專利名稱：數(shù)字信號(hào)處理裝置，及其處理方法和頭戴耳機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理裝置及其處理方法，它可根據(jù)二個(gè)廣播系統(tǒng)之間的信號(hào)傳遞特征再現(xiàn)沖擊響應(yīng)。本發(fā)明也涉及使用此裝置和其方法的頭戴耳機(jī)裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)聲信號(hào)供給至揚(yáng)聲器和揚(yáng)聲器重放此音樂時(shí)，此作為結(jié)果的聲像處于聽眾的前方。當(dāng)同樣的聲信號(hào)供給至聽眾所戴的頭戴耳機(jī)時(shí)，聲象置于聽眾的頭部。這是聲象的極其不自然的定位。
現(xiàn)已倡議一種使聲象定位于聽眾外部的頭戴耳機(jī)裝置，又如披露于日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公報(bào)NO.11-331992，其對(duì)應(yīng)于由本申請(qǐng)的承讓人所提交的日本專利申請(qǐng)。圖1圖示此類頭戴耳機(jī)裝置。如圖1所示，模擬聲信號(hào)SA通過輸入端1提供至A/D轉(zhuǎn)換器電路2，它將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字聲信號(hào)SD。此信號(hào)SD提供至數(shù)字信號(hào)處理電路3L和3R。這些處理電路3L和3R處理信號(hào)SD，以致作為結(jié)果的聲象置于聽眾的頭部外面。
如果聲源SP位于聽眾M的前方，如圖2所示，則來自聲源SP的聲輸出通過具有傳遞函數(shù)HL和HR的路徑到達(dá)聽眾的左耳和右耳。
在數(shù)字信號(hào)處理電路3L和3R中，通過將傳遞函數(shù)HL和HR轉(zhuǎn)換成時(shí)間軸所獲得的沖擊響應(yīng)予以卷積于信號(hào)SD。此沖擊響應(yīng)既可加以測(cè)量也可加以計(jì)算。
進(jìn)行卷積后，數(shù)字信號(hào)處理電路3L產(chǎn)生一信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理電路3R也是如此。由電路3L所產(chǎn)生的信號(hào)提供至D/A轉(zhuǎn)換器4L，由其將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬聲信號(hào)SA。同樣，由電路3R所產(chǎn)生的信號(hào)提供至D/A轉(zhuǎn)換器4R，由其將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬聲信號(hào)SA。此模擬聲信號(hào)SA通過頭戴耳機(jī)放大器5L和5R分別提供至頭戴耳機(jī)6的左和右聲頻單元(電一聲換能器)。
因此，由頭戴耳機(jī)6所再現(xiàn)的聲音是通過具有傳遞函數(shù)HL和HR的路徑而到達(dá)的。當(dāng)戴上頭戴耳機(jī)6的聽眾M聽到聲音時(shí)，他或她感覺到此聲象SP置于他的或她的頭部外面，如圖2所示。
為了提供傳遞函數(shù)HL和HR，數(shù)字信號(hào)處理電路3L和3R具有此類FIR濾波器配置如圖3所示。在這配置中，由A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的數(shù)字音頻信號(hào)(圖1)通過輸入端31提供至以串聯(lián)連接的多個(gè)延遲電路3D。來自輸入端31的信號(hào)輸出提供至乘法器電路3M。來自延遲電路3D的信號(hào)輸出分別提供至其他乘法器電路3M。乘法器3M的輸出通過加法器電路3A分別輸出至輸出端37。
各個(gè)延遲電路3D按一個(gè)采樣周期(單位周期)T延遲數(shù)字音頻信號(hào)SD。當(dāng)將傳遞函數(shù)HL或HR轉(zhuǎn)換至?xí)r間軸時(shí)，各個(gè)乘法器電路3M在任何時(shí)間具有，作為一個(gè)系數(shù)，沖擊響應(yīng)。
因此，在數(shù)字信號(hào)處理電路3L和3R中必須使用許多分接頭(即，級(jí)數(shù))，兩者都示于圖3。即，電路3L和3R必須具有許多延遲電路3D和許多乘法器電路3M。如，在任一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理電路中必須含有1024延遲電路和1024乘法器電路。
如果數(shù)字信號(hào)處理電路3L和3R各自由DSP組成，則它們將需要大容量存儲(chǔ)器用于延遲電路3D。不可避免地，電路3L和3R的IC規(guī)模變大，成比例地增加電路3L和3R的制造費(fèi)用。又，因?yàn)殡娐?L和3R各自需要許多乘法器電路3M，故處理步驟也增多。結(jié)果，信號(hào)在電路3L和3R中必須高速處理。這就提高了數(shù)字信號(hào)處理電路3L和3R的操作費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
由于前述原因，提出了本發(fā)明。本發(fā)明一個(gè)目的是提供數(shù)字信號(hào)處理裝置及其處理方法，其中濾波器分接頭數(shù)量即，延遲電路和乘法器電路可大大地減少。
本發(fā)明另一目的是通過使用用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置和方法來提供能以低成本而制造的頭戴耳機(jī)裝置，在此裝置中濾波器分接頭，延遲電路和乘法器電路等數(shù)量都可大大地減少。
按照本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理裝置的設(shè)計(jì)是再現(xiàn)代表聲傳遞特征的沖擊響應(yīng)。此裝置包含數(shù)字濾波器，其中之一按采樣速率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的直接聲頻部分的第一響應(yīng)部分，另一個(gè)濾波器按不同的采樣速率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的非直接聲頻部分的第二響應(yīng)部分；產(chǎn)生延遲時(shí)間的采樣速率變化濾波器在一段延遲時(shí)間過去后，在第二響應(yīng)部分中的反射的聲頻部分就開始。
按照本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理方法設(shè)計(jì)成再現(xiàn)代表聲傳遞特征的沖擊響應(yīng)。此方法包含激勵(lì)數(shù)字濾波器，其中之一按采樣速率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的直接聲頻部分的第一響應(yīng)部分，和另一個(gè)濾波器按不同的采樣速率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的非直接聲頻部分的第二響應(yīng)部分；和激勵(lì)采樣速率變化濾波器，它產(chǎn)生延遲時(shí)間，在過一段延遲時(shí)間后第二響應(yīng)部分中的反射的聲頻部分就開始。
按照本發(fā)明的頭戴耳機(jī)裝置具有數(shù)字信號(hào)處理裝置用于再現(xiàn)代表聲傳遞特征的沖擊響應(yīng)。數(shù)字信號(hào)處理裝置包含數(shù)字濾波器，其中之一按采樣速率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的直接聲頻部分，而另一個(gè)濾波器按不同的采樣速率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的非直接聲頻部分的第二響應(yīng)部分；和采樣速率變化濾波器，它產(chǎn)生延遲時(shí)間，在一段延遲時(shí)間過去后，在第二響應(yīng)部分中的反射的聲頻部分就開始。
按照本發(fā)明，在處理數(shù)字信號(hào)的裝置和方法中，具有不同采樣速率的二個(gè)數(shù)字濾波器分別再現(xiàn)第一響應(yīng)部分和第二響應(yīng)部分。第一響應(yīng)部分代表沖擊響應(yīng)的直接聲頻部分。第二響應(yīng)部分代表沖擊響應(yīng)的非直接聲頻部分。包括在第二響應(yīng)部分中的反射的聲頻部分由采樣速率變化濾波器產(chǎn)生的延遲時(shí)間而加以延遲。因而，各個(gè)數(shù)字濾波器的分接頭數(shù)量可以減少。各個(gè)數(shù)字濾波器的電路規(guī)模因而降低，以降低各個(gè)數(shù)字濾波器的制造費(fèi)用和功耗。結(jié)合使用數(shù)字濾波器的頭戴耳機(jī)裝置或揚(yáng)聲器裝置可以低成本來制造。


圖1是常規(guī)頭戴耳機(jī)裝置的方塊圖；圖2是示出安置在聽眾M左前方位上的聲源SPL視圖；圖3是常規(guī)數(shù)字濾波器的電路圖；圖4是按照本發(fā)明的頭戴耳機(jī)裝置的方塊圖；圖5是代表沖擊響應(yīng)的特征圖；圖6是結(jié)合于頭戴耳機(jī)裝置中的數(shù)字信號(hào)處理電路的電路圖；圖7是抽選濾波器的電路圖；
圖8是內(nèi)插濾波器的電路圖；圖9是代表具有恒定群延遲時(shí)間的FIR濾波器的沖擊響應(yīng)的特征圖；圖10是再現(xiàn)來自雙通道立體聲音頻信號(hào)的聲音的頭戴耳機(jī)裝置的方塊圖；圖11示出聲源SPL和SPR分別安置在聽眾M的左前方和右前方位置上的系統(tǒng)；圖12圖示用于再現(xiàn)來自雙通道立體聲音頻信號(hào)的聲音的頭戴耳機(jī)裝置中的數(shù)字信號(hào)處理裝置；圖13是設(shè)計(jì)成在一給定位置上形成兩只揚(yáng)聲器形式的聲象的數(shù)字信號(hào)處理裝置的方塊圖；圖14示出聲源SPL和SPR分別安置在聽眾M的左前方和右前方位置上，從而在一給定的位置上再現(xiàn)等效的聲源SPX的系統(tǒng)；圖15是用于本發(fā)明另一實(shí)例的數(shù)字信號(hào)處理電路的電路圖；和圖16是示于圖15的數(shù)字信號(hào)處理電路的改進(jìn)，此電路結(jié)合使用于從雙通道立體聲音頻信號(hào)中再現(xiàn)聲音的頭戴耳機(jī)裝置中。
具體實(shí)施例方式
實(shí)行本發(fā)明的最佳方式是結(jié)合使用按照本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理裝置的頭戴耳機(jī)裝置。此頭戴耳機(jī)裝置設(shè)計(jì)成在佩戴者頭部外面提供聲象。在結(jié)合使用于頭戴耳機(jī)裝置的數(shù)字信號(hào)處理裝置中，濾波器分接頭即，延遲電路和乘法器電路數(shù)量可大大地減少。
圖4是頭戴耳機(jī)裝置的方塊圖。如圖4所示，模擬音頻信號(hào)SA通過輸入端1提供至A/D轉(zhuǎn)換器電路2，此電路將信號(hào)SA轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)SD。將此音頻信號(hào)SD提供至數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R。在數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R中，等效于傳遞函數(shù)HL和HR的沖擊響應(yīng)予以卷積于信號(hào)SD。傳遞函數(shù)HL代表從聲象應(yīng)置于其中的聲源擴(kuò)展至聽眾左耳的路徑的傳遞特征。傳遞函數(shù)HR代表從聲源擴(kuò)展至聽眾右耳的路徑的傳遞特征。此沖擊響應(yīng)既可予以測(cè)量，也可予以計(jì)算。通過將傳遞函數(shù)HL和HR轉(zhuǎn)換到時(shí)間軸就可獲得沖擊響應(yīng)。
將簡單解釋沖擊響應(yīng)，此沖擊響應(yīng)是對(duì)具有足夠小寬度的小的脈沖的響應(yīng)。從聲源傳播至如聽眾室中聽眾的二只耳朵的沖擊響應(yīng)可考慮由3個(gè)部分組成，如圖5所示。第一部分a.(直接的聲頻部分)從聲源直接傳播至聽眾耳朵。第二部分b.(微聲頻部分)在反射的聲音到達(dá)聽眾耳朵之前，具有的沖擊響應(yīng)級(jí)幾乎保持為零。第三部分c.(反射的聲頻部分)由房間的墻壁，天花板之類所反射和然后到達(dá)聽眾的耳朵。圖5的沖擊響應(yīng)特征(以后將詳細(xì)討論)可認(rèn)為由下面兩個(gè)響應(yīng)部分組成。第一響應(yīng)部分(a)是直接的聲頻部分。第二響應(yīng)部分(b)+(c)是非直接的聲頻部分。第二響應(yīng)部分是由微聲頻部分(b)和反射的聲頻部分(c)所組成。反射的聲頻部分(c)相對(duì)于直接的聲頻部分(a)延遲了微聲頻部分(b)的持續(xù)時(shí)間。
在頭戴耳機(jī)裝置中，數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R各自具有數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波器具有不同的采樣速率。電路30L的數(shù)字濾波器和電路30R的數(shù)字濾波器分別再現(xiàn)第一響應(yīng)部分和第二響應(yīng)部分。第一響應(yīng)部分代表沖擊響應(yīng)的直接聲頻部分，和第二響應(yīng)部分代表沖擊響應(yīng)的非直接聲頻部分。第二響應(yīng)部分的反射的聲頻部分由具有規(guī)定的延遲時(shí)間的濾波器予以延遲。
數(shù)字信號(hào)處理電路30L將等效于傳遞函數(shù)HL的沖擊響應(yīng)與信號(hào)SD卷積，產(chǎn)生信號(hào)SDoL。同樣，數(shù)字信號(hào)處理電路30R將等效于傳遞函數(shù)HR的沖擊響應(yīng)卷積于信號(hào)SD，產(chǎn)生信號(hào)SDoR。信號(hào)SDoL和信號(hào)SDoR分別提供至D/A轉(zhuǎn)換器電路4L和4R。電路4L將信號(hào)SDoL轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)SAoL。電路4R將信號(hào)SDoR轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)SAoR。信號(hào)SAoL通過頭戴耳機(jī)放大器5L提供至頭戴耳機(jī)6的左面聲頻單元6L。信號(hào)SAoR通過頭戴耳機(jī)放大器5R提供至頭戴耳機(jī)6的右面聲頻單元6R。
因此，頭戴耳機(jī)6再現(xiàn)通過具有傳遞函數(shù)HL和HR的路徑的聲音。因而此再現(xiàn)的聲音在佩戴頭戴耳機(jī)6的聽眾M的頭部外面形成聲象。
在頭戴耳機(jī)裝置中內(nèi)含的數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R具有同樣的結(jié)構(gòu)，示于圖6。在各個(gè)數(shù)字信號(hào)處理電路中，具有第一采樣速率的第一數(shù)字濾波器32再現(xiàn)沖擊響應(yīng)的第一響應(yīng)部分。具有第二采樣速率的第二數(shù)字濾波器34再現(xiàn)沖擊響應(yīng)的第二響應(yīng)部分。第二采樣速率是第一采樣速率的1/n(n是2或更大些)。第一數(shù)字濾波器和第二數(shù)字濾波器是串聯(lián)連接的。一只下采樣濾波器33連接至第一和第二數(shù)字濾波器32和34之間。濾波器33將第一采樣速率降低至第二采樣速率。一只上采樣濾波器35連接至第二數(shù)字濾波器34的輸出。上采樣濾波器35將第二采樣速率提升回到第一采樣速率。下采樣濾波器33和上采樣濾波器35提供延遲時(shí)間，此延遲時(shí)間用來延遲第二響應(yīng)部分的反射的聲頻部分。
數(shù)字音頻信號(hào)SD通過輸入端31提供至第一數(shù)字濾波器32。第一數(shù)字濾波器32再現(xiàn)直接的聲頻部分(a)，示于圖5，其響應(yīng)快于沖擊響應(yīng)的其他部分。第一數(shù)字濾波器32輸出代表直接的聲頻部分(a)的響應(yīng)特征和延遲時(shí)間。
在第一數(shù)字濾波器32中，來自端口31的信號(hào)SD提供至串聯(lián)連接的予定的個(gè)數(shù)的延遲電路321。信號(hào)S321由最后的延遲電路來輸出。信號(hào)SD也提供至乘法器電路322。乘法器電路322的輸出提供至加法器電路323。延遲電路321的輸出提供至其他乘法器電路322，一條延遲電路對(duì)著一個(gè)乘法器電路322。乘法器電路322的輸出提供至加法器電路323，一條乘法器電路對(duì)著一個(gè)加法器電路323。各個(gè)加法器電路323將兩個(gè)輸入加起來。任一加法器電路，除了最后的加法器電路之外，將兩個(gè)輸入的和輸出至下一個(gè)加法器電路323。最后的加法器電路產(chǎn)生信號(hào)S323。
延遲電路321按采樣周期(單位時(shí)間)T來延遲數(shù)字音頻信號(hào)SD。乘法器電路322各自有一個(gè)系數(shù)，該系數(shù)是直接聲頻部分的沖擊響應(yīng)，它等效于傳遞函數(shù)HL或HR。如果信號(hào)SD的采樣頻率是48KHz，如第一數(shù)字濾波器具有40至200分接頭。
因此，信號(hào)S321是通過延遲模擬音頻信號(hào)SA來取得的一個(gè)信號(hào)，其延遲時(shí)間等于將再現(xiàn)的沖擊響應(yīng)的直接的聲頻部分的持續(xù)時(shí)間。因而，信號(hào)S321具有高頻帶分量和低頻帶分量。信號(hào)S323對(duì)應(yīng)于沖擊響應(yīng)部分，它響應(yīng)快于其他部分。因此，信號(hào)S323大部分是模擬音頻信號(hào)SA的高頻帶分量。
由最后的延遲電路321所輸出的信號(hào)S321提供至下采樣濾波器33或抽選濾波器。下采樣濾波器33將信號(hào)S321轉(zhuǎn)換為具有采樣速率1/n(n是2或更大些)的數(shù)字信號(hào)S33，如1/2。即，抽出對(duì)應(yīng)于信號(hào)SA低頻帶分量的信號(hào)S321作為信號(hào)S33。
信號(hào)S33提供至第二數(shù)字濾波器34。第二數(shù)字濾波器34再現(xiàn)將再現(xiàn)的沖擊響應(yīng)的圖5中反射的聲頻部分(c)，其響應(yīng)更慢于沖擊響應(yīng)的其他部分。第二數(shù)字濾波器34輸出代表反射的聲頻部分(c)的響應(yīng)特征和延遲時(shí)間的數(shù)據(jù)。
在第二數(shù)字濾波器34中，由下采樣濾波器33所產(chǎn)生的信號(hào)S33提供至規(guī)定個(gè)數(shù)的串聯(lián)連接的延遲電路341。此信號(hào)S33也提供至乘法器電路342。乘法器電路342的輸出提供至加法器電路343。延遲電路341的輸出提供至其他的乘法器電路342，一個(gè)延遲電路對(duì)著一個(gè)乘法器電路342。乘法器電路342的輸出提供至其他的加法器電路343，一個(gè)乘法器電路對(duì)著一個(gè)加法器電路343。各個(gè)加法器電路將兩個(gè)輸入相加。任一加法器電路343，除了最后的加法器電路之外，將兩個(gè)輸入的和輸出至下一個(gè)加法器電路323。最后的加法器電路343產(chǎn)生信號(hào)S34。
延遲電路341按采樣周期(單位時(shí)間)2T來延遲數(shù)字音頻信號(hào)S33，因?yàn)閚＝2。乘法器電路各自有一個(gè)系數(shù)。如果傳遞函數(shù)HL或HR轉(zhuǎn)換為時(shí)間軸，則此系數(shù)是信號(hào)SA具有的低頻帶分量的沖擊響應(yīng)。如果信號(hào)SD的采樣頻率是如48KHz，則第二數(shù)字濾波器34具有400個(gè)至成千個(gè)分接頭。
因此，信號(hào)S34對(duì)應(yīng)于FIR濾波器的沖擊響應(yīng)的那部分，其響應(yīng)慢于其他部分。因此，信號(hào)S34的大部分是模擬音頻信號(hào)SA的低頻帶分量。
信號(hào)S34提供至上采樣濾波器35，或內(nèi)插濾波器，它具有如數(shù)字音頻信號(hào)SD相同的采樣速率。信號(hào)S34提供至加法器電路36。來自第一數(shù)字濾波器32的信號(hào)S323也提供至加法器電路36。加法器電路36將兩個(gè)輸入相加，產(chǎn)生信號(hào)S36。信號(hào)S36從數(shù)字信號(hào)處理電路的輸出端37輸出。
如上所示，由最后的延遲電路321所輸出的信號(hào)S321在其轉(zhuǎn)換成具有采樣速率1/n(n是2或更大些，如2)的數(shù)字信號(hào)S33之后通過抽選濾波器33提供至第二數(shù)字濾波器34。信號(hào)S321必須轉(zhuǎn)換的原因下面將解釋。
如果數(shù)字濾波器是FIR濾波器，為了再現(xiàn)通過它的任何信號(hào)的頻率特征，其需要的分接頭數(shù)量取決于指派給其的頻段。頻段愈高，所需的分接頭愈少。相反，頻段愈低，分接頭數(shù)量愈大。
這說明模擬音頻信號(hào)SA的高頻段分量是FIR濾波器輸出部分，該濾波器響應(yīng)很快。響應(yīng)慢的FIR濾波器的輸出部分，如果再現(xiàn)模擬音頻信號(hào)SA的低頻段分量，該濾波器只能提供高傳真沖擊響應(yīng)。
抽選濾波器33將信號(hào)S321轉(zhuǎn)換為具有如1/2采樣速率的數(shù)字信號(hào)S33。數(shù)字信號(hào)S33提供至第二數(shù)字濾波器34。第二濾波器34再現(xiàn)響應(yīng)慢的沖擊響應(yīng)的部分(即，圖5所示的反射的聲頻部分(c))。濾波器34輸出代表反射的聲頻部分(c)的響應(yīng)特征。響應(yīng)快的FIR濾波器輸出部分按第一采樣速率進(jìn)行處理，同時(shí)響應(yīng)慢的FIR濾波器的部分按第一采樣速率的1/n的第二采樣速率來處理。因而抽選濾波器33的分接頭數(shù)必須要比其他少。
采樣速率變化濾波器，或抽選濾波器33和內(nèi)插濾波器35的組合具有提供插入于直接的聲頻部分(a)和反射的聲頻部分(c)之間微聲頻部分(b)的功能。換句話說，包括在第二響應(yīng)部分的反射聲頻部分按采樣速率變化濾波器的抽選濾波器33和內(nèi)插濾波器所產(chǎn)生的延遲時(shí)間加以延遲。還可以說，微聲頻部分(b)即，第二響應(yīng)部分是通過使用由抽選濾波器33和內(nèi)插濾波器35所產(chǎn)生的延遲時(shí)間而產(chǎn)生的。
將詳細(xì)解釋沖擊響應(yīng)的直接的聲頻部分，微聲頻部分和反射的聲頻部分，參照?qǐng)D5示出的沖擊響應(yīng)，其從聲源傳播至收聽室中聽眾的兩只耳朵。如上所述，沖擊響應(yīng)由3個(gè)連續(xù)的部分組成。第一部分是直接聲頻部分(a)，示于圖5，它直接從聲源傳播至聽眾的耳朵。第二部分是微聲頻部分(b)，示于圖5，在反射的聲音到達(dá)聽眾耳朵之前，其沖擊響應(yīng)級(jí)保持為幾乎是零。第三部分是反射的聲頻部分(c)，示于圖5，它由聽眾室的墻壁，天花板之類所反射出來，然后到達(dá)聽眾耳朵。
由于響應(yīng)時(shí)間和頻率特征的關(guān)系，直接的聲頻部分(a)具有的寬頻段比聲源的要小，因?yàn)樗苌俳导?jí)頻率特征。對(duì)比之下，反射的聲頻部分(c)會(huì)降級(jí)頻率特征，特別是高頻段特征，因?yàn)樗怯墒章犑业膲Ρ?，天花板之類反射出來的。因此，響?yīng)快的沖擊響應(yīng)那部分必須由模擬音頻信號(hào)SA高頻段和低頻段兩種分量來再現(xiàn)。另一方面，響應(yīng)慢的沖擊響應(yīng)那部分只由模擬音頻信號(hào)SA的低頻段分量來再現(xiàn)。由這兩部分組成的沖擊響應(yīng)整體來看具有高保真度。
考慮到?jīng)_擊響應(yīng)從聲源傳播到收聽室中聽眾的兩只耳朵。沖擊響應(yīng)這部分，這是幾乎微聲的(即，部分(b)，示于圖5)，具有非常低的脈沖電平。因而，有必要為這部分沖擊響應(yīng)只再現(xiàn)延遲時(shí)間。
抽選濾波器33是FIR濾波器，如圖7所示。來自第一數(shù)字濾波器33延遲電路321的信號(hào)輸出S321通過輸入端提供至多個(gè)串聯(lián)連接的延遲電路331。信號(hào)S321從輸入端331提供至乘法器電路332。延遲電路331的輸出提供至其他乘法器電路，一個(gè)延遲電路對(duì)著一個(gè)乘法器332。第一乘法器332輸出和第二乘法器輸出提供至加法器電路333。存下的乘法器電路332的輸出提供至其他加法器電路333，一個(gè)乘法器電路對(duì)著一個(gè)加法器電路333。任何加法器電路輸出，除了最后一個(gè)加法器外，提供至下一個(gè)加法器電路。最后加法器電路333提供至開關(guān)334具有的固定觸點(diǎn)a。開關(guān)334具有的其他固定觸點(diǎn)b連接至接地。開關(guān)334的可動(dòng)觸點(diǎn)連接至第二數(shù)字濾波器34。可動(dòng)觸點(diǎn)c在采樣頻率fs上切換。因而，開關(guān)334提供具有1/2采樣速率的數(shù)字信號(hào)S33至第二數(shù)字濾波器34。注意，抽選濾波器33是LPF，其截止頻率fc為10KHz。乘法器電路332的系數(shù)在抽選濾波器33中設(shè)定。在抽選濾波器33中，不論頻段如何，串聯(lián)連接的延遲電路具有恒定的延遲特征。如果抽選濾波器33具有分接頭為奇數(shù)，就第{(奇數(shù)+1)/2}個(gè)乘法器電路而言，一組乘法器電路332的系數(shù)與另一組乘法器電路332的系數(shù)是對(duì)稱的。甚至于如果抽選濾波器33具有偶數(shù)的分接頭，一組乘法器電路332的系數(shù)與另一組乘法器電路332聽系數(shù)也是對(duì)稱的。即，乘法器電路332具有同樣的群延遲特征。以后再解釋群延遲特征。
內(nèi)插濾波器35是FIR濾波器，如圖8所示。由數(shù)字濾波器34所產(chǎn)生的信號(hào)S34通過開關(guān)350的固定觸點(diǎn)提供至多個(gè)串聯(lián)連接的延遲電路351。信號(hào)S34也提供至乘法器電路352。延遲電路351的輸出提至其他乘法器電路352，一個(gè)延遲電路對(duì)著一個(gè)乘法器電路352。第一乘法器電路352輸出和第二乘法器電路352輸出提供至加法器電路353。其余乘法器電路352輸出提供至其他加法器電路353，一個(gè)乘法器電路對(duì)著一個(gè)加法器電路353。任何加法器電路353的輸出，除了最后的加法器電路外，都提供至下一個(gè)加法器電路。最后的加法器電路353輸出提供至輸出端36。開關(guān)350還有另一個(gè)固定觸點(diǎn)b，它連接至接地。可動(dòng)觸點(diǎn)c是在采樣頻率fs上切換。因而，開關(guān)350將數(shù)字濾波器34轉(zhuǎn)換為信號(hào)S35，其具有如數(shù)字音頻信號(hào)SD同樣的采樣速率。信號(hào)S35提供至輸出端36。注意，內(nèi)插濾波器35也是LPF，其截止頻率fc為10KHz。如在抽選濾波器33，不論頻段如何，串聯(lián)連接的延遲電路351具有恒定特征。如果內(nèi)插濾波器35具有奇數(shù)分接頭，相對(duì)于第(奇數(shù)+1)/2的乘法器電路而言，一組乘法器電路352的系數(shù)是對(duì)稱于另一組乘法器電路332的系數(shù)，甚至于如果內(nèi)插濾波器35具有偶數(shù)分接頭，一組乘法器電路352的系數(shù)與另一組乘法器電路332的系數(shù)是對(duì)稱的。即，乘法器電路352具有同樣的群延遲特征。
圖9示出FIR濾波器用作為提取濾波器33和內(nèi)插濾波器35的沖擊響應(yīng)。此沖擊響應(yīng)具有頻率特征為10KHz的截止頻率和限定恒定的群延遲特征的系數(shù)。
恒定的群延遲特征說明二個(gè)問題。第一，不論頻段如何，延遲特征是恒定的。第二，如果濾波器具有奇數(shù)分接頭，根據(jù)乘法系數(shù)，一組乘法器電路與另一組乘法器電路352是對(duì)稱的。如果濾波器分接頭為偶數(shù)，二組乘法器電路根據(jù)倍增系數(shù)當(dāng)然也是對(duì)稱的。
從圖9中看出，如一只FIR濾波器具有2t分接頭，則其群延遲時(shí)間對(duì)應(yīng)于t分接頭。如果FIR濾波器是10KHz截止頻率的LPF，并且具有100個(gè)分接頭和恒定的頻率特征，則抽選濾波器33和內(nèi)插濾波器35各自具有50個(gè)分接頭和延遲時(shí)間約為1mscc。這些濾波器的總延遲為2mscc。因而，由FIR濾波器群延遲特征所決定的延遲時(shí)間可以做得等于沖擊響應(yīng)微聲頻部分的持續(xù)時(shí)間。然后，抽選濾波器和內(nèi)插濾波器不僅進(jìn)行下采樣，還能再現(xiàn)沖擊響應(yīng)微聲頻部分的沖擊響應(yīng)。
如上段所解釋，F(xiàn)IR濾波器，即，抽選濾波器或內(nèi)插濾波器的延遲時(shí)間可以做得等于沖擊響應(yīng)微聲頻部分接續(xù)時(shí)間。另外，F(xiàn)IR濾波器的延遲時(shí)間可以做得短于沖擊響應(yīng)微聲頻部分的持續(xù)時(shí)間。在這種情況下，脈沖響應(yīng)的反射的聲頻部分已被抽樣，將彌補(bǔ)FIR濾波器的延遲時(shí)間不足。
在此配置中，圖6的數(shù)字濾波器將沖擊響應(yīng)等效于具有傳遞函數(shù)HL或HR的直接的聲頻部分，與在模擬音頻信號(hào)SA的直接的聲頻部分券積。示于圖6的數(shù)字濾波器32和34卷積此沖擊響應(yīng)，在模擬音頻信號(hào)SA中，它等效于具有傳遞函數(shù)HR或HL的反射的聲頻部分。下采樣濾波器33和內(nèi)插濾波器35卷積此沖擊響應(yīng)，其等效于微聲頻部分。
有關(guān)直接的聲頻部分的信號(hào)S323和關(guān)微聲頻部分和反射的聲頻部分的信號(hào)S34提供至加法器電路36并進(jìn)行相加。來自加法器36的信號(hào)S36的輸出是通過將沖擊響應(yīng)卷積于模擬音頻信號(hào)SA而產(chǎn)生的信號(hào)，通過將傳遞函數(shù)HL和HR轉(zhuǎn)換成時(shí)間軸可取得沖擊響應(yīng)。
信號(hào)S36是數(shù)字信號(hào)處理電路30L或30R的輸出。參照?qǐng)D4所解釋，信號(hào)S36提供至D/A轉(zhuǎn)換器電路4L或4R。當(dāng)頭戴耳機(jī)6再現(xiàn)模擬音頻信號(hào)時(shí)，由信號(hào)SA所限定的聲象就處在聽眾頭部的外面。
這樣，當(dāng)頭戴耳機(jī)6再現(xiàn)模擬音頻信號(hào)SA時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R起到將聲象置于收聽者頭部的外面。數(shù)字濾波器32和43對(duì)在信號(hào)SA的直接的聲頻部分進(jìn)行卷積，以將聲象提供于收聽者頭部外面。因?yàn)閿?shù)字濾波器34的采樣速率減至原來的率的一半(1/2)，所以濾波器34的分接頭數(shù)可以降低。又，下采樣濾波器33和內(nèi)插濾波器35可再現(xiàn)微聲頻部分的沖擊響應(yīng)，故數(shù)字濾波器的分接頭數(shù)也可減少。
如果組成數(shù)字信號(hào)處理電路3L和3R的數(shù)字濾波器具有參照?qǐng)D3所規(guī)定的1024分接頭，和如果示于圖6的數(shù)字濾波器32具有128分接頭，則數(shù)字濾波器34將有896分接頭(＝1024-128)。
然而，如果響應(yīng)時(shí)間保持不變，因?yàn)椴蓸宇l率是1/2，所以數(shù)字濾波器34的分接頭數(shù)是1/2。分接頭數(shù)可減少至448。結(jié)果，數(shù)字濾波器32和34的分接頭數(shù)減少至576(＝128+488)。
假設(shè)提供至第100至第200分接頭的數(shù)據(jù)是微聲數(shù)據(jù)。然后如果它們的群延遲是恒定的，每個(gè)為1ms，數(shù)字濾波器32具有100分接頭，抽選濾波器33和內(nèi)插濾波器35各具有100分接頭，因?yàn)閿?shù)字濾波器34具有采樣頻率為1/2，如果響應(yīng)時(shí)間保持不變，分接頭數(shù)可從824(＝1024-100-100)減少至412。這樣濾波器32和34的分接頭總數(shù)可減少至512(＝100+412)。
現(xiàn)在數(shù)字濾波器34的分接頭數(shù)是減少了，數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R可以是較小的規(guī)模。如果電路30L和30R是DSP，存儲(chǔ)器即延遲電路321和延遲電路341只須要較小的存儲(chǔ)容量。任一數(shù)字信號(hào)處理電路的IC規(guī)格可以減小。因?yàn)閿?shù)字信號(hào)處理電路30L和30R的制造成本可以降低，從而電路30L和30R的功耗也可降低。
在數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R結(jié)合使用數(shù)字濾波器，頭戴耳機(jī)6提供的聲象在佩戴此耳機(jī)的聽眾的頭部外面。因?yàn)殡娐?0L和30R可以低成本來制造，就有可能降低頭戴耳機(jī)裝置的制造成本。
圖10是頭戴耳機(jī)裝置的方塊圖，此裝置可再現(xiàn)來自二通道立體聲音頻信號(hào)的聲音。象圖4的頭戴耳機(jī)裝置，此頭戴耳機(jī)裝置設(shè)計(jì)成將聲象定位于聽眾頭部的外面。按照本發(fā)明，它也結(jié)合使用數(shù)字信號(hào)處理裝置。這樣用于此裝置的濾波器具有比常規(guī)濾波器少得多的分接頭，即延遲電路和乘法器電路(圖3)。
如圖10所示，左通道模擬音頻信號(hào)SAL和右通道模擬音頻信號(hào)SAR通過輸入端1L和1 R分別提供至A/D轉(zhuǎn)換器電路2L和2R。A/D轉(zhuǎn)換器電路2L將信號(hào)SAL轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器電路2R將信號(hào)SAR轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)SDR。信號(hào)SDL提供至數(shù)字信號(hào)處理電路30LL和30LR。信號(hào)SDR提供到數(shù)字信號(hào)處理電路30RL和30RR。
數(shù)字信號(hào)處理電路30LL，30LR，30RL和30RR如同圖6所示的數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R具有同樣的配置。30LL，30LR，30RL和30RR處理音頻信號(hào)SL和SR，產(chǎn)生信號(hào)，頭戴耳機(jī)6從此信號(hào)再現(xiàn)音頻信號(hào)SDL和SDR，以提供由揚(yáng)聲器提供的相似的聲場(chǎng)，或聲象置于聽眾頭部的外面。
在圖11中系統(tǒng)所示，該系統(tǒng)包含聲源SPL和SPR，分別放置在聽眾M左前方和右前方位置，來自聲源的聲音輸出沿著具有傳遞函數(shù)HLL的路徑傳播至聽眾的左耳和沿著具有傳遞函數(shù)HLR的路徑傳播至聽眾的右耳。另一方面，來自聲源SPR的聲音輸出沿著具有傳遞函數(shù)HRL的路徑至聽眾的左耳和沿著具有傳遞函數(shù)HRR的路徑至聽眾的右耳。傳遞函數(shù)HLL，HLR，HRL，HRR定義如下HLL從聲源SPL至左耳的傳遞函數(shù)HLR從聲源SPL至右耳的傳遞函數(shù)HRL從聲源SPR至左耳的傳遞函數(shù)HRR從聲源SPR至右耳的傳遞函數(shù)數(shù)字信號(hào)處理電路30LL將沖擊響應(yīng)與信號(hào)SDL卷積，通過將傳遞函數(shù)HLL轉(zhuǎn)換到時(shí)間軸，就可獲得響應(yīng)。數(shù)字信號(hào)處理電路30LR將沖擊響應(yīng)與信號(hào)SDL卷積，通過將傳遞函數(shù)HLR轉(zhuǎn)換為時(shí)間軸，就可獲得響應(yīng)。數(shù)字信號(hào)處理電路30RL將沖擊響應(yīng)與信號(hào)SDR卷積，通過將傳遞函數(shù)HRL轉(zhuǎn)換為時(shí)間軸，就可獲得響應(yīng)。數(shù)字信號(hào)處理電路30RR將沖擊響應(yīng)卷積于信號(hào)SDR，通過將傳遞函數(shù)HRR轉(zhuǎn)換為時(shí)間軸，就可獲得響應(yīng)。數(shù)字信號(hào)處理電路30LL和30RL的輸出信號(hào)提供至加法器電路7L和相加在一起。數(shù)字信號(hào)處理電路30LR和30RR的輸出信號(hào)提供至加法器電路7R和相加在一起。加法器電路7L和7R的輸出信號(hào)分別提供至D/A轉(zhuǎn)換器電路4L和4R。D/A轉(zhuǎn)換器電路4L將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)SL。D/A轉(zhuǎn)換器電路4R將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)SR。信號(hào)SL和SR通過頭戴耳機(jī)放大器5L和5R分別提供至頭戴耳機(jī)6的左和右聲頻單元6L和6R。
這樣，頭戴耳機(jī)6提供類似于由二只揚(yáng)聲器的聲場(chǎng)，此兩只揚(yáng)聲器放置在聽眾M的左前方和右前方，并分別供以音頻信號(hào)SAL和SAR。結(jié)果，聲象置于聽眾的頭部外面。
如上所規(guī)定，數(shù)字信號(hào)處理電路30LL，30LR，30RL和30RR如同圖6所示的數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R具有同樣的配置。數(shù)字信號(hào)處理電路30LL，30LR，30RL和30RR可有較小的規(guī)模。各個(gè)數(shù)字信號(hào)處理電路的電路規(guī)?？梢詼p小。因而，數(shù)字信號(hào)處理電路30LL，30LR，30RL和30RR的制造成本可以減少，并且這些電路30LL，30LR，30RL和30RR的功耗也可減少。
數(shù)字信號(hào)處理電路30LL和30RL組成的結(jié)構(gòu)如圖12所示。數(shù)字信號(hào)處理電路30LR和30RR也可組成同一的結(jié)構(gòu)34(圖12)。
從圖4和圖6中看到，數(shù)字信號(hào)處理電路30L和延遲電路321，延遲電路341和抽選濾波器33具有同樣的信號(hào)，這些信號(hào)均由數(shù)字信號(hào)處理電路30R的延遲電路321，延遲電路341和抽選濾波器33來處理。因此，數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R可共享延遲電路321，延遲電路341和抽選濾波器33，如圖12所示。
同樣的理由，數(shù)字信號(hào)處理電路30LL和30LR可共享延遲電路321，延遲電路341和抽選濾波器33。更又，數(shù)字信號(hào)處理電路30RL和30RR可共享延遲電路321，延遲電路341和抽選濾波器33。此發(fā)明還可應(yīng)用在多通道立體聲音頻信號(hào)中(如四通道立體聲音頻信號(hào)或更多通道立體聲音頻信號(hào))。
圖10的頭戴耳機(jī)裝置使用此類數(shù)字濾波器，使聲象定位于聽眾頭部的外面。因此它能以低成本來制造。
圖13描述了數(shù)字信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)成在一給定位置上形成二只揚(yáng)聲器形式的聲象。圖13示出，模擬音頻信號(hào)SA通過輸入端1提供至A/D轉(zhuǎn)換器電路2。電路2將信號(hào)SA轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)SD。信號(hào)SD提供至數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R。數(shù)字信號(hào)處理電路30L將沖擊響應(yīng)與信號(hào)SD卷積，通過將傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換到時(shí)間軸，就可獲得該響應(yīng)。數(shù)字信號(hào)處理電路30R將沖擊響應(yīng)與信號(hào)SD卷積，通過將傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換到時(shí)間軸，就可得到響應(yīng)(傳遞函數(shù)往后再述)。
數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R的輸出信號(hào)分別提供至D/A轉(zhuǎn)換器電路4L和4R。電路4L和4R將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬聲頻信號(hào)SA。模擬聲頻信號(hào)SA通過揚(yáng)聲器放大器8L和8R分別提供至左通道揚(yáng)聲器9L和右通道揚(yáng)聲器9R。
數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R以下面所述的規(guī)定方式來處理數(shù)字音頻信號(hào)SD。在圖14所示的系統(tǒng)中，它包含聲源SPL和SPR，它們分別放置在聽眾M的右前方和左前方，聲源可在任何所需的位置上予以再現(xiàn)。此系統(tǒng)有下述6種傳遞函數(shù)HLL從聲源SPL至左耳的傳遞函數(shù)
HLR從聲源SPL至右耳的傳遞函數(shù)HRL從聲源SPR至左耳的傳遞函數(shù)HRR從聲源SPR至右耳的傳遞函數(shù)HXL從聲源SPX至左耳的傳遞函數(shù)HXR從聲源SPX至右耳的傳遞函數(shù)SPL＝(HXL×HRR-HXR×HRL)/(HLL×HRR-HLR×HRL)×SPX(1)SPR＝(HXR×HLL-HXL×HLR)/(HLL×HRR-HLR×HRL)×SPX(2)這樣，有關(guān)聲源SPX的音頻信號(hào)SXA通過具有公式(1)的傳遞函數(shù)的濾波器提供至位于聲源SPL的揚(yáng)聲器，通過具有公式(2)傳遞函數(shù)的濾波器提供至位于聲源SPR的揚(yáng)聲器。然后，由音頻信號(hào)SX所限定的聲象或位于聲源SPX。
數(shù)字信號(hào)處理電路30L將沖擊響應(yīng)卷積于數(shù)字音頻信號(hào)SD中，通過將公式(1)傳遞函數(shù)項(xiàng)轉(zhuǎn)換成時(shí)間軸，就可得到響應(yīng)。同樣，數(shù)字信號(hào)處理電路30R將沖擊響應(yīng)卷積于數(shù)數(shù)字音頻信號(hào)SD，通過將公式(2)的傳遞函數(shù)項(xiàng)轉(zhuǎn)換為時(shí)間軸，就可獲得響應(yīng)。數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R具有同樣的配置，如圖6所示。這樣，由模擬音頻信號(hào)SA所限定的聲象在聲源SPX上來提供。
數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R具有同樣結(jié)構(gòu)，如圖6所示。各個(gè)數(shù)字信號(hào)處理電路的電路規(guī)?？梢詼p小。因?yàn)閿?shù)字信號(hào)處理電路30L和30R的制造成本可以降低，所以電路30L和30R的功耗也可減少。
數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R可以同樣方法共享延遲電路321，延遲電路341和抽選濾波器33，如圖12所示的同樣方法。
同樣理由，數(shù)字信號(hào)處理電路30LL和30LR可共享延遲電路321，延遲電路341和抽選濾波器33。此外，數(shù)字信號(hào)處理電路30RL和30RR可共享延遲電路321，延遲電路341和抽選濾波器33。
又，本發(fā)明可應(yīng)用于多通道立體聲音頻信號(hào)(如，4通道立體聲音頻信號(hào)或更多通道的立體聲音頻信號(hào)。
圖15示出用于本發(fā)明另一實(shí)例的數(shù)字信號(hào)處理電路。此數(shù)字信號(hào)處理電路在有些方面不同于圖4所示的數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R。即，改變第一采樣速率至第二采樣速率的下采樣濾波器33連接至第二數(shù)字濾波器34的輸入，而改變第二抽樣率回到第一采樣速率的上采樣濾波器35連接至第二數(shù)字濾波器34的輸出。這樣，采樣濾波器335和35將第二數(shù)字濾波器34并聯(lián)地連接至第一數(shù)字濾波器32。第二響應(yīng)部分的反射的聲頻部分加以延遲，延遲時(shí)間由下采樣濾波器33和上采樣濾波器34所限定。
來自A/D轉(zhuǎn)換器電路2的數(shù)字音頻信號(hào)SD輸出通過輸入端31提供至第一數(shù)字濾波器32。第一數(shù)字濾波器32再現(xiàn)響應(yīng)較快的沖擊響應(yīng)部分，即直接的聲頻部分。直接聲頻部分提供至加法器36。
數(shù)字音頻信號(hào)SD也提供至抽選濾波器33。抽選濾波器以低的采樣速率對(duì)信號(hào)SD采樣。這群處理過的信號(hào)SD被提供至第二數(shù)字濾波器34。對(duì)應(yīng)于響應(yīng)較慢的沖擊響應(yīng)部分的沖擊響應(yīng)與信號(hào)SD卷積。信號(hào)SD提供至內(nèi)插濾波器35。內(nèi)插濾波器35改變信號(hào)SD的采樣速率回到原來的率。內(nèi)插濾波器35的輸出信號(hào)提供至加法器電路36。如果加法器電路36將由第一數(shù)字濾波器提供的信號(hào)和內(nèi)插濾波器35的信號(hào)相加，則由濾波器32的34所提供的沖擊響應(yīng)將重迭，就不能再現(xiàn)所需的沖擊響應(yīng)。
為了再現(xiàn)所需的沖擊響應(yīng)，抽選濾波器和內(nèi)插濾波器將由具有恒定的群延遲特征的FIR濾波器來組成。抽選濾波器和內(nèi)插濾波器因此具有的延遲時(shí)間幾乎等于在沖擊響應(yīng)反射的聲頻部分再現(xiàn)之前所過去的時(shí)間。更精確地說，抽選濾波器和內(nèi)插濾波器因而具有的延遲時(shí)間是直接的聲頻部分(a)和微聲頻部分(b)的和，示于圖5。
不需要系數(shù)與沖擊響應(yīng)的微聲頻部分卷積。微聲頻部分只需要加以延遲。抽選濾波器33和內(nèi)插濾波器35可配置為具有包括該部分的整個(gè)微聲頻部分的延遲時(shí)間。數(shù)字信號(hào)處理電路30L和30R加以組合以提供圖16的布局，在圖10的頭戴耳機(jī)裝置中，它再現(xiàn)兩通道立體聲音頻信號(hào)和它是等效于聲源SPL和SPR如圖11所示的配置。
在上述討論的實(shí)例中，對(duì)抽選濾波器33和內(nèi)插濾波器35施加延遲時(shí)間以提供微聲頻部分和與數(shù)字濾波器34的延遲時(shí)間加以區(qū)別。然而，本發(fā)明不限于這些實(shí)例。抽選濾波器34包括一部分抽選濾波器34和一部分內(nèi)插濾波器35。
產(chǎn)生沖擊響應(yīng)的反射的聲頻部分的一部分?jǐn)?shù)字濾波器34也結(jié)合使用于一部分抽選濾波器和/或一部分內(nèi)插濾波器35。
在上述的實(shí)例中，抽選濾波器33和內(nèi)插濾波器35是FIR濾波器。替而代之，也可以是具有恒定的群延遲特征的其他類型濾波器如IIR濾波器或梯形濾波器。
權(quán)利要求
1.數(shù)字信號(hào)處理裝置用于再現(xiàn)代表聲傳遞特征的沖擊響應(yīng)，這裝置包含數(shù)字濾波器，其中之一按采樣速率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的直接的聲頻部分的第一響應(yīng)部分，另一個(gè)濾波器按不同的采樣速率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的非直接的聲頻部分的第二響應(yīng)部分；和采樣速率變化濾波器，它產(chǎn)生延遲時(shí)間，在這段延遲時(shí)間過去后，第二響應(yīng)部分中的反射的聲頻部分開始。
2.按照權(quán)利要求1的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其特征在于數(shù)字濾波器包括第一數(shù)字濾波器它有第一采樣速率和由第一響應(yīng)部分所代表的濾波器特征；和第二數(shù)字濾波器它有第二采樣速率和由第二響應(yīng)部分所代表的濾波器特征，第二采樣速率是第一采樣速率的1/n(n是2或更大些)。
3.按照權(quán)利要求2的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其特征在于采樣速率變化濾波器包含下采樣濾波器，可將第一采樣速率降低至第二采樣速率，和上采樣濾波器可將第二采樣速率提高至第一采樣速率；下采樣濾波器和上采樣濾波器提供延遲時(shí)間，在這段延遲時(shí)間過去后第二響應(yīng)部分中反射的聲頻部分開始。
4.按照權(quán)利要求3的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其特征在于，第一數(shù)字濾波器的延遲輸出提供至下采樣濾波器，而下采樣濾波器的輸出提供至第二數(shù)字濾波器，第二數(shù)字濾波器的輸出提供至上采樣濾波器，第一數(shù)字濾波器輸出和上采樣濾波器輸出相加，產(chǎn)生一信號(hào)，此信號(hào)從數(shù)字信號(hào)處理裝置輸出。
5.按照權(quán)利要求3的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其特征在于，輸入信號(hào)提供至第一數(shù)字濾波器和下采樣濾波器，下采樣濾波器輸出提供至第二數(shù)字濾波器，代表第二采樣速率的信號(hào)提供至上采樣濾波器，以及第一數(shù)字濾波器輸出和上采樣濾波器輸出相加，產(chǎn)生一信號(hào)，此信號(hào)從數(shù)字信號(hào)處理裝置輸出。
6.按照權(quán)利要求1的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其特征在于，采樣速率變化濾波器具有一恒定的群延遲時(shí)間。
7.按照權(quán)利要求1的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其特征在于采樣速率變化濾波器是FIR濾波器。
8.用于再現(xiàn)代表聲傳遞特征的沖擊響應(yīng)的數(shù)字信號(hào)處理方法，此方法包含激勵(lì)數(shù)字濾波器，其中之一按采樣速率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的直接的聲頻部分的第一響應(yīng)部分，而另一個(gè)濾波器按不同的采樣速率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的非直接的聲頻部分的第二響應(yīng)部分；和激勵(lì)采樣速率變化濾波器，它產(chǎn)生一個(gè)延遲時(shí)間，在這段延遲時(shí)間過去后，第二響應(yīng)部分中反射的聲頻部分就開始。
9.具有數(shù)字信號(hào)處理裝置的頭戴耳機(jī)裝置，用于再現(xiàn)代表聲頻傳遞特征的沖擊響應(yīng)，此裝置包含數(shù)字濾波器，其中之一按采樣速率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的直接的聲頻部分的第一響應(yīng)部分，和另一個(gè)濾波器按不同的抽樣率再現(xiàn)代表沖擊響應(yīng)的非直接的聲頻部分的第二響應(yīng)部分；和采樣速率變化濾波器產(chǎn)生延遲時(shí)間，在這段延遲時(shí)間過后，第二響應(yīng)部分中反射的聲頻部分開始。
10.按照權(quán)利要求9的頭戴耳機(jī)裝置，其特征在于數(shù)字濾波器包括第一數(shù)字濾波器具有第一采樣速率和由第一響應(yīng)部分所代表的濾波器特征；和第二數(shù)字濾波器具有第二采樣速率和由第二響應(yīng)部分所代表的濾波器特征，第二采樣速率是第一采樣速率的1/n(n是2或更大些)。
11.按照權(quán)利要求10的頭戴耳機(jī)裝置，其特征在于采樣速率變化濾波器包含可將第一采樣速率降低至第二采樣速率的下采樣濾波器，和可將第二采樣速率提高至第一采樣速率的上采樣濾波器；以及下采樣濾波器和上采樣濾波器提供延遲時(shí)間，在這段延遲時(shí)間過去后，第二響應(yīng)部分中反射的聲頻部分就開始。
12.按照權(quán)利要求11的頭戴耳機(jī)裝置，其特征在于第一數(shù)字濾波器的延遲輸出提供至下采樣濾波器，下采樣濾波器的輸出提供到第二數(shù)字濾波器，第二數(shù)字濾波器輸出提供至上采樣濾波器，并且第一數(shù)字濾波器輸出和上采樣濾波器輸出相加，產(chǎn)生一信號(hào)，此信號(hào)從數(shù)字信號(hào)處理裝置輸出。
13.按照權(quán)利要求11的頭戴耳機(jī)裝置，其特征在于輸入信號(hào)提供至第一數(shù)字濾波器和下采樣濾波器，下采樣濾波器輸出提供至第二數(shù)字濾波器，代表第二采樣速率的信號(hào)提供至上采樣濾波器，第一數(shù)字濾波器輸出和上采樣濾波器輸出相加，產(chǎn)生一信號(hào)，其從數(shù)字信號(hào)處理裝置輸出。
14.按照權(quán)利要求9的頭戴耳機(jī)裝置，其特征在于采樣速率變化濾波器具有恒定的群延遲時(shí)間。
全文摘要
在數(shù)字信號(hào)處理裝置中，第一數(shù)字濾波器再現(xiàn)響應(yīng)快的沖擊響應(yīng)那部分，抽選濾波器將第一數(shù)字濾波器的延遲器件的輸出轉(zhuǎn)換至具有采樣速率如1/2的數(shù)字信號(hào)。此數(shù)字信號(hào)提供至第二數(shù)字濾波器。第二數(shù)字濾波器再現(xiàn)響應(yīng)慢的沖擊響應(yīng)那部分和輸出代表沖擊響應(yīng)這部分響應(yīng)特征的數(shù)據(jù)。內(nèi)插濾波器將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有如同數(shù)字音頻信號(hào)輸入至數(shù)字信號(hào)處理裝置的同樣的采樣速率的信號(hào)。內(nèi)插濾波器的輸出信號(hào)提供至加法器電路。
文檔編號(hào)H04S1/00GK1649448SQ200410097499
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者山田裕司, 沖本越 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社