[发明专利]音频再现装置

说明书

技术领域

本发明涉及音频再现装置。

背景技术

在小型元件立体声音响系统(minicomponent stereo set)和平面电视接收机中采用了小型扬声器。在这样的应用中，扬声器(扬声器箱)的容积相应地也很小。扬声器的谐振频率f0等于或高于100Hz。

谐振频率为f0或小于f0的音频信号可能会被提供给扬声器。随着频率的降低，基频分量被逐渐地降低，同时畸变分量(谐波分量)在其输出声压(sound output pressure)中急剧地增大。

具有小型扬声器的音频装置无法有效地再现低于扬声器的谐振频率f0的低频分量。

在再现音频信号方面可以考虑两种方法：

(1)使用均衡器来增强(boost)低频分量，以及

(2)将低频分量中的谐波泛音(harmonic overtone)分量输出以实现低频音响效果(sound effect)。

方法(1)通过加强扬声器的谐振频率f0频带中的频率分量来提供低频音响效果。

方法(2)利用了人类的听觉的优势。更具体而言，每种乐器的声音都由基频分量和谐波分量组成，并且基频分量与谐波分量的比率确定了声音的音调(tone)。在生理声学上已经证明：如果输出不具有基频分量却具有谐波分量的声音，则人类听起来就好像基频分量也被输出一样。方法(2)就是基于这样的人类听觉特性的。

图14示出了一种音频装置。扬声器5被用于改善低频音响效果。在输入端子1处，音频信号S1被提供给高通滤波器2。如图15A所示，等于或高于扬声器5的谐振频率f0的中高频分量被提取出来，并被提供给加法器3。在端子1处的音频信号S1被提供给带通滤波器7。如图15B所示，落在从f0/2到f0频带内的低频分量S7被提取出来，并被提供给移调器(pitch shifter)8。

移调器8将所提供的低频分量S7的频率加倍。如图15C所示，输出在从f0到2f0频带内的倍频分量S8，也就是低频分量S8。

低频分量S8被提供给加法器3，从而与中高频分量S2相加。如图15D所示，加法器3输出具有由于低频分量S7经加强而得到的低频分量S8的音频信号S3。音频信号S3经由功率放大器4而被输出到扬声器5。扬声器5因而发出具有图15D的频率特性的音响声音，也就是具有由于经加强的低频分量S7而得到的低频分量S8的音响声音。

低频分量S7的声音没有被从扬声器5输出，并且其相当于基频分量。而相应的低频分量S8被从扬声器5输出。听众听起来就好像实际上输出了低频分量S7一样。因此，即使利用了小型扬声器5，也提供了低频音响效果。

一般来说，即使通过倍乘低频分量S7而生成倍频分量S5，人类也不会对低于200Hz的低频分量S8产生不舒适的听觉感受。

日本未审查专利申请公布No.8-213862公开了这样一种技术。

发明内容

增强低频分量的方法(1)并不适合原先无法再现低频分量的小型扬声器。如果使用具有固定增强量的均衡器，则信号将被限幅(clip)，从而导致噪声和畸变。向小型扬声器提供重低音分量(deep basscomponent)并不是优选的。

加入谐波泛音的方法(2)对于小型扬声器是有效的，原因在于没有向扬声器5提供低频分量。低频分量S8类似于带通滤波器7的谐波分量。如果增加低频分量S8的量以达到低频音响效果，则畸变程度也增加。如果减小低频分量S8的量以降低畸变程度，则低频音响效果变得不够。在低频音响效果与畸变程度之间存在权衡。

因此希望克服这种问题。

一种音频信号处理装置包括谐波泛音加法器和均衡器。谐波泛音加法器包括：高通滤波器，用于从音频信号中提取等于或高于第一预定频率的频率分量；滤波器，用于从音频信号中提取等于或低于第二预定频率的一半的频率分量；谐波泛音发生器，用于根据滤波器的输出来生成双倍频谐波泛音分量；以及第一组合单元，用于组合从高通滤波器输出的频率分量与从谐波泛音发生器输出的谐波泛音分量。均衡器包括：电平检测器，用于检测包含在第一组合单元的输出中的泛音分量的电平；增益控制器，用于基于电平检测器的检测输出来动态地控制包含在第一组合单元的输出中的谐波泛音分量的电平；以及第二组合单元，用于组合第一组合单元的输出与从增益控制器输出的谐波泛音分量。