CN103491482A - 一种用于移动终端的音频处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于移动终端的音频处理装置，所述装置包括：低音过滤器，对音频信号进行滤波处理，产生低音音频信号；反相器，对所述低音播放信号进行反相处理，产生低音反相音频信号；第一扬声器，播放所述低音播放信号；第二扬声器，播放所述低音反相音频信号；第一音室，所述第一和第二扬声器相对设置于所述第一音室内。本发明通过对低音信号的反相处理及播放，可有效提高低音信号的播放效果。

Description

一种用于移动终端的音频处理装置

技术领域

本发明涉及音频信号处理技术领域，特别是一种用于移动终端的音频处理装置。

背景技术

随着移动终端的发展，移动终端上集中了越来越多的功能。其中，声音播放是其中一项很重要的功能。但是，现今移动终端上的声音播放主要采用单声道播放，不能满足人们日益增长的高品质听觉享受的要求。

现有技术提供了一种立体声环绕音效增强电路，通过设计两级滤波电路，第一级高通滤波过滤掉低频干扰，第二级滤波电路对左右声道的的差值信号进行滤波处理，然后分别叠加到一级滤波后的左右声道主信号上进行输出，从而实现立体声效果。

但是，这种方法将音频信号的低频成分均通过喇叭输出时，由于喇叭的振幅比较大，导致音腔中的空气压力比较大，喇叭的振动受到抑制，造成低音性能差，影响用户的使用体验。

发明内容

为此，本发明提出一种用于移动终端的音频处理装置，可充分地消除由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或多个问题。

本发明另外的优点、目的和特性，一部分将在下面的说明书中得到阐明，而另一部分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本发明的实施中学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本发明目的和优点。

本发明提供了一种用于移动终端的音频处理装置，其特征在于，所述装置包括：

低音过滤器，对音频信号进行滤波处理，产生低音音频信号；

反相器，对所述低音播放信号进行反相处理，产生低音反相音频信号；

第一扬声器，播放所述低音播放信号；

第二扬声器，播放所述低音反相音频信号；

第一音室，所述第一和第二扬声器相对设置于所述第一音室内。

优选的，所述低音过滤器为低通滤波器。

优选的，所述第一扬声器为低音喇叭。

优选的，所述第二扬声器为平衡喇叭。

优选的，所述音频处理装置进一步包括高通滤波器及高音喇叭，所述高通滤波器对所述音频信号进行高通滤波处理，产生高音播放信号，并发送至所述高音喇叭中进行播放。

优选的，所述音频处理装置进一步包括第二音室，所述高音喇叭设置于所述第二音室内。

优选的，所述音频信号为左声道音频信号。

优选的，所述音频信号为右声道音频信号。

优选的，所述音频处理装置进一步包括音频放大器和信号源，所述信号源输出原始音频信号，所述音频放大器对所述原始音频信号进行放大处理，以产生所述音频信号。

优选的，所述移动终端为手机。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过设置倒相器对低音播放信号进行倒相处理以产生低音倒相播放信号，并设置低音喇叭播放低音播放信号，设置平衡喇叭播放低音倒相播放信号，并将低音喇叭和平衡喇叭相对设置于第一音腔内，由于在第一音腔内，低音喇叭和平衡喇叭相对设置，且同时播放相互倒相的播放信号，使得低音喇叭可以根据信号的大小作充分的自由活塞运动，从而优化了低音性能。

附图说明

图1为根据本发明实施例的、用于移动终端的音频处理装置的结构示意图。

图2是根据本发明第一实施例的音频处理装置的具体电路图；

图3是根据本发明第二实施例的音频处理装置的电路结构示意图；

图4是根据本发明第三实施例的音频处理装置的具体电路图；

图5是根据本发明第三实施例的手机的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明所述的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，在本发明第一实施例中，本发明的音频处理电路包括低通滤波器101、倒相器102、低音喇叭103、平衡喇叭104以及第一音腔105。

其中，低通滤波器101对音频信号100进行低通滤波处理，其中可优选截取小于300赫兹的频率，产生低音播放信号，倒相器102对低音播放信号进行倒相处理，产生低音倒相播放信号，低音喇叭103播放该低音播放信号，平衡喇叭104播放该低音倒相播放信号，而低音喇叭103和平衡喇叭104相对设置于第一音腔105内。

通过低通滤波器101过滤掉音频信号100中的高频信号，产生低音播放信号并直接输入到低音喇叭103进行输出。并且该低音播放信号同时输入至倒相器102进行倒相处理，产生对应的低音倒相播放信号，该低音倒相播放信号的相位滞后于低音播放信号180度，且该低音倒相播放信号输入至平衡喇叭104进行输出。

其中，低音喇叭103和平衡喇叭104可设置为技术参数完全一致，使得输入至低音喇叭103的低音播放信号与输入至平衡喇叭104的低音倒相播放信号振幅相同，相位相差180度，并且由于低音喇叭103和平衡喇叭104共享音腔(具体而言相对设置于所述第一音腔105内)，使得第一音腔105内的压强几乎保持不变，从而使得低音喇叭103几乎可以完全随着低音播放信号的大小作充分的自由活塞运动。由此，通过以上设置，使得低音喇叭103的输出性能得到了极大的提高。

值得注意的是，低音喇叭103和平衡喇叭104的技术参数也可以设置为不同，如振幅设置为不同，比方说在低音喇叭103振幅较大于平衡喇叭104振幅时，第一音腔105会受到音腔内部空气的反作用力，从而使得低音喇叭103的振幅相对理论值明显减弱，此时，虽其不能达到与技术参数完全一致时的技术效果，但相对于没有设置倒相器102和平衡喇叭104的情况而言，亦可以达到较佳的技术效果。

下面请参见图2，其中图2是根据本发明第一实施例的音频处理电路的具体电路图，如图2所示，本发明的音频处理电路的电路图设计如图2所示，低通滤波器101可用电感或磁珠B1实现，音频信号100经过电感或磁珠B1，电感或磁珠B1对音频信号100中的高频部分进行过滤，起到低通滤波的作用，可具体选择电感或磁珠B1的参数，使得其截止频率近似f＝1/(2*π*R3*C2)，从而将音频信号100的频率低于f＝1/(2*π*R3*C2)的部分过滤出来，以产生低音播放信号，可利用此低音播放信号直接驱动低音喇叭103(其内阻一般为8欧姆)。

此低音播放信号同时输入到倒相器102进行倒相处理，其中，该倒相器102中放大器U2的正负极分别连接到电压VDD和-VDD，正负极电压幅度相等、极性相反，放大器U2的正极输入接地，这样偏置电流为0伏，从而确保放大器U2对输入信号的正负部分都能放大。而电阻R5和R4的阻值相同，从而确保放大器U2输入输出信号幅度一致、极性相反，起到倒相的作用。倒相器102将低通滤波器输出的低音播放信号进行倒相处理后，获得相位相差180的低音倒相播放信号，然后利用该低音倒相播放信号驱动与低音喇叭103参数一致的平衡喇叭104。

请参见图3，图3是根据本发明第二实施例的音频处理电路的电路结构示意图，如图3所示，本发明第二实施例进一步在第一实施例的基础上设置有音频放大器109、信号源Vin、高通滤波器106、高音喇叭107以及第二音腔108。

其中，信号源Vin输出原始音频信号，音频放大器109对原始音频信号进行放大处理，以产生音频信号100，高通滤波器106对音频信号100进行高通滤波处理，其中可优选截取大于300赫兹的频率，以产生高音播放信号，高音喇叭107播放高音播放信号，高音喇叭107设置于第二音腔108内。其中，第一音腔105和第二音腔108各自为独立的音腔，从而保证高音播放信号和低音播放信号互不干扰，而且，第一音腔105的体积大于第二音腔108的体积，以保证低音播放信号及高音播放信号均获得良好的低音、高音性能。

并请参见图4，图4是根据本发明第二实施例的音频处理电路的具体电路图，如图4所示，其中图4在图2所示电路图的基础上增设了音频放大器109、高通滤波器106以及高音喇叭107。

由音频信号源Vin输出的原始音频信号首先经过音频放大器109进行放大，音频放大器109的前端由电阻R1和电容C1组成高通滤波器，用于将原始音频信号中的直流偏置去除，其截止频率为f＝1/(2*π*R1*C1)。原始音频信号通过高通滤波器后剩下交流信号部分，送到放大器U1的正极输入进行放大，放大器U1的正负极分别连接到电压VDD和-VDD，正负极电压幅度相等、极性相反，放大器U1的正极输入接地，这样偏置电流为0伏，从而确保放大器U1对输入信号的正负部分都能放大、且输出的音频信号100不含直流偏置信号。放大器U1的放大倍数由电阻R1和R2决定，即音频信号100近似等于：原始音频信号中的交流部分*R2/R1。

放大器U1输出的音频信号100经过电容C2和电阻R3组成的高通滤波器106，该高通滤波器106的截止频率为f＝1/(2*π*R3*C2)，放大器U1输出的音频信号100的频率高于f＝1/(2*π*R3*C2)部分(即高音播放信号)可以通过，该高音播放信号驱动高音喇叭107(内阻为8欧姆)工作。

放大器U1输出的音频信号100经过电感或磁珠B1，电感或磁珠B1对高频部分进行过滤，起到低通滤波器的作用，通过选择电感或磁珠B1的参数，使得低通滤波器101的截止频率近似f＝1/(2*π*R3*C2)，从而将放大器U1输出的音频信号100的频率低于f＝1/(2*π*R3*C2)部分(即低音播放信号)被过滤出来。此低音播放信号可直接驱动低音喇叭103(内阻为8欧姆)；同时通过低通滤波器101输出的低音播放信号可输入到倒相器102进行倒相处理。倒相器102中的放大器U2的正负极分别连接到电压VDD和-VDD，正负极电压幅度相等、极性相反，放大器U2的正极输入接地，这样偏置电流为0伏，从而确保放大器U2对输入信号的正负部分都能放大。电阻R5和R4值相同，从而确保放大器U2输入输出信号幅度一致、极性相反，起到倒相的作用。倒相器102将低通滤波器101输出的低音播放信号倒相后获得相位相差180的低频信号(即低音倒相播放信号)，然后利用低音倒相播放信号驱动与低音喇叭103参数一致的平衡喇叭104。通过设置高通滤波器106及低通滤波器101的参数，可以实现如下效果。

在高音部分(音频信号100的信号频率远高于f＝1/(2*π*R3*C2)的部分)，高通滤波器106对音频信号100进行高通滤波处理，由于低通滤波器101的隔离作用，几乎没有高音部分输出给低音喇叭103和平衡喇叭104，所以高音部分几乎完全通过高音喇叭107输出。

在频率接近截止频率部分(音频信号100的信号频率接近于f＝1/(2*π*R3*C2)的部分)，由于音频信号同时通过高通滤波器106和低通滤波器101，其幅值均有一定减弱(音频信号100的信号频率高于f＝1/(2*π*R3*C2)时，通过低通滤波器101后的低音播放信号幅度衰减更多，音频信号100中信号频率低于f＝1/(2*π*R3*C2)时，通过高通滤波器106后的高音播放信号幅度衰减更多)。此时，高音喇叭107、低音喇叭103、平衡喇叭104同时工作，能够防止在音频信号100的信号频率高于f＝1/(2*π*R3*C2)时，高通滤波器106立刻完全截止其输出，造成高音喇叭107没有输出从而导致当音频信号100频率在截止频率f＝1/(2*π*R3*C2)附近上下浮动时，由于高音喇叭107时而有输出、时而没有输出，造成用户听觉明显的不适，同样地，对于低音喇叭103亦如此，所以在本实施例中，通过平滑地改变高音喇叭107和低音喇叭103的信号幅度，有效地提高了音频信号100变化时，用户听觉的舒适度。

在低音部分(音频信号100频率远低于f＝1/(2*π*R3*C2))，由于高通滤波器106的隔离作用，几乎没有音频信号100输出给高音喇叭107，而由于低音喇叭103和平衡喇叭104的作用，第一音腔105里面的气压在低音喇叭103工作时保持不变，低音喇叭103可以随着低音播放信号的幅度自由的振动，令到低音性能得到提高。

另外，在直流部分(直流偏置，音源频率100远低于f＝1/(2*π*R1*C1)，设计中f＝1/(2*π*R1*C1)远低于f＝1/(2*π*R3*C2)，f＝1/(2*π*R1*C1)设计在30赫兹到50赫兹左右)由于音频放大器109的输入端隔离作用，所以其对喇叭的输出没有影响，从延长喇叭的寿命。

值得注意的是，在本发明的第一和第二实施例中，上述的音频信号100可为左声道音频信号或右声道音频信号，本发明对此不作限定。

请参见图5，图5是根据本发明第三实施例的手机的电路结构示意图，如图5所示，在本发明第二实施例中，进一步揭示了一种手机，其包括第二实施例所述的音频处理电路，并且，由于考虑到左右声道的不同，因此，在本发明的第二实施例中，设置了两个第二实施例所述的音频处理电路，两个音频处理电路的区别在于输入信号不同，具体分别为左声道音频信号和右声道音频信号，并且，第二实施例中所述的信号源具体可为手机中的基带信号处理芯片200，其中，基带信号处理芯片200具有端口Vin和端口Vin’，其中端口Vin输出原始左声道音频信号，端口Vin’输出原始右声道音频信号。其中，同时设置左、右声道音频信号，可以实现良好的立体声播放效果。

在本实施例中，平衡喇叭104、104’可朝向手机内部设置，使得平衡喇叭104、104’的输出是朝向手机内部，由于受到手机外壳的隔离作用，由平衡喇叭104、104’输出的声音泄露到手机外面的部分会得到了极大的减弱(至少有数十倍的衰减)，与此同时，低音喇叭103、103’还在工作，也就是说平衡喇叭104、104’输出泄露到手机外面的声音比低音喇叭103、103’输出的声音要小数十倍，从而可以忽略不计，因此、该设计极大的提高了手机的低音性能。

并且，利用手机的基带信号处理芯片200作为信号源输出左声道音频信号和右声道音频信号，具体而言，可利用基带信号处理芯片200上的音频信号输出端口输出左声道音频信号和右声道音频信号。

因此，本发明通过设置倒相器对低音播放信号进行倒相处理以产生低音倒相播放信号，并设置低音喇叭播放低音播放信号，设置平衡喇叭播放低音倒相播放信号，并将低音喇叭和平衡喇叭相对设置于第一音腔内，由于在第一音腔内，低音喇叭和平衡喇叭相对设置，且同时播放相互倒相的播放信号，使得低音喇叭可以根据信号的大小作充分的自由活塞运动，从而优化了低音性能。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于移动终端的音频处理装置，其特征在于，所述装置包括：

低音过滤器，对音频信号进行滤波处理，产生低音音频信号；

反相器，对所述低音播放信号进行反相处理，产生低音反相音频信号；

第一扬声器，播放所述低音播放信号；

第二扬声器，播放所述低音反相音频信号；

第一音室，所述第一和第二扬声器相对设置于所述第一音室内。

2.根据权利要求1所述的用于移动终端的音频处理装置，其特征在于，所述低音过滤器为低通滤波器。

3.根据权利要求1所述的用于移动终端的音频处理装置，其特征在于，所述第一扬声器为低音喇叭。

4.根据权利要求3所述的用于移动终端的音频处理装置，其特征在于，所述第二扬声器为平衡喇叭。

5.根据权利要求1所述的用于移动终端的音频处理装置，其特征在于，所述音频处理装置进一步包括高通滤波器及高音喇叭，所述高通滤波器对所述音频信号进行高通滤波处理，产生高音播放信号，并发送至所述高音喇叭中进行播放。

6.根据权利要求5所述的用于移动终端的音频处理装置，其特征在于，所述音频处理装置进一步包括第二音室，所述高音喇叭设置于所述第二音室内。

7.根据权利要求1所述的用于移动终端的音频处理装置，其特征在于，所述音频信号为左声道音频信号。

8.根据权利要求1所述的用于移动终端的音频处理装置，其特征在于，所述音频信号为右声道音频信号。

9.根据权利要求1所述的用于移动终端的音频处理装置，其特征在于，所述音频处理装置进一步包括音频放大器和信号源，所述信号源输出原始音频信号，所述音频放大器对所述原始音频信号进行放大处理，以产生所述音频信号。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的用于移动终端的音频处理装置，其特征在于，所述移动终端为手机。

Images