[发明专利]音频信号处理设备和音频信号再现

说明书

本发明涉及一种可用在DVD再现设备中的音频信号处理设备及音频信号再现设备。

电影院里放映的电影的声道绝大多数是环绕型的。最新的环绕系统采用离散多声道系统，该系统的信号是以数据格式而不是矩阵格式记录的。此系统可以使声音自由地向前、向后、向左、向右以及向周围方向传播，因而可以产生令人振撼的音响气氛，使人产生亲临其境的感觉。

在用于如DVD之类的多媒体应用场合的大存贮容量盘片形记录媒体中，其记录格式是标准化格式，以满足高画面质量及高音响质量的要求。DVD可记录数字5.1声道的环绕音频信号。图3对数字5.1声道系统与传统的模拟4声道系统的信道结构和声场进行了比较。

图3A示出了模拟4声道系统的声道结构和声场。模拟4声道系统是由L(左前)、C(正前)、R(右前)和S(环绕)这4个声道组成的。图3B示出了数字5.1声道系统的声道结构和声场。数字5.1声道是由L(左前)、C(正前)、R(右前)、Ls(左后)和Rs(右后)这5个声道及LFE(低频效果)声道的0.1声道共同组成的。LFE声道用于使超低音喇叭再现超低频分量。LFE声道的信息容量只有其它每个声道信息容量的1/10。因此，LFE声道被称为0.1声道。

DVD再现设备的结构适合于数字5.1声道系统。因此，DVD再现设备可再现5.1声道的音频信号。此外，DVD再现设备中还有一个音频信号处理设备，它可对音频信号进行下变频(down-mixing)处理，其作用与传统的双声道立体声系统相同。当音频信号处理设备作下变频处理时，它使数字信号的信号电平衰减，以免产生过量的音频信号。然后对衰减的数字信号进行计算，将所算结果转换成模拟信号，再对该模拟信号进行放大。

然而，在数字信号衰减方法中，若LSB(最低有效位)侧的信号数量少于原始信号的量化数量，那么，在信号衰减后，原始信号的信息便会丢失。这样，即使将衰减后的信号电平恢复至原始信号的信号电平，在LSB侧丢失的信息也无法恢复。换句话说，音乐中的细微差异等信息将会被丢失。此外，由于数字信号的衰减，需要对模拟信号进行放大。因此，模拟放大器的放大倍数便相应地有所增大。继而，由于模拟信号中噪声电平增大，再现信号中的噪声便变得明显。在此情况下，除非将模拟放大器的放大倍数提高，否则听众会得到信号电平降低的印象。

因此，本发明的目的是提供一种音频信号处理设备及音频信号再现设备，该设备可对音频信号作下变频处理而不会降低声音的质量。

为解决上述问题，本发明第一方面是提供了一种用于计算多个声道的音频信号和产生组合音频信号的音频信号处理设备，它包括用于计算多个声道数字音频信号的计算装置、用于检测多个声道数字音频信号电平的检测装置、和用于根据计算装置的计算处理输出信号与检测装置的输出信号来预测组合音频信号是否会发生溢出以及用于在预测到会发生溢出时对多个声道中的至少一个声道的数字音频信号进行衰减的装置。

本发明第二方面是提供一种用于计算多个声道的音频信号和产生组合音频信号的音频信号处理设备，它包括用于计算多个声道数字音频信号的计算装置、用于检测多个声道数字音频信号电平的检测装置、和用于根据计算装置的计算处理输出信号与检测装置的输出信号来预测组合音频信号是否会发生溢出以及用于在预测到会发生溢出时对多个声道中的至少一个声道的数字音频信号的相位进行修改的装置。

本发明还提供了一种音频信号再现设备，它包括用于从记录媒体中再现多个声道数字音频信号的再现装置、和用于处理再现的数字音频信号的信号处理装置，其中，信号处理装置具有用于计算多个声道数字信号的计算装置、用于检测多个声道数字音频信号电平的检测装置、和用于根据计算装置的计算处理输出信号与检测装置的输出信号来预测组合音频信号是否会发生溢出以及用于在预测到会发生溢出时对多个声道中的至少一个声道的数字音频信号进行衰减的装置。

根据本发明，当用数字计算处理方式对信号进行下变频时，若预测到组合信号会发生溢出，则需要进行衰减或相位修改处理。由于信号并不总受到衰减，因此可以避免低位侧信息的丢失。此外，由于模拟放大器不需要对衰减后的信号电平进行补偿，因而可以避免噪声增大。

通过参照附图阅读下列详细说明，可以很容易地看出本发明的上述及其它目的、特性和优点，附图中：

图1是表示本发明实施例总体结构的方框图；

图2是表示按照本发明实施例的DSP结构的框图；和

图3是用于解释环绕系统实例的示意图。