專(zhuān)利名稱(chēng)：回聲添加電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于回聲添電路，更詳細(xì)地說(shuō)是關(guān)于卡拉OK裝置、組合立體聲裝置、盒式收錄機(jī)、VTR(視頻信號(hào)磁帶記錄裝置)等音響設(shè)備中所使用的回聲添加電路(將由原來(lái)的音頻信號(hào)<以下稱(chēng)為原信號(hào)>產(chǎn)生的回聲信號(hào)添加到原信號(hào)而輸出的電路)的改進(jìn)。
現(xiàn)在幾乎所有的音響設(shè)備中都附加有能將由麥克風(fēng)輸入的聲音等混合到另外的再生信號(hào)或者與另外的再生信號(hào)等合成后再輸出的所謂卡拉OK功能。其中，為了具有增加余音效果的回聲添加功能，則在內(nèi)部產(chǎn)生回聲信號(hào)。通常，該回聲信號(hào)是通過(guò)將聲音和音樂(lè)等音頻信號(hào)變換成電信號(hào)的原信號(hào)進(jìn)行一定時(shí)間的延遲來(lái)產(chǎn)生的。并且為了增加余音效果，回聲添加電路使得原信號(hào)和回聲信號(hào)經(jīng)衰減后反饋到原信號(hào)端，以產(chǎn)生與原信號(hào)相混合的信號(hào)，并對(duì)這樣形成的信號(hào)進(jìn)行反復(fù)延遲和混合。
圖5中給出了這種回聲添加電路的一種已有技術(shù)的構(gòu)成的例子。圖中，8為回聲添加電路，1為其波形合成電路，2為低通濾波器(LPE)，3為采用BBD(電荷耦合器件)的延遲電路，4為低通濾波器(LPE)，5和6為衰減器(ATT)，7為波形合成電路。
輸入到回聲添加電路8的原信號(hào)A，與經(jīng)衰減器6衰減到適當(dāng)水平的回聲信號(hào)B在波形合成電路7中相合成，這樣就添加了回聲，而成為帶有回聲的音頻輸出信號(hào)C。最后，這一帶有回聲的音頻信號(hào)或者作為由揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音輸出，或者通過(guò)記錄電路記錄在磁帶上。
圖5中的回聲信號(hào)B是由包含有衰減器的反饋回路形成的。也就是，被輸出的回聲信號(hào)B經(jīng)衰減器5被衰減到適當(dāng)?shù)乃胶蠓祷氐捷斎攵耍?jīng)波形合成電路1與原信號(hào)A相合成。隨后，此合成后的信號(hào)經(jīng)低通濾波器2成為信號(hào)D。信號(hào)D在延遲電路(BBD)3中進(jìn)行一定時(shí)間的延遲而成為延遲信號(hào)，通過(guò)低通濾波器4形成回聲信號(hào)B。并且，為了防止發(fā)生重復(fù)畸變，將濾波器設(shè)計(jì)成將低通濾波器2和4分別安置在BBD3的前面和后面。這樣就使得只有BBD3采樣頻率的一半以下頻率能夠通過(guò)，從而防止了重復(fù)性畸變。此外，延遲信號(hào)E經(jīng)低通濾波器4去除噪聲成分后成為回聲信號(hào)B。這樣經(jīng)延遲而形成的回聲信號(hào)B再經(jīng)衰減后進(jìn)行反饋，則原信號(hào)就成為回聲信號(hào)并反復(fù)進(jìn)行衰減和循環(huán)，就產(chǎn)生了余音效果。
但是，將摸似信號(hào)延遲來(lái)構(gòu)成的BBD3，由于噪聲的原因而很容易逐漸老化，因而具有精度和可靠性不佳的缺點(diǎn)。另一方面，用戶、顧客等對(duì)音響設(shè)備性能提高的要求越來(lái)越嚴(yán)格，例如在卡拉OK功能方面，作為添加有回聲頻信號(hào)，要求具有90分貝的動(dòng)態(tài)范圍。
為了滿足這種要求，近來(lái)已經(jīng)在采用可提高其性能的數(shù)字電路來(lái)替換延遲電路3的部分。
圖6示出了用數(shù)字電路來(lái)替換延遲電路3的情況下的該延遲部分的方框圖。31為A/D變換器，32為存貯器控制電路(CTRL)，33為存貯器，34為D/A變換器。在這一延遲電路中，首先，由低通濾波器2接受到的信號(hào)D，經(jīng)A/D變換器31被變換成數(shù)字量。然后，存貯器控制電路32將其順序存入到存貯器33中。接著，存貯器控制電路32再將存貯器33中一定時(shí)間以前存入的數(shù)字量依次讀出，并將其送到D/A變換器34中。D/A變換器34將其變?yōu)槟M量，作為延遲信號(hào)E輸出到低通濾波器4。
采用這樣的數(shù)字電路可以防止噪音及老化的影響。而且，采用這種數(shù)字電路的延遲電路，在希望提高精度的時(shí)候，原則上說(shuō)只要增加數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位數(shù)就可以了。例如，為了保證90分貝的動(dòng)態(tài)范圍，因1畢特(位)的精度相當(dāng)于6分貝，則電路31、32、33、34所使用的數(shù)字值的位數(shù)達(dá)到15畢特(位)以上就可以達(dá)到。
但是，在數(shù)字處理中，所處理的位數(shù)多，實(shí)際上也就是要求存貯器的容量大，A/D變換器和D/A變換器的精度高。為此而將使得電路的成本增高，因此，對(duì)于成本控制嚴(yán)格的音響設(shè)備，就不適宜采用高精度數(shù)字處理的延遲電路。
本發(fā)明的目的在于提供一種能采用由較少的畢特(位)數(shù)的數(shù)字處理所構(gòu)成的延遲電路，這種電路能等效地相當(dāng)于較多畢特(位)數(shù)的動(dòng)態(tài)范圍的回聲添加電路。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的回聲添加電路由下列組成部分所構(gòu)成對(duì)音頻信號(hào)或者包含有前述音頻信號(hào)及前述回聲信號(hào)按照單純?cè)黾硬⑾蛏贤蛊鸬膲嚎s變換函數(shù)(或與其近似的函數(shù))進(jìn)行壓縮變換的模擬壓縮變換電路;將經(jīng)過(guò)壓縮變換的信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的A/D變換電路;存放數(shù)字信號(hào)的存貯器;將存貯器中的規(guī)定延遲時(shí)間所存貯的數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)作為延遲信號(hào)輸出的D/A變換電路;根據(jù)壓縮變換函數(shù)的逆函數(shù)(或其近似函數(shù))將延遲信號(hào)擴(kuò)展變換作為回聲信號(hào)輸出的模擬擴(kuò)展變換電路。
這樣，用數(shù)字電路構(gòu)成延遲電路后，作為延遲對(duì)象的模擬信號(hào)按照單純?cè)黾硬⑾蛏贤蛊鸬膲嚎s變換函數(shù)作壓縮變換后，送到延遲電路。然后，將此在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間和延遲后被存入存貯器中的數(shù)字量數(shù)據(jù)讀出，并由D/A變換器恢復(fù)為模擬信號(hào)，接著，再將此模擬信號(hào)按照該壓縮變換函數(shù)的逆函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展變換處理，復(fù)原為回聲信號(hào)。
此時(shí)，如果進(jìn)行單純?cè)黾硬⑾蛏贤蛊鸬暮瘮?shù)變換，則由于這一函數(shù)的非線性，特別是其向上凸起的特性的作用，雖然大幅度信號(hào)的音質(zhì)(亦即大音量的音質(zhì))降低了，但即使采用較少畢特(位)數(shù)進(jìn)行數(shù)字變換，亦可能實(shí)現(xiàn)對(duì)于微小振幅的信號(hào)(亦即小音量的音質(zhì))甚至更小信號(hào)的音質(zhì)不至于過(guò)分降低的變換。
換句話說(shuō)，亦即與相當(dāng)于相同數(shù)目的畢特(位)數(shù)字化而不作壓縮變換時(shí)相比較，僅僅是犧牲了部分的音質(zhì)，但卻能使動(dòng)態(tài)范圍提高。而且，在變換為數(shù)字化量之后，是在將其存入存貯器中進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)的延遲處理的。另外，還由于壓縮變換函數(shù)是單純?cè)鲩L(zhǎng)的，因而能夠很簡(jiǎn)單地求得其逆函數(shù)。因此說(shuō)，這種回聲信號(hào)與原信號(hào)相比，雖然其音質(zhì)有所下降，但卻能保持大的動(dòng)態(tài)范圍。
在回聲添加電路中的回聲信號(hào)并不是最后的輸出信號(hào)。一定要被附加在原信號(hào)上才能被輸出。因此，只要保持原信號(hào)的精度，即使作為中間的信號(hào)的回聲信號(hào)的音質(zhì)精度有相當(dāng)大的下降，而人的耳朵在聽(tīng)取時(shí)，由于其注意力大部分是傾注于原信號(hào)的，很難顧及到回音上，因而作為最終輸出的附帶有回聲的音頻信號(hào)的音質(zhì)，人們用耳聽(tīng)時(shí)，這種影響幾乎很難發(fā)現(xiàn)。
因此，應(yīng)用本發(fā)明構(gòu)成的回聲添加電路，在保持動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)作壓縮變換和擴(kuò)展變換時(shí)，雖然減少了數(shù)字電路中的畢特(位)數(shù)，而在最終輸出的整體信號(hào)上，依然保持了卡拉OK所要求的必要的音質(zhì)。這時(shí)，在采用少量畢特(位)數(shù)的延時(shí)電路在仍能等效地保證相當(dāng)于較多畢特(位)數(shù)的動(dòng)態(tài)范圍的情況下，還可以簡(jiǎn)化A/D和D/A變換電路。并且還能減少存貯器的容量，因而能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于具有卡拉OK功能的音響設(shè)備中的回聲添加電路。
在圖1中，9為回聲添加電路，1為波形合成電路，2和4為低通濾波器(LDF)，5和6為衰減器(ATT)，7為波形合成電路，因?yàn)閳D1中所用符號(hào)與前述的同樣結(jié)構(gòu)組件所采用的符號(hào)表示是相同的，這是就不再進(jìn)一步說(shuō)明了。
300為模擬壓縮變換電路(CMP)，301為A/D變換電路，302為存貯器控制電路(CTRL)，303為存貯器，304為D/A變換器，305為模擬擴(kuò)展變換電路(EXP)。這些電路共同構(gòu)成了數(shù)字延遲電路。
模擬壓縮變換電路300，按照壓縮變換函數(shù)曲線300a或其近似函數(shù)，對(duì)波形合成電路1輸出的模擬信號(hào)F(此信號(hào)為包含有原信號(hào)A與回聲信號(hào)B經(jīng)衰減器5作適當(dāng)衰減后所得到的信號(hào))進(jìn)行壓縮變換，形成模擬信號(hào)G。這里所采用的壓縮變換函數(shù)曲線如圖1中所示，在原點(diǎn)處其斜率(參見(jiàn)與壓縮變換函數(shù)曲線300a相切的點(diǎn)劃線)很陡峭，此斜率然后逐漸減小，即成為具有向上凸起特性的壓縮變換函數(shù)曲線300a。在使用這種函數(shù)曲線時(shí)，例如說(shuō)，能保證在8畢特(位)時(shí)具有90分貝(相當(dāng)于15畢特(位))的動(dòng)態(tài)范圍。這一函數(shù)曲線的具體形狀后面再予以說(shuō)明。
A/D變換電路301將經(jīng)過(guò)壓縮變換后的模擬信號(hào)G變換為數(shù)字信號(hào)H。此時(shí)，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)H為8畢特(位)，因此比要求有15畢特(位)的原理性的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其電路結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單的多。
存貯器303在存貯器控制電路302的控制下，將8畢特(位)的數(shù)字信號(hào)順序存入其中。由于這一存貯器303對(duì)應(yīng)于1個(gè)字長(zhǎng)的畢特?cái)?shù)亦為8畢特，所以存貯器的容量幾乎只需15畢特情況下的一半就行了。
存貯器控制電路302，在數(shù)字信號(hào)H存貯在存貯器303中經(jīng)過(guò)一定的延遲時(shí)間之后，針對(duì)8畢特的存貯數(shù)據(jù)，將其作為數(shù)字信號(hào)I讀出，送至D/A變換電路304中。
D/A變換電路304將該數(shù)字信號(hào)I變換為模擬信號(hào)，作為延遲信號(hào)J輸出。由于數(shù)字信號(hào)I也是8畢特，所以使得這一電路大大被簡(jiǎn)化。而且，在單純的線性變換情況下，8畢特雖然相當(dāng)于48分貝，但對(duì)數(shù)字信號(hào)I作非線性變換，因而犧牲了局部音質(zhì)(大振幅信號(hào)的音質(zhì))的數(shù)字化，而使得被復(fù)原的延遲信號(hào)J的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到90分貝以上(約相當(dāng)于96分貝)。
模擬擴(kuò)展變換電路305，按照壓縮變換函數(shù)曲線300a的逆函數(shù)或其近似函數(shù)將延遲信號(hào)J進(jìn)行擴(kuò)展變換，并將其作為回聲信號(hào)B輸出。這里，模擬壓縮變換電路300及模擬擴(kuò)展變換電路305可以是采用放大器的普通對(duì)數(shù)函數(shù)和平方根函數(shù)發(fā)生電路等。因此，由于這些都很簡(jiǎn)單，所以回聲添加電路的整體組成亦就不會(huì)很復(fù)雜。
此外，為了防止發(fā)生重復(fù)畸變，只允許低于延遲電路的采樣頻率一半的頻率成分通過(guò)低通濾波器2和4，與現(xiàn)有技術(shù)同樣被設(shè)置在模擬壓縮變換電路300之前和D/A變換電路304之后。在此，低通濾波器2與模擬壓縮變換電路300之間的相互關(guān)系，以及低通濾波器4與模擬擴(kuò)展變換電路305之間的相互關(guān)系均是可以選擇的。
在這樣組成的電路情況下，包含有原信號(hào)A和回聲信號(hào)B的信號(hào)F，經(jīng)過(guò)由模擬變換壓縮電路300(CMP)、A/D變換電路301、存貯器控制電路302(CTRL)、存貯器303、D/A變換電路304、模擬擴(kuò)展變換電路305(EXP)所組成的延遲電路作一定時(shí)間的延遲而形成回聲信號(hào)B。
這樣形成的回聲信號(hào)B，經(jīng)過(guò)與過(guò)去同樣的衰減器6作適當(dāng)程度的衰減后，再將其由波形合成電路7加到原信號(hào)A中。這樣，原信號(hào)A變成回聲信號(hào)B，通過(guò)反復(fù)地衰減和循環(huán)，而形成附加有回聲的音頻信號(hào)C，并取得回聲效果。最后，此音頻信號(hào)C由揚(yáng)聲器發(fā)出聲音向外輸出，或通過(guò)錄音電路被記錄在磁帶上。
這時(shí)，由于很容易將原信號(hào)A的動(dòng)態(tài)范圍做到90分貝以上，原信號(hào)A和回聲信號(hào)B的動(dòng)態(tài)范圍可同時(shí)達(dá)到90分貝以上，所以能確保音頻信號(hào)C的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到90分貝。同時(shí)，即使回聲信號(hào)的音質(zhì)有所降低，而整體的音質(zhì)則依靠原信號(hào)的維護(hù)，而幾乎不存在音質(zhì)上的問(wèn)題。
下面對(duì)單純?cè)鲩L(zhǎng)并向上凸起的壓縮變換函數(shù)曲線300a加以說(shuō)明。首先，以具體實(shí)例來(lái)介紹通訊等領(lǐng)域中采用的對(duì)數(shù)函數(shù)，然后介紹平方根函數(shù)。
為了使說(shuō)明簡(jiǎn)單起見(jiàn)，將作為換擬壓縮變換電路300的輸入信號(hào)的模擬信號(hào)F及作為其輸出信號(hào)的模擬信號(hào)G的可選取值的范圍各自定義為最小值為“0”，最大值為“1”，來(lái)作為正規(guī)壓縮變換函數(shù)的說(shuō)明。這樣，此壓縮變換函數(shù)曲線就如圖所示，被限定為通過(guò)原點(diǎn)(0，0)和點(diǎn)(1，1)的曲線形狀。
雖然此對(duì)數(shù)函數(shù)是一種單純?cè)鲩L(zhǎng)并向上凸起的函數(shù)曲線，但即使對(duì)上述那樣的正規(guī)化曲線而言，也還留有一個(gè)自由度。為此，如借助于規(guī)定原點(diǎn)(0，0)處的斜率(見(jiàn)圖1曲線中的點(diǎn)劃線)，則就確定了一定形狀的對(duì)數(shù)函數(shù)曲線。
一方面，原點(diǎn)處壓縮變換函數(shù)曲線的斜率是表征微弱輸入信號(hào)時(shí)的放大系數(shù)。這一斜率相當(dāng)于斜率為“1”的線性變換時(shí)的動(dòng)態(tài)范圍的增長(zhǎng)速率。因此，如果按照原點(diǎn)處斜率陡峭的對(duì)數(shù)函數(shù)曲線進(jìn)行壓縮變換的話，大音量中的音質(zhì)雖有損失，但卻可提高動(dòng)態(tài)范圍。
附帶提一下，在數(shù)字通訊領(lǐng)域中，在較少通信量時(shí)取得大的動(dòng)態(tài)范圍的一種目前采用的方法是“μ-255對(duì)數(shù)壓縮擴(kuò)展法;”。
在采用這一方法時(shí)，為了兼顧音質(zhì)和動(dòng)態(tài)范圍兩方面的要求，原點(diǎn)處的斜率約為16的水平(見(jiàn)圖1中的300b)。據(jù)稱(chēng)，采用8畢特的數(shù)字通信時(shí)，實(shí)際上可以得到相當(dāng)于12畢特情況下的72分貝的動(dòng)態(tài)范圍。但是，這里是針對(duì)原信號(hào)本身的壓縮和再生的情況。在形成回聲成分的回聲添加電路情況下，條件就不同了。就是說(shuō)，因?yàn)榛芈曅盘?hào)不是單純被利用的，所以在本發(fā)明中，動(dòng)態(tài)范圍是最主要的，而音質(zhì)則要作更多犧牲，以此來(lái)進(jìn)一步提高其動(dòng)態(tài)范圍。此時(shí)，原點(diǎn)處的斜率要大于32，這樣就可節(jié)省5畢特以上。例如，數(shù)字信號(hào)為8畢特時(shí)原點(diǎn)處的斜率為128的情況下(見(jiàn)圖1中的300a)，實(shí)際上可取得相當(dāng)于15畢特90分貝的動(dòng)態(tài)范圍的效果。
下面對(duì)采用平方根函數(shù)作為壓縮變換函數(shù)的情況予以說(shuō)明。按照前述的正規(guī)格式確定為一定形式的平方根函數(shù)的曲線形狀。這里，原點(diǎn)處的斜率從理論上說(shuō)為無(wú)窮大。但是，由于是數(shù)字量的變換，所以實(shí)際上的斜率是經(jīng)過(guò)以數(shù)字量表示的最小值時(shí)的斜率。它成為微弱信號(hào)的放大系數(shù)。
因而，在數(shù)字信號(hào)為n畢特時(shí)，其最小值即為1/2n。例如，針對(duì)8畢特的數(shù)字信號(hào)來(lái)考慮時(shí)，實(shí)際的斜率即為256。也就是說(shuō)，在采用平方根函數(shù)的情況下，實(shí)際上可以取得相當(dāng)于16畢特的96分貝的動(dòng)態(tài)范圍的效果。
此外，作為壓縮變換函數(shù)的具體函數(shù)曲線形狀，并不限于這里舉出的對(duì)數(shù)函數(shù)和平方根函數(shù)，而三次根函數(shù)、四次根函數(shù)也可以。即使電路結(jié)構(gòu)上并不實(shí)用的1.5次根函數(shù)也是可以的。必要時(shí)，亦可用單純?cè)鲩L(zhǎng)但向上凸起的函數(shù)。
而且，壓縮變換函數(shù)與擴(kuò)展變換函數(shù)，也可以利用各自的近似折線進(jìn)行近似換算。采用近似函數(shù)曲線在許多情況下使得電路構(gòu)成更為簡(jiǎn)單。
在上述實(shí)施例中，為了清楚地與以前的例子相比較，衰減器5亦被插入在模擬擴(kuò)展變換電路305的輸出與模擬壓縮變換電路300的輸入之間。不過(guò)這一衰減器5亦可被插在D/A變換電路304的輸出與A/D變換電路301的輸入之間。在這種情況下，為了形成回聲信號(hào)，被反饋到本機(jī)的信號(hào)不進(jìn)行多余的壓縮擴(kuò)展，才可防止回聲信號(hào)變壞。
另外，衰減器5采用數(shù)字電路構(gòu)成，接在存貯器控制電路302的輸出與輸入之間，減少對(duì)被輸出的數(shù)字量的除、乘和畢特移位等運(yùn)算，信號(hào)經(jīng)衰減后返回輸入端，加到A/D變換電路301的輸入端，也是可以的。在這種情況下，不使用波形合成電路1，為形成回聲信號(hào)而被反饋到本機(jī)的信號(hào)不僅不作多余的壓縮擴(kuò)展，而且由于是數(shù)字信號(hào)，所以也不受交調(diào)噪聲等的外界干擾。其結(jié)果就是防止了回聲信號(hào)的進(jìn)一步惡化。
但是，回聲添加電路是被用作實(shí)現(xiàn)卡拉OK功能的一部分電路。卡拉OK中所使用的麥克風(fēng)通常容易產(chǎn)生噪聲，容易接受外界的干擾噪聲。如果這些噪聲混入回聲電路中，則就難以得到理想的回聲。下面將對(duì)照?qǐng)D2，對(duì)抑制這種噪聲的對(duì)數(shù)放大電路予以說(shuō)明。
圖2中，10為對(duì)數(shù)變換電路，11為第一級(jí)差分放大電路，12為第二級(jí)差分放大電路，13為輸出級(jí)放大電路，14為檢波電路。
差分放大電路11由以電流鏡形式連接的晶體管負(fù)載、依靠此晶體管負(fù)載產(chǎn)生并經(jīng)集電極供給相同電流值的一對(duì)差分晶體管Q1和Q2、以及被設(shè)置在此一對(duì)差分晶體管下端的控制其工作電流I1的電流控制電路依次連接在電源線Vcc和接地線GND之間組成。其中，晶體管Q1的基極通過(guò)電阻R1來(lái)接收輸入信號(hào)F，晶體管Q2的基極接收確定的基準(zhǔn)電壓。
此外，晶體管Q1的基極和集電極的連接屬于二極管特性，因而所利用的是指數(shù)特性，但如圖4所示那樣，在發(fā)射極端接入電阻，替代二極管連接，從而產(chǎn)生指數(shù)函數(shù)特性，也是可以的。
差分放大電路12同樣也由以電流鏡式連接的晶體管負(fù)載、依靠此晶體管負(fù)載產(chǎn)生并經(jīng)集電極供給的相同電流值的一對(duì)差分晶體管Q3和Q4、以及被設(shè)置在這一對(duì)差分晶體管下端的控制其工作電流I2的電流控制電路依次連接在電源或Vcc和接地線GND之間組成。晶體管Q4的基極接收差分放大電路11的輸入信號(hào)F端的晶體管Q1的集電極電壓，晶體管Q3的基極接收前述的基準(zhǔn)電壓。
輸出級(jí)放大電路13接收由差分放大電路12輸出的電流信號(hào)F′作為其輸入信號(hào)，在對(duì)其進(jìn)行放大的同時(shí)再將其變換為電壓信號(hào)，從而形成輸出信號(hào)G。
撿波電路14對(duì)該輸出信號(hào)G進(jìn)行撿波，撿出其振幅電平，從而得到撿波信號(hào)G′。
這一撿波信號(hào)G′被反饋到差分放大電路11的電流控制電路作為其控制信號(hào)，以使工作電流I能對(duì)應(yīng)于輸出信號(hào)G的電平變化。
在這樣構(gòu)成的情況下，首先，作為輸入信號(hào)的電壓信號(hào)F經(jīng)過(guò)電阻R1變換成電流信號(hào)。在接收這一信號(hào)的差分放大電路11中，取決于此電流信號(hào)的電壓差即成為晶體管Q1和Q2的基極與發(fā)射極間的電壓差，接著由差分放大電路12將該電壓差變換成電流信號(hào)F′輸出。然后，此電流信號(hào)F′在輸出級(jí)放大電路13中通過(guò)電阻R2成為電壓信號(hào)，并作為輸出信號(hào)G輸出。
這時(shí)，由輸入信號(hào)F直到成為輸出信號(hào)G的整個(gè)電路的總的放大系數(shù)，通常由電阻R2與電阻R1的電阻比及電流I1與電流I1的電流比來(lái)決定。
在這種情況下，由于這一放大系數(shù)是由一定大小的電流I2與為輸出信號(hào)G所控制的電流I1的電流比所確定的，所以該電路在整體上就成為一個(gè)與輸出信號(hào)本身反饋的電平相對(duì)應(yīng)地來(lái)改變其自身的放大系數(shù)的電路。這種放大系數(shù)的變化，在差分放大電路11的放大系數(shù)隨工作電流I1作指數(shù)函數(shù)變化時(shí)，由于此工作電流工是受反饋量的大小控制的，因而也就呈對(duì)數(shù)函數(shù)的變化。
由于電阻R1和R2是固定電阻，通常電阻R2與電阻R1的比總是一定值。但是，當(dāng)輸入信號(hào)F的信號(hào)電平微弱時(shí)，相應(yīng)的輸出信號(hào)的電平也微弱，如果這時(shí)工作電流I1再很小的話，晶體管Q1和Q2的工作電阻則不能再忽略。這一工作電阻與放大系數(shù)的關(guān)系，就如同與前面的電阻R1串聯(lián)連接一樣的作用。因此，如圖3所示的特性曲線所示，在輸入信號(hào)F的信號(hào)電平微弱的情況下，雖然其對(duì)數(shù)函數(shù)的變換是基于電流比，但實(shí)際上信號(hào)G的振幅電平被抑制得更小。
卡拉OK中所使用的麥克風(fēng)，通常是為了拾取人的聲音。因此，信號(hào)不能過(guò)分的微弱。在此，借助于對(duì)上述輸出信號(hào)G的振幅電平的進(jìn)一步抑制，比麥克風(fēng)所拾取的人的聲音更小的外面干擾噪聲也就受到抑制，而且能防止這種干擾噪聲混入回聲添加電路和進(jìn)行循環(huán)。其結(jié)果就能清晰地附加上回聲。
另外在圖4中雖然列舉出了另一結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，但其作用效果與上述實(shí)施例是相同的。這里就不對(duì)其工作情況具體說(shuō)明了。
由上面的介紹可能理解到，采用本發(fā)明的回聲添加電路時(shí)，可按照單純?cè)鲩L(zhǎng)并向上凸起的函數(shù)曲線保持其動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)進(jìn)行壓縮變換和擴(kuò)展變換。因此，既減少了為進(jìn)行延遲的數(shù)字電路中的畢特(位)數(shù)目，又滿足了動(dòng)態(tài)范圍的要求，而且作為最終的總的輸出信號(hào)，仍能依靠原信號(hào)來(lái)保持必要的音質(zhì)等的精確度。
其結(jié)果是，由于能利用較少的畢特?cái)?shù)的延遲電路，而能保證等效地相當(dāng)于更多畢特?cái)?shù)目的動(dòng)態(tài)范圍，從而可使得A/D變換器和D/A變換器變得簡(jiǎn)單，并且存貯器的容量也可相應(yīng)減小。


圖1為本發(fā)明所構(gòu)成的回聲添加電路的一實(shí)施例的方框圖;
圖2為本發(fā)明所構(gòu)成的對(duì)數(shù)變換電路的一實(shí)施例的方框圖;
圖3為本發(fā)明所構(gòu)成的對(duì)數(shù)變換電路的變換特性曲線;
圖4為本發(fā)明所構(gòu)成的對(duì)數(shù)變換電路的另一實(shí)施例的方框圖;
圖5為采用BBD的已有技術(shù)中構(gòu)成的回聲添加電路方框圖;
圖6為采用數(shù)字電路的已有技術(shù)中構(gòu)成回聲添加電路的方框圖。
圖中1-波形合成電路;2-低通濾波器(LPE);3-延遲電路(BBD);4-低通濾波器(LPE);5，6-衰減器(ATT);7-波形合成電路;8，9-回聲添加電路;10-對(duì)數(shù)變換電路;31-A/D變換電路;32-存貯器控制電路(CTRL);33-存貯器;34-D/A變換電路;300-模擬壓縮變換電路(CMP);301-A/D變換電路;302-存貯器控制電路;303-存貯器;304-D/A變換電路;305-模擬擴(kuò)展變換電路(EXP)。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)接收音頻信號(hào)并將此音頻信號(hào)進(jìn)行延遲形成回聲信號(hào)、再將所述回聲信號(hào)添加到所述音頻信號(hào)上并輸出附帶有回聲的音頻信號(hào)的回聲添加電路，其特征在于具有使所述音頻信號(hào)，或包含有所述音頻信號(hào)及所述回聲信號(hào)的信號(hào)按照單純?cè)鲩L(zhǎng)并向上凸起的壓縮變換函數(shù)曲線(或其近似函數(shù)曲線)進(jìn)行壓縮的模擬變換電路；將所述經(jīng)過(guò)壓縮變換的信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的模擬變換電路；將所述經(jīng)過(guò)壓縮變換的信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)的A/D變換電路；存貯數(shù)字信號(hào)的存貯器；將所述存貯器中在一定的延遲時(shí)間內(nèi)所存貯的所述數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào)、并作為延遲信號(hào)輸出的D/A變換電路；和使所述延遲信號(hào)按照所述壓縮變換函數(shù)曲線的逆函數(shù)曲線(或其近似函數(shù)曲線)進(jìn)行擴(kuò)展變換、并作為所述回聲信號(hào)輸出的模擬擴(kuò)展變換電路。
2.權(quán)利要求1中所述的回聲添加電路，其特征在于所述壓縮變換函數(shù)曲線，在將所述模擬壓縮變換電路的輸入信號(hào)及輸出信號(hào)的值的范圍分別正規(guī)化定為最小值為“0”、最大值為“1”時(shí)，為在原點(diǎn)(0，0)處的斜率大于32的單純?cè)鲩L(zhǎng)并向上凸起的函數(shù)曲線。
3.權(quán)利要求1中所述的回聲添加電路，其特征還在于所述的模擬壓縮變換電路具有-第一放大電路，它具有一對(duì)差分晶體管和接于該差分晶體管下方并工作電流流過(guò)該差分晶體管的電流控制電路，用來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述輸入信號(hào)與一定的基準(zhǔn)值之差的電壓信號(hào);-第二放大電路，它接收所述電壓信號(hào)，輸出所述電壓信號(hào)值相對(duì)應(yīng)的電流值的電流信號(hào);和-第三放大電路，它接收所述電流信號(hào)，按一定的放大系數(shù)將所述電流信號(hào)放大，由此產(chǎn)生所述輸出信號(hào);所述工作電流的大小按照所述輸出信號(hào)的大小或電平加以控制。
4.權(quán)利要求3中所述的回聲添加電路，其特征還在于所述差分晶體管的接收所述輸入信號(hào)一端的晶體管基極和集電極相連接。
全文摘要
為實(shí)現(xiàn)使用較少畢特?cái)?shù)的數(shù)字處理，而能取得等效的相當(dāng)于較多畢特?cái)?shù)的動(dòng)態(tài)范圍的效果，本發(fā)明所采用的措施是，首先用模擬壓縮變換電路(CMP)300進(jìn)行非線性變換，其效果是既能保持動(dòng)態(tài)范圍減少了畢特?cái)?shù)。因此，就又減少了由A/D變換電路301、存貯器控制電路(CTRL)302、存貯器303和D/A變換電路304組成的數(shù)字延遲電路的規(guī)模。并且，由于由模擬擴(kuò)展變換電路(EXP)305復(fù)原的回聲信號(hào)B與原信號(hào)A相混合，所以仍能保證附帶有回聲的音響信號(hào)C在實(shí)用上具有滿意的音質(zhì)。
文檔編號(hào)G10K15/12GK1074795SQ9211281
公開(kāi)日1993年7月28日 申請(qǐng)日期1992年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月24日
發(fā)明者伊澤芳, 林成嘉, 平井潤(rùn) 申請(qǐng)人:郎武株式會(huì)社