[发明专利]电子装置及其分频滤波增益优化方法

说明书

本发明提供一种分频滤波增益优化方法，用于一电子装置。该方法包括：接收一输入音频信号并转换为一输入数字信号；取一使用者的听力衰减曲线，并计算其相应的适配频率增益；对输入数字信号套用分段带通滤波器；计算分段带通滤波器的适配频率关系矩阵；将高频带通滤波器的一增益设定为一预设值；依据适配频率增益及适配频率关系矩阵，计算各带通滤波器的增益；依据各带通滤波器的增益的相位来计算各带通滤波器的滤波器特性及补偿增益，以此计算相应的输出信号；将各带通滤波器及该高频带通滤波器所相应的输出信号合成为一输出音频信号；以及在扬声器播放该输出音频信号。

技术领域

本发明涉及一种电子装置，尤其涉及一种电子装置及其分频滤波增益优化方法。

背景技术

宽动态范围压缩(WDRC)技术广泛在助听器的范围被使用。经过长时间研究发现，启动时间大约5ms能符合使用者需求，但是恢复时间随着环境不同而有所改变。图1为进行宽动态范围压缩以转换输入音频信号的听力补偿曲线的示意图。曲线110(虚线部分)是指未经处理的输入音频信号的转换曲线，即输入音频信号等于输出音频信号。曲线120(实线部分)是指输入音频信号经过宽动态范围压缩处理的转换曲线，且可依据输入音频信号的强弱而分为四个区域131～134。音频信号的强度通常可用dB SPL(sound pressure level，声压程度)来表示。区域131是指高线性(high linear)区(例如大于90dB SPL)，也即听障人士的饱和声压与正常人一样，不需放大。区域132是指压缩(compression)区(例如介于55～90dB SPL)，用于调节使用者听域的动态范围。区域133是指低线性(lowlinear)区(例如介于40～55db SPL)，用于帮助听障人士将微弱的语音声音放大。区域134是指扩充(expansion)区(例如小于40dB SPL)，在此区域中的音频信号的强度相当弱，输入音频信号可能为比语音声音信号还小的噪音，不需放大太多。此外，在助听器的输出端也会有一个音量限制器，用于限制输出音频信号的最大音量，例如限制在110dB SPL以内。

一般而言，听障人士在配戴助听器时，均会针对听障人士的听力衰减曲线对各自不同频率进行增益补偿。因为输入声音信号的各频率有不同的增益，若将输入音频信号划分为不同频带(band)的数量过多，则每个频带的范围均相对较小，例如可经过傅立叶转换将输入音频信号从时域(time domain)转换至频域(frequency domain)，此时可针对个别的频率调整相应的增益，但相对地，傅立叶转换的计算量非常大，也会造成助听器中的音频处理电路相当大的负担。

此外，除了助听器之外，听障人士也有使用便携式电子装置(例如是智能手机及平板电脑)的需求，且在使用便携式电子装置时并未配戴助听器。因为便携式电子装置的扬声器的输出特性并非针对听障人士所设计，若在便携式电子装置上使用在助听器上所使用的WDRC方法，则往往会在高频部分(例如大于4KHz)的声音在扬声器输出时会产生噪音，进而影响听障人士在便携式电子装置上的使用者体验。

因此，需要一种电子装置及其分频滤波增益优化方法以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种电子装置，包括：一音频输入端，用于接收一输入音频信号，并将该输入音频信号转换为一输入数字信号；一音频处理电路，用于对该输入电性信号执行一分频滤波增益优化方法以产生一输出数字信号；以及一音频输出端，用于将该输出数字信号转换为一输出音频信号并在该电子装置的一扬声器播放该输出音频信号，其中该分频滤波增益优化方法包括：取一使用者的一听力衰减曲线；计算该听力衰减曲线相应的多个适配频率增益；对该输入数字信号套用一分段带通滤波器，其中该分段带通滤波器包括用于不同频带的多个带通滤波器；计算该分段带通滤波器所相应的一适配频率关系矩阵；依据该多个适配频率增益及该适配频率关系矩阵，计算各带通滤波器的一增益；依据各带通滤波器的该增益的相位来计算各带通滤波器的一滤波器特性及一补偿增益；依据各带通滤波器的该滤波器特性及该补偿增益计算相应的一输出信号；以及将各带通滤波器所相应的该输出信号合成为该输出音频信号。