CN102859869B - 声学装置和再现声学信号的方法 - Google Patents

Abstract

一种声学装置，其配置成对从多个声源中选择的一个声源的声学信号进行再现，并且包括第一平均单元、第二平均单元、选择单元、增益减小单元和修正单元。第一平均单元对声学信号在第一时间段内的信号电平进行平均以获得第一平均信号。第二平均单元对声学信号在比第一时间段短的第二时间段内的信号电平进行平均以获得第二平均信号。选择单元选择第一平均信号和第二平均信号中具有较高信号电平的一个信号。在所述一个信号的信号电平高于根据所述一个声源所确定的阈值的情况下，增益减小单元根据所述一个信号的信号电平来减小声学信号的增益。修正单元根据增益来修正声学信号的信号电平。

Description

声学装置和再现声学信号的方法

技术领域

本发明涉及一种通过从多个声源获得声学信号来对声音进行再现的技术。

背景技术

通常，相关技术领域中的声学装置（由独立式分量音频或车载声学装置所代表）具有对诸如收音机调谐器、CD（光盘）、以及AUX（辅助）输入（为外部输入终端）等多个声源的再现功能。特别地，在车载声学装置中，由于通过融合导航系统而提供了显示器，因此DVD（数字通用光盘）播放器和TV调谐器被增加作为声源，从而增加了声源数量。

在这些声源的再现期间为了调节用户期望听到的音量，用户通过操作声音音量来执行音量调节。然而，在可以选择和再现多个声源中任何一个的声学装置中，如果正在再现的声源被切换至不同声源，则由于特性（例如，再现频带和模拟/数字信号的种类）不同而出现音量变化。

即使在同一声源中进行切换，由于无线电波之间调制度不同在无线电接收器等中也会出现音量变化。进一步地，在从外部声学装置输入信号的情况下，取决于外部声学装置的音量而出现音量变化。为了解决这个问题，在相关技术中，存在预先具有音量调节功能的声学装置，该音量调节功能基于声源之间的音量平衡，使得即使切换声源也不会出现音量变化。

然而，音量调节的参数是在设计阶段确定的并且针对各声源具有固定的值，因此出厂之后不能再改变它们。一种在声学装置中建立AGC（自动增益控制）电路来处理上述情况的技术公开在例如日本专利申请公布No.2001-359184（专利文献1）中。

发明内容

本发明要解决的技术问题

然而，专利文献1中公开的技术具有一些问题：由于根据输入信号的预定时间段的信号电平的计算结果来计算需要增益控制的增益，因此需要修正信号电平，信号电平值在乐曲等中变化很大，这具有声源中的信号电平的变化大的趋势，因此用户对再现声音有不协调的感觉。进一步地，如果在同一声源中不执行信号电平的修正，则信号电平变得过高而导致信号电平的饱和，由此会出现音位变体。

因此，本发明要解决上述问题中的至少一部分，本发明的目的是提供一种进行声学信号的电平调节使用户对声音不再有不协调的感觉的技术。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题中的至少一个，本发明可以采取下面列出的方面。

（1）一种声学装置，其配置成对从多个声源中选择的一个声源的声学信号进行再现，该声学装置包括：

第一平均装置，其用于对声学信号在第一时间段内的信号电平进行平均以获得第一平均信号；

第二平均装置，其用于对声学信号在比第一时间段短的第二时间段内的信号电平进行平均以获得第二平均信号；

选择装置，其用于选择第一平均信号和第二平均信号中具有较高信号电平的一个信号；

增益减小装置，其用于在所述一个信号的信号电平高于根据所述一个声源所确定的阈值的情况下根据所述一个信号的信号电平来减小声学信号的增益；以及

修正装置，其用于根据增益来修正声学信号的信号电平。

（2）如（1）所述的声学装置，还包括：

阈值更新装置，其用于在所述一个信号的信号电平高于阈值的情况下用所述一个信号的信号电平来更新阈值。

（3）如（1）或（2）所述的声学装置，还包括：

阈值确定装置，其用于根据由选择装置首先选择的所述一个信号的信号电平来确定阈值的初始值；以及

增益确定装置，其用于根据阈值的初始值来确定增益的初始值。

（4）如（3）所述的声学装置，还包括增益改变装置，该增益改变装置用于在增益的初始值与增益的先前值不同的情况下使增益逐渐地从先前值改变到初始值，

其中增益改变装置配置成以第一速度增加增益、而以比第一速度高的第二速度减小增益。

（5）如（4）所述的声学装置，其中增益改变装置配置成根据先前值与初始值之间的较大差而以较高速度改变增益。

（6）一种对从多个声源中选择的一个声源的声学信号进行再现的方法，该方法包括：

对声学信号在第一时间段内的信号电平进行平均以获得第一平均信号；

对声学信号在比第一时间段短的第二时间段内的信号电平进行平均以获得第二平均信号；

选择第一平均信号和第二平均信号中具有较高信号电平的一个信号；

在所述一个信号的信号电平高于根据所述一个声源所确定的阈值的情况下，根据所述一个信号的信号电平来减小声学信号的增益；以及

根据增益来修正声学信号的信号电平。

本发明的有益效果

根据（1）至（6）中所描述的配置，由于在声学信号的信号电平高于根据声源（其声学信号的信号电平被选择）确定的阈值的情况下减小了声学信号的增益，因此防止了由于增益的频繁变化而使用户对声音有不协调的感觉，并且可以防止在声学信号的电平的变化大的情况下由于声学信号的饱和而导致的音位变体产生。

根据（2）中所描述的配置，如果选择装置所选择的信号的电平高于阈值，则用该信号的电平来更新阈值，因此可以防止具有比阈值高的信号电平的声学信号的饱和，以向用户提供舒服的声音。

根据（3）中所描述的配置，根据作为阈值初始值的信号电平来确定声学信号的增益的初始值，因此可以减少用户根据声源的切换针对声学信号的电平变化而手动调节音量的劳动。

根据（4）中所描述的配置，在可能存在声学信号的饱和的情况下，可以快速地减小声学信号的电平，并且防止用户在增加增益的情况下因为音量上升而有不协调的感觉。

根据（5）中所描述的配置，可以快速地将声音调节至易于听到该声音的信号电平，而无需用户手动调节音量。

附图说明

图1是说明根据本发明第一实施例的声学装置的框图。

图2是说明图1中的信号电平修正单元的框图。

图3是说明用于在另一个计算周期检测信号电平的电路的配置示例的示图。

图4是说明图3中所示的每个电路的信号处理的示例的示图。

图5是说明图2中所示的信号电平比较单元的信号处理的示例的示图。

图6是说明由图2所示的信号电平修正单元执行的处理的流程图。

图7是说明图6所示的信号电平计算处理的细节的流程图。

图8是说明由图2所示的信号电平修正单元执行的处理的变型示例的流程图。

图9是说明图8所示的增益控制处理的细节的流程图。

图10是说明根据本发明第二实施例的声学装置的信号电平修正单元的框图。

图11是说明由图10所示的信号电平修正单元执行的处理的流程图。

图12是说明根据本发明第三实施例的声学装置的信号电平修正单元的框图。

图13是说明由图12所示的信号电平修正单元执行的处理的流程图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细地说明本发明的优选实施例。

<第一实施例>

<1.配置>

<1-1.声学装置>

如图1所示，根据本发明第一实施例的声学装置1是这样的装置：可以再现从多个声源中选择的声源（下文称作“源”）的声学信号，并且包括选择器单元11、信号电平修正单元12、音量设置单元13、控制单元、计时器15和存储单元16。选择器单元11根据用户的源切换操作执行各种源的切换。信号电平修正单元12根据切换后的源的声学信号的电平执行信号电平的修正。音量设置单元13根据用户的操作设置音量。控制单元14向声学装置1的每个单元输出控制信号。计时器15在后面将描述的增益控制之前进行计时。存储单元16根据来自控制单元14的指令信号在其中存储诸如声音文件的数据。通过具有上述配置的声学装置1，其中预定信号电平已经过调节的声音信息对应于预定音量级。

选择器单元11通过控制单元14在各种源（例如FM/AM无线电广播、CD、DVD以及AUX等）中接收由用户对切换单元22的操作所产生的切换信号作为切换控制信号，并且选择预定声源（本发明中为一个声源）。所选的源的声学信号输出至信号电平修正单元。进一步地，选择器单元11从已接收到切换单元22的切换信号的控制单元14接收切换控制信号，并且将切换源之后的切换信息输出至信号电平修正单元12。

信号电平修正单元12基于从选择器单元11接收的源的声学信号和声源的切换信息来计算声学信号的电平的增益，并且修正信号电平。

作为信号电平修正单元12的详细处理操作，在没有从选择器单元11接收到切换信息的情况下，信号电平修正单元12基于所选的声源的声学信号对声学信号在预定计算时间段内的信号电平进行平均，对声学信号在比预定计算时间段短的计算时间段内的信号电平进行平均，并且选择平均信号电平中较高的一个信号电平。也就是说，信号电平修正单元12用作根据本发明的第一平均装置、第二平均装置和选择装置。

进一步地，如果选择的信号电平高于根据选择的声源所确定的阈值，则信号电平修正单元减小声学信号的增益，并且基于增益修正声学信号的信号电平。另一方面，如果选择的信号电平高于根据声源所确定的阈值，则信号电平修正单元12用作根据本发明的增益减小装置、修正装置和阈值更新装置。

如果从选择器单元11接收到源的切换信息，则信号电平修正单元12从通过切换选择的源接收声学信号的输入，并且基于选择的信号电平根据通过切换选择的声源来设置阈值的初始值。也就是说，选择的信号电平成为阈值的初始值。信号电平修正单元12基于成为阈值的初始值的信号电平导出切换之后的声源的声学信号增益的初始值，并且基于增益的初始值修正声学信号的信号电平。也就是说，信号电平修正单元12用作根据本发明的阈值确定装置和增益确定装置。由此，防止用户因增益的频繁变化而对声音有不协调的感觉，并且可以防止在声学信号的电平变化很大的情况下由于声学信号的饱和而导致的音位变体发生。

音量设置单元13接收来自信号电平修正单元12的声学信号以及通过用户对音量调节单元23的操作而来自控制单元14的音量控制信号以计算增益，并且基于增益来调节声学信号的信号电平。另一方面，声学装置1具有与通过音量设置单元13设置的音量级相联系的声学效果。声音效果的示例可以包括响度，该响度与来自扬声器21的低音被加重的声音信息的输出相对应，以及包括与作为感官声源的声音图像的位置关系沿除左右方向之外的远近方向进行表达的正常定位感。扬声器21输出声学信号，该声学信号的增益作为声音信息已被声学装置控制。

控制单元14输出用于控制声学装置1的各单元的信号。在接收到来自切换单元22的切换信号的情况下，控制单元14向选择器单元11输出切换控制信号，而在接收到来自音量调节单元23的音量调节信号的情况下，控制单元14输出音量控制信号。进一步地，在声学装置1操作的情况下，控制单元14输出时钟信号以及关于存储单元16的读数据和写数据的指令信号。进一步地，控制单元14基于预定程序执行各种处理。

计时器15通过使来自控制单元14的时钟信号与各种声源的声学信号同步来测量用于增益控制的计数时间。

存储单元16在其中主要存储来自CD或DVD的音乐数据。存储单元16可以基于来自控制单元14的指令信号读出和写入数据。进一步地，存储单元16可以存储后面将描述的针对每个源的预定增益，并且响应于源的切换而读出增益。

切换单元22是用于在多种源中切换由用户选择的源的操作单元，并且向控制单元14输出切换信号。进一步地，切换单元22由硬开关、触摸板、旋钮等组成。接收天线24是用于接收FM无线电接收器、AM无线电接收器和DTV（数字电视）的广播波的天线。

<1-2.信号电平修正单元>

如图2所示，信号电平修正单元12包括延迟处理单元120、BPF（带通滤波器）121、信号电平计算单元122、信号电平比较单元123、增益计算单元124和放大器125。延迟处理单元120使声学信号延迟。BPF 121是使声学信号的预定频率带成分通过的滤波器。信号电平计算单元122对声学信号在预定计算时间段内的信号电平进行平均以计算最高信号电平。信号电平比较单元123将从信号电平计算单元122输出的信号电平与根据选择的声源所确定的阈值进行比较，如果信号电平高于阈值则向增益计算单元124输出信号电平，并且通过声源的切换信息的输入根据音响信号源将阈值设置为初始值。增益计算单元124基于来自信号电平比较单元123的信号电平计算增益。放大器125基于计算增益修正声学信号的信号电平。

为了基于通过BFF 121、信号电平计算单元122、信号电平比较单元123和增益计算单元124的处理而输出的增益信息来调节从选择器单元11输出的声学信号的信号电平，延迟处理单元120使向放大器125输出的声学信号延迟规定时间。

BPF 121是仅使从选择器单元11输出的声学信号的声音频带通过的滤波器。例如，BPF 121允许例如0.3kHz至3.4kHz的频带信号通过，并且过滤其它频带信号。进一步地，代替建立BPF 121，可以执行减少声学信号的采样的处理。由此，可以减小信号处理负荷。

信号电平计算单元122接收经BPF 121滤波的声学信号的输入。该声学信号是多声道的声学信号，并且如果为两个声道的声学信号（例如，左声道Lch和右声道Rch），则信号电平计算单元122从Lch和Rch的信号中选择具有最大绝对值的信号电平。之后，信号电平计算单元122基于选择的信号电平计算具有不同计算时间段的多个信号电平，并且从具有不同计算时间段的多个信号电平中选择最高信号电平。

选择方法不限于从Lch和Rch的信号中选择具有最大绝对值的信号电平，而是可以采用能够从具有多个声道的声学信号的信息中导出一个值的任何其它方法。例如，选择方法可以是计算所有声道的信号电平的平均值的方法。

该信号电平计算单元122设有第一积分电路202a和第二积分电路202b，并且使用这些积分电路从具有不同计算时间段的多个信号电平选择最高信号电平。将利用图3和图4来描述该处理的具体示例。

图3中示出的电路叫积分电路（下文称作“电路”）。在（a）所示的电路202a中，通过放大器2201a利用预定增益来对Lch和Rch中具有最大绝对值的信号电平进行放大。电平信号被延迟单元2202a延迟了预定时间，通过放大器2203a而被放大，然后由加法器2204a进行加法运算以被输出。

甚至在（b）所示的电路202b中，电平信号通过放大器2201b根据预定增益而被放大。电平信号通过放大器2201b根据预定增益而被放大。电平信号被延迟单元2202b延迟了预定时间，通过放大器2203b而被放大，然后由加法器2204b进行加法运算以被输出。

此处，两个积分电路之间的差别是电路202a的放大器2203a与电路202b的放大器2203b之间的放大因数。也就是说，电路202a和电路202b具有不同时间常数。例如，设有放大器2203a的电路202a由具有大时间常数（计算目标为长时间段）的电路组成，并且设有放大器2203b的电路202b由具有小时间常数（计算目标为短时间段）的电路组成。

如上所述，在电路202a的计算时间段设置为预定长度的计算时间段（第一时间段）时计算信号电平的情况下，由于电路202b中的信号电平是在比电路202a的计算时间段短的计算时间段（第二时间段）内计算得出的，在每个电路中获得其中基于具有Lch和Rch的信号电平的最高绝对值信号对声学信号在其它计算时间段内的信号电平进行平均的信号。也就是说，电路202a和电路202b用作根据本发明的第一平均装置和第二平均装置。除了如上所述建立两个积分电路的情况之外，还可以建立三个或者更多个积分电路。例如，可以增加具有小时间常数（例如，40微秒）的积分电路，并且如果具有小时间常数的积分电路的信号电平最高，则该信号会因它的不连续而被认为是噪声，从而计算结果不会输出至增益计算单元124。

总体而言，虽然积分电路采用的积分手段可以是使用用于计算时间段的缓冲器通过RMS（均方根）计算的计算方法，然而在RMS方法中处理负荷或必要的缓冲器变得较大。因为如此，通过使用如图3所示的电路，可以减少缓冲器的使用量。进一步地，假设时间常数例如是一个采样时间，由于如上所述的电路202b被用于检测信号变化大（例如自发声音）的地方的信号电平，因此可以使用直通电路（through circuit）来代替电路202b。

在图4的（a）和（b）所示的图表中，垂直轴表示信号电平（其单位为v:伏特），以及水平轴表示时间（其单位为msec:毫秒）。图4的（a）中所示的输入至电路202a的Lch和Rch的信号电平的具有最大绝对值的信号SA（下文称作“信号SA”）提供用于算出信号电平在预定计算时间段Ta中的平均值。具体地，电路202a算出信号SA的电平在第一计算时间段的平均值。然后，电路202a算出信号SA的电平在计算时间段Ta2（是与第一计算时间段Ta1相同的计算时间段并且从第一计算时间段Ta1移位了一个采样周期）中的平均值，并且算出信号SA的电平在计算时间段Ta3（是与计算时间段Ta1相同的计算时间段并且从计算时间段Ta2移位了一个采样周期）中的平均值。如上所述，通过多次算出信号SA的电平在计算时间段Ta（是相同的计算时间段并且移位一个采样时间段）中的平均值，电路202a计算出关于预定计算时间段Ta的平均声学信号（根据本发明的第一平均信号）的信号电平。

算出输入至电路202b的信号SA的信号电平在预定计算时间段Tb中的平均值显示在图4的（b）中。电路202b与（a）的电路202a在计算时间段的长度上不同。也就是说，电路202b的计算时间段Tb比电路202a的计算时间段Ta短。基于该计算时间段Tb，在将计算时间段Tb从计算时间段Tb1、Tb2和Tb3移位一个采样时间段的同时，算出信号SA的信号电平的平均值。也就是说，随着将计算时间段Tb移位一个采样周期，多次算出信号SA的信号电平在相同计算时间段Tb中的平均值。由此，计算得出在预定时间段Tb（比计算时间段Ta短）内进行了平均的声学信号的信号电平（根据本发明的第二平均信号）。

信号电平计算单元122用作根据本发明的选择装置，并且对各电路202a和202b计算出的信号电平进行比较，以选择具有高信号电平的信号（根据本发明的一个信号）。由此，从电路202a输出缓慢（低速）跟随信号SA的变化的信号，并且从电路202b输出快速（高速）跟随信号SA的变化的信号。

如图2所示，信号电平比较单元123将从信号电平计算单元122计算出的信号电平与记录在存储器103（设置于信号电平比较单元123中）中的阈值进行比较，并且如果信号电平值大于阈值，则信号电平比较单元123将信号电平值输出至增益计算单元124，且将记录在存储器103中的阈值更新为信号电平值。此处，阈值是根据选择的声源所确定的阈值。也就是说，信号电平比较单元123用作根据本发明的阈值更新装置。

如果来自选择器单元11的切换信息输入至信号电平比较单元123，则这意味着声源被切换，从而记录在存储器103中的根据切换前的声源确定的阈值被初始化。之后，切换之后从信号电平计算单元输入的信号电平被最新记录在存储器103中，并且成为根据切换之后的声源的阈值的初始值。在这种情况下，信号电平比较单元123用作根据本发明的阈值确定装置。在切换之后从信号电平计算单元122输入的并且由信号电平比较单元123计算得出的信号电平输出至增益计算单元124，并且计算出切换之后的声源的增益的初始值。在这种情况下，增益计算单元124用作根据本发明的增益确定装置。

在图5的（a）和（b）所示的图表中，垂直轴表示信号电平（其单位为v:伏特），以及水平轴表示时间（其单位为msec:毫秒）。如图5的（a）所示，当选择的声源是源A时，选择器单元11将信号SB输出至信号电平修正单元12，并且当源A在时刻TS处切换至源B时，选择器单元11将源B的信号SC输出至信号电平修正单元12。

信号P202a（是来自积分电路202a的输出信号）和信号P202b（是来自积分电路202b的输出信号）显示在图5的（b）中。信号电平比较单元123将信号P202a的信号电平（比信号P202b的信号电平高）与在源A的时间段中记录在存储器103中的阈值进行比较。结果，增益计算单元124基于信号P202a或记录在存储器103中的阈值中具有较高信号电平的一个信号来计算增益，并且基于计算出的增益修正信号电平。记录在存储器103中的阈值比信号P202的信号电平高的情况显示在图5的（b）中，并且根据增益xdB来执行信号电平的修正。

然后，在从源A至源B的切换时刻TS，存储在存储器103中的阈值被初始化。就在源B切换之前执行阈值的初始化，并且通过增益计算单元124基于在预定时间段TA期间比信号P202b的信号电平高的信号P202a的信号电平来计算增益ydB。然后，基于该增益ydB，执行信号电平的修正。通过基于从具有长计算时间段（长时间常数）的积分电路202a输出的信号进行增益计算来修正信号电平，可以将信号电平调节为防止用户对声音变化有不协调感觉的状态。另一方面，已成为增益控制基础的信号电平（增益控制结束（即时间段TA的结束）时的信号电平）被记录在存储器103中。

然后，由于在时间段TB期间不存在比记录在存储器103中的阈值的初始值高的信号电平，因此维持增益ydB。另一方面，在TC期间，由于信号P202b在信号P202a的电平之上，并且信号P202b的电平高于时间段TA结束时的信号电平（是记录在存储器103中的阈值的初始值），因此增益计算单元124基于在时间段TC中信号P202b的高于阈值的信号电平计算出比ydB低的增益zdB，从而基于增益z dB来修正信号电平。在这种情况下，增益计算单元124用作根据本发明的增益减小装置。另一方面，将存储器103的阈值更新为时间段TC中信号P202b的最高信号电平。

上述声源的切换时刻可以是除了用户操作切换单元22的情况之外的改变CD或DVD光盘的时刻或者可以是无线电广播期间在程序和CM之间进行切换的时刻。进一步地，如果在切换信号输入至一个声源（例如CD或DVD）的选择器单元11之后就计算增益，其中静默时间段或紧随静默时间段之后的微小信号时间段在切换信号输入至选择器单元11之后实际输入声学信号之前将一直存在，则可能计算出过大增益作为计算结果。因为如此，可以在成为增益计算基础的信号电平变成等于或者高于预定电平时执行增益计算。

除了切换声源之外，还可以通过切换单元22执行阈值的初始值的设置或者增益的初始值的设置。也就是说，在记录于声学装置1的存储单元16中的音乐文件或者存储在从声学装置1的外部连接的装置（USB音频）中的音乐文件的情况下，针对每个文件切换（磁道切换）通过存储器103的阈值的初始化将切换之后再现的音乐文件的信号电平设置作为初始值，并且可以基于该信号电平来计算增益的初始值。

不像CD或DVD的磁道切换，存储于声学装置1的存储单元16中的音乐文件或者存储于USB音频中的音乐文件数据具有对于每个声音文件数据而言显著相同的声级，并因此可以通过在这样的文件切换时刻执行增益控制来向用户提供舒服的声音。

增益计算单元124计算用在增益控制期间的增益（下文称作“目标增益”），并且将该目标增益与当前增益（下文称作“当前增益”）进行比较。如果目标增益大于当前增益，则增益计算单元124增加当前增益，而如果目标增益小于当前增益，则增益计算单元124减小当前增益。由此，更新声学信号电平的增益值。也就是说，增益计算单元124用作根据本发明的增益改变装置。

为了将从信号电平比较单元123输入的信号电平改变至目标增益，增益计算单元124可以输出系数作为增益，其中该系数乘以输入的信号电平成为常数值（参考电平）。例如，如果假设输入电平是0.8v且参考电平是1.0v，则输出的系数为1.25。进一步地，在信号电平处于预定电平范围内的情况下，可以基于计算表（输出与范围对应的增益）进行转换。

此外，为了计算目标增益，增益计算单元124可以使信号电平与目标增益的乘积成为预定常数，或者将输入的信号电平的大小分成若干电平范围，例如，如果信号电平包括在预定电平范围内，则增益计算单元124可以输出预定目标增益。

如果提前已知声源的声学信号的电平有降低的趋势，则可以执行声源的加权。例如，如果提前已知信号电平因从CD至AUX的切换而降低，则对于每个声源的增益可以提前存储在存储单元16中，从而当声源切换至AUX时使用该增益来修正信号电平。

放大器125用作根据本发明的修正装置，并且根据由增益计算单元124计算出的增益增加值和增益减小值来修正声学信号的信号电平。

由于上述处理不会对信号电平没有超过阈值的增益进行改变，因此防止了用户因为增益的频繁改变而对声音有不协调的感觉。另一方面，如果信号电平超过阈值，则也可以防止在声学信号的电平变化大的情况下由于声学信号的饱和而导致的音位变体（出现以减小增益）的发生。进一步地，在声学信号具有的电平高于阈值电平的情况下，可以防止声学信号的饱和，因此可以为用户提供舒服的声音。进一步地，对于由于声源的切换而导致的声学信号的电平的改变而言，可以减少用户手动调节音量的劳动。

可以通过施加于当前输出声音的增益来改变增益控制中信号电平变化的跟踪速度。例如，对于CD的声学信号，平均信号电平被预存储在存储器103中，并且在信号电平处于距离平均信号电平的预定增益范围（例如，±3dB）内的情况下，跟踪速度设置成低于典型状态下的跟踪速度。进一步地，通过使信号电平不发生变化，抑制了改变信号电平的频率，因此可以稳定地向用户提供声音。

计算因当前增益与目标增益之间的差而使得信号电平不饱和时的跟踪速度，并且可以在当前增益朝向目标增益追踪的同时改变跟踪速度。在广播波的情况下，可以以下面方式执行控制：如果其接收灵敏度等于或高于预定水平，则降低跟踪速度，而如果接收灵敏度等于或低于预定水平，则在增益控制中提高关于信号电平的变化的跟踪速度。

<2.操作>

下面，将利用图6来描述由信号电平修正单元12执行的处理。信号电平修正单元12的BPF 121仅使从选择器单元11输出的声学信号的声音频带通过（步骤S101）。然后，计算信号电平的最高电平值（步骤S102）。后面将参照图7来描述该电平计算处理的细节。

然后，基于从切换单元22通过控制单元14输入至选择器单元11的切换控制信号确定信号电平修正单元12是否接收到切换信息。在接收到切换信息的情况下（步骤S103为“是”），记录在信号电平比较单元123的存储器103中的阈值被初始化（步骤S104），并且该处理进行至下一个步骤S105。

如果没有接收到切换信息（步骤S103为“否”），该处理直接进行至步骤S105。然后，在步骤S102中，将在步骤S102中计算出的信号电平与存储器103的阈值相互比较。如果存储器103的阈值在步骤S104中被初始化，则在步骤S102中计算出的信号电平是高的（步骤S105为“是”），因此计算出的信号电平被记录在存储器103中作为阈值的初始值（步骤S106）。将信号电平输出至增益计算单元124。

如果在步骤S102中计算出的信号电平高于记录在存储器103中的阈值（步骤S105为“是”），则通过步骤S 102中的处理计算出的信号电平被更新并记录在存储器103中（步骤S106），并且将信号电平输出至增益计算单元124。另一方面，如果在步骤S105中计算出的信号电平低于存储器103的阈值（步骤S105为“否”），则基于当前增益修正信号电平（步骤S111）。

在完成步骤S106中的处理之后，基于计算出的信号电平来计算增益（步骤S107）。然后，将计算增益与当前增益进行相互比较（步骤S108）。如果当前增益小于计算增益（步骤S108为“是”），则增加增益，并且将该增益设置作为新增益（步骤S109）。然后，基于增加的增益修正信号电平（步骤S111）。

如果当前增益大于计算增益（步骤S108为“否”），则减小增益，并且将该增益设置作为新增益（步骤S110）。然后，基于减小的增益修正信号电平（步骤S111）。

因为通过上述处理除非信号电平超过阈值否则不会改变增益，因此防止用户因为增益的频繁变化而对声音有不协调的感觉。另一方面，如果信号电平超过阈值，则增益减小，因此可以防止在声学信号的电平变化很大的情况下由于声学信号的饱和而导致的音位变体的发生。进一步地，在声学信号具有的电平高于阈值的电平的情况下，可以防止声学信号的饱和，因此可以向用户提供舒服的声音。进一步地，可以减少用户针对由于声源的切换而导致的声学信号的电平变化来手动调节音量的劳动。

然后，将利用图7来描述在图6的步骤S102中的信号电平计算处理的细节。

在计算信号电平的过程中，将右声道Rch的声学信号的绝对值（声学信号的峰值）与左声道Lch的声学信号的绝对值（声学信号的峰值）进行相互比较，并且如果Rch的声学信号的绝对值大于Lch的（步骤S201为“是”），则选择Rch的声学信号的绝对值。然后，将Rch的信号值输入至具有不同时间常数的多个积分电路（步骤S202）。此处，多个电路包括具有相对较大时间常数（计算目标为相对较长的时间段）的积分电路202a和具有相对较小时间常数（计算目标为相对较短的时间段）的积分电路202b。

如果Lch的信号电平高于Rch的信号电平（步骤S201为“否”），则将Lch的信号值输入至具有不同时间常数的多个积分电路（步骤S203）。

然后，将输入至电路202a的信号的信号电平与输入至电路202b的信号的信号电平进行相互比较。如果电路202a的信号电平更高（步骤S204为“是”），则将电路202a的信号电平输出至信号电平比较单元123（步骤S205），而如果电路202b的信号电平更高（步骤S204为“否”），则将电路202b的信号电平输入至信号电平比较单元123（步骤S206）。另一方面，除了上述两个积分电路之外，多个积分电路可以另外地包括具有不同时间常数的积分电路。

<第一实施例的变型示例>

当在计算目标增益之后通过目标增益与当前增益的比较而改变增益时，可以将声学信号的增益缓慢地从当前增益改变至目标增益，并且可以将每次更新时就增益宽度或增益控制而言的对信号电平改变的跟踪速度（到更新下一个增益时的时间间隔）设置为预定值，使得声学信号中不会出现时间不连续现象。例如，通过将在增大增益情况下的变化速度（根据本发明的第一速度）与在减小增益情况下的变化速度（根据本发明的第二速度）相比而使得在减小增益情况下的变化速度（根据本发明的第二速度）更快，可以在声学信号存在饱和可能性的状态下快速降低声学信号的电平。进一步地，通过使增大增益情况下的变化速度比减小增益情况下的变化速度慢，可以防止用户对音量增加有不协调的感觉。在上述描述中，“缓慢地改变增益”指的是在改变前的值与改变后的值之间插入至少一个中间值。

随着改变前的增益与改变后的增益之间的差变得更大，可以增加增益的增长速度。由此，可以将声音增加至易于听到的信号电平，而不需要用户手动调节音量。

其后，将利用图8来描述上述变型示例。在图8的处理流程图中，由步骤S302中的增益控制替换根据第一实施例的图6中从步骤S108至步骤S110的处理。在处理开始时，计时器15开始计数（步骤S301）。其它处理与图6中的那些相同。

图8的步骤S302中的增益控制细节显示在图9的流程图中。首先，在步骤S401中将由增益计算单元124计算出的增益与当前增益进行比较。然后，如果计算增益大于当前增益（步骤S401为“是”），则获得计算增益与当前增益之间的差，以及如果差值大于预定阈值（步骤S402为“是”），则增加增益的更新间隔（时间段）设置为T1（步骤S403）。然后，如果在图8的步骤S301中已开始计数的计时器15的计数值变得大于用于增益增加的更新间隔T1（步骤S405为“是”），则增加增益（步骤S406）。在增加增益之后，将计时器15的计数值复位（步骤S407），并且终止该处理。

如果计时器15的计数值小于更新间隔T1（步骤S405为“否”），则增加计时器15的计数值（步骤S408），并且处理返回至步骤S405以重复执行对计时器15的计数值与更新间隔T1的比较。

如果计算增益与当前增益之间的差值小于阈值（步骤S402为“否”），则设置比步骤S403中的更新间隔T1长的更新间隔T2（步骤S404），并且基于更新间隔T2执行步骤S405之后的处理。由此，如果计算增益与当前增益的差大于预定阈值，则以短间隔（时间段）增加增益，因此可以提升增益增加速度。进一步地，如果计算增益与当前增益之间的差小于预定阈值，则以长间隔（时间段）增加增益，因此可以降低增益增加速度。如上所述，通过根据增益控制的需要量修正信号电平，可以向用户提供舒服的声音。

如果计算增益小于当前增益（步骤S401为“否”），则获得计算增益与当前增益之间的差，并且如果该差值大于预定阈值（步骤S409为“是”），则将减小增益的更新间隔（时间段）设置为T3（步骤S410）。然后，如果在图8的步骤S301中已开始计数的计时器15的计数值变得大于更新间隔T3（步骤S412为“是”），则减小增益（步骤S413）。在减小增益之后，将计时器15的计数值进行复位（步骤S414），并且终止该处理。

如果计时器15的计数值小于更新间隔T3（步骤S412为“否”），则增加计时器15的计数值（步骤S415），并且处理返回至步骤S412以重复执行对计时器15的计数值与更新间隔T3的比较。

如果计算增益与当前增益之间的差值小于阈值（步骤S409为“否”），则设置比步骤S410中的更新间隔T3长的更新间隔T4（步骤S411）。基于更新间隔T4执行步骤S412之后的处理。由此，如果计算增益与当前增益之间的差大于预定阈值，则以短间隔（时间段）减小增益，因此可以提升增益减小速度。进一步地，如果计算增益与当前增益之间的差小于预定阈值，则以长间隔（时间段）减小增益，因此可以降低增益减小速度。如上所述，通过根据增益控制的需要量修正信号电平，可以向用户提供舒服的声音。

<第二实施例>

<3-1.配置>

图10是说明根据本发明的第二实施例的声学装置的信号电平修正单元的框图。根据第二实施例的信号电平修正单元与如图2所示的根据第一实施例的信号电平修正单元不同之处在于：计算增益记录单元126新设置在信号电平修正单元12中以形成信号电平修正单元12a。其它配置与如图2所示的那些相同。

在计算增益记录单元126中，记录了在声源切换前的源的增益。在根据通过切换选择的源的增益被记录在计算增益记录单元126的情况下，读出根据所选择的源的增益。也就是说，如果通过切换选择的源是过去计算了其增益的源，则增益信息存储在计算增益记录单元126中，并且读出通过来自选择器单元11的切换信息的输入而选择的声源的声学信号的增益。由此，根据源的切换的增益计算变得不必要，从而可以通过缩短增益计算时间而快速地向用户提供最佳声音。

另一方面，如果增益未记录在计算增益记录单元126中，则以与第一实施例相同的方式执行增益计算，并且可以向用户提供根据声源的最佳声音。

<3-2.操作>

图11示出由根据第二实施例的信号电平修正单元执行的处理。由根据第二实施例的信号电平修正单元执行的处理与由如图6所示的根据第一实施例的信号电平修正单元执行的处理不同之处在于：在步骤S104中初始化存储器之后增加了从步骤S501至步骤S503的处理。其它处理与根据第一实施例的那些相同。

如果信号电平修正单元12接收到基于从切换单元22经由控制单元14到达选择器单元11的声源的切换信号的切换信息（步骤S103为“是”），则对记录在信号电平比较单元123的存储器103中的阈值进行初始化（步骤S104）。

然后，将切换之前的源的增益记录在计算增益记录单元126中（步骤S501）。然后，确定切换之后的源（为通过切换而选择的源）的增益是否记录在计算增益记录单元126中（步骤S502）。如果记录了通过切换而选择的源的增益，则从计算增益记录单元126读出通过切换而选择的源的增益（步骤S503），并且处理进行至下一个步骤S108。后续处理与参照图6所述的处理相同。

如果未记录通过切换而选择的源的增益（步骤S502为“否”），则执行增益计算处理（步骤S105）。后续处理与参照图6所述的处理相同。

<第三实施例>

<4-1.配置>

图12是示出根据本发明的第三实施例的声学装置的信号电平修正单元的框图。根据第三实施例的信号电平修正单元与如图10所示的根据第二实施例的信号电平修正单元不同之处在于：在第二实施例中设置了一个BPF 121、一个信号电平计算单元122、一个信号电平比较单元123和一个增益计算单元124，而在第三实施例中设置了多个（在该实施例中为两个）这些单元。

另外设置的BPF 121b、信号电平计算单元122b（包括第一积分电路202ab和第二积分电路202bb）、信号电平比较单元123b（包括存储器103b）以及增益计算单元124b计算在当声学装置1接收广播波时通过切换选择的声源是除用于广播波的声源（例如，AM收音机、FM收音机、DTV等）之外的声源的情况下关于广播波的声源的声学信号的增益。由此，与所选择的声源的声音的再现平行地，可以通过提前执行单独源的增益计算而记录增益，因此可以向用户提供根据声源的最佳声音。

<4-2.操作>

图13示出由根据第三实施例的信号电平修正单元执行的处理。由根据第三实施例的信号电平修正单元执行的处理与如图11所示的由根据第二实施例的信号电平修正单元执行的处理不同之处在于：在步骤S111中的信号电平修正之后，在步骤S601至S607中执行广播波的增益计算处理。其它处理与根据第一实施例的那些相同。

在步骤S111中基于根据所选择的源所确定的增益执行信号电平的修正之后，确定根据信号电平的修正的增益计算的负荷是否等于或小于预定量（步骤S601）。如果计算负荷不等于或不小于预定量（步骤S601为“否”），则终止处理。

如果计算负荷等于或小于预定量（步骤S601为“是”），则关于接收的广播波执行与步骤S101相同的BPF处理（步骤S602），并且执行相同的信号电平计算（步骤S603）。

然后，将步骤S603中计算的信号电平与存储器103b中的阈值相互比较（步骤S604）。如果计算信号电平大于存储器的阈值（步骤S604为“是”），则处理进行至下一个步骤S605，并且以与步骤S106相同的方式，将信号电平更新并记录在存储器103b中（步骤S606）。然后，以与步骤S107相同的方式，基于计算的信号电平来计算增益（步骤S606），并且将计算的增益记录在计算增益记录单元126中（步骤S607）。

如果计算的信号电平小于存储器中的阈值（步骤S604为“否”），则基于存储器103b中的阈值来计算增益（步骤S606）。将计算增益记录在计算增益记录单元126中（步骤S607）。

如上所述，尽管已描述了本发明的实施例，然而本发明并不局限于上述实施例，而是可以做出各种变型。

尽管为了方便以连续方式显示了解释各个实施例的流程图中的各个处理，然而可以通过多任务控制功能并行地执行各个细分处理。

本申请要求于2010年4月27日在日本专利局提交的日本专利申请No.2010-101784的优先权，该申请的内容通过参引的方式引入本文中。

Claims (4)

1.一种声学装置，其配置成对从多个声源中选择的一个声源的声学信号进行再现，所述声学装置包括：

第一平均装置，其用于对所述声学信号在第一时间段内的信号电平进行平均以获得第一平均信号；

第二平均装置，其用于对所述声学信号在比所述第一时间段短的第二时间段内的信号电平进行平均以获得第二平均信号；

选择装置，其用于选择所述第一平均信号和所述第二平均信号中具有较高信号电平的一个信号；

比较及阈值更新装置，其用于判定所述一个信号的信号电平是否高于根据所述一个声源所确定的阈值，在判定为所述一个信号的信号电平高于所述阈值的情况下，将所述阈值更新为与所述一个信号的信号电平相同的值；

增益计算装置，其用于在判定为所述一个信号的信号电平高于所述阈值的情况下根据所述一个信号的信号电平来计算所述声学信号的增益，如果当前增益小于计算增益，则增大当前增益，如果计算增益小于当前增益，则减小当前增益；以及

修正装置，其用于根据所述增益来修正所述声学信号的信号电平。

2.根据权利要求1所述的声学装置，其中，所述比较及阈值更新装置将所述阈值更新为与所述一个信号的最高信号电平相同的值。

3.根据权利要求1或2所述的声学装置，还包括:

切换装置，其用于根据用户的操作来切换所述多个声源；以及

阈值确定装置，其用于响应于声源的切换，根据切换声源后由所述选择装置选择的所述一个信号的信号电平来确定与切换后的声源相对应的所述阈值的初始值。

4.一种对从多个声源中选择的一个声源的声学信号进行再现的增益控制方法，所述方法包括：

对所述声学信号在第一时间段内的信号电平进行平均以获得第一平均信号；

对所述声学信号在比所述第一时间段短的第二时间段内的信号电平进行平均以获得第二平均信号；

选择所述第一平均信号和所述第二平均信号中具有较高信号电平的一个信号；

判定所述一个信号的信号电平是否高于根据所述一个声源所确定的阈值；

在判定为所述一个信号的信号电平高于所述阈值的情况下，将所述阈值更新为与所述一个信号的信号电平相同的值，并且根据所述一个信号的信号电平来计算所述声学信号的增益，如果当前增益小于计算增益，则增大当前增益，如果计算增益小于当前增益，则减小当前增益；以及

根据所述增益来修正所述声学信号的信号电平。