音效编码解码电路及音频资料的处理方法与流程

本发明是关于音效处理技术，特别是一种音效编码解码电路及音频资料的处理方法。

背景技术：

随着聆听者对于音质的需求越来越高，高保真音质(hi-fiaudio)的特性逐渐成为音效编码解码器(audiocodec)的必备规格。其中，对于音效编码解码器，不仅要具有极高的信噪比(signaltonoiseratio,snr)以实现静音时能够达到绝对的安静，对于大讯号时的谐波失真(harmonicdistortion)规范也越来越严格。在音频讯号(或音频资料)经过快速傅立叶转换(fastfouriertransform,fft)成各频率的能量后，能发现单音频讯号经过各种非线性系统(non-linearsystem)处理后，输出的音频讯号会有谐波能量生成的现象(即为称之为谐波失真)。并且，可由总谐波失真(totalharmonicdistortion,thd)这个数值去评断而要去量化一个线性系统对于谐波失真的压制性。总谐波失真定义为主讯号能量和所有谐波能量积分的比值。总谐波失真不好的音效编码解码器会使得原本应该清晰播放的声音因谐波的影响而糊在一起，影响音质的呈现。

技术实现要素：

在一实施例中，一种音效编码解码电路，包括：一数位类比转换电路、一放大电路、一混波电路、以及一类比数位转换器。数位类比转换电路接收数位域的音频资料并输出类比域的音频资料。其中，音频资料报括主调成分。放大电路根据类比域的音频资料输出音频讯号。混波电路根据类比域的音频资料与音频讯号消除主调成分并输出回授信号。类比数位转换器将回授信号由类比域转为数位域。

在一实施例中，一种音频资料的处理方法，包括：将数位域的一音频资料转换成类比域的音频资料、根据类比域的音频资料输出音频讯号、根据类比域的音频资料与音频讯号消除音频资料中的主调成分以输出回授信号、以及将回授信号由类比域转为数位域。

综上，根据本发明的音效编码解码电路及音频资料的处理方法利用主讯号消除技术来消除讯号中的主调成分以回授讯号中的谐波失真及/或杂讯，藉以调整或补偿音频资料，进而能有效地保证音质提升。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的音效编码解码电路的功能方块图。

图2是根据本发明一实施例的音频资料的处理方法的流程图。

图3是根据本发明另一实施例的音效编码解码电路的功能方块图。

图4是根据本发明另一实施例的音频资料的处理方法的流程图。

图5是根据本发明又一实施例的音效编码解码电路的功能方块图。

图6是根据本发明又一实施例的音频资料的处理方法的流程图。

图7是放大电路的一示范例与混波电路的一示范例的电路示意图。

图8是图7所示的回授前各讯号的能量关系图。

图9是混波电路的一示范例的电路示意图。

图10是图9所示的回授前各讯号的能量关系图。

图11是图9所示的回授讯号与补偿讯号的能量关系图。

图12是图9所示的回授前与回授后输出讯号的能量关系图。

图13是另一混波电路的一示范例的电路示意图。

符号说明

110音频控制电路

120数位类比转换电路

122第一数位类比转换器

124第二数位类比转换器

130放大电路

140混波电路

142混波电路

150类比数位转换器

152类比数位转换器

sa音频资料

va音频资料

vo音频讯号

vm回授信号

sm回授信号

sc补偿资料

vc补偿资料

vf回授信号

vfp回授信号

vfn回授信号

sf回授信号

vap音频资料

van音频资料

vcp补偿资料

vcn补偿资料

vmp回授信号

vmn回授信号

op1运算放大器

op2运算放大器

rm11第一电阻

rm12第一电阻

rm21第二电阻

rm22第二电阻

rm31第三电阻

rm32第三电阻

ro11第四电阻

ro12第四电阻

ro13第四电阻

ro14第四电阻

ro21第五电阻

ro22第五电阻

op3运算放大器

rm41第六电阻

rm42第六电阻

rm51第七电阻

rm52第七电阻

rm61第八电阻

rm62第八电阻

s10～s52步骤

具体实施方式

关于本文中所使用的「耦接」或「连接」，其可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而「耦接」或「连接」还可指二或多个元件相互操作或动作。

参照图1，在一些实施例中，音效编码解码电路包括：数位类比转换电路120、放大电路130、混波电路140以及类比数位转换器150。放大电路130的输入耦接数位类比转换电路120的输出。混波电路140的输入耦接数位类比转换电路120的输出与放大电路130的输出，并且混波电路140的输出耦接类比数位转换器150的输入。

参照图1及图2，数位类比转换电路120接收数位域的音频资料sa并输出类比域的音频资料va。换言之，数位类比转换电路120将数位域的音频资料sa转换成类比域的音频资料va(步骤s20)。放大电路130再根据类比域的音频资料va输出音频讯号vo(步骤s30)。其中，音频资料va包括一主调成分。其中，音频讯号vo除了经由输出端输出给后端负载(未绘制)外，亦会输出给混波电路140。

于此，混波电路140会根据类比域的音频资料va与音频讯号vo消除主调成分藉以输出回授信号vm(步骤s40)。类比数位转换器150将回授信号vm由类比域转为数位域(即数位域的回授信号sm)(步骤s50)。

在一些实施例中，混波电路140对类比域的音频资料va与音频讯号vo进行倍率调整与加总运算以生成回授信号vm。

在一些实施例中，混波电路140的增益相关于放大电路130的增益。

在一实施例中，音效编码解码电路可更包括一音频控制电路110。音频控制电路110耦接数位类比转换电路120的输入与类比数位转换器150的输出。于此，音频控制电路110根据数位域的回授信号sm提供数位域的音频资料sa(步骤s10)。在一示范例中，音频控制电路110接收外部来的音频资料与来自类比数位转换器150的数位域的回授信号sm，并根据回授信号sm调整音频资料进而输出调整后的音频资料sa给数位类比转换电路120(步骤s20)。举例来说，数位域的回授信号sm可由音频控制电路110录回藉以调整外部来的音频资料，或者由音频控制电路110基于回授信号sm生成音频资料sa。在一实施例中，数位类比转换电路120可由一个数位类比转换器实现。

在另一实施例中，参照图3及图4，音效编码解码电路可更包括一音频控制电路110，并且数位类比转换电路120可包括二个数位类比转换器(以下分别称之为一第一数位类比转换器122以及一第二数位类比转换器124)。音频控制电路110耦接第一数位类比转换器122的输入、第二数位类比转换器124的输入以及类比数位转换器150的输出。于此，音频控制电路110提供数位域的音频资料sa给第一数位类比转换器122以及根据回授信号sm提供数位域的一补偿资料sc给第二数位类比转换器124。换言之，音频控制电路110接收外部来的音频资料并提供给音频资料sa给第一数位类比转换器122(步骤s12)。第一数位类比转换器122再将数位域的音频资料sa转换成类比域的音频资料va(步骤s22)，然后将类比域的音频资料va提供给放大电路130。并且，音频控制电路110还接收来自类比数位转换器150的数位域的回授信号sm，并根据回授信号sm提供数位域的补偿资料sc给第二数位类比转换器124(步骤s14)。第二数位类比转换器124再将数位域的补偿资料sc转换成类比域的补偿资料vc(步骤s24)，然后将类比域的补偿资料vc提供给放大电路130。于此，放大电路130接收类比域的补偿资料vc与类比域的音频资料va，并整合类比域的补偿资料vc与类比域的音频资料va以生成并输出音频讯号vo(步骤s32)。

在另一实施例中，参照图5，音效编码解码电路可更包括另一混波电路142以及另一类比数位转换器152。混波电路142耦接在数位类比转换电路120的输出与类比数位转换器152的输入之间。类比数位转换器152的输出耦接音频控制电路110。

参照图5及图6，混波电路142会根据类比域的音频资料va消除主调成分藉以输出另一回授信号vf(步骤s42)。类比数位转换器152将另一回授信号vf由类比域转为数位域(即数位域的回授信号sf)(步骤s52)。

在一示范例中，音频控制电路110会接收外部来的音频资料与来自二类比数位转换器150、152的数位域的回授信号sm、sf，并根据回授信号sm、sf调整音频资料进而输出调整后的音频资料sa给数位类比转换电路120(步骤s10)。举例来说，数位域的回授信号sm、sf可由音频控制电路110录回藉以调整外部来的音频资料，或者音频控制电路110基于回授信号sm、sf生成补偿资料sc以与音频资料sa。

需注意的是，虽然前述依序描述各步骤，但此顺序并非本发明的限制，熟习相关技艺者应可了解在合理情况下部分步骤的执行顺序可同时进行或先后对调。

在一些实施例中，类比域的音频资料va与类比域的回授信号vm可采用差动形式。即，参照图7，类比域的音频资料va包括第一位准音频资料vap以及第二位准音频资料van，并且类比域的回授信号vm包括第一位准回授信号vmp以及第二位准回授信号vmn。

在一示范例中，参照图7，混波电路140可包括一运算放大器op1以及复数电阻，并且此些电阻包括二第一电阻rm11、rm12、二第二电阻rm21、rm22以及二第三电阻rm31、rm32。

第一电阻rm11耦接在放大电路130的输入与运算放大器op1的输入(如负输入端)之间，并接收来自第一数位类比转换器122的第二位准音频资料van。第一电阻rm12耦接在放大电路130的输入与运算放大器op1的输入(如正输入端)之间，并接收来自第一数位类比转换器122的第一位准音频资料vap。第二电阻rm21耦接在放大电路130的输出与运算放大器op1的输入(如负输入端)之间，并接收音频讯号vo。第二电阻rm22耦接在运算放大器op1的输入(如正输入端)与接地之间。第三电阻rm31耦接在运算放大器op1的输入(如负输入端)与运算放大器op1的输出(如负输出端)之间。第三电阻rm32耦接在运算放大器op1的输入(如正输入端)与运算放大器op1的输出(如正输出端)之间。

于此，放大电路130可包括一运算放大器op2以及复数电阻，并且此些电阻包括二第四电阻ro11、ro12以及二第五电阻ro21、ro22。

第四电阻ro11的第一端耦接第一数位类比转换器122的输出以及第一电阻rm11，并且第四电阻ro11的第二端耦接运算放大器op2的输入(如负输入端)。第四电阻ro11接收来自第一数位类比转换器122的第二位准音频资料van。

第四电阻ro12的第一端耦接第一数位类比转换器122的输出以及第一电阻rm12，并且第四电阻ro12的第二端耦接运算放大器op2的输入(如正输入端)。第四电阻ro12接收来自第一数位类比转换器122的第一位准音频资料vap。

第五电阻ro21耦接在运算放大器op2的输入(如负输入端)与运算放大器op2的输出之间，并且第五电阻ro22耦接在运算放大器op2的输入(如正输入端)与接地之间。

在一示范例中，第四电阻ro11、ro12与第五电阻ro21、ro22视需求为一固定值。并且，第五电阻ro21、ro22分别与第四电阻ro11、ro12的比值大致上等于第二电阻rm21、rm22分别与第一电阻rm11、rm12的比值，即rm21/rm11＝ro21/ro11，且rm22/rm12＝ro22/ro12。

在一些实施例中，第三电阻rm31、rm32的阻值大于第一电阻的阻值rm11、rm12，以及第三电阻rm31、rm32的阻值大于第二电阻rm21、rm22的阻值。

于此，混波电路140透过调整电阻的比例对差动音频资料(vap-van)与音频讯号vo进行倍率调整与加总运算以生成差动回授信号(vmp-vmn)。换言之，混波电路140根据第一位准音频资料vap以及第二位准音频资料van消除音频讯号vo中的主调成分以生成音频讯号vo中偶数倍谐波失真(即差动回授信号(vmp-vmn))。类比数位转换器150则将差动回授信号(vmp-vmn)由类比域转为数位域(即数位域的回授信号sm)并回授给音频控制电路110。此时，数位域的回授信号sm可由音频控制电路110录回藉以调整外部来的音频资料。换言之，数位域的回授信号sm不含主调成分并具有类比电路(如，放大电路130)所贡献的谐波失真及/或杂讯。

在此示范例中，音效编码解码电路在未回授时所形成的数位域的音频资料sa、类比域的音频资料(差动音频讯号(vap-van))、音频讯号vo、类比域的回授信号(差动回授信号(vmp-vmn))与数位域的回授信号sm经快速傅立叶转换(fastfouriertransform,fft)可得到彼此间的能量关系如图8所示。参照图8，音频资料sa、差动音频讯号vap-van)、音频讯号vo与差动回授信号(vmp-vmn)，其中每一者至少包括有一个个主调以及多个谐波。

在另一示范例中，参照图9，于数位类比转换电路120包括第一数位类比转换器122以及第二数位类比转换器124时，放大电路130除了包括一运算放大器op2、二第四电阻ro11、ro12以及二第五电阻ro21、ro22外还可更包括另二第四电阻ro13、r14。

第四电阻ro13的第一端耦接第二数位类比转换器124的输出，并且第四电阻ro13的第二端耦接运算放大器op2的输入(如负输入端)、第四电阻ro11的第一端以及第五电阻ro21的一端。

第四电阻ro14的第一端耦接第二数位类比转换器124的输出，并且第四电阻ro14的第二端耦接在运算放大器op2的输入(如正输入端)、与第四电阻ro12的第一端以及第五电阻ro22的一端。

于此，补偿资料vc包括第一位准补偿资料vcp以及第二位准补偿资料vcn。第四电阻ro13接收来自第一数位类比转换器122的第二位准补偿资料vcn。在第四电阻ro11与第四电阻ro13的耦接处，第二位准补偿资料vcn与类比域的音频资料va整合后输入至运算放大器op2的输入(如负输入端)。第四电阻ro14接收来自第一数位类比转换器122的第一位准补偿资料vcp。在第四电阻ro12与第四电阻ro14的耦接处，第一位准补偿资料vcp与类比域的音频资料va整合后输入至运算放大器op2的输入(如正输入端)。

在此示范例中，音效编码解码电路在未回授时所形成的数位域的音频资料sa、类比域的音频资料(差动音频讯号(vap-van))、音频讯号vo、类比域的回授信号(差动回授信号(vmp-vmn))与数位域的回授信号sm经快速傅立叶转换可得到彼此间的能量关系如图10所示。而基此，音效编码解码电路所形成的数位域的回授信号sm与类比域的补偿资料(差动补偿资料(vcp-vcn))经快速傅立叶转换可得到彼此间的能量关系如图11所示。音效编码解码电路在回授前t1与回授后t2所形成的音频讯号vo可得到彼此间的能量关系如图12所示。

相较于图7所示的示范例，在图9所示的示范例中，音效编码解码电路能透过调变电阻比例在正确补偿谐波失真的同时还大幅度地压抑杂讯。

在一示范例中，回授信号vf包括第一位准回授信号vfp以及第二位准回授信号vfn。

参照图13，混波电路142可包括一运算放大器op3以及复数电阻，并且此些电阻包括二第六电阻rm41、rm42、二第七电阻rm51、rm52以及二第八电阻rm61、rm62。

第六电阻rm41耦接在数位类比转换电路120(第一数位类比转换器122)的输出与运算放大器op3的输入(如负输入端)之间，并接收来自第一数位类比转换器122的第一位准音频资料vap。第六电阻rm42耦接在数位类比转换电路120(第一数位类比转换器122)的输出与第七电阻rm51之间，并接收来自第一数位类比转换器122的第二位准音频资料van。第七电阻rm51耦接在第七电阻rm51与运算放大器op3的输入(如正输入端)之间，并且第七电阻rm52耦接在运算放大器op3的输入(如正输入端)与接地之间。第八电阻rm61的第一端耦接运算放大器op1的输入(如负输入端)、第六电阻rm41与第七电阻rm51，并且第八电阻rm61的第二端耦接运算放大器op3的输出(如负输出端)。第八电阻rm62的第一端耦接运算放大器op3的输入(如正输入端)与接地，并且第八电阻rm62的第二端耦接运算放大器op3的输出(如正输出端)。

于此，运算放大器op3具有二输出端(以下称第一输出端与第二输出端)。运算放大器op3的第一输出端输出第一位准回授信号vfp，并且运算放大器op3的第二输出端输出第二位准回授信号vfn。

在此示范例中，混波电路140根据第一位准音频资料vap、第二位准音频资料van以及音频讯号vo输出差动回授信号(vmp-vmn)给类比数位转换器152。于此，混波电路142根据第一位准音频资料vap以及第二位准音频资料van消除音频讯号vo中的主调成分以生成音频讯号vo中偶数倍谐波失真(即差动回授信号(vmp-vmn))。类比数位转换器150将差动回授信号(vmp-vmn)由类比域转为数位域(即数位域的回授信号sm)并回授给音频控制电路110。

混波电路142根据第一位准音频资料vap以及第二位准音频资料van输出差动回授信号(vfp-vfn)给类比数位转换器152。于此，混波电路142根据第一位准音频资料vap以及第二位准音频资料van消除差动音频资料(vap-van)中的主调成分以生成差动音频资料(vap-van)中的偶数倍谐波失真(即差动回授信号(vfp-vfn))。类比数位转换器152将差动回授信号(vfp-vfn)由类比域转为数位域(即数位域的回授信号sf)并回授给音频控制电路110。

而音频控制电路110则根据回授信号sm、sf调整接收到的外部来的音频资料进而输出调整后的音频资料sa给数位类比转换电路120。换言之，数位域的回授信号sm、sf不含主调成分并具有类比电路(如，第一数位类比转换器122及放大电路130)所贡献的谐波失真及/或杂讯。

综上，根据本发明的音效编码解码电路及音频资料的处理方法利用主讯号消除技术来消除讯号中的主调成分以回授讯号中的谐波失真及/或杂讯，藉以调整或补偿音频资料，进而能有效地保证音质提升。