專利名稱：聲信號處理方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過輸入L信號(左信號)與R信號(右信號)的雙信道立體聲信號，來放大兩個揚聲器的立體聲像的技術(shù)，特別涉及到除增強L信號與R信號的差信號外，還通過增加短的延遲時間的串音消除處理，以使聲像定位于兩個揚聲器外側(cè)的聲信號處理方法與裝置。
背景技術(shù)：
人們可聽見的聲頻分布多半集中于300Hz-3.5KHz附近，而為了會話清晰，重要的聲頻為1KHz，波長是30cm。因此，假定聲音是從頭的左側(cè)方向來到時，與左耳相比，由于右耳遠離了約15cm，此聲音便與左耳反相到達右耳，于是當同一聲音從左側(cè)與右側(cè)到達時，收聽者將感到聲像是位于其前方。
但是，L-R信號相對于R信號會產(chǎn)生相變與音量差，人們因1KHz附近的L-R信號的聲像定位于左180°范圍內(nèi)的左側(cè)，而有聲像來自正左側(cè)之感。此外，由于R-L信號相對于L信號會產(chǎn)生相變與音量差，人們因1KHz附近的R-L信號的聲像定位于右180°范圍內(nèi)的右側(cè)，而有聲像來自正右側(cè)之感。
圖2示明已有的環(huán)境立體聲再生電路(例如參考特開2002-354595號公報)。從輸入端31、32輸入的立體聲L信號與R信號，通過加法器生成L-R信號的L側(cè)環(huán)繞立體聲信號，將聲音與回聲中少量的高頻分量為主的這一差分信號輸入低通濾波器36，除去刺耳的信號分量，由運算放大器37調(diào)節(jié)對原來信號的加法量，由加法器38將L-R信號分量作為L側(cè)環(huán)繞立體聲信號加到原來的L信號上，再由加法器39將L-R信號分量反轉(zhuǎn)，作為R側(cè)環(huán)繞立體聲信號加到原來的R信號上，于輸出端42、43輸出，實現(xiàn)環(huán)繞立體聲效應(yīng)。33、34、40、41為緩沖器。
如上所述，通過除去由人耳增強的方向感易判別的聲信號分量，增強難以識別方向感的頻帶的混響與反射聲，混合L信號與R信號，增強相變與音量差，取得了環(huán)繞立體聲效果。
但在已有技術(shù)的環(huán)繞立體聲的再生電路中。由于增強了L-R的差分信號分量，進入一個耳中的聲信號不僅是來自一個揚聲器的信號，而是從兩個揚聲器發(fā)出的信號的相加結(jié)果，由于在耳中的相位頻率特性中產(chǎn)生了擾動，雖有擴展感，但存在著音像定位不明確的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供使聲像定位明確、相位頻率特性的干擾小、即使在揚聲器的間隔狹窄時，也能于揚聲器外側(cè)，以確定的位置清楚地察覺到聲像的聲信號處理方法與裝置。
權(quán)利要求1的發(fā)明的聲信號處理方法，其特征在于將R側(cè)輸入信號以預(yù)定的放大率放大了的信號從L側(cè)輸入信號減去再取出其低頻分量的信號，同將上述R側(cè)輸入信號以預(yù)定的放大率放大了的信號加到上述L側(cè)輸入信號上的信號相加，作為L側(cè)差分信號增強信號；將上述L側(cè)輸入信號以預(yù)定的放大率放大的信號從上述R值輸入信號減去再取出其低頻分量的信號，同將上述L側(cè)輸入信號以預(yù)定放大率放大的信號加到上述R側(cè)輸入信號上的信號相加，作為R側(cè)差分信號增強信號；使上述R側(cè)差分信號增強信號延遲，除去低音頻頻段與高音頻頻段，將以預(yù)定放大率放大的信號作串音消除用，從上述L側(cè)差分信號增強信號減去，作為L側(cè)輸出信號；使上述L側(cè)差分信號增強信號延遲，除去低音頻頻段與高音頻頻段，將以預(yù)定放大率放大的信號作串音消除用，從上述R側(cè)差分信號強調(diào)信號減去，作為R側(cè)輸出信號。
權(quán)利要求2的發(fā)明的聲信號處理裝置，它是具有差分信號增強部與串音消除部的處理裝置，其特征在于，上述差分信號增強部具有將L側(cè)輸入信號以預(yù)定放大率放大的第一放大器；將R側(cè)輸入信號以預(yù)定放大率放大的第二放大器；從上述L側(cè)輸入信號減去上述第二放大器輸出信號的第一減法器；從上述R側(cè)輸入信號減去上述第一放大器的輸出信號的第二減法器；與上述第一減法器輸出側(cè)連接的第一低通濾波器；與上述第二減法器輸出側(cè)連接的第二低通濾波器；將上述L側(cè)輸入信號以預(yù)定放大率放大的第三放大器；將上述R側(cè)輸入信號以預(yù)定放大率放大的第四放大器；將上述第一低通濾波器的輸出信號以預(yù)定放大率放大的第五放大器；將上述第二低通濾波器的輸出信號以預(yù)定放大率放大的第六放大器；將上述L側(cè)輸入信號與上述第四放大器的輸出信號相加的第一加法器；將上述R側(cè)輸入信號與上述第三放大器的輸出信號相加的第二加法器；將上述第一加法器的輸出信號與上述第五放大器的輸出信號相加的第三加法器，將上述第二加法器的輸出信號與上述第六放大器的輸出信號相加的第四加法器，而上述串音消除部則具有使上述第三加熱器的輸出信號延遲的第一延遲電路；使上述第四加法器的輸出信號延遲的第二延遲電路；與上述第一延遲電路輸出側(cè)連接的第一帶通濾波器；與上述第二延遲電路輸出側(cè)連接的第二帶通濾波器；使上述第一帶通濾波器的輸出信號以預(yù)定放大率放大的第七放大器；使上述第二帶通濾波器的輸出信號以預(yù)定放大率放大的第八放大器；從上述第三加法器的輸出信號減去上述第八放大器的輸出信號的第三減法器；從上述第四加法器的輸出信號減去上述第七放大器的輸出信號的第四減法器。
權(quán)利要求3的發(fā)明是使權(quán)利要求2所述的聲信號處理裝置具有下述特征上述第一與第二放大器的增益為0.75～1；上述第三與第四放大器的增益為0～0.5；上述第五與第六放大器的增益為0～2.0；上述第七與第八放大器的增益為0～0.5；上述第一與第二延遲電路的延遲時大致為0.1ms以下(但不包括0)；上述第一與第二低通濾波器的截止頻率為約7KHz～約11KHz；上述第一與第二帶通濾波器在低頻側(cè)的截止效率為約100Hz～約300Hz；在高頻側(cè)的截止效率為約7KHz～約11KHz。


圖1是本發(fā)明一實施例的聲信號處理裝置的電路圖。
圖2是以往的聲信號處理裝置的電路圖。
具體實施例方式
本發(fā)明中，首先于差分信號增強部中分別生成基于L信號與R信號的差分信號分量的L-R信號的L側(cè)差分信號增強信號(將L-R的差分信號加到L側(cè)信號上的信號)，以及基于R信號與L信號的差分信號分量的R-L信號的R側(cè)差分信號增強信號(將R-L的差分信號加到R側(cè)信號上的信號)。
在此差分信號增強部中，生成L-R信號時為使R信號的增益能在0.75～1.0范圍改變，通過將R信號分量設(shè)定為L≥R的增益。即使將L信號與R信號的合成信號用作增強分量，也能使聲像的定位明確。此外，對于R-L信號，在生成R-L信號時，為使L信號的增益能在0.75～1.0范圍內(nèi)變化，通過將R信號分量設(shè)定為L≤R的增益，與L-R信號相同，即使將合成信號用作增強分量，也能明確聲像的定位。L-R信號與R-L信號基本上是回聲等高頻分量，很少包括聲音分量。
此外，在L-R信號與R-L信號的高頻分量中包含有可作為刺耳聲音識別的信號分量，于是由低通濾波器將其除去。為了使低通濾波器的輸出信號的增益能在0～2.0范圍內(nèi)變化，可以改變所加的增強分量的大小。這種低通濾波器的截止頻率最好為約7KHz～約11KHz。
再有，生成L信號與R信號的和信號L+R信號與R+L信號。由于在L-R信號與R-L信號的增強分量中幾乎不含聲音分量，出于防止將此增強分量加到原始信號上時發(fā)生聲音跳越，通過使生成L+R信號時將R信號的增益于0～0.5的范圍內(nèi)變化，可得到L＞R的增益，而在生成R+L信號時使L信號的增益于0～0.5范圍內(nèi)變化，可得到L＜R的增益。
通過將上述防止聲音跳越用的L+R信號與R+L信號同差分信號增強用的L-R與R-L信號相加，生成了L側(cè)差分信號增強信號與R側(cè)差分信號增強信號，于是就能明確聲像的定位。根據(jù)以上所述，在增強輸入信號的同時能夠明確聲像的定位。
在串音消除部中，將L-R信號與L+R信號相加所得的L側(cè)差分信號增強信號作為串音消除部的L側(cè)輸入信號，而將R-L信號與R+L信號相加所得的R側(cè)差分信號增強信號作為串音消除部的R側(cè)輸入信號。
通過使R側(cè)差分信號增強信號具有0.1ms以下(但不是0)短的延時致相位錯位，使此信號通過以防止L信號側(cè)高頻側(cè)衰減為目的的低通濾波器和以防止L信號側(cè)的低頻側(cè)衰減為目的的高通濾波器(亦即通過帶通濾波器)，進行此信號分量的校正，將此信號反轉(zhuǎn)，作為倒相分量加到L側(cè)輸入信號上，除去揚聲器的輸出(音場)中發(fā)生的到R側(cè)的串音分量。
同樣，通過使L側(cè)差分信號增強信號具有0.1ms以下(但不是0)短的延時致相位錯位，使此信號通過以防止R信號側(cè)高頻側(cè)衰減為目的的低通濾波器和以防止R信號側(cè)的低頻側(cè)衰減為目的高通濾波器(亦即通過帶通濾波器)，進行此信號分量的校正，將此信號反轉(zhuǎn)，作為倒相分量加到R側(cè)輸入信號上，除去揚聲器的輸出(音場)中發(fā)生的到L側(cè)的串音分量。減小相位頻率特性的干擾。
如上所述，通過使延時取0.1ms以下的短時間，即使是在揚聲器的間隔狹時，也能獲得顯著的效果。此外，延時在0.1ms以下的信號，當其增益超過0.5時，由于聲像定位于頭部之中，信號的增益將在0～0.5的范圍。
這樣，由差分信號增強部增強輸入信號，明確聲像定位，此外，通過串音消除部減小了其相位頻率特性的干擾，且能清楚地覺察出聲像定位于兩個揚聲器的外側(cè)。
圖1示明本發(fā)明一實施例，1為L信號輸入端，2為R信號輸入端，3與4為放大率是0.75～1的運算放大器，5與6為減法器，7與10為截止頻率是約7KHz～約11KHz的低通濾波器，8與9為放大率是0～0.5的運算放大器，11與14為放大率是0～2.0的運算放大器，15與16為加法器，由它們構(gòu)成差分信號增強部29。
此外，17與18是延時大致在0.1ms以下(但不是0)的延時電路，19與20為截止頻率是約7KHz～約11KHz的低通濾波器，21與22為截止頻率是約100Hz～約300Hz的高通濾波器，23與24為放大率是0～0.5的運算放大器，25與26為減法器，27為L信號輸出端而28為R信號輸出端，由它們構(gòu)成了串音消除部30。低通濾波器19與高通濾波器21、低通濾波器20與高通濾波器22則分別構(gòu)成帶通濾波器。
將來自L信號輸入端1的信號以及由運算放大器按0.75～1.0的范圍改變了增益的來自R信號輸入端的信號經(jīng)減法器5相減，減法器5的輸出信號L-R信號則輸入低通濾波器7，除去刺耳的高頻分量，由運算放大器改變此輸出信號的增益，再將來自L信號輸入端的信號與由運算放大器9依00.5范圍變更了增益的來自R信號輸入端的信號經(jīng)加法器12相加，將加法器12的輸出信號與運算放大器11的輸出信號通過加法器15相加的信號，作為差分信號增強部29的L側(cè)差分信號增強信號，亦即串音消除部30的L側(cè)輸入信號。
來自R信號輸入端的信號與由運算放大器依0.75～1.0范圍變更了增益的來自L信號輸入端的信號經(jīng)減法器6相減，減法器6的輸出信號R-L信號輸入低通濾波器10，除去刺耳的高頻分量，由運算放大器14變更此輸出信號的增益，再將來自R信號輸入端2的信號與由運算放大器8依0～0.5的范圍變更了增益的來自L信號輸入端1的信號通過加法器相加，將加法器13的輸出信號與運算放大器14的輸出信號經(jīng)加法器16加和的信號，作為差分信號增強部29的R側(cè)的差分信號增強信號，即串音消除部30的R側(cè)輸入信號。
然后將加法器15的輸出信號作為延遲電路17的輸入，讓延遲電路17的輸出信號輸入低通濾波器19，以其輸出信號輸入高通濾波器21，由運算放大器23改變此輸出信號的增益，并從加法器15的輸出信號與減法器25減去，以此輸出信號作為L側(cè)輸出端子27的輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明，將L+R信號上加上衰減了高頻分量的L-R信號而增強了的L-R信號的L側(cè)差分信號增強信號，以及于R+L信號上加上衰減了高頻分量的R-L信號而增強了R-L信號的R側(cè)差分信號增強信號，分別獨立生成，由此可以明確聲像的定位。
此外，將R側(cè)差分信號增強信號延遲并除去了低頻與高頻的信號從L側(cè)差分信號增強信號減去，于是由L側(cè)揚聲器從R側(cè)揚聲器消除了串音分量。再有，將L側(cè)差分信號增強信號延遲并除去了低頻與高頻的信號從R側(cè)差分信號增強信號減去，于是由R側(cè)揚聲器從L側(cè)揚聲器消除了串音分量。這樣便能減小相位頻率特性的干擾，此外也可清楚地探測到聲像在兩個揚聲器外側(cè)的定位。還由于能以簡單的結(jié)構(gòu)獲得上述效果，因而本發(fā)明可以較少的處理量實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種聲信號處理方法，其特征在于將R側(cè)輸入信號以預(yù)定的放大率放大了的信號從L側(cè)輸入信號減去再取出其低頻分量的信號，同將上述R側(cè)輸入信號以預(yù)定的放大率放大了的信號加到上述L側(cè)輸入信號上的信號相加，作為L側(cè)差分信號增強信號；將上述L側(cè)輸入信號以預(yù)定的放大率放大的信號從上述R值輸入信號減去再取出其低頻分量的信號，同將上述L側(cè)輸入信號以預(yù)定放大率放大的信號加到上述R側(cè)輸入信號上的信號相加，作為R側(cè)差分信號增強信號；使上述R側(cè)差分信號增強信號延遲，除去低音頻頻段與高音頻頻段，將以預(yù)定放大率放大的信號作串音消除用，從上述L側(cè)差分信號增強信號減去，作為L側(cè)輸出信號；使上述L側(cè)差分信號增強信號延遲，除去低音頻頻段與高音頻頻段，以預(yù)定放大率放大的信號作串音消除用，從上述R側(cè)差分信號強調(diào)信號減去，作為R側(cè)輸出信號。
2.一種聲信號處理裝置，它具有差分信號增強部與串音消除部，其特征在于，上述差分信號增強部具有將L側(cè)輸入信號以預(yù)定放大率放大的第一放大器；將R側(cè)輸入信號以預(yù)定放大率放大的第二放大器；從上述L側(cè)輸入信號減去上述第二放大器輸出信號的第一減法器；從上述R側(cè)輸入信號減去上述第一放大器的輸出信號的第二減法器；與上述第一減法器輸出側(cè)連接的第一低通濾波器；與上述第二減法器輸出側(cè)連接的第二低通濾波器；將上述L側(cè)輸入信號以預(yù)定放大率放大的第三放大器；將上述R側(cè)輸入信號以預(yù)定放大率放大的第四放大器；將上述第一低通濾波器的輸出信號以預(yù)定放大率放大的第五放大器；將上述第二低通濾波器的輸出信號以預(yù)定放大率放大的第六放大器；將上述L側(cè)輸入信號與上述第四放大器的輸出信號相加的第一加法器；將上述R側(cè)輸入信號與上述第三放大器的輸出信號相加的第二加法器；將上述第一加法器的輸出信號與上述第五放大器的輸出信號相加的第三加法器，將上述第二加法器的輸出信號與上述第六放大器的輸出信號相加的第四加法器，上述串音消除部具有使上述第三加法器的輸出信號延遲的第一延遲電路；使上述第四加法器的輸出信號延遲的第二延遲電路；與上述第一延遲電路輸出側(cè)連接的第一帶通濾波器；與上述第二延遲電路輸出側(cè)連接的第二帶通濾波器；使上述第一帶通濾波器的輸出信號以預(yù)定放大率放大的第七放大器；使上述第二帶通濾波器的輸出信號以預(yù)定放大率放大的第八放大器；從上述第三加法器的輸出信號減去上述第八放大器的輸出信號的第三減法器；從上述第四加法器的輸出信號減去上述第七放大器的輸出信號的第四減法器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲信號處理裝置，其特征在于上述第一與第二放大器的增益為0.75～1；上述第三與第四放大器的增益為0～0.5；上述第五與第六放大器的增益為0～2.0；上述第七與第八放大器的增益為0～0.5；上述第一與第二延遲電路的延遲時間大致為0.1ms以下(但不包括0)；上述第一與第二低通濾波器的截止頻率為約7KHz～約11KHz；上述第一與第二帶通濾波器在低頻側(cè)的截止效率為約100Hz～約300Hz；在高頻側(cè)的截止效率為約7KHz～約11KHz。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于明確聲像的定位，減小相位頻率特性的干擾，即使是在揚聲器的間隔狹窄時也能察覺出聲像在揚聲器外側(cè)的明確定位。將從L－R信號取出了低頻分量的信號與L+R信號相加，作為L側(cè)差分信號增強信號；將從R－L信號取出了低頻分量的信號與L+R信號相加作為R側(cè)差分信號增強信號；使R側(cè)差分信號增強信號延遲，除去低音區(qū)與高音區(qū)，以預(yù)定放大率放大的信號作串音消除用，從L側(cè)差分信號增強信號減去，作為L側(cè)輸出信號；使L側(cè)差分信號增強信號延遲，除去低音區(qū)與高音區(qū)，以預(yù)定放大率放大的信號作串音消除用，從R側(cè)差分信號增強信號減去，作為R側(cè)輸出信號。
文檔編號H04S1/00GK1728890SQ20051008790
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者須崎正雄, 加藤義規(guī) 申請人:新日本無線株式會社