[发明专利]用来增强电子声频信号的设备和方法

说明书

本发明涉及电子声频信号的增强以提高由这些信号产生的声音的质量，更具体地说，涉及用来谐波增强电子声频信号而不用有源电路元件的设备和方法。

通常认为现场听音乐、歌唱或其他这样的复合声音更愉快，而不是听已经转换成电子声频信号且重新转换回可听声音之后的相同声音。

我们听到的多种声音，特别是音符，往往是复合声。例如，具有基调或基频的音符，通常包含叫做谐波的基频分量。这些谐波产生往往对乐器或其他发声源是独特的音质或音品，如音符。换句话说，这些谐波丰富我们听到的声音。已经开发了多种声音复制系统，试图把谐波增强添加到声频信号上。然而，这些系统往往非常复杂和昂贵，并且用这样的系统产生的声质仍然缺乏现场听到的原始声音的感觉质量。

已经开发了一种产生增强电子声频信号的较简单和便宜的系统，该声频信号在转换成可听声音时，与原始输入声频信号相比呈现提高的谐波质量，并且感觉更接近重复在声学设计环境中听原始现场声音的经历。该系统公开在美国专利No.5,361,306中，该专利授予本申请的接授人。公开在5,361,306专利中的示范电路包括一个带有场感应线圈的输入级和一个带有电磁场接收器(例如，另一个线圈)和输出的输出级。输入声频信号经感应线圈发送以建立一个电磁场。场感应线圈和和电磁场接收器弱耦合，从而当经场感应线圈发送输入声频信号时，在输出处可得到增强的声频信号。

本发明是对在5,361,306专利中公开的发明的改进。本发明具有较简单的结构并且较便宜。

按照本发明，以这样一种方式提供多种用来简单和便宜地增强电子声频信号的方法和系统：由声频信号产生的可听声音的质量更密切地接近于在声学设计环境中现场听到的原始声音的质量。由按照本发明增强的声频信号产生的声音显得在高音量下抗衰减，并且能消除或至少显著减小悦耳点(sweet spot)的形成。希望根据本发明的电路适合恢复通常由于声频转换设备的限制、记录过程、记录媒体的缺点和/或等丢失的谐波感觉。

在本发明的一个方面，提供一种用来提高由在具有高端和低端的频带内的频率分量组成的输入声频信号的质量的设备。根据本发明原理的一种设备包括一个无源电路，该电路使通过其发送的这样一种输入声频信号，失真成与原始输入声频信号的质量相比呈现改进谐波质量的增强声频信号。该失真是输入声频信号的频率分量的非线性放大。该放大以这样一种方式变化，从而人耳能够更好地感觉或拾波及寄存声频信号的谐波特征。

在本发明的第一实施例中，输入声频信号中的频率分量的放大随在从中频高至波峰高频的频率中的频率分量增大而增大。中频也可以称作基准频率。在波峰高频以上，可以希望放大随在从波峰高频到高端频率的频率中的频率分量增大而减小。代之以波峰高频是单个频率，可以希望波峰高频是一个频率范围，从而落在该范围内的频率分量一般具有相同的振幅。波峰高频可以在从约6 KHz到约30 KHz的范围内。频率分量在波峰高频处的放大可以是中频分量放大的约1.5倍至约3.0倍。

在本发明的第二实施例中，输入声频信号中的频率分量的放大随在从第一中频高到波峰高频的频率中的频率分量增大而增大，并且在从第二中频低到波峰低频的频率中减小。第一和第二中频可以称作第一和第二基准频率。第一和第二中频可以是相同频率或不同频率。在波峰高频以上，可以希望放大随频率分量在从波峰高频到高端频率的频率中的增大而减小。在波峰低频以下，可以希望放大随频率分量在从波峰低频到低端频率的频率中的减小而减小。

代之以每个是单个频率，可以希望波峰高频、波峰低频或两者是一个频率范围，从而落在每个范围内的频率分量一般具有相同的振幅。波峰高频可以在从约6 KHz到约30 KHz的范围内。频率分量在波峰高频处的放大可以是第一中频分量放大的约1.5倍至约3.0倍。波峰低频可以在从约20 Hz到约1 KHz的范围内。频率分量在波峰低频处的放大可以是第二中频分量放大的约1.25倍至约2.0倍。

按照本发明的第一实施例，无源电路可以包括一个用来非线性放大输入声频信号的频率分量的单变压器，从而输入声频信号中的频率分量的放大随频率分量在从中频高到波峰高频的频率中的增大而增大。由单变压器实现的失真也可以按如下等效方式描述。单变压器放大输入声频信号的频率分量，从而输入声频信号中的频率分量随频率分量在从中频高到波峰高频的频率中的增大而增大。