[发明专利]低音增强方法及装置、声音控制设备

说明书

技术领域

本发明涉及音频处理技术领域，尤其涉及一种低音增强方法及装置和声音控制设备。

背景技术

目前消费电子设备日趋小型化，尤其是轻薄化的趋势越来越明显，要求扬声器越来越小以适应电子设备的外观越来越小的需求，然而扬声器的体积越小，其低频截止频率就越高，就越难产生出足够多的低音信号，从而导致人耳对低音感知的缺失，从而降低声音质量。

目前针对这一问题现有技术的解决方法是利用心理声学现象“消失的基频”来增强低音感知。它的原理是：即使基频不存在，基频也可以通过它的谐波来被感知，因此这种方法也叫做“虚拟低音”或者“残留音调”。

现有技术公开了一种“虚拟低音”的谐波产生方法，通过利用整形积分或者反馈乘法环路来产生低音信号的所有谐波信号，该方法的好处是实现结构简单，其不足之处是谐波信号的幅度不容易控制，同时会产生高次谐波信号，因五次谐波信号以后的高次谐波信号会改变用户听觉上的音色，从而引起声音失真。

现有技术还公开了一种基于多项式的谐波产生方法。这种方法虽然可以任意控制所生成谐波信号的次数和幅度，但是由于乘法运算必然产生与输入信号频率成分分布有关的交调失真。同时乘法运算量较前面的方法有所增多，需要消耗更多的CPU资源和能量来完成运算，这对于电池容量有限的消费电子设备来说是致命的缺点。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种谐波信号幅度容易控制且不会产生交调失真的低音增强方法及装置和声音控制设备。

为了达到上述目的，本发明提出一种低音增强方法，包括以下步骤：

提取音频信号中的低音信号；

将所述低音信号进行N次时间压缩处理和时域延拓处理，生成N个所述低音信号的M次谐波信号；

根据所述M次谐波信号对应的增益系数将所述M次谐波信号调整到预设幅度；

将调整幅度后的N个所述M次谐波信号相加，得到总谐波信号；

其中，N和M为整数，且N大于1。

优选地，所述将低音信号进行N次时间压缩处理和时域延拓处理，以生成所述低音信号的M次谐波信号的步骤具体包括：

将低音信号进行N次时间压缩处理，以生成N个M次谐波信号；

将N个所述M次谐波信号分别在时域上延拓为M个周期，得到与压缩前的所述低音信号长度相同的M次谐波信号。

优选地，所述将低音信号进行N次时间压缩处理和时域延拓处理，以生成所述低音信号的M次谐波信号的步骤具体包括：

将所述低音信号进行时域延拓处理；

将延拓后的所述低音信号进行N次时间压缩处理，得到N个与延拓前的所述低音信号长度相同的M次谐波信号。

优选地，所述M次谐波信号对应的增益系数g_M通过以下公式得出：

，其中， g₀=1，H_M为各次谐波幅度。

本发明进一步提出一种低音增强装置，包括：

低通滤波器，用于提取音频信号中的低音信号；

谐波生成模块，用于将所述低音信号进行N次时间压缩处理和时域延拓处理，以生成N个所述低音信号的M次谐波信号；

幅度调整模块，用于根据所述M次谐波信号对应的增益系数将所述M次谐波信号调整到预设幅度；

加法器，用于将调整幅度后的N个所述M次谐波信号相加，得到总谐波信号；

其中，N和M为正整数，且N大于1。

优选地，所述谐波生成模块具体用于将低音信号进行N次时间压缩处理，以生成N个M次谐波信号，然后将N个所述M次谐波信号分别在时域上延拓为M个周期，得到与压缩前的所述低音信号长度相同的M次谐波信号。

优选地，所述谐波生成模块具体用于将所述低音信号进行时域延拓处理；然后将延拓后的所述低音信号进行N 次时间压缩处理，得到N个与延拓前的所述低音信号长度相同的M次谐波信号。

本发明进一步还提出一种声音控制设备，包括低音增强装置，还包括与所述低音增强装置依次连接的滤波参数计算器、人机交互接口和低音控制器；其中，

所述低音增强装置，包括：

低通滤波器，用于提取音频信号中的低音信号；

谐波生成模块，用于将所述低音信号进行N次时间压缩处理和时域延拓处理，生成N个所述低音信号的M次谐波信号；

幅度调整模块，用于根据所述M次谐波信号对应的增益系数将所述M次谐波信号调整到预设幅度；

加法器，用于将调整幅度后的N个所述M次谐波信号相加，得到总谐波信号；