音频信号处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术的音频信号处理装置的特征在于，具备：高通滤波器，其将输入音频信号转换成第1音频信号并输出；位移估计部，其估计被输入了所述输入音频信号时的扬声器振动板的位移幅度；饱和处理部，其针对由所述位移估计部估计出的位移幅度或者对该位移幅度进行校正后的信号，进行饱和处理；音频信号生成部，其使用由所述饱和处理部进行饱和处理后的位移幅度生成第2音频信号；以及输出生成部，其使用所述第1音频信号和所述第2音频信号来生成输出。根据该结构，能够抑制扬声器的声音破裂，并且能够使用户感知到存在低频成分。

Audio signal processing device

The audio signal processing device of the invention is characterized in that: a high pass filter, which converts the input audio signal into the first audio signal and outputs it; a displacement estimation unit, which estimates the displacement amplitude of the loudspeaker vibrating plate when the input audio signal is input; a saturation processing unit, which estimates or advances the displacement amplitude according to the displacement amplitude estimated by the displacement estimation unit The audio signal generating unit generates the second audio signal using the displacement amplitude after the saturation processing by the saturation processing unit; and the output generating unit generates the output using the first audio signal and the second audio signal. According to the structure, the sound rupture of the loudspeaker can be suppressed, and the user can sense the presence of low frequency components.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】音频信号处理装置
本专利技术涉及进行音频信号的信号处理的音频信号处理装置。
技术介绍
在利用扬声器再现音乐或通知声等音频信号的扬声器再现系统中，由于输入信号超过扬声器的再现极限，因此有时产生失真或声音破裂，导致音质劣化。以下对此详细进行说明。在扬声器再现中，存在扬声器的振动板能够振动的最大的位移幅度，当输入超过该位移幅度这样的信号时，扬声器振动板无法顺利地振动而发生失真或声音破裂。扬声器振动板的位移幅度取决于输入信号的频率。图8示出该关系。图8示出不使电压(V)变化而仅使信号的频率变化从而输入到扬声器时的扬声器振动板的位移幅度。此外，根据实际上示出扬声器的制动程度的Q值等的不同，扬声器的最低谐振频率F0附近的特性与图8出现稍许差异，但大体的趋势不变。另外，针对位移幅度的特性与图8所示的特性不同的扬声器也能够应用本专利技术，但这里为了简化，将图8用作例子来进行说明。图8中，扬声器振动板的位移幅度在比F0低的频率成分时大致成为固定值，在比F0高的频率性成分时，位移幅度以大约-12dB/oct的倾斜度减少。这表示，向扬声器输入F0附近以下的低频成分与向扬声器输入高频率成分相比，扬声器振动板以更大的位移幅度振动。因此，当向扬声器输入包含较多的低频成分的信号并提高其电压时，在某一电压以上会超过振动板的最大位移幅度。即，越是包含较多的低频成分的信号且越提高电压，则也容易超过扬声器的再现极限。图9示出该情形。在图9中，纵轴示出信号的振幅强度，横轴示出频率。另外，以灰色示出超过扬声器振动板的位移极限而发生声音破裂的区域，以粗线示出其边界。这里，图9的特性是针对音频信号的振幅值的特性，因此，与图9所示的扬声器的位移幅度的特性不同，扬声器振动板的位移极限成为+12dB/oct的倾斜度。另外，901、902、903示出扬声器再现的音频信号的频率特性，尤其是假定包含较多的低频成分的情况。901是音量值较小时的特性，902是音量值为中等程度时的特性，903是音量值较大时的频率特性。在如201那样以较小的音量值再现时，即便是包含较多的低频成分的音频信号，也不会超过扬声器振动板的位移极限，因此，不发生声音破裂，能够欣赏原本的音质。但是，在如902和903那样提高音量时，会超过扬声器振动板的位移极限，因此，发生声音破裂而导致音质劣化。如上所述，当输入超过振动板的最大位移幅度这样的信号时，振动板无法顺利地振动，发生声音破裂。在抑制该扬声器的声音破裂的现有技术中，具有专利文献1。在专利文献1中公开了如下技术：设置过大输入估计部、控制部、频率特性变形部，估计再现音频信号成为过大输入的情况，根据估计结果来控制可变滤波器，防止扬声器的声音破裂。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第6038135号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在上述专利文献1所公开的现有技术中，由于使用可变滤波器，因此运算量增加。另外，存在如下课题：由于抑制低频成分，因此在利用扬声器再现所处理的音频信号时，会失去力量。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种音频信号处理装置及方法，在以低运算量抑制扬声器的声音破裂的同时，能够使用户在听觉上感知到存在低频成分。用于解决问题的手段本专利技术的音频信号处理装置的特征在于，具备：高通滤波器，其将输入音频信号转换成第1音频信号并输出；位移估计部，其估计被输入了所述输入音频信号时的扬声器振动板的位移幅度；饱和处理部，其针对由所述位移估计部估计出的位移幅度或者对该位移幅度进行校正后的信号，进行饱和处理；音频信号生成部，其使用由所述饱和处理部进行饱和处理后的位移幅度，生成第2音频信号；以及输出生成部，其使用所述第1音频信号和所述第2音频信号来生成输出。专利技术的效果根据本专利技术的音频信号处理装置，能够抑制扬声器的声音破裂，并且与现有技术相比，能够使用户感知到存在低频成分。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式1的音频信号处理装置1的结构图。图2是示出本专利技术的饱和处理部107的动作的流程图。图3是示出本专利技术的实施方式1的音频信号处理装置1的动作的流程图。图4是本专利技术的实施方式1的音频信号处理装置1的H/W结构图。图5是本专利技术的实施方式1的音频信号处理装置1的S/W结构图。图6是示出本专利技术的实施方式2的音频信号处理装置1的结构图。图7是示出本专利技术的实施方式3的音频信号处理装置1的结构图。图8是示出扬声器振动板的位移特性的图。图9是示出扬声器的振动板极限与声源的频率特性的关系的图。具体实施方式实施方式1.以下，对本专利技术的实施方式进行说明。图1是示出本实施方式的生成由扬声器再现的音频信号的音频信号处理装置1的整体结构的图。此外，在以后的各图中，相同的标号表示相同或相当的部分。在本专利技术的实施方式1的音频信号处理装置1中，将所输入的输入音频信号101分支后送至扬声器振动板位移估计部102和HPF(HighPassFilter)105。在扬声器振动板位移估计部102中，估计再现了输入音频信号101时的扬声器振动板的位移幅度，将估计扬声器振动板位移幅度104向饱和处理部107输出。HPF105是使低于截止频率的信号成分以比高于所述截止频率的信号成分大的衰减率衰减的高通滤波器。在HPF105中，将对输入音频信号101进行滤波处理而得到的HPF音频信号106向输出生成部112输出。在扬声器振动板位移估计部102中，使用音量值、对象扬声器的最低谐振频率F0的信息103，来估计再现了输入音频信号101时的扬声器振动板的位移幅度，并输出估计扬声器振动板位移幅度104。作为位移幅度估计的具体例，如上所述，扬声器振动板的位移幅度在比扬声器的F0低的频率成分时大致成为固定值，在比F0高的频率性成分时，位移幅度以大约-12dB/oct的倾斜度减少，因此，准备以F0为截止频率的2阶IIR(InfiniteImpulseResponse)滤波器的LPF(LowPassFilter)，使输入信号通过该LPF之后乘以音量值，由此求出与对象扬声器的位移幅度大体成比例的值。此外，在其他方法中，也可以例如利用FIR(FiniteImpulseFilter)滤波器来模拟对象扬声器的振动板位移特性。将像这样求出的估计扬声器振动板位移幅度104向饱和处理部107输出。在HPF105中，将对输入音频信号101进行滤波处理而得到的HPF音频信号106向输出生成部112输出。此时，在HPF105中使用的滤波器的频率特性被设计为，当在频率轴上与在扬声器振动板位移估计部102中使用的LPF的频率特性相加时，所有频带中的增益都成为1。具体而言，在扬声器振动板位移估计部102中使用了以F0为截止频率的2阶IIR滤波器的LPF的情况下，在HPF105中，同样使用以F0为截止频率的2阶IIR滤波器的HPF。另外，在扬声器振动板位移估计部102中使用FIR滤波器的情况下，在HPF105中，使用相同抽头数的HPF。在饱和处理部107中，针对估计扬声器振动板位移幅度104进行以扬声器振动板位移极限值为阈值的限制器处理，将饱和处理后的估计扬声器振动板位移幅度108向音频信号生成部109输出。图2示出具体的处理的流程图。这里，---X(n)表示估计扬声器振动板位移幅度104，---Xmax(n)表示扬声器振动板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种音频信号处理装置，其特征在于，所述音频信号处理装置具备：高通滤波器，其将输入音频信号转换成第1音频信号并输出；位移估计部，其估计被输入了所述输入音频信号时的扬声器振动板的位移幅度；饱和处理部，其针对由所述位移估计部估计出的位移幅度或者对该位移幅度进行校正后的信号，进行饱和处理；音频信号生成部，其使用由所述饱和处理部进行饱和处理后的位移幅度，生成第2音频信号；以及输出生成部，其使用所述第1音频信号和所述第2音频信号来生成输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种音频信号处理装置，其特征在于，所述音频信号处理装置具备：高通滤波器，其将输入音频信号转换成第1音频信号并输出；位移估计部，其估计被输入了所述输入音频信号时的扬声器振动板的位移幅度；饱和处理部，其针对由所述位移估计部估计出的位移幅度或者对该位移幅度进行校正后的信号，进行饱和处理；音频信号生成部，其使用由所述饱和处理部进行饱和处理后的位移幅度，生成第2音频信号；以及输出生成部，其使用所述第1音频信号和所述第2音频信号来生成输出。2.根据权利要求1所述的音频信号处理装置，其特征在于，所述输出生成部输出对所述第1音频信号与所述第2音频信号进行合成后的信号。3.根据权利要求1或2所述的音频信号处理装置，其特征在于，所述位移估计部使用再现所述输入音频信号的扬声器的谐振频率或音量信息，来估计所述扬声器振动板的位移幅度。4.根据权利要求1或3所述的音频信号处理装置，其特征在于，所述音频信号处理装置还具备：频率特性调整部，其生成调整了所述第1音频信号后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：细谷耕佑，木村胜，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP