專利名稱：數字音頻信號處理方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種數字音頻信號處理方法及裝置，尤其是一種使用多個放大器，濾波器和減法器組合而成，可產生具有寬廣平面感的音響效果的數字音頻信號處理方法及裝置。
背景技術：
隨著科技的進步，一般家庭使用的影音器材也日新月異，因此對于音響的要求也不再只是輸出聲音的喇叭而已。在音效部分除了要加強重低音及精細的品質外，同時也必須能有立體的效果，使使用者能夠身臨其境。家用的影音器材也期望能逐漸接近電影院內專業的效果。公知的聲音輸出設備常包括一延遲電路單元，一增益控制單元及其它相關的音效處理單元。而越復雜的設備往往需要更強大的中央處理器、數字信號處理器和龐大的物理內存來支持，對于家庭式的影音設備而言除了不適用于一般休閑欣賞用途之外，也增加了購買的成本。
發明內容
因此本發明的目的為提供一套簡明有效的算法結構以解決中央處理器、數字信號處理器和物理內存不足的問題，以適用于一般家庭式的影音設備休閑欣賞的用途。
為了達到上述目的，本發明提供一種數字音頻信號處理方法，用以處理左右聲道的數字音頻信號，其中包含下列步驟將一左聲道輸入信號經過增益單元及高通濾波處理后，分成一第一左聲道信號及一第二左聲道信號；將一右聲道輸入信號經過增益單元及高通濾波處理后，分成一第一右聲道信號及一第二右聲道信號；將第二左聲道信號經過低通濾波及延遲處理后，再與該第一右聲道信號相減；以得到一第一右聲道輸出信號；及將第二右聲道信號經過低通濾波及延遲處理后，再與該第一左聲道信號相減，以得到一第一左聲道輸出信號。
一種數字音頻信號處理裝置，用以處理自一左聲道輸入端口及一右聲道輸入端口輸入的左右聲道數字音頻信號，其中包含一第一增益單元及高通濾波處理單元；一第一低通濾波及延遲處理單元，與該第一增益單元及高通濾波處理單元相連；一第二增益單元及高通濾波處理單元；一第二低通濾波及延遲處理單元，與該第二增益單元及高通濾波處理單元相連；一第一減法器，連接至該第一增益單元及高通濾波處理單元及該第二低通濾波及延遲處理單元的輸出；及一第二減法器，連接至該第二增益單元及高通濾波處理單元及該第一低通濾波及延遲處理單元的輸出。
本發明提供一數字音頻信號處理方法及裝置可使音響設備利用兩個喇叭仿真立體且具有寬廣平面感的音效輸出。此一算法結構使用了多個增益單元放大器、減法器、延遲處理單元以及高通和低通濾波器；其中高通濾波器的可用來消除直流增益單元，但是會造成信號飽和的現象，因此高通濾波器的前面可串接一增益單元以防止飽和；數個延遲處理單元和低通濾波器可組成一使聲音頻信號產生平面效果的結構，同時這個結構也為本發明最重要的部分；音頻信號經過上述組件組合成的結構處理后，可產生一具有平面感的輸出音效。
圖1為本發明的第一實施例的方框圖；圖2為本發明的第二實施例的方框圖；圖3為本發明的第三實施例的方框圖。
其中，附圖標記說明如下11左聲道輸入信號 12右聲道輸入信號100第一增益單元 101第二增益單元
102第一高通濾波處理單元103第二高通濾波處理單元104第一低通濾波處理單元105第二低通濾波106第一延遲處理單元107第二延遲處理單元110第一左聲道信號 111第一減法器112第二減法器 113第二左聲道信號120右聲道信號 121第二右聲道信號131第一左聲道輸出信號 132第一右聲道輸出信號201第三增益單元213第三減法器214第四減法器 215第五減法器231第二左聲道輸出信號 232第二右聲道輸出信號301第四增益單元302第五增益單元311第一加法器 312第二加法器331第三左聲道輸出信號 332第三右聲道輸出信號具體實施方式
圖1為本發明的數字音頻信號處理裝置的第一實施例，其結構包含一第一增益單元100、一第一高通濾波處理單元102、一第一低通濾波處理單元104、一第一延遲處理單元106、一第二增益單元101、一第二高通濾波處理單元103、一第二低通濾波處理單元105、一第二延遲處理單元107、一第一減法器111、與一第二減法器112。
其中該第一低通濾波器104與該第一高通濾波器102相連；該第二低通濾波器105與該第二高通濾波器103相連；該第一減法器111連接至該第一高通濾波器102及該第二延遲處理單元107；該第二減法器112連接至該第二高通濾波器103及該第一延遲處理單元106。
輸入的音頻信號可分為左右兩聲道輸入信號，將一左聲道輸入信號11經過該第一增益單元100及該第一高通濾波器102處理后，分成一第一左聲道信號110及一第二左聲道113信號；一右聲道輸入信號12經過該第二增益單元101及該第二高通濾波器103處理后，分成一第一右聲道信號120及一第二右聲道信號121；其中該第一增益單元100與該第二增益單元101可以避免高通濾波處理單元所造成的飽和現象，而該第一高通濾波單元102與該第二高通濾波單元103具有消除直流增益的優點。
將該第二左聲道信號113經過低通濾波及延遲處理后，再與該第一右聲道信號120相減；以得到一第一右聲道輸出信號132；而第二右聲道信號121經過低通濾波及延遲處理后，再與該第一左聲道信號110相減，可得到一第一左聲道輸出信號131。該第一左聲道輸出信號131與該第一右聲道輸出信號132互補可消除串音效應。經過上述步驟處理后，可聽到寬廣的聲音效果。
圖2為本發明有數字音頻信號處理裝置的第二具體實施例，其結構包含一第一增益單元100、一第一高通濾波處理單元102、一第一低通濾波處理單元104、一第一延遲處理單元106、一第二增益單元101、一第二高通濾波處理單元103、一第二低通濾波105、一第二延遲處理單元107、一第一減法器111、與一第二減法器112、一第三減法器213、一第四減法器214、一第五減法器215和一第三增益單元201。
其中該第一低通濾波器104與該第一高通濾波器102相連；該第二低通濾波器105與該第二高通濾波器103相連；該第一減法器111連接至該第一高通濾波器102及該第二延遲處理單元107；該第二減法器112連接至該第二高通濾波器103及該第一延遲處理單元106；該第三減法器213與該第一減法器111與第二減法器112相連；該第四減法器214與該第一減法器111相連；該第五減法器215與該第二減法器112相連；該第三增益單元201與該第三減法器213、該第四減法器214及該第五減法器215相連。
輸入的音頻信號可分為左右兩聲道輸入信號，將一左聲道輸入信號11經過該第一增益單元100及該第一高通濾波器102處理后，分成一第一左聲道信號110及一第二左聲道信號113；一右聲道輸入信號12經過該第二增益單元101及該第二高通濾波器103處理后，分成一第一右聲道信號120及一第二右聲道信號121；其中該第一增益單元100與該第二增益單元101可以避免高通濾波處理單元所造成的飽和現象，而該第一高通濾波單元102與該第二高通濾波單元103具有消除直流增益的優點。
將第二左聲道信號113經過低通濾波及延遲處理后，再與該第一右聲道信號120相減；以得到一第一右聲道輸出信號132；而第二右聲道信號121經過低通濾波及延遲處理后，再與該第一左聲道信號110相減，可得到一第一左聲道輸出信號131。該第一左聲道輸出信號131與該第一右聲道輸出信號132互補可消除串音效應。經過上述步驟處理后，可聽到寬廣的聲音效果。接著，在本發明的第一實施例的輸出部分設置一增益單元處理區塊，也就是該第三增益單元201、該第三減法器213、該第四減法器214及該第五減法器215所組成的結構。將該第一左聲道輸出信號131的一部份經過該第三增益單元201處理后，與該第一右聲道輸出信號132相減，以得到一第二左聲道輸出信號231；將該第一右聲道輸出信號132的一部份經過該第三增益單元201處理后，與該第一左聲道輸出信號131相減，以得到一第二右聲道輸出信號232。經過在本發明的第一實施例的輸出部分增加一增益處理區塊后，輸出的音質具有空間感，且聲音表現的更有形體感，意思是更有立體的感覺。
圖3為本發明的數字音頻信號處理裝置的第三具體實施例，其結構包含一第一增益單元100、一第一高通濾波處理單元102、一第一低通濾波處理單元104、一第一延遲處理單元106、一第二增益單元101、一第二高通濾波處理單元103、一第二低通濾波105、一第二延遲處理單元107、一第一減法器111、與一第二減法器112、一第三減法器213、一第四減法器214、一第五減法器215、一第三增益單元201、一第四增益單元301、一第五增益單元302，一第一加法器311和一第二加法器312。
其中該第一低通濾波器104與該第一高通濾波器102相連；該第二低通濾波器105與該第二高通濾波器103相連；該第一減法器111連接至該第一高通濾波器102及該第二延遲處理單元107；該第二減法器112連接至該第二高通濾波器103及該第一延遲處理單元106；該第三減法器213與該第一減法器111與第二減法器112相連接；該第四減法器214與該第一減法器111相連；該第五減法器215與該第二減法器112相連；該第三增益單元201與該第三減法器213、第四減法器214及第五減法器215相連；該第四減法214器與該第一加法器311相連；該第五減法器215與該第二加法器312相連；該第四增益單元301連結于一左聲道輸入端口(未標示)及該第一加法器311之間；該第五增益單元302連結于一右聲道輸入端口(未標示)及該第二加法器312之間。
輸入的音頻信號可分為左右兩聲道輸入信號，將一左聲道輸入信號11經過該第一增益單元100及該第一高通濾波器102處理后，分成一第一左聲道信號110及一第二左聲道113信號；一右聲道輸入信號12經過該第二增益單元101及該第二高通濾波器103處理后，分成一第一右聲道信號120及一第二右聲道信號121；其中該第一增益單元100與該第二增益單元101可以避免高通濾波處理單元所造成的飽和現象，而該第一高通濾波單元102與該第二高通濾波單元103具有消除直流增益的優點。
將第二左聲道信號113經過低通濾波及延遲處理后，再與該第一右聲道信號120相減；以得到一第一右聲道輸出信號132；而第二右聲道信號121經過低通濾波及延遲處理后，再與該第一左聲道信號110相減，可得到一第一左聲道輸出信號131。該第一左聲道輸出信號131與該第一右聲道輸出信號132互補可消除串音效應。經過上述步驟處理后，可聽到寬廣的聲音效果。而為了使輸出的音效更為立體，可在本發明的第一實施例的輸出部分設置一增益單元處理區塊，也就是該第三增益單元201、第三減法器213、第四減法器214及第五減法器215所組成的結構。將該第一左聲道輸出信號131的一部份經過該第三增益單元201處理后，與該第一右聲道輸出信號132相減，以得到一第二左聲道輸出信號231；將該第一右聲道輸出信號132的一部份經過該第三增益單元201處理后，與該第一左聲道輸出信號131相減，以得到一第二右聲道輸出信號232。經過上述步驟處理，加強了輸出音效的平面感與立體感。
該第四增益單元301與第五增益單元302為了加強重低音所增設，分別連接于左右聲道輸入端口。將該左聲道輸入信號11經增益單元處理后，與該第二左聲道輸出信號231相加，可得到一第三左聲道輸出信號331；將該右聲道輸入信號12經增益單元處理后，與該第二右聲道輸出信號232相加，可得到一第三右聲道輸出信號332。因此該第三右聲道輸出信號332及該第三左聲道輸出信號331增強了重低音部分，因此輸出的音質豐潤澎湃，其中高音不會特別突出且太過尖銳，聲音也不會失去原有的平衡感而變的不好聽。中高音的頻段幾乎把所有樂器、人聲都包含進去了，所以是最重要的頻段，而該第四增益單元301與該第五增益單元302不會衰減中高音同時也有防止輸出飽和的效果。
以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，而非限制本發明的范圍。凡熟知此項技術人員皆能適當作些細微的改變及調整，然而這些依據本發明實施例在不脫離本發明的精神和范圍內所作的改變及調整，均應屬于本發明的權利要求書所要求保護的范圍內。
權利要求
1.一種數字音頻信號處理方法，用以處理左右聲道的數字音頻信號，其中包含下列步驟將一左聲道輸入信號經過增益單元及高通濾波處理后，分成一第一左聲道信號及一第二左聲道信號；將一右聲道輸入信號經過增益單元及高通濾波處理后，分成一第一右聲道信號及一第二右聲道信號；將第二左聲道信號經過低通濾波及延遲處理后，再與該第一右聲道信號相減；以得到一第一右聲道輸出信號；及將第二右聲道信號經過低通濾波及延遲處理后，再與該第一左聲道信號相減，以得到一第一左聲道輸出信號。
2.如權利要求1的數字音頻信號處理方法，其中還包含下列步驟將該第一左聲道輸出信號的一部份經過增益單元處理后，與該第一右聲道輸出信號相減，以得到一第二左聲道輸出信號；及將該第一右聲道輸出信號的一部份經過增益單元處理后，與該第一左聲道輸出信號相減，以得到一第二右聲道輸出信號。
3.如權利要求2的數字音頻信號處理方法，其中還包含下列步驟將該左聲道輸入信號經增益單元處理后，與該第二左聲道輸出信號相減；及將該右聲道輸入信號經增益單元處理后，與該第二右聲道輸出信號相減。
4.一種數字音頻信號處理裝置，用以處理自一左聲道輸入端口及一右聲道輸入端口輸入的左右聲道數字音頻信號，其中包含一第一增益單元及高通濾波處理單元；一第一低通濾波及延遲處理單元，與該第一增益單元及高通濾波處理單元相連；一第二增益單元及高通濾波處理單元；一第二低通濾波及延遲處理單元，與該第二增益單元及高通濾波處理單元相連；一第一減法器，連接至該第一增益單元及高通濾波處理單元及該第二低通濾波及延遲處理單元的輸出；及一第二減法器，連接至該第二增益單元及高通濾波處理單元及該第一低通濾波及延遲處理單元的輸出。
5.如權利要求4的數字音頻信號處理裝置，還包含與第一減法器及第二減法器相連接的第三減法器；與第一減法器相連接的第四減法器；與第二減法器相連接的第五減法器；及連接于第三、第四及第五減法器之間的一第三增益單元。
6.如權利要求4的數字音頻信號處理裝置，還包含一第一放大器，連接于該左聲道輸入端口及該第四減法器之間；及一第二放大器，連接于該右聲道輸入端口及該第五減法器之間。
全文摘要
本發明涉及一種數字音頻信號處理方法及裝置，利用兩個喇叭仿真出具有平面感的立體音效。其中仿真的方法設計一種結構，經過多個模擬組件的處理，例如濾波器、增益放大器、和延遲處理單元等組件。本發明也同時加強了重低音部分和音效的立體化，使一般家庭的影音設備的音效輸出更有臨場感且不失真。該裝置用以處理自左、右聲道輸入端口輸入的左右聲道數字音頻信號，其中包含一第一增益單元及高通濾波處理單元；一第一低通濾波及延遲處理單元，與該第一增益單元及高通濾波處理單元相連；一第二增益單元及高通濾波處理單元；一第二低通濾波及延遲處理單元，與該第二增益單元及高通濾波處理單元相連；一第一減法器，及一第二減法器。
文檔編號H04S3/00GK1642362SQ200410002810
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月18日 優先權日2004年1月18日
發明者吳俊德 申請人:揚智科技股份有限公司