專利名稱：用于調(diào)整音頻信號的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)整音頻信號的系統(tǒng)和方法，尤其是由通信設(shè)備中的揚聲器所產(chǎn)生的音頻信號。
背景技術(shù)：
在電子領(lǐng)域，通過產(chǎn)生表示可聽信號的電信號并將該信號饋送到揚聲器來產(chǎn)生可聽音頻信號。利用已知的模擬和數(shù)字信號處理技術(shù)，可以對音頻信號進(jìn)行多種調(diào)整，包括改變其音量、音調(diào)和頻率。
對于如蜂窩電話等通信設(shè)備，當(dāng)前的特性提供了有選擇地增加和減小由設(shè)備的揚聲器所產(chǎn)生的音頻信號的音量設(shè)置。對于具有聽力障礙的蜂窩電話用戶而言，當(dāng)接聽電話時，可能要將電話的音量設(shè)置放在“高”音量電平，以提高呼叫該用戶的呼叫方的音頻信號。代替地，可以將音量設(shè)置設(shè)置為足夠高的電平，使用戶能夠聽到由蜂窩電話產(chǎn)生的音頻信號，而無需將蜂窩電話緊貼用戶的耳朵。當(dāng)用戶檢查其語音郵件系統(tǒng)時，此設(shè)置是有用的。這里，利用高音量電平，他可以在能夠看到蜂窩電話的小鍵盤的同時，將蜂窩電話握持在其面前并收聽其消息。這使得用戶能夠看到小鍵盤，并在其通過語音郵件系統(tǒng)的命令導(dǎo)航時，快速按下適當(dāng)?shù)陌存I。
在蜂窩電話上提高音量超過閾值電平將失真引入所產(chǎn)生的音頻信號，從而使該音頻信號難以理解。
已知的信號處理技術(shù)提供了對音頻信號的動態(tài)監(jiān)視，以動態(tài)地識別何時音頻信號具有過度的失真，然后，向其提供校正整形信號，以減小失真。這種技術(shù)效果很好，但利用了需要大量信號處理能力以實時實現(xiàn)其的復(fù)雜評估技術(shù)。如蜂窩電話等較小的設(shè)備具有有限的信號處理能力，并且可能不具有足夠的能力來實現(xiàn)這些技術(shù)。
需要一種按照有效方式來調(diào)整音頻信號的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面中，提出了一種用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的方法。所述方法包括識別與信號相關(guān)的特性，以及識別該特性的質(zhì)量閾值；識別在超過質(zhì)量閾值時使用的第一組信號調(diào)整參數(shù)；以及識別在未超過質(zhì)量閾值時使用的第二組信號調(diào)整參數(shù)。此外，在通信設(shè)備中，所述方法還包括監(jiān)視針對所述特性的當(dāng)前設(shè)置值；以及檢測當(dāng)前設(shè)置值是高于還是低于質(zhì)量閾值。如果所述數(shù)值高于質(zhì)量閾值，則所述方法利用通信設(shè)備中的數(shù)字信號處理設(shè)備、數(shù)字信號處理設(shè)備中所定義的處理濾波器、第一組調(diào)整參數(shù)值和信號值，處理所述信號值，以產(chǎn)生第一輸出信號值。如果所述數(shù)值低于質(zhì)量閾值，則所述方法利用數(shù)字信號處理設(shè)備、處理濾波器、第二組調(diào)整參數(shù)值和信號值，處理所述信號值，以產(chǎn)生第二輸出信號值。
在所述方法中，所述特性可以是音量電平；所述質(zhì)量閾值可以是通信設(shè)備的操作參數(shù)中的設(shè)置音量電平；所述濾波器可以是有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器；所述第一組調(diào)整參數(shù)可以是FIR濾波器的第一組系數(shù)；以及所述第二組參數(shù)可以是FIR濾波器的第二組系數(shù)。
在所述方法中，所述第一組可以提供一組系數(shù)，用于調(diào)整音頻信號，使其符合音頻通過掩碼(audio frequency pass mask)。
在所述方法中，所述音頻通過掩碼可以是與GSM標(biāo)準(zhǔn)兼容的掩碼。
在所述方法中，所述第二組可以提供一組系數(shù)，用于調(diào)整音頻信號，從而削減(roll-off)音頻信號中的低頻分量。
在所述方法中，所述第二組還可以提供一組系數(shù)，用于進(jìn)一步調(diào)整音頻信號，從而提升音頻信號中的高頻分量。
在第二方面中，提出了一種用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用于接受改變音頻信號的音量的請求的模塊；用于接收音頻信號，并將音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字化音頻信號的模塊；微處理器；數(shù)字信號處理器，用于利用濾波器、數(shù)字化音頻信號和當(dāng)前參數(shù)集合，處理數(shù)字化音頻信號，并產(chǎn)生數(shù)字輸出信號；以及在微處理器上進(jìn)行操作的算法；用于將數(shù)字化音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號，并將模擬音頻信號提供給揚聲器的模塊。所述算法適合于檢測改變音量的請求何時發(fā)生；識別該請求所請求的新音量電平；如果超過音量閾值，則選擇第一組音頻信號調(diào)整參數(shù)，作為選定組；如果未超過音量閾值，則選擇第二組音頻信號調(diào)整參數(shù)，作為選定組；以及如果數(shù)字信號處理器中的當(dāng)前參數(shù)集合不同于選定組，則將選定組提供給數(shù)字信號處理器。
在所述系統(tǒng)中，所述濾波器可以是有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器；所述第一組參數(shù)可以是FIR濾波器的第一組系數(shù)；以及所述第二組參數(shù)可以是FIR濾波器的第二組系數(shù)。
在所述系統(tǒng)中，所述第一組可以提供一組系數(shù)，用于調(diào)整音頻信號，使其符合音頻通過掩碼。
在所述系統(tǒng)中，所述音頻通過掩碼可以是與GSM標(biāo)準(zhǔn)兼容的掩碼。
在所述系統(tǒng)中，所述第二組調(diào)整參數(shù)可以提供一組系數(shù)，用于調(diào)整音頻信號，從而削減音頻信號中的低頻分量。
在所述系統(tǒng)中，所述第二組調(diào)整參數(shù)還可以提供一組系數(shù)，用于進(jìn)一步調(diào)整音頻信號，從而提升音頻信號中的高頻分量。
在其他方面中，提出了上述方面的各種組合集合和子集。


通過以下僅作為示例說明了本發(fā)明的原理的、特定實施例的描述和附圖，本發(fā)明的前述和其他方案將變得更為明顯。在附圖中，相同元件由相同的參考符號表示(其中各個元件具有唯一的字母后綴)圖1是與實施例相關(guān)的通信設(shè)備的方框圖；圖2是與圖1所示的通信設(shè)備相關(guān)的操作元件的示意圖；圖3是示出了由圖1所示的通信設(shè)備產(chǎn)生的音頻信號的選定輸出電平的響應(yīng)的頻率響應(yīng)曲線；圖4是示出了由圖1所示的通信設(shè)備產(chǎn)生的音頻信號的選定輸出電平的失真水平的諧波失真曲線；以及圖5是由圖2所示的操作元件所使用的、用于調(diào)整信號的算法的流程圖。
具體實施例方式
通過說明本發(fā)明原理的示例、特定實施例，提供了以下描述和這里所述的實施例。這些示例僅是對本發(fā)明的這些原理的解釋而非限定。在以下描述中，在整個說明書和附圖中，使用相同的參考符號來表示相同的部件。
參照圖1，示出了通信設(shè)備100。使用通信設(shè)備100能夠建立與利用能夠與設(shè)備100進(jìn)行通信的另一設(shè)備的其他人之間的呼叫。設(shè)備100可以是電話、無繩電話、蜂窩電話、啟用了語音的個人數(shù)字助理或提供電子語音通信的任何設(shè)備。其他人可能正在使用與PSTN網(wǎng)絡(luò)(未示出)相連的設(shè)備。這里，可以通過與設(shè)備100相關(guān)聯(lián)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)(未示出)和與其他人的設(shè)備相關(guān)聯(lián)的PSTN網(wǎng)絡(luò)來建立通信。可選地，其他設(shè)備可以是語音郵件系統(tǒng)。
通信設(shè)備100針對其用戶的主要接口元件包括鍵盤102、顯示器104、揚聲器106和麥克風(fēng)108。揚聲器106產(chǎn)生從其他設(shè)備接收到的全部可聽信號。麥克風(fēng)108從用戶處接收他與其他人交談時的全部音頻信號。揚聲器106可以是任何類型的揚聲器，具有適當(dāng)?shù)某叽绾托阅芴匦?，以產(chǎn)生設(shè)備100的音頻信號。對于無線通信接口，設(shè)置天線110，用于接收和發(fā)射針對設(shè)備100的無線信號。
參照圖2，提供了設(shè)備100中的元件的功能方面的細(xì)節(jié)。這里，電路200提供了從設(shè)備100發(fā)射和接收音頻信號的便利性。電路200包括微處理器202、非易失性存儲器204、數(shù)字信號處理(DSP)模塊206、無線電模塊208、天線110、編碼器/解碼器(CODEC)210和揚聲器106。
微處理器202是設(shè)備100的主要控制元件。算法212是在微處理器202上進(jìn)行操作的程序，有效地提供了對設(shè)備100的多種操作的控制，包括呼叫控制、顯示控制和功率管理。微處理器202能夠訪問存儲器204，存儲器204用于存儲由算法212使用的例程、變量和數(shù)據(jù)。在本實施例中，微處理器202是商用微處理器，如可以從ARM、Motorola和Intel得到的微控制器。存儲器204是閃速存儲器件?？梢允褂帽绢I(lǐng)域所知的非易失性存儲器件的其他技術(shù)。代表性的DSP 206可以從多個制造商處購得，包括Texas Instruments和Analog Devices。代表性的CODEC 210可以從Texas Instruments和Analog Devices處購得。代表性的揚聲器106可以從Philips和Foster處購得。
對于設(shè)備100，天線110提供了從其他設(shè)備接收和向其它設(shè)備發(fā)射射頻編碼語音信號的無線接口。天線110與無線電模塊208相連，無線電模塊208將通過天線110接收到的接收無線信號214轉(zhuǎn)換為電信號，從而使其能夠由電路200中的其他元件使用。具體地，模塊208將接收無線信號214轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流216，其是無線信號214中編碼音頻信號的充分表示。類似地，無線電模塊208接收表示用戶交談的數(shù)字化音頻信號、并由麥克風(fēng)104接收的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為針對天線110的電信號，然后，將電信號轉(zhuǎn)換為無線電信號，并向空中發(fā)射。無線電模塊208包括無線電信號處理領(lǐng)域所公知的內(nèi)部電路和例程。
從無線電模塊208向DSP 206提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流216，對DSP 206進(jìn)行編程以有選擇地整形數(shù)字化語音信號，實現(xiàn)對聲音的必需聲學(xué)響應(yīng)特性，以便在揚聲器106上進(jìn)行再現(xiàn)。DSP 206的核心是濾波器218，其提供處理信號輸入(如數(shù)據(jù)216)的算法，并將設(shè)定的調(diào)整系數(shù)應(yīng)用于輸入的各個方面，以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)流222。優(yōu)選地，從微處理器202通過數(shù)據(jù)220提供調(diào)整系數(shù)，作為對DSP 206的另一組輸入。利用所有的輸入和系數(shù)信息，DSP 206利用其內(nèi)部的專用DSP電路，有效地產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)流222。
之后，將輸出數(shù)據(jù)流222提供給CODEC 210，其將流216轉(zhuǎn)換為模擬電信號224，然后，將電信號提供給揚聲器106。揚聲器106將電信號224轉(zhuǎn)換為用戶228能夠聽到的音頻信號226。
應(yīng)當(dāng)清楚的是，其他實施例和處理也能提供將所接收到的基于射頻的信號轉(zhuǎn)換和處理為可聽信號的等價結(jié)果。
現(xiàn)在，將給出由本實施例提供的特定調(diào)整系數(shù)的細(xì)節(jié)。在當(dāng)前的調(diào)整環(huán)境下，蜂窩電話和如設(shè)備100等其他無線通信設(shè)備通常必須滿足與其揚聲器所產(chǎn)生的音頻信號的質(zhì)量有關(guān)的最小操作性能規(guī)范。這種音頻規(guī)范包括信號頻率響應(yīng)和響度當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)。
在圖3中，曲線圖300是全球移動系統(tǒng)(GSM)標(biāo)準(zhǔn)所定義的接收頻率響應(yīng)曲線圖。接收頻率響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求對于給定的頻率范圍，測量到的接收信號頻率響應(yīng)(在揚聲器106上進(jìn)行再現(xiàn))落入特定的掩碼之內(nèi)(以dB為單位進(jìn)行測量)。具體地，GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對于以標(biāo)稱音量設(shè)置進(jìn)行操作的通信設(shè)備，由其揚聲器產(chǎn)生的音頻信號頻率響應(yīng)必須落入由上界302和下界304所限定的浮動模板內(nèi)。上界302是定義了給定頻率的可接受和不可接受響應(yīng)電平的整形頻率響應(yīng)曲線。對于上界302，在給定的頻率，如果測量到的響應(yīng)電平高于上界302，則所測量到的響應(yīng)不符合規(guī)范。類似地，下界304是定義了給定頻率的可接受和不可接受響應(yīng)電平的整形頻率響應(yīng)曲線。對于下界304，在給定的頻率，如果測量到的響應(yīng)電平低于下界304，則所測量到的響應(yīng)不符合規(guī)范。響度標(biāo)準(zhǔn)已知為接收響度當(dāng)量(RLR)。具體地，RLR規(guī)定對于以標(biāo)稱音量設(shè)置進(jìn)行操作的通信設(shè)備，RLR必須在特定的范圍內(nèi)。RLR的計算過程是本領(lǐng)域所公知的。
頻率響應(yīng)曲線306、308和310是由揚聲器106產(chǎn)生的典型響應(yīng)。每條曲線都表示以同一電平驅(qū)動揚聲器106，但具有濾波器218和算法212應(yīng)用不同的濾波器參數(shù)。
頻率響應(yīng)曲線310是未進(jìn)行濾波(即，具有平坦濾波器響應(yīng))的揚聲器106聲學(xué)頻率響應(yīng)。由于曲線310在650Hz附近的區(qū)域不符合頻率響應(yīng)掩碼規(guī)范，其音頻驅(qū)動信號需要均衡或整形，以使其符合該規(guī)范。
頻率響應(yīng)曲線306是將濾波器參數(shù)應(yīng)用于標(biāo)稱音量設(shè)置以使其符合頻率響應(yīng)掩碼規(guī)范的揚聲器106聲學(xué)頻率響應(yīng)?？梢钥吹?，曲線306在其整個頻率范圍內(nèi)都符合頻率響應(yīng)掩碼規(guī)范。
頻率響應(yīng)曲線308是揚聲器106針對不同濾波器參數(shù)集合的聲學(xué)頻率響應(yīng)。曲線308在300Hz附近的區(qū)域不符合頻率響應(yīng)掩碼規(guī)范。與曲線306相比，曲線308表明揚聲器106在較低的頻率上具有較低的輸出電平。這是由于不同的濾波器參數(shù)集合對音頻信號特性的不同整形。曲線308在高于大約520Hz的頻率范圍內(nèi)具有比曲線306更高的輸出電平。在此區(qū)域內(nèi)，已經(jīng)提升了揚聲器的輸出值，以補償與曲線308的輸出電平相對于曲線306的低頻削減相關(guān)聯(lián)的響度損失。此補償確保在音量設(shè)置從一個音量電平切換到其相鄰音量電平時，以及在切換濾波器參數(shù)時，用戶能夠感受到預(yù)期的響度變化，如接收響度當(dāng)量(RLR)所確定的那樣。
參照圖4，對于以給定音量電平產(chǎn)生信號的給定揚聲器，與頻率響應(yīng)相關(guān)的問題是出現(xiàn)在信號中的失真量。通常，由于揚聲器的本質(zhì)操作特性，隨著在揚聲器上再現(xiàn)的信號的音量的增加，音頻信號中的失真也增加。對揚聲器的限制包括其操作頻率范圍和功率處理能力。通常，對于具有給定頻率操作范圍的給定揚聲器，由于與換能器相關(guān)的物體特性，首先導(dǎo)致低頻信號的失真。但是，揚聲器可能也具有用于創(chuàng)建具有較高頻率的信號的敏感元件。因此，如果高壓信號損壞了敏感元件，則將導(dǎo)致高頻信號失真。曲線圖400示出了總諧波失真(作為百分比)，y軸是測量值，x軸是頻率范圍(以Hz為單位)。
曲線402示出了以其標(biāo)稱操作電平驅(qū)動的揚聲器的總諧波失真的代表曲線。在其標(biāo)稱操作電平，其具有如曲線306所示的頻率響應(yīng)(圖3)。
當(dāng)以在其標(biāo)稱操作范圍之外的較高響度電平驅(qū)動揚聲器時，其開始造成再現(xiàn)信號的失真。代表失真電平如曲線404所示。由曲線404可以看到，失真電平在低頻范圍內(nèi)比高頻范圍內(nèi)高。因此，為了更有效地減小失真，有利地是削減信號中的較低頻率。
利用頻域分析技術(shù)，為了控制失真，本實施例有效地檢查在揚聲器106上再現(xiàn)的音頻信號的當(dāng)前音量電平(圖2)，如果音量電平超過特定的閾值，則衰減音頻信號的特定部分，以減小失真。如果將音量電平減小到低于閾值，則去除衰減。更具體地，當(dāng)音量電平超過預(yù)定閾值時，設(shè)備100有效地對音頻信號施加高通濾波，從而衰減通過截止頻帶的較低頻率，而并不衰減通過截至頻帶的較高頻率。可以根據(jù)不同的性能需求，修改高通濾波器的形狀和截止點。在其他實施例中，也可以使用低通濾波器、陷波濾波器、帶通濾波器、其他類型的濾波器或上述濾波器的任意組合。
對于給定的性能要求集合，必須建立參數(shù)以設(shè)置何時衰減信號以及衰減多少。識別這種特性的一種方法是通過測量其頻率響應(yīng)和失真特性，測量揚聲器106在不同信號電平下的性能。分析測量結(jié)果以識別可能殘生過多失真的音量電平及其相關(guān)頻率響應(yīng)。之后，選擇截止音量電平。當(dāng)揚聲器106的音量電平超過截止音量時，則在特定的頻率處對信號進(jìn)行衰減。同樣通過分析測量結(jié)果來確定對需要衰減的頻率和衰減量的識別。
作為示例，對于以給定音量電平進(jìn)行操作的揚聲器106，其頻率響應(yīng)如曲線圖306所示(圖3)，而其失真電平如曲線404所示(圖4)。為了調(diào)整在該給定音量電平產(chǎn)生的音頻信號的失真特性，對濾波器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以削減較低頻率，產(chǎn)生曲線308，其中曲線308具有相對平坦的響應(yīng)、上界302和下界304。在低頻，曲線308落在下界304之外，但是，這可以是可接受的結(jié)果。應(yīng)當(dāng)清楚的是，曲線308中的信號失真低于曲線310中的信號失真。
盡管頻域分析技術(shù)對于識別性能特性是有用的，但也可以使用時域技術(shù)來實現(xiàn)信號整形算法。時域中的信號整形允許使用DSP技術(shù)來實現(xiàn)其整形特性?，F(xiàn)在，將給出與信號整形的數(shù)字實現(xiàn)相關(guān)的細(xì)節(jié)。
返回圖2，濾波器218是DSP 206的基本塊，并用于計算發(fā)送到揚聲器106的信號的衰減值(如果存在的話)。對于濾波器218，在濾波器218在時域上處理數(shù)據(jù)時，其在頻域中的頻率響應(yīng)由提供給其分接頭(tap)的系數(shù)值確定。在對這些分接頭數(shù)值進(jìn)行編程時，可以使用典型的浮點數(shù)。但是，由于濾波器218以硬件實現(xiàn)，系數(shù)和相關(guān)數(shù)據(jù)被表示為二進(jìn)制格式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。要遵循DSP 206的操作準(zhǔn)則，以實現(xiàn)濾波器218的適當(dāng)實施。
在本實施例中，將有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器用于濾波器218。FIR濾波器具有有限持續(xù)時間的沖激響應(yīng)。如本領(lǐng)域所知，F(xiàn)IR濾波器使用一系列的分接頭來表示以不同的時間間隔獲取抽樣。本實施例的抽樣率是8kHz，提供了125μs的計算時間段。此抽樣率是合理的，因為與設(shè)備100有關(guān)的音頻信號在0到3,400Hz的電話帶寬內(nèi)。在本實施例中，F(xiàn)IR響應(yīng)利用32個點。FIR濾波器的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是以下差分方程(n)=Σi=0N-1[h(i)×x(n-i)]]]>方程(1)其中x(i)是輸入，y(n)是輸出，h(i)是濾波器的單位抽樣響應(yīng)，以及N是濾波器的分接頭數(shù)。
為了確定FIR濾波器的系數(shù)，可以使用幾種已知技術(shù)。如上所述，一項技術(shù)是進(jìn)行頻率測量并確定給定的截止頻率和整形曲線。隨后，可以利用信號處理仿真軟件中已經(jīng)可用的公知技術(shù)，將與整形曲線有關(guān)的頻域信息轉(zhuǎn)換為時域中的一組系數(shù)。
在本實施例中，表A列出了針對設(shè)備100而定義的兩組系數(shù)。將表A中的數(shù)值存儲在非易失性存儲器204中，并由算法212進(jìn)行訪問。集合1提供了用于均衡聲學(xué)響應(yīng)從而使其符合GSM掩碼的一組系數(shù)。在操作中，整形操作將在曲線310中找到的響應(yīng)轉(zhuǎn)換為在曲線306中找到的響應(yīng)(圖3)。集合2提供了用于削減較低頻率以控制失真的一組系數(shù)。在操作中，整形操作將曲線310轉(zhuǎn)換為曲線308。作為增強，調(diào)整兩個集合之間的總體增益，從而使從一個電平到其相鄰電平的音量改變?nèi)匀惶峁┯脩羲谕南嗤懚入娖阶兓?例如，3dB變化)。
表A


參照圖5，當(dāng)操作設(shè)備100時，通常提供用戶可選音量控制，以確保能夠調(diào)整響度當(dāng)量(loudness rating)，以考慮輸入音頻信號的電平和用戶的聽力。通常以均勻的步長實現(xiàn)此音量控制；通常以每次改變3dB作為步長。算法212考慮到特定的音量設(shè)置來控制對信號進(jìn)行的音調(diào)調(diào)整操作。首先，在步驟500，選擇音頻輸出設(shè)備。在步驟502，算法212確定設(shè)備100的當(dāng)前音量設(shè)置，并將其與閾值進(jìn)行比較。如果音量在閾值以下，則算法212在步驟504選擇集合1。DSP 206協(xié)作接受分接頭值和數(shù)據(jù)流218中的輸入數(shù)據(jù)值。但是，在步驟506，如果算法212檢測到音量電平超過閾值，則選擇集合2。在步驟504或506之后，算法212進(jìn)行到步驟508，并檢查當(dāng)前加載的系數(shù)集合是否不同于所選集合。如果當(dāng)前加載集合不同，則執(zhí)行步驟510，并從存儲器中獲得所選集合(集合1或2)，并將其提供給DSP 206。之后，DSP 206的操作循環(huán)產(chǎn)生調(diào)整音頻信號(數(shù)字形式)。之后，在步驟512，設(shè)備100等待音量電平的改變。在檢測到改變時，算法212返回到步驟502。應(yīng)當(dāng)清楚的是，用戶每次選擇設(shè)備100的音量控制時，將音量電平用于確定要向DSP 206提供哪些下載濾波器系數(shù)。在本實施例中，選擇音量設(shè)置“7”(在0～10的尺度內(nèi)，其中將音量設(shè)置“5”定義為標(biāo)稱值，并且每個步長提供3dB的音量步長)作為閾值點。其他實施例可以使用其他的音量步長或針對不同音量電平的額外系數(shù)集合。其他實施例可以使用來自上述算法的操作流程的變化，而仍然能夠?qū)崿F(xiàn)信號整形。其他實施例可以使用更多的系數(shù)集合。
應(yīng)當(dāng)清楚的是，本實施例為潛在的失真信號提供了有效且簡單的整形例程。其他實施例可以使用本領(lǐng)域公知的其他數(shù)字濾波器，如無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器等。
盡管本實施例提供了對失真控制的調(diào)整，其他實施例可以用于調(diào)整其他設(shè)置。這些其他設(shè)置包括但并不限于針對所選信號的信號提升；音量調(diào)整；增益調(diào)整；可編程增益放大器(PGA)步長調(diào)整；側(cè)音頻率調(diào)整；切換調(diào)整；特定頻率抑制調(diào)整；以及針對特定麥克風(fēng)參數(shù)的調(diào)整。
上述實施例對于調(diào)諧設(shè)備100的生產(chǎn)模型中的揚聲器性能而言是有用的。在設(shè)備100的制造過程中，可能在不同的生產(chǎn)批次中使用不同類型的揚聲器106，上述方法可以用于確定一組性能特性，并針對該模型提供信號整形參數(shù)集合。當(dāng)利用該給定模型構(gòu)建設(shè)備100時，將用于該模型的參數(shù)用于衰減音量信號。但是，當(dāng)使用第二揚聲器模型時，則使用所述方法來確定其性能特性和信號整形參數(shù)的集合。因此，當(dāng)使用第二揚聲器時，將不同的調(diào)整參數(shù)提供給設(shè)備100。
一般而言，本實施例識別與音頻信號有關(guān)的特性，并識別針對該特性的質(zhì)量閾值。針對該信號設(shè)置調(diào)整參數(shù)。當(dāng)超過所述特性時，DSP具有一組參數(shù)，用于減少與信號相關(guān)聯(lián)的不想要的因素，以產(chǎn)生減小了不想要的因素的調(diào)整信號。當(dāng)未超過所述特性時，DSP具有另一組參數(shù)，其不必提供需要考慮不想要的因素的輸出信號。
更為具體地，本實施例監(jiān)視通信設(shè)備的音量電平的變化。如果音量電平在預(yù)定閾值以下，則DSP 206具有一組系數(shù)，用于整形音頻信號，使其符合音頻通過掩碼(如圖3所示的掩碼)。如果音量電平超過閾值，則信號中可能存在失真。這樣，按照預(yù)先設(shè)置的形式削減低頻信號，以減小低頻信號的幅度。這樣做具有減輕信號中的任何失真的效果。但是，削減信號具有與其相關(guān)的較小響度。這樣，按照預(yù)先設(shè)置的形式提升高頻信號，以補償從信號中去除的能量。所得到的削減和提升信號提供了模擬了音量中的步進(jìn)增加(如響度上增加3dB)的信號。
應(yīng)當(dāng)清楚的是，在另一實施例中，當(dāng)音量電平減小時，可以步進(jìn)地衰減信號，對信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，以確保符合掩碼。
盡管已經(jīng)參考特定實施例描述了本發(fā)明，但是在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，其各種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的方法，所述方法包括識別與所述信號相關(guān)的特性，以及識別所述特性的質(zhì)量閾值；識別在超過所述質(zhì)量閾值時使用的第一組信號調(diào)整參數(shù)；識別在未超過所述質(zhì)量閾值時使用的第二組信號調(diào)整參數(shù)；以及在所述通信設(shè)備中獲得所述音頻信號的數(shù)字化信號值；監(jiān)視用于所述特性的當(dāng)前設(shè)置值；在檢測到所述當(dāng)前設(shè)置值高于所述質(zhì)量閾值時，利用所述通信設(shè)備中的數(shù)字信號處理設(shè)備、所述數(shù)字信號處理設(shè)備中所定義的處理濾波器、所述第一組調(diào)整參數(shù)值和所述信號值，處理所述信號值，以產(chǎn)生第一輸出信號值；以及在檢測到所述當(dāng)前設(shè)置值低于所述質(zhì)量閾值時，利用所述數(shù)字信號處理設(shè)備、所述處理濾波器、所述第二組調(diào)整參數(shù)值和所述信號值，處理所述信號值，以產(chǎn)生第二輸出信號值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的方法，其特征在于所述特性是音量電平；所述質(zhì)量閾值是所述通信設(shè)備的操作參數(shù)中的設(shè)置音量電平；所述濾波器是有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器；所述第一組參數(shù)是所述FIR濾波器的第一組系數(shù)；以及所述第二組參數(shù)是所述FIR濾波器的第二組系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的方法，其特征在于所述第一組調(diào)整參數(shù)提供一組系數(shù)，用于調(diào)整所述音頻信號，使其符合音頻通過掩碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的方法，其特征在于所述音頻通過掩碼是符合GSM標(biāo)準(zhǔn)的掩碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4之一所述的用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的方法，其特征在于所述第二組調(diào)整參數(shù)提供一組系數(shù)，用于調(diào)整所述音頻信號，從而削減所述音頻信號中的低頻分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的方法，其特征在于所述第二組調(diào)整參數(shù)提供一組系數(shù)，用于進(jìn)一步調(diào)整所述音頻信號，從而提升所述音頻信號中的高頻分量。
7.一種用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于接受改變所述音頻信號的音量的請求的模塊；用于接收所述音頻信號，并將所述音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字化音頻信號的模塊；微處理器；數(shù)字信號處理器，用于利用濾波器、所述數(shù)字化音頻信號和當(dāng)前參數(shù)集合，處理所述數(shù)字化音頻信號，并產(chǎn)生數(shù)字輸出信號；在所述微處理器上進(jìn)行操作的算法，所述算法適合于檢測改變音量的所述請求何時發(fā)生；識別所述請求所請求的新音量電平；如果超過音量閾值，則選擇第一組音頻信號調(diào)整參數(shù)，作為選定組；如果未超過音量閾值，則選擇第二組音頻信號調(diào)整參數(shù)，作為選定組；以及如果所述數(shù)字信號處理器中的所述當(dāng)前參數(shù)集合不同于所述選定組，則將所述選定組提供給所述數(shù)字信號處理器；用于將所述數(shù)字化音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號，并將所述模擬音頻信號提供給揚聲器的模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的系統(tǒng)，其特征在于所述濾波器是有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器；所述第一組調(diào)整參數(shù)是所述FIR濾波器的第一組系數(shù)；以及所述第二組調(diào)整參數(shù)是所述FIR濾波器的第二組系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的系統(tǒng)，其特征在于所述第一組調(diào)整參數(shù)提供一組系數(shù)，用于調(diào)整所述音頻信號，使其符合音頻通過掩碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的系統(tǒng)，其特征在于所述音頻通過掩碼是符合GSM標(biāo)準(zhǔn)的掩碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求7到10之一所述的用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的系統(tǒng)，其特征在于所述第二組調(diào)整參數(shù)提供一組系數(shù)，用于調(diào)整所述音頻信號，從而削減所述音頻信號中的低頻分量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的系統(tǒng)，其特征在于所述第二組調(diào)整參數(shù)提供一組系數(shù)，用于進(jìn)一步調(diào)整所述音頻信號，從而提升所述音頻信號中的高頻分量。
全文摘要
公開了一種用于調(diào)整通信設(shè)備的音頻信號的方法和方法。所述方法包括識別與信號相關(guān)的特性，以及識別特性的質(zhì)量閾值；識別在超過質(zhì)量閾值時使用的第一組信號調(diào)整參數(shù)；識別在未超過質(zhì)量閾值時使用的第二組信號調(diào)整參數(shù)。而且，所述設(shè)備監(jiān)視針對所述特性的當(dāng)前設(shè)置值；以及檢測當(dāng)前設(shè)置值是高于還是低于質(zhì)量閾值。如果所述數(shù)值高于質(zhì)量閾值，則所述設(shè)備利用DSP、DSP中所定義的處理濾波器、第一組調(diào)整參數(shù)值和信號值，產(chǎn)生第一輸出信號值。如果所述數(shù)值低于質(zhì)量閾值，則所述設(shè)備利用DSP、濾波器、第二組調(diào)整參數(shù)值和信號值，產(chǎn)生第二輸出信號值。
文檔編號H03G3/20GK1716764SQ200510074690
公開日2006年1月4日 申請日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者克里斯托夫·福里斯特, 拉里·霍克, 阮保 申請人:捷訊研究有限公司