失真聲音校正補充裝置和失真聲音校正補充方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及失真聲音校正補充裝置和失真聲音校正補充方法，尤其涉及能夠抑制在從揚聲器輸出的輸出信號中產(chǎn)生的失真聲音并提高音質(zhì)的失真聲音校正補充裝置和失真聲音校正補充方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，提出了用以校正車內(nèi)的聲學(xué)特性的各種裝置和方法。例如，首先，在諸如車內(nèi)等的收聽環(huán)境中，在諸如駕駛員的座椅等的特定位置處設(shè)置麥克風(fēng)，并且測量揚聲器和麥克風(fēng)之間的頻率特性。然后，使濾波器的頻率設(shè)置、振幅設(shè)置和頻帶設(shè)置最優(yōu)化以處于目標(biāo)應(yīng)答曲線的容許范圍內(nèi)，由此校正頻率特性。這種方法是已知的(例如，參見專利文獻1)0
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利f獻
[0005]專利文獻1:日本特開2001-224100

【發(fā)明內(nèi)容】

_6] 發(fā)明要解決的問題
[0007]然而，即使如上所述對頻率特性進行校正，在特定頻帶的校正量大的情況下以及在以相對較大的音量輸出音樂等的情況下，也由于超過揚聲器的再現(xiàn)能力而產(chǎn)生失真聲音。結(jié)果，音質(zhì)可能大幅劣化。
[0008]近年來，緊湊型車輛的市場不斷增長，并且相對低價的車輛越來越流行。緊湊型車輛中所安裝的功率放大器和揚聲器不必具有高的再現(xiàn)能力。因此，存在聲學(xué)機器的再現(xiàn)能力可能受到功率放大器和揚聲器的性能限制的可能性。在這種情況下，即使在如上所述對頻率特性進行校正之后，也存在聲學(xué)機器的再現(xiàn)能力可能與放大器和揚聲器的再現(xiàn)能力不一致的問題。
[0009]例如，在產(chǎn)生失真聲音的情況下，通過音場校正降低適當(dāng)頻帶(或者在多數(shù)情況下為低頻)的增益以抑制失真。然而，簡單地降低增益會導(dǎo)致低頻范圍的輸出減少。因此，存在從可聽度方面低頻變薄的問題。
[0010]本發(fā)明是有鑒于上述問題而作出的，并且其目的是提供一種失真聲音校正補充裝置和失真聲音校正補充方法，其中該失真聲音校正補充裝置和失真聲音校正補充方法即使在由于揚聲器等的特性而導(dǎo)致可能在特定頻率處容易產(chǎn)生失真的情況下也能夠大幅減少適當(dāng)頻率處的聲音的失真，并且提尚音質(zhì)。
[0011]用于解決問題的方案
[0012]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一種失真聲音校正補充裝置，用于將進行輸出信號的輸出的揚聲器中發(fā)生失真的頻率視為特定頻率、并且將從所述揚聲器所輸出的所述輸出信號在所述特定頻率處沒有發(fā)生失真的最大信號電平視為特定信號電平，所述失真聲音校正補充裝置包括:第一濾波器部，用于通過使用中心頻率是所述特定頻率的峰值濾波器來對輸入信號進行濾波處理，以生成校正帶信號；信號電平檢測部，用于計算所述校正帶信號的振幅的絕對值以進行最大值檢測，從而檢測所述校正帶信號的信號電平；第一查找表部，用于基于所述信號電平檢測部所檢測到的信號電平，來將超過所述特定信號電平的信號電平相對于所檢測到的信號電平的比例確定為控制信號的值；第二查找表部，用于基于所述信號電平檢測部所檢測到的信號電平，來確定對基于所述特定頻率所生成的泛音信號進行放大所使用的校正量；校正帶提取信號生成部，用于將所述校正帶信號乘以所述控制信號，以生成校正帶提取信號；校正信號生成部，用于從所述輸入信號中減去所述校正帶提取信號，以生成校正信號；電平檢測信號生成部，用于計算所述校正帶提取信號的絕對值并截除直流成分，以生成電平檢測信號；第一邊緣檢測部，用于檢測所述校正帶提取信號從負側(cè)變?yōu)檎齻?cè)的時刻，以生成振幅為I的脈沖串作為所述泛音信號；第一加權(quán)部，用于將所述泛音信號乘以所述電平檢測信號，以對所述泛音信號進行加權(quán)；第一相位反轉(zhuǎn)部，用于對所述第一加權(quán)部進行了加權(quán)的泛音信號進行相位反轉(zhuǎn)；低通濾波器部，用于通過使用低通濾波器來對所述第一相位反轉(zhuǎn)部進行了相位反轉(zhuǎn)的泛音信號進行濾波處理，以抑制所述泛音信號的高頻范圍的信號電平；高通濾波器部，用于抑制所述低通濾波器部進行了濾波處理的泛音信號的低頻范圍的信號電平；第一放大部，用于將所述高通濾波器部進行了濾波處理的泛音信號乘以通過將所述校正量與基于所述輸入信號所確定出的放大初始值相加所計算出的增益，以放大該泛音信號；第二濾波器部，用于通過使用具有所述第一濾波器部所使用的所述峰值濾波器的逆特性的濾波器來對所述第一放大部放大后的泛音信號進行濾波處理，以抑制放大后的泛音信號中的所述特定頻率的信號電平，由此生成補充信號；以及輸出信號生成部，用于將所述補充信號與所述校正信號相加，以生成輸出信號。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一種失真聲音校正補充裝置的失真聲音校正補充方法，所述失真聲音校正補充裝置用于將進行輸出信號的輸出的揚聲器中發(fā)生失真的頻率視為特定頻率、并且將從所述揚聲器所輸出的所述輸出信號在所述特定頻率處沒有發(fā)生失真的最大信號電平視為特定信號電平，所述失真聲音校正補充方法包括以下步驟:校正帶信號生成步驟，用于利用第一濾波器部、通過使用中心頻率是所述特定頻率的峰值濾波器來對輸入信號進行濾波處理，以生成校正帶信號；信號電平檢測步驟，用于利用信號電平檢測部計算所述校正帶信號的振幅的絕對值以進行最大值檢測，從而檢測所述校正帶信號的信號電平；控制信號確定步驟，用于利用第一查找表部、基于所述信號電平檢測步驟中所檢測到的信號電平，將超過所述特定信號電平的信號電平相對于所檢測到的信號電平的比例確定為控制信號的值；校正量確定步驟，用于利用第二查找表部、基于所述信號電平檢測步驟中所檢測到的信號電平，確定對基于所述特定頻率所生成的泛音信號進行放大所使用的校正量；校正帶提取信號生成步驟，用于利用校正帶提取信號生成部將所述校正帶信號乘以所述控制信號，以生成校正帶提取信號；校正信號生成步驟，用于利用校正信號生成部從所述輸入信號中減去所述校正帶提取信號，以生成校正信號；電平檢測信號生成步驟，用于利用電平檢測信號生成部計算所述校正帶提取信號的絕對值并截除直流成分，以生成電平檢測信號；泛音信號生成步驟，用于利用第一邊緣檢測部檢測所述校正帶提取信號從負側(cè)變?yōu)檎齻?cè)的時亥IJ，以生成振幅為I的脈沖串作為所述泛音信號；第一加權(quán)步驟，用于利用第一加權(quán)部將所述泛音信號乘以所述電平檢測信號，以對所述泛音信號進行加權(quán)；第一相位反轉(zhuǎn)步驟，用于利用第一相位反轉(zhuǎn)部對所述第一加權(quán)步驟中進行了加權(quán)的泛音信號進行相位反轉(zhuǎn)；低通濾波處理步驟，用于利用低通濾波器部、通過使用低通濾波器對所述第一相位反轉(zhuǎn)步驟中進行了相位反轉(zhuǎn)的泛音信號進行濾波處理，以抑制所述泛音信號的高頻范圍的信號電平；高通濾波處理步驟，用于利用高通濾波器部抑制所述低通濾波處理步驟中進行了濾波處理的泛音信號的低頻范圍的信號電平；第一放大步驟，用于利用第一放大部將所述高通濾波處理步驟中進行了濾波處理的泛音信號乘以通過將所述校正量與基于所述輸入信號所確定出的放大初始值相加所計算出的增益，以放大該泛音信號；補充信號生成步驟，用于利用第二濾波器部、通過使用具有所述校正帶信號生成步驟中所使用的所述峰值濾波器的逆特性的濾波器，對所述第一放大步驟中放大后的泛音信號進行濾波處理，以抑制放大后的泛音信號中的所述特定頻率的信號電平，由此生成補充信號；以及輸出信號生成步驟，用于利用輸出信號生成部將所述補充信號與所述校正信號相加，以生成輸出信號。
[0014]利用根據(jù)本發(fā)明的失真聲音校正補充裝置和失真聲音校正補充方法，從輸入信號中提取揚聲器中發(fā)生失真的頻率(特定頻率)的成分，因此生成校正帶信號。將超過特定信號電平的信號電平相對于校正帶信號的比例設(shè)置為控制信號的值，并且確定用于放大泛音信號的校正量。因此，通過將校正帶信號乘以控制信號所獲得的校正帶提取信號表示輸入信號中的具有特定頻率并且超過特定信號電平的信號電平。因此，通過從輸入信號中減去校正帶提取信號所生成的校正信號是信號電平從特定頻率的信號電平降低至沒有發(fā)生失真的信號電平的信號。
[0015]另一方面，基于校正帶提取信號來生成泛音信號。所生成的泛音信號是包括頻率為特定頻率的兩倍或三倍以上高的脈沖串的信號。此外，隨著將所生成的泛音信號乘以通過向放大初始值加上校正量所計算出的增益，該泛音信號被放大。在這種情況下，基于作為通過從輸入信號中提取特定頻率成分所產(chǎn)生的信號的校正帶信號的信號電平來確定校正量。因此，可以根據(jù)該校正量利用泛音信號在特定頻率處補充受到抑制的信號電平。
[0016]在輸出信號生成部中將利用第二濾波器部抑制了特定頻率的信號電平的泛音信號(補充信號)和為了防止失真而在特定頻率處降低信號電平的校正信號相加。結(jié)果，可以以抑制失真聲音并且利用泛音信號補充特定頻率處的可聽度方面的音質(zhì)的方式生成輸出信號。
[0017]此外，關(guān)于放大后的泛音信號，由于利用低通濾波器來進行濾波處理，因此抑制了高頻范圍的泛音信號的信號電平。因此，高頻范圍的泛音信號的信號輸出不會導(dǎo)致發(fā)生失真聲音或異常噪聲。
[0018]在上述的失真聲音校正補充裝置中，所述低通濾波器部所使用的所述低通濾波器的截止頻率可以被設(shè)置為比所述第一濾波器部所使用的所述峰值濾波器的中心頻率高的頻率。
[0019]在上述的失真聲音校正補充裝置的失真聲音校正補充方法中，所述低通濾波處理步驟中所使用的所述低通濾波器的截止頻率可以被設(shè)置為比所述校正帶信號生成步驟中所使用的所述峰值濾波器的中心頻率高的頻率。
[0020]這樣，利用根據(jù)本發(fā)明的失真聲音校正補充裝置和失真聲音校正補充方法，將低通濾波器部所使用的低通濾波器的截止頻率設(shè)置為比第一濾波器部所使用的峰值濾波器的中心頻率高的頻率。結(jié)果，在抑制頻率為特定頻率的兩倍高的泛音信號的輸出和頻率為特定頻率的三倍高的泛音信號的輸出的同時，可以分階段抑制頻率為特定頻率的較大倍數(shù)的泛音信號的輸出。因此，可以使得收聽者能夠充分識別利用泛音信號補充的特定頻率的可聽度方面的音質(zhì)。此外，可以有效地防止由于高頻范圍的泛音信號的信號輸出而可能發(fā)生的失真聲音或異常噪聲。
[0021]在上述的失真聲音校正補充裝置中，所述放大初始值可以是根據(jù)所述特定頻率和所述輸入信號的采樣頻率、通過以下表達式所確定出的:放大初始值[dB] = 201og1(l(特定頻率[Hz]/采樣頻率[Hz]) ο
[0022]在上述的失真聲音校正補充裝置的失真聲音校正補充方法中，所述放大初始值可以是根據(jù)所述特定頻率和所述輸入信號的采樣頻率、通過以下表達式所確定出的:放大初始值[dB] = 201og1Q (特定頻率[Hz]/采樣頻率[Hz]) ?
[0023]利用根據(jù)本發(fā)明的失真聲音校正補充裝置和失真聲音校正補充方法，通過使用上述的關(guān)系式，根據(jù)特定頻率和輸入信號的采樣頻率來確定放大初始值。這樣，確定了放大初始值。因此，可以計算最適合特定頻率的泛音信號的放大初始值。此外，在將校正量與放大初始值相加之后，利用放大部來放大泛音信號。因此，將與輸入信號中的特定頻率的信號電平的波動相對應(yīng)的適當(dāng)放大應(yīng)用于泛音信號。結(jié)果，可以提高輸出信號中的音質(zhì)。
[0024]在上述的失真聲音校正補充裝置中，所述第一查找表部所確定出的控制信號的值是表示超過所述特定信號電平的信號電平相對于所檢測到的所述校正帶信號的信號電平的比例的增益系數(shù)，在所述校正帶信號的信號電平為所述特定信號電平以下的情況下，可以將所述增益系數(shù)設(shè)置為0，以及在所述校正帶信號的信號電平大于所述特定信號電平的情況下，可以根據(jù)所檢測到的信號電平的增加量來將所述增益系數(shù)設(shè)置為大于O且小于I的值。
[0025]在上述的失真聲音校正補充裝置的失真聲音校正補充方法中，所述控制信號確定步驟中所確定出的控制信號的值是表示超過所述特定信號電平的信號電平相對于所檢測到的所述校正帶信號的信號電平的比例的增益系數(shù)，在所述校正帶信號的信號電平為所述特定信號電平以下的情況下，可以將所述增益系數(shù)設(shè)置為0，以及在所述校正帶信號的信號電平大于所述特定信號電平的情況下，可以根據(jù)所檢測到的信號電平的增加量來將所述增益系數(shù)設(shè)置為大于O且小于I的值。
[0026]利用根據(jù)本發(fā)明的失真聲音校正補充裝置和失真聲音校正補充方法，如果校正帶信號的信號電平為特定信號電平以下，則將增益系數(shù)的值設(shè)置為O。如果信號電平大于特定信號電平，則將增益系數(shù)的值設(shè)置為大于O且小于I的值。因此，如果校正帶信號的信號電平為特定信號電平以下、因此沒有發(fā)生失真，則增益系數(shù)的值為0，并且校正帶提取信號的信號電平為O。因此，即使原樣使用輸入信號作為校正信號(校正信號=輸入信號)，在輸出信號中也不會發(fā)生失真。
[0027]即使在校正帶信號的信號電平大于特定信號電平的情況下、并且在根據(jù)輸出信號可能發(fā)生失真的情況下，由于增益系數(shù)大于0，因此校正帶提取信號也表示超過了特定信號電平的信號電平。因此，通過從輸入信號中減去校正帶提取信號所產(chǎn)生的校正信號是信號電平被抑制成不超過特定信號電平的信號。此外，基于超過特定信號電平的信號電平(或基于校正帶提取信號的信號電平)來放大泛音信號。因此，可以通過使用與受到抑制的信號電平相對應(yīng)的校正量來放大泛音信號。結(jié)果，可以從可聽度方面利用泛音信號充分補償(補充)受到抑制的信號電平。
[0028]在上述的失真聲音校正補充裝置中，在所述校正帶信號的信號電平為所述特定信號電平以下的情況下，所述第二查找表部可確定出的校正量為0，以及在所述校正帶信號的信號電平大于所述特定信號電平的情況下，可以基于所述校正帶信號的信號電平和所述特定信號電平之間的差的值來確定所述校正量。
[0029]在上述的失真聲音校正補充裝置的失真聲音校正補充方法中，在所述校正帶信號的信號電平為所述特定信號電平以下的情況下，所述校正量確定步驟中可確定出的校正量為0，以及在所述校正帶信號的信號電平大于所述特定信號電平的情況下，可以基于所述校正帶信號的信號電平和所述特定信號電平之間的差的值來確定所述校正量。
[0030]利用根據(jù)本發(fā)明的失真聲音校正補充裝置的失真聲音校正補充方法，如果校正帶信號的信號電平為特定信號電平以下，則校正量的值為O。在校正帶信號的信號電平為特定信號電平以下的情況下，在輸出信號中沒有發(fā)生失真。因此，無需放大泛音信號。因此，可以通過將校正量設(shè)置為O來抑制不必要的放大處理。
[0031]如果校正帶信號的信號電平大于特定信號電平，則基于特定信號電平和校正帶信號的信號電平之間的差的值來確定校正量的值。在校正帶信號的信號電平大于特定信號電平的情況下，在輸出信號中可能發(fā)生失真。使用特定信號電平和校正帶信號的信號電平之間的差的值作為校正量以放大泛音信號。結(jié)果，可以通過放大泛音信號來充分補償(補充)在特定頻率處信號電平受到抑制的校正信號的音質(zhì)。
[0032]上述的失真聲音校正補充裝置還可以包括:第二邊緣檢測部，用于生成通過從脈沖串中每隔一個脈沖進行間隔剔除所生成的振幅為I的信號作為1/2泛音信號，其中所述脈沖串是通過檢測所述校正帶提取信號從負側(cè)變?yōu)檎齻?cè)的時刻所生成的；第二加權(quán)部，用于將所述1/2泛音信號乘以所述電平檢測信號，以對所述1/2泛音信號進行加權(quán)；第二相位反轉(zhuǎn)部，用于對所述第二加權(quán)部進行了加權(quán)的1/2泛音信號進行相位反轉(zhuǎn)；峰值濾波器部，用于通過使用中心頻率為所述特定頻率一半的峰值濾波器來對所述第二相位反轉(zhuǎn)部進行了相位反轉(zhuǎn)的1/2泛音信號進行濾波處理；第二放大部，用于將所述峰值濾波器部進行了濾波處理的1/2泛音信號乘以如下的增益，以放大該1/2泛音信號，其中所述增益是通過將所述校正量與通過201og1(l(特定頻率[Hz]/2X輸入信號的采樣頻率[Hz])所計算出的1/2泛音用放大初始值相加所計算出的；以及相加部，用于將所述第一放大部放大后的泛音信號與所述第二放大部放大后的1/2泛音信號相加，以生成新的泛音信號，其中，所述第二濾波器部通過使用具有所述第一濾波器部所使用的所述峰值濾波器的逆特性的濾波器來對所述相加部所生成的新的泛音信號進行濾波處理，以抑制所述新的泛音信號中的所述特定頻率的信號電平，由此生成補充信號，以及所述輸出信號生成部將所述補充信號與所述校正信號相加，以生成輸出信號。
[0033]上述的失真聲音校正補充裝置的失真聲音校正補充方法還可以包括以下步驟:1/2泛音信號生成步驟，用于利用第二邊緣檢測部生成通過從脈沖串中每隔一個脈沖進行間隔剔除所生成的振幅為I的信號作為1/2泛音信號，其中所述脈沖串是通過檢測所述校正帶提取信號從負側(cè)變?yōu)檎齻?cè)的時刻所生成的；第二加權(quán)步驟，用于利用第二加權(quán)部將所述1/2泛音信號乘以所述電平檢測信號，以對所述1/2泛音信號進行加權(quán)；第二相位反轉(zhuǎn)步驟，用于利用第二相位反轉(zhuǎn)部對所述第二加權(quán)步驟中進行了加權(quán)的1/2泛音信號進行相位反轉(zhuǎn)；峰值濾波處理步驟，用于利用峰值濾波器部、通過