专利名称：立体声信号处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种立体声信号处理装置，更确切的说，涉及一种具有语音消除功能的立体声信号处理装置，这种功能能去掉左右声道输入信号中包含的语音信号。
传统上，如需从同时混有语音和乐器伴奏声的左右声道输入信号中消除语音成份(语音信号)，取得单纯的背景演奏声信号，就要使用如图7所示的电路。
这种电路里有一个左低通滤波器11，可以从左声道输入信号(Lin)中提取低频信号，一个左高通滤波器12，可以从左声道输入信号中提取高频信号；一个右低通滤波器21，可以从右声道输入信号(Rin)中提取低频信号，一个右高通滤波器22，可以从右声道输入信号中提取高频信号；减法装置31在右声道输入信号(Rin)和左声道输入信号(Lin)之间进行减法操作，生成无语音的音频信号；左加法装置13向这个无语音的音频信号补充入左侧低频信号和左侧高频信号，生成左声道输出信号(Lout)；右加法装置23向这个无语音的音频信号补充右侧低频信号和右侧高频信号，生成右声道输出信号(Rout)。
请注意，至此所作的说明，都是假设图7中41至44部件不存在时的情况。
首先，左右滤波器分别预先提取了除包括语音信号的中频信号外的低频信号和高频信号。在这个阶段，语音信号不再包括在音频信号中，于是，音乐中重要的中间组成部分丢失了。然后，左右声道输入信号之间的减法操作消除了那些正处在立体声信号中心周围的语音信号，生成一个无语音的音频信号。在这个无语音的音频信号中，语音信号虽然已被消除，但不同相位的信号组成部分仍然在左右声道信号中保留了。在这之后，在这个无语音的音频信号中分别被补入了左右低频和高频信号，生成了立体声音频信号，这里有各频段的组成部分，而语音信号则被除去了。
在上述的电路中，为消除语音信号，由减法装置31负责生成音乐中重要的中间组成部分。因此，这个中间组成部分是一个单信号，比如一个单音信号。这个单音信号被加入到左右声道信号中。
于是，当听众把它当作音乐来听时，他听不到立体声效果，或只能听到降级的立体声效果。
为了补偿丢失的立体声效果，必须在信号处理电路中使用一种昂贵的部件，它作为DSP(数码信号处理器)能发挥很大作用，或者使用一个通常的数码信号处理器和一个外部存储器的组合，以及使用全波段滤波器41和42来增强立体声效果。这些装置提高了设备的价格，也使设备结构更加复杂。
因此，本发明的目的就在于实现这样一种立体声信号处理装置，它在有效去除语音信号的同时不会使立体声效果降级，而且结构简单。
(1)如权利要求1所述的这项发明是一种立体声信号处理装置，它能去除包括在左右声道输入信号中的语音信号。它包括右滤波器，从右声道输入信号中提取右侧低频信号和右侧高频信号；左滤波器，从左声道输入信号中提取左侧低频信号和左侧高频信号；减法装置，在左右输入信号之间进行减法操作，以生成无语音音频信号；右加法装置，向减法装置所产生的无语音信号中添入右滤波器提取的右侧低频信号和右侧高频信号，以生成右声道输出信号；左加法装置，向减法装置所产生的无语音信号中添入左滤波器提取的左侧低频信号和左侧高频信号，以生成左声道输出信号；在左右滤波器中分别包含有不同类型的滤波器。
在立体声信号处理装置中，滤波器分别构成包含有各不相同的滤波器类型的右滤波器装置和左滤波器装置，各个滤波器的群延迟特性各不相同。在左右声道输出信号中，可以得到按照频率而不同的延迟期(相位差)。
于是，一种能有效去除语音信号，不使立体声效果降级，结构简单的立体声信号处理装置产生了。
(2)如权利要求2所述的这项发明是按照权利要求1的一种立体声信号处理装置，其中，右滤波器装置包含有从右声道输入信号中提取右侧低频信号的右低通滤波器和提取右侧高频信号的右高通滤波器，左滤波器装置中包含有从左声道输入信号中提取左侧高频信号的左高通滤波器和提取左侧低频信号的左低通滤波器，右低通滤波器和左低通滤波器的滤波器类型各不相同，右高通滤波器和左高通滤波器的滤波器类型也各不相同。
在这种立体声信号处理装置中，分别组成右低通滤波器和左低通滤波器的滤波器类型各不相同，分别组成右高通滤波器和左高通滤波器的滤波器类型也各不相同。各个滤波器的群延迟特性不同，于是在左右声道输出信号中就可以取得和频率相一致的不同的延迟期(相位差)。
于是，一种能有效去除语音信号，不使立体声效果降级，结构简单的立体声信号处理装置产生了。
(3)如权利要求3所述的这项发明是按照权利要求2的一种立体声信号处理装置，其中，滤波器装置中包含的不同类型的滤波器分别是切比雪夫(Chebyshev)型滤波器和反向切比雪夫型滤波器。
在这种立体声信号处理装置中，分别组成右滤波装置和左滤波装置的滤波器类型各不相同(切比雪夫型滤波器和反向切比雪夫型滤波器)，各个滤波器的群延迟特性各不相同。在左右声道输出信号中可以取得和频率相一致的不同的延迟期(相位差)。而且，因为滤波器类型分别是切比雪夫型和反向切比雪夫型，尽管它们的延迟期不同，信号电平是大致相同的。
于是，一种能有效去除语音信号，不使立体声效果降级，结构简单的立体声信号处理装置产生了。
以下将会详细描述这项发明的详情。请注意，在以下的叙述中将会把具有语音消除功能，能去掉左右声道输入信号中包含的语音信号的立体声信号处理装置作为一个具体例子来使用。
附图简介
图1是功能性方框图，显示按照本发明的实施例的立体声信号处理装置的结构。
图2是特性图，显示本发明的实施例中使用的滤波器的各项特征。
图3是特性图，显示本发明的实施例中使用的滤波器的各项特征。
图4是特性图，显示本发明的实施例中使用的滤波器的各项特征。
图5是特性图，显示本发明的实施例中使用的滤波器的各项特征。
图6是特性图，显示本发明的实施例中使用的另一种滤波器的各项特征。
图7是功能部件表，显示传统的立体声信号处理装置的结构。
100立体声信号处理装置111左低通滤波器112左高通滤波器113左加法装置
121右低通滤波器122右高通滤波器123右加法装置131减法装置然后我们将参考图1描述一种立体声信号处理装置100。在图1中，这种立体声信号处理装置100有一个左低通滤波器111，一个左高通滤波器112，分别从左声道输入信号(Lin)中提取左侧低频信号和左侧高频信号；一个右低通滤波器121，一个右高通滤波器122，分别从右声道输入信号(Rin)中提取右侧低频信号和右侧高频信号；减法装置131在右声道输入信号(Rin)和左声道输入信号(Lin)之间进行减法操作，生成无语音的音频信号；左加法装置113向这个无语音的音频信号补充左侧低频信号和左侧高频信号，生成左声道输出信号(Lout)；右加法装置123向这个无语音的音频信号补充入右侧低频信号和右侧高频信号，生成右声道输出信号(Rout)。
在这种立体声信号处理装置中，分别组成右滤波装置和左滤波装置的滤波器类型各不相同。
在这种立体声信号处理装置中，在左滤波装置(111，112)和右滤波装置(121，122)中，截止频率和截止特性大致一样，但分别组成滤波装置的滤波器的类型各不相同，其群延迟期(相位差)也各不相同。在左右声道输出信号中，可以取得按照频率而不同的延迟期(相位差)。
较好一点的是，在这种立体声信号处理装置中，左低通滤波器111和右低通滤波器121的类型各不相同，左高通滤波器112和右高通滤波器122的类型也各不相同。由此，在左右声道输出信号中，可以取得由具有不同群延迟特性的各个滤波器产生的按照频率而不同的延迟期(相位差)。
更好的是，在这种立体声信号处理装置中，左右滤波器分别由切比雪夫型和反向切比雪夫型组成。由此，在左右声道输出信号中，可以取得由具有不同群延迟特性的各个滤波器产生的按照频率而不同延迟期(相位差)。而且，因为滤波器类型分别是切比雪夫型和反向切比雪夫型，尽管它们的延迟期不同，信号电平是大致相同的。
于是，立体声信号Lin和Rin被输入。首先，左右滤波器提取了除包含语音信号的中频信号外的低频和高频信号。在这个阶段，低频信号和高频信号通过了滤波器，尽管语音信号并不包括在内，但是音乐中重要的中间组成部分消失了。
然后，减法器131在左右声道输入信号之间进行减法运算，生成了无语音的音频信号，在这个信号里，正好处在立体声信号中心周围的语音信号被消除了，而各种不靠近信号中心的播音则被保留了下来。在这个无语音的音频信号中，语音信号虽然已被消除，但不同相位的各种播音的信号组成部分仍然在左右声道信号中保留着。
接着，左加法装置113向这个无语音的音频信号中补入左侧低频信号和左侧高频信号，生成左声道输出信号，这里有各频段的组成部分，而语音信号则被除去了。
同样地，右加法装置123向这个无语音的音频信号中补入右侧低频信号和右侧高频信号，生成右声道输出信号，同样有各频段的组成部分，而语音信号则被除去了。
在以上的电路中，为了去除语音信号，尽管音乐中重要的中间组成部分由减法装置131产生，一个单信号被加进了左右声道信号。因为左滤波装置111，112和右滤波装置121，122用了不同类型的滤波器，它们的群延迟特性各不相同，由此在左右声道输出信号中可以取得按照频率而不同延迟期(相位差)。
关于延迟期，图2和其后的一系列图表给出了各个滤波器的频率和延迟期特性。这里，低通滤波器的一个截止频率是200赫兹，而高通滤波器的一个截止频率是6千赫。
图2显示了一个切比雪夫型低通滤波器的特性，它在截止频率200赫兹上的延示周期是29.818毫秒。图3显示了一个反向切比雪夫型低通滤波器的特性，它在截止频率200赫兹上的延迟期是8.3749毫秒。图4显示了一个切比雪夫型高通滤波器的特性，它在截止频率6千赫上的延示周期是3.1530毫秒。图5显示了一个反向切比雪夫型高通滤波器的特性，它在截止频率6千赫上的延迟期是0.6095毫秒。
如上所述，因为在截止频率上的延迟期各不相同，而且如图表所示，延迟期与频率一致，左右信号里的相位随频率变化，立体声效果因此增强了。在这一点上，与设计将一个通用延迟器插入左或右滤波装置时的情况不同，我们将得到一个在立体声效果方面非常出色的最终产品。
而且，在这种立体声信号处理装置中，左右滤波器使用了切比雪夫型和反向切比雪夫型，尽管它们的延迟期不同，信号电平是大致相同的，所以听起来不会有任何不自然的感觉。
结果，相对于原始的立体声信号，低频和高频领域向左右侧的扩散感增强了，并且避免了由语音信号消除过程的影响所造成的立体声效果缺失或降级。
而且，在这种立体声信号处理装置中，传统装置中用来补偿缺失的立体声效果的昂贵的数码信号处理器、外部存储器或全波段滤波器全都不再必要了。因此可以避免整套装置变得结构复杂或价格昂贵。
由此，可以实现一种能有效去除语音信号，不使立体声效果降级，结构简单的立体声信号处理装置。
请注意在上述的描述中使用了切比雪夫型和反向切比雪夫型滤波器，但是实际上滤波器并不仅限于这几种类型，可能会使用多种类滤波器的组合。在这种情况下，最好进行电平配对来联合具有不同群延迟特性的滤波器，避免信号电平差。
图6显示了一个例子，这里低通滤波器不是切比雪夫型和反向切比雪夫型，而是巴特沃斯(Butterworth)型低通滤波器，这个样本显示了它的特性，它在截止频率200赫兹上的延迟期是16.545毫秒。相应地，我们可以将这个滤波器和上述的切比雪夫型低通滤波器或反向切比雪夫型低通滤波器联合起来。
于是，通过使用截止频率在左右滤波器有改变的滤波装置，在截止频率周围产生相位差，立体声效果由此加强了。请注意在信号电平不同的情况下，必须进行电平配对。
以下详细描述一遍这个装置的运作。在立体声信号处理过程中，从右声道输入信号中提取右侧低频信号和右侧高频信号；从左声道输入信号中提取左侧低频信号和左侧高频信号；在左右声道输入信号间进行减法操作，从而产生无语音的音频信号；向这个无语音的音频信号中加入右侧低频信号和右侧高频信号，生成右声道输出信号；向这个无语音的音频信号中加入左侧低频信号和左侧高频信号，生成左声道输出信号；因为左右滤波装置所含有的滤波器类型各不相同，在左右声道输出信号中可以取得按照频率而不同延迟期(相位差)。如此，实现了能有效去除语音信号，不使立体声效果降级，结构简单的立体声信号处理装置。
权利要求
1.一种能去除左右声道输入信号中所包含的语音信号的立体声信号处理装置包括右滤波装置，从右声道输入信号中提取右侧低频信号和右侧高频信号；左滤波装置，从左声道输入信号中提取左侧低频信号和左侧高频信号；减法装置，在左右声道输入信号之间进行减法操作，从而生成无语音的音频信号；右加法装置，将由上述右滤波装置提取的右侧低频信号和右侧高频信号加入上述减法装置生成的无语音的音频信号，从而生成右声道输出信号；左加法装置，将由上述左滤波装置提取的左侧低频信号和左侧高频信号加入上述减法装置生成的无语音的音频信号，从而生成左声道输出信号；其中，所说左右滤波装置中包含有不同类型的滤波器。
2.按照权利要求1的一种立体声信号处理装置，其特征在于所述的右滤波装置中包含有一个右低通滤波器，从右声道输入信号中提取右侧低频信号；一个右高通滤波器，从右声道输入信号中提取右侧高频信号；在所述的左滤波装置中包含有一个左高通滤波器，从左声道输入信号中提取左侧高频信号；一个左低通滤波器，从左声道输入信号中提取左侧低频信号；并且，其中左右低通滤波器中所含滤波器各不相同，在上述左右高通滤波器中所含滤波器也各不相同。
3.按照权利要求2的一种立体声信号处理装置。其特征在于所述不同类型的滤波器为切比雪夫型滤波器和反向切比雪夫型滤波器。
全文摘要
一种去除左右声道输入信号中包含的语音信号 的立体声信号处理装置,包含有左和右滤波装置,负责从左和右 声道输入信号中提取左和右侧低频信号和左和右侧高频信号; 减法装置,在左右声道输入信号之间进行减法操作,生成无语音 的音频信号;左和右加法装置,将由上述左和右滤波装置提取的 左和右侧低频信号和左和右侧高频信号加入上述减法装置生 成的无语音的音频信号,从而生成左和右声道输出信号。
文档编号G10L15/20GK1277530SQ0012015
公开日2000年12月20日 申请日期2000年6月5日 优先权日1999年6月9日
发明者岩濑浩, 久保田高弘 申请人:皇家菲利浦电子有限公司