[发明专利]用于生成谐波的方法和系统以及用于虚拟低音系统的振幅比例谐波单元

说明书

提供了一种用于基于输入信号生成谐波的方法和对应系统。该方法包括从该输入信号得到(S1)一个或多个频带信号；根据所述频带信号中的至少一个或每一个生成(S2)包括一个或多个谐波分量的第一振幅比例信号，所述第一振幅比例信号的振幅与该输入信号的振幅成比例；根据所述频带信号中的至少一个或每一个生成(S3)归一化信号，所述归一化信号的振幅与该输入信号的振幅无关，并且对于所述频带信号中的至少一个或每一个，将该归一化信号乘以对应的第一振幅比例信号以生成包括一个或多个谐波分量的第二振幅比例信号；以及对于所述频带信号中的至少一个或每一个，基于包括一个或多个谐波分量的该第一振幅比例信号和包括一个或多个谐波分量的该第二振幅比例信号产生(S4)输出信号。

技术领域

所提出的技术总体上涉及音频处理，并且更具体地涉及一种用于生成谐波的方法和系统、一种用于生成虚拟低音信号(也称为心理声学低音感觉信号)的系统、一种用于虚拟低音系统的振幅比例谐波单元、一种音频处理系统和一种对应的总体音频系统、以及一种计算机程序和一种计算机程序产品、以及一种对应的装置。

背景技术

由于物理限制，所以小尺寸扩音器/驱动器不能高效地重现低频音频内容；这可能导致低音感觉(其在整体感知音频质量中发挥主要作用)的不期望损失，并且最差的情况下导致音乐内容的完全损失。

然而，由于被称为“基波消失现象”的心理声学错觉，所以即使并未在物理上重现基频，也可能给听者带来存在基频的错觉，即所谓的虚拟低音、虚拟低音增强或心理声学低音增强。该现象基于的观察结果在于，一组谐波(即基波的整数倍)的感知到的音高不仅由谐波声的基波决定，而且由存在的频率的最大公约数决定。一般而言，虚拟低音系统的目的因此为生成落入可以通过回放系统重现的频率范围内的(至少两个)谐波，并且由此给听者带来低音有所改善的感觉。

众所周知的是，可以使用非线性设备(NLD)来生成谐波。例如，可以使用全波整流器来生成偶次谐波，半波整流器产生基波加偶次谐波，并且可以使用全波积分器来生成偶次谐波和奇次谐波两者。一直以来，已经在虚拟低音系统的环境下研究了大量不同的NLD(参见例如参考文献[1])。然而，大多数NLD的一个局限性在于，相比于高输入信号电平，这些NLD在低输入信号电平下导致不同的低频感知。这是由于在大多数非线性设备中，生成的谐波的振幅与输入信号电平是非线性相关的，即这些谐波与振幅不成比例。为了解决该问题，参考文献[2]建议将用于对输入进行归一化的电平检测器引入到谐波发生器中，并且由此允许自由地生成奇次谐波和偶次谐波的任何组合以及其与基谐波的振幅关系。

图1是示出了包括基于NLD的谐波发生器电路的常规(窄带)虚拟低音生成电路的示意图。首先，通过低通滤波器处理输入信号(以防止互调失真)，该低通滤波器的截止频率被设置为所需低频扩展的上限。然后，通过NLD处理低通信号以生成谐波分量。使NLD输出穿过带通滤波器以对谐波进行整形并且去除低于回放系统的物理范围的互调分量。然后，将谐波添加到经高通滤波的输入信号中。

图2是展示了基于NLD的虚拟低音系统中使用的常见(宽带)扩展的示意图。例如，可以参照[2]。在此，当在谐波发生器的输入处可能存在多于一个强低频分量时，将输入频谱分成小的带并且为每个带指定单独的谐波发生器以便减少在谐波生成期间产生的互调失真。

虽然现有技术提供了提供虚拟低音或心理声学低音增强信号的一些可能性，但是仍然存在提供关于在音频系统中生成谐波的新的和改进的发展的一般需求。

发明内容

总体目的是提供有关在音频系统中生成谐波的过程的新的和改进的发展。

具体目的提供一种用于生成谐波的系统。

又一个目的是提供一种用于生成虚拟低音信号、也称为心理声学低音感觉信号的系统。

特定目的是提供一种用于虚拟低音系统的振幅比例谐波单元。

又另一个目的是提供一种音频处理系统。