專利名稱：音質(zhì)調(diào)整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由數(shù)字濾波器構(gòu)成的音質(zhì)調(diào)整裝置。
背景技術(shù)：
作為調(diào)整聲音信號的音質(zhì)之方法，有利用數(shù)字濾波器的方法。在這種構(gòu)成音質(zhì)調(diào)整濾波器的數(shù)字濾波器中有FIR(Finite ImpulseResponse)濾波器、IIR(Infinite Impulse Response)濾波器。
在設(shè)計音質(zhì)調(diào)整濾波器時，需要通過某種方法來設(shè)計所希望的濾波器響應(yīng)，例如有一種將所希望的濾波器響應(yīng)表示為傅立葉頻譜(Fourier spectrum)，并基于其來計算濾波器系數(shù)的方法。其一例就是通過對傅立葉頻譜進(jìn)行逆傅立葉變換來求解脈沖響應(yīng)，并將該脈沖響應(yīng)設(shè)為濾波器系數(shù)的方法。若借助于此方法就能夠容易地計算出濾波器系數(shù)，作為具備這樣所求得的濾波器系數(shù)的濾波器，例如有FIR濾波器(例如、參照專利文獻(xiàn)1)。
但是一般而言，F(xiàn)IR濾波器與IIR濾波器相比運算量、延遲時間較大。另一方面，IIR濾波器可作為裝置規(guī)模比較小的濾波器來構(gòu)成，但有一般的IIR濾波器自由度較低、不一定能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的濾波器特性的問題。于是，在根據(jù)傅立葉頻譜來設(shè)計IIR濾波器的情況下，就有將傅立葉頻譜變換成對數(shù)倒頻譜，從該對數(shù)倒頻譜來求解濾波器系數(shù)的方法，其中存在以下兩種。
其一就是將變換傅立葉頻譜所求得的對數(shù)倒頻譜(cepstrum)，進(jìn)一步變換成線形預(yù)測(以下，記為「LPC」)系數(shù)，并將該系數(shù)作為IIR濾波器的濾波器系數(shù)來使用的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。另一就是將從傅立葉頻譜所求得的對數(shù)倒頻譜原封不動作用作系數(shù)的濾波器，其作為對數(shù)振幅近似(以下，記為「LMA」)濾波器為公眾所知(例如，參照今井圣著「對數(shù)振幅近似(LMA)濾波器」電子通信學(xué)會論文雜志，vol.J63-A，NO12，1980年，pp886-893)。
日本專利公開特開平2-205106號公報(圖1)[專利文獻(xiàn)2]日本專利公開特開平7-36484號公報(第58-65項、圖3)上述論文中所記載的LMA濾波器，濾波器的設(shè)計自由度較高，可實現(xiàn)的濾波器響應(yīng)的幅度寬廣。另外，濾波器系數(shù)的計算、以及濾波處理所需要的運算量規(guī)模比較小。
但是，在上述將從對數(shù)倒頻譜變換后的LPC系數(shù)設(shè)為濾波器系數(shù)的IIR濾波器或LMA濾波器中，有在實際所構(gòu)成的濾波器的響應(yīng)特性上發(fā)生與所希望的濾波器響應(yīng)相反的脈動的情況。特別是在所希望的濾波器響應(yīng)中存在諸如尖銳峰值或傾角這樣的急劇的特性變化點的情況下，這樣的脈動就顯著出現(xiàn)，成為降低音質(zhì)調(diào)整裝置之精度的主要原因。
另外，如果將對數(shù)倒頻譜的倒頻(quefrency)長度充分加大就能夠抑制這樣的脈動，但音質(zhì)調(diào)整濾波器的裝置規(guī)模就會變大。這在濾波器的裝置規(guī)模或運算量上有限制的情況下，將對數(shù)倒頻譜的倒頻長度加大就較為困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決如上述那樣的課題而完成的，其目的是獲得一種具備將對數(shù)倒頻譜的倒頻長度固定不變、對脈動進(jìn)行抑制的部件的音質(zhì)調(diào)整裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種音質(zhì)調(diào)整裝置，對音質(zhì)調(diào)整濾波器輸入濾波器系數(shù)以構(gòu)成所希望的特性的濾波器，并將聲音信號通過音質(zhì)調(diào)整濾波器，由此對聲音信號進(jìn)行調(diào)整，包括對所希望的濾波器響應(yīng)的傅立葉頻譜進(jìn)行平滑化的平滑化部件；從由平滑化部件所平滑化的傅立葉頻譜計算出對數(shù)倒頻譜的對數(shù)倒頻譜計算部件；以及基于由對數(shù)倒頻譜計算部件所計算出的對數(shù)倒頻譜來計算上述濾波器系數(shù)的濾波器系數(shù)計算部件。
這樣一來，抑制音質(zhì)調(diào)整濾波器的脈動，并可進(jìn)行高精度的音質(zhì)調(diào)整的音質(zhì)調(diào)整裝置就得以實現(xiàn)。


圖1是表示與本發(fā)明實施方式1相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的構(gòu)成的框圖。
圖2是用于說明與本發(fā)明實施方式1相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的頻譜的平滑化方法的圖。
圖3是用于說明本發(fā)明的音質(zhì)調(diào)整裝置中的傅立葉頻譜的平滑化方法的效果一例的圖。
圖4是用于說明與本發(fā)明實施方式2相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的頻譜的平滑化方法的圖。
圖5是用于說明與本發(fā)明實施方式3相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的頻譜的平滑化方法的圖。
圖6是用于說明與本發(fā)明實施方式3相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的頻譜的平滑化方法的流程圖。
圖7是表示與本發(fā)明實施方式4相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的構(gòu)成的框圖。
圖8是表示與本發(fā)明實施方式5相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的構(gòu)成的框圖。
圖9是用于說明與本發(fā)明實施方式5相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的頻譜包絡(luò)(spectral envelope)的分析方法的框圖。
具體實施例方式
下面，為了更為詳細(xì)地說明本發(fā)明，按照附圖就用于實施本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行說明。
實施方式1.
參照圖1～圖3就與本發(fā)明實施方式1相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置進(jìn)行說明。其中，圖1是表示與實施方式1相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的構(gòu)成的框圖，圖2是用于說明該音質(zhì)調(diào)整裝置的頻譜的平滑化方法的圖，圖3是用于說明音質(zhì)調(diào)整裝置中的傅立葉頻譜的平滑化方法的效果一例的圖。
此實施方式1是針對音質(zhì)調(diào)整裝置的所希望的濾波器響應(yīng)預(yù)先了解，來計算該音質(zhì)調(diào)整濾波器的濾波器系數(shù)的情況的例子。這里設(shè)在音質(zhì)調(diào)整濾波器中使用LMA濾波器。
實施方式1的音質(zhì)調(diào)整裝置如圖1所示那樣用以下部件構(gòu)成，即，將所希望的濾波器響應(yīng)輸入音質(zhì)調(diào)整裝置的期望濾波器響應(yīng)輸入部11；對由期望濾波器響應(yīng)輸入部11所輸入、設(shè)定的濾波器響應(yīng)計算其傅立葉頻譜的頻譜計算部12；對由頻譜計算部12計算出的傅立葉頻譜實施平滑化處理的頻譜平滑化處理部13；將由頻譜平滑化處理部13平滑化后的傅立葉頻譜變換成對數(shù)倒頻譜的對數(shù)倒頻譜計算部14；以及將由對數(shù)倒頻譜計算部14計算出的對數(shù)倒頻譜設(shè)為濾波器系數(shù)的LMA濾波器15。另外，在LMA濾波器15中具備輸入聲音信號的輸入端子16和輸出聲音信號的輸出端子17。
接著，就音質(zhì)調(diào)整裝置的動作進(jìn)行說明。
所希望的濾波器響應(yīng)被期望濾波器響應(yīng)輸入部11輸入。期望濾波器響應(yīng)輸入部11所輸入的濾波器響應(yīng)例如以濾波器的脈沖響應(yīng)或傳遞函數(shù)(transfer function)、或者將頻率設(shè)為橫軸的增益函數(shù)(gainfunction)這樣的形式來提供。期望濾波器響應(yīng)輸入部11所輸入的濾波器響應(yīng)由頻譜計算部12變換成公式(1)所示的傅立葉頻譜。
H(ej2πk/N)(k＝-N/2，…，0，…，N/2) (1)此時的傅立葉頻譜的長度N等于在后段中將說明的對數(shù)倒頻譜的倒頻長度。
這里所計算出的傅立葉頻譜在頻譜平滑化處理部13中被平滑化。傅立葉頻譜的平滑化，通過對傅立葉頻譜的取樣值系列利用持有低通特性的中值濾波器的濾波來進(jìn)行。利用此方法的平滑化在公式(2)中示出。
S′(n)=Σk=-N/2N/2S(k)W(n-k)---(2)]]>在上述的公式(2)中，S(k)是平滑化前的傅立葉頻譜〔公式(1)〕的取樣值系列，另外，W(n)是平滑化中所用的中值濾波器的系數(shù)列。另外，S′(n)是平滑化后的傅立葉頻譜的取樣值系列。圖2表示出此平滑化方法，圖2(a)表示平滑化前的對數(shù)振幅值，圖2(b)表示平滑化后的對數(shù)振幅值。
音質(zhì)調(diào)整濾波器的濾波器響應(yīng)中發(fā)生脈動的原因是所希望的濾波器響應(yīng)的傅立葉頻譜的急劇變化因?qū)?shù)倒頻譜的截止而無法進(jìn)行追蹤，通過借助于低通濾波器對頻譜的取樣值系列進(jìn)行濾波來壓制此影響。此外，并不限于簡單的傅立葉頻譜，也可以對功率譜或?qū)?shù)2乘振幅譜進(jìn)行此平滑化。
圖3(a)表示在所希望的濾波器響應(yīng)為在某頻率增益急劇增大的傾斜特性的情況下，不進(jìn)行傅立葉頻譜的平滑化來構(gòu)成LMA濾波器時的、音質(zhì)調(diào)整濾波器的響應(yīng)的對數(shù)2乘振幅譜。另外，圖3(b)表示通過公式(2)的平滑化方法對傅立葉頻譜進(jìn)行了平滑化時的音質(zhì)調(diào)整濾波器的響應(yīng)的對數(shù)2乘振幅譜。
經(jīng)過平滑化的傅立葉頻譜在對數(shù)倒頻譜計算部14中，通過以下公式(3)被變換成對數(shù)倒頻譜。
c(m)=1NΣk=-N/2N/2lnS2(k)ej2mkπ/N---(3)]]>m＝0，1，…，N在上述的公式(3)中，c(m)是對數(shù)倒頻譜，m是倒頻。
在對數(shù)倒頻譜計算部14中計算出的對數(shù)倒頻譜在LMA濾波器15中被作為濾波器系數(shù)來使用。LMA濾波器的傳遞函數(shù)通過以下公式(4)來進(jìn)行定義。
F(z)=exp(c(0)2+2Σm-1Mc(m)z-m)---(4)]]>
雖然如公式(3)所示的指數(shù)函數(shù)型的傳遞函數(shù)不可能原樣作為濾波器電路來實現(xiàn)，但通過基于規(guī)定的方法利用修正帕德(Pade)逼近的有理多項式近似，展開成可實現(xiàn)的形式來構(gòu)成濾波器電路。規(guī)定的方法例如在今井圣著「聲音信號處理」森北出版、1996年、pp144-148中有所記述。
設(shè)以上的處理是在聲音信號被輸入端子16輸入以前的階段預(yù)先進(jìn)行。此外，上述對數(shù)倒頻譜也可以對多個所希望濾波器響應(yīng)分別計算出，在音質(zhì)調(diào)整裝置的使用時任意進(jìn)行選擇。
聲音信號用輸入端子16對將由數(shù)倒頻譜計算部14所算出的對數(shù)倒頻譜設(shè)為濾波器系數(shù)的LMA濾波器15進(jìn)行輸入，用LMA濾波器15濾波后的聲音信號從輸出端子17進(jìn)行輸出。
根據(jù)此實施方式1的音質(zhì)調(diào)整裝置，通過對所希望的濾波器響應(yīng)的傅立葉頻譜實施平滑化處理，就能夠抑制音質(zhì)調(diào)整濾波器的脈動并構(gòu)成忠實于所希望的濾波器響應(yīng)的音質(zhì)調(diào)整濾波器，高精度的音質(zhì)調(diào)整就成為可能。
另外，通過在此時的平滑化處理中使用持有低通特性的中值濾波器，以較小的運算量來進(jìn)行平滑化處理就成為可能。
另外，通過采取在聲音信號被輸入前的階段預(yù)先計算出濾波器系數(shù)的形態(tài)，就能夠?qū)⒂嬎銥V波器系數(shù)的部件與音質(zhì)調(diào)整濾波器分別獨立進(jìn)行構(gòu)成，所以將音質(zhì)調(diào)整裝置的裝置規(guī)模減小就成為可能。
進(jìn)而，通過使用LMA濾波器作為音質(zhì)調(diào)整濾波器，構(gòu)成運算量為小規(guī)模、且設(shè)計自由度較高的音質(zhì)調(diào)整裝置就成為可能。
實施方式2.
參照圖4就與本發(fā)明實施方式2相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置進(jìn)行說明。其中，圖4是用于說明與實施方式2相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的頻譜的平滑化方法的圖。
此實施方式2作為上述的實施方式1中的頻譜的平滑化方法取代持有低通特性的中值濾波器，而使用圖4所示的將頻譜數(shù)據(jù)的第奇數(shù)個或者偶數(shù)個的取樣的值用鄰接的取樣的平均值來置換的方法。其他的構(gòu)成要素和作用與實施方式1中所說明的相同而省略。
此實施方式2的音質(zhì)調(diào)整裝置中所用的平滑化方法在公式(5)中示出。
S′(2k+1)=12(S′(2k)+S(2k+2))}]]>S(2k)=S(2k)---(5)]]>在公式(5)中，S(k)是進(jìn)行平滑化前的傅立葉頻譜的振幅成分，S′(k)是平滑化后的傅立葉頻譜的振幅成分。但是，S(k)也可以是功率譜或?qū)?shù)2乘振幅譜。經(jīng)過平滑化的傅立葉頻譜被輸入到圖1的對數(shù)倒頻譜計算部14。此外，圖4(a)是表示平滑化前的對數(shù)振幅值，圖4(b)是表示將第奇數(shù)個或者偶數(shù)個的取樣的值用鄰接的取樣的平均值進(jìn)行了置換的平滑化后的對數(shù)振幅值。
根據(jù)此實施方式2的音質(zhì)調(diào)整裝置，就能夠保持所希望的濾波器響應(yīng)的峰值或傾角上的增益不變來進(jìn)行平滑化，所以實現(xiàn)不損失所希望的濾波器響應(yīng)的峰值或傾角地使脈動得以抑制的濾波器響應(yīng)就成為可能，就可提高音質(zhì)調(diào)整裝置的效果。
實施方式3.
參照圖5以及圖6就與本發(fā)明實施方式3相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置進(jìn)行說明。其中，圖5是用于說明與本發(fā)明實施方式3相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的頻譜的平滑化方法的圖，圖6是用于說明與實施方式3相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的頻譜的平滑化方法的流程圖。
根據(jù)上述的實施方式1以及實施方式2，在全頻帶對所希望的濾波器響應(yīng)的傅立葉頻譜實施平滑化處理，但音質(zhì)調(diào)整濾波器中發(fā)生的脈動因傅立葉頻譜中的峰值或傾角等急劇的特性變化造成之處較大。從而在此實施方式3中，不是在音質(zhì)調(diào)整濾波器支持的全部頻帶中進(jìn)行對傅立葉頻譜的平滑化，而是對成為發(fā)生脈動的原因的傅立葉頻譜急劇變化的頻帶進(jìn)行平滑化。其他的構(gòu)成要素和作用與實施方式1中所說明的相同而省略。
為了以頻譜的平滑化方法進(jìn)行實施，如圖5所示那樣有對從頻譜輸入端子21所輸入的傅立葉頻譜檢測特性急劇變化的變化點的特性變化點檢測部22，和基于用特性變化點檢測部22檢測出的變化點對用頻譜輸入端子21所輸入的傅立葉頻譜進(jìn)行平滑化的頻譜平滑化處理部23，經(jīng)過平滑化的傅立葉頻譜從頻譜輸出端子24進(jìn)行輸出。經(jīng)過平滑化的傅立葉頻譜被輸入到圖1所示的對數(shù)倒頻譜計算部14。
接著，參照圖6的流程圖就所對所提供的傅立葉頻譜檢測特性急劇變化的點的方法進(jìn)行說明。
首先，在所輸入的傅立葉頻譜S(n)，n＝0，…，N中，在設(shè)k＝1后(步驟ST101)，對n＝k的S(k)基于公式(6)計算與鄰接的S(k+1)的差分D(k)(步驟ST102)。其中，S(n)也可以是功率譜或?qū)?shù)2乘振幅譜。
D(k)＝S(k+1)-S(k) (6)接著，對預(yù)先所提供的閾值ε1判斷是否是D(k)＞ε1(步驟ST103)。當(dāng)在步驟ST103中D(k)超過閾值的情況下(YES)，將S(n)，n＝0，…，N的平均值設(shè)為E〔S(n)〕，判斷是否符合公式(7)的條件(步驟ST104)。
|S(k)-E[S(n)]|＞|S(k+1)-E[S(n)]|(7)如果公式(7)成立(YES)，就將當(dāng)前的頻率點k作為特性變化點進(jìn)行輸出(步驟ST105)。另一方面，如果公式(7)不成立(NO)，就頻率點k+1作為特性變化點來進(jìn)行檢測(步驟ST106)，在k上加1(步驟ST107)并判斷k是否成為N(步驟ST108)。如果在步驟ST108中k＝N(YES)就結(jié)束對傅立葉頻譜特性急劇特性變化的點的檢測。另一方面，如果在步驟ST108中不是k＝N(NO)就返回到步驟ST102重復(fù)進(jìn)行動作。
另外，當(dāng)在步驟ST103中D(k)沒有超過閾值情況下(NO)，就進(jìn)入步驟ST108判斷k是否成為N。如果在步驟ST108中k＝N(YES)就結(jié)束對傅立葉頻譜特性急劇變化的點的檢測。另一方面，如果不是k＝N(NO)就返回到步驟ST102重復(fù)進(jìn)行動作。
針對如以上說明那樣檢測出的變化點，頻譜平滑化處理部23就限定于以變化點為中心的一定頻帶，進(jìn)行在實施方式1或者實施方式2中所說明的平滑化處理。
根據(jù)此實施方式3的音質(zhì)調(diào)整裝置，通過檢測成為脈動發(fā)生的原因的頻譜的急劇變化點，并限定于以該變化點為中心的持有規(guī)定頻帶寬度的頻帶來進(jìn)行平滑化，就能夠?qū)⒁蚱交鸬母盗⑷~頻譜的變化抑制成最小限度，并構(gòu)成對所希望的濾波器響應(yīng)忠實的音質(zhì)調(diào)整濾波器，從而實現(xiàn)高精度的音質(zhì)調(diào)整裝置就成為可能。
實施方式4.
參照圖7就與本發(fā)明實施方式4相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置進(jìn)行說明。其中，圖7是表示與實施方式4相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的構(gòu)成的框圖。
根據(jù)上述的實施方式1，在聲音信號被輸入到音質(zhì)調(diào)整裝置以前的階段中計算出濾波器系數(shù)，并在音質(zhì)調(diào)整濾波器中固定地進(jìn)行使用，但在此實施方式4中，在聲音信號被輸入的狀態(tài)下也可進(jìn)行所希望的濾波器響應(yīng)的輸入，以依照所希望的濾波器響應(yīng)的變更逐次更新濾波器系數(shù)。其他的構(gòu)成要素和作用與實施方式1中所說明的相同而省略。
實施方式4的音質(zhì)調(diào)整裝置如圖7所示那樣用以下部件構(gòu)成，即，將所希望的濾波器響應(yīng)輸入音質(zhì)調(diào)整裝置的期望濾波器響應(yīng)輸入部31；對由期望濾波器響應(yīng)輸入部31所輸入的所希望的濾波器響應(yīng)計算其傅立葉頻譜的頻譜計算部32；對由頻譜計算部32計算出的傅立葉頻譜實施平滑化處理的頻譜平滑化處理部33；將由頻譜平滑化處理部33平滑化后的傅立葉頻譜變換成對數(shù)倒頻譜的對數(shù)倒頻譜計算部34；基于由對數(shù)倒頻譜計算部34計算出的對數(shù)倒頻譜，漸進(jìn)地更新應(yīng)提供給音質(zhì)調(diào)整濾波器的別的對數(shù)倒頻譜的對數(shù)倒頻譜平滑化處理部35；以及將由對數(shù)倒頻譜平滑化處理部35更新后的對數(shù)倒頻譜設(shè)為濾波器系數(shù)的LMA濾波器36。另外，在LMA濾波器36中具備輸入聲音信號的輸入端子37和輸出聲音信號的輸出端子33。
接著，對動作進(jìn)行說明。
所希望的音質(zhì)調(diào)整濾波器的濾波器響應(yīng)被期望濾波器響應(yīng)輸入部31輸入。頻譜計算部32計算由期望濾波器響應(yīng)輸入部31所輸入的響應(yīng)的頻譜，這里所計算的頻譜除傅立葉頻譜以外，還可以是功率譜、對數(shù)2乘振幅譜。頻譜平滑化處理部33通過在實施方式1～實施方式3中所說明的任一平滑化方法對由頻譜計算部32計算出的傅立葉頻譜進(jìn)行平滑化。經(jīng)過平滑化的頻譜在對數(shù)倒頻譜計算部34中變換成對數(shù)倒頻譜。由對數(shù)倒頻譜計算部34計算出的對數(shù)倒頻譜被輸入到對數(shù)倒頻譜平滑化處理部35，對數(shù)倒頻譜平滑化處理部35基于以下公式(8)漸進(jìn)地更新LMA濾波器36的濾波器系數(shù)。
C(m，t)＝a×C(m，t-1)+(1-a)×c(m，t) (8)其中，0＜a＜1在公式(8)中，m是倒頻，t是時刻，c(m，t)是對數(shù)倒頻譜計算部34計算出的對數(shù)倒頻譜，C(m，t)是提供給LMA濾波器36的濾波器系數(shù)。
根據(jù)此實施方式4的音質(zhì)調(diào)整裝置，即便在聲音被輸入的狀態(tài)下也可對音質(zhì)調(diào)整裝置進(jìn)行所希望的濾波器響應(yīng)的輸入，所以用戶就可以一邊視聽聲音一邊任意地對音質(zhì)進(jìn)行變化、調(diào)整。
另外，通過具備對所希望的濾波器響應(yīng)的頻譜進(jìn)行平滑化的部件，即便所希望的濾波器響應(yīng)時時刻刻進(jìn)行變化也可以時常抑制音質(zhì)調(diào)整濾波器的脈動，而獲得穩(wěn)定的音質(zhì)調(diào)整效果。
進(jìn)而，通過具有漸進(jìn)地更新濾波器系數(shù)的部件，即便對音質(zhì)調(diào)整裝置任意地變更所希望的濾波器響應(yīng)也能夠不會使輸出聲音產(chǎn)生不適感地使音質(zhì)平穩(wěn)地進(jìn)行變化。
實施方式5.
參照圖8以及圖9就與本發(fā)明實施方式5相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置進(jìn)行說明。其中，圖8是表示與實施方式5相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置的構(gòu)成的框圖，圖9是用于說明音質(zhì)調(diào)整裝置的頻譜包絡(luò)的分析方法的框圖。
上述的實施方式4的音質(zhì)調(diào)整裝置是從音質(zhì)調(diào)整裝置的外部輸入所希望的濾波器響應(yīng)，但此實施方式5的音質(zhì)調(diào)整裝置則是對被輸入到音質(zhì)調(diào)整裝置的聲音信號進(jìn)行分析，并基于其結(jié)果在音質(zhì)調(diào)整裝置的內(nèi)部依照目的來決定所希望的濾波器響應(yīng)。例如，考慮有計算所輸入的聲音信號的頻譜，并根據(jù)該頻譜來分析聲音信號的頻譜包絡(luò)，來決定濾波器響應(yīng)以對其進(jìn)行強(qiáng)調(diào)這樣的音質(zhì)調(diào)整裝置。
實施方式5的音質(zhì)調(diào)整裝置是強(qiáng)調(diào)聲音信號的頻譜包絡(luò)的情況下的例子，如圖8所示用以下部件構(gòu)成，即，將所希望的濾波器響應(yīng)輸入音質(zhì)調(diào)整裝置的期望濾波器響應(yīng)輸入部41；對所輸入的聲音信號的頻譜包絡(luò)進(jìn)行分析的頻譜包絡(luò)分析部42；基于被期望濾波器響應(yīng)輸入部41輸入的所希望濾波器響應(yīng)和由頻譜包絡(luò)分析部42所分析的結(jié)果來計算音質(zhì)調(diào)整濾波器的濾波器響應(yīng)的傅立葉頻譜的頻譜計算部43；對由頻譜計算部43計算出的傅立葉頻譜實施平滑化處理的頻譜平滑化處理部44；將由頻譜平滑化處理部44平滑化后的傅立葉頻譜變換成對數(shù)倒頻譜的對數(shù)倒頻譜計算部45；基于由對數(shù)倒頻譜計算部45計算出的對數(shù)倒頻譜，漸進(jìn)地更新提供給音質(zhì)調(diào)整濾波器的對數(shù)倒頻譜的對數(shù)倒頻譜平滑化處理部46；以及將由對數(shù)倒頻譜平滑化處理部46更新后的對數(shù)倒頻譜設(shè)為濾波器系數(shù)的LMA濾波器47。另外，在LMA濾波器47中具備輸入聲音信號的輸入端子48和輸出聲音信號的輸出端子49。
接著，對動作進(jìn)行說明。
所希望的音質(zhì)調(diào)整濾波器的濾波器響應(yīng)被期望濾波器響應(yīng)輸入部41輸入。另外，頻譜包絡(luò)分析部42分析被輸入端子48輸入的聲音的頻譜包絡(luò)?；谟善谕麨V波器響應(yīng)輸入部41所輸入的所希望的濾波器響應(yīng)和由頻譜包絡(luò)分析部42所求出的頻譜包絡(luò)，在頻譜計算部43中計算出音質(zhì)調(diào)整濾波器的濾波器響應(yīng)。
音質(zhì)調(diào)整濾波器的濾波器響應(yīng)基于公式(9)來進(jìn)行計算。此外，公式(9)中的公式(10)是被期望濾波器響應(yīng)輸入部41輸入的所希望濾波器響應(yīng)的傅立葉頻譜，公式(11)是由頻譜包絡(luò)分析部42所求出的頻譜包絡(luò)，公式(12)是由頻譜計算部43所輸出的傅立葉頻譜。另外，α是常數(shù)，是用于控制頻譜包絡(luò)的強(qiáng)調(diào)度的參數(shù)。此外，這里所計算出的頻譜除傅立葉頻譜以外，還可以是功率譜、對數(shù)2乘振幅譜。
Hfilter(ej2πk/N)＝α×Hin(ej2πk/N)×Henv(ej2πk/N) (9)Hin(ej2πk/N)(10)Henv(ej2πk/N) (11)Hfilter(ej2πk/N)(12)頻譜平滑化處理部44通過在上述的實施方式1～實施方式3中所說明的任一平滑化方法對由頻譜計算部43計算出的傅立葉頻譜進(jìn)行平滑化。經(jīng)過平滑化的頻譜在對數(shù)倒頻譜計算部45中被變換成對數(shù)倒頻譜。由對數(shù)倒頻譜計算部45計算出的對數(shù)倒頻譜被輸入到對數(shù)倒頻譜平滑化處理部46，對數(shù)倒頻譜平滑化處理部46通過在上述的實施方式4中所說明的方法漸進(jìn)地更新LMA濾波器47的濾波器系數(shù)。
接著，就利用頻譜包絡(luò)分析部42的分析處理進(jìn)行說明。在圖8的頻譜包絡(luò)分析部42中以幀為單位從輸入端子48輸入的聲音信號在FFT對數(shù)倒頻譜計算部件52中被變換成FFT對數(shù)倒頻譜。FFT對數(shù)倒頻譜基于公式(13)來進(jìn)行計算。此外，輸入端子48相當(dāng)于圖9的輸入端子51。
cfft(n)=1NΣk=-N/2N/2ln|X(k)|ej2knπ/N---(13)]]>在公式(13)中，Cfft(n)是輸入信號的FFT對數(shù)倒頻譜，X(k)是輸入信號的傅立葉頻譜。
FFT對數(shù)倒頻譜在提升部件53中進(jìn)行提升，高倒頻側(cè)的對數(shù)倒頻譜被取消，低倒頻側(cè)的對數(shù)倒頻譜被保留。通過在頻譜包絡(luò)計算部件54中對經(jīng)過提升的FFT對數(shù)倒頻譜再次進(jìn)行FFT來求得頻譜包絡(luò)。如以上那樣所求出的頻譜包絡(luò)從輸出端子55輸出，被輸入到圖8的頻譜計算部43。
根據(jù)此實施方式5的音質(zhì)調(diào)整裝置，通過具備以幀為單位來分析聲音信號的頻譜包絡(luò)，并對其進(jìn)行強(qiáng)調(diào)的部件，就能夠使聲音信號明了。
另外，通過具備對濾波器響應(yīng)的頻譜進(jìn)行平滑化的部件，即便在作為目標(biāo)的濾波器響應(yīng)按照聲音信號的時間變化時時刻刻進(jìn)行變化的情況下，音質(zhì)調(diào)整濾波器的脈動也能夠時常進(jìn)行抑制，所以獲得穩(wěn)定的音質(zhì)調(diào)整效果。
實施方式6.
就與本發(fā)明實施方式6相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置進(jìn)行說明。上述的實施方式1以及實施方式4的音質(zhì)調(diào)整裝置在音質(zhì)調(diào)整濾波器上使用LMA濾波器，但此實施方式6在該音質(zhì)調(diào)整濾波器使用了將從對數(shù)倒頻譜計算出的LPC系數(shù)設(shè)為濾波器系數(shù)的IIR濾波器。其他的構(gòu)成要素和作用與實施方式1中所說明的相同而省略。
在此情況下，濾波器系數(shù)通過以下公式(14)而求得。
a(1)=-c(1)a(n)=-c(n)-Σm=1n-1(1-mn)a(m)c(n-m)(1<n≤p)---(14)]]>在上述的公式(14)中，a(n)是LPC系數(shù)，p是IIR濾波器的次數(shù)(order)。
作為音質(zhì)調(diào)整濾波器的IIR濾波器的傳遞函數(shù)F(z)用以下公式(15)來求得。
F(z)=11+Σk=1pa(k)z-k---(15)]]>根據(jù)此實施方式6的音質(zhì)調(diào)整裝置，通過將音質(zhì)調(diào)整濾波器設(shè)為一般的IIR濾波器，就能夠?qū)崿F(xiàn)運算量為小規(guī)模的音質(zhì)調(diào)整裝置。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如以上那樣，與本發(fā)明相關(guān)的音質(zhì)調(diào)整裝置適合用于具有數(shù)字濾波器的音質(zhì)調(diào)整裝置。
權(quán)利要求
1.一種音質(zhì)調(diào)整裝置，對音質(zhì)調(diào)整濾波器輸入濾波器系數(shù)以構(gòu)成所希望的特性的濾波器，并將聲音信號通過該音質(zhì)調(diào)整濾波器，由此對該聲音信號進(jìn)行調(diào)整，其特征在于，包括平滑化部件，對所希望的濾波器響應(yīng)的傅立葉頻譜進(jìn)行平滑化；對數(shù)倒頻譜計算部件，從由上述平滑化部件所平滑化的傅立葉頻譜計算對數(shù)倒頻譜；以及濾波器系數(shù)計算部件，基于由上述對數(shù)倒頻譜計算部件計算出的對數(shù)倒頻譜來計算上述濾波器系數(shù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的音質(zhì)調(diào)整裝置，其特征在于音質(zhì)調(diào)整濾波器的濾波器系數(shù)，利用預(yù)先計算出的濾波器系數(shù)并進(jìn)行固定。
3.按照權(quán)利要求1所述的音質(zhì)調(diào)整裝置，其特征在于，還包括在聲音信號被輸入的狀態(tài)下，可進(jìn)行所希望的濾波器響應(yīng)的變更、且依照上述濾波器響應(yīng)的變更對上述濾波器系數(shù)逐次進(jìn)行更新的部件。
4.按照權(quán)利要求1所述的音質(zhì)調(diào)整裝置，其特征在于，還包括在聲音信號被輸入的狀態(tài)下，基于對該聲音信號進(jìn)行分析后的結(jié)果來決定所希望的濾波器響應(yīng)的部件。
5.按照權(quán)利要求1所述的音質(zhì)調(diào)整裝置，其特征在于，還包括通過用低通濾波器對傅立葉頻譜的取樣值系列進(jìn)行濾波來進(jìn)行平滑化的部件。
6.按照權(quán)利要求1所述的音質(zhì)調(diào)整裝置，其特征在于，還具備通過用相鄰接的取樣的平均值置換傅立葉頻譜的第奇數(shù)個或者第偶數(shù)個的取樣值來進(jìn)行平滑化的部件。
7.按照權(quán)利要求1所述的音質(zhì)調(diào)整裝置，其特征在于，還包括檢測所希望的濾波器響應(yīng)的傅立葉頻譜急劇變化的變化點，并在以該變化點為中心的規(guī)定范圍的頻帶中進(jìn)行平滑化的部件。
8.按照權(quán)利要求1所述的音質(zhì)調(diào)整裝置，其特征在于音質(zhì)調(diào)整濾波器是對數(shù)振幅近似濾波器，并將對數(shù)倒頻譜設(shè)為濾波器系數(shù)。
9.按照權(quán)利要求1所述的音質(zhì)調(diào)整裝置，其特征在于音質(zhì)調(diào)整濾波器是IIR濾波器，并將變換對數(shù)倒頻譜所求得的線形預(yù)測系數(shù)設(shè)為濾波器系數(shù)。
全文摘要
一種音質(zhì)調(diào)整裝置，用將所希望的濾波器響應(yīng)輸入音質(zhì)調(diào)整裝置的期望濾波器響應(yīng)輸入部(11)；對由期望濾波器響應(yīng)輸入部(11)所輸入、設(shè)定的濾波器響應(yīng)計算其傅立葉頻譜的頻譜計算部(12)；對由頻譜計算部(12)計算出的傅立葉頻譜實施平滑化處理的頻譜平滑化處理部(13)；將由頻譜平滑化處理部13所平滑化的傅立葉頻譜變換成對數(shù)倒頻譜的對數(shù)倒頻譜計算部(14)；以及將由對數(shù)倒頻譜計算部14計算出的對數(shù)倒頻譜設(shè)為濾波器系數(shù)的LMA濾波器(15)所構(gòu)成。另外，還具備對LMA濾波器(15)輸入聲音信號的輸入端子(16)和輸出聲音信號的輸出端子(17)。
文檔編號H04R3/00GK1778041SQ20048001040
公開日2006年5月24日 申請日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者矢野敦仁 申請人:三菱電機(jī)株式會社