專利名稱：產(chǎn)生具有聲音增強效果的音頻信號的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生音頻信號的音頻裝置和方法。
背景技術(shù)：
自1990年代以來，如MP3的數(shù)字聲音源已經(jīng)被廣泛使用，因而用戶可以更方便地體驗音樂。近來，由于智能電話和便攜式播放器的普及，越來越多的人可以收聽MP3音樂。 MP3方法通過對音樂進(jìn)行有效壓縮而使得能夠以較低的數(shù)據(jù)速率來收聽音樂。但是，更多的壓縮導(dǎo)致更多的量化誤差。量化誤差是在播放時產(chǎn)生刺耳的噪聲的原因。因而，如果用戶長時間通過耳機或頭戴式耳機收聽MP3音樂或者長時間在汽車或客廳中收聽MP3音樂，會增加收聽疲勞。此外，MP3音樂不能準(zhǔn)確傳達(dá)原始錄制環(huán)境的空間感或自然的聲音。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種產(chǎn)生具有聲音增強效果(例如，更小的噪聲以及增強的空間感以及和聲)的音頻信號的裝置和方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種音頻裝置，該音頻裝置包括衰減模式產(chǎn)生器，其被配置為產(chǎn)生要在早期反射聲區(qū)域中應(yīng)用的衰減模式，并通過將所產(chǎn)生的衰減模式與聲音源的PCM原始數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積來產(chǎn)生被應(yīng)用了衰減模式的音頻信號；混響產(chǎn)生器，其被配置為從被應(yīng)用了所述衰減模式的所述音頻信號產(chǎn)生混響；以及加法器，其被配置為通過將所述PCM原始數(shù)據(jù)與所述混響產(chǎn)生器的輸出相加來產(chǎn)生具有聲音增強效果的輸出信號。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種產(chǎn)生音頻信號的方法，該方法包括以下步驟產(chǎn)生要在早期反射聲區(qū)域中應(yīng)用的衰減模式；通過將所產(chǎn)生的衰減模式與聲音源的 PCM原始數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積來產(chǎn)生被應(yīng)用了所述衰減模式的音頻信號；從被應(yīng)用了所述衰減模式的所述音頻信號產(chǎn)生混響；以及通過將所述PCM原始數(shù)據(jù)與所述混響產(chǎn)生器的輸出相加來產(chǎn)生具有聲音增強效果的輸出信號。


通過參照附圖對本發(fā)明的詳細(xì)示例性實施方式進(jìn)行說明，本發(fā)明的以上和其它目的、特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見，附圖中圖1例示了根據(jù)聲音混響效果的時域中的沖激響應(yīng)；圖2是根據(jù)本公開的示例性實施方式的音頻裝置的框圖；圖3例示了由圖2的衰減模式產(chǎn)生器產(chǎn)生的早期反射聲(ER)中出現(xiàn)的衰減模式的示例；圖4例示了被應(yīng)用了由圖2的衰減模式產(chǎn)生器和混響產(chǎn)生器所產(chǎn)生的衰減模式的音頻信號的示例；圖5例示了當(dāng)利用根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的混響產(chǎn)生器對PCM原始數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積時產(chǎn)生的音頻信號的示例；以及圖6是例示根據(jù)本公開的示例性實施方式的產(chǎn)生音頻信號的方法的流程圖。
具體實施例方式下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施方式。雖然結(jié)合本發(fā)明的示例性實施方式示出并描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可以對本公開進(jìn)行各種修改。此外，可以如下地理解在本文中使用的措辭的含義。本文使用的術(shù)語僅用于描述特定實施方式的目的，而不是旨在限于示例性實施方式。除非上下文另行明確地指出，否則本文中所使用的單數(shù)形式旨在也包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)被用在本文中時，措辭“包括”表明了所陳述的特征、要件、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、要件、步驟、操作、元件、組件和/ 或它們的組合的存在或添加。除非在上下文中清楚地描述了特定的順序，否則可以按照與本文所述順序不同的順序來執(zhí)行各個步驟。也就是說，每一個步驟均可以按照與本文所述順序相同的順序來執(zhí)行、大體同時地執(zhí)行或者按照相反的順序執(zhí)行。此外，除非另行限定，否則本文中所使用的包括技術(shù)術(shù)語或科學(xué)術(shù)語在內(nèi)的所有術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。應(yīng)當(dāng)清楚的是，詞典所限定的術(shù)語通常具有與相關(guān)技術(shù)中的上下文的含義相一致的含義，除非在本文中清楚地限定，否則不應(yīng)當(dāng)按照理想化或過度形式化的含義來理解。圖1例示了根據(jù)聲音混響效果的時域中的沖激響應(yīng)。圖1例示了當(dāng)把從聲音源S發(fā)送的聲音限定為輸入信號并將從目的地R接收的聲音限定為輸出信號時根據(jù)該輸入信號和該輸出信號獲得的時域中的沖激響應(yīng)。在圖1中， 橫軸對應(yīng)于時間，縱軸對應(yīng)于沖激響應(yīng)的振幅。參照圖1，沖激響應(yīng)被表示為響應(yīng)于輸入信號而具有不同衰減水平的不同衰減信號之和，并且該沖激響應(yīng)對應(yīng)于形成具有混響效果的輸出信號的信號合成。如圖1所示，混響效果可以分成早期反射聲(ER;R1)、音叢(cluster) (R2)和后期混響(R3)。ER(Rl)可以分成第一 ER和殘留ER。這里，第一 ER表示早期反射聲音中首先到達(dá)的信號。例如，如果按照矩形形成收聽空間，則第一 ER是在從諸如側(cè)壁、天花板和地板的反射表面反射一次后在目的地R中接收到的信號。作為參照，混響中可以存在或者可以不存在音叢區(qū)域。圖2是根據(jù)本公開的示例性實施方式的音頻裝置的框圖。圖3例示由圖2的衰減模式產(chǎn)生器所產(chǎn)生的ER區(qū)域中的衰減模式的示例，圖4例示被應(yīng)用了從圖2的衰減模式產(chǎn)生器和混響產(chǎn)生器產(chǎn)生的衰減模式的音頻信號的示例，并且圖5例示當(dāng)利用根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的混響產(chǎn)生器對PCM原始數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積時所產(chǎn)生的音頻信號的示例。參照圖2，音頻裝置200包括脈沖碼調(diào)制(PCM)轉(zhuǎn)換器210、衰減模式產(chǎn)生器220、 混響產(chǎn)生器230以及加法器M0。這里，衰減模式產(chǎn)生器220和混響產(chǎn)生器230構(gòu)成了聲音增強控制器250。PCM轉(zhuǎn)換器210從聲音源產(chǎn)生PCM原始數(shù)據(jù)。例如，PCM轉(zhuǎn)換器210可以通過從聲音源去除頭部信息或標(biāo)志來產(chǎn)生PCM原始數(shù)據(jù)。在另一個示例中，PCM轉(zhuǎn)換器210可以使CN 102543094 A諸如12S的聲音源同步來產(chǎn)生PCM原始數(shù)據(jù)。在上述兩個示例中，聲音源是未經(jīng)壓縮的比特流。但是，如果聲音源是經(jīng)過壓縮的比特流，則可以在解碼操作以后產(chǎn)生PCM原始數(shù)據(jù)。衰減模式產(chǎn)生器220在ER區(qū)域中產(chǎn)生衰減模式，并且將所產(chǎn)生的衰減模式與來自 PCM轉(zhuǎn)換器210的PCM原始數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積。這里，將衰減模式應(yīng)用于ER，并且應(yīng)用于第一 ER 的衰減模式可以與應(yīng)用于殘留ER的衰減模式不同。衰減模式的長度不超過第一 ER部分的反射聲音之間的任意長度。也就是說，衰減模式的長度等于或短于第一 ER部分的反射聲音之間的最小長度，由下式1來表示衰減模式的長度[式1]衰減模式的長度<=min(ER12-ERll，·· ·，ER1N-ER1N-1)ER區(qū)域由混響產(chǎn)生器230的結(jié)構(gòu)來確定。這里，可以從具有與在諸如視聽(AV) 室、音樂廳或禮堂的地方中測量得到的沖激響應(yīng)相似的沖激響應(yīng)的有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器產(chǎn)生衰減模式。例如，衰減模式產(chǎn)生器220可以產(chǎn)生具有與圖3(a)或圖3(b)所示的振幅特性相同的振幅特性和與圖3(c)所示的頻率特性相同的頻率特性的衰減模式。參照圖3，衰減模式具有包絡(luò)相對于時域呈指數(shù)降低的形式，并且介于200Hz與20kHz之間的頻率響應(yīng)在40dB的范圍內(nèi)具有多個波峰和波谷。混響產(chǎn)生器230從衰減模式產(chǎn)生器220接收被應(yīng)用了衰減模式的音頻信號，并且產(chǎn)生關(guān)于該音頻信號的混響。例如，可以使用梳狀濾波器、平行梳狀濾波器、全通濾波器、有限沖激響應(yīng)濾波器和反饋延遲網(wǎng)絡(luò)或它們的組合中的一種來實現(xiàn)混響產(chǎn)生器230。例如，當(dāng)利用平行梳狀濾波器來實現(xiàn)混響產(chǎn)生器230時，各個梳狀濾波器可以形成包括乘法器和延時器的反饋結(jié)構(gòu)。這里，各個梳狀濾波器的延遲值可以相互不同，最長的延遲值可以是最短的延遲值的1.5倍或不足1.5倍。因此，作為PCM轉(zhuǎn)換器210的輸出的PCM原始數(shù)據(jù)被依次以衰減模式產(chǎn)生器220 和混響產(chǎn)生器230進(jìn)行卷積，并且被轉(zhuǎn)換為被應(yīng)用了衰減模式的音頻信號，如圖4所示。例如，第一 ER可以保持大約IOms至70ms，而殘留ER和后期混響最多可以保持3秒鐘。圖4 的ERll和ERlN指示第一 ER部分中的第一反射聲音和最后反射聲音，而ER21指示殘留ER 的第一反射聲音。由于通過傳統(tǒng)的混響產(chǎn)生器反射的音頻信號的聲音對應(yīng)于負(fù)數(shù)(圖5)， 因此以反轉(zhuǎn)的顏色示出ER12、ER14、ER1N和ER21的模式，以示出相位相反的衰減模式。圖 5例示當(dāng)利用根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的混響產(chǎn)生器對PCM原始數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積時所產(chǎn)生的音頻信號的示例。加法器240將PCM轉(zhuǎn)換器210的輸出與混響產(chǎn)生器230的輸出相加以產(chǎn)生具有聲音增強效果的輸出信號。根據(jù)本公開的示例性實施方式的音頻裝置可以在諸如MP3播放器、移動電話、汽車聲音系統(tǒng)、電視機、家庭影院、多媒體計算機、CD播放機、DVD播放機和數(shù)字收音機的各種裝置中得到使用。本公開還可以應(yīng)用于諸如MP3、AAC、Dolby數(shù)字和DTS的壓縮聲音源和諸如CD和DVD的非壓縮聲音源。當(dāng)聲音源是立體聲信號時，音頻裝置可以針對左信號和右信號使用衰減模式產(chǎn)生器和混響產(chǎn)生器的不同組合。圖6是例示根據(jù)本公開的示例性實施方式的產(chǎn)生音頻信號的方法的流程圖。參照圖6，在操作610中，音頻裝置從聲音源產(chǎn)生PCM原始數(shù)據(jù)。例如，音頻裝置可以通過從聲音源去除頭部信息或標(biāo)志來產(chǎn)生PCM原始數(shù)據(jù)。在另一個示例中，當(dāng)聲音源是I2S時，音頻裝置可以與該聲音源同步，從而產(chǎn)生PCM原始數(shù)據(jù)。在這兩個示例中，聲音源是未經(jīng)壓縮的比特流，而如果該聲音源是經(jīng)過壓縮的比特流，則可以在解碼操作以后產(chǎn)生PCM 原始數(shù)據(jù)。在操作620中，音頻裝置在ER區(qū)域中產(chǎn)生衰減模式，并且將所產(chǎn)生的衰減模式與 PCM原始數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積以產(chǎn)生被應(yīng)用了該衰減模式的音頻信號。這里，衰減模式被應(yīng)用于 ER,并且要應(yīng)用于第一 ER的衰減模式與要應(yīng)用于殘留ER的衰減模式可以彼此不同。衰減模式的長度不超過第一 ER部分的反射聲音之間的任意長度。也就是說，衰減模式的長度等于或短于第一 ER部分的反射聲音之間的最小長度，衰減模式的長度由上述式1表示。在操作630中，音頻裝置產(chǎn)生關(guān)于被應(yīng)用了衰減模式的音頻信號的混響。例如，可以使用梳狀濾波器、平行梳狀濾波器、全通濾波器、有限沖激響應(yīng)濾波器和反饋延遲網(wǎng)絡(luò)或它們的組合中的一種來實現(xiàn)混響產(chǎn)生器。音頻裝置可以對被應(yīng)用了衰減模式的音頻信號進(jìn)行濾波并產(chǎn)生混響。在操作640中，音頻裝置將被應(yīng)用了所產(chǎn)生的衰減模式并在操作630中具有混響的音頻信號與在操作610中產(chǎn)生的PCM原始數(shù)據(jù)相加，從而產(chǎn)生具有聲音增強效果的輸出信號。本公開具有以下效果。但是，沒有任一個特定實施方式必需包括每一個效果或者僅包括以下效果，因而本公開的權(quán)利要求不應(yīng)當(dāng)被理解為僅限于以下這些效果。在根據(jù)示例性實施方式的音頻裝置中，衰減模式被應(yīng)用于音頻信號，并且產(chǎn)生關(guān)于被應(yīng)用了衰減模式的音頻信號的混響以與音頻信號相加。因而，該音頻裝置可以輸出具有較少噪聲以及增加的空間感及和聲的聲音增強效果的音頻信號。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，在不脫離本公開的精神或范圍的情況下可以對本發(fā)明的上述示例性實施方式進(jìn)行各種修改。因而，本發(fā)明旨在覆蓋落在所附權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)的所有這些修改。相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2010年12月7日提交的韓國專利申請No. 2010-01M513的優(yōu)先權(quán)， 通過引用將該韓國專利申請的公開內(nèi)容并入本文。
權(quán)利要求
1.一種音頻裝置，該音頻裝置包括衰減模式產(chǎn)生器，其被配置為產(chǎn)生要在早期反射聲區(qū)域中應(yīng)用的衰減模式，并且通過將所產(chǎn)生的衰減模式與聲音源的PCM原始數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積來產(chǎn)生被應(yīng)用了衰減模式的音頻信號；混響產(chǎn)生器，其被配置為從被應(yīng)用了所述衰減模式的所述音頻信號產(chǎn)生混響；以及加法器，其被配置為通過將所述PCM原始數(shù)據(jù)與所述混響產(chǎn)生器的輸出相加來產(chǎn)生具有聲音增強效果的輸出信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻裝置，其中，所述衰減模式的長度不超過所述早期反射聲區(qū)域中的第一早期反射聲部分中存在的反射聲音之間的任意長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻裝置，其中，所述衰減模式具有包絡(luò)在時域中指數(shù)降低的形式，并且介于200Hz與20kHz之間的頻率響應(yīng)在40dB的范圍內(nèi)具有多個波峰和波谷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻裝置，其中，所述混響產(chǎn)生器包括梳狀濾波器、平行梳狀濾波器、全通濾波器、有限沖激響應(yīng)濾波器和反饋延遲網(wǎng)絡(luò)中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻裝置，當(dāng)所述聲音源是立體聲信號時，該音頻裝置針對左信號和右信號使用所述衰減模式產(chǎn)生器和所述混響產(chǎn)生器的不同組合。
6.一種產(chǎn)生音頻信號的方法，該方法包括以下步驟產(chǎn)生要在早期反射聲區(qū)域中應(yīng)用的衰減模式；通過將所產(chǎn)生的衰減模式與聲音源的PCM原始數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積來產(chǎn)生被應(yīng)用了所述衰減模式的音頻信號；從被應(yīng)用了所述衰減模式的所述音頻信號產(chǎn)生混響；以及通過將所述PCM原始數(shù)據(jù)與所述混響產(chǎn)生器的輸出相加來產(chǎn)生具有聲音增強效果的輸出信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述衰減模式的長度不超過所述早期反射聲區(qū)域中的第一早期反射聲部分中存在的反射聲音之間的任意長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述衰減模式具有包絡(luò)在時域中指數(shù)降低的形式，并且介于200Hz與20kHz之間的頻率響應(yīng)在40dB的范圍內(nèi)具有多個波峰和波谷。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在從被應(yīng)用了所述衰減模式的所述音頻信號產(chǎn)生所述混響的過程中，所述混響是利用梳狀濾波器、平行梳狀濾波器、全通濾波器、有限沖激響應(yīng)濾波器和反饋延遲網(wǎng)絡(luò)中的至少一種產(chǎn)生的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，當(dāng)所述聲音源是立體聲信號時，該方法針對左信號和右信號使用所述衰減模式產(chǎn)生器和所述混響產(chǎn)生器的不同組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及產(chǎn)生具有聲音增強效果的音頻信號的裝置和方法。一種音頻裝置，該音頻裝置包括衰減模式產(chǎn)生器，其被配置為產(chǎn)生將要在早期反射聲區(qū)域中應(yīng)用的衰減模式，并且通過將所產(chǎn)生的衰減模式與聲音源的PCM原始數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積來產(chǎn)生被應(yīng)用了該衰減模式的音頻信號；混響產(chǎn)生器，其被配置為從被應(yīng)用了該衰減模式的音頻信號來產(chǎn)生混響；以及加法器，其被配置為通過將PCM原始數(shù)據(jù)與混響產(chǎn)生器的輸出相加來產(chǎn)生具有聲音增強效果的輸出信號。
文檔編號G10L21/02GK102543094SQ201110158419
公開日2012年7月4日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者俞哲在 申請人:來得聲有限公司