[发明专利]数字信号处理的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2007年11月29日提交的11/947,301号美国申请的部分继续申请，该申请要求2006年11月30日提交的60/861,711号美国临时申请的优先权，本申请还是2007年2月7日提交的11/703,216号美国申请的部分继续申请，该申请要求2006年2月7日提交的60/765,722的美国临时申请的优先权。上述各申请中的每一个通过引用整体包含于此。

发明领域

本发明提供用于对音频信号进行数字处理的方法和系统。具体而言，某些实施例涉及按能横跨音频设备的整个频谱来再现工作室品质的声音的方式对音频信号进行数字处理。

发明背景

历史上，工作室品质的声音（最好被描述为对工作室记录过程期间所利用的整个音频范围的完整再现）仅在音频记录工作室中能适当地实现。工作室品质的声音是以清晰度和明亮度来表征的，这仅在中高频率范围被有效地操纵和再现时才被获得的。尽管工作室品质的声音的技术支持可能只有有经验的制片人能完全理解，但一般收听者可容易地听出工作室品质的声音有所不同。

尽管已经作出各种尝试在记录工作室以外再现工作室品质的声音，但那些尝试的代价巨大（通常源于高级的扬声器设计、昂贵的硬件、以及增加的功放）并且仅实现了混合的结果。由此，需要这样的过程：藉此可在工作室以外再现工作室品质的声音，而具有一致、高品质、低成本的结果。还需要实现这一过程的音频设备、以及实现这一过程的计算机芯片，计算机芯片可嵌入音频设备内。也需要能够通过不昂贵的扬声器来产生工作室品质的声音的能力。

在蜂窝电话中，对于增强并优化语音在对话期间或音频编程在回放期间的音频品质方面做得很少。在某些情况下，制造者已经尝试增强音频，但这一般是通过利用设备的音量控制来完成的。语音“声音”的一般清晰度保持固定。语音仅被放大和/或均衡。

此外，放大和/或均衡的设置也是固定的且不能由用户更改。

进一步，车辆的音频系统设计涉及考虑许多不同因素。音频系统设计者选择扬声器在车辆中的位置和数量。必需确定每一扬声器的期望频率响应。例如，位于仪表盘上的扬声器的期望频率响应可能不同于位于后门面板的较低部分的扬声器的期望频率响应。

音频系统设计者还必需考虑设备变化如何影响音频系统。例如，敞篷车中的音频系统可能不如相同音频系统在相同型号的金属顶盖式车辆中一样好。车辆的音频系统选项也可显著地变化。车辆的一个音频选项可包括基本4个扬声器的系统，每声道40瓦特放大，而另一音频选项可包括12个扬声器的系统，每声道200瓦特放大。音频系统设计者在涉及车辆的音频系统时必需考虑所有这些配置。由于这些原因，音频系统的设计是耗时且成本昂贵的。音频系统设计者必需在信号处理和均衡方面有着相对广泛的背景。

鉴于这些考虑，为了在车辆中实现接近工作室品质的声音，过去人们需要花费相当多的金钱，包括对厂家安装的扬声器进行昂贵的升级。由此，需要可在车辆中再现工作室品质的声音而无需这样昂贵的花费的系统。

发明概述

本发明通过提供一种方法来满足上述存在的需要，该方法以使得可横跨音频设备的整个频谱再现出工作室品质的声音的方式来数字地处理音频信号。本发明还提供了一种计算机芯片并且提供了包括这一芯片的音频设备，该计算机芯片可按该方式来对音频信号进行数字处理。

本发明还通过允许在对工作室品质的声音的再现中使用不昂贵的扬声器来满足上述需要。

此外，本发明通过提供一种移动音频设备来满足上述存在的需要，该移动音频设备可在车辆中被用于使用车辆的现有扬声器通过对音频信号进行数字操纵来再现工作室品质的声音。实际上，甚至是车辆的厂家安装的扬声器也可用于使用本发明来实现工作室品质的声音。

在一个实施例中，本发明提供一种方法，该方法包括以下各步骤：输入音频信号，第一次调整该音频信号的增益，用第一低架滤波器来处理该信号，用第一高架滤波器来处理该信号，用第一压缩器来处理该信号，用第二低架滤波器来处理该信号，用第二高架滤波器来处理该信号，用图形均衡器来处理该信号，用第二压缩器来处理该信号，以及第二次调整音频信号的增益。在这一实施例中，操纵该音频信号，使得工作室品质的声音被产生。进一步，这一实施例补偿在各音频源或节目内容之间可能存在的任何固有的音量差异，并且产生恒定输出水平的丰富、完整的声音。