CN102822890A - 音响装置 - Google Patents

Abstract

提供在音质得到提高的播放环境下，即便播放被压缩过的音频信号也可获得充分良好的听感的音响装置。为了校正压缩音频信号的输出电平较大的频率附近的微小信号部分，微小信号分量附加单元(121)根据输入的音频信号，提取特定的频段，通过半波整流或波形限幅而生成含有由谐波分量等构成的谐波信号或噪音信号的微小信号分量，并将生成的微小信号分量附加到输入的音频信号中。为了校正压缩音频信号的被省略的高频带的输出电平，高频带音频附加单元(122)根据输入的音频信号，通过半波整流或波形限幅而生成含有由谐波分量等构成的谐波信号或噪音信号的高频带的音频，且将生成的高频带的音频附加到输入的音频信号中。

Description

音响装置

技术领域

本发明涉及播放被压缩过的音频信号的音响装置。

背景技术

以iPod(注册商标)或SD-Audio等为代表的音乐播放装置，为了缩小数据文件而使用作为音频压缩技术的MP3(MPEG音响动态压缩第三层)等，将人的耳朵无法强烈地感觉到的高频域、例如20kHz以上的声音，或输出电平大的频率附近的微小信号进行压缩并记录。因此，在现有的音响装置中，模拟性地恢复因压缩音频信号而消失的高频段(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本特开平9-36685号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在车辆内等密闭的空间中播放被压缩过的音频信号时，随着车中的扬声器的个数或布局、音频播放装置的音质的提高，仅进行高频域的声音的校正则音质劣化很明显，无法接近压缩以前的声音。

本发明的目的在于提供在音质得到提高的播放环境下，即便播放被压缩过的音频信号也可获得充分良好的听感的音响装置。

解决问题的方案

本发明的音响装置为输入被压缩过的音频信号的音响装置，该装置采用的结构包括：微小信号分量附加单元，生成未包含在被压缩过的所述音频信号中的微小信号分量；微小信号分量附加单元，将生成的所述微小信号分量附加到被压缩过的所述音频信号中；以及高频带声音附加单元，生成未包含在被压缩过的所述音频信号中的高频带声音，并将所生成的所述高频带声音附加到被压缩过的所述音频信号中。

发明的效果

根据本发明，在音质得到提高的播放环境下，即便播放被压缩过的音频信号，也可获得充分良好的听感。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的车载音响装置的结构的方框图。

图2是示意地表示图1所示的微小信号分量附加单元和高频带声音附加单元的动作的图。

图3是表示图1所示的车载音响装置的动作的流程图。

标号说明

100：车载音响装置

101：音频播放单元

102：音响控制单元

103：放大器

104：操作单元

105：显示单元

106：微型计算机

107：存储单元

110：光盘播放单元

111：无线电调谐器单元

112：媒体播放单元

120：输入切换单元

121：微小信号分量附加单元

122：高频带音频附加单元

123：音质调整单元

124：音量调整单元

200：扬声器

300：外部设备

具体实施方式

下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。

(一实施方式)

图1是表示本发明的一实施方式的车载音响装置100的结构的方框图。如图1所示，车载音响装置100为普通的音响装置或导航装置，且与扬声器200和外部设备300连接。

扬声器200与车载音响装置100的放大器103连接，将从放大器103输出的音频信号作为声音而输出。外部设备300为SD卡(Secure Digital memorycard，安全数码存储卡)、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)或USB(UniversalSerial Bus，通用串行总线)存储器等，其连接到车载音响装置100的媒体播放单元112。

另外，外部设备300也可包括总线(BUS)设备，且将总线设备连接到作为车载音响装置100的主控制单元的微型计算机106和音响控制单元102的输入切换单元120。

车载音响装置100包括音频再现单元101、音响控制单元102、放大器103、操作单元104、显示单元105、微型计算机106、以及存储单元107。

音频播放单元101包括光盘播放单元110、无线电调谐器单元111和媒体播放单元112，媒体播放单元112与外部设备300连接。音频播放单元101输出无线电广播的声音、记录在CD(Compact Disc，光盘)或DVD(DigitalVersatile Disc，数字通用光盘)等圆盘状记录媒体中的音频信息的再现声音、以及记录在外部设备300的记录媒体中的音频信息的再现声音。

音响控制单元102包括输入切换单元120、微小信号分量附加单元121、高频带音频附加单元122、音质调整单元123、以及音量调整单元124，且连接到对这些单元进行控制的主控制单元即微型计算机106。而且，音量调整单元124与放大器103连接。

音响控制单元102是将具有所谓的DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)功能的LSI(Large Scale Integration，大规模集成电路)或具有个别的各功能的IC(Integrated Circuit，集成电路)连接而成的电路，且具备信号处理、A/D(模拟/数字)转换、D/A(数字/模拟)转换、音量调整等主要功能。

以下，说明音响控制单元102的各单元的结构。输入切换单元120根据来自微型计算机106的信号，选择从音频再现单元101输出的音频中的某音频，将选择的音频输出至微小信号分量附加单元121。

为了校正压缩音频信号的输出电平较大的频率附近的微小信号部分，微小信号分量附加单元121基于所输入的音频信号，提取特定的频段(紧靠在该频段前的输出电平较大，且紧靠在该频段后的输出电平接近0)。微小信号分量附加单元121在该提取出的特定的频段中，通过半波整流或波形限幅而生成含有由谐波分量等构成的谐波信号或噪声信号的微小信号分量，且将该生成的微小信号分量附加到输入的音频信号(压缩音频信号)中。微小信号分量附加单元121将附加了微小信号分量的音频信号输出至高频带音频附加单元122。

高频带音频附加单元122校正在压缩音频信号中被省略的高频带的输出电平。具体来说，高频带声音附加单元122基于输入的音频信号，通过半波整流或波形剪辑而生成含有由谐波分量等构成的谐波信号或噪音信号的高频带的音频，且将生成的高频带的音频加到输入的音频信号中。高频带音频附加单元122将附加了高频带的音频的音频信号输出至音质调整单元123。另外，也可附加如白噪音那样的全频带噪音作为高频带音频。

微小信号分量附加单元121和高频带音频附加单元122的功能(以下有时将该功能称为‘音质校正’)只限于在播放被压缩过的音频的情况下有效。因此，不适用于播放CD-DA(Compact Disc Digital Audio，数字音响光盘)时、以及音频的校正较为困难的无线电广播。此时，微型计算机106判断正在播放哪种媒体的哪种文件，并指示音响控制单元102使微小信号分量附加单元121和高频带声音附加单元122的功能停止，从而不对输入声音进行处理。另外，音响控制单元102可根据微型计算机106的指示来切换进行压缩音频信号的音质校正的音质校正模式、与即便为压缩音频信号也不进行音质校正的通常模式。

音质调整单元123进行均衡、低音调整、高音调整、前后音量平衡、左右声音平衡等音质调整，对从高频带音频附加单元122输出的音频信号进行信号处理而调整为期望的音质。音质调整单元123将该音质经调整后的音频信号输出至音量调整单元124。

音量调整单元124对由音质调整单元123调整了音质的音频信号的音量进行调整，并输出至放大器103。

放大器103放大由音响控制单元102控制的音频，并输出至扬声器200。

操作单元104是用户进行播放音频播放单元101的光盘或收听无线电广播等的切换、以何种程度的音量输出声音等各种操作的开关。

显示单元105例如显示正在播放的歌曲的曲名或曲目编号、播放时间、以及正在输出声音的无线电广播的广播台的频率等，或者显示通过操作单元104进行的操作内容。

微型计算机106进行车载音响装置100整体的控制处理。微型计算机106判断正在播放音频播放单元101的哪种音频，对CD-DA或无线电广播那样的无需音质校正或音质校正无效的音频信号，使微小信号分量附加单元121和高频带音频附加单元122的功能停止。此外，微型计算机106在播放压缩声音时，根据MP3、WMA(Windows Media Audio，视窗媒体音响)、AAC(AdvancedAudio Coding，高级音响编码)等文件形式与压缩率的组合，从存储单元107中读出最合适的控制参数进行设定。

存储单元107存储有启动时所需的程序软件、用户设定的各种值、不进行音质校正的通常模式的设定、以及适合于文件形式与压缩率的组合的参数表等。

这里，利用图2说明上述微小信号分量附加单元121和高频带音频附加单元122的动作。图2(a)是表示音频压缩前的音频信号波形的图，横轴表示频率，纵轴表示输出电平。图2(b)～(e)中的横轴和纵轴与图2(a)是同样的。

若进行音频压缩，则如图2(b)所示，变成省略了输出电平较大的频率附近的微小信号部分(2)，且人的耳朵无法强烈地感觉到的高频段的声音(3)被压缩的音源。

因此，为了校正图2(b)所示的压缩信号的(1)部分的输出电平较大的频率附近的微小信号部分，微小信号分量附加单元121基于输入的音频信号，如图2(c)所示，提取特定的频段(紧靠在该频段前的输出电平较大，且紧靠在该频段后的输出电平接近0)，通过半波整流或波形限幅而生成含有由谐波分量等构成的谐波信号或噪音信号的微小信号分量(图2(b)的(2)部分)，将其附加到压缩信号(输入的音频信号)中。

微小信号分量附加单元121具有电平检测器，在检测到规定值以上的输入电平时，生成微小信号分量。例如，在将输入信号的最大电平设为0dB的情况下，微小信号分量附加单元121检测到-20dB以上的输入信号时，生成该输入信号的谐波分量(微小信号分量)，且以相当于-50dB的信号电平附加到输入的音频中。由此，能够使信号分量与推测因压缩而消失的-50dB以下的频带重合，而且，对于在输入信号中包含-50dB以上的信号的频带不产生过度的影响而实现音质校正。

此时，微小信号分量附加单元121通过设定对输入音频信号的带通滤波器(滤波器系数)，而规定生成哪一频带的微小信号分量。若将该带通滤波器设定为低音域，则能够限定于对低音域的音质校正进行调谐，并且通过限制频带，可以降低运算处理量。另外，微小信号分量附加单元121通过对所生成的微小信号分量设定带通滤波器(滤波器系数)，规定附加微小信号分量的频带。生成的微小信号分量都连续地达到高频段，所以由此可避免对高音域的过剩的附加。

另外，为了校正图2(b)所示的压缩信号的(3)部分的输出电平，而高频带音频附加单元122基于输入的音频信号，如图2(d)所示，将通过半波整流或波形限幅生成的、含有由谐波分量等构成的谐波信号或噪音信号的高频段的音频，附加到压缩信号(输入的音频信号)中。

另外，根据文件的格式和压缩率，压缩时被删除的频带不同，所以带通滤波器根据它们来规定附加的音频的频带。例如，在128kbps的MP3形式的文件的情况下，将附加的频带的带通滤波器设定为16kHz以上。关于附加音量，以使包含在输入音频中的信号分量和附加的音频平滑地连续的方式进行设定。

这里，对在车辆的车室内的通过微小信号分量附加单元121的微小信号分量的附加进行说明。

通常认为，在车室内，在所有频带中检测到规定值以上的输入电平时，也通过进行生成并附加微小信号分量的处理，从而能够校正在压缩信号中消失的部分，音质得到改善。然而，实际上，在车室内，不仅音质得不到改善，反而导致音质劣化。

其原因在于车室内特性，其表示作为室内特性的特征性特性。也就是说，车室内特性表示根据扬声器的配置或座位的材质、玻璃的大小等而对每个车辆不同的特性。

例如，共振点的波峰或波谷存在的频带对每个车辆而不同。若在这种状况下，若在所有频带中，由微小信号分量附加单元121附加微小信号分量，则产生对共振点的波峰存在的频带还附加微小信号分量，或对共振点的波谷存在的频带只附加少量的微小信号分量等不佳状态。在这种状况下，各频带失去平衡，而成为音质非常差的状态。

因此，根据车室内特性，微小信号分量附加单元121进行微小信号分量的附加，从而使音质显著地得到改善。例如，以下述方式设定带通滤波器：对起因于车室内特性的共振点的波峰，抑制附加微小信号分量，而对共振点的波谷，促进附加微小信号分量。

另外，带通滤波器既可对于输入音频信号进行设定，也可对于所生成的微小信号分量进行设定。另外，由于主要的乐器(低音鼓、歌唱部分、钢琴、吉他、铙钹等)的原音(fundamental tone)的频带固定，所以选择该频带来设定带通滤波器对音质改善很有效。

这样，通过设定带通滤波器，不仅能够改善音质，同时也可实现信号处理量的削减。尤其在同时进行由高频带音频附加单元122附加高频带的音频的处理的情况下，必须同时且实时进行这些处理，通常信号处理量变得庞大。

另外，近年来，存在面包车等可使座席的配置等座席的形态成为各种状态的车种。然而，若座席的形态不同，则车室内特性也不同，可以认为因通过微小信号分量附加单元121附加微小信号分量，而导致压缩音频的再现声音的音质劣化。因此，因座席的形态不同，而导致音质大幅度地变化，使用起来很不方便。因此，对座位的每个形态，将带通滤波器的控制参数预先保持在存储单元107中，并微型计算机106根据座位的形态而指示微小信号分量附加单元121变更带通滤波器的控制参数，由此不论座位是哪种形态，均可维持音质。

接下来，利用图3说明具有上述结构的车载音响装置100的动作。

在图3中，在步骤(以下省略为‘ST’)401中，用户选择播放哪种声音。此处，所谓可选择的声音是指无线电广播的声音、记录在CD和DVD等圆盘状记录媒体中的音频信息的再现声音、或记录在外部设备300等记录媒体中的声音。用户通过对操作单元104进行操作，可自由切换播放哪种声音，微型计算机106识别正在播放哪种声音。

在ST402中，微型计算机106判别音响控制单元102是否设定为进行音质校正的音质校正模式，在音质校正模式时(“是”)，转移至ST403，在不是音质校正模式时(“否”)，转移至ST407。

在ST403中，微型计算机106判别在ST401中选择的声音是否为需要音质校正的声音。即，判别是否播放被压缩过的声音。在判定为是需要音质校正的声音时(“是”)，转移至ST404，在判定为是无需音质校正的声音的情况下(“否”)，转移至ST407。

在ST404中，微型计算机106从存储单元107中获取与当前的播放音量的大小和声音的种类相应的控制参数。此处，当前的播放音量大意味着，例如在通过音质校正的附加增益设为6dB，且将音量调整设定为大于-6dB的情况下，由于音频超过0dB，所以音频被消波而产生失真。但是，为了防止这种情况，将无法确保与音质校正的附加增益相当的余量的音量规定为播放音量大。

在ST405中，微小信号分量附加单元121使用在ST404中获取的控制参数以及输入的音频信号，生成含有由谐波分量等构成的谐波信号或噪音信号的微小信号分量，将其附加到原来的音频信号中。

在ST406中，高频带音频附加单元122使用在ST404中获取的控制参数以及输入的音频信号，生成含有由谐波分量等构成的谐波信号或噪音信号的、未包含在原来的音频信号中的高频带的音频，并附加到原来的音频信号。

在ST407中，音质调整单元123进行均衡、低音调整、高音调整、前后音量平衡、或左右声音平衡等音质调整。

在ST408中，音量调整单元124调整音频信号的音量后，经由放大器103从扬声器200输出声音。

这样，根据本实施方式，通过将因压缩而消失的音频分量即微小信号分量和高频带音频附加到输入的压缩音频信号中，从而能够使其接近压缩前的声音，在音质得到提高的播放环境中，即便播放被压缩过的音频信号，也能够获得充分良好的听感。

而且，在微型计算机106的程序软件控制中，通过微型计算机106判断所输入的声音的种类，且判断是否需要音质调整，从而能够自动地生成微小信号分量和高频带音频，而无需用户的操作。

另外，在本实施方式中，音频播放单元101包括：光盘播放单元110，包括播放记录在CD或DVD等圆盘状的记录媒体中的音频信息所需的光学拾波器或转盘等；无线电调谐器单元111，用于接收FM(Frequency Modulation，调频)、AM(Amplitude Modulation，调幅)等无线电广播；以及媒体播放单元112，用于播放记录在SD或存储卡等记录媒体中的音频信息，但是可以为在音频播放单元101包括光盘播放单元110、无线电调谐器单元111、媒体播放单元112全部的结构，也可以为仅设置其中几个单元的结构。

另外，本发明的车载音响装置100构成为微型计算机106可判断播放音量。根据该构成，随着播放音量变大，能够使音响控制单元102的控制量衰减，而不产生起因于音响控制单元102的数字运算溢出(Digital computationoverflow)的音频失真，可实现数字最大振幅的输出。

2010年3月30日提交的日本专利特愿2010-078518号所包含的说明书、说明书附图和说明书摘要的公开内容全部引用于本申请。

工业实用性

本发明的音响装置可适用于车辆等。

Claims (8)

1.音响装置，输入被压缩过的音频信号，该音响装置包括：

微小信号分量附加单元，生成未包含在被压缩过的所述音频信号中的微小信号分量，且将生成的所述微小信号分量附加到被压缩过的所述音频信号中；以及

高频带音频附加单元，生成未包含在被压缩过的所述音频信号中的高频带音频，且将生成的所述高频带音频附加到被压缩过的所述音频信号中。

2.如权利要求1所述的音响装置，

所述微小信号分量附加单元对于设定了与室内特性相配的带通滤波器的所述音频信号，生成微小信号分量。

3.如权利要求1所述的音响装置，

所述微小信号分量附加单元对于生成的微小信号分量，设定与室内特性相配的带通滤波器。

4.如权利要求2所述的音响装置，

所述带通滤波器抑制对室内特性中的共振点的波峰部分附加的所述微小信号分量。

5.如权利要求2所述的音响装置，

所述带通滤波器促进对室内特性中的共振点的波谷部分附加所述微小信号分量。

6.如权利要求2所述的音响装置，

所述带通滤波器使乐器的原音的频带通过。

7.如权利要求2所述的音响装置，

所述室内特性为车辆中的车室内特性。

8.如权利要求7所述的音响装置，

所述车辆的座位的形态能够变化，

该音响装置包括：

存储单元，保持与座位的各形态分别对应的所述带通滤波器的控制参数；以及

微型计算机，指示所述微小信号分量附加单元适用与当前的座位的形态对应的所述带通滤波器的控制参数。

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