CN1398499A - 超低音装置 - Google Patents

Abstract

一种用于提高音频再生***中输入信号的听觉效果的带宽扩展设备。根据本发明的带宽扩展设备进一步优化了已有的带宽扩展设备，它包括第一和第二信道以及选择最适合当前输入信号的产生信号的分析装置。

Description

超低音装置

技术领域

本发明涉及如权利要求书1前序部分中所定义的一种带宽扩展设备。本发明还涉及一种包括这种带宽扩展设备的音频再生***。

背景技术

从欧洲专利申请EP-A-0240286中可了解这种装置。为了提高音频再生***或是类似***在低音调(也就是说：信号在非常低的频带内)的声音再生中的听觉效果，把一个次谐波发生器用于产生这种低音调信号。用这种方法产生一个较低的音频信号，并出现在呼入信号中。

已有的次谐波发生器及已有的带宽扩展设备的一个缺陷是这种次谐波发生器的振幅与输入电压是非线形的关系。已有的次谐波发生器通常截断输入信号，然后再通过两种方法分配这个输入信号。例如用触发器，同样，再如使用锁相环获得这种次谐波。

发明内容

本发明的目的是改善这种带宽扩展设备并获得这种带宽扩展设备，它更简单。因此本发明的第一个方面是提供了一种在权利要求书1中所定义的带宽扩展***。用这种方式，获得这种带宽扩展***使得低调制信号音和原始信号的振幅成比例。

另外，产生的具有连续性的次谐波代替了更早的人工带宽扩展设备产生的次谐波。

本发明的具体***组成在随后的权利要求书中阐述。

附图说明

下面我们将通过实例和图示内容对本发明以及可以任选地实现本发明优点的附加特点进行清楚说明。以下就是这些例子：

图1根据本发明的带宽扩展设备的一个实例，

图2频域内信号的谐波流的图解一，

图3频域内信号的谐波流的图解二，

图4根据本发明的带宽扩展设备的第二个实例，

图5根据本发明的带宽扩展设备的第三个实例，

图6根据本发明的音频再生***的实例。

实施例说明

图1所示的是一个根据本发明的带宽扩展设备BD的实例。带宽扩展设备在它的一个输入端1上接收一个输入信号，例如一个音频信号。这个输入信号被耦合到第一和第二带通滤波器，它们分别是BPF11和BPF12。通过窄带输入信号可以得到两个限带部分，例如300-600HZ的一个(BPF11)，300-450HZ的一个(BPF12)。

带通滤波器BPF11的输出信号被耦合到一个谐波发生器HG1，带通滤波器BPF12的输出信号被耦合到另一个谐波发生器HG2中。

这两个谐波发生器HG1和HG2各自通过频带选择产生两个独立的谐波流。在第一个频带内的频率成分将被抽取出来，并假设这个窄带信号的最小谐波是第二个，在第二个频带内的频率成分也被抽取出来，假定这个窄带信号的最小谐波是第三个，并依次类推。

谐波发生器HG1的输出被耦合到一个开关装置SM的输入，谐波发生器HG2的输出端也被耦合到这个开关装置的另一个输入。这个开关装置的输出经由一个带通滤波器BPF2耦合到这个带宽扩展设备的输出O。

滤波器(BPF2)不必和两条支路都相等。所以在开关装置之后可以用两个独立的带通滤波器代替带通滤波器(BPF2)，并在开关装置之前分别放置到这两个支路上。

为了判决在频域内的这两个谐波流哪一个更合适，可以使用分析装置AM，这种分析装置提供一个SS信号作为开关装置的判决信号。这种分析装置接收两个谐波发生器的输出信号，另外，这种分析装置还接收从输入端I来的输入信号并在此基础上作出一个判决。

当然，这种判决并非对所有的情况都适用，因此这个“最适合选择法”应被重复的使用。频域内的谐波流的两个例子在图2和图3中给出。

很显然，当处理非语言声时不必选出哪一个谐波发生器能得到最好的结果。在这个例子里非语言声可以简单的当作语言声来处理。

为了节省计算时间，可以使用快速傅立叶交换，那也就意味着在输入信号中相同的数将有加权2。

可以通过求两个信号的互相关函数判断这两个信号是否包含相似的信息。两个含有相似信息的信号彼此很相关。

上述方法可以用来选择频域内的谐波流，哪一个谐波流和窄带输入信号有最大的相关性，这个谐波流由基音和比它高的谐波流组成。如果窄带信号的高次谐波和产生的这些谐波流相似(从大体上说)，那么这些谐波流很可能也包含正确的次谐波流。这种方法原则上说只适合语言话音。

图2所示的是一个频域内的谐波流的实例。一个宽带信号(1)经滤波得到一个窄带信号(2)。这个信号的第一频率成分被用来产生两个谐波流，一个谐波的成分假设是这个宽带信号(4a)的第二个谐波，一个假设为第三个谐波(4b)。比较曲线(2)和曲线(5a)(5b)，找出哪个谐波是最相关联的并最有可能包含正确的次谐波(6a)还是(6b)，在这个例子中(6b)是最合适的。

为了避免在整个频率范围内进行判决。因此仅考虑频率带限在300到1200HZ内的信号。

由于谐波流的能量不等，因此必须经过某种归一化。这种归一化可以通过用所有谐波的互相关函数除以各谐波自相关函数的平方根，即零滞后法。

所有这一系列过程，如滤波产生谐波都会引入延迟和相位失真。因此互相关函数总是对称的分布在原点周围。我们取互相关函数的最大值作为有效值

图三所示的是另一个频域内的谐波流的实例。同样在这个例子中，一个宽带信号(1)经滤波成为一个窄带信号(2)。在这同样也是这个信号的第一频率成分(3)用来产生两个谐波流，一个假设为这个宽带信号(4a)的第二个谐波，一个假设为第三个谐波(4b)。在这个例子中谐波流6a是最适合的。

图四所示的是带宽扩展***BD4的第二个实例。带宽扩展设备的输入I4用来接收一个输入信号，例如一个音频信号。这个输入信号I4被耦合到n个带通滤波器BPF411……BPF41n。在此例中这些带通滤波器的频率范围如下：

BPF411：300-400HZ

BPF412：350-450HZ

…………

BPF41n：…………

每个带通滤波器的输出被耦合到开关装置SM4的一个输入端。这个开关装置的输出被耦合到谐波发生器HG4。谐波发生器的输出经由一个带通滤波器BPF42耦合到这个带宽扩展设备BD4的输出O4。

输入端I4同样也被耦合到分析装置AM4，用来分析输入信号并为开关装置SM4提供选择信号SS4以及谐波发生器HG4的控制信号hS4。通过这种方法可以为这个频带内的这一部分以及其下以部分提供更多的选择机会，因此产生更适合这个输入信号的次谐波。

图五描述的是根据本发明的带宽扩展设备BDS的第三个实例。在这个带宽扩展设备的输入端I5接收，一个输入信号同样在这个例子中有两个可选择的信号通道。第一路由带通滤波器BPF511和混合器MIX51组成，第二路由带通滤波器BPF512和混合器MIX52组成。

在这个例子中分析装置AMS同样接收来自经过带通滤波器后的输入信号。这个分析装置提共两个控制信号W1和W2，这两个控制信号分别提供给混合器MIX51和混合器MIX52。两个混合器的输出信号被耦合到一个加法器SUM5中。在加法器中将这两个信号相加，再经过带通滤波器BPF52到达这个带宽扩展设备BD5的输出O5。

图六所示的是一个音频再生***AS6的实例。这个音频再生***是由根据本发明的带宽扩展设备BD6组成的。这个音频再生***包含了一个用以接收信号的输入端I6。输入信号又被耦合到一个延时设备TD6上；用以弥补带宽扩展设备所造成的时延。在此例中带宽扩展设备为延时设备提供一个控制信号d6。延时设备的输出和带宽扩展设备的输出被耦合到一个加法器SUM6上，再将原始信号(已延时的)和经过带宽扩展设备的低频信号相加，并在音频再生***

AS6的输出端AS06输出。

从以上可以看出本发明是通过一些具体实例进行描述的。

本领域技术人员应很清楚落入本发明范围的可替代实例。

例如在分析工具中，对于这个信号哪个滤波是理想的，这样的信息就要翻译成控制信号。如：进入混合器的控制信号W1和W2(见图五)。

本发明除了可以用于时域内也可以用于经过FFT转换(HH^*9ejw)的频域内。

以上的例子论述的是除数分别为2和3时的情况。当然具有更高的除数时也可以使用。

Claims (6)

1.一种带宽扩展设备，包括：一个用于接受输入信号的输入端；用于过滤输入信号的滤波装置，用于产生一个具有比输入信号更低的低频部分的自适应信号的产生装置，其特征在于：

所述带宽扩展设备至少包括第一和第二信号路径，其中每个路径都具有滤波装置和用于产生第一和第二自适应信号的产生装置，和用于将第一和第二自适应信号与输入信号进行比较的分析装置，以及用于选择与输入信号最相符合的自适应信号的相加或加权装置。

2.如权利要求1所述的带宽扩展设备，其特征在于：所述带宽扩展设备包括用以选择第一和第二路径的选择装置。

3.如权利要求1所述的带宽扩展设备，其特征在于：所述分析装置控制所述产生装置。

4.如权利要求1所述的带宽扩展设备，其特征在于：所述加权装置包括多个混合器。

5.一种包括一个带宽扩展设备的音频再生***。

6.如权利要求5所述的音频再生***，其特征在于：所述音频再生***包括时间延迟装置，用于补偿带宽扩展设备中的延迟。

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