專利名稱：立體聲信號處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種立體聲信號處理裝置，更確切的說，涉及一種具有語音消除功能的立體聲信號處理裝置，這種功能能去掉左右聲道輸入信號中包含的語音信號。
傳統(tǒng)上，如需從同時混有語音和樂器伴奏聲的左右聲道輸入信號中消除語音成份(語音信號)，取得單純的背景演奏聲信號，就要使用如圖7所示的電路。
這種電路里有一個左低通濾波器11，可以從左聲道輸入信號(Lin)中提取低頻信號，一個左高通濾波器12，可以從左聲道輸入信號中提取高頻信號；一個右低通濾波器21，可以從右聲道輸入信號(Rin)中提取低頻信號，一個右高通濾波器22，可以從右聲道輸入信號中提取高頻信號；減法裝置31在右聲道輸入信號(Rin)和左聲道輸入信號(Lin)之間進行減法操作，生成無語音的音頻信號；左加法裝置13向這個無語音的音頻信號補充入左側低頻信號和左側高頻信號，生成左聲道輸出信號(Lout)；右加法裝置23向這個無語音的音頻信號補充右側低頻信號和右側高頻信號，生成右聲道輸出信號(Rout)。
請注意，至此所作的說明，都是假設圖7中41至44部件不存在時的情況。
首先，左右濾波器分別預先提取了除包括語音信號的中頻信號外的低頻信號和高頻信號。在這個階段，語音信號不再包括在音頻信號中，于是，音樂中重要的中間組成部分丟失了。然后，左右聲道輸入信號之間的減法操作消除了那些正處在立體聲信號中心周圍的語音信號，生成一個無語音的音頻信號。在這個無語音的音頻信號中，語音信號雖然已被消除，但不同相位的信號組成部分仍然在左右聲道信號中保留了。在這之后，在這個無語音的音頻信號中分別被補入了左右低頻和高頻信號，生成了立體聲音頻信號，這里有各頻段的組成部分，而語音信號則被除去了。
在上述的電路中，為消除語音信號，由減法裝置31負責生成音樂中重要的中間組成部分。因此，這個中間組成部分是一個單信號，比如一個單音信號。這個單音信號被加入到左右聲道信號中。
于是，當聽眾把它當作音樂來聽時，他聽不到立體聲效果，或只能聽到降級的立體聲效果。
為了補償丟失的立體聲效果，必須在信號處理電路中使用一種昂貴的部件，它作為DSP(數(shù)碼信號處理器)能發(fā)揮很大作用，或者使用一個通常的數(shù)碼信號處理器和一個外部存儲器的組合，以及使用全波段濾波器41和42來增強立體聲效果。這些裝置提高了設備的價格，也使設備結構更加復雜。
因此，本發(fā)明的目的就在于實現(xiàn)這樣一種立體聲信號處理裝置，它在有效去除語音信號的同時不會使立體聲效果降級，而且結構簡單。
(1)如權利要求1所述的這項發(fā)明是一種立體聲信號處理裝置，它能去除包括在左右聲道輸入信號中的語音信號。它包括右濾波器，從右聲道輸入信號中提取右側低頻信號和右側高頻信號；左濾波器，從左聲道輸入信號中提取左側低頻信號和左側高頻信號；減法裝置，在左右輸入信號之間進行減法操作，以生成無語音音頻信號；右加法裝置，向減法裝置所產生的無語音信號中添入右濾波器提取的右側低頻信號和右側高頻信號，以生成右聲道輸出信號；左加法裝置，向減法裝置所產生的無語音信號中添入左濾波器提取的左側低頻信號和左側高頻信號，以生成左聲道輸出信號；在左右濾波器中分別包含有不同類型的濾波器。
在立體聲信號處理裝置中，濾波器分別構成包含有各不相同的濾波器類型的右濾波器裝置和左濾波器裝置，各個濾波器的群延遲特性各不相同。在左右聲道輸出信號中，可以得到按照頻率而不同的延遲期(相位差)。
于是，一種能有效去除語音信號，不使立體聲效果降級，結構簡單的立體聲信號處理裝置產生了。
(2)如權利要求2所述的這項發(fā)明是按照權利要求1的一種立體聲信號處理裝置，其中，右濾波器裝置包含有從右聲道輸入信號中提取右側低頻信號的右低通濾波器和提取右側高頻信號的右高通濾波器，左濾波器裝置中包含有從左聲道輸入信號中提取左側高頻信號的左高通濾波器和提取左側低頻信號的左低通濾波器，右低通濾波器和左低通濾波器的濾波器類型各不相同，右高通濾波器和左高通濾波器的濾波器類型也各不相同。
在這種立體聲信號處理裝置中，分別組成右低通濾波器和左低通濾波器的濾波器類型各不相同，分別組成右高通濾波器和左高通濾波器的濾波器類型也各不相同。各個濾波器的群延遲特性不同，于是在左右聲道輸出信號中就可以取得和頻率相一致的不同的延遲期(相位差)。
于是，一種能有效去除語音信號，不使立體聲效果降級，結構簡單的立體聲信號處理裝置產生了。
(3)如權利要求3所述的這項發(fā)明是按照權利要求2的一種立體聲信號處理裝置，其中，濾波器裝置中包含的不同類型的濾波器分別是切比雪夫(Chebyshev)型濾波器和反向切比雪夫型濾波器。
在這種立體聲信號處理裝置中，分別組成右濾波裝置和左濾波裝置的濾波器類型各不相同(切比雪夫型濾波器和反向切比雪夫型濾波器)，各個濾波器的群延遲特性各不相同。在左右聲道輸出信號中可以取得和頻率相一致的不同的延遲期(相位差)。而且，因為濾波器類型分別是切比雪夫型和反向切比雪夫型，盡管它們的延遲期不同，信號電平是大致相同的。
于是，一種能有效去除語音信號，不使立體聲效果降級，結構簡單的立體聲信號處理裝置產生了。
以下將會詳細描述這項發(fā)明的詳情。請注意，在以下的敘述中將會把具有語音消除功能，能去掉左右聲道輸入信號中包含的語音信號的立體聲信號處理裝置作為一個具體例子來使用。
附圖簡介

圖1是功能性方框圖，顯示按照本發(fā)明的實施例的立體聲信號處理裝置的結構。
圖2是特性圖，顯示本發(fā)明的實施例中使用的濾波器的各項特征。
圖3是特性圖，顯示本發(fā)明的實施例中使用的濾波器的各項特征。
圖4是特性圖，顯示本發(fā)明的實施例中使用的濾波器的各項特征。
圖5是特性圖，顯示本發(fā)明的實施例中使用的濾波器的各項特征。
圖6是特性圖，顯示本發(fā)明的實施例中使用的另一種濾波器的各項特征。
圖7是功能部件表，顯示傳統(tǒng)的立體聲信號處理裝置的結構。
100立體聲信號處理裝置111左低通濾波器112左高通濾波器113左加法裝置
121右低通濾波器122右高通濾波器123右加法裝置131減法裝置然后我們將參考圖1描述一種立體聲信號處理裝置100。在圖1中，這種立體聲信號處理裝置100有一個左低通濾波器111，一個左高通濾波器112，分別從左聲道輸入信號(Lin)中提取左側低頻信號和左側高頻信號；一個右低通濾波器121，一個右高通濾波器122，分別從右聲道輸入信號(Rin)中提取右側低頻信號和右側高頻信號；減法裝置131在右聲道輸入信號(Rin)和左聲道輸入信號(Lin)之間進行減法操作，生成無語音的音頻信號；左加法裝置113向這個無語音的音頻信號補充左側低頻信號和左側高頻信號，生成左聲道輸出信號(Lout)；右加法裝置123向這個無語音的音頻信號補充入右側低頻信號和右側高頻信號，生成右聲道輸出信號(Rout)。
在這種立體聲信號處理裝置中，分別組成右濾波裝置和左濾波裝置的濾波器類型各不相同。
在這種立體聲信號處理裝置中，在左濾波裝置(111，112)和右濾波裝置(121，122)中，截止頻率和截止特性大致一樣，但分別組成濾波裝置的濾波器的類型各不相同，其群延遲期(相位差)也各不相同。在左右聲道輸出信號中，可以取得按照頻率而不同的延遲期(相位差)。
較好一點的是，在這種立體聲信號處理裝置中，左低通濾波器111和右低通濾波器121的類型各不相同，左高通濾波器112和右高通濾波器122的類型也各不相同。由此，在左右聲道輸出信號中，可以取得由具有不同群延遲特性的各個濾波器產生的按照頻率而不同的延遲期(相位差)。
更好的是，在這種立體聲信號處理裝置中，左右濾波器分別由切比雪夫型和反向切比雪夫型組成。由此，在左右聲道輸出信號中，可以取得由具有不同群延遲特性的各個濾波器產生的按照頻率而不同延遲期(相位差)。而且，因為濾波器類型分別是切比雪夫型和反向切比雪夫型，盡管它們的延遲期不同，信號電平是大致相同的。
于是，立體聲信號Lin和Rin被輸入。首先，左右濾波器提取了除包含語音信號的中頻信號外的低頻和高頻信號。在這個階段，低頻信號和高頻信號通過了濾波器，盡管語音信號并不包括在內，但是音樂中重要的中間組成部分消失了。
然后，減法器131在左右聲道輸入信號之間進行減法運算，生成了無語音的音頻信號，在這個信號里，正好處在立體聲信號中心周圍的語音信號被消除了，而各種不靠近信號中心的播音則被保留了下來。在這個無語音的音頻信號中，語音信號雖然已被消除，但不同相位的各種播音的信號組成部分仍然在左右聲道信號中保留著。
接著，左加法裝置113向這個無語音的音頻信號中補入左側低頻信號和左側高頻信號，生成左聲道輸出信號，這里有各頻段的組成部分，而語音信號則被除去了。
同樣地，右加法裝置123向這個無語音的音頻信號中補入右側低頻信號和右側高頻信號，生成右聲道輸出信號，同樣有各頻段的組成部分，而語音信號則被除去了。
在以上的電路中，為了去除語音信號，盡管音樂中重要的中間組成部分由減法裝置131產生，一個單信號被加進了左右聲道信號。因為左濾波裝置111，112和右濾波裝置121，122用了不同類型的濾波器，它們的群延遲特性各不相同，由此在左右聲道輸出信號中可以取得按照頻率而不同延遲期(相位差)。
關于延遲期，圖2和其后的一系列圖表給出了各個濾波器的頻率和延遲期特性。這里，低通濾波器的一個截止頻率是200赫茲，而高通濾波器的一個截止頻率是6千赫。
圖2顯示了一個切比雪夫型低通濾波器的特性，它在截止頻率200赫茲上的延示周期是29.818毫秒。圖3顯示了一個反向切比雪夫型低通濾波器的特性，它在截止頻率200赫茲上的延遲期是8.3749毫秒。圖4顯示了一個切比雪夫型高通濾波器的特性，它在截止頻率6千赫上的延示周期是3.1530毫秒。圖5顯示了一個反向切比雪夫型高通濾波器的特性，它在截止頻率6千赫上的延遲期是0.6095毫秒。
如上所述，因為在截止頻率上的延遲期各不相同，而且如圖表所示，延遲期與頻率一致，左右信號里的相位隨頻率變化，立體聲效果因此增強了。在這一點上，與設計將一個通用延遲器插入左或右濾波裝置時的情況不同，我們將得到一個在立體聲效果方面非常出色的最終產品。
而且，在這種立體聲信號處理裝置中，左右濾波器使用了切比雪夫型和反向切比雪夫型，盡管它們的延遲期不同，信號電平是大致相同的，所以聽起來不會有任何不自然的感覺。
結果，相對于原始的立體聲信號，低頻和高頻領域向左右側的擴散感增強了，并且避免了由語音信號消除過程的影響所造成的立體聲效果缺失或降級。
而且，在這種立體聲信號處理裝置中，傳統(tǒng)裝置中用來補償缺失的立體聲效果的昂貴的數(shù)碼信號處理器、外部存儲器或全波段濾波器全都不再必要了。因此可以避免整套裝置變得結構復雜或價格昂貴。
由此，可以實現(xiàn)一種能有效去除語音信號，不使立體聲效果降級，結構簡單的立體聲信號處理裝置。
請注意在上述的描述中使用了切比雪夫型和反向切比雪夫型濾波器，但是實際上濾波器并不僅限于這幾種類型，可能會使用多種類濾波器的組合。在這種情況下，最好進行電平配對來聯(lián)合具有不同群延遲特性的濾波器，避免信號電平差。
圖6顯示了一個例子，這里低通濾波器不是切比雪夫型和反向切比雪夫型，而是巴特沃斯(Butterworth)型低通濾波器，這個樣本顯示了它的特性，它在截止頻率200赫茲上的延遲期是16.545毫秒。相應地，我們可以將這個濾波器和上述的切比雪夫型低通濾波器或反向切比雪夫型低通濾波器聯(lián)合起來。
于是，通過使用截止頻率在左右濾波器有改變的濾波裝置，在截止頻率周圍產生相位差，立體聲效果由此加強了。請注意在信號電平不同的情況下，必須進行電平配對。
以下詳細描述一遍這個裝置的運作。在立體聲信號處理過程中，從右聲道輸入信號中提取右側低頻信號和右側高頻信號；從左聲道輸入信號中提取左側低頻信號和左側高頻信號；在左右聲道輸入信號間進行減法操作，從而產生無語音的音頻信號；向這個無語音的音頻信號中加入右側低頻信號和右側高頻信號，生成右聲道輸出信號；向這個無語音的音頻信號中加入左側低頻信號和左側高頻信號，生成左聲道輸出信號；因為左右濾波裝置所含有的濾波器類型各不相同，在左右聲道輸出信號中可以取得按照頻率而不同延遲期(相位差)。如此，實現(xiàn)了能有效去除語音信號，不使立體聲效果降級，結構簡單的立體聲信號處理裝置。
權利要求
1.一種能去除左右聲道輸入信號中所包含的語音信號的立體聲信號處理裝置包括右濾波裝置，從右聲道輸入信號中提取右側低頻信號和右側高頻信號；左濾波裝置，從左聲道輸入信號中提取左側低頻信號和左側高頻信號；減法裝置，在左右聲道輸入信號之間進行減法操作，從而生成無語音的音頻信號；右加法裝置，將由上述右濾波裝置提取的右側低頻信號和右側高頻信號加入上述減法裝置生成的無語音的音頻信號，從而生成右聲道輸出信號；左加法裝置，將由上述左濾波裝置提取的左側低頻信號和左側高頻信號加入上述減法裝置生成的無語音的音頻信號，從而生成左聲道輸出信號；其中，所說左右濾波裝置中包含有不同類型的濾波器。
2.按照權利要求1的一種立體聲信號處理裝置，其特征在于所述的右濾波裝置中包含有一個右低通濾波器，從右聲道輸入信號中提取右側低頻信號；一個右高通濾波器，從右聲道輸入信號中提取右側高頻信號；在所述的左濾波裝置中包含有一個左高通濾波器，從左聲道輸入信號中提取左側高頻信號；一個左低通濾波器，從左聲道輸入信號中提取左側低頻信號；并且，其中左右低通濾波器中所含濾波器各不相同，在上述左右高通濾波器中所含濾波器也各不相同。
3.按照權利要求2的一種立體聲信號處理裝置。其特征在于所述不同類型的濾波器為切比雪夫型濾波器和反向切比雪夫型濾波器。
全文摘要
一種去除左右聲道輸入信號中包含的語音信號 的立體聲信號處理裝置,包含有左和右濾波裝置,負責從左和右 聲道輸入信號中提取左和右側低頻信號和左和右側高頻信號; 減法裝置,在左右聲道輸入信號之間進行減法操作,生成無語音 的音頻信號;左和右加法裝置,將由上述左和右濾波裝置提取的 左和右側低頻信號和左和右側高頻信號加入上述減法裝置生 成的無語音的音頻信號,從而生成左和右聲道輸出信號。
文檔編號G10L15/20GK1277530SQ0012015
公開日2000年12月20日 申請日期2000年6月5日 優(yōu)先權日1999年6月9日
發(fā)明者巖瀨浩, 久保田高弘 申請人:皇家菲利浦電子有限公司