在音频系统中生成谐波的制作方法

文档序号:25543600发布日期:2021-06-18 20:40阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于通过使用谐波发生器(212)从具有输入频率的输入信号生成谐波的方法,该谐波发生器具有相关联的增益控制器(214),该相关联的增益控制器用于生成用于控制谐波分量的振幅的可调节增益控制因子,其中,该方法包括:

在包括调节不同阶数的至少三个谐波分量之间的相对平衡的过程中生成(s1)一系列谐波分量,所述平衡可通过控制至少两个增益控制因子来独立地调节,

其中,所述至少两个增益控制因子中的每个特定增益控制因子是基于该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的至少一个频率相关度量来调节的,该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的所述至少一个频率相关度量中的一个或多个频率相关度量对于对应的特定增益控制因子是唯一的,

创建(s2)包括根据如由所述两个增益控制因子控制的所述平衡的所述谐波分量的输出信号,其中,所述至少三个谐波分量之间的平衡取决于该输入频率。

2.如权利要求1所述的方法,其中,对于所述至少两个增益控制因子中的每个特定增益控制因子,该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的所述至少一个频率相关度量对于振幅和频率恒定的正弦输入信号是近似恒定的,但对于该输入频率的至少一些变化而言是变化的,并且

其中,所述至少一个频率相关度量中的一个或多个的唯一性的特征在于:对于所有输入频率,该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的(多个)与特定增益控制因子相关联的频率相关度量中的至少一个频率相关度量与该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的(多个)与所述至少两个增益控制因子中的任何其他增益控制因子相关联的对应频率相关度量是不相同的。

3.如权利要求2所述的方法,其中,如果该输入是具有基频的正弦波,则对于所述至少两个增益控制因子中的每个特定增益控制因子,该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的所述至少一个频率相关度量包括该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的至少一个取决于所述基频的度量,并且所述输入频率是所述基频。

4.如权利要求3所述的方法,其中,如果该输入是具有在基频区域ff/i≤f0≤ff中的给定基频f0的正弦波以使得i>3并且ff处于主谐波频率区域fh≤ff≤2·fh中,则在一些整数n≥1的频率n·f0、(n+1)·f0、(n+2)·f0上生成至少三个连续谐波,使得如果f0≤fh,则所述三个连续谐波中的至少一个谐波在该主谐波频率区域内,并且如果此外f0≤2/3·fh,则所述三个连续谐波中的至少两个谐波在该主谐波频率区域内,并且可通过调节所述至少两个增益控制因子来调节所述三个连续谐波之间的平衡。

5.如权利要求4所述的方法,其中,所述至少两个增益控制因子被调节为使得该主谐波频率区域内的任一谐波分量在该输出信号中阶数大于1的所有谐波中具有最高振幅,或者该主谐波频率区域内的两个谐波分量在该输出信号中阶数大于1的所有谐波中具有相同的最高振幅,使得所述两个谐波均具有相同的振幅,并且阶数大于1的其他谐波分量的振幅不会高于或等于所述两个谐波分量的振幅。

6.如权利要求5所述的方法,其中,最低阶数大于具有最高振幅的所述一个或两个谐波的最高阶数的至少三个谐波的振幅要么为零要么随着谐波阶数的增大而单调减小,并且,当将该一个或两个最高振幅谐波分量中具有最高阶数的分量的阶数称作阶数k时,在k·f0与(k+1)·f0处、以及(k+1)·f0与(k+2)·f0处、以及(k+2)·f0与(k+3)·f0处的分量之间的振幅差是恒定的或者随着f0的增大而增大。

7.如权利要求1至6中任一项所述的方法,其中,生成这些谐波以提供虚拟低音信号或心理声学低音感觉信号。

8.如权利要求1至7中任一项所述的方法,其中,所述至少两个增益控制因子中的每个特定增益控制因子调节与所述特定增益控制因子相关联的中间信号的振幅,其中,在该输入是具有基频的正弦信号的意义上,输出信号将取决于所述中间信号的调节后振幅,所生成的一系列谐波分量能够表示为各项的总和,其中,所述各项中的每个项包括一个或多个谐波分量,允许一个项不取决于所述特定增益控制因子中的任一个,其余项与所述特定增益控制因子中的至少一个特定增益控制因子成比例,

并且所述中间信号的特征在于:其包括不必要与该输出信号相同的一系列谐波分量,并且该输出信号至少基于所述中间信号而被直接或间接地生成。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法,其中,所述至少两个增益控制因子至少部分地基于该谐波发生器中的中间信号来确定,所述中间信号中的每一个包括具有该输入频率的一个或多个谐波分量,

其中,所述中间信号的特征在于:其包括不必要与总输出信号相同的一系列谐波分量,并且输出的一系列谐波分量至少基于所述中间信号而被直接或间接地生成。

10.如权利要求9所述的方法,其中,所述增益控制器包括多个增益计算机,并且所述至少两个增益控制因子中的每一个由单独的增益计算机确定,其中,所述增益计算机中的每个特定增益计算机基于与所述特定增益计算机唯一相关联的至少一个中间信号来确定增益控制因子,其中,所述唯一关联性的特征在于:所述特定增益计算机中没有其它增益计算机基于与所述特定增益计算机唯一相关联的该至少一个中间信号来确定增益控制因子,从而为谐波序列创建分散式增益控制系统。

11.如权利要求8至10中任一项所述的方法,其中,所述至少两个增益控制因子被确定为使得根据所述至少两个控制因子的顺序索引,所述至少两个控制因子中除第一特定增益控制因子外的每个特定增益控制因子直接或间接地根据所述顺序索引至少基于先前特定增益控制因子。

12.如权利要求8至11中任一项所述的方法,其中,该谐波由包括至少m≥3个模块的电路生成,其中,所述模块中的每一个至少具有模块输入和基波输入并至少提供模块输出,

其中,这些模块顺序地连接,使得:第一模块的模块输入取该输入信号或从该输入信号得到的信号,所有其他模块的模块输入取先前模块的模块输出作为其模块输入,并且每个模块的基波输入取该输入信号或从该输入信号得到的信号,并且最后一个模块的模块输出用于创建输出信号,并且

其中,每个特定模块执行:谐波阶数增量器步骤,使模块输入的谐波阶数增加基波输入的谐波阶数以生成增强信号;增益控制步骤,其中,所述增强信号的振幅由所述两个或更多个增益控制因子中针对该特定模块唯一选择的增益控制因子来调节以生成受控增强信号;以及可选的添加步骤,其中,将该基波信号或从该基波信号得到的信号可选地添加到该受控增强信号中以创建包括所述受控增强信号的模块输出信号。

13.如权利要求8至12中任一项所述的方法,其中,这些增益控制因子被布置成使得对于基频的正弦输入信号以及对于p≥2的一些整数,p个增益控制因子可以被标引为1、2、…、p,使得对于1≤q≤p的每个整数,输出中在频率(q+1)·f0处的谐波分量的总增益与所有第1个到第q个增益控制因子成比例,其中,f0是该基频。

14.如权利要求8至12中任一项所述的方法,其中,这些增益控制因子被布置成使得对于基频的正弦输入信号以及对于p≥2的一些整数,p个增益控制因子可以被标引为1、2、…、p,使得对于1≤q≤p的每个整数,输出中在(q+1)·f0处的谐波分量的总增益能够表示为总和,其中,每个项与这q个第一增益控制因子中的正好一个成比例,其中,f0是该基频。

15.如权利要求1至14中任一项所述的方法,其中,所述增益控制因子还用于以下各项中至少一项:

·补偿谐波的生成本身所引起的增益误差,以便控制输入振幅与输出振幅之间的关系;

·与输入振幅相比,创建对谐波序列的有意动态范围压缩或扩展;

·根据心理声学模型控制这些谐波的振幅,使得总谐波序列的感知响度遵循该输入信号的感知响度;以及

·调节谐波序列的整体振幅。

16.如权利要求1至14中任一项所述的方法,其中,该谐波发生器是用于增强虚拟低音信号的框架的一部分,并且该方法进一步包括以下步骤:

·从(多个)主输入信号或从该(多个)主输入信号得到的(多个)信号提取至少一个低频频带;

·将谐波发生器应用于这些频带中的至少一个频带或从该至少一个频带得到的信号;以及

·将从每个频带或由其得到的信号生成的谐波序列进行组合,并将结果或从该结果得到的信号与原始输入或从该原始输入得到的信号进行组合。

17.如权利要求2所述的方法,其中,如果该输入信号本身是具有基频的一系列谐波分量,则对于所述至少两个增益控制因子中的每个特定增益控制因子,该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的所述至少一个频率相关度量包括该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的至少一个取决于所述基频的度量,并且所述输入频率是所述基频。

18.一种用于从具有输入频率的输入信号生成谐波的系统(210),其中,所述系统(210)包括具有相关联的增益控制器(214)的谐波发生器(212),该相关联的增益控制器被配置成生成用于控制谐波分量的振幅的可调节增益控制因子,

其中,所述谐波发生器(212)被配置成基于对不同阶数的至少三个谐波分量之间的相对平衡的调节来生成一系列谐波分量,并且

其中,所述增益控制器(214)被配置成确定用于调节所述平衡的至少两个增益控制因子,其中,所述至少两个增益控制因子中的每个特定增益控制因子是基于该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的至少一个频率相关度量来调节的,该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的所述至少一个频率相关度量中的一个或多个频率相关度量对于对应的特定增益控制因子是唯一的。

19.如权利要求18所述的系统,其中,所述谐波发生器(212)被配置成创建包括根据如由所述至少两个增益控制因子控制的所述平衡的所述谐波分量的输出信号,其中,所述至少三个谐波分量之间的平衡取决于该输入频率。

20.如权利要求18或19所述的系统,其中,对于所述至少两个增益控制因子中的每个特定增益控制因子,该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的所述至少一个频率相关度量对于振幅和频率恒定的正弦输入信号是近似恒定的,但对于该输入频率的至少一些变化而言是变化的,并且

其中,所述至少一个频率相关度量中的一个或多个的唯一性的特征在于:对于所有输入频率,该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的(多个)与特定增益控制因子相关联的频率相关度量中的至少一个频率相关度量与该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的(多个)与所述至少两个增益控制因子中的任何其他增益控制因子相关联的对应频率相关度量是不相同的。

21.如权利要求18至20中任一项所述的系统,其中,所述增益控制器(214)被配置成确定所述至少两个增益控制因子,使得它们以不同的方式影响所述平衡,并且所述增益控制因子取决于该输入频率的变化,针对该输入频率的变化产生所述平衡的变化,从而创建适应该输入信号的一系列谐波。

22.如权利要求18至21中任一项所述的系统,其中,所述谐波发生器(212)被配置成允许所述至少两个增益控制因子中的每一个调节该谐波发生器中的中间信号的振幅,所述中间信号包括具有该输入频率的一个或多个谐波分量。

23.如权利要求18至22中任一项所述的系统,其中,该谐波发生器(212)和该增益控制器(214)被集成为使得对这些增益控制因子的确定能够与这些谐波的生成相嵌套。

24.一种用于生成虚拟低音信号、也称作心理声学低音感觉信号的系统(100;200),其中,所述用于生成虚拟低音信号的系统(100;200)包括根据权利要求18至23中任一项所述的用于生成谐波的系统(210)。

25.一种音频处理系统(200),包括根据根据权利要求18至23中任一项所述的用于生成谐波的系统(210)。

26.一种音频系统(100),包括如权利要求25所述的音频处理系统(200)。

27.一种计算机程序(425;435),当由处理器(410)执行时,该计算机程序用于控制由谐波发生器(212)从具有输入频率的输入信号生成的谐波分量的振幅,

其中,该计算机程序(425;435)包括指令,这些指令当由该处理器(410)执行时使该处理器(410)确定至少两个增益控制因子,用以调节一系列谐波分量中不同阶数的至少三个谐波分量之间的相对平衡,

其中,每个增益控制因子是基于该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的至少一个频率相关度量来确定的,

其中,对于所有输入频率,与一个增益控制因子相关联的(多个)频率相关度量中的至少一个频率相关度量与和所述至少两个增益控制因子中的任何其他增益控制因子相关联的(多个)对应频率相关度量是不相同的。

28.一种计算机程序产品,包括其上存储有如权利要求27所述的计算机程序(425;435)的非暂态计算机可读介质(420;430)。

29.一种被配置成执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法的设备。


技术总结
提供了一种用于通过使用谐波发生器从具有输入频率的输入信号生成谐波的方法和对应的系统,该谐波发生器具有相关联的增益控制器,该相关联的增益控制器用于生成用于控制谐波分量的振幅的可调节增益控制因子。该方法包括在包括调节不同阶数的至少三个谐波分量之间的相对平衡的过程中生成(S1)一系列谐波分量,这些平衡可通过控制至少两个增益控制因子来独立地调节。该至少两个增益控制因子中的每个特定增益控制因子是基于该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的至少一个频率相关度量来调节的,该输入信号和/或从该输入信号得到的信号的该至少一个频率相关度量中的一个或多个频率相关度量对于对应的特定增益控制因子是唯一的。该方法进一步包括创建(S2)包括根据如由该至少两个增益控制因子控制的平衡的这些谐波分量的输出信号,其中,这些谐波分量之间的平衡取决于该输入频率。

技术研发人员:约翰内斯·荣德尔
受保护的技术使用者:狄拉克研究公司
技术研发日:2018.11.16
技术公布日:2021.06.18
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