RU2279759C2 - Psycho-acoustic processor - Google Patents
Psycho-acoustic processor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2279759C2 RU2279759C2 RU2004120497/09A RU2004120497A RU2279759C2 RU 2279759 C2 RU2279759 C2 RU 2279759C2 RU 2004120497/09 A RU2004120497/09 A RU 2004120497/09A RU 2004120497 A RU2004120497 A RU 2004120497A RU 2279759 C2 RU2279759 C2 RU 2279759C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- block
- volume
- processor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
Description
Процессор относится к устройствам обработки сигналов звуковой частоты и предназначен для изменения формы спектра исходного сигнала в зависимости от уровня громкости прослушивания. Процессор может найти применение в качестве блока прецизионной тонкомпенсации в бытовых звуковоспроизводящих комплексах класса Hi-Fi.The processor relates to devices for processing audio signals and is designed to change the shape of the spectrum of the original signal depending on the listening volume. The processor can find application as a precision loudness unit in Hi-Fi class household sound reproducing complexes.
Уже известен психоакустический процессор (прототип), содержащий n-полосный управляемый темброблок и n-канальный блок управления, каждый канал которого служит для управления темброблоком только в одной полосе частот, управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом управляемого темброблока, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом процессора, эталонным входом которого служит n-полосный эталонный вход блока управления, а к n-полосному информационному входу блока управления подключены n полосовых выходов темброблока, служащих для раздельного вывода информации в каждой полосе частот [Заявка №2002132204/09, по которой ФИПСом 30.03.2004 принято решение о выдаче патента, H 03 G 5/16. Формула опубл. 20.05.2004].A psychoacoustic processor (prototype) is already known, containing an n-band controlled tone block and an n-channel control unit, each channel of which serves to control the tone block in only one frequency band, the control output of the control unit is connected to the control input of the controlled tone block, the input and output of which are respectively, the input and output of the processor, the reference input of which is an n-band reference input of the control unit, and n strip outputs are connected to the n-band information input of the control unit TONE rows, which serve to separate the output information in each frequency band [Application №2002132204 / 09 on which Phipps 30.03.2004 decision to grant a patent, H 03 G 5/16. Publication Formula 05/20/2004].
Прототип позволяет автоматически изменять спектр исходного сигнала в соответствии с произвольно заданными требованиями. Однако громкость прослушивания аудиопрограмм здесь никак не учитывается. В то же время общеизвестно, что слуховой аппарат человека в зависимости от громкости звука по-разному воспринимает различные участки частотного диапазона, что на практике требует принятия мер по преобразованию спектра сигнала таким образом, чтобы все частотные составляющие воспринимались слушателем как равногромкие звуки.The prototype allows you to automatically change the spectrum of the original signal in accordance with arbitrarily specified requirements. However, the volume of listening to audio programs is not taken into account here. At the same time, it is well known that a person’s hearing aid, depending on the sound volume, perceives different parts of the frequency range differently, which in practice requires taking measures to convert the signal spectrum so that all frequency components are perceived by the listener as equal loud sounds.
Недостаток прототипа - отсутствие функциональной связи, основанной на психоакустических закономерностях, между формой спектра выходного сигнала и уровнем громкости прослушивания указанного сигнала, преобразованного в акустическое излучение.The disadvantage of the prototype is the lack of a functional connection based on psychoacoustic laws between the shape of the spectrum of the output signal and the listening volume of the specified signal, converted into acoustic radiation.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в обеспечении автоматического изменения формы спектра выходного сигнала в зависимости от уровня громкости его прослушивания путем учета формы изофоны, соответствующей данному уровню громкости.The technical result achieved using the present invention is to automatically change the shape of the spectrum of the output signal depending on the volume level of its listening by taking into account the shape of the isophones corresponding to this volume level.
Технический результат достигается тем, что в психоакустический процессор, содержащий n-полосный управляемый темброблок и n-канальный блок управления, каждый канал которого служит для управления темброблоком только в одной полосе частот, управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом управляемого темброблока, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом процессора, согласно изобретению введены блок выбора изофонической кривой и измеритель уровня громкости, выход которого соединен с информационным входом блока выбора изофонической кривой, выход которого соединен с информационным входом блока управления, измеритель уровня громкости служит для измерения уровня громкости звукового сигнала, воспроизводимого трактом, в составе которого находится психоакустический процессор.The technical result is achieved in that in a psychoacoustic processor containing an n-band controlled tone block and an n-channel control unit, each channel of which serves to control the tone block in only one frequency band, the control output of the control unit is connected to the control input of the controlled tone block, input and output of which are respectively the input and output of the processor, according to the invention, an isophonic curve selection unit and a volume meter are introduced, the output of which is connected to the information course selection unit izofonicheskoy curve, the output of which is connected to the data input of the control unit, the volume meter is used to measure the sound volume level of the reproduced path, in which the composition is psychoacoustic processor.
Информационный вход измерителя уровня громкости может служить либо для подключения измерительного микрофона, расположенного в точке прослушивания звуковых сигналов,либо для соединения с выходом оконечного усилителя звуковоспроизводящего тракта, в составе которого находится психоакустический процессор.The information input of the volume meter can be used either to connect a measuring microphone located at the point of listening to audio signals, or to connect to the output of the terminal amplifier of the sound reproducing path, which includes a psychoacoustic processor.
Сущность изобретения иллюстрируется функциональными схемами.The invention is illustrated by functional diagrams.
На фиг.1 показана функциональная схема психоакустического процессора, включенного в звуковоспроизводящий тракт; на фиг.2 - функциональная схема блока управления; на фиг.3 - функциональная схема блока выбора изофонической кривой.Figure 1 shows a functional diagram of a psycho-acoustic processor included in the sound reproducing tract; figure 2 is a functional diagram of a control unit; figure 3 is a functional diagram of a block for selecting an isophonic curve.
Функциональная схема по фиг.1 содержит психоакустический процессор, включающий в себя управляемый темброблок 1, блок 2 управления, блок 3 выбора изофонической кривой и измеритель 4 уровня громкости. Кроме того, на фиг.1 показаны усилитель 5 звуковых частот с подключенной акустической системой 6 и измерительный микрофон 7. Входом психоакустического процессора служит вход управляемого темброблока 1, N управляющих входов которого составляют единый вход и соединены с соответствующими N выходами (единый управляющий выход) блока 2 управления, информационный вход которого соединен с выходом блока 3 выбора изофонической кривой, информационный вход которого соединен с выходом измерителя 4 уровня громкости, к информационному входу которого подключен измерительный микрофон 7. Выход управляемого темброблока 1, являющийся выходом психоакустического процессора, соединен со входом усилителя 5.The functional diagram of FIG. 1 contains a psychoacoustic processor including a controlled
Функциональная схема блока 2 управления (фиг.2) содержит группу 8 преобразователей кода изофонической кривой в сигналы управления темброблоком 1 и группу 9 ключей, выходы N ключей группы 9 служат N выходами блока 2 управления, N многоразрядными входами (единый информационный вход) которого служат входы преобразователей группы 8, выходы которых подключены к входам N соответствующих ключей из группы 9, управляющие входы ОЕ которых объединены и составляют управляющий вход блока 2 Output Enable - разрешение выхода.The functional diagram of the control unit 2 (Fig. 2) contains a group of 8 isophonic curve code converters into control signals of the
Блок 3 выбора изофонической кривой (фиг.3) состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 10 и программируемого постоянного запоминающего устройства 11 (ППЗУ), адресный вход которого соединен с выходом АЦП 10, вход которого служит информационным входом блока 3, выходом которого служит выход ППЗУ 11, разделенный на N многоразрядных секций, предназначенных для соединения с N многоразрядными входами блока 2.The isophonic curve selection unit 3 (Fig. 3) consists of an analog-to-digital converter (ADC) 10 and programmable read-only memory 11 (EPROM), the address input of which is connected to the output of the
Принцип действия психоакустического процессора, основу которого составляет управляемый темброблок 1, предполагает хранение в памяти устройства (фиг.1) изофонических кривых, которые можно представить в виде многомерных векторовThe principle of operation of the psychoacoustic processor, the basis of which is controlled
Ui={ui(ω1),ui(ω2),...,ui(ωN)},U i = {u i (ω 1 ), u i (ω 2 ), ..., u i (ω N )},
где Ui - вектор, описывающий изофону, соответствующую i-му значению дискретно измеренного уровня громкости (i=1,2,...,I);where U i is the vector describing the isophone corresponding to the i-th value of the discretely measured volume level (i = 1,2, ..., I);
ui(ωn) - управляющий код, соответствующий частоте ωn(n=1, 2,..., N) и i-му значению уровня громкости;u i (ω n ) is the control code corresponding to the frequency ω n (n = 1, 2, ..., N) and the ith value of the volume level;
ωH≤ωn≤ωв, ωн - нижняя граничная частота, ωв - верхняя граничная частота рабочего диапазона психоакустического процессора.ω H ≤ω n ≤ω a, ω n - lower limiting frequency, ω in - the upper frequency limit of the working range of the psychoacoustic processor.
Векторы Ui, соответствующие различным уровням громкости, входят в априори определенное множество и в процессе работы процессора извлекаются из памяти блока 3 выбора изофонической кривой по результатам измерения блоком 4 реального уровня громкости, после чего в блоке 2 управления происходит преобразование выбранных данных непосредственно в управляющие напряжения темброблока 1. Таким образом изменение уровня громкости автоматически приводит к перестройке амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) темброблока 1, что необходимо для изменения спектра выходного сигнала в соответствии с психоакустическими особенностями восприятия звуков различных частот.The vectors U i corresponding to different volume levels are included in a priori defined set and in the process of processor operation are extracted from the memory of the isophonic
Изофоны выбираются исходя из рекомендаций ISO (International Standartisation Organisation), учтенных в стандарте DIN 45630. В предлагаемом варианте исполнения блока 3 выбора изофонической кривой изофоны представляются в виде N отсчетов по оси частот и записываются в ППЗУ 11 по адресам согласно их уровням громкости, то есть по i-му адресу хранится изофона, соответствующая i-му значению уровня громкости. Располагают данные по адресам в порядке возрастания уровней громкости, если не предусматриваются особые меры (см. ниже). При равномерном представлении оцифрованных данных каждый отсчет изофоны будет состоять из m разрядов и, следовательно, для записи одной изофоны понадобится (m×N) разрядов. Причем это деление с аппаратурной точки зрения сугубо условное: выходной многоразрядный код ППЗУ 11 условно делится на N секций по m разрядов, и каждая секция используется для управления строго своим каналом N-полосного (канального) темброблока. Если допустить, что измеритель 4 уровня громкости является устройством аналоговым, выходной сигнал которого это напряжение, определяющее измеренную громкость, то для обращения к ППЗУ 11 понадобится АЦП 10 с разрядностью, равной разрядности адресного пространства ППЗУ 11.The isophones are selected based on the ISO recommendations (International Standartization Organization), taken into account in the DIN 45630 standard. In the proposed embodiment of the isophonic
Блок 2 управления занят непосредственно переводом вектора Ui в сигналы управления темброблоком 1 и строится в зависимости от особенностей управления темброблоком. В простейшем для понимания случае, если допустить, что для управления каждым каналом темброблока используются электронные регуляторы (обычно электронные аналоги переменных резисторов, собранные на полевых транзисторах), входное управляющее напряжение которых определяет коэффициент передачи канала, то в качестве блока управления можно будет использовать структуру, представленную на фиг.2, Основу такого блока управления составляет линейка преобразователей 8-1-8-N, функции которых состоят в преобразовании цифрового кода с выхода ППЗУ 11 в напряжение управления аналоговыми регуляторами темброблока 1. Преобразователь, входящий в линейку 8, состоит из последовательно включенных низкоскоростного цифроаналогового преобразователя и масштабирующего усилителя выходного напряжения. Аналоговые ключи 9-1-9-N служат для отключения непрерывной автоматической тонкомпенсации: при ОЕ=1 сигналы с выходов преобразователей 8 беспрепятственно проходят через ключи 9 на управляющий вход темброблока 1, а при ОЕ=0 цепи передачи управляющих сигналов размыкаются. В последнем случае происходит перевод темброблока 1 в режим ручной регулировки, для чего в темброблоке 1 следует предусмотреть либо возможность переключения управляющего входа на делители напряжения на потенциометрах, либо подавать на управляющий вход фиксированные значения напряжения (по числу каналов, например). Указанный режим для настоящего психоакустического процессора является дополнительным, неосновным и вопросы управления в этом режиме непринципиальны. Принципиальным является случай импульсного управления частотной коррекцией.The
Особенностью импульсного режима управления является подача корректирующих воздействий не непрерывно, а кратковременно для однократного в течение некоторого интервала времени изменения АЧХ темброблока. Такой режим позволяет исключить возможную паразитную модуляцию формы АЧХ темброблока выходным напряжением измерителя 4 уровня громкости. Однако для реализации импульсного режима коррекции в темброблоке 1 или в блоке 2 необходимо предусмотреть возможность запоминания последних значений управляющих сигналов на выходе блока 2. Для управления схемами запоминания мгновенных значений можно использовать те же сигналы ОЕ, что и для включения/отключения ключей 9. В данном случае речь идет о запоминании аналоговых величин, хотя предпочтительней вариант запоминания цифровых значений, поступающих на входы преобразователей 8. Запоминание двоичных кодов, подаваемых на входы преобразователей блока 2 управления, эквивалентно запоминанию выходного кода АЦП 10 блока 3. Учитывая, что фиксация выходного кода в АЦП является типичной операцией алгоритмов их функционирования, то вводить дополнительные элементы памяти для запоминания последних значений корректирующих воздействий в цифровом виде нет необходимости. Для этого можно с успехом использовать встроенные в АЦП выходные буферные регистры. При этом необходимо лишь предусмотреть дополнительные цепи управления АЦП, по которым, в зависимости от конструкции АЦП, либо придется останавливать тактирование АЦП, либо непосредственно управлять записью в выходной буферный регистр АЦП. Отметим также, что в случае запоминания вместо аналоговых цифровых значений корректирующих воздействий от ключей группы 9 можно вообще отказаться, так как для реализации импульсного режима управления достаточно будет зафиксировать данные в памяти АЦП 10.A feature of the pulse control mode is the supply of corrective actions not continuously, but for a short time for a single change in the frequency response of the timbral block for a single time interval. This mode eliminates the possible parasitic modulation of the shape of the frequency response of the timbral block with the output voltage of the level 4 meter. However, to implement the pulse correction mode in
Вопросы, связанные с введением в психоакустический процессор импульсного режима работы, следует решать с учетом особенностей и возможностей измерителя 4 уровня громкости. Объясняется это тем, что при достаточно большом времени интеграции измерителя 4 паразитная модуляция формы АЧХ может быть незначительной и к ощутимым на слух частотным искажениям не приведет. Исключение составляют лишь большие паузы в аудиопрограммах, во время которых может произойти необоснованная перестройка АЧХ. Для предупреждения подобной перестройки темброблока 1 в ситуации, когда на выходе измерителя напряжение близко к нулю, в ППЗУ 11 по начальным адресам (от нулевого до нескольких первых) следует записать коды векторов Ui соответствующих изофонам наиболее часто встречающихся уровней громкости. В этом случае даже при длительных паузах или вообще при отсутствии сигнала, например, в начальный период работы процессора, темброблок 1 будет настраиваться на некоторый средний уровень, например, в 40 фон.Issues related to the introduction of a pulsed mode of operation into the psychoacoustic processor should be addressed taking into account the features and capabilities of the level 4 meter. This is explained by the fact that with a sufficiently long integration time of the meter 4, the parasitic modulation of the frequency response form can be insignificant and will not lead to noticeable frequency distortions. An exception is only large pauses in audio programs, during which unreasonable tuning of the frequency response can occur. To prevent such a restructuring of the
Исходной информацией для психоакустического процессора является уровень громкости прослушиваемых аудиопрограмм. Наиболее достоверную информацию может дать вариант подключения к измерителю 4 микрофона 7, установленного в точке прослушивания. Именно такая схема применения процессора и показана на фиг.1, где процессор включен перед оконечным усилителем 5, нагруженным, в свою очередь, акустическим излучателем 6, перед которым находятся слушатели и измерительный микрофон 7. Однако на практике схема с измерительным микрофоном часто бывает неудобна, и поэтому как компромисс следует предусмотреть и вариант косвенной оценки уровня громкости по значению выходного напряжения усилителя 5. В бытовых условиях данный вариант наиболее реален.The initial information for the psychoacoustic processor is the volume level of the audio programs being listened to. The most reliable information can be provided by the option of connecting a microphone 7 to the meter 4 installed at the listening point. It is such a processor application circuit that is shown in Fig. 1, where the processor is connected in front of the terminal amplifier 5, loaded, in turn, with an acoustic emitter 6, in front of which there are listeners and a measuring microphone 7. However, in practice, a circuit with a measuring microphone is often inconvenient, and therefore, as a compromise, an option for indirectly evaluating the volume level by the value of the output voltage of amplifier 5 should also be provided.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004120497/09A RU2279759C2 (en) | 2004-07-07 | 2004-07-07 | Psycho-acoustic processor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004120497/09A RU2279759C2 (en) | 2004-07-07 | 2004-07-07 | Psycho-acoustic processor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004120497A RU2004120497A (en) | 2004-12-10 |
RU2279759C2 true RU2279759C2 (en) | 2006-07-10 |
Family
ID=36830845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004120497/09A RU2279759C2 (en) | 2004-07-07 | 2004-07-07 | Psycho-acoustic processor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2279759C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8213624B2 (en) | 2007-06-19 | 2012-07-03 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Loudness measurement with spectral modifications |
-
2004
- 2004-07-07 RU RU2004120497/09A patent/RU2279759C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8213624B2 (en) | 2007-06-19 | 2012-07-03 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Loudness measurement with spectral modifications |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101573866B (en) | Hybrid digital/analog loudness-compensating volume control | |
JPH01231510A (en) | Output level controller | |
US4559569A (en) | Circuit arrangement for correcting frequency response in accordance with frequency response of a sound field | |
US20100305728A1 (en) | Audio device | |
KR0179968B1 (en) | Sound signal output circuit and the method | |
JP3677059B2 (en) | Stereo playback device | |
US20240107231A1 (en) | Filters and filter chains | |
RU2279759C2 (en) | Psycho-acoustic processor | |
US4955058A (en) | Apparatus and method for equalizing a soundfield | |
US20220166397A1 (en) | Method for performing normalization of audio signal and apparatus therefor | |
US20080253585A1 (en) | Apparatus and method for controlling volume | |
US20170126196A1 (en) | Low Noise Audio Rendering Circuit | |
JPS6386908A (en) | Gain adjusting circuit | |
RU2265951C2 (en) | Method and device for correction of frequency distortion (automatic equalizer) | |
US4785475A (en) | Apparatus and method for equalizing a soundfield | |
US5022083A (en) | Apparatus and method for compensating component audio signals | |
RU2365030C1 (en) | Method and device for loudness level regulation | |
RU2300171C2 (en) | Method and device for adjusting record reproducing channel | |
JPH0548475A (en) | Squelch circuit | |
RU2292126C2 (en) | Method for automatic adjustment of radio-electronic device and automatic adjuster | |
KR19990025250A (en) | Automatic equalizer unit | |
TWI536254B (en) | An audio tuning device and an audio tuning method thereof | |
KR20060065270A (en) | Apparatus and method for changing equalizer mode | |
JP2538277B2 (en) | Acoustic amplifier | |
KR900007737B1 (en) | Sub-bias circuit according to frequencies for digital signal data |