CN102264026B - 音讯处理装置及音讯处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种音讯处理装置及方法。音讯处理装置包含一音讯相位检测装置及一调整装置。该音讯相位检测装置用以检测一第一声道信号与一第二声道信号间的一相位关系，以产生一相位控制信号。该调整装置耦接于该音讯相位检测装置，并用以选择性地根据该相位控制信号调整该第一声道信号。

Description

音讯处理装置及音讯处理方法

技术领域

本发明是与音讯处理相关，并且尤其与用以检测并校正音讯信号的错误的音讯处理装置相关。

背景技术

近年来，随着各种电子产品的蓬勃发展，家庭剧院等多媒体系统日益普及。在此类多媒体系统中，除了用以呈现画面的屏幕之外，最重要的硬件装置就属音响设备。相对于单声道音响，立体声音响在以对称方式适当安置的多个扬声器上各自播放不同声道的音讯信号，藉此提供具有临场感的听觉效果。

最普遍的立体声音响系统为包含左声道和右声道的双声道系统。在录制或后制音乐文件的过程(例如混音程序、编码程序、解码程序)中，保持左声道信号和右声道信号的相位一致是相当重要的。如果左声道信号与右声道信号两者之一因为某些因素而被180度反相，将会造成许多后续播放方面的问题。

此外，在采用自动增益控制(autogaincontrol，AGC)调整音量的音响系统中，左声道信号与右声道信号相加后除以二的结果通常会被用做判断音讯信号的能量的依据。如果左声道信号和右声道信号的相位不一致，相对应的能量检测结果会相当小。在这样的情况下，自动增益控制机制极可能令扬声器大幅提高播放音量，致使对听者的听力造成伤害。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提出一种音讯处理装置及音讯处理方法，在音讯信号被传送至扬声器播放之前，检测左右声道的相位关系并自动校正其中相位不一致的错误。本发明的概念可以用硬件或是软件来实现，并且可以广泛应用在各种单声道或立体声的音讯播放产品中。

本发明揭露一种音讯处理装置，包含一音讯相位检测装置及一调整装置。音讯相位检测装置检测一第一声道信号与一第二声道信号间的相位关系，以产生一相位控制信号。调整装置耦接于音讯相位检测装置，用以根据该相位控制信号选择性地调整第一声道信号。

本发明亦揭露一种音讯处理方法。音讯处理方法检测一第一声道信号与一第二声道信号间的相位关系，以产生一相位控制信号。接着，根据相位控制信号选择性地调整第一声道信号的步骤。

本发明的有益技术效果是：本发明在音讯信号被传送至扬声器播放之前，检测左右声道的相位关系并自动校正其中相位不一致的错误。藉此，因左右声道相位不一致导致的诸多问题可被有效避免。本发明可以用硬件或是软件来实现，并且可以广泛应用在各种单声道或立体声的音讯播放产品中。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到了解，其中：

图1A及图1B为根据本发明的具体实施例中的音讯处理装置及其周边电路的连接关系示意图。

图2A～图2C是绘示根据本发明的详细实施例的音讯相位检测装置。

图3为根据本发明的详细实施例的调整装置。

图4A及图4B为根据本发明的具体实施例中的音讯处理方法的流程图。

具体实施方式

图1A为根据本发明的第一具体实施例中的音讯处理装置20及其周边电路的电路方块图，音讯信号源10提供一左声道信号和一右声道信号，于此实施例中，音讯信号源10所输出的信号可以为脉码调制(pulsecodemodulation，PCM)信号，但不以此为限。音讯处理装置20包含一音讯相位检测装置22和一调整装置24，耦接于音讯信号源10和数字模拟转换器30之间。数字模拟转换器30将数字信号转换为模拟信号。第一扬声器42和第二扬声器44各自播放已转为模拟信号的左声道信号和右声道信号。

音讯相位检测装置22检测第一声道信号与第二声道信号间的相位关系。于此实施例中，第一声道信号和第二声道信号分别为右声道信号及左声道信号。如果音讯信号源10输出的右声道信号及左声道信号相位一致，右声道信号及左声道信号相加之后的能量会远大于右声道信号及左声道信号相减之后的能量。音讯相位检测装置22可将两者的相对关系做为判断右声道信号及左声道信号的相位是否一致的依据。

请参阅图2A，图2A为音讯相位检测装置22的一详细实施例。音讯相位检测装置22包含第一能量检测器222、第二能量检测器224以及比较模块226。第一能量检测器222检测第一声道信号与第二声道信号的相加能量；第二能量检测器224检测第一声道信号与第二声道信号的相减能量。在接收第一能量检测器222和第二能量检测器224的输出结果之后，比较模块226负责比较该相加能量及该相减能量，并根据其比较结果产生一相位控制信号。

当该相减能量远大于该相加能量，比较模块226即可判断此时音讯信号源10输出的右声道信号及左声道信号相位很可能是不一致的，比较模块226因此主张相位控制信号，以请求调整装置24调整其中一个声道信号的相位。于此实施例中，当调整装置24被要求调整某一个声道信号的相位时，调整装置24将该右声道信号反相。或者，当该相加能量大于该相减能量，比较模块226解主张相位控制信号，要求调整装置24不要调整该右声道信号，直接将该右声道信号传送至数字模拟转换器30。

如图1B所示，被调整的也可以是左声道信号。通过将左声道信号和右声道信号两者之一反相，音讯处理装置20即可让这两个声道的信号恢复为同相，进而避免后续的第一扬声器42和第二扬声器44播放出错误的声音信号。于实际应用中，根据本发明的音讯处理装置20也可用以配合仅具有单一扬声器的音响系统，在左声道信号和右声道信号被混合并播放之前校正其中的相位错误。

如图2B所示，音讯相位检测装置22可进一步包含一定时器228，用以协助提升判断两声道信号是否相位不一致的准确性。举例来说，音讯相位检测装置22可被设计为，只有当该相减能量大于该相加能量长达一第一预定时间，比较模块226才产生令调整装置24调整该右声道信号的相位控制信号。藉此，音讯相位检测装置22可避免因该右声道信号及/或该左声道信号中短暂的剧烈声音变化所导致的误判。

能量差异的大小也可以做为音讯相位检测装置22判断两声道信号是否相位不一致的依据。举例而言，音讯相位检测装置22可被设计为，只有当该相减能量大于该相加能量高达第一门槛值且长达第一预定时间，比较模块226才产生令调整装置24调整该右声道信号的该相位控制信号。

音讯信号源10有可能被设定为连续输出对应于多个不同音乐文件的信号。或许其中并非所有的音乐文件都存在左右声道相位不一致的问题，也或许某一个音乐文件中只有一部分的数据存在左右声道相位不一致的问题。较佳地，根据本发明的音讯相位检测装置22可持续监控左声道信号和右声道信号的相位关系，并且在发现音讯信号源10所提供的左右声道信号变为相位一致时，请求调整装置24停止调整该右声道信号。

在配合上述定时器228的情况下，音讯相位检测装置22可以被设计为，在调整装置24开始调整该右声道信号之后，如果该相减能量小于该相加能量长达一第二预定时间，即令调整装置24停止调整该右声道信号。或者，音讯相位检测装置22可以被设计为，在调整装置24开始调整该右声道信号之后，如果该相减能量小于该相加能量低达一第二门槛值并且长达该第二预定时间，即令调整装置24停止调整该右声道信号。第二门槛值不一定与第一门槛值相同，第二预定时间也不必同于先前所述的第一预定时间。

请参阅图2C，图2C绘示音讯相位检测装置22的一详细的实施例。第一能量检测器222包含一加法器222A、一第一绝对值单元222B、一第一低通滤波器222C以及一第一分贝转换单元222D。加法器222A将该左声道信号与该右声道信号相加，以产生一相加信号。第一绝对值单元222B用以产生对应于该相加信号的一第一绝对值信号，代表音频的相加能量。第一低通滤波器222C滤除第一绝对值信号中的高频噪声，以产生一第一滤波结果。第一分贝转换单元222D将经滤波的相加能量转换为以分贝为单位，以利音频域的处理运算。

如图2C所示，第二能量检测器224则包含减法器224A、第二绝对值单元224B、第二低通滤波器224C以及第二分贝转换单元224D。减法器224A将左声道信号与右声道信号相减，以产生一相减信号。第二绝对值单元224B用以产生对应于该相减信号的一第二绝对值信号，代表音频的相减能量。第二低通滤波器224C滤除第二绝对值信号中的高频噪声，以产生一第二滤波结果。第二分贝转换单元224D则将经滤波的相减能量转换为以分贝为单位，以利比较模块226可方便地比较以分贝为单位的相加能量及相减能量。

请参阅图3，图3为调整装置24的一详细实施例，调整装置24包含一反相器242、一零交越(zerocrossing)检测器244、一第一多路复用器246、一触发器247以及一第二多路复用器248。触发器247的输出信号状态是与时脉信号CK和第一多路复用器246的输出信号相关。当触发器247的输出信号具有低电压电平，第二多路复用器248会选取未经调整的右声道信号做为其输出信号。另一方面，当触发器247的输出信号具有高电压电平，第二多路复用器248选取经过反相器242调整后的右声道信号做为其输出信号。

零交越检测器244可以为第二多路复用器248选择较佳的切换输出信号的时间点。零交越检测器244判断右声道信号是否符合一低振幅条件，举例而言，振幅是否落在一特定门槛范围之内。只有当右声道信号符合低振幅条件时，零交越检测器244才会将其输出电压切换为高电平，允许音讯相位检测装置22提供的相位控制信号透过第一多路复用器246被传递至触发器247，进而影响第二多路复用器248的输出信号。藉此，可避免调整装置24在音量较大的情况骤然切换信号，导致扬声器44发出不悦耳的噪音。

图4A显示根据本发明的具体实施例的音讯处理方法流程图。于步骤S42，检测一第一声道信号与一第二声道信号间的一相位关系，以产生一相位控制信号的步骤。接着，于步骤S44，选择性地根据该相位控制信号调整该第一声道信号。

图4B进一步揭露根据本发明的具体实施例的检测第一声道信号与第二声道信号间的相位关系的方法流程图。于步骤S421，检测第一声道信号与第二声道信号的一相加能量。于步骤S422，检测该第一声道信号与该第二声道信号的一相减能量。于步骤S423，比较该相加能量及该相减能量，并根据相对应的一比较结果产生相位控制信号。

如上所述，本发明提出一种音讯处理装置及音讯处理方法，在音讯信号被传送至扬声器播放之前，检测左右声道的相位关系并自动校正其中相位不一致的错误。藉此，因左右声道相位不一致导致的诸多问题可被有效避免。本发明的概念可以用硬件或是软件来实现，并且可以广泛应用在各种单声道或立体声的音讯播放产品中。

通过以上较佳具体实施例的详述，以更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。本发明得由熟悉此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，皆不脱如附本申请权利要求所欲保护的范围。

Claims (10)

1.一种音讯处理装置，包含：

一音讯相位检测装置，用以检测一第一声道信号与一第二声道信号间的一相位关系，包含：

一第一能量检测器，用以检测该第一声道信号与该第二声道信号的一相加能量；

一第二能量检测器，用以检测该第一声道信号与该第二声道信号的一相减能量；以及

一比较模块，用以比较该相加能量及该相减能量，以产生一相位控制信号；以及

一调整装置，耦接于该音讯相位检测装置，用以选择性地根据该相位控制信号调整该第一声道信号；该调整装置包含：

一反相器，其输入端接收该第一声道信号，产生反相的第一声道信号；

一零交越检测器，其输入端接收该第一声道信号；

一第一多路复用器，其控制端连接到该零交越检测器的输出端，其一输入端接收该相位控制信号；

一触发器，其输入端与该第一多路复用器的输出端相连，其输出端连接到该第一多路复用器的另一输入端；以及

一第二多路复用器，其控制端连接到该触发器的输出端，其输入端分别接收该第一声道信号和该反相的第一声道信号；

该音讯相位检测装置进一步包含一定时器，耦接于该比较模块，当该相减能量大于该相加能量高达一第一门槛值并且长达一第一预定时间，该比较模块主张该相位控制信号，以令该调整装置调整该第一声道信号；

当该相减能量小于该相加能量低达一第二门槛值并且长达一第二预定时间，该比较模块解主张该相位控制信号，以令该调整装置停止调整该第一声道信号。

2.根据权利要求1所述的音讯处理装置，其特征在于，该第一能量检测器包含：

一加法器，用以将该第一声道信号与该第二声道信号相加，以产生一相加信号；

一第一绝对值单元，用以产生对应于该相加信号的一第一绝对值信号；

一第一低通滤波器，用以过滤该第一绝对值信号，以产生一第一滤波结果；以及

一第一分贝转换单元，用以将该第一滤波结果转换为以分贝为单位的相加能量。

3.根据权利要求1所述的音讯处理装置，其特征在于，该第二能量检测器包含：

一减法器，用以将该第一声道信号与该第二声道信号相减，以产生一相减信号；

一第二绝对值单元，用以产生对应于该相减信号的一第二绝对值信号；

一第二低通滤波器，用以过滤该第二绝对值信号，以产生一第二滤波结果；以及

一第二分贝转换单元，用以将该第二滤波结果转换为以分贝为单位的相减能量。

4.根据权利要求1所述的音讯处理装置，其特征在于，该调整装置选择性地将该第一声道信号反相。

5.根据权利要求1所述的音讯处理装置，其特征在于，该零交越检测器用于判断该第一声道信号是否符合一低振幅条件，当该第一声道信号符合该低振幅条件，该调整装置调整该第一声道信号。

6.一种音讯处理方法，包含下列步骤：

检测一第一声道信号与一第二声道信号间的一相位关系，以产生一相位控制信号；以及

根据该相位控制信号选择性地调整该第一声道信号；

该检测相位关系的步骤包含：

(a1)检测该第一声道信号与该第二声道信号的一相加能量；

(a2)检测该第一声道信号与该第二声道信号的一相减能量；以及

(a3)比较该相加能量及该相减能量；

当该相减能量大于该相加能量高达一第一门槛值并长达一第一预定时间时，主张该相位控制信号，当该相减能量小于该相加能量低达一第二门槛值并长达一第二预定时间时，解主张该相位控制信号；

该调整第一声道信号的步骤包含：

一零交越检测器判断该第一声道信号的振幅是否落在一特定门槛范围内；

如果是，则该零交越检测器输出一高电平；

一触发器通过一第一多路复用器接收该零交越检测器的输出和一时脉信号，并产生一输出信号；

一第二多路复用器在该触发器的输出信号的控制下，输出经反相的第一声道信号。

7.根据权利要求6所述的音讯处理方法，其特征在于，步骤(a1)包含：

将该第一声道信号与该第二声道信号相加，以产生一相加信号；

产生对应于该相加信号的一第一绝对值信号；

过滤该第一绝对值信号，以产生一第一滤波结果；以及

将该第一滤波结果转换为以分贝为单位的相加能量。

8.根据权利要求6所述的音讯处理方法，其特征在于，步骤(a2)包含：

将该第一声道信号与该第二声道信号相减，以产生一相减信号；

产生对应于该相减信号的一第二绝对值信号；

过滤该第二绝对值信号，以产生一第二滤波结果；以及

将该第二滤波结果转换为以分贝为单位的相减能量。

9.根据权利要求6所述的音讯处理方法，其特征在于，该调整该第一声道信号的步骤选择性地反相该第一声道信号。

10.根据权利要求6所述的音讯处理方法，其特征在于，该调整该第一声道信号的步骤是当该第一声道信号符合一低振幅条件，调整该第一声道信号。