音頻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種音頻系統(tǒng)，包括用于處理信號的信道(10)，信道(10)包括處理模塊(50)，模塊鏈(40)，其中鏈(40)包括前處理模塊(45)。后處理模塊(50)耦合到前處理模塊(45)，用于接收前處理模塊(45)的輸出信號(25)，合成器(60)，該合成器(60)具有用于接收由信道(10)處理的信號(30)的第一輸入端(65)，用于接收參考信號(75)的第二輸入端(70)，和耦合到前處理模塊(45)的輸入端(55)的輸出端(80)，和用于接收輸出信號(25)的處理單元(85)，該處理單元(85)被配置為響應于輸出信號(25)中參考信號(75)的改變產(chǎn)生校正信號(90)，該后處理模塊(50)被配置為響應于校正信號(90)改變模塊(50)的處理工作。
【專利說明】音頻系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種音頻系統(tǒng)，以及用于在該音頻系統(tǒng)中處理信號的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]音頻系統(tǒng)是用于處理音頻信號的系統(tǒng)。一般的信號處理由形成音頻鏈的一個或多個模塊執(zhí)行。當該系統(tǒng)結(jié)合了多個模塊，第一個模塊的效果需要被該鏈中的后續(xù)模塊所知曉。
[0003]該系統(tǒng)的一個示例:具有適用衰減因子信號的模塊，跟隨在用于把該信號帶回全幅度振幅的另一個模塊之后。典型地，第一模塊是音量控制模塊，第二模塊是自動增益控制(或AGC)模塊。
[0004]雖然在音頻系統(tǒng)的設計中，這種構(gòu)造不是首選的，但有時是必須的。有些情況下，在不同的硬件組件中執(zhí)行單獨的模塊。在這種情況下，不能為了最優(yōu)配置自由安排模塊。其結(jié)果是需要控制機構(gòu)來解決沖突。這種控制機構(gòu)從某些模塊中檢索信息，并將其發(fā)送到其他模塊。
[0005]在上面的例子中，對應于音量控制模塊的增益變化的信息需要被發(fā)送到自動增益控制(AGC)模塊，使得這種變化不被AGC抵消。這需要通過外部控制機構(gòu)的方式使這兩個模塊彼此通信。
[0006]當音頻系統(tǒng)結(jié)合了多個模塊，所需的控制機構(gòu)會使整合階段更為復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的至少是克服已知音頻系統(tǒng)的缺點。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，通過以下方式實現(xiàn)該目的:
[0009]一種音頻系統(tǒng)，包括用于處理信號的信道，其特征在于，所述信道包括:
[0010]前處理模塊，
[0011]后處理模塊，該后處理模塊耦合到前處理模塊，用于接收前處理模塊的輸出信號，
[0012]合成器，該合成器具有用于接收由信道處理的信號的第一輸入端，用于接收參考信號的第二輸入端，和稱合到前處理模塊的輸入端的輸出端，和
[0013]用于接收輸出信號的處理單元，該處理單元被配置為響應于輸出信號中參考信號的改變產(chǎn)生校正信號，該后處理模塊被配置為響應于校正信號改變模塊的處理工作。
[0014]通過耦合要處理的信號和參考信號的合并信號到前處理模塊的輸入端以及從處理單元得到響應于前處理模塊的輸出信號中的參考信號的改變生成的校正信號，可以在處理單元中估算前處理模塊的處理的數(shù)量和類型，并且為后處理模塊提供校正。
[0015]該音頻系統(tǒng)可以至少包括一個額外的信道，其中用于每個額外的信道的參考信號都是相同的。以這種方式，對每個信道的前處理模塊中的處理的數(shù)量和類型可以單獨估算。對于每個信道的估算結(jié)果可以進行比較(例如看施加到每個額外信道的增益是否是相同的增益)。[0016]可替換地，對每個信道的參考信號也可以是不同的。
[0017]在這種情況下，可以估計信道之間是否執(zhí)行任何混合或串擾。
[0018]在另一個實施例中，參考/[目號可以是預定頻率的正弦波，首頻系統(tǒng)可以進一步包括濾波器，該濾波器用于衰減對應于預定頻率的整數(shù)倍的要處理的信號的頻率分量。以這種方式，當頻率分量是預定頻率的整數(shù)倍時，可以觀察失真(諧波失真)情況。
[0019]在另一實施例中同樣的，參考信號可以是多頻率分量信號，音頻系統(tǒng)可以進一步包括濾波器，該濾波器用于衰減對應于參考信號的多頻分量的任意整數(shù)倍的整數(shù)倍、和、差的要處理的信號的頻率分量。以這種方式可觀察互調(diào)失真情況。
[0020]在兩個前述實施例中，可以僅通過看輸出信號中的參考信號來估算前處理模塊中的非線性處理。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了:
[0022]一種在音頻系統(tǒng)中處理音頻信號的方法，具有一系列處理模塊，該方法包括:
[0023]合并由該系列處理模塊處理的信號和參考信號，以獲得合并信號，
[0024]處理前處理模塊中的合并信號，以獲得輸出信號，
[0025]處理該系列處理模塊中的后處理模塊中中的輸出信號，
[0026]響應于輸出信號中的參考信號的改變，生成校正信號，和，
[0027]響應于所述校正信號，改變后處理模塊的處理工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1示出了包括音量控制模塊和自動增益控制(AGC)模塊的音頻系統(tǒng)；
[0029]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的第一實施例；
[0030]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的第二實施例；
[0031]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的雙聲道音頻系統(tǒng)的第一實施例；
[0032]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的雙聲道音頻系統(tǒng)的第二實施例；
[0033]圖6示出了在音頻系統(tǒng)中處理音頻信號的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0034]圖1示出了音頻系統(tǒng)的一個例子。該音頻系統(tǒng)具有用于處理信號的信道10。在該信道10中，處理模塊20接在音量控制模塊15之后。信道10處理進入音量控制模塊15的信號30，該音量控制模塊15用于向信號30施加增益，并向后處理模塊20提供輸出信號25。音量控制模塊15在第一(機械分離的硬件)分量(圖1中未示出)上執(zhí)行。所述處理模塊20可以是在第二(硬件)分量(也未在圖1中示出)上執(zhí)行自動增益控制(AGC)的極。
[0035]在該例子中，音量控制模塊15所施加的增益變化應該被發(fā)送到處理模塊20，以使增益變化不被AGC抵消。這需要控制機構(gòu)35 (從模塊15到模塊20的的虛線箭頭線)從音量控制模塊15獲取增益信息，并將其發(fā)送給處理模塊20?？商鎿Q地，所討論的音量控制模塊15可以在信號30上執(zhí)行其他任意處理任務,輸出信號25不同于信號30。
[0036]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的一個例子。該音頻系統(tǒng)包括用于處理信號的信道10。信道10可以包括模塊鏈40。模塊鏈40包含前處理模塊45，舉例來說，前處理模塊45可以與圖1中的音量控制模塊15相同。模塊鏈40可以含有多個串聯(lián)連接的處理模塊(如在前面的處理模塊45的兩側(cè)虛線所示)。替換的，模塊鏈40也可以由單一的模塊來代替。圖2還示出了后處理模塊50，其中，通過示例的方式，它與圖1中的自動增益控制模塊20是相同的。后處理模塊50中的AGC模塊耦合到模塊鏈40，以從模塊鏈40中的前處理模塊45接收輸出信號25。信道10還包括合成器60。合成器60有兩個輸入端,第一輸入端65接收要在信道10被處理的信號30，以及第二輸入端70接收參考信號75。
[0037]合成器60還包括輸出端80，該輸出端80連接到鏈40中的前處理模塊45的輸入端55。合成器60可以是如圖2所示的加法器，或者可以減去要被處理的信號30和參考信號75。信道10還包括用于接收所述輸出信號25的處理單兀85。處理單兀85向后處理模塊50提供校正信號90。處理單元85也可以設置在與圖2所示位置不同的位置。例如，它可以被集成在后處理模塊50中，也可以設置在音頻系統(tǒng)中的其他地方。
[0038]在圖2的例子中，鏈40的輸入端55和輸出端之間發(fā)生的處理的類型和內(nèi)容，可以在沒有圖1所示的控制機構(gòu)35的情況下進行估算。的確，因為該合并信號被處理，其效果在信號30和參考信號75上都是可見的。因此，可以通過檢查處理后的合并信號或輸出信號25中的參考信號來扣除在前處理模塊15的處理的信息。因此，它不需要使用圖1所示的控制機構(gòu)35。如果合成器60是加法器，該合并信號則是要被處理的信號30加上參考信號75。對于前處理模塊45的其他類別(或鏈40中的系列的處理模塊):例如自動調(diào)整或固定增益級，動態(tài)范圍壓縮器等，也可以省略控制機構(gòu)35。
[0039]如果參考信號75是正弦波，最好選擇具有低振幅和低頻率的(例如正常聽覺的頻率范圍之外的)，可以聽通過估算參考信號75的幅度來估算處理的程度。處理單元85執(zhí)行估算，向后處理模塊50提供校正信號90。文獻中存在著許多方法來做到這一點，例如，通過觀察快速傅里葉變換(FFT)頻譜或通過計算在參考信號75的頻率的離散傅里葉變換(DFT)。施加到前處理模塊45 (或鏈40包含的一系列的處理模塊)中的音量控制模塊的增益，可以按照輸出信號25中參考信號75的幅度與沒有處理情況下的預期幅度之間的比例做計算。這種方法可以精確估算施加到上述前處理模塊的增益。
[0040]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的另一個例子。這個音頻系統(tǒng)類似于圖2的音頻系統(tǒng)，除了它添加了濾波器95。濾波器95具有用于接收要被處理的信號30的輸入端和被率禹合到輸入端65的輸出端105。該音頻系統(tǒng)能夠檢測前處理模塊45 (或鏈40包含的一系的處理模塊)中的音量控制模塊的非線性處理(如剪切)。在非線性處理的情況下，參考信號也將被以非線性的方式進行處理，從而導致非線性失真。
[0041]如果參考信號75是頻率Π (優(yōu)選為用可忽略的振幅來選擇)的正弦波，那么當頻率分量是原頻率fl的整數(shù)倍時:feval=fl+k fl，其中k是正整數(shù)，可以觀察到失真。feval的頻率分量稱為諧波失真。因此在這種情況下，非線性處理的出現(xiàn)和程度可通過觀察諧波失真的振幅來確定，該諧波失真當在設定的一組頻率feval上，使用有限的一組k值。
[0042]為了估算該正弦波的諧波失真，信號30中的相應的頻率分量需要在濾波器95中被衰減。濾波器95可以是陷波器，有選擇地進行濾波，其中諧波失真是可以預期的。
[0043]如果參考信號75是兩個正弦波的和，每一個正弦波在不同的頻率(即fref_signal=fl+f2)，濾波器95需要衰減一組頻率分量，該組頻率分量是參考信號的頻率分量fref_signal的任意整數(shù)倍的整數(shù)倍、和、差(即所謂的互調(diào)失真)，即feval=nf l+kf2,其中η和k是整數(shù)。在這種情況下，非線性處理的出現(xiàn)和程度可通過觀察失真分量(諧波及互調(diào)失真)的振幅來確定，該失真分量在設定的一組頻率feval上，使用有限的η和k值。
[0044]如果參考信號75是具有多頻率正弦波分量的信號，如它是多頻率正弦波的和的信號，每個在頻率Π，則濾波器需要衰減所有那些是每個頻率fi的任意整數(shù)倍的整數(shù)倍、和、差的頻率分量。
[0045]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的另一個例子。該音頻系統(tǒng)包括圖2所示雙通道版的額外的信道。后綴A被加入到第一信道IOA的參數(shù)數(shù)列，后綴B被加入到第二信道IOB的參數(shù)數(shù)列。在該例子中，信道IOA和信道IOB的參考信號75是相同的。在該例中，對每個信道IOA和IOB來說，鏈40A和鏈40B中的處理模塊的處理的程度和類型可以分別被估算。該處理的估算可以與相應的處理單元85A和85B進行比較，例如看是否有相同的增益施加到該兩個信道。
[0046]另一種方法是為圖5的信道選擇不同的參考信號75A和75B (例如不同頻率的正弦波)。在這種情況下，對每個信道，可以分別估算鏈IOA和IOB中的處理模塊的處理的程度和類型，也可以對估算的結(jié)果可以進行比較。在圖5的具體例子，進一步，可以評估在信道IOA和IOB之間是否存在混合或串擾，在這種情況下，信道IOA的正弦波可以出現(xiàn)在信道IOB中，或反之亦然。
[0047]圖4和圖5中給出的實施例實際上可以擴展到多通道音頻系統(tǒng)，其中，所述音頻系統(tǒng)不僅包括額外的信道IOB (例如10C，IOD等)。
[0048]在圖4和圖5中所示的多通道實例中，如圖3所示的濾波器95可以被加到每個信道中，出于前述的相同的目的。
[0049]最后，可以通過去除參考信號和失真分量的的方式來對參考信號和失真分量進行濾波。如果選擇參考信號和它們的失真分量為超出正常聽覺之外，那么該步驟(也未在任何圖中示出)可能是非必要的。
[0050]圖6示出包括在音頻系統(tǒng)中處理音頻信號的流程圖，包括以下步驟:在步驟SI中，合并一系列處理模塊處理的信號30與參考信號75，以獲得合并信號。在步驟S2中，前處理模塊45處理該合并信號，以獲得輸出信號25。在步驟S3中，在一系列處理模塊中的后處理模塊50中處理輸出信號25。在步驟S4中，響應于輸出信號25中的參考信號75，生成校正信號90。在步驟S5中，響應于校正信號90，改變后處理模塊50的處理工作。在步驟SO中，可選的應用濾波器95,以從輸入信號獲得信號30。
[0051]本發(fā)明可以應用在包含任何分布在不同組件的處理任務的音頻系統(tǒng)中。特別是在靠近音頻鏈(例如音頻放大器)的端部的部件，包括帶有與音頻處理的DSP (數(shù)字信號處理)，重要的是要知道什么處理在前面已經(jīng)進行，從而沒有任何處理步驟被抵消。
【權(quán)利要求】
1.一種音頻系統(tǒng)，包括用于處理信號的信道(10)，其特征在于，所述信道(10)包括: 前處理模塊(45)， 后處理模塊(50)，該后處理模塊(50)耦合到前處理模塊(45)，用于接收前處理模塊(45)的輸出信號(25), 合成器(60)，該合成器(60)具有用于接收由信道(10)處理的信號(30)的第一輸入端(65)，用于接收參考信號(75)的第二輸入端(70)，和耦合到前處理模塊(45)的輸入端(55)的輸出端(80)，和 用于接收輸出信號(25)的處理單元(85)，該處理單元(85)被配置為響應于輸出信號(25)中參考信號(75)的改變產(chǎn)生校正信號(90)，其中，該后處理模塊(50)被配置為響應于校正信號(90)改變后處理模塊(50)的處理工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻系統(tǒng)，其特征在于，至少包括一個額外的信道(IOB)，用于每一個額外的信道的參考信號(75)是相同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻系統(tǒng)，其特征在于，至少包括一個額外的信道(IOB)，用于每一個額外的信道的參考信號(75)是不同的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的音頻系統(tǒng)，其特征在于，還包括濾波器(95)，該濾波器(95)具有用于接收將由信道(10)處理的信號(30)的輸入端(100)，和耦合到第一輸入端(65)的輸出端(105)?！?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的音頻系統(tǒng)，其特征在于，所述參考信號(75)是預定頻率的正弦波，其中所述濾波器(95)被設計用于衰減頻率分量，該頻率分量是預定頻率的整數(shù)倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的音頻系統(tǒng)，其特征在于，所述參考信號(75)是具有多頻率分量的信號，所述濾波器(95)被設計用于衰減頻率分量，該頻率分量是多頻率分量的任意整數(shù)倍的整數(shù)倍、和或差。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4所述的音頻系統(tǒng)，其特征在于，所述參考信號(75)是正弦波。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4所述的音頻系統(tǒng)，其特征在于，所述參考信號(75)是具有多頻率正弦波分量的信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的音頻系統(tǒng)，其特征在于，所述具有多頻率分量的信號是具有多頻率正弦波分量的信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求4，5或6所述的音頻系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波器(95)是陷波濾波器。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的音頻系統(tǒng)，其特征在于，所述前處理模塊(45)包括音量控制模塊(15)，所述后處理模塊(50)包括自動增益控制模塊(20)。
12.一種在音頻系統(tǒng)中處理音頻信號的方法，具有一系列處理模塊，其特征在于，該方法包括: (51)合并將由一系列處理模塊處理的信號(30)和參考信號(75)，以獲得合并信號， (52)在前處理模塊(45)中處理合并信號，以獲得輸出信號(25)， (53)在該系列處理模塊中的后處理模塊中(50)中處理輸出信號(25)， (54)響應于輸出信號(25)中的參考信號(75)的改變,生成校正信號(90),和， (55)響應于所述校正信號(90)，改變后處理模塊(50)的處理工作。
13.一種數(shù)字信號音頻處理系統(tǒng)，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1至11任一所述的音頻系統(tǒng)。
14.一種數(shù)字信號音頻處理系統(tǒng)，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法進行工作的音頻系統(tǒng)?！?br> 【文檔編號】H03G3/30GK103856867SQ201310628494
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
【發(fā)明者】泰穆金·高塔馬 申請人:Nxp股份有限公司