专利名称：效果增加方法和效果增加装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种效果增加方法和效果增加装置，它们能够在音频再现操作中增强对声音的丰富化、对高音范围的扩展和华丽化以及对低音的有力感知(powerful feeling)。具体而言，本发明涉及这样的效果增加方法和装置，它们被应用到对具有高压缩比的声源的再现操作，以便获得较高的声音效果。
背景技术：
一般而言，在称为MP3(MPEG-1音频层III)、AAC(MPEG-2/4音频的高级音频编码)等的压缩音频格式的声源中，在编码操作期间消除在高音范围中的分量以及从声学生理特征来看几乎不能听到的分量，以便实现高压缩比。例如，在MP3的情况下，当选择最常使用的压缩比(128Kbps)时，截去大于或等于16KHz的信号分量。结果，可以将压缩的声源听见如下即，在高音范围中的声音可能被听为混浊的声音，或者可能被听为在整个分量中没有有力感知的贫乏声音。
近来，作为在再现诸如其范围受限的CD之类的声源时增强高音范围的技术思想，存在JP-B-3137289中所述的技术思想(图1)。这种技术思想被建立如下即，根据其范围受限的声源来产生声源的更高谐波分量，将所产生的更高谐波分量添加到其范围受限的声源，并且再现所产生的声源，以便可以再现在覆盖大于其范围受限的声源的声音范围的这样的声音范围的声音范围中的声音。
但是，对于具有高压缩比的诸如MP3和AAC之类的声源，不能通过仅仅加强上述高音范围来获得声音的丰富化和对低音的有力感知，以致于用于改善声音质量的效果变得不足。
发明内容
本发明已经被做出来解决在上述的现有技术思想中出现的问题，因此其目的是提供一种效果增加方法和效果增加装置，它们能够在音频再现操作中加强对声音的丰富化、高音范围的扩展和华丽化以及对低音的有力感知。
为了实现上述目的，按照本发明，提供了一种效果增加方法，包括当音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分的输入电平的绝对值小于或等于预定值时，分别向所述正侧波形部分和所述负侧波形部分施加不同的增益，根据被施加所述增益的音频信号的高范围分量来产生音频信号的更高范围分量，所述更高范围分量在频率上高于所述高范围分量；根据被施加所述增益的音频信号的低范围分量来产生音频信号的更低范围分量，所述更低范围分量在频率上低于所述低范围分量；通过彼此相加被施加所述不同增益的音频信号、所述更高范围分量和所述更低范围分量来合成具有效果声的音频信号。
优选的是，当正侧波形部分和负侧波形部分的输入电平的绝对值大于预定值时，在施加处理中将公共增益分别施加到正侧波形部分和负侧波形部分。
按照本发明的效果施加方法，因为对于音频信号正侧波形部分和负侧波形部分响应于其输入电平的绝对值而施加彼此不同的增益，因此在音频信号中包含在正/负不对称波形中产生的偶次更高谐波(谐波)。所述偶次更高谐波可以构成用于使得真空管放大器的声音可以产生丰富声音的因素，所述丰富声音诸如具有愉快感觉的温柔感觉、温暖的感觉、圆润声音等。结果，因为所述增益被施加到音频信号，因此可以将丰富声音施加到音频信号。而且，仅仅当输入电平小于或等于预定值时，才使得要施加到正侧波形部分和负侧波形部分的增益彼此不同，而当输入电平大于预定值时，将所述公共增益施加到正侧波形部分和负侧波形部分。结果，有可能抑制给出丰富声音的效果变得过量。
而且，按照本发明的效果施加方法，根据已经被施加增益的音频信号的高范围分量来形成音频信号的更高范围分量，所述更高范围分量在频率上大于所述高范围分量。结果，可以增强高范围的扩展及其华丽化，而且，根据已经被施加增益的音频信号的低范围分量来形成音频信号的更低范围分量，所述更低范围分量在频率上低于所述低范围分量。结果，可以增强对低音的有力感知，因此，按照本发明的效果施加方法，如果这种效果施加方法被应用到以便再现具有诸如MP3和AAC之类的高压缩比的声源，则可以改善下面的声音。即，高音范围被听见为嘈杂的声音，以近被听见为在整个声音部分中没有功率的贫乏声音。
虽然根据在施加增益之前的声源来分别执行用于形成音频信号的更高范围分量和更低范围分量的处理操作，但是在通过执行上述处理操作而形成的音频信号的更高范围分量和更低范围分量被相加和与施加了增益的声音合成时，不能在通过被施加增益而获得的被丰富化的声音和根据在施加所述增益之前的声源而形成的更高范围分量和更低范围分量中的声音之间实现声音单一的感觉。相反，如在本发明中所述，根据通过被施加增益而获得的被施加了丰富的声音来形成所述更高范围分量和所述更低范围分量的声音，然后将它们相加/与被丰富化的声音合成，可以获得声音的声音单一感觉。
可以或者将上述的增益施加处理操作执行如下即，例如，可以将上述的音频信号划分为正侧波形部分和负侧波形部分；可以对于所述正侧波形部分和负侧波形部分分别执行增益施加处理操作；然后，可以将施加了增益的正侧波形部分与施加了增益的负侧波形部分相加/合成。
在本发明的所述效果施加方法中，将对于正侧波形部分的增益施加到通过将正侧波形部分的输入波形的下降部分衰减预定的释放时间而处理的正侧波形部分的输入电平的绝对值。将对于负侧波形部分的增益施加到通过将负侧波形部分的输入波形的下降部分衰减预定的释放时间而处理的负侧波形部分的输入电平的绝对值。结果，有可能抑制在输入信号的电平和频率相对高的情况下频繁改变增益，因此有可能避免再现不自然的声音或具有失真感觉的声音。
优选的是，正侧波形部分和负侧波形部分之一相对于增益的输入/输出电平特性包括高电平侧线性区域，其中，形成电平特性，以便当输入电平的绝对值大于预定值时，输出电平相对于输入电平以线性方式变化；低电平侧非线性区域，其中，形成电平特性，以便当输入电平的绝对值小于或等于预定值时，输出电平相对于输入电平以非线性方式变化，直到持续到在高电平侧线性区域中的电平特性的边界部分，并且形成电平特性，以便当输入电平是0时输出电平不降低到0。正侧和负侧波形部分的另一个相对于增益的输入/输出电平特性包括高电平侧线性区域，其中，所述电平特性与在相对于所述正侧和负侧波形部分的所述那个的高电平侧线性区域中的电平特性相同；低电平侧非线性区域，其中，形成电平特性，以便当输入电平的绝对值小于或等于预定值时，输出电平相对于输入电平以非线性方式变化，直到持续到在高电平侧线性区域中的电平特性的边界部分，并且形成电平特性，以便当输入电平在从0到预定电平的范围中时输出电平保持在0。
优选的是，在音频信号的更高范围分量的产生处理中，提取被施加增益的所述音频信号的高范围分量，并且所提取的高范围部分乘以具有预定频率的正弦波信号，并且在通过所述相乘产生的低范围侧频移分量和高范围侧频移分量中，消除所述低范围侧频移分量，以便获得剩余的高范围侧频移分量来作为音频信号的高范围分量。
按照这种效果施加方法，仅仅移位音频信号的高范围部分的频率，但是不产生所述高范围分量的更高谐波分量(谐波分量)。结果，可以产生包含诸如所谓的“叠加失真”的少量额外的失真分量的高范围的信号。
可以执行更低范围分量的产生处理如下。即，例如，可以检测被施加增益的音频信号的过零，将通过这些检测到的过零划分的4个连续部分定义为一个单元，可以将2个连续部分的波形的极性反转，并且可以每1个单元重复执行这种反相处理操作，以便形成具有相对于上述的低范围分量的基本波分量的时间周期的1/2时间周期的信号。另外，可以去除由上述的反相处理操作产生的更高谐波分量和超低范围分量。
优选的是，所述效果增加方法还包括相对于所述更高范围分量的低和中间电平部分压缩所述更高范围分量的高电平部分，以便在所述更高范围分量的产生处理后相对于所述高电平部分而相对提高所述低和中间电平部分的信号电平；并且，相对于所述更低范围分量的低和中间电平部分来压缩高电平部分，以便在所述更低范围分量的产生处理后相对于所述高电平部分而相对提高所述低和中间电平部分的信号电平。在音频信号的合成处理中，将被压缩的更高范围分量和被压缩的更低范围分量加到被施加增益的音频信号。因此，可以加重所述音频信号的低和中间电平部分，以便可以增强用于相加所述更高范围分量和所述更低范围分量的效果(高音范围的扩展和华丽化以及对低音的有力感知)。
优选的是，在音频信号的合成处理中，在调整音频信号、更高范围分量和更低范围分量的时间序列之后，彼此相加被施加不同增益的音频信号、更高范围分量和更低范围分量。结果，当由这3个信号分量产生的声音到达收听者时的时间可以彼此变化(即，在3个信号分量之间或在1个信号分量和2个其他信号分量之间相互改变定时)，以便可以改变声音质量趋势。
按照本发明，也提供了一种效果增加装置，包括增益施加单元，当音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分的输入电平的绝对值小于或等于预定值时，分别向所述音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分施加不同的增益，第一产生单元，根据被施加增益的音频信号的高范围分量来产生音频信号的更高范围分量，所述更高范围分量在频率上高于所述高范围分量；第二产生单元，根据被施加增益的音频信号的低范围分量来产生音频信号的更低范围分量，所述更低范围分量在频率上低于所述低范围分量；合成单元，通过彼此相加被施加不同增益的音频信号、所述更高范围分量和所述更低范围分量而合成具有效果声的音频信号。
优选的是，当正侧波形部分和负侧波形部分的输入电平的绝对值大于所述预定值时，所述增益施加单元在所述施加处理中分别向所述正侧波形部分和负侧波形部分施加公共增益。
通过参照附图来对本发明的优选例证实施例进行详细描述，本发明的上述目的和优点将变得更清楚，其中图1是用于表示根据本发明的一个实施例的效果应用装置的方框图；图2是用于示出图1的增益应用电路的结构示例的方框图；图3是用于表示图2的电平检测电路的操作示例的波形图；图4是用于示出关于相对于在图2的增益表中存储的增益特性的电平检测值的示例的图；图5是用于表示在通过使用图4的增益特性来将增益应用到输入信号的情况下的输入/输出电平特性的图；图6是用于示出关于相对于在图2的增益表中存储的增益特性的电平检测值的示例的图；图7是用于表示在通过使用图6的增益特性将增益应用到输入信号的情况下的输入/输出电平特性的图；图8A和8B是用于表示通过使用在图5和7中所示的输入/输出电平特性的图2的增益施加电路的输入/输出波形的一个示例的波形图；
图9是用于表示图1的频移电路的结构示例的方框图；图10A-10C是用于表示由图1的高范围分量形成电路的高范围分量产生级的说明图；图11是用于表示分频电路的结构示例的方框图；图12A和12B是用于示出图11的分频电路的操作波形图；图13是用于表示相对于图1的低/中间电平分量增强电路的布置的示例的方框图；以及图14是用于示出根据相对于在图13的增益表中提供的增益特性的电平检测值的表的输入/输出电平特性的一个示例的图。
具体实施例方式
现在将说明本发明的实施例。图1表示本发明的效果增加装置10的一个实施例。通过解码诸如MP3和AAC之类的声源信号(每个具有高压缩比)而产生的左、右声道音频信号(数据音频信号的每一个采样信号)之一的音频信号输入到效果增加装置10。应当明白，虽然在附图中未示出，但是在左、右声道中的另一声道的音频信号由具有与图1的电路相同的电路配置的电路来处理。当正侧波形部分的输入电平绝对值大于预定值时并且当负侧波形部分的输入电平绝对值大于这个预定值时，增益施加电路12响应于每个输入电平绝对值而对于输入音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分施加公共增益。而且，当正侧波形部分的输入电平绝对值小于或等于预定值时并且当负侧波形部分的输入电平绝对值小于或等于预定值时，增益施加电路12向输入音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分施加不同的增益。因为执行了上述增益施加处理，所以在音频信号中包含在正和负非对称波形中产生的偶次更高谐波(谐波)，以便可以向音频信号提供丰富的声音。
图2表示增益施加电路12的结构。输入音频信号分别输入到正侧波形增益施加电路14和负侧波形增益施加电路16。在正侧波形增益施加电路14中，正侧波形提取电路18从输入的音频信号提取在正极性侧的波形部分(正侧波形部分)。电平检测电路20检测关于所提取的正侧波形部分的峰值，并且执行释放处理操作(即用于衰减波形的降低部分的处理操作)，以便抑制增益的迅速(频繁)变化，并且在增益施加处理操作中防止不自然的声音的产生，然后，电平检测电路20输出产生的包络波形来作为正侧波形部分的电平检测值。
图3表示电平检测电路20的操作示例。细线指示输入到电平检测电路20的输入音频信号的正侧波形部分。在图3的示例中，虽然增高时间(上升时间，即跟随输入波形的上升部分所需要的时间)被设置为0毫秒，并且释放时间(下降时间，即跟随输入波形的下降部分所需要的时间)被设置为1毫秒到10毫秒，但是作为处理结果产生并且由粗线指示的包络波形被输出作为正侧波形部分的电平检测值。
增益表22配备有存储器，用于存储相对于增益特性的电平检测值的表。响应于由效果增加装置10时时检测的正侧波形部分的电平检测值，从这个增益表22读出对应于所述电平检测值的增益值以输出。图4表示关于相对于在增益表22中存储的增益特性的电平检测值的一个示例。这个增益特性对应于下述特性当电平检测值大于预定值“L”(将“L”的值优选地设置为-80dB到-50dB，例如-60dB)时，增益固定为“1”，而当电平检测值小于等于预定值“L”时，所述增益随着电平检测值降低而以非线性方式提高。
图5表示在通过使用图4的增益特性来向输入信号施加增益的情况下的输入输出电平特性。这种输入输出电平特性对应于作为整体特性的这样的非线性特性，它由高电平侧线性区域“A”和低电平侧非线性区域“B”构成。在所述高电平侧线性区域“A”中，当输入电平大于上述的预定值“L”时，输出单元相对于输入电平以线性方式变化。在低电平侧非线性区域“B”中，当输入电平小于或等于预定值“L”时，输出电平相对于输入电平以非线性方式变化，这持续到在低电平侧的高电平侧线性区域“A”的边界部分(即输出电平以下述方式来连续地变化在输出电平中的变化随着输入电平降低的状态而逐渐地变小)，然后，当输入电平变为0时，输出电平不降低到0。非线性区域“B”的范围比线性区域“A”窄，而且，非线性区域“B”表示持续到线性区域“A”的低区域侧边界部分的弯度不大的曲线。结果，通过组合区域“A”与区域“B”而获得的整个增益特性表示略微的非线性特性，所产生的更高谐波很小，并且失真因素是可能难于测量的低电平。但是，所产生的高谐波在听觉方面变为具有舒适感觉的音色。
在图2中，系数器件24向增益表22的输出增益值应用用于调整目的的适当系数(常数)。响应于从系数器件24输出的增益值而可变地控制可变增益电路26(乘法器)的增益。可变增益电路26依序向由正侧波形提取电路18提取的正侧波形部分的对应部分施加对应的增益。
在图2的负侧波形增益施加电路16中，负侧波形提取电路28从输入的音频信号提取在负极性侧上的波形部分(负侧波形部分)，电平检测电路30检测峰值，并且对于所提取的负侧波形部分执行释放处理操作，以便抑制增益的迅速变化，并且在增益应用处理操作中防止不自然的声音的产生，然后，电平检测电路30输出产生的包络波形来作为负侧波形部分的电平检测值(绝对值)。电平检测电路30的增高时间和释放时间被设置为和用于正侧的电平检测电路20的时间相同的时间。然后，与图3的类似操作示例中操作电平检测电路30，如上在正侧的电平检测电路20中所述的那样。
增益表32配备有存储器，用于存储关于相对于增益特性的电平检测值的表。响应于由电平检测电路30时时检测的负侧波形部分的电平检测值，从这个增益表32读出对应于电平检测值的增益值以输出。图6表示关于相对于在增益表32中存储的增益特性的电平检测值的一个示例。这个增益特性对应于下述特性当电平检测值(绝对值)大于预定值“L”时，增益固定为“1”，而当电平检测值小于等于预定值“L”时，所述增益随着电平检测值降低而以非线性方式降低；在电平检测值达到0之前增益降低到0；其后，保持增益0直到所述电平检测值达到0。
在图2中，系数器件34向增益表32的输出增益值应用用于调整目的的适当系数(常数)。响应于从系数器件34输出的增益值而可变地控制可变增益电路36(乘法器)的增益。可变增益电路36依序向由负侧波形提取电路28提取的负侧波形部分的对应部分施加对应的增益。
图7表示通过使用图6的增益特性向输入信号施加增益的情况下的输入输出电平特性。这个输入输出电平特性对应于作为整体特性的这样的非线性特性，它由高电平侧线性区域“C”和低电平侧非线性区域“D”构成。在所述高电平侧线性区域“C”中，当输入电平大于上述的预定值“L”时，输出单元相对于输入电平而以线性方式变化。在低电平侧非线性区域“D”中，当输入电平小于或等于预定值“L”时，输出电平相对于输入电平而以非线性方式变化，这持续到在低电平侧的高电平侧线性区域“C”的边界部分(即输出电平以下述方式连续变化在输出电平中的变化随着输入电平降低而逐渐地变小)，当输入电平从0变化到预选电平时，保持输出电平为0的这样的状态。非线性区域“D”的范围比线性区域“C”窄，而且，非线性区域“D”表示持续到线性区域“C”的低区域侧边界部分的弯度不大的曲线。结果，通过组合区域“C”与区域“D”而获得的整个增益特性表示略微的非线性特性，所产生的更高谐波是偶次更高谐波，并且失真因素是可能难于测量的低电平。但是，所产生的高谐波在听觉方面变为具有舒适感觉的音色。
在图2中，正侧波形增益施加电路14的输出信号被加到负侧波形增益施加电路16的输出信号中，以便彼此合成，从而合成的输出信号构成增益施加电路12的输出信号。图8A和8B表示基于在图5和7中所示的输入输出电平特性的、在图2中所示的增益施加电路12的输入和输出波形，作为一个示例，将正弦波信号输入作为输入信号。这是当输入信号的电平相对较低时的波形，如图8B中所示，在一个正侧波形部分的时间周期(输入信号的半周期)内仅仅使用图5的非线性区域“B”，并且增益在非线性区域“B”内变化。而且，在一个负侧波形部分的时间周期(输入信号的半周期)内仅仅使用图7的非线性区域“D”，并且增益在非线性区域“D”内变化。此时，如在图8B中所示，正侧波形部分的峰值部分的电平变得大于负侧波形部分的峰值部分的电平，而且，正侧波形部分的接近过零的波形与负侧波形部分的接近过零的波形不同，以便包含在正/负不对称波形中产生的偶次更高谐波(谐波)，因此，可以向音频信号提供丰富的声音。
也应当明白，如果当输入信号的电平高时使用非线性区域“B”和“D”，则可能产生不自然的声音或具有失真感觉的声音。但是，可以通过电平检测电路20和30(图2)的释放处理操作(图3)来防止这些不自然的声音或失真的声音。换句话说，如果执行释放处理操作，则对于具有高电平的输入波形，其中这个输入波形的下降部分在预定的释放时间中被衰减的电平绝对值保持在高电平(当电平由于释放时间而不降低时接近下一个大波形)。结果，仅仅使用线性区域“A”和“C”。
在图1中，高范围分量形成电路40根据被增益施加电路40施加了增益的音频信号的高范围分量来形成这样的音频信号分量，而这个音频信号的高范围大于上述的被施加增益的音频信号的高范围分量(即，则这样的高范围大于被施加增益的音频信号的频率范围)。换句话说，在所述高范围分量形成电路40中，高通滤波器42从自增益施加电路12输出的音频信号提取高范围分量(它构成用于产生下述的高范围的音频信号分量的基本部分)，以便由频移电路44在下一级上产生最初所述的高范围的音频信号分量，它大于输入到高范围分量形成电路40的音频信号的频率范围。采用频移电路44以便在频率轴上移位由高通滤波器42提取的高范围分量。
图9表示频移电路44的结构示例。在频移电路44中，由高通滤波器42提取的高范围分量被乘法器48乘以由正弦波产生器46产生的、具有适当频率的正弦波信号，以便形成在上述的高范围分量在频率轴上移动的信号。换句话说，现在假定上述的高范围分量是“sinA”(暗示具有各种频率的信号)，并且正弦波信号(暗示正弦波形状的信号)是“cosB”(暗示固定频率的信号)，所述乘法器48计算下面的公式sinA·cosB＝1/2{sin(A+B)+sin(A-B)}按照这种频移计算，除了上述的高分配分量“sinA”已经移位到高范围侧的分量“sin(A+B)”之外，还形成上述的高分配分量“sinA”已经移位到低范围侧的分量“sin(A-B)”。结果，从高范围分量形成电路40输出上述的高分配分量“sinA”已经移位到高范围侧的分量“sin(A+B)”。因为输出信号对应于上述的高分配分量“sinA”已经移位到高范围侧的分量“sin(A+B)”，因此这个输出信号是具有较少的被称为叠加失真的额外失真分量的信号，这与高范围分量“sinA”的更高谐波分量(谐波)的情况不同。
图10A-10C表示由高范围分量形成电路40的高范围形成阶段。图10A示出了在频移之前的高范围分量。如果这个高范围分量被乘法器48(图9)乘以正弦波信号“cosB”，则获得被移位到高范围侧的分量“sin(A+B)”和移位到低范围侧的另一个分量“sin(A-B)”，如图10B中所示。这些分量“sin(A+B)”和“sin(A-B)”被高通滤波器50滤波，以便去除被移位到低范围侧的分量“sin(A-B)”。从而仅仅从高通滤波器50输出被移位到高范围侧的分量“sin(A+B)”，如图10C中所示。换句话说，现在假定输入到高通滤波器42的音频信号(即从增益施加电路12输出的音频信号)的频率范围的上限值等于“f2”(例如16KHz)，并且高通滤波器42的截止频率等于“f1”(f1＜f2，并且f1例如是6KHz)，如图10A中所示的其频率范围是“f1”到“f2”的音频信号从高通滤波器42输出。而且，现在假定从正弦波产生器46(图9)产生的正弦波信号的频率等于“f3”(例如8 KHz)，如图10B中所示，分别从具有图9配置的频移电路44输出其频率范围是(f1+f3)到(f2+f3)的、被输出作为被移位到高范围侧的分量“sin(A+B)”的音频信号以及其频率范围是(f3-f1)到(f2-f3)的、被输出作为被移位到低范围侧的分量“sin(A-B)”的另一音频信号。也应当明白，图10B的示例指示下述情况f1＝6KHz，f2＝16KHz和f3＝8KHz，即，通过条件f2-f3＝f3来给出关系。现在假定高通滤波器50的截止频率是f4{(f2-f3)≤f4≤(f1+f3)，并且f4是例如10 KHz}，从高通滤波器50输出如图10C中所示的其频率范围是从(f1+f3)到(f2+f3)的信号。
在图1中，低范围分量形成电路52根据由增益施加电路12施加了增益的音频信号的低范围分量而形成低范围的音频信号分量，而上述的低范围小于这个被施加增益的音频信号的低范围分量。换句话说，在所述低范围分量形成电路52中，为了在下一级的分频电路56中形成具有小于输入到低范围分量形成电路52的音频信号的频率范围的低范围的音频信号分量，低通滤波器54从自增益施加电路12输出的音频信号提取构成基本分量的低范围分量，其中通过所述基本分量，形成具有低范围的音频信号分量。低通滤波器54的截止频率被设置为例如100Hz。分频电路56形成具有由低通滤波器54提取的低范围部分的频率的1/2频率的音频信号分量，而其1/2频率等于比所述低范围部分小一个倍频程(octave)的频率。
图11是分频电路56的结构示例。所述分频电路56检测输入到本身的分频电路56的输入信号的过零，并且用于以下述方式来形成具有相对于基本波分量的时间周期的1/2时间周期的信号将由这些检测的过零划分的4个连续部分(即基本波分量的2个时间周期)用作1个单位，并且将在这4个部分中的2个连续部分的波形的极性反转。即，在所述分频电路56中，过零检测电路58检测输入信号的过零。可以根据构成上述输入信号的每一个采样数据的符号位的数据来判断过零。2比特计数器60计数所检测到的过零以便以循环方式来输出计数值0-3。分频电路56根据所述计数值来判断相关的过零当前位于在上述4个部分中的哪一个中。极性反转电路62将输入信号的极性反转。选择器64向其A输入端输入所述输入信号，并且向其B输入端输入所述输入信号的反相信号，然后，当计数值等于0和3时，选择器64选择A输入端来输出所述输入信号，而当所述计数值等于1和2时，选择器64选择B输入端来输出所述反相信号。结果，从选择器64输出具有分频电路56的输入信号的基本波分量的周期的1/2周期的信号。
也应当明白，因为最好不对输入到分频电路56的输入信号的非常小的低范围部分执行上述分频操作，因此停止这个分频操作，换句话说，在图11中，电平检测电路65对于分频电路56的输入信号(输入信号的正侧波形部分或负侧波形部分，或全波整流波形)执行峰值检测操作和释放处理操作，并且从所述处理结果产生的包络信号检测电平。当所检测的电平小于或等于预定电平(例如小于或等于-80dB)时，电平检测电路65输出复位信号以便复位2比特计数器60。结果，2比特计数器60在一个周期——在此期间，输入信号的电平变得小于或等于所述预定电平——中连续地输出计数值“0”，并且选择器64连续地选择和输出A输入端的输入信号，即非反相输入信号。
图12A-12B表示图11的分频电路56的操作波形。分频电路56检测在图12A中所示的输入信号的过零，同时将由所检测到的过零划分的4个连续部分0-3用作1个单位，分频电路56将在图12B中所表示的这4个部分中的部分1和2的波形的极性反转，以便形成具有相对于基本波形分量的周期的1/2周期的信号，并且重复这个操作。
在图1中，分频电路56的输出信号被低通滤波器66滤波，并且进一步被高通滤波器68滤波。换句话说，按照分频电路56的上述处理操作，与波形反相操作相关联地在波形中产生不连续的点，然后，所述不连续的点新产生更高的谐波分量。结果，由低通滤波器66消除更高的谐波分量。低通滤波器66的截止频率被设置为大于在分频电路56的输入端提供的低通滤波器54的截止频率(例如被设置为150Hz)。而且，按照分频电路56的上述的处理操作，存在这样的一些情况这个分频电路56的输出信号包含超低的分量(亚声分量)，它们可能带来令人不愉快的声音感觉，因此，由高通滤波器68消除超低分量。高通滤波器68的截止频率被设置为例如50Hz。
在图1中，来自高范围分量形成电路40的输出信号和来自低范围形成电路52的输出信号分别输入到低/中间电平分量加重电路70和72，以便加重这些输出信号的低电平分量到中间电平分量。因此，由高范围分量形成电路40形成的高范围分量和由低范围分量形成电路52形成的低范围分量被分别加重，以便可以容易地识别出通过相加高范围分量和低范围分量而获得的效果，同时这些效果覆盖高范围的扩展和华丽化以及对低音的有力感知。
图13表示关于低/中间电平分量加重电路70或72的结构示例。以与图2的正侧波形增益施加电路14和负侧波形增益施加电路16类似的方式来配置图13的电平检测电路。换句话说，为了电平检测电路74抑制增益的迅速变化并且防止不自然的声音的产生，电平检测电路74对于低/中间电平分量加重电路70或72的输入信号(输入信号的正侧波形部分或负侧波形部分、或者全波整流波形)执行峰值检测操作和释放处理操作，然后输出通过执行这些峰值检测/释放处理操作而产生的包络波形来作为电平检测值。电平检测电路74可以将例如增高时间设置为0秒，并且将释放时间设置为0.1到1秒。
增益表76配备有存储器，用于存储关于相对于增益特性的电平检测值的表。响应于由电平检测电路74时时检测到的电平检测值，从这个增益表76读出对应于所述电平检测值的增益值以输出。图14通过使用实线来表示关于这个增益表76的输入/输出电平特性的一个示例(虚线表示在不施加增益的情况下的线性特性)。图14的输入/输出电平特性对应于扩展低和中间电平分量的特性；高电平分量被压缩；并且低和中间电平分量的信号电平被相对地提高，而不改变作为整体特性的动态范围。
在图13中，系数器件78向增益表76的输出增益值应用用于调整目的的适当系数(常数)。响应于从系数器件78输出的增益值而可变地控制可变增益电路80(乘法器)的增益。可变增益电路80依序向低/中间电平分量加重电路70或72的输入信号的对应部分施加对应的增益，以便加重低/中间电平分量的信号电平。
在图1中，如果必要的话，延迟电路82、84、86独立地延迟增益施加电路12的输出信号、从低/中间电平分量加重电路70输出的高范围部分和从低/中间电平分量加重电路72输出的低范围部分，以便改变声音质量的趋势。即，例如，如果延迟电路84的延迟时间被设置为“0”并且延迟电路82和86的延迟时间被设置为几个微秒，则所述高范围分量迅速到达收听者，并且支持高范围部分的声音识别。结果，可以产生高范围部分的上升部分变得尖锐的声音。而且，如果延迟电路86的延迟时间被设置为“0”并且延迟电路82和84的延迟时间被设置为几个毫秒，则所述低范围分量迅速到达收听者。结果，低音的上升部分被调制以获得效果的声音和低音被加紧。虽然已经预先设置了关于延迟电路82、84、86的延迟时间的几种组合，但是如果可以根据收听者本身的期望感觉来选择这些延迟时间的任意组合，则可以建立声音选择的方便性。或者，收听者可以独立地调整延迟电路82、84、86的延迟时间。
已经被延迟电路82、84、86适当地延迟的信号的电平平衡在增益校正电路88、90、92被自然地调整，其后，由加法器94彼此相加所述电平调整的信号，以彼此合成。最后通过所谓的“声音控制电路”来调整在所述相加和合成的信号的高范围和低范围之间的平衡，所述“声音控制电路”由高去除滤波器和低去除滤波器96构成，然后，输出最后的经平衡调整的信号。所述输出信号被数模转换操作转换，然后所述经数模转换的模拟信号被功率放大器放大以由扬声器(未示出)来再现。
在上述实施例中，增益施加电路12(图2)向音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分施加增益，以便获得彼此不同的非线性输入/输出电平特性(参见图5和图7)。或者，增益施加电路12可以向音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分的任何一个施加增益，以便可以获得非线性输入/输出电平特性(例如在图5或图7中所示的特性)，而增益施加电路12可以向其他的波形部分施加增益，以便可以获得线性的输入/输出电平特性。即使使用这样的增益施加方法，也可以在正侧波形部分和负侧波形部分中获得不对称的波形，并且可以在通过彼此相加这些不对称的波形信号而产生的输出信号中包含偶次的更高谐波。
虽然已经图解和描述了本发明的特定的优选实施例，但是对于本领域内的技术人员来说显然，可以根据本发明的教程来进行各种改变和修改。显然，这样的改变和修改在由所附的权利要求限定的本发明的精神、范围和意图之内。
本申请基于2005年12月27日提交的日本专利申请第2005-376400号，其内容在此并入以供参考。
权利要求
1.一种效果增加方法，包括当音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分的输入电平的绝对值小于或等于预定值时，分别向所述音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分施加不同的增益，根据被施加所述增益的所述音频信号的高范围分量来产生所述音频信号的更高范围分量，其中所述更高范围分量在频率上高于所述高范围分量；根据被施加所述增益的所述音频信号的低范围分量来产生所述音频信号的更低范围分量，其中所述更低范围分量在频率上低于所述低范围分量；并且通过彼此相加被施加所述不同增益的所述音频信号、所述更高范围分量和所述更低范围分量来合成具有效果声的音频信号。
2.如权利要求1所述的效果增加方法，其中，当所述正侧波形部分和所述负侧波形部分的输入电平的绝对值大于所述预定值时，在施加处理中将公共增益分别施加到所述正侧波形部分和所述负侧波形部分。
3.如权利要求1所述的效果增加方法，其中，将所述正侧波形部分的所述增益施加到通过将所述正侧波形部分的输入波形的下降部分衰减预定释放时间而处理的所述正侧波形部分的输入电平的绝对值；并且其中，将所述负侧波形部分的所述增益施加到通过将所述负侧波形部分的输入波形的下降部分衰减预定释放时间而处理的所述负侧波形部分的输入电平的绝对值。
4.如权利要求1所述的效果增加方法，其中，所述正侧波形部分和所述负侧波形部分中的一个相对于所述增益的输入/输出电平特性包括高电平侧线性区域，其中，形成电平特性，以便当所述输入电平的绝对值大于所述预定值时，输出电平相对于所述输入电平而以线性方式改变；低电平侧非线性区域，其中，形成所述电平特性，以便当所述输入电平的绝对值小于或等于所述预定值时，所述输出电平相对于所述输入电平而以非线性方式改变直到持续到所述高电平侧线性区域中的所述电平特性的边界部分，并且形成所述电平特性，以便当所述输入电平是0时所述输出电平不降低到0；并且其中，所述正侧和负侧波形部分中的另一个相对于所述增益的输入/输出电平特性包括高电平侧线性区域，其中，所述电平特性与在所述正侧和负侧波形部分中的所述一个的高电平侧线性区域中的电平特性相同；并且低电平侧非线性区域，其中，形成所述电平特性，以便当所述输入电平的绝对值小于或等于所述预定值时，所述输出电平相对于所述输入电平而以非线性方式改变，直到持续到在所述高电平侧线性区域中的电平特性的边界部分，并且形成所述电平特性，以便当所述输入电平处于从0到预定电平的范围中时所述输出电平保持在0。
5.如权利要求1所述的效果增加方法，其中，在所述音频信号的所述更高范围分量的产生处理中，提取被施加所述增益的所述音频信号的所述高范围分量，并且所提取的高范围部分乘以具有预定频率的正弦波信号，并且在通过所述相乘产生的低范围侧频移分量和高范围侧频移分量中，消除所述低范围侧频移分量，以便获得剩余的高范围侧频移分量来作为所述音频信号的所述更高范围分量。
6.如权利要求1所述的效果增加方法，还包括压缩相对于所述更高范围分量的低和中间电平部分的所述更高范围分量的高电平部分，以便在所述更高范围分量的产生处理之后相对于所述高电平部分的信号电平而相对地增加所述低和中间电平部分的信号电平；并且，压缩相对于所述更低范围分量的低和中间电平部分的所述更低范围分量的高电平部分，以便在所述更低范围分量的产生处理之后相对于所述高电平部分的信号电平而相对地增加所述低和中间电平部分的信号电平，其中，在所述音频信号的所述合成处理中，将所压缩的更高范围分量和所压缩的更低范围分量加到被施加所述增益的所述音频信号中。
7.如权利要求1所述的效果增加方法，其中，在所述音频信号的所述合成处理中，在调整被施加所述不同增益的音频信号、所述更高范围分量和所述更低范围分量的时序之后，彼此相加所述音频信号、所述更高范围分量和所述更低范围分量。
8.一种效果增加装置，包括增益施加单元，当音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分的输入电平的绝对值小于或等于预定值时，分别向所述音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分施加不同的增益；第一产生单元，根据被施加所述增益的所述音频信号的高范围分量来产生所述音频信号的更高范围分量，所述更高范围分量在频率上高于所述高范围分量；第二产生单元，根据被施加所述增益的所述音频信号的低范围分量来产生所述音频信号的更低范围分量，所述更低范围分量在频率上低于所述低范围分量；以及合成单元，通过彼此相加被施加不同增益的所述音频信号、所述更高范围分量和所述更低范围分量来合成具有效果声的音频信号。
9.如权利要求8所述的效果增加装置，其中，当所述正侧波形部分和所述负侧波形部分的输入电平的绝对值大于所述预定值时，所述增益施加单元在所述施加处理中分别向所述正侧波形部分和所述负侧波形部分施加公共增益。
全文摘要
一种效果增加方法，包括当音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分的输入电平的绝对值小于或等于预定值时，分别向所述音频信号的正侧波形部分和负侧波形部分施加不同的增益，根据被施加所述增益的音频信号的高范围分量来产生音频信号的更高范围分量，所述更高范围分量在频率上高于所述高范围分量；根据被施加所述增益的音频信号的低范围分量来产生音频信号的更低范围分量，所述更低范围分量在频率上低于所述低范围分量；通过彼此相加被施加所述不同增益的音频信号、所述更高范围分量和所述更低范围分量来合成具有效果声的音频信号。
文档编号G11C7/00GK1992513SQ20061017213
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者秋山仁志, 青木良太郎 申请人:雅马哈株式会社