幅器，分别对每次处理后的信号进行幅度 调整，防止输入信号的振幅过大时，经过低音增强处理之后使得信号的幅值超过1从而引 起削波，避免听感出现"噗噗"声，以达到仿真基频的效果，优化音质，使得低音增强技术效 果更佳。
图1为本发明装置结构示意图； 图2为本发明中第二限幅器的第一实施例结构示意图；
图3为本发明中第二限幅器的第二实施例结构示意图；
图4为本发明中经过第二限幅器处理后的信号与原信号的对比波形图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明。 如图1所示，为本实用新型控制音频信号的低音放音的装置，包括叠加低频段左 右声道信号的第一加法器、与加法器连接对信号进行幅度调整，控制信号幅值在1内的第 一限幅器，与第一限幅器连接的低通滤波器、与低通滤波器连接的非线性处理器、及与非线 性处理器连接的第二加法器、所述的第二加法器还与通过左右声道信号的高通滤波器连 接，所述第二加法器后设置对信号进行幅度调整，控制信号幅值在1内的第二限幅器，第二 限幅器将信号处理完毕后传递到连接的发声器。
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本实施例中第一限幅器为正弦处理器，它将信号进行正弦运算处理，假设输入信 号幅度为x，则输出信号为sin (x)，目的就是使信号柔和化，并压縮信号的幅度，与原有信 号相比较，正弦处理后的非线性变化较小，且有奇次谐波，正因为其相对原有信号变化较 小，可以将初始音频信号柔和化，还可以将原有在-1到1之间的信号压縮在-0. 85至0. 85 之间，有效的避免该信号经过以后的处理之后出现大于1的情况。用正弦处理配合其他非 线性处理，试验证明，可以取得优质听音效果，所述的正弦处理器可根据实际需要进行设 置。 如图2、3所示，第二限幅器包括两种结构第一种包括电平判断器及与电平判断 器连接的运算电路单元，所述的电平判断器将将判断信号的幅值大小，若幅值超过预设值， 则输入至运算电路做运算处理，若幅值没有超过预设值，则不做处理。预设值不是一成不变 的，它是一个经验值，可根据谐波成分的大小进行调整。 所述的运算电路单元对信号进行数学运算，假如设原信号的幅值为x，如果x > 0. 8，则y = x/0. 2+0. 4 ;如果x < 0. 8，则y = x/0. 2_0. 4 ;也就是说设原信号的幅度为x，x 可以为正或者为负，预设值取0. 8，当-0. 8 < x < 0. 8时，则信号不做处理；否则，当输入信 号幅度大于0. 8或负值小于-0. 8时，做以下计算
当x > 0. 8时，y = x/2+0. 4 ;
当x < -0. 8时，y = x/2_0. 4 ;
当x = 0. 8时，y = x/2+0. 4 = 0. 8 ; 当x = -0. 8时，y = x/2_0. 4 = _0. 8。此时，信号做处理和不做处理是相同的。 这样可以让输出信号的幅度小于输入信号，从而可以避免信号过大之后与其他部分的信号 相加出现大于1的情况，从而保证了信号的连续性。 为了对信号的幅值进行控制，运算电路单元对信号的处理满足下列两种条件式之 一即可，艮卩: 条件式1 :y = x/2+预设值/2， y = x/2_预设值/2 ;
条件式2 :y = x/3+2*预设值/3， y = x/3_2*预设值/3 ; 其中，x为输入原信号的幅值，y为修正信号的幅值。如图4所示，原信号与经过两 种条件式计算得到的波形图，其幅值都满足限幅的需要，没有出现削波现象，这样处理后的 信号都比原有信号幅度低了。当输入信号的幅值比较小时，与原信号可能相同；当幅值较大 时，则做限幅处理。确保输出信号控制在一定的范围内。 第二种限幅器包括电平判断器、运算电路单元及非线性处理器，非线性处理器将 从运算电路单元传递的信号增加谐波信号的成分，将经过非线性处理器的信号输出至发声 器，使得低音增强技术效果更佳。 —种控制音频信号的低音放音的方法，包括以下步骤
将输入左右声道的初始音频信号通过高通滤波器； 同时将输入左右声道中的低频段音频信号通过第一加法器叠加，合成第一信号；
所述的第一信号通过第一加法器叠加后传递到第一限幅器进行幅度调整，控制信 号幅值在l内，所述的第一限幅器为正弦处理器。当然正弦处理器可根据第一信号的谐波 成分的大小进行设置。 将所述的第一信号传递到低通滤波器及与低通滤波器连接的非线性处理器处理，
5得到第二信号； 将第二信号与通过高通滤波器的初始音频信号经过第二加法器叠加； 将通过第二加法器的信号传递到第二限幅器进行幅度调整，控制信号幅值在预设
值内的处理，信号传送到第二限幅器时，依次经过第二限幅器包含的电平判断器及运算电
路单元处理，电平判断器检测信号幅值超过预设值后，将信号传送到运算电路单元进行限
幅调整幅值在预设值内的数学运算，所述的限幅调整幅值在预设值内的数学运算满足下列
两种条件式之一 第一条件式y = x/2+预设值/2， y = x/2_预设值/2 ;
第二条件式y = x/3+2*预设值/3， y = x/3_2*预设值/3 ;
其中，x为输入原信号的幅值，y为修正信号的幅值。 将经过运算电路单元的信号传递到进行非线性处理产生该信号的谐波成分的非 线性处理器，得到合成信号，合成信号经过至少一次的限幅调整后使得信号的幅值在预设 值内，从而消除削波现象，避免听感出现"噗噗"声，以达到仿真基频的效果，优化音质，使得 低音增强技术效果更佳。 以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为 限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权 利要求书中记载的保护范围内。
权利要求
一种控制音频信号的低音放音的装置，包括叠加低频段左右声道信号的第一加法器、与加法器连接的低通滤波器、与低通滤波器连接的非线性处理器、及与非线性处理器连接的第二加法器、所述的第二加法器还与通过左右声道信号的高通滤波器连接，其特征在于在所述低通滤波器前设置与之连接的对信号进行幅度调整，控制信号幅值在1内的第一限幅器；在第二加法器后设置对信号进行幅度调整，控制信号幅值在1内的第二限幅器。
2 根据权利要求1所述的控制音频信号的低音放音的装置，其特征在于所述的第一 限幅器包括进行限幅调整在预设值在1内的正弦处理器。
3. 根据权利要求1所述的控制音频信号的低音放音的装置，其特征在于所述的第二 限幅器包括一判断信号的幅值大小是否超过预设值的电平判断器、及与电平判断器连接的 运算电路单元，该运算电路单元对信号进行限幅调整运算在预设值内的数学运算。
4. 根据权利要求3所述的控制音频信号的低音放音的装置，其特征在于所述的运算 电路单元还连接一增加谐波信号成分的非线性处理器。
5. —种控制音频信号的低音放音的方法，其特征在于包括以下步骤 将输入左右声道的初始音频信号通过高通滤波器；同时将输入左右声道中的低频段音频信号通过第一加法器叠加，合成第一信号； 将所述的第一信号传递到低通滤波器及与低通滤波器连接的非线性处理器处理，得到 第二信号；将第二信号与通过高通滤波器的初始音频信号经过第二加法器叠加； 将通过第二加法器的信号传递到第二限幅器进行幅度调整，控制信号幅值在预设值内 的处理，得到合成信号，将合成信号输出。
6. 根据权利要求5所述的控制音频信号的低音放音的方法，其特征在于所述的第一 信号通过第一加法器叠加后传递到第一限幅器进行幅度调整，控制信号幅值在1内，所述 的第一限幅器为正弦处理器。
7. 根据权利要求5所述的控制音频信号的低音放音的方法，其特征在于信号传送到 第二限幅器时，依次经过第二限幅器包含的电平判断器及运算电路单元处理，电平判断器 检测信号幅值超过预设值后，将信号传送到运算电路单元进行限幅调整幅值在预设值内的 数学运算。
8. 根据权利要求7所述的控制音频信号的低音放音的方法，其特征在于将经过运算电路单元的信号传递到进行非线性处理产生该信号的谐波成分的非线性处理器。
9. 根据权利要求7所述的控制音频信号的低音放音的方法，其特征在于所述的限幅 调整幅值在预设值内的数学运算满足下列两种条件式之一 第一条件式y = x/2+预设值/2， y = x/2-预设值/2 ; 第二条件式y = x/3+2*预设值/3， y = x/3-2*预设值/3 ; 其中，x为输入原信号的幅值，y为修正信号的幅值。
全文摘要
本发明涉及心理声学低音增强领域，具体指一种用在电声变换器中控制音频信号的低音放音的装置和方法，在所述低通滤波器前设置与之连接的对信号进行幅度调整，控制信号幅值在1内的第一限幅器；在第二加法器后设置对信号进行幅度调整，控制信号幅值在1内的第二限幅器，分别对每次处理后的信号进行幅度调整，防止输入信号的振幅过大时，经过低音增强处理之后使得信号的幅值超过1从而引起削波，避免听感出现“噗噗”声，以达到仿真基频的效果，优化音质，使得低音增强技术效果更佳。
文档编号H03G11/00GK101771913SQ20091019050
公开日2010年7月7日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者周荣冠 申请人:瑞声声学科技(深圳)有限公司;瑞声声学科技(常州)有限公司