[發明專利]音頻均衡處理系統及其方法

有效

• 申請號: 200910057778.5
• 申請日: 2009-08-26
• 公開（公告）號: CN101997500A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 黃鶴云;林福輝
• 申請（專利權）人: 展訊通信(上海)有限公司
• 主分類號: H03G5/00
• 分類號: H03G5/00
• 代理公司: 上海明成云知識產權代理有限公司 31232
• 代理人: 成春榮;竺云

技術領域

本發明涉及信號處理技術，特別涉及音頻信號的均衡處理。

背景技術

音頻均衡處理是指通過對輸入音頻信號進行濾波來取得一定的音效。不同類型的音樂對應著不同的音頻均衡算法。也就是說，音頻均衡器的目的是對音頻信號的某些頻段上的成分進行增強或者削弱，使音頻信號更加悅耳或者接近人們的聽覺習慣。例如，如果聽眾想增加對吉它的感受效果，提升100赫茲到300赫茲這個頻帶的能量可以聽到更加豐滿的音色，提升2000赫茲到5000赫茲這個頻帶可以提高吉它音色的表現力。又例如，薩克斯管愛好者可能更加希望提高600赫茲到2000赫茲這個頻段的能量，能得到更加舒適的音樂明亮度。如果希望聽到更加清晰的人聲，通常提升基音所在頻段的能量即可，即從60赫茲到400赫茲。

音頻均衡算法的基本思路是改變某些頻率分量的能量，因此，通常的方法有兩種：時域濾波和頻域直接修正。時域濾波器包括兩類方法，一是有限沖擊響應濾波器，二是無限沖擊響應濾波器，它們都是通過乘加運算對輸入信號進行處理以得到濾波效果。兩種濾波器在運算條件允許下能取得的濾波效果類似。它們的區別在于實現的復雜度不同以及相位失真度不同。有限沖擊響應濾波器設計較簡單，且相位是線性的，缺點在于實現的運算復雜度較高，無限沖擊響應濾波器的實現運算復雜度相當低，但是其相位失真嚴重，且設計過程復雜，需要考慮穩定性、有限字長效應等等。頻域直接修正方法也是被廣泛采用的，它的基本思路是將信號映射到頻域，并對頻域信號進行處理，再映射回時域。時域頻域映射方法有很多，傅里葉變換、小波變換、離散余弦變換等都是常用的方法。廣義來說，任何正交變換方法都可以被采用在這個框架內。修正的方法通常是在不同頻段乘以特定的系數。

由于音頻均衡器的目的是將音頻信號在不同頻段上的成分進行不同的增益改變。因此假設輸入信號是a(t)，在頻域上可表示為A(f)，那么，音頻均衡器將信號在頻域分成N段：

[f₀，f₁]，[f₁，f₂]，...，[f_N-1，f_N]

一般來說，f₀＝0，f_N是采樣率的一半。音頻均衡器的目的則是：

A^(f)=βiA(f),]]>f∈[f_i-1，f_i]，i＝0，1，...，N-1?????????????????(1)

可以看到，濾波器的頻率響應可以表達為一個分段函數，即：

H(f)＝β_i，f∈[f_i-1，f_i]，i＝0，1，...，N-1??(2)

因此，需要設計一個無限沖擊響應濾波器h(n)，它的頻率響應接近式(2)的函數。常見的方法是根據頻率響應函數，反推出無限沖擊響應濾波器系數。關于音頻均衡的處理技術，也可參見申請號為“6118880”的美國專利。

然而，本發明的發明人發現，由于人耳對低頻成分的分辨率較敏感，需要使用相當高的濾波器階數增強某一部分或者幾部分的頻率成分，較少階的無限沖擊響應濾波器無法獲得這種頻率響應，尤其是在低頻段的分段效果不好。如果要取得良好的分段頻率響應，通常需要超過80階的濾波器，有時甚至更高。也就是說，如式(2)所描述的均衡器所需要的頻率響應，在低頻段的分段數目通常較多，如果用一個無限沖擊響應濾波器來近似，需要的濾波器階數會是相當大的，即具有較大的復雜度。而這在一些應用場景，例如移動設備等受電池所限和處理器能力所限的情況下，是不可以被接受的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種音頻均衡處理系統及其方法，降低音頻均衡處理系統的復雜度。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種音頻均衡處理系統，包含：

一個用于對高頻部分音頻信號進行音頻均衡處理的第一類濾波器；