CN103856867A

CN103856867A - 音频***

Info

Publication number: CN103856867A
Application number: CN201310628494.3A
Authority: CN
Inventors: 泰穆金·高塔马
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Top Top Technology Hongkong Co ltd
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: CN103856867B; EP2738938A1; EP2738938B1; US9331650B2; US20140146981A1

Abstract

一种音频***，包括用于处理信号的信道(10)，信道(10)包括处理模块(50)，模块链(40)，其中链(40)包括前处理模块(45)。后处理模块(50)耦合到前处理模块(45)，用于接收前处理模块(45)的输出信号(25)，合成器(60)，该合成器(60)具有用于接收由信道(10)处理的信号(30)的第一输入端(65)，用于接收参考信号(75)的第二输入端(70)，和耦合到前处理模块(45)的输入端(55)的输出端(80)，和用于接收输出信号(25)的处理单元(85)，该处理单元(85)被配置为响应于输出信号(25)中参考信号(75)的改变产生校正信号(90)，该后处理模块(50)被配置为响应于校正信号(90)改变模块(50)的处理工作。

Description

音频***

技术领域

本发明涉及一种音频***，以及用于在该音频***中处理信号的方法。

背景技术

音频***是用于处理音频信号的***。一般的信号处理由形成音频链的一个或多个模块执行。当该***结合了多个模块，第一个模块的效果需要被该链中的后续模块所知晓。

该***的一个示例：具有适用衰减因子信号的模块，跟随在用于把该信号带回全幅度振幅的另一个模块之后。典型地，第一模块是音量控制模块，第二模块是自动增益控制(或AGC)模块。

虽然在音频***的设计中，这种构造不是首选的，但有时是必须的。有些情况下，在不同的硬件组件中执行单独的模块。在这种情况下，不能为了最优配置自由安排模块。其结果是需要控制机构来解决冲突。这种控制机构从某些模块中检索信息，并将其发送到其他模块。

在上面的例子中，对应于音量控制模块的增益变化的信息需要被发送到自动增益控制(AGC)模块，使得这种变化不被AGC抵消。这需要通过外部控制机构的方式使这两个模块彼此通信。

当音频***结合了多个模块，所需的控制机构会使整合阶段更为复杂。

发明内容

本发明目的至少是克服已知音频***的缺点。

根据本发明，通过以下方式实现该目的：

一种音频***，包括用于处理信号的信道，其特征在于，所述信道包括：

前处理模块，

后处理模块，该后处理模块耦合到前处理模块，用于接收前处理模块的输出信号，

合成器，该合成器具有用于接收由信道处理的信号的第一输入端，用于接收参考信号的第二输入端，和耦合到前处理模块的输入端的输出端，和

用于接收输出信号的处理单元，该处理单元被配置为响应于输出信号中参考信号的改变产生校正信号，该后处理模块被配置为响应于校正信号改变模块的处理工作。

通过耦合要处理的信号和参考信号的合并信号到前处理模块的输入端以及从处理单元得到响应于前处理模块的输出信号中的参考信号的改变生成的校正信号，可以在处理单元中估算前处理模块的处理的数量和类型，并且为后处理模块提供校正。

该音频***可以至少包括一个额外的信道，其中用于每个额外的信道的参考信号都是相同的。以这种方式，对每个信道的前处理模块中的处理的数量和类型可以单独估算。对于每个信道的估算结果可以进行比较(例如看施加到每个额外信道的增益是否是相同的增益)。

可替换地，对每个信道的参考信号也可以是不同的。

在这种情况下，可以估计信道之间是否执行任何混合或串扰。

在另一个实施例中，参考信号可以是预定频率的正弦波，音频***可以进一步包括滤波器，该滤波器用于衰减对应于预定频率的整数倍的要处理的信号的频率分量。以这种方式，当频率分量是预定频率的整数倍时，可以观察失真(谐波失真)情况。

在另一实施例中同样的，参考信号可以是多频率分量信号，音频***可以进一步包括滤波器，该滤波器用于衰减对应于参考信号的多频分量的任意整数倍的整数倍、和、差的要处理的信号的频率分量。以这种方式可观察互调失真情况。

在两个前述实施例中，可以仅通过看输出信号中的参考信号来估算前处理模块中的非线性处理。

根据本发明的另一个方面，提供了：

一种在音频***中处理音频信号的方法，具有一系列处理模块，该方法包括：

合并由该系列处理模块处理的信号和参考信号，以获得合并信号，

处理前处理模块中的合并信号，以获得输出信号，

处理该系列处理模块中的后处理模块中中的输出信号，

响应于输出信号中的参考信号的改变，生成校正信号，和，

响应于所述校正信号，改变后处理模块的处理工作。

附图说明

图1示出了包括音量控制模块和自动增益控制(AGC)模块的音频***；

图2示出了根据本发明的音频***的第一实施例；

图3示出了根据本发明的音频***的第二实施例；

图4示出了根据本发明的双声道音频***的第一实施例；

图5示出了根据本发明的双声道音频***的第二实施例；

图6示出了在音频***中处理音频信号的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了音频***的一个例子。该音频***具有用于处理信号的信道10。在该信道10中，处理模块20接在音量控制模块15之后。信道10处理进入音量控制模块15的信号30，该音量控制模块15用于向信号30施加增益，并向后处理模块20提供输出信号25。音量控制模块15在第一(机械分离的硬件)分量(图1中未示出)上执行。所述处理模块20可以是在第二(硬件)分量(也未在图1中示出)上执行自动增益控制(AGC)的极。

在该例子中，音量控制模块15所施加的增益变化应该被发送到处理模块20，以使增益变化不被AGC抵消。这需要控制机构35(从模块15到模块20的的虚线箭头线)从音量控制模块15获取增益信息，并将其发送给处理模块20。可替换地，所讨论的音量控制模块15可以在信号30上执行其他任意处理任务，输出信号25不同于信号30。

图2示出了根据本发明的音频***的一个例子。该音频***包括用于处理信号的信道10。信道10可以包括模块链40。模块链40包含前处理模块45，举例来说，前处理模块45可以与图1中的音量控制模块15相同。模块链40可以含有多个串联连接的处理模块(如在前面的处理模块45的两侧虚线所示)。替换的，模块链40也可以由单一的模块来代替。图2还示出了后处理模块50，其中，通过示例的方式，它与图1中的自动增益控制模块20是相同的。后处理模块50中的AGC模块耦合到模块链40，以从模块链40中的前处理模块45接收输出信号25。信道10还包括合成器60。合成器60有两个输入端，第一输入端65接收要在信道10被处理的信号30，以及第二输入端70接收参考信号75。

合成器60还包括输出端80，该输出端80连接到链40中的前处理模块45的输入端55。合成器60可以是如图2所示的加法器，或者可以减去要被处理的信号30和参考信号75。信道10还包括用于接收所述输出信号25的处理单元85。处理单元85向后处理模块50提供校正信号90。处理单元85也可以设置在与图2所示位置不同的位置。例如，它可以被集成在后处理模块50中，也可以设置在音频***中的其他地方。

在图2的例子中，链40的输入端55和输出端之间发生的处理的类型和内容，可以在没有图1所示的控制机构35的情况下进行估算。的确，因为该合并信号被处理，其效果在信号30和参考信号75上都是可见的。因此，可以通过检查处理后的合并信号或输出信号25中的参考信号来扣除在前处理模块15的处理的信息。因此，它不需要使用图1所示的控制机构35。如果合成器60是加法器，该合并信号则是要被处理的信号30加上参考信号75。对于前处理模块45的其他类别(或链40中的系列的处理模块)：例如自动调整或固定增益级，动态范围压缩器等，也可以省略控制机构35。

如果参考信号75是正弦波，最好选择具有低振幅和低频率的(例如正常听觉的频率范围之外的)，可以听通过估算参考信号75的幅度来估算处理的程度。处理单元85执行估算，向后处理模块50提供校正信号90。文献中存在着许多方法来做到这一点，例如，通过观察快速傅里叶变换(FFT)频谱或通过计算在参考信号75的频率的离散傅里叶变换(DFT)。施加到前处理模块45(或链40包含的一系列的处理模块)中的音量控制模块的增益，可以按照输出信号25中参考信号75的幅度与没有处理情况下的预期幅度之间的比例做计算。这种方法可以精确估算施加到上述前处理模块的增益。

图3示出了根据本发明的音频***的另一个例子。这个音频***类似于图2的音频***，除了它添加了滤波器95。滤波器95具有用于接收要被处理的信号30的输入端和被耦合到输入端65的输出端105。该音频***能够检测前处理模块45(或链40包含的一系的处理模块)中的音量控制模块的非线性处理(如剪切)。在非线性处理的情况下，参考信号也将被以非线性的方式进行处理，从而导致非线性失真。

如果参考信号75是频率f1(优选为用可忽略的振幅来选择)的正弦波，那么当频率分量是原频率f1的整数倍时：feval=f1+k f1，其中k是正整数，可以观察到失真。feval的频率分量称为谐波失真。因此在这种情况下，非线性处理的出现和程度可通过观察谐波失真的振幅来确定，该谐波失真当在设定的一组频率feval上，使用有限的一组k值。

为了估算该正弦波的谐波失真，信号30中的相应的频率分量需要在滤波器95中被衰减。滤波器95可以是陷波器，有选择地进行滤波，其中谐波失真是可以预期的。

如果参考信号75是两个正弦波的和，每一个正弦波在不同的频率(即fref_signal=f1+f2)，滤波器95需要衰减一组频率分量，该组频率分量是参考信号的频率分量fref_signal的任意整数倍的整数倍、和、差(即所谓的互调失真)，即feval=nf1+kf2，其中n和k是整数。在这种情况下，非线性处理的出现和程度可通过观察失真分量(谐波及互调失真)的振幅来确定，该失真分量在设定的一组频率feval上，使用有限的n和k值。

如果参考信号75是具有多频率正弦波分量的信号，如它是多频率正弦波的和的信号，每个在频率f1，则滤波器需要衰减所有那些是每个频率fi的任意整数倍的整数倍、和、差的频率分量。

图4示出了根据本发明的音频***的另一个例子。该音频***包括图2所示双通道版的额外的信道。后缀A被加入到第一信道10A的参数数列，后缀B被加入到第二信道10B的参数数列。在该例子中，信道10A和信道10B的参考信号75是相同的。在该例中，对每个信道10A和10B来说，链40A和链40B中的处理模块的处理的程度和类型可以分别被估算。该处理的估算可以与相应的处理单元85A和85B进行比较，例如看是否有相同的增益施加到该两个信道。

另一种方法是为图5的信道选择不同的参考信号75A和75B(例如不同频率的正弦波)。在这种情况下，对每个信道，可以分别估算链10A和10B中的处理模块的处理的程度和类型，也可以对估算的结果可以进行比较。在图5的具体例子，进一步，可以评估在信道10A和10B之间是否存在混合或串扰，在这种情况下，信道10A的正弦波可以出现在信道10B中，或反之亦然。

图4和图5中给出的实施例实际上可以扩展到多通道音频***，其中，所述音频***不仅包括额外的信道10B(例如10C，10D等)。

在图4和图5中所示的多通道实例中，如图3所示的滤波器95可以被加到每个信道中，出于前述的相同的目的。

最后，可以通过去除参考信号和失真分量的的方式来对参考信号和失真分量进行滤波。如果选择参考信号和它们的失真分量为超出正常听觉之外，那么该步骤(也未在任何图中示出)可能是非必要的。

图6示出包括在音频***中处理音频信号的流程图，包括以下步骤：在步骤S1中，合并一系列处理模块处理的信号30与参考信号75，以获得合并信号。在步骤S2中，前处理模块45处理该合并信号，以获得输出信号25。在步骤S3中，在一系列处理模块中的后处理模块50中处理输出信号25。在步骤S4中，响应于输出信号25中的参考信号75，生成校正信号90。在步骤S5中，响应于校正信号90，改变后处理模块50的处理工作。在步骤S0中，可选的应用滤波器95，以从输入信号获得信号30。

本发明可以应用在包含任何分布在不同组件的处理任务的音频***中。特别是在靠近音频链(例如音频放大器)的端部的部件，包括带有与音频处理的DSP(数字信号处理)，重要的是要知道什么处理在前面已经进行，从而没有任何处理步骤被抵消。

Claims

1.一种音频***，包括用于处理信号的信道(10)，其特征在于，所述信道(10)包括：

前处理模块(45)，

后处理模块(50)，该后处理模块(50)耦合到前处理模块(45)，用于接收前处理模块(45)的输出信号(25)，

合成器(60)，该合成器(60)具有用于接收由信道(10)处理的信号(30)的第一输入端(65)，用于接收参考信号(75)的第二输入端(70)，和耦合到前处理模块(45)的输入端(55)的输出端(80)，和

用于接收输出信号(25)的处理单元(85)，该处理单元(85)被配置为响应于输出信号(25)中参考信号(75)的改变产生校正信号(90)，其中，该后处理模块(50)被配置为响应于校正信号(90)改变后处理模块(50)的处理工作。

2.根据权利要求1所述的音频***，其特征在于，至少包括一个额外的信道(10B)，用于每一个额外的信道的参考信号(75)是相同的。

3.根据权利要求1所述的音频***，其特征在于，至少包括一个额外的信道(10B)，用于每一个额外的信道的参考信号(75)是不同的。

4.根据权利要求1，2或3所述的音频***，其特征在于，还包括滤波器(95)，该滤波器(95)具有用于接收将由信道(10)处理的信号(30)的输入端(100)，和耦合到第一输入端(65)的输出端(105)。

5.根据权利要求4所述的音频***，其特征在于，所述参考信号(75)是预定频率的正弦波，其中所述滤波器(95)被设计用于衰减频率分量，该频率分量是预定频率的整数倍。

6.根据权利要求4所述的音频***，其特征在于，所述参考信号(75)是具有多频率分量的信号，所述滤波器(95)被设计用于衰减频率分量，该频率分量是多频率分量的任意整数倍的整数倍、和或差。

7.根据权利要求1，2，3或4所述的音频***，其特征在于，所述参考信号(75)是正弦波。

8.根据权利要求1，2，3或4所述的音频***，其特征在于，所述参考信号(75)是具有多频率正弦波分量的信号。

9.根据权利要求6所述的音频***，其特征在于，所述具有多频率分量的信号是具有多频率正弦波分量的信号。

10.根据权利要求4，5或6所述的音频***，其特征在于，所述滤波器(95)是陷波滤波器。

11.根据任一前述权利要求所述的音频***，其特征在于，所述前处理模块(45)包括音量控制模块(15)，所述后处理模块(50)包括自动增益控制模块(20)。

12.一种在音频***中处理音频信号的方法，具有一系列处理模块，其特征在于，该方法包括：

(S1)合并将由一系列处理模块处理的信号(30)和参考信号(75)，以获得合并信号，

(S2)在前处理模块(45)中处理合并信号，以获得输出信号(25)，

(S3)在该系列处理模块中的后处理模块中(50)中处理输出信号(25)，

(S4)响应于输出信号(25)中的参考信号(75)的改变，生成校正信号(90)，和，

(S5)响应于所述校正信号(90)，改变后处理模块(50)的处理工作。

13.一种数字信号音频处理***，其特征在于，包括根据权利要求1至11任一所述的音频***。

14.一种数字信号音频处理***，其特征在于，包括根据权利要求12所述的方法进行工作的音频***。