CN101154931A - 信号处理设备 - Google Patents

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CN101154931A
CN101154931A CNA2007101520094A CN200710152009A CN101154931A CN 101154931 A CN101154931 A CN 101154931A CN A2007101520094 A CNA2007101520094 A CN A2007101520094A CN 200710152009 A CN200710152009 A CN 200710152009A CN 101154931 A CN101154931 A CN 101154931A
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仲上太郎
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Abstract

本发明提供了一种信号处理设备，其包括第一和第二提取单元，所述第一和第二提取单元分别从输入音频信号中提取具有第一频带和第二频带的频率分量；生成第一谐波分量信号的第一谐波分量生成单元，所述第一谐波分量信号包含频率为在所述第一提取单元中提取的频率分量的频率的N1倍的频率分量；生成第二谐波分量信号的第二谐波分量生成单元，所述第二谐波分量信号包含频率为在所述第二提取单元中提取的频率分量的频率的N2倍的频率分量；以及合成单元，所述合成单元以预定比例合成所述输入音频信号以及所述第一和第二谐波分量信号。所述第一频带高于所述第二频带。N1和N2为正整数，且N1小于N2。

Description

信号处理设备
技术领域
本发明涉及信号处理设备。更具体地，本发明涉及音频再现(reproduce)设备。
背景技术
所谓小型元件(minicomponent)、平板电视(flat-screen television)等往往具有小直径的扬声器(speaker)和放置扬声器的小容量的扬声器箱(外壳)。因此，许多情况下扬声器的共振频率(resonance frequency)f0为100Hz左右或更高。
通常，当频率小于等于扬声器的共振频率f0的音频信号提供到扬声器时，随着音频信号频率的增加，基频分量(fundamental frequencycomponent)的声压(sound pressure)减小，并且导致声音失真(distortion)的频率分量(谐波频率)的数目迅速增加。
因此，对于使用上述小直径扬声器的音频再现设备来说，很难充分再现频率小于等于扬声器的共振频率f0的低音(bass)。
乐器音调(instrumental tone)包括基音(fundamental)及其谐波(harmonic)，并且音色(tone color)由基音及其谐波之间的比例来决定。关于可听度(audibility)，即使不输出基音，其谐波的输出也能使听众感觉到好像输出了基音的声音输出。这已在心理声学(psychoacoustic)上得到验证。
允许听众使用这种感官特性(sensory property)来体验低音的音频设备已被提出。图11是使用感官特性的示例性音频再现设备的流程图。示例性音频处理设备包括具有小直径的扬声器5，该扬声器的被听众体验的低音应该改进。
音频信号S1经输入端1提供到高通滤波器2。如图12的部分(A)所示，频率大于等于扬声器5的共振频率f0的中高范围(high andmidrange)的频率分量S2在高通滤波器2中从音频信号S1中提取，并提供到合成电路3。另外，音频信号S1经输入端1提供到带通滤波器7。如图12的部分(B)所示，频率从f0/2到f0的低频分量S7在带通滤波器7中从音频信号S1中提取，并提供到变调器(pitch shifter)8。
变调器8将提供给它的低频分量S7的频率乘以2。如图12的部分(C)所示，频率从f0到2f0的谐波分量S8从变调器8输出。
谐波分量S8提供到合成电路3来与中高范围的频率分量S2合成，并且合成电路3输出包含低频分量S7的加强谐波分量S8的音频信号S3，如图12的部分(D)所示。该音频信号S3经功率放大器4提供到扬声器5。因此，具有如图12的部分(D)所示的频率特性(frequencycharacteristic)的声音，即包含低频分量S7的加强谐波分量S8的音频信号S3的声音从扬声器5输出。
这种情况下，扬声器5不输出低频分量S7的声音，而是输出基频分量为低频分量S7的谐波分量S8的声音。如上所述，这允许听众感觉到的声音好像是输出了低频分量S7的声音。因此，尽管扬声器5具有小直径，听众仍能体验到低音。
认为在低频分量的频率S7乘以整数生成谐波分量S8的情况中，当谐波分量的频率S8为200赫兹左右或更低时，谐波分量S8的声音不使听众觉得声音有什么错误。
给出日本8-213862号未经审查的专利申请公开作为现有技术文档。
发明内容
上述音频再现设备中，取决于低频分量S7的频率，听众可能无法体验到希望的低音。例如，图13的部分(A)中通过曲线F5示出扬声器5的再现频率范围(频率特性)，并假定扬声器5的共振频率f0为100赫兹。
如图13的部分(A)所示，当一个低频分量S7的频率为60赫兹时，相应的一个谐波分量S8的频率为120赫兹。由于谐波分量S8的频率120赫兹包含在扬声器5的再现频率范围F5内，因此如上所述，对于听众来讲可以通过接收谐波分量S8的声音来体验低频分量S7的低音。
但是，如图13的部分(B)所示，当一个低频分量S7的频率为35赫兹时，相应的一个谐波分量S8的频率为70赫兹。由于谐波分量S8的频率70赫兹不包含在扬声器5的再现频率范围F5内，因此对于听众来讲不能通过接收谐波分量S8的声音来体验低频分量S7的低音。相反，由于频率低于扬声器5的共振频率f0的谐波分量S8提供到扬声器5，因此失真的声音从扬声器5输出。
此外，假定扬声器5的共振频率f0为120赫兹，如图13的部分(C)所示。当一个低频分量S7的频率为110赫兹时，相应的一个谐波分量S8的频率为220赫兹。由于谐波分量S8的频率220赫兹包含在扬声器5的再现频率范围F5内，因此谐波分量S8的声音能从扬声器5输出。但是，如上所述，其声音不使听众觉得有错误的谐波分量S8的频率上限为200赫兹左右。由于谐波分量S8的频率220赫兹超过了上限，因此扬声器5再现的声音使听众觉得该声音有错误。
希望克服上述缺点。
根据本发明的实施例，提供一种信号处理设备，所述信号处理设备包括第一提取单元、第二提取单元、第一谐波分量生成单元、第二谐波分量生成单元，以及合成单元。所述第一提取单元配置为从输入音频信号中提取具有第一频带的频率分量。所述第二提取单元配置为从所述输入音频信号中提取具有第二频带的频率分量。所述第一谐波分量生成单元配置为生成第一谐波分量信号，所述第一谐波分量信号包含频率为所述第一提取单元中提取的频率分量的频率的N1倍的频率分量。第二谐波分量生成单元配置为生成第二谐波分量信号，所述第二谐波分量信号包含频率为所述第二提取单元中提取的频率分量的频率的N2倍的频率分量。所述合成单元配置成以预定比例合成所述输入音频信号、所述第一谐波分量信号，以及所述第二谐波分量信号。所述第一频带高于所述第二频带。N1和N2为正整数，且N1小于N2。
根据本发明实施例的信号处理设备中，当音频信号的低频分量的频率低于扬声器的共振频率f0时，低频分量的谐波分量的声音从扬声器输出。这允许听众通过接收谐波分量的声音来体验低频分量的低音。另外，低频分量的频率被成倍增加，以便低频分量的频率能落在扬声器的共振频率f0与上限频率f1之间的频带内。这使听众不会觉得低音有错误。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的信号处理设备的流程图。
图2包括的每个图示出根据本发明第一实施例的信号处理设备的频率特性。
图3包括的每个图示出根据本发明第一实施例的信号处理设备的频率特性。
图4是示出根据本发明第二实施例的信号处理设备的流程图。
图5包括的每个图示出根据本发明第二实施例的信号处理设备的频率特性。
图6是根据本发明第三实施例的信号处理设备的流程图。
图7包括的每个图示出根据本发明第三实施例的信号处理设备的频率特性。
图8说明根据本发明实施例描述信号处理的波形。
图9是根据本发明实施例的电路的流程图。
图10说明描述图9所示的电路中执行的信号处理的波形。
图11是现有技术的示例性音频再现设备的流程图。
图12包括的每个图示出图11所示的音频再现设备的频率特性；以及
图13包括的每个图示出图11所示的音频再现设备的频率特性。
具体实施方式
【第一实施例】
图1是根据本发明第一实施例，作为音频处理设备的信号处理设备的示例性构造图。信号处理设备包括具有小直径的扬声器5，该扬声器的被用户体验的低音应被改进。此处，f0和f1定义如下：
f0：扬声器5的共振频率f0，第一实施例中为100赫兹左右或更低；并且
f1：将某个信号中所包含的基频分量的频率乘以一个整数所生成的频率分量的频率，产生的声音不使听众觉得声音有错误，该频率通常为200赫兹左右。
第一实施例中，f0＝f1/2(或f0≤f1/2)。当信号处理设备是双通道立体声设备或多通道立体声设备时，双通道立体声设备或多通道立体声设备的每个通道可具有如图1所示的构造。
音频信号S1经输入端1提供到高通滤波器2。如图2的部分(A)中的实线所示，频率大于等于扬声器5的共振频率f0的中高范围的频率分量S2在高通滤波器2中从音频信号S1中提取，并提供到合成电路3。另外，音频信号S1经输入端1提供到具有从f0到f1的通带的带通滤波器11，所述通带在第一实施例中为100赫兹到200赫兹。如图2的部分(A)中的虚线所示，频率从f0到f1的低频分量S11在带通滤波器11中从音频信号S1中提取，并经衰减器13提供到合成电路3.
此外，音频信号S1经输入端1提供到具有从f0/2到f1/2的通带的带通滤波器21，所述通带在第一实施例中为50赫兹到100赫兹。如图2的部分(B)所示，频率从f0/2到f1/2的低频分量S21在带通滤波器21中从音频信号S1中提取，并提供到变调器22。
下面将更详细描述的变调器22将提供给它的低频分量S21的频率乘以2。因此，如图2的部分(C)所示，频率从f0到f1的二次谐波分量S22从变调器22输出，并经衰减器23提供到合成电路3。
另外，音频信号S1经输入端1提供到具有从f0/4到f1/4的通带的带通滤波器41，所述通带在第一实施例中为25赫兹到50赫兹。如图2的部分(D)中的实线所示，频率从f0/4到f1/4的低频分量S41在带通滤波器41中从音频信号S1中提取，并提供到变调器42。
变调器42将提供给它的低频分量S41的频率乘以4。因此，如图2的部分(D)中的虚线所示，频率从f0到f1的四次谐波分量S42从变调器42输出，并经衰减器43提供到合成电路3。
如图2的部分(E)所示，通过将分别经衰减器13、23和43提供到合成电路3的低频分量S11、二次谐波分量S22和四次谐波分量S42与中高范围的频率分量S2以预定比例合成，音频信号S3在合成电路3中生成。音频信号S3经功率放大器4提供到扬声器5。
上述构造中，音频信号S1提供到输入端1后，低频分量S21和S41的频率在变调器22和42中分别乘以2和4来生成二次和四次谐波分量S22和S42。然后，二次和四次谐波分量S22和S42与中高范围的频率分量S2合成。因此，具有图2的部分(E)所示的频率特性的音频信号S3从音频信号S1中生成并提供到扬声器5。
虽然扬声器5很少输出频率小于等于共振频率f0的基频分量的声音，但是扬声器5输出二次和四次谐波分量S22和S42的声音。如上所述，这允许听众感觉到这样的声音，该声音好像在小于等于共振频率f0的频率处输出。结果，尽管扬声器5具有小直径，听众仍能体验到低音。
上面的例子中，例如，如图3的部分(A)所示，在一个低频分量S21的频率(一个低频分量S41的频率)为35赫兹的情况下，当相应的一个二次谐波分量S22(虚线所示)从低频分量S21中生成时，二次谐波分量S22的频率是低频分量S21的频率的两倍——70赫兹。扬声器5很难在70赫兹处再现二次谐波分量S22的声音。图13的部分(B)示出同样情况。
但是，图1所示的信号处理设备中，在低频分量S21的频率为35赫兹的情况下，低频分量S21即低频分量S41的频率经带通滤波器41提供到变调器42，然后变调器42生成相应的一个四次谐波分量S42。四次谐波分量S42(实线所示)的频率是低频分量S41的频率的四倍——140赫兹，并且四次谐波分量S42提供到合成电路3。因此，即使低频分量S21的频率为35赫兹，听众也能通过接收频率为低频分量S21的频率的四倍的四次谐波分量S42的声音，来体验对应于低频分量S21的低音。
另外，例如，如图3的部分(B)所示，在一个低频分量S41的频率(一个低频分量S21的频率)为60赫兹的情况下，当相应的一个四次谐波分量S42(虚线所示)从低频分量S41中生成时，四次谐波分量S42的频率是低频分量S41的频率的四倍——240赫兹，且超过了合成谐波分量时使用的上限频率f1(约等于200赫兹)。因此，当这个四次谐波分量S42提供到扬声器5时，听众觉得扬声器5再现的声音有错误。图13的部分(C)示出同样情况。
但是，图1所示的信号处理设备中，低频分量S21的频率为60赫兹的情况下，低频分量S41即低频分量S21的频率经带通滤波器21提供到变调器22，然后变调器22生成相应的一个二次谐波分量S22。二次谐波分量S22(实线所示)的频率是低频分量S21的频率的两倍——120赫兹，并且二次谐波分量S22提供到合成电路3。因此，即使低频分量S41的频率为60赫兹，听众也能通过接收频率为低频分量S41的频率的两倍的二次谐波分量S22的声音，来体验对应于低频分量S41的低音。
另外，如图2的部分(A)和(E)所示，因为原始音频信号S1中包含的低频分量S11被加强，所以听众能够自然地感受到低音。
【第二实施例】
图4是根据本发明第二实施例的信号处理设备的示例性构造图。第二实施例中，对于听众来讲，即使当f0＞f1/2时，也能有效地体验到低音。正如图1所示的信号处理设备的情况，中高范围的频率分量S2和低频分量S11从音频信号S1中提取，并提供到合成电路3。
输入音频信号S1提供到带通滤波器21。如图5的部分(A)中虚线所示，频率从f0/2到f1/2的低频分量S21在带通滤波器21中从音频信号S1中提取，并提供到变调器22。如图5的部分(A)中的实线所示，频率是低频分量S21的频率的两倍的二次谐波分量，即频率从f0到f1的二次谐波分量S22，从变调器22输出，并经衰减器23提供到合成电路62。
另外，输入音频信号S1提供到带通滤波器41。如图5的部分(A)中的虚线所示，频率从f0/4到f1/4的低频分量S41在带通滤波器41中从音频信号S1中提取，并提供到变调器42。如图5的部分(A)中的实线所示，频率为低频分量S41的频率的四倍的四次谐波分量，即频率从f0到f1的四次谐波分量S42，从变调器42输出，并经衰减器43提供到合成电路62。
如图5的部分(B)所示，通过合成二次谐波分量S22与四次谐波分量S42，合成信号S62在合成电路62中生成，然后提供到低通滤波器63。低通滤波器63具有例如图5的部分(C)中的曲线F63所示的频率特性。更具体而言，该频率特性为共振频率f0用作截止频率(cut-offfrequency)，并且输入信号分量在上限频率f1处被基本上去除。
因此，包含二次和四次谐波分量的谐波分量S63(阴影线部分)在低通滤波器63中从合成信号S62中提取，并提供到合成电路3，所述二次和四次谐波分量的声音不使听众觉得该声音有错误。音频信号S3从合成电路3输出，然后经功率放大器4提供到扬声器5。
上述构造中，与图1所示的信号处理设备的例子的情况一样，变调器22和42生成频率为低频分量S21的频率的两倍的二次谐波分量S22，和频率为低频分量S41的频率的四倍的四次谐波分量S42。然后，二次和四次谐波分量S22和S42与中高范围的频率分量S2合成。如上所述，这允许听众感觉到这样的声音，该声音好像在小于等于共振频率f0的频率处从扬声器5输出。结果，尽管扬声器5具有小直径，听众仍能体验到低音。
另外，虽然在合成电路3中，包含二次和四次谐波分量的谐波分量S63与中高范围的频率分量S2合成，但是谐波分量S63的频率接近上限频率f1时，谐波分量S63的电平在低通滤波器63中降低。这样即使当谐波分量S63包含频率超过上限频率f1的频率分量时，也能减少听众对于声音有错误的感觉。结果，即使f0＞f1/2，该声音也不使听众觉得声音有错误，所以听众能体验到低音。
【第三实施例】
图6是根据本发明第三实施例的信号处理设备的示例性构造图。与图1所示的信号处理设备的情况一样，音频信号S1经输入端1提供到高通滤波器2。频率大于等于扬声器5的共振频率f0的中高范围的频率分量S2在高通滤波器2中从音频信号S1中提取，并提供到合成电路3。另外，从输入端1输入的音频信号S1提供到具有小于等于上限频率f1的通带的低通滤波器10，所述上限频率在第三实施例中为200赫兹。频率小于等于上限频率f1的低频分量S10在低通滤波器10中从音频信号S1中提取。低频分量S10经衰减器13提供到合成电路3，并以预定比例与中高范围的频率分量S2合成。
另外，与图1所示的信号处理设备的情况一样，二次和四次谐波分量S22和S42通过使用带通滤波器21和41以及变调器22和42而生成、分别经衰减器23和43提供到合成电路3，并以预定比例与中高范围的频率分量S2合成。
如图7的部分(A)所示，通过将分别经衰减器13、23和43提供到合成电路3的低频分量S10、二次谐波分量S22和四次谐波分量S42与中高范围的频率分量S2以预定比例合成，音频信号S3在合成电路3中生成。
音频信号S3提供到低频截止滤波器(low-frequency cut filter)6。如图7的部分(B)所示，通过从音频信号S3中去掉对小直径扬声器5具有负面影响的超低频率分量，音频信号S6在低频截止滤波器6中生成；当超低频率分量提供到扬声器5时，普通低音不输出，而导致声音失真的分量(谐波分量)从扬声器5中以高音量输出。音频信号S6经功率放大器4提供到扬声器5。
上述构造中，虽然扬声器5很少输出低频分量S10的声音，但扬声器5输出低频分量S10的二次和四次谐波分量S22和S42的声音。如上所述，这允许听众感觉到的声音好像是输出了低频分量S10的声音。结果，尽管扬声器5具有小直径，听众仍能体验到低音。
另外，如图7的部分(B)所示，因为有些低频分量S10仍存在于音频信号S6中，所以听众能够自然地体验到低音。此外，对小直径扬声器5具有负面影响的超低频率分量在低频截止滤波器6中从低频分量S10中去除。所以，不会发生如下情况：虽然普通低音很少从扬声器5输出，但导致声音失真的分量(谐波分量)以高音量输出。
【变调器22和42的例子】
频率为低频分量S21的频率的两倍的二次谐波分量S22，以及频率为低频分量S41的频率的四倍的四次谐波分量S42能够通过图8所示的方法来生成。假定如图8的部分(A)所示的能够被数模(D/A)转换成表示正弦信号SA的一个周期的数据的数字数据DA存在存储器中。符号“·”指示数字数据DA的采样点。周期TA是正弦信号SA的一个周期，周期1/fc是一个采样周期。
从存储器中读取数字数据DA时，通过以与写入时使用的频率相同的时钟频率fc逐个采样地读取数字数据DA，表示正弦信号的一个周期SA的数据能够在周期TA中获得。
类似地，如图8的部分(B)所示，从存储器中读出数字数据DA时，通过以与写入时使用的频率相同的时钟频率fc从存储器每隔一个地址读取数字数据DA并执行两次读取，表示正弦信号SB的两个周期的数据能够在周期TA中获得，所述正弦信号SB的频率为正弦信号SA的频率的两倍。即，具有的频率为正弦信号SA频率的两倍的二次谐波分量SB能够在周期TA中获得。
另外，如图8的部分(C)所示，从存储器中读出数字数据DA时，通过以与写入时使用的频率相同的时钟频率fc从存储器每四个地址读取数字数据DA并执行四次读取，表示正弦信号SC的四个周期的数据能够在周期TA中获得，所述正弦信号SC的频率为正弦信号SA的频率的四倍。即，具有的频率为正弦信号SA频率的四倍的四次谐波分量SC能够在周期TA中获得。
变调器22和42例如可具有如图9所示的构造。参考图9，例如包括环形缓冲区(ring buffer)的存储器22M具有相当充足数量的地址(相当充足的容量)。假定低频分量S21由图10的部分(A)所示的波形描述，那么数字数据D21通过对该波形描述的数据执行模数(A/D)转换来获得，且A/D转换的采样频率(时钟频率)为fc。
数字数据D21(低频分量S21)的符号例如从负变为正的时间点定义为时间点tx。某个时间点tx和下一时间点tx之间的周期，即低频分量S21的一个周期，定义为周期Tx。
参考图9，数字数据D21经输入端22A提供到存储器22M。如图10的部分(A)所示，数字数据D21逐个采样地写入存储器22M的各个地址。因此，图10所示的周期Tx对应于图8所示的周期TA，且图10的部分(A)对应于图8的部分(A)。
数字数据D21同时向存储器22M写入和从存储器22M读出。为简单起见，参考图10，周期Tx作为写入和读出周期使用，且写入和读出同时在周期Tx中执行。
通过与图8的部分(B)所示的方式类似的方式，写入存储器22M的数字数据D21以与写入时使用的频率相同的时钟频率fc从存储器22M的每隔一个地址读出，并且该读取在周期Tx中执行两次，以此获得数字数据D22。通过对从存储器22M读出的该数字数据D22执行D/A转换，能够获得频率为原始低频分量S21的频率的两倍的二次谐波分量S22。
类似地，低频分量S41被A/D转换来生成数字数据，并且该数字数据写入存储器22M。写入的数字数据以与图8的部分(C)所示的方式类似的方式被读取。即，数字数据以与写入时使用的频率相同的时钟频率fc从存储器22M的每四个地址被读取，并且该读取在周期Tx中执行四次。通过对从存储器22M读出的数字数据执行D/A转换，能够获得频率为原始低频分量S41的频率的四倍的四次谐波分量S42。
【结论】
上述信号处理设备中，即使低频分量的频率低于扬声器5的共振频率f0，频率高于扬声器5的共振频率f0的二次谐波分量S22和四次谐波分量S42也分别在变调器22和42中生成、与中高范围的频率分量S2合成，然后提供到扬声器5。因此，尽管扬声器5具有小直径，听众仍能体验到低音。
另外，为了生成谐波分量，低频分量的频率乘以2或4以便谐波分量的频率落在扬声器5的共振频率f0和上限频率f1之间的频带上。这使听众不会觉得低音有错误。
另外，如图7的部分(B)所示，由于有些原始低频分量S10仍存在于音频信号S6中，因此听众能够自然地体验到低音。此外，对小直径扬声器5具有负面影响的超低频率分量在低频截止滤波器6中从低频分量S10中去除。所以，不会发生如下情况：虽然普通低音很少从扬声器5输出，但导致声音失真的分量以高音量输出。
例如，由于三次谐波分量和基频分量之间的关系不是八度音阶，因此三次谐波分量的声音使听众觉得声音有错误。相反，二次或四次谐波分量具有比基频的频率高一个八度或两个八度的频率。所以，二次或四次频率分量的声音不使听众觉得声音有错误。
【其他实施例】
上面的描述中，输出音频信号S6从输入音频信号S1中生成的信号系统使用数字信号处理器(DSP)或专用硬件通过数字信号处理来实现。例如，带通滤波器21和变调器22可共享存储器，或带通滤波器21和带通滤波器41可共享存储器。例如，带通滤波器21处理表示一个周期的数字数据并将处理结果提供到变调器22时，带通滤波器21和变调器22可共享缓冲存储器。
另外，前面的描述中，如图10所示，变调器22以输入数字数据D21(低频分量S21)的周期为单位执行乘以二的运算。类似地，变调器22可以某些时段为单位执行乘以二的运算。这使得可以对由波形表示的数据进行处理，以便某个周期中波形的结尾可继续连接到下一周期中波形的开头。
另外，具有相当低频率的低频分量例如可记录在致密光盘(compactdisc，CD)或超级音频CD(super audio CD，SACD)中。为了使听众能够体验到低频分量的低音，不仅二次和四次谐波分量而且还有八次、十六次和三十二次谐波分量等也可与原始音频信号合成。更具体而言，频率不超过上限频率f1并且是听众想要体验的低音的频率分量的频率的N倍(N＝2n，其中n为1到6的整数)的谐波分量都可与原始音频信号合成。
本领域技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素可以想到各种修改、组合、子组合及变更，只要他们不脱离所附权利要求或其等同物的范围。
相关申请的交叉引用
本发明包含涉及2006年9月29日向日本专利局提交的日本专利申请JP2006-259919的主题，其全部内容以引用方式包含于此。

Claims (15)

1.一种信号处理设备，包括：
第一提取单元，所述第一提取单元配置为从输入音频信号中提取具有第一频带的频率分量；
第二提取单元，所述第二提取单元配置为从所述输入音频信号中提取具有第二频带的频率分量；
配置为生成第一谐波分量信号的第一谐波分量生成单元，所述第一谐波分量信号包含频率为所述第一提取单元中提取的频率分量的频率的N1倍的频率分量；
配置为生成第二谐波分量信号的第二谐波分量生成单元，所述第二谐波分量信号包含频率为所述第二提取单元中提取的频率分量的频率的N2倍的频率分量；以及
合成单元，所述合成单元配置成以预定比例合成所述输入音频信号、所述第一谐波分量信号，以及所述第二谐波分量信号，
其中所述第一频带高于所述第二频带，并且
其中N1和N2为正整数，且N1小于N2。
2.根据权利要求1的信号处理设备，还包括配置为从所述输入音频信号中提取具有第三频带的频率分量的第三提取单元，
其中所述合成单元以预定比例合成所述输入音频信号、所述第一谐波分量信号、所述第二谐波分量信号，以及包含从所述第三提取单元中提取的频率分量的信号。
3.根据权利要求1的信号处理设备，其中所述合成单元以预定比例合成所述第一谐波分量信号和所述第二谐波分量信号，将合成的信号提供到低通滤波器，并合成所述低通滤波器的输出和所述输入音频信号。
4.根据权利要求1的信号处理设备，还包括高通滤波器，所述高通滤波器配置为从所述输入音频信号中提取具有的频带高于所述第一频带的频率分量，
其中所述合成单元以预定比例合成包含所述高通滤波器中提取的频率分量的信号、所述第一谐波分量信号，以及所述第二谐波分量信号。
5.根据权利要求1的信号处理设备，还包括低频截止滤波器，所述低频截止滤波器配置为从所述合成单元的输出信号中去除低频分量。
6.根据权利要求1的信号处理设备，其中通过将所述第一频带的频率乘以N1所得到的频带与通过将所述第二频带的频率乘以N2所得到的频带基本相等。
7.根据权利要求1的信号处理设备，其中N1和N2为正整数，且为2的幂。
8.一种信号处理方法，包括以下步骤：
从输入音频信号中提取具有第一频带的频率分量；
从所述输入音频信号中提取具有第二频带的频率分量；
生成第一谐波分量信号，所述第一谐波分量信号包含频率为所述具有第一频带的频率分量的频率的N1倍的频率分量；
生成第二谐波分量信号，所述第二谐波分量信号包含频率为所述具有第二频带的频率分量的频率的N2倍的频率分量；以及
以预定比例合成所述输入音频信号、所述第一谐波分量信号，以及所述第二谐波分量信号，
其中所述第一频带高于所述第二频带，并且
其中N1和N2为正整数，且N1小于N2。
9.根据权利要求8的信号处理方法，还包括从所述输入音频信号中提取具有第三频带的频率分量的步骤，
其中在所述合成步骤，以预定比例合成所述输入音频信号、所述第一谐波分量信号、所述第二谐波分量信号，以及包含具有所述第三频带的频率分量的信号。
10.根据权利要求8的信号处理方法，其中在所述合成步骤，以预定比例合成所述第一谐波分量信号和所述第二谐波分量信号，将合成的信号提供到低通滤波器，并合成所述低通滤波器的输出和所述输入音频信号。
11.根据权利要求8的信号处理方法，其中在所述合成步骤，以预定比例合成包含如下频率分量的信号、所述第一谐波分量信号，以及所述第二谐波分量信号，所述频率分量是在高通滤波器中从所述输入音频信号里提取的。
12.根据权利要求8的信号处理方法，还包括从所述合成步骤生成的输出信号中去除低频分量的步骤。
13.根据权利要求8的信号处理方法，其中通过将所述第一频带的频率乘以N1所得到的频带与通过将所述第二频带的频率乘以N2所得到的频带基本相等。
14.根据权利要求8的信号处理方法，其中N1和N2为正整数，且为2的幂。
15.一种信号处理设备，包括：
第一提取装置，所述第一提取装置用于从输入音频信号中提取具有第一频带的频率分量；
第二提取装置，所述第二提取装置用于从所述输入音频信号中提取具有第二频带的频率分量；
用于生成第一谐波分量信号的第一谐波分量生成装置，所述第一谐波分量信号包含频率为所述第一提取装置中提取的频率分量的频率的N1倍的频率分量；
用于生成第二谐波分量信号的第二谐波分量生成装置，所述第二谐波分量信号包含频率为所述第二提取装置中提取的频率分量的频率的N2倍的频率分量；以及
合成装置，所述合成装置用于以预定比例合成所述输入音频信号、所述第一谐波分量信号，以及所述第二谐波分量信号，
其中所述第一频带高于所述第二频带，并且
其中N1和N2为正整数，且N1小于N2。
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