br>[0023] b.对原始信号时频谱Y进行取模运算，得到其幅度谱Y，Y是一个NXK的实数矩 阵，Yn，k表示时频谱幅度谱中的某一个时频点，n和k都是整数，代表着该时频点的时间索引 和频率索引；
[0024] c.设置稳态信号幅度谱H和瞬态信号幅度谱P的初始值都为其中丫为 衰减因子，在本实施例中Y= 0. 5 ;
[0025] d.利用如下公式进行迭代处理：
[0031] e.将得到的稳态信号幅度谱H和瞬态信号幅度谱P用如下公式得到维纳滤波器；
[0032]
[0033]
[0034]f.将原始信号时频谱f乘以维纳滤波器，得到稳态信号时频谱H和瞬态信号时 频谱f，计算公式如下；
[0035]
[0036]
[0037] g.对得到的稳态信号时频谱H和瞬态信号时频谱$进行逆短时傅里叶变换 (iSTFT)，得到时域的稳态信号&H(t)和时域的瞬态信号&P(t)。
[0038] (2-2)将上述瞬态信号&P(t)输入到基于非线性器件的虚拟低音生成模块，得到 瞬态信号的谐波信号？u(t)。基于非线性器件的虚拟低音生成模块是利用乘法器元件 来产生低频成分的高次谐波，若乘法器两端输入信号都是频率为&的纯音信号：
[0039]
[0040] 则乘法器的输出信号是频率为的纯音信号：
[0041]
[0042] 同理，若输入信号是频率分别为fQ与2fQ的纯音，则输出信号的频率为3fQ;
[0043] (2-3)将上述稳态信号Xui(t)输入到基于相位声码器的虚拟低音生成模块，得到 稳态信号的谐波信号？u(t)。基于相位声码器的虚拟低音生成模块是利用相位声码器来 控制谐波，相位声码器算法是基于短时傅里叶变换利用相位信息来实现信号的音调变换的 方法，可以应用于音频的时间拉伸和压缩。基于相位声码器的虚拟低音生成模块首先对输 入稳态信号Xui(t)进行短时傅里叶变换，短时傅里叶变换会通过加窗处理将信号分段，对 每段信号进行FFT，得到的信号可由一组正弦信号组合而成，改变正弦信号的相位变化率， 其频率就会发生改变，从而生成高次谐波，然后再对每段信号进行逆FFT操作，还原成时域 信号，再将每段信号相加，得到稳态信号的谐波信号x'u(t);
[0044] (2-4)将上述的瞬态谐波信号x'u(t)和稳态谐波信号x'u(t)进行谐波幅度 控制并合成为一路，由于不同频率的纯音信号和具有不同频率组分的复音信号，即使声压 级相同，响度可不相同，需要根据等响度曲线对生成的谐波成分进行谐波幅度控制，使其达 到理想的低音效果，然后合成为一路，得到虚拟低音信号？Jt)。
[0045] (3)将步骤⑵得到的虚拟低音信号x'Jt)和步骤⑴得到的高频信号xH(t) 混合成一路信号，即可得到经混合虚拟低音处理后的信号xBass(t)。
[0046] 综上所述，本发明提供了一种混合虚拟低音增强处理方法，该方法首先利用声源 分离算法，将原始音频信号分离成瞬态和稳态两部分，再针对每一部分信号的特征对其进 行相应的虚拟低音生成处理，在保证原始音频音质的同时，有效降低了虚拟低音增强处理 后的失真，增强了音频信号的低音效果。
【主权项】
1. 一种混合虚拟低音增强处理方法，其特征在于，该方法包括w下处理过程： 1) 将原始音频信号x"i(t)分成两路，其中一路信号通过起始频率为化的高通滤波器， 得到高于扬声器截止频率化的部分，并经过延时处理得到高频信号XH(t)，另一路信号经过 截止频率为化的低通滤波器处理得到低频信号X^t); 2) 对所述低频信号x^t)进行信号分离处理，得到低频音频信号的稳态信号Xu(t)和 瞬态信号Xu(t); 3) 对所述低频信号的稳态信号xu(t)和瞬态信号x"(t)进行虚拟低音谐波生成处 理，得到稳态谐波信号X'u(t)和瞬态谐波信号X'u(t); 4) 将所述稳态谐波信号X'u(t)和瞬态谐波信号X'u(t)进行谐波幅度控制处理， 然后合成为一路，得到虚拟低音信号X' ^t); 5) 将所述的高频信号XH(t)与虚拟低音信号X' ^t)进行合成，得到虚拟低音增强后 的音频信号。2. 根据权利要求1所述的一种混合虚拟低音增强处理方法，其特征在于，所述步骤2) 中的对所述低频信号x^t)进行信号分离处理过程包括W下步骤： a) 对所述低频信号x^t)进行短时傅里叶变换，得到低频信号的时频谱夺； b) 对所述低频信号时频谱Y进行取模运算，得到低频信号时频谱的幅度谱Y; C)设置稳态信号幅度谱H和瞬态信号幅度谱P的初始值都为其中丫为衰减 因子； d) 利用如下公式进行迭代处理：e) 将得到的稳态信号幅度谱H和瞬态信号幅度谱P用如下公式得到维纳滤波器；f) 将所述的原始信号时频谱Y乘W维纳滤波器，得到稳态信号时频谱H和瞬态信号时 频谱p，计算公式如下；g)对得到的稳态信号时频谱白和瞬态信号时频谱P进行逆短时傅里叶变换，得到时域 的稳态信号Xu(t)和时域的瞬态信号Xu(t)。3. 根据权利要求1所述的一种混合虚拟低音增强处理方法，其特征在于，所述步骤3) 中的虚拟低音谐波生成处理过程是指将所述瞬态信号Xu(t)输入到由乘法器元件和反馈 回路组成的谐波生成器，得到瞬态信号的谐波信号X' u(t);将所述稳态信号xu(t)输入 到由相位声码器构成的谐波生成器，得到稳态信号的谐波信号X' u(t)。4. 根据权利要求1所述的一种混合虚拟低音增强处理方法，其特征在于，所述步骤4) 中的谐波幅度控制处理过程是指，根据等响度曲线，对所述瞬态谐波信号X'u(t)和稳态 谐波信号X'u(t)进行谐波幅度调整，使其达到理想的低音效果，然后合成为一路，得到 虚拟低音信号X' ^t)。
【专利摘要】本发明公开了一种混合虚拟低音增强处理方法，包括信号处理过程，用以提高音频信号的低音增强效果，包括以下步骤：首先将原始音频的同一通路信号分为两路，其中一路经过起始频率为Fc的高通滤波处理后得到信号高于扬声器截止频率Fc的部分，再经延时处理后得到高频信号；另一路信号经过截止频率为Fc的低通滤波处理得到低频信号；将低频信号经过信号分离处理，得到瞬态成分和稳态成分；将瞬态成分和稳态成分分别经过虚拟低音处理后得到虚拟低频信号，并与高频信号叠加，得到虚拟低音增强后的音频信号。本发明使虚拟低音处理后的音频信号在保留原始品质的同时增强了低音效果，增强了音频的洪亮度、丰满度、浑厚感和空间感。
【IPC分类】H04R3/00
【公开号】CN104936088
【申请号】CN201510192051
【发明人】张斌, 方勇, 刘华平, 王红梅, 邹禾灿
【申请人】上海大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年4月21日