CN1491480A - 数字音频处理器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于调整数字音频处理器的频率特性的方法，所述频率特性具有至少包括低频增益、高频增益和音量增益的可调整的参数。本发明还涉及每次调整特性频率响应曲线时执行本发明方法的音频设备。现今的音频设备通常给用户提供能够在一组不同的声音特性中进行选择的特征。尤其是当用户想将装置的声音特性匹配成他想听的那种音乐，例如摇滚、爵士或古典音乐。术语声音特性主要是由音频信号处理的特性频率响应曲线来决定的。这些特性曲线实际上是由低、中和高频范围的增益值来定义的。通常，为此而使用允许独立调整这三个参数的3－频带音频处理器。然而，3－频带音频处理器比2－频带音频处理器相对昂贵，2－频带音频处理器仅允许调整在低频范围和高频范围的增益值。本发明提出了一种如何调整2－频带音频处理器的音量增益、低频和高频增益来获得3－频带音频处理器提供的相同的特征的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于调整数字音频处理器的频率特性的方法，所述频率特性具有至少包括低频增益、高频增益和音量增益的可调整的参数。
背景技术
当今的音频装置通常提供这样的特征，即，用户能够在一组不同的声音特性中选择。典型地，用户可能希望装置的声音特性能够适应他正在听的音乐类型，例如摇滚、爵士或古典音乐。技术术语声音特性主要是由音频信号处理的特性频率响应曲线来决定的。这些特性曲线实际上是由低、中和高频范围的增益值来定义的。通常，为此而使用允许独立调整这三个参数的3-频带音频处理器。然而，3-频带音频处理器比2-频带音频处理器相对昂贵，2-频带音频处理器仅允许调整低频范围和高频范围的增益值。
发明内容
因此，期望提供一种用于调整数字音频处理器的频率特性的方法，其中，该方法允许仅需要2-频带音频处理器实现用3-频带音频处理器可达到的所有的频率特性曲线。
本发明提供一种用于调整数字音频处理器的频率特性的方法，所述频率特性具有至少包括低频增益、高频增益和音量增益的可调整的参数，其中所述方法包括步骤：
选择具有低频增益、中频增益和高频增益的属性的频率特性曲线；
如果对数中频增益(log[Gmid])实际上不等于零且为负，则读取所选择的频率特性曲线的中频增益(Gmid)；
减小从由用户设定的音量级中分离的音量增益(Gvol)，直到实际的中频增益(Gmid)基本上匹配所选择的频率特性曲线的中频增益；
将低频增益(Glow)调整为基本上匹配所选择的频率特性曲线的低频增益；以及
将高频增益(Ghigh)调整为基本上匹配所选择的频率特性曲线的高频增益。
如果以dB为单位的中频增益为负，则应用上述方法。在以dB为单位的这种增益值大于0dB的情况中，本发明提供一种替代的方法。该方法包括步骤：
选择具有低频增益、中频增益和高频增益的属性的频率特性曲线；
如果对数中频增益(log[Gmid])实际上不等于零且为正，则读取所选择的频率特性曲线的中频增益；
增加从由用户设定的音量级中分离的音量增益，直到实际的中频增益(Gmid)基本上匹配所选择的频率特性曲线的中频增益；
将低频增益调整为基本上匹配所选择的频率特性曲线的低频增益；以及
将高频增益调整为基本上匹配所选择的频率特性曲线的高频增益。
在本发明方法的有利的变型中，所调整的低频和高频增益被监控，并且与音频处理器的增益的允许范围比较。这样确保了音频处理器在超载条件下不工作。
因此，如果低频和/或高频增益从增益的允许范围中分离，则有利于重新调整音量增益，以便为声音再现建立良好的条件。
根据本发明的第二方面，期望提供一种被配置二频带音频处理器的电子装置，该装置根据本发明的方法进行调整。
附图说明
通过结合附图阅读下面的描述，本发明将会变得更加清楚。在附图中解释了本发明的一个示例性实施例。
图1示出了配备了数字音频处理器的音频装置的方框图；
图2显现了不同类型的频率响应曲线；
图3a示出了3-频带音频处理器的示例性频率响应曲线；
图3b示出了2-频带音频处理器的示例性频率响应曲线；
图4示出了2-频带音频处理器的方框图；以及
图5示出了根据本发明的软件程序的程序流程图。
具体实施方式
图1示出了适合于代表音频信号的立体声的音频装置的示意方框图。在所描述的本发明的实施例中，音频装置是一种便携式音频装置，被配置一个CD播放组件1、一个盒式磁带播放组件2以及一个用于接收广播的调谐/解调组件3。所有的组件1、2和3在两个声道上提供音频数据用于立体声再现。即使本发明的描述涉及一种便携式音频装置，但是本发明并不限于此。实际上，本发明可应用于任何用于再现或产生被转换成声波的基带音频信号的装置。还需注意，用来产生基带音频信号的音频信号的处理以及将基带音频信号转换成声波不必在一个单一的装置中发生，而是也可以在几个诸如组件化的立体声设备之间分离地发生。
由输入组件1、2、3提供的音频信号在三对输入端6a、6b；7a、7b和8a、8b被发送到用于接收输入信号的数字音频处理器4。音频处理器可以是由ST微电子公司制造的TDA 744D类型。音频处理器4经数据线8、9连接到微型计算机11。在本实施例中，数据线8、9根据公知的I2C标准来发送数据。微型计算机11从用户指令处理单元12接收输入的指令。用户将指令输入到控制面板或摇控器。用户指令的接收和处理是常规的，因此不再详细描述。当微型计算机11接收一个用户指令时，如一个确定的音量级，就发送一个对应的数据字到音频处理器4。在本示例中，微型计算机将一个数据字发送到音频处理器4，以选择一个适当的音量增益GVOL。在下文中术语“音量增益”将被用作一个用于放大音频信号的频率无关增益因子。另外，在对应于特性频率响应曲线的高频和低频范围内选择性地放大音频信号，这些将在下文中解释。音频处理器4在输出端13a和13b提供被放大的音频信号，输出端13a和13b连接到放大级14a和14b。放大级14a和14b连接到扬声器16a和16b，扬声器由放大器来驱动以产生声波。
电源17在输出端18将直流电源提供给放大器14a和14b。电源17也在输出端19将直流电源提供给电子信号处理电路和输入组件1、2、3。在输出端18的电源电压大于输出端19的电源电压，以便降低功率消耗。典型值分别为10V和7V电压。
微型计算机11允许从一组都保存在微型计算机的存储器中的这种曲线之中选择特定频率响应曲线。图2示出了标记为“降音”、“摇滚”、“通俗”和“爵士”的不同频率响应曲线的典型示例。从图2中可以得出，在0.1kHz、1kHz和10kHz的增益值定义不同的频率响应曲线。在低、中、高频范围的频率增益的调整改变了音频装置的声音特性，该声音特性与音量级即音量增益无关，该音量增益与音频信号的频率相比保持不变。在下文低、中、高频范围内的频率增益分别指定为Glow、Gmid和Ghigh。
通过利用所谓的3-频带音频处理器来适配音频装置的特性是非常方便的。图3a中说明了这种类型的处理器的性能。3-频带音频处理器允许在低、中、高频范围内有选择地并独立地调整增益。在图3a所示的示例中，0.1kHz、1kHz和10kHz被选择为低、中、高频。换句话说，在图3a的曲线中的点26、27和28的频率增益可以根据用户选择的特性频率响应曲线来上移和下移。
相应地，2-频带音频处理器仅允许选择在低频和高频的增益，例如将低频和高频选择为0.1kHz和10kHz。当比较图3a和3b时2-频带音频处理器与3-频带音频处理器之间的差异变得显而易见：2-频带音频处理器仅允许移动图3b的曲线中的点31和32，而在1kHz的中频范围中的点33总是保持在0dB的增益级。因此，不可能实现图2所示的分别标记为“摇滚”和“通俗”的频率响应曲线22和23。仅能够将音频处理器适配成具有0dB的中频增益的频率响应曲线。
为了更详细地解释2-频带音频处理器的功能性，图4示出了2-频带音频处理器的示意图。
图4所示的2-频带音频处理器4经由数据线8、9接收由微型计算机11发送出的数据字。数据线8和9最好是音频处理器与微型计算机11之间的串行I2C总线。音频处理器4对所接收的指令进行解码，并控制用于不同功能的不同的内部单元。音频处理器4被提供四对输入端，用于接收由多路复用器36a、36b单独选择的音频信号。多路器也连接两个用于左和右声道的放大器37a、37b。放大器37a、37b的输出信号耦合到输入端38a、38b。同时，信号也可以被用于由盒式记录器组件2执行的记录。然后信号被提供到音量放大器39a、39b，用来放大与它的频率无关的输入信号。随后，音量放大器的输出信号被提供到高音放大器41a、41b，用于仅在高频范围放大。高音放大器的输出被提供到低音放大器42a、42b，用于仅在低频范围放大。然后根据频率特征曲线被放大的信号被提供到输出管脚43a、43b。这些信号表示放大级14a、14b(图1)的输入信号。
根据本发明的方法允许使用2-频带音频处理器，该2-频带音频处理器也允许实现具有在不等于0dB的中频范围的增益值的频率响应曲线，以致能够实现标记为图2中“摇滚”或“通俗”的特性频率响应曲线。通过图5所示的流程图来详细解释上述方法是如何进行的。
图5示出了软件程序的流程图，每当音频装置接通以及每当模式选择器接通或类似情形被激发(步骤51)时，执行该程序。微型计算机11从用户指令输入单元12读取频率特征曲线的当前选择。然后，微型计算机将对应于来自与它关联的存储器的用户选择的数据载入它的工作的存储器(步骤52)。在所述的实施例中数据包括低频、中频和高频增益的预置值，即，Glow、Gmid和Ghigh。
在下文中区分预置增益值与可变增益值是非常重要的，这两个值都是由所述方法修改的。两者的数值集合都保存在不同的存储单元中。例如，如果音量增益增加，则可变增益值被影响而预置增益值保持不变。
微型计算机决定Gmid值是否等于0(步骤53)。如果等于0，则当前调整的音量增益Gvol保持不变(步骤54)，以及低频增益Glow和高频增益Ghigh被设置为它们各自的预置值(步骤55、56)。随后，检查所选择的值在音频处理器4允许的Gmin和Gmax值之间的范围内(步骤57)。如果两个值都在允许的范围之内，则数据经由数据线8、9(图1)被发送到音频处理器(步骤58)，程序中止(步骤59)。如果Glow和Ghigh中的一个(或二者)在允许的范围之外，则有关的值增加或减小直到它落在允许的范围之内。仅在那时，被调整的值Glow和Ghigh被发送到音频处理器。
上述的情况是不重要的，因为只要中频范围Gmid的增益值等于0dB，用2-频带音频处理器调整特性频率响应曲线不存在任何困难。更复杂的情况是当步骤53中的判定结果是“否”时，即，Gmid值不是0dB。然后变成必须区分两种情况(步骤61)。
首先，将考虑Gmid值大于0dB时的情况。在这种情况下步骤61的判定为“是”。在这种情况中，音量增益Gvol增加了Gmid值(步骤62)。然后，该Glow值被读取(步骤63)并且被修改以使它与所选择的频率响应曲线(步骤64)相匹配。通常地，Glow值的减小是必须的。然而，当具有低音增强的频率响应曲线被选择时Glow值仍会增加。
对于高频增益Ghigh相应地重复最后两个步骤，以使高频增益匹配所选择频率响应曲线的预定Ghigh值(步骤65、66)。在该步骤结束之后，在数据被发送到音频处理器之前(步骤58)再次检查被调整的Glow和Ghigh值是否在值的允许范围之内(步骤57)，程序中止(步骤59)。
第二，考虑Gmid值小于0dB时的情况，即，步骤61中的判定是“否”。在这种情况中，音量增益Gvol被减小预置的Gmid值(步骤67)。然后，该Glow值被读取(步骤68)并且之后被修改直到它与所选择的频率响应曲线的预置Glow值相匹配(步骤69)。对于高频增益值Ghigh以相应的方式重复最后两个步骤(步骤71、72)。而且在该程序部分，在发送到音频处理器(步骤58)之前检查被调整的Glow和Ghigh值在音频处理器的允许范围内(步骤57)，程序中止(步骤59)。
在音量增益Gvol被微型计算机11调整以致能够匹配一个选择的特性频率响应之后，用户可以再次增大或降低音量增益来在期望的音量级收听再现的音乐。
实质上，为了用2-频带音频处理器模拟3-频带音频处理器的调整可能性，所述方法基于音量增益、低频增益Glow和高频增益Ghigh的调整。
Claims (5)
1.一种用于调整数字音频处理器的频率特性的方法，所述频率特性具有包括低频增益(Glow)、高频增益(Ghigh)和音量增益(Gvol)中至少一种的可调整的参数，该方法包括步骤：
选择具有低频增益(Glow)、中频增益(Gmid)和高频增益(Ghigh)的属性的频率特性曲线；
如果对数中频增益(log[Gmid])实际上不等于零且为负，则读取所选择的频率特性曲线的中频增益(Gmid)；
减小从由用户设定的音量级中分离的音量增益(Gvol)，直到实际的中频增益(Gmid)基本上与所选择的频率特性曲线的中频增匹配益；
将低频增益(Glow)调整为基本上与所选择的频率特性曲线的低频增益匹配；以及
将高频增益(Ghigh)调整为基本上与所选择频率特性曲线的高频增益匹配。
2.一种用于调整数字音频处理器的频率特性的方法，所述频率特性具有至少包括低频增益、高频增益和音量增益的可调整的参数，该方法包括步骤：
选择具有低频增益、中频增益和高频增益的属性的频率特性曲线；
如果对数中频增益(log[Gmid])实际上不等于零且为正，则读取所选择的频率特性曲线的中频增益(Gmid)；
增加从由用户设定的音量级中分离的音量增益，直到实际的中频增益(Gmid)基本上与所选择的频率特性曲线的中频增匹配益；
将低频增益调整为基本上与所选择的频率特性曲线的低频增益匹配；以及
将高频增益调整为基本上与所选择的频率特性曲线的高频增益匹配。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所调整的低频和高频增益被监控，并且与增益的允许范围比较。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：如果低频和/或高频增益从增益的允许范围中分离，则重新调整音量增益，以使低和/或高频增益在增益的允许范围之外。
5.一种被配置二频带音频处理器的电子装置，该装置根据前述权利要求之一的方法进行调整。
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