專利名稱：用以處理信號的電路,聲頻系統(tǒng)和方法,和一種諧波發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種處理聲頻信號的電路，包括-接收音頻信號的輸入端和提供輸出信號的輸出端，-連接至輸入端用以選擇聲頻信號頻帶的選頻器，-與選頻器連接用于產(chǎn)生選定信號諧波的諧波發(fā)生器，-與輸入端和諧波發(fā)生器相連為輸出端提供輸入信號與所產(chǎn)生的諧波信號之和的加法器。
本發(fā)明也涉及到包含這種電路的一種聲頻還原系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及到一種處理聲頻信號的方法，此方法包括以下步驟-選定此聲頻信號的頻帶，-生成此所選信號之諧波，-提供此聲頻信號與所產(chǎn)生諧波的和。
序言中所提及電路可從EP-A 546 619中獲得。在這種已知的電路中輸入信號的低頻段被選定并被提供給諧波發(fā)生器以產(chǎn)生該所選信號的諧波。用這種方法使聲頻信號的低頻感知效果得以改善。在此已知電路中一個全波整流器被用作諧波發(fā)生器。全波整流器的一個缺點是它只能產(chǎn)生偶次諧波。
本發(fā)明的一個目的就是為處理聲頻信號提供一種電路，其中任何非線性器件都可以用作諧波發(fā)生器，用來產(chǎn)生所需諧波的任意組合。
按照本發(fā)明的電路，其特征在于該電路還包括-用以檢測包含選定頻帶之聲頻信號頻譜的至少一部分電平的檢測器，-根據(jù)上述電平對所產(chǎn)生的諧波進行比例換算的比例換算器。
本發(fā)明是基于這樣一種認識，在現(xiàn)有技術中全波整流器只能產(chǎn)生與基波有固定振幅比例關系的偶次諧波。用本發(fā)明的辦法，任何非線性器件都可以用作為諧波發(fā)生器，因此可以自由地生成奇次和偶次諧波的任意組合且與基波的振幅比例關系亦可自由設定。然而，任何任意諧波發(fā)生器的使用會導致與高輸入電平相比在低輸入信號處產(chǎn)生不同的低頻感知。這是由于在非線性器件，如二極管中，所產(chǎn)生諧波的振幅與基波振幅的比例關系是非線性的，而由全波整流器所產(chǎn)生諧波的振幅與基波振幅則成線性關系。使用本發(fā)明所述方法可以適當?shù)乇壤龘Q算所產(chǎn)生諧波，因而允許自由選擇任何非線性器件作為諧波發(fā)生器，而使其低頻感知不依賴于電平大小。
按照本發(fā)明的電路的一種實施方案的特征在于輸入端通過一個濾波器接至加法器上，此濾波器具有高通轉(zhuǎn)移函數(shù)用以選通高于由選頻器選通之頻率的頻率。通過這種辦法，提供給加法器的信號的頻率范圍沒有產(chǎn)生交疊，因而避免了由于頻率范圍交疊而對這些頻率產(chǎn)生額外和異常的增強。
按照本發(fā)明的電路的一種實施方案的特征在于檢測器的輸入被連接至選頻器的輸出。通過這種辦法所產(chǎn)生諧波的振幅直接與諧波發(fā)生器輸入信號的振幅有關。另外，在這種方法中，選頻器有兩種用途，既用作電平的檢測又為諧波發(fā)生器選通信號。這樣設計的電路更經(jīng)濟。
按照本發(fā)明的電路的一種實施方案的特征在于該電路包括至少又一個信號處理級，連接于輸入端和加法器的另一輸入端之間，此又一個信號處理級包括-與輸入端相連的又一個選頻器，具有選通與選頻器所選信號頻率相鄰的輸入信號一部分頻帶的選頻特性，-連接至此又一個選頻器上用以產(chǎn)生由此又一個選頻器所選信號之諧波的又一個諧波發(fā)生器，-接至此又一個選頻器上用以檢測此又一個選頻器所選信號電平的又一個檢測器，-用以依據(jù)上述電平對此又一個諧波發(fā)生器所產(chǎn)生諧波進行比例換算的又一個比例換算器。
通過提供兩個(或更多)用來產(chǎn)生諧波的并行通路，可以削弱交互調(diào)制效應。如果兩個或更多的強低頻信號被同時加到諧波發(fā)生器的輸入端就會產(chǎn)生這種交互調(diào)制效應。通過使用多個具有相鄰通帶且通帶足夠窄的選頻器和多個諧波發(fā)生器，兩個強低頻信號同時出現(xiàn)在一個諧波發(fā)生器輸入端的幾率基本上減小了。通過給每個單獨信號通路都提供了單獨的檢測器，每個通路中所產(chǎn)生諧波的振幅只與產(chǎn)生此諧波的信號成分有關。這樣會使聲音更為自然。
按照本發(fā)明的電路的一種實施方案的特征在于諧波發(fā)生器包含多個級聯(lián)乘法器，每個乘法器有兩個輸入端和一個輸出端，級聯(lián)中的第一個乘法器的兩個輸入端都與諧波發(fā)生器的輸入端相連，其余乘法器的另一輸入端也連至諧波發(fā)生器的輸入端上，每個乘法器的輸出端分別通過一個因子連至另一加法器的一個相應輸入端，諧波發(fā)生器的輸入端也通過一個因子與加法器的一輸入端相連，加法器還接受一個定值，此加法器的輸出即為所產(chǎn)生的諧波。
用這種辦法制成了一種靈活的諧波發(fā)生器。通過改變乘法器的數(shù)量和因子值，可生成具有自由決定振幅的任意數(shù)量的諧波。
本發(fā)明所述電路的一種實施方案的特征在于諧波發(fā)生器包含過零檢測器和根據(jù)檢測到的過零信號而生成波形的波形發(fā)生器，所產(chǎn)生的波形的幅度由檢測器提供之電平控制。
通過將諧波發(fā)生器分解為過零檢測器和波形發(fā)生器，就可以基于所檢測到的過零信號產(chǎn)生具有固定振幅的諧波。通過選用適當?shù)牟ㄐ慰梢哉{(diào)節(jié)諧波的數(shù)量和振幅。通過控制檢測到的電平的振幅，所產(chǎn)生的諧波被調(diào)整為聲頻信號。
本發(fā)明所述電路的一種實施方案的特征在于波形發(fā)生器包含由檢測器所提供的電平來控制的電流源，電容和依據(jù)所檢測過零信號而對此電容進行充放電的裝置。
這是用于本發(fā)明的一種波形發(fā)生器的簡單而有利的實施方案。
根據(jù)本發(fā)明至少包含一個揚聲器的聲頻系統(tǒng)的實施方案，其特征在于選頻器所選頻帶與揚聲器的高通特性無交疊。
用這種辦法，該電路就可以對揚聲器的低頻缺陷進行補償，因為該電路只處理那些揚聲器不能充分再現(xiàn)的頻率成分。
按照本發(fā)明的方法的特征在于此方法還包括依據(jù)包含選定頻帶之聲頻信號至少一部分頻譜的電平對所產(chǎn)生的諧波進行比例換算的步驟。
本發(fā)明也提供一種用于產(chǎn)生輸入信號諧波的諧波發(fā)生器，該諧波發(fā)生器包含多個級聯(lián)乘法器，每個乘法器有兩個輸入端和一個輸出端，級聯(lián)中的第一個乘法器的兩個輸入端都與諧波發(fā)生器的輸入端相連，其余乘法器的另一輸入端也連至諧波發(fā)生器的輸入端上，每個乘法器的輸出端分別通過一個因子連至另一加法器的一個輸入端，諧波發(fā)生器的輸入端也通過一個因子與加法器的一輸入端相連，加法器還接受一個定值，此加法器的輸出即為所產(chǎn)生諧波。通過選擇適當數(shù)量的乘法器和適當?shù)囊蜃又?，可以產(chǎn)生具有獨自可選振幅且數(shù)目任意的諧波。
本發(fā)明還提供一種用于產(chǎn)生輸入信號諧波的諧波發(fā)生器，它包含過零檢測器，用以檢測提供給該諧波發(fā)生器的輸入信號中的過零信號，和波形發(fā)生器，用以根據(jù)檢測到的過零信號來生成某種波形，所產(chǎn)生的波形之振幅由上述輸入信號的電平來控制。
這是諧波發(fā)生器的一種簡單的實現(xiàn)方案。通過依據(jù)所檢測過零信號生成一種波形，就產(chǎn)生了具有穩(wěn)定振幅的諧波。通過依據(jù)輸入信號電平控制諧波振幅，可以按比例換算所產(chǎn)生的諧波。這樣所產(chǎn)生諧波的振幅就可以與輸入信號的電平成比例關系。通過選擇適當?shù)牟ㄐ?方波/鋸齒波/三角波等)來產(chǎn)生所需諧波。
諧波發(fā)生器的一種實施方案的特征在于波形發(fā)生器包含由檢測器所提供的電平來控制的電流源，電容和依據(jù)檢測到的過零信號而對此電容進行充放電的裝置。
這提供了一種根據(jù)檢測到的過零信號生成所需波形的簡單辦法。這些諧波發(fā)生器也可以用于已知電路中甚或從這種或前面所述電路中拿出單獨使用。
本發(fā)明的上述目標和特性參考附圖通過下面對優(yōu)選實施方案的描述將更加清晰，其中

圖1示出了一種用于改善低頻感知效果的已知電路，圖2示出了對應于本發(fā)明的第一種電路的方框圖，圖3示出了用于本發(fā)明的諧波發(fā)生器的一種實施方案，圖4示出了對應于本發(fā)明的第二種電路的方框圖，圖5示出了對應于本發(fā)明的第三種電路的方框圖，圖6示出了用于圖5電路中波形發(fā)生器的第一種實施方案，圖7示出了用于圖5電路中波形發(fā)生器的第二種實施方案，圖8給出幾種不同的基于應用于本發(fā)明中過零檢測器正弦輸入信號而生成之定形波形a～h的圖示，圖9示出了對應于本發(fā)明的第四種電路的方框圖，
圖10給出對應本發(fā)明的一種聲頻系統(tǒng)的圖示。
在這些圖中，相同的部分給出了相同的標號。
圖1示出了一種用于改善低頻感知效果的已知電路。該電路包含一個輸入端10用于接收聲頻信號和一個輸出端12用于提供輸出信號。該電路還包含與輸入端10相連的選頻器20，連接到選頻器20上的諧波發(fā)生器22，連至諧波發(fā)生器22上的帶通濾波器24，和既與輸入端10相連也與帶通濾波器24相連的加法器26，此加法器給輸出端12提供聲頻信號與帶通濾波器24輸出信號的和信號。在EP-A 546 619中，選頻器20是低通濾波器，但它也可以是帶通濾波器用來選通輸入聲頻信號的一部分頻譜。帶通濾波器24用于削弱任何多余的高、低頻成分，但它對本電路卻并不是必需的。一個全波整流器用作諧波發(fā)生器22來生成提供給它的輸入信號的諧波。通過在輸入聲頻信號中加入這些諧波，使此聲頻信號具有了更多的低頻內(nèi)容，這就改善了低頻感知效果。用于EP-A 546 619中的諧波發(fā)生器22只能產(chǎn)生偶次諧波?？梢杂昧硗獾姆蔷€性器件來代替此全波整流器，非線性器件也可產(chǎn)生非偶次諧波。如二極管就顯示了這種非線性特性。但是所增加的低頻內(nèi)容的效果卻依賴于輸入聲頻信號的電平。
圖2示出了按照本發(fā)明的第一種電路的方框圖。與圖1比較有如下變化-帶通濾波器24被去掉了，-加入了檢測器28，其輸入與選頻器20的輸出相連，-除法器30被插入到選頻器20和諧波發(fā)生器22之間，其一個輸入端與選頻器20的輸出相連，另一個輸入端與檢測器28的輸出相連，輸出接到諧波發(fā)生器22上，-乘法器32被插入到諧波發(fā)生器22和加法器26之間，其一個輸入端與諧波發(fā)生器22的輸出相連，另一個輸入端與檢測器28的輸出相連，輸出連到加法器26上。
檢測器28是一種電平檢測器，用于檢測與選頻器20所選頻帶有關或更確切地說是包含此頻帶的聲頻信號頻譜至少一部分的電平。此被測電平可以是振幅電平，功率電平，峰值電平，平均電平等等。除法器30與乘法器32組成比例器用依據(jù)檢測到的電平對所產(chǎn)生的諧波進行比例換算，該檢測到的電平由檢測器28提供。由于包含了按照本發(fā)明的檢測器和比例換算器，前面提到的低頻效果的電平相關性基本上被消除了。在本發(fā)明中這種電平相關性被認為是由于諧波發(fā)生器22的非線性特性造成的。例如，如果諧波發(fā)生器生成它的輸入信號的二次和三次諧波，這也就意味著該二次諧波振幅將依賴于輸入信號的第二級功率幅度。對于三次諧波這種相關性依賴于第三級功率。這意味著二次諧波和三次諧波的振幅比例關系不是恒定的，而是輸入信號振幅的函數(shù)。因此在低信號電平和高信號電平時所產(chǎn)生的諧波振幅與基波振幅間比例關系是不同的。這解釋了低頻效果依賴于輸入信號振幅的事實。在圖2所示電路中，首先諧波發(fā)生器22的輸入信號被規(guī)一化，即使之基本上與振幅無關。這由除法器30來完成，通過由檢測器28提供的檢測到的電平除選頻器20的輸出信號。這樣，諧波發(fā)生器22的輸入信號被規(guī)一化，23即基本上與電平無關。這就使所產(chǎn)生諧波振幅基本上總是保持一個恒定的比例。在乘法器32中，由諧波發(fā)生器22提供的諧波乘以由檢測器28再次提供的檢測電平。通過使所產(chǎn)生諧波再次與輸入信號振幅相關，所產(chǎn)生諧波就與所處理之聲頻信號具有了合適的振幅關系。最好將提供給諧波發(fā)生器22的輸入信號的電平用于該比例換算過程。然而，只要諧波是根據(jù)直接與該聲頻信號有關，或至少包含一部分該聲頻信號的電平而進行比例換算的，這就不是必需的。這就是說檢測器28的輸入端也可與輸入端10相連，而不與選頻器20的輸出相連。用本發(fā)明的辦法，可使用具有所需非線性特性的任何非線性器件來作為諧波發(fā)生器，因為這些諧波的振幅比例關系基本上總是與輸入信號電平無關。這就可以根據(jù)所需效果自由地選取諧波發(fā)生器22，該諧波發(fā)生器可生成任何所需諧波(奇和/或偶次)及其合適的振幅，而既不再受低頻感知的電平相關性也不再受所產(chǎn)生諧波的有限選擇度(象全波整流器所產(chǎn)生諧波)的限制。
圖3示出了用于本發(fā)明的諧波發(fā)生器的一種實施方案。諧波發(fā)生器22包含一個輸入端210，一個輸出端211，因子221～225，多元級聯(lián)乘法器201～203，每個乘法器有兩個輸入和一個輸出，和加法器204。每個乘法器的一個輸入端都與諧波發(fā)生器22的輸入端210相連。乘法器201的另一輸入端也與輸入端210相連。乘法器202與203的另一輸入端分別與乘法器201與202的輸出相連。乘法器203～201的輸出分別通過因子221～223連至加法器204上。輸入端210也通過因子224與加法器204連上。另外，恒定值“1”也通過因子225接至加法器204。選定C5的值以不讓加法器204的輸出結果中出現(xiàn)直流成分。因子221～225將其各自的值C1～C5乘到各自的輸入信號上。通過將因子值C1～C5設定為適當?shù)闹?，相應地可生成一次到三次諧波的任意組合。如果需要更多或更少次諧波，可增加或減少乘法器和因子的數(shù)量。通過使因子C1～C5可調(diào)，可使所產(chǎn)生諧波之數(shù)量和幅度適于獲得所需低頻效果或適于接入電路中的揚聲器低頻效果不好的情況。所示諧波發(fā)生器允許自由選擇所產(chǎn)生諧波的數(shù)量和幅度。
圖4示出了對應于本發(fā)明電路的第二種實施方案。與圖2相比，除法器30在功效和目的上都被一個自動增益控制電路34所取代，此控制電路用于規(guī)一化諧波發(fā)生器22的輸入信號，而檢測器28的輸出也只與乘法器32的一輸入端相連。自動增益控制電路為通用電路，在此不必贅述。
圖5示出了對應于本發(fā)明電路的第三種實施方案。圖5電路包括連接到輸入端10的選頻器20，與選頻器20相連的諧波發(fā)生器22，與選頻器20相連的檢測器28，與輸入端10和諧波發(fā)生器22相連為輸出端12提供和信號的加法器26。諧波發(fā)生器包含一個過零檢測器240用于檢測由選頻器20所提供信號中的過零情況，和一個波形發(fā)生器241用于根據(jù)檢測到的過零信號產(chǎn)生波形，該波形振幅與由檢測器28所提供的檢測到的電平有關。更確切地說，波形振幅與檢測到的電平成比例?；谶@種目的，定形信號發(fā)生器241既與過零檢測器240也與檢測器28相連。通過根據(jù)所檢測的過零信號生成一種波形，可以生成預先決定且相互間具有恒定振幅關系的諧波。通過選定適當?shù)牟ㄐ慰梢赃x擇某次諧波是否生成，甚至具有哪種振幅關系。例如，方波信號只包含具有預定幅度的奇次諧波，三角波信號包含具有不同幅度的奇次諧波。而鋸齒波信號既包含奇次諧波也包含偶次諧波。根據(jù)檢測到的電平比例換算所生成之波形信號，所產(chǎn)生諧波就與聲頻信號相匹配。任何傳統(tǒng)的過零檢測器都可以用作過零檢測器240，如限幅器等。在采用限幅器的情況下，其輸出信號是一周期內(nèi)有兩個過零點的方波。這種輸出信號其本身即可用作諧波發(fā)生器22的輸出信號，而不必再通過波形發(fā)生器241。在這種情況下，塊241可由一簡單乘法器替代以使過零檢測器240輸出信號的振幅與檢測到的電平相適合。
圖6示出了用于圖5電路中波形發(fā)生器的第一種實施方案。該波形發(fā)生器包含串聯(lián)設置的電阻401，PNP型晶體管402的主電流通路，開關晶體管403和電容404。另一個開關晶體管405與電容404并聯(lián)。晶體管402由連至其基極的電壓源406加以偏壓。晶體管403和405起開關作用，分別由信號CH和RST啟動。電壓源的電壓值是Vb+Vx，其中Vb是偏壓值，Vx是與由檢測器28檢測到的電平有關的電壓值。電阻401，晶體管402和電壓源406組成一個電流源，通過402的主電流通路提供與檢測到的電平成比例關系的電流。當晶體管403由充電信號CH開啟時，由晶體管402提供之電流給電容404充電。當晶體管403截止時，電容404的充電過程結束。通過用復位信號RST來導通晶體管405，電容404被立即放電。CH信號和RST信號由過零檢測器240發(fā)出。電容器兩端電壓信號具有某種波形，包含過零檢測器240輸入信號的諧波，且其振幅與檢測到的電平有關。在圖8的討論中，將聯(lián)系所產(chǎn)生波形的形狀更詳細地介紹信號CH和RST和電壓值Vx。
圖7示出了用于圖5電路中波形發(fā)生器的第二種實施方案。此波形發(fā)生器則包含運算放大器414，其正輸入端接地。電阻412，電容413和開關晶體管415相互并聯(lián)，運放414的負輸入端通過此并聯(lián)電路連至其輸出端。電壓源409通過由開關晶體管410和電阻411組成的串聯(lián)電路連至運放414的負輸入端。開關晶體管410接收充電信號CH而開關晶體管415接收復位信號RST。電壓源409具有電壓值Vx。用充電信號CH使晶體管410開啟時，電容器413被用與檢測到的電平成比例的電流充電，而如果晶體管415導通，電容器413則被立即放電。圖7電路運作方式與圖6電路相似，只是所產(chǎn)生諧波由運算放大器提供，該諧波振幅與檢測到的電平有關。
圖8給出幾種不同的基于應用于本發(fā)明中過零檢測器正弦輸入信號而生成之波形a～h的圖示。在這些圖例中，實線代表正弦輸入信號，虛線代表由波形發(fā)生器241產(chǎn)生的各種形式的波形。t0～t4是輸入信號通過零點的時刻。概括地說，不同波形的產(chǎn)生依賴于-用復位信號RST對電容電壓復位的不同時刻，-用充電信號CH對電容充電的不同時刻，-與電壓值Vx相關的電流幅度例如可以選定與輸入信號(在這種情況下，檢測器28的輸入與輸出信號只是幅度不同)成比例關系的電壓Vx，提供給過零檢測器，或選擇與該輸入信號的絕對值(此時檢測器28包含一個整流器)成比例的Vx值。也可以選擇與其它變量成比例關系的Vx值。
為產(chǎn)生圖8中波形a～h，CH信號可以持續(xù)作用。這意味著在此情況下晶體管403和410可以用短路來替代。對圖8中的波形a和b，分別于每第二個(t2，t4)和每第四個(t4)過零點處產(chǎn)生一個復位脈沖RST。對圖8e在每個過零點都會產(chǎn)生一個復位脈沖。這種復位脈沖RST只是一個短脈沖，在輸入信號通過零點時產(chǎn)生。圖8中波形c，d和f不需要復位信號。這時晶體管405和415可以去掉。對波形h每隔一個過零點產(chǎn)生一個復位脈沖，此時，或者復位脈沖RST持續(xù)到下一過零點或者是充電信號CH在每第二個過零點到下一個過零點間失效，或兩者都有。在后一種情況中，充電信號CH是復位信號RST的逆信號。對波形a，b，f，g和h而言電壓值Vx是提供給過零檢測器240的輸入信號之絕對值的函數(shù)。對波形c，d和e電壓Vx與輸入信號的值成比例，包括正負號。波形e與c的區(qū)別在于對波形c沒有復位信號，而對于波形e則在每個過零點(t0～t4)上都有一個復位信號。對波形h，Vx是輸入信號值還是它絕對值的函數(shù)無關緊要，因為電容器的充電過程只發(fā)生于輸入信號相同相位之時。圖8中波形d可通過下述方法從圖8中波形c派生出來。波形c通過測量電容兩端電壓得到，然后此測量值接受輸入信號的正負號。這可通過將表示輸入信號正負號的信號乘以上述測量值來完成。這種帶符號的信號能直接從非反限幅器的輸出獲得，非反限幅器可用來作為過零檢測器240。為產(chǎn)生波形f，對電容的充電電流要在每第二個過零點反向。不需要復位信號RST。用于指示充電電流方向的信號可通過對表示輸入信號正負號的信號(如前所述)除以因子2來獲得。至于前面所述用于復位的脈沖信號RST的生成方法，技術人員都很清楚，不須贅述。圖8中波形a～h只是為了便于說明而不限無此。
圖9給出了對應于本發(fā)明電路的第四種實施方案的圖示。該電路包含與輸入端10相連的高通濾波器21，多個與輸入端10相連的帶通濾波器20A～20N，多個分別連至帶通濾波器20A～20N的功能塊23A～23N，多個另外的帶通濾波器24A～24N分別與塊23A～23N相連，所述另外的帶通濾波器24A～24N的輸出和高通濾波器21的輸出都連到加法器26上。功能塊23A～23N每個都包含比例換算器和諧波發(fā)生器。例如，這樣的一個塊可以包含圖5所示的塊22和28，或包含圖2所示的塊30，22，32和28，甚或包含圖4所示塊34，22，32，和28。帶通濾波器20A～20N最好具有相互鄰接的帶通特性。比如，帶通濾波器20A可以選通20～30Hz的頻率信號，帶通濾波器20B可選通30～40Hz間頻率信號，等等。用此方法對由每個帶通濾波器20A～20N所選的每一小頻帶，相應地產(chǎn)生諧波信號。分解為小頻帶的優(yōu)點是，在生成諧波信號時會產(chǎn)生較小的交調(diào)失真。如不進行這樣的分解，就可能在諧波發(fā)生器的輸入端出現(xiàn)不止一個的強低頻成分。諧波發(fā)生器22不但會生成這些低頻成分的諧波信號，還會生成混合信號諧波，其中這些強低頻成分相互混雜。由這些混合產(chǎn)物所產(chǎn)生的諧波在原始聲頻信號中不存在，可被認為是失真。而將頻譜分成小帶，再為每個小帶分別配置諧波發(fā)生器就基本上避免了這種交調(diào)效應的發(fā)生。因此，組合的帶通濾波器20A～20N選通聲頻信號頻譜的低通部分。高通濾波器21則最好選通該聲頻信號頻譜的高段，此高段不由帶通濾波器20A～20N選通。在此方法中，高通濾波器21與多元帶通濾波器組20A～20N的選通頻帶間無交疊，因而避免了在輸出端12上輸出的信號中這些低頻成分的過增強。另外的帶通濾波器24A～24N在功能上與圖1所示帶通濾波器24相似。濾波器24A～24N中任一個的帶通特性都和濾波器20A～20N中與其關聯(lián)的那個的帶通特性相一致。比如，濾波器20A在20～30Hz具有帶通特性范圍，那么濾波器24A帶通特性范圍在20～120Hz。這樣最好濾波器24A的高端截止頻率幾倍于濾波器20A的高端截止頻率。對于低端截止頻率也一樣。并不是必須要求濾波器24A～24N與濾波器20A～20N的低端截止頻率相等?？梢杂靡粋€檢測器28依據(jù)同樣的檢測到的電平對塊23A～23N每個中的諧波比例換算。然而最好在每個塊中單獨用一個檢測器。此實施方案提供了一種在聲頻信號中改善低頻感知效果的方法。通過選通聲頻信號的頻帶，生成此所選信號的諧波并依據(jù)此聲頻信號至少一部分頻譜的電平比例換算所產(chǎn)生的諧波，將聲頻信號與諧波信號的和作為輸出信號，這種方法具有與前面所述本發(fā)明實施方案有關的關于本發(fā)明的所有優(yōu)點。本發(fā)明特別適合于具有小揚聲器的聲頻還原系統(tǒng)，如袖珍收音機，CD唱機，盒式錄音機，甚至電視機。通過加入按照本發(fā)明之電路，可改善低頻感知效果。
圖10給出對應本發(fā)明的一種聲頻系統(tǒng)的圖示。該聲頻系統(tǒng)包含一個信號源60連接到用于改善低頻感受的電路61上，電路61與放大器62相連，放大器62連至揚聲器63。信號源60可以從CD，盒式磁帶或接收到的信號或任何其它聲頻源來產(chǎn)生它的信號。電路61可以是圖2，4，5或9中任意一個電路。若所用揚聲器63顯示高通特性，則應用本發(fā)明特別有效。這意味著揚聲器63不能充分地再現(xiàn)低頻成分。最好，電路61中選頻器20的選通頻帶與揚聲器63的高通特性無交疊。這樣所產(chǎn)生諧波只是那些被揚聲器63削弱的或甚至在揚聲器63發(fā)出的聲音信號中沒有出現(xiàn)的頻率成分。聲頻裝置可以是袖珍收音機或CD唱機或任何帶有低頻再現(xiàn)受限揚聲器的聲頻裝置，甚至包括帶有植入式揚聲器的電視機或多媒體PC機或甚至電話機。如果需要，電路61和放大器62的順序可顛倒。而且，該聲頻系統(tǒng)可以含有產(chǎn)生其它聲音效果等的裝置，這些裝置與本發(fā)明無關且對本發(fā)明并不重要。
本發(fā)明絕不僅限于上面所給例子。比如，帶通濾波器24可以直接放入圖2，4和5所示電路中加法器26的前面，類似于圖1中所示。而且，圖1，2，4和5所示輸入端10與加法器26是直接相連，可以代之以高通濾波器插入其間，如圖9所示。另外，諧波發(fā)生器也不僅限于所給例子。其它非線性器件，如二極管或晶體管也可用來產(chǎn)生諧波。波形發(fā)生器也不僅限于產(chǎn)生圖8所示的幾種波形a～h。本領域的技術人員必會用其它簡單波形發(fā)生器基于檢測到過零信號生成其它波形，如方波或更復雜的波形。而且，圖3和圖5所示的諧波發(fā)生器也可用于EP-A 546 619中所獲電路中或甚至從這樣的電路中單獨取出使用。
權利要求
1.用于處理聲頻信號的一種電路，包含-接收聲頻信號的輸入端和提供輸出信號的輸出端，-連接至輸入端用于選定聲頻信號頻帶的選頻器，-連至選頻器用于產(chǎn)生選定信號之諧波的諧波發(fā)生器，-與輸入端和諧波發(fā)生器相連為輸出端提供輸入信號與所產(chǎn)生諧波的和信號的加法器，其特征在于該電路還包括-用于檢測包含選定頻帶之聲頻信號頻譜至少一部分的電平的檢測器，-用以根據(jù)上述電平對所產(chǎn)生諧波進行比例換算的比例換算器。
2.權利要求1中的電路，其中選頻器具有低通傳遞函數(shù)，其特征在于輸入端通過一個具有高通傳遞函數(shù)的濾波器連至加法器，該濾波器選通頻率高于由選頻器選通之頻率。
3.權利要求1或2中的電路，其特征在于檢測器的輸入端連至選頻器的輸出端。
4.權利要求3中電路，其特征在于該電路包含至少又一個信號處理級，連在輸入端和加法器另一輸入端之間，該又一個信號處理級包括-連接至輸入端的又一個選頻器，具有選通與選頻器選通信號頻帶相鄰之一部分輸入信號頻帶的選頻特性，-連接至該又一個選頻器上用以生成由該又一個選頻器選定信號之諧波的又一個諧波發(fā)生器，-連接至該又一個選頻器上用以檢測由該又一個選頻器選定信號電平的又一個檢測器，-用于比例換算由該又一個諧波發(fā)生器根據(jù)上述電平所產(chǎn)生的諧波的又一個比例換算器。
5.權利要求1，2，3或4中的電路，其特征在于諧波發(fā)生器包含多個級聯(lián)乘法器，每個乘法器有兩個輸入端和一個輸出端，級聯(lián)中的第一個乘法器的兩個輸入端都與諧波發(fā)生器的輸入端相連，其余乘法器的另一輸入端也連至諧波發(fā)生器的輸入端上，每個乘法器的輸出端分別通過一個因子連至加法器的一個輸入端，諧波發(fā)生器的輸入端也通過一個因子與加法器的一輸入端相連，加法器還接收一個恒定值，此加法器的輸出提供所產(chǎn)生的諧波。
6.權利要求1，2，3或4中的電路，其特征在于諧波發(fā)生器包含過零檢測器和基于檢測到的過零情況而生成波形的波形發(fā)生器，所產(chǎn)生的波形幅度由檢測器提供的電平控制。
7.權利要求6中的電路，其特征在于波形發(fā)生器包含由檢測器提供的電平來控制的電流源，電容和依據(jù)檢測到的過零信號而對此電容進行充放電的裝置。
8.一種聲頻系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包含權利要求1，2，3，4，5，6或7中的某個電路。
9.權利要求8中的聲頻系統(tǒng)包括至少一個具有高通特性的揚聲器，其特征在于選頻器的選通頻帶與揚聲器的高通特性無交疊。
10.一種處理聲頻信號的方法，包括如下步驟-選定該聲頻信號的頻帶，-生成選定信號的諧波，-提供該聲頻信號和所產(chǎn)生諧波的和信號，其特征在于此方法還包括依據(jù)含有所選頻帶之聲頻信號至少一部分的頻譜電平來比例換算所產(chǎn)生的諧波的比例換算步驟。
11.用于產(chǎn)生輸入信號諧波的一種諧波發(fā)生器，包含多個級聯(lián)乘法器，每個乘法器有兩個輸入端和一個輸出端，級聯(lián)中的第一個乘法器的兩個輸入端都與諧波發(fā)生器的輸入端相連，其余乘法器的另一輸入端也連至諧波發(fā)生器的輸入端上，每個乘法器的輸出端分別通過一個因子連至另一加法器的一個輸入端，諧波發(fā)生器的輸入端也通過一個因子與加法器的一輸入端相連，加法器還接受一個定值，此加法器的輸出即為所產(chǎn)生諧波。
12.用于產(chǎn)生輸入信號諧波的一種諧波發(fā)生器，包含用于檢測提供給諧波發(fā)生器的輸入信號中的過零情況的過零檢測器和基于檢測到的過零情況生成波形的波形發(fā)生器，所產(chǎn)生的波形的幅度由輸入信號的電平控制。
13.權利要求12中的諧波發(fā)生器，其特征在于波形發(fā)生器包含由檢測器所提供的電平來控制的電流源，電容和依據(jù)所檢測的過零情況而對此電容進行充放電的裝置。
全文摘要
提出一種用于處理聲頻信號的電路,聲頻系統(tǒng)和方法,在此聲頻信號中選定一個頻帶,由諧波發(fā)生器利用所選信號產(chǎn)生諧波,其中,這些諧波由對與所選頻帶相關的聲頻信號頻譜的至少一部分進行檢測所得的電平來比例換算。而且,提出一種用于產(chǎn)生輸入信號任意諧波的諧波發(fā)生器。
文檔編號H03G3/00GK1193450SQ97190494
公開日1998年9月16日 申請日期1997年5月5日 優(yōu)先權日1996年5月8日
發(fā)明者R·M·阿爾特斯, S·P·斯特瑞特曼斯 申請人:菲利浦電子有限公司