基于听觉感知的虚拟低音方法、装置和扬声器系统制造方法及图纸

本申请涉及一种基于听觉感知的虚拟低音方法、装置和扬声器系统，该方法包括：根据预设的扬声器截止频率将音频输入信号分离出高频信号和低频信号；根据低频信号生成含有基频信号的奇次谐波和偶次谐波；对奇次谐波和偶次谐波的幅值进行调整后相加，得到含有基频信号的多次谐波分量；将低频信号进行延迟处理后进行增益处理，并将增益处理后的信号与含有基频信号的多次谐波分量相减，将得到的多次谐波信号后进行低通滤波，得到低频谐波信号；将高频信号进行延迟处理后和低频谐波信号进行叠加，得到音频输出信号。该方法通过调整谐波之间的幅值比例，降低了计算量和复杂度，并且易于实现，能较好地在音色和响度上还原原基频信号。能较好地在音色和响度上还原原基频信号。能较好地在音色和响度上还原原基频信号。

【技术实现步骤摘要】
基于听觉感知的虚拟低音方法、装置和扬声器系统


[0001]本申请涉及音频处理
，特别是涉及一种基于听觉感知的虚拟低音方法、装置和扬声器系统。

技术介绍

[0002]随着多媒体设备的小型化、轻便化，嵌入在这些设备中的扬声器在尺寸上有很严格的限制，由于扬声器的体积限制，小型扬声器的低频重放能力很差，但是音频中的低频成分在听觉感知中有着非常重要的作用，直接影响声音的洪亮度、丰满度、浑厚感和空间感。人耳能在基频缺失的情况下利用谐波组合重建信号的音调高低，尤其是主谐波2次和3次对基频信号的音调、音色和响度的还原具有重要作用。如何改善小型扬声器的低频表现是音频设计领域亟待解决的问题。
[0003]虚拟低音的原理就是利用“消失的基频”现象，通过低音信号基频的谐波序列在人耳中再现普通扬声器无法达到的低频音调。在听觉感知上就会让人觉得低音分量更足了，有效弥补了小口径扬声器重放低频不足的问题。这里采用了人耳的生理学特点来虚拟低音，人耳能够把低音基频的高频段谐波的差频声音听成原来低音基频的音调，这就给我们实现虚拟低音提供了理论基础。
[0004]现有的虚拟低音方法，计算量大、复杂度高且不易于实现。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于听觉感知的虚拟低音方法、装置和扬声器系统。
[0006]一种基于听觉感知的虚拟低音方法，所述方法包括：根据预设的扬声器截止频率将音频输入信号分离出高频信号和低频信号。
[0007]根据所述低频信号生成含有基频信号的奇次谐波和含有基频信号的偶次谐波；对所述含有基频信号的奇次谐波和所述含有基频信号的偶次谐波的幅值进行调整后相加，得到含有基频信号的多次谐波分量；将所述低频信号进行延迟处理后进行增益处理，并将增益处理后的信号与所述含有基频信号的多次谐波分量相减，得到多次谐波信号；将所述多次谐波信号进行增益处理后进行低通滤波，得到低频谐波信号；将所述高频信号进行延迟处理后和所述低频谐波信号进行叠加，得到音频输出信号。
[0008]在其中一个实施例中，根据所述低频信号生成含有基频信号的奇次谐波和含有基频信号的偶次谐波，包括：采用整流器对所述低频信号进行处理，生成含有基频信号的偶次谐波为：；；
其中，为低频信号的第n帧信号，是求绝对值运算，为偶次谐波幅值调整参数，为第n帧含有基频信号的偶次谐波，为幅值调整后的第n帧含有基频信号的偶次谐波；采用限幅器对所述低频信号进行处理，生成含有基频信号的奇次谐波。
[0009]在其中一个实施例中，采用限幅器对所述低频信号进行处理，生成含有基频信号的奇次谐波为：；其中，为低频信号的第n帧信号，为第n帧含有基频信号的奇次谐波，是求绝对值运算，为限幅器的阈值。
[0010]在其中一个实施例中，对所述含有基频信号的奇次谐波和所述含有基频信号的偶次谐波的幅值进行调整后相加，得到含有基频信号的多次谐波分量，包括：设置奇次谐波幅值调整参数和偶次谐波幅值调整参数。
[0011]根据所述奇次谐波幅值调整参数对所述限幅器的输出信号进行幅值调整，得到幅值调整后的含有基频信号的奇次谐波为：；其中，为幅值调整后的含有基频信号的奇次谐波，为第n帧含有基频信号的奇次谐波，为奇次谐波幅值调整参数；根据所述偶次谐波幅值调整参数对所述含有基频信号的偶次谐波进行幅值调整，得到幅值调整后的含有基频信号的偶次谐波为：；其中，为幅值调整后的含有基频信号的偶次谐波，为第n帧含有基频信号的偶次谐波，为偶次谐波幅值调整参数；将幅值调整后的含有基频信号的奇次谐波和幅值调整后的含有基频信号的偶次谐波相加，得到包含基频信号的多次谐波信号。
[0012]在其中一个实施例中，所述奇次谐波幅值调整参数和所述偶次谐波幅值调整参数是根据基波幅值与2次谐波幅值的比例和基波幅值与3次谐波幅值的比例的比值进行调整的；所述基波幅值与2次谐波幅值的比例为：；其中，为基波幅值与2次谐波幅值的比例；为2次谐波的声压级
‑
响度扩展比率；为频率为的信号的声压级
‑
响度扩展比率。
[0013]所述基波幅值与3次谐波幅值的比例为：；其中，为基波幅值与3次谐波幅值的比例；为3次谐波的声压
级
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响度扩展比率。
[0014]一种基于听觉感知的虚拟低音装置，所述装置包括：高低频信号分离模块、第一延迟模块、谐波发生器、第一增益控制器、第二低通滤波器以及加法器。
[0015]所述高低频信号分离模块包括高通滤波器和低通滤波器，用于将接收的音频输入信号分别采用所述高通滤波器和所述低通滤波器进行滤波处理，得到高频信号和低频信号，并将所述高频信号输入至所述延迟模块，将所述低频信号输入至所述谐波发生器。
[0016]所述第一延迟模块，用于将所述高频信号进行延迟，得到延迟高频信号。
[0017]所述谐波发生器，用于根据所述低频信号生成含有基频信号的奇次谐波和含有基频信号的偶次谐波，并对所述含有基频信号的奇次谐波和所述含有基频信号的偶次谐波的幅值进行调整后相加，得到多次谐波分量，然后将所述低频信号进行延迟后进行增益处理，并将增益处理后的信号与所述多次谐波分量相减，得到多次谐波信号，并将所述多次谐波信号输入至所述第一增益控制器。
[0018]所述第一增益控制器，用于对所述多次谐波进行增益处理，并输出增益处理后的多次谐波信号至所述第二低通滤波器。
[0019]所述第二低通滤波器，用于对增益处理后的多次谐波信号进行低通滤波，并将得到的低频谐波信号输入至所述加法器。
[0020]所述加法器，用于对接收的所述延迟高频信号和所述低频谐波信号相加，得到音频输出信号。
[0021]在其中一个实施例中，所述谐波发生器包括第二延迟模块、第二增益控制器、偶次谐波发生器、奇次谐波发生器、奇偶次谐波比例控制器、第一加法器以及减法器。
[0022]所述第二延迟模块，用于对所述低频信号进行延迟，并输出延迟低频信号至所述第二增益控制器。
[0023]所述第二增益控制器，用于对所述延迟低频信号进行增益处理，并将增益处理后的延迟低频信号输入至所述减法器。
[0024]所述偶次谐波发生器，用于采用整流器对所述低频信号进行处理，输出含有基频信号的偶次谐波至所述奇偶次谐波比例控制器；所述奇次谐波发发生器，用于采用限幅器对所述低频信号进行处理，输出含有基频信号的奇次谐波至所述奇偶次谐波比例控制器；所述奇偶次谐波比例控制器，用于对所述奇次谐波发生器的输出信号和所述偶次谐波发生器的输出信号的幅值进行调整，输出调整后的所述奇次谐波发生器的输出信号和调整后的所述偶次谐波发生器的输出信号至所述第一加法器；所述第一加法器，用于将调整后的所述奇次谐波发生器的输出信号和调整后的所述偶次谐波发生器的输出信号进行相加，输出相加后的信号至所述减法器；所述减法器，用于将增益处理后的延迟低频信号与所述加法器的输出信号相减，输出多次谐波信号至第一增益控制器。
[0025]在其中一个实施例中，所述奇次谐波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于听觉感知的虚拟低音方法，其特征在于，所述方法包括：根据预设的扬声器截止频率将音频输入信号分离出高频信号和低频信号；根据所述低频信号生成含有基频信号的奇次谐波和含有基频信号的偶次谐波；对所述含有基频信号的奇次谐波和所述含有基频信号的偶次谐波的幅值进行调整后相加，得到含有基频信号的多次谐波分量；将所述低频信号进行延迟处理后进行增益处理，并将增益处理后的信号与所述含有基频信号的多次谐波分量相减，得到多次谐波信号；将所述多次谐波信号进行增益处理后进行低通滤波，得到低频谐波信号；将所述高频信号进行延迟处理后和所述低频谐波信号进行叠加，得到音频输出信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述低频信号生成含有基频信号的奇次谐波和含有基频信号的偶次谐波，包括：采用整流器对所述低频信号进行处理，生成含有基频信号的偶次谐波为：；；其中，为低频信号的第n帧信号，是求绝对值运算，为偶次谐波幅值调整参数，为第n帧含有基频信号的偶次谐波，为幅值调整后的第n帧含有基频信号的偶次谐波；采用限幅器对所述低频信号进行处理，生成含有基频信号的奇次谐波。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用限幅器对所述低频信号进行处理，生成含有基频信号的奇次谐波为：；其中，为低频信号的第n帧信号，为第n帧含有基频信号的奇次谐波，是求绝对值运算，为限幅器的阈值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述含有基频信号的奇次谐波和所述含有基频信号的偶次谐波的幅值进行调整后相加，得到含有基频信号的多次谐波分量，包括：设置奇次谐波幅值调整参数和偶次谐波幅值调整参数；根据所述奇次谐波幅值调整参数对所述含有基频信号的奇次谐波进行幅值调整，得到幅值调整后的含有基频信号的奇次谐波为：；其中，为幅值调整后的含有基频信号的奇次谐波，为第n帧含有基频信号的奇次谐波，为奇次谐波幅值调整参数；根据所述偶次谐波幅值调整参数对所述含有基频信号的偶次谐波进行幅值调整，得到幅值调整后的含有基频信号的偶次谐波为：；
其中，为幅值调整后的含有基频信号的偶次谐波，为第n帧含有基频信号的偶次谐波，为偶次谐波幅值调整参数；将幅值调整后的含有基频信号的奇次谐波和幅值调整后的含有基频信号的偶次谐波相加，得到包含基频信号的多次谐波信号。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述奇次谐波幅值调整参数和所述偶次谐波幅值调整参数是根据基波幅值与2次谐波幅值的比例和基波幅值与3次谐波幅值的比例的比值进行调整的；所述基波幅值与2次谐波幅值的比例为：；其中，为基波幅值与2次谐波幅值的比例；为2次谐波的声压级
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响度扩展比率；为频率为的信号的声压级
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响度扩展比率；所述基波幅值与3次谐波幅值的比例为：；其中，为基波幅值与3次谐波幅值的比例；为3次谐波的声压级
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响度扩展比率。6.一种基于听觉感知的虚拟低音装置，其特征在于，所述装置包括：高低频信号分离模块、第一延迟模块、谐波发生器、第一增益控制器、第二低通滤波器以及加法器；所述高低频信号分离模块包括高通滤波器和低通滤波器，用于将接收的音频输入信号分别采用所述高通滤波器和所述低通滤波器进行滤波处理，得到高频信号和低频信号，并将所述高频信号输入至所述延迟模块，将所述低频信号输入至所述谐波发生器；所述第一延迟模块，用于将所述高频信号进行延迟，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁双喜，苗楠，
申请(专利权)人：苏州至盛半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：