CN103916097B - 用于处理音频信号的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于处理音频信号的设备和方法，所述音频信号处理设备包括：信号检测器，从输入信号的低频信号检测长期包络和短期包络；控制器，控制通过检测到的低频信号的长期包络和短期包络确定的输入信号的节拍区段内的增益。因此，可针对完全混合的内容增强低音的动态特性，以便向听众提供具有经完善的节奏感的输出声音。

Description

用于处理音频信号的设备和方法

技术领域

与示例性实施例一致的设备和方法涉及一种用于处理音频信号的设备和方法，更具体地，涉及一种控制输入信号的增益的音频信号处理设备及其音频信号处理方法。

背景技术

随着近来电视（TV）、家庭影院、平板个人计算机（PC）、移动电话等的利用增加，对于电影、音乐等中更生动的声音的需求已经逐渐增加。

例如，较低范围包括使听众感受到节拍感的分量，并且因此有可能通过控制与较低范围声音的动态特性相应的增益来增强听众感受到的节奏感。

图1示出根据常规技术的增强较低范围声音的声音宽度扩展设备（sound widthexpanding apparatus）（以下称为“扩展器”）的示例。

如图1中所示，用于增强较低范围声音的扩展器通过针对预设的阈值监视输入信号的电平并且产生增益控制信号来调整输出电平。因此，如果整个输入信号的电平超出通过预设的阈值可检测的范围，则没有操作可被执行。此外，输出电平被调整为多达预设的扩展率，会出现电平的调整过高或过低的误操作的问题。

因此，通常以这样的方式来操作用于增强较低范围声音的常规扩展器：声学专家直接根据输入声音的特性来设置增益值。因此，通常在创建音乐（即，混音）时，使用常规扩展器。

同时，可根据另一常规技术将对音色没有影响的极低频信号添加到声音信号，以增强较低范围的感觉。

图2示出根据常规技术的添加极低频信号的声音宽度扩展设备的示例。

如图2中所示，以这样的方式来实现用于添加极低频信号的常规扩展器：在混音期间，在专家的精确控制下将适量的极低频信号添加到必要的区段。

因此，由于通常需要经验和技术，因此多数用于增强较低范围声音或增加极低频信号的混音由声学专家手动执行。此外，对于普通听众而言，具有难以应用于完全混合的内容的问题，并且具有难以应用于电影和音乐的实际欣赏的问题。

发明内容

一个或更多个示例性实施例可提供一种音频信号处理设备，所述音频信号处理设备包括：信号检测器，从输入信号的低频信号检测长期包络和短期包络；控制器，控制通过检测到的低频信号的长期包络和短期包络确定的输入信号的节拍区段内的增益。

信号检测器可使用低频信号的激昂区段和舒缓区段来检测低频信号的长期包络和短期包络。

信号检测器可包括：第一比较器，根据低频信号的长期包络和短期包络的振幅比来输出低频信号的电平变化。

增益控制器可基于接收到的电平变化，根据低频信号的长期包络和短期包络的振幅比来控制节拍区段的增益。

增益控制器可产生增益控制信号，使得增益随着低频信号的长期包络和短期包络之间的电平差减小而变大。

增益控制器可将增益控制信号应用于输入信号或低频信号。

用于确定是否控制输入信号的增益的阈值可根据电平变化而变化。

信号检测器还可检测输入信号的全范围信号的长期包络。

增益控制器可通过将与低频信号的短期包络值相应的极低频信号添加到节拍区段内的输入信号来控制节拍区段的增益。

音频信号处理设备还可包括：极低频信号产生器，产生极低频信号；增益控制器，可产生用于确定极低频信号在节拍区段中的添加量以与低频信号的短期包络值相应的增益控制信号，并且将增益控制信号添加到产生的极低频信号。

增益控制器可将添加了增益控制信号的极低频信号添加到输入信号或低频信号。

信号检测器可包括：第二比较器，针对振幅将低频信号的长期包络和短期包络与全范围信号的长期包络进行比较，并且输出用于确定节拍区段的打开/关闭信号。

如果根据第二比较器的输出信号，低频信号的短期包络的振幅小于低频信号的长期包络的振幅的预设比，则增益控制器可确定区段不是节拍区段。

如果根据第二比较器的输出信号，低频信号的长期包络的振幅小于全范围信号的长期包络的振幅的预设比，则增益控制器可确定区段不是节拍区段。

音频信号处理设备还可包括：低通滤波器，检测低频信号。

根据示例性实施例的一方面，一种音频信号处理方法包括：从输入信号的低频信号检测长期包络和短期包络；控制通过检测到的低频信号的长期包络和短期包络确定的输入信号的节拍区段内的增益。

检测步骤可包括：使用低频信号的激昂区段和舒缓区段来检测低频信号的长期包络和短期包络。

音频信号处理方法还可包括：根据低频信号的长期包络和短期包络的振幅比来输出低频信号的电平变化。

控制增益的步骤可包括：基于接收到的电平变化，根据低频信号的长期包络和短期包络的振幅比来控制节拍区段的增益。

控制增益的步骤可包括：产生增益控制信号，使得增益随着低频信号的长期包络和短期包络之间的电平差减小而变大。

所述音频信号处理方法还可包括：将增益控制信号应用于输入信号或低频信号。

用于确定是否控制输入信号的增益的阈值可根据电平变化而变化。

音频信号处理方法还可包括：检测输入信号的全范围信号的长期包络。

控制增益的步骤还可包括：可通过将与低频信号的短期包络值相应的极低频信号添加到节拍区段内的输入信号来控制节拍区段的增益。

音频信号处理方法还可包括产生极低频信号，并且控制增益的步骤可包括：产生用于确定极低频信号在节拍区段中的添加量以与低频信号的短期包络值相应的增益控制信号，并且将增益控制信号添加到产生的极低频信号。

音频信号处理方法还可包括：将添加了增益控制信号的极低频信号添加到输入信号或低频信号。

音频信号处理方法还可包括：针对振幅将低频信号的长期包络和短期包络与全范围信号的长期包络进行比较；并且输出用于确定节拍区段的打开/关闭信号。

音频信号处理方法还可包括：如果根据比较器的输出信号，低频信号的短期包络的振幅小于低频信号的长期包络的振幅的预设比，则确定区段不是节拍区段。

音频信号处理方法还可包括：如果根据比较器的输出信号，低频信号的长期包络的振幅小于全范围信号的长期包络的振幅的预设比，则确定区段不是节拍区段。

音频信号处理方法还可包括：通过低通滤波器来检测低频信号。

附图说明

通过以下结合附图的对示例性实施例的描述，以上和/或其它方面将变得清楚和更容易理解，其中：

图1示出根据常规技术的增强较低范围声音的声音宽度扩展设备的示例；

图2示出根据常规技术的添加极低频信号的声音宽度扩展设备的示例；

图3是示出根据第一示例性实施例的音频信号处理设备的配置的框图；

图4是示出图3的信号检测器的配置的框图；

图5和图6示出根据第一示例性实施例的音频信号的波形；

图7是示出常规音频信号处理设备中阈值和增益控制信号之间的相互关系的曲线图；

图8是示出根据第一示例性实施例的音频信号处理设备中阈值变化的示例的曲线图；

图9是示出根据第一示例性实施例的音频信号处理设备中增益变化的示例的曲线图；

图10是示出根据第二示例性实施例的音频信号处理设备的配置的框图；

图11是示出图10的信号检测器的配置的框图；

图12是示出图10的增益产生器的配置的框图；

图13和图14示出根据第二示例性实施例的音频信号的波形；

图15是示出根据第三示例性实施例的音频信号处理设备的配置的框图；

图16是示出图15的信号检测器的配置的框图；

图17是示出根据第一示例性实施例的音频信号处理过程的流程图；

图18是示出根据第二示例性实施例或第三示例性实施例的音频信号处理过程的流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述示例性实施例。

示例性实施例涉及一种音频信号处理设备。可通过声音宽度扩展设备（在下文中称为“扩展器”）来实现这些实施例中的音频处理设备，其中，所述声音宽度扩展设备增强较低范围声音或者将极低频信号添加到输入音频信号。“极低频信号”被定义为具有从3到300Hz的频率的极低频（ELF）范围内的电磁波（或无线电波）。在本发明中，极低频信号可被产生为具有40Hz的频率。通常，ELF频率范围可被用作比超低频（SLF）范围和特低频（VLF）范围低的范围。

这些实施例中的音频信号处理设备从输入信号的较低范围信号（即，低频信号或低音信号）检测长期包络（long-term envelop）和短期包络（short-term envelop），并且使用检测到的较低范围信号的长期包络和短期包络，从而产生用于控制输入信号的节拍区段的增益的增益控制信号。根据实施例，较低范围信号可以是低频信号。所述产生的增益控制信号被应用于原始输入信号，并且作为输出音频信号而输出，从而听众可听到使用节奏感增强的或具有更加动态的节拍感的声音。

图3是示出根据第一示例性实施例的音频信号处理设备100的配置的框图，并且图4是示出图3的信号检测器110的配置的框图。

如图3中所示，根据第一示例性实施例的音频信号处理设备100包括：信号检测器110，从输入信号的较低范围信号检测电平变化；增益控制器120，基于在信号检测器110中检测到的电平变化控制输入信号的增益。在图3中所示的第一示例性实施例中，音频信号处理设备100的信号检测器110接收预先划分的较低范围信号，但不限于此。可选地，可另外提供低通滤波器（LPF，未示出），用于从全范围输入信号划分出较低范围信号。低通滤波器可包括在信号检测器110中，或者被提供为音频信号处理设备100的单独的元件。

如图4中所示，信号检测器110包括：长期包络检测器111，用于检测较低范围信号的长期包络；短期包络检测器112，用于检测较低范围信号的短期包络；第一比较器113，用于根据较低范围信号的长期包络和短期包络之间的振幅比来输出较低范围信号中的电平变化。

长期包络检测器111和短期包络检测器112使用较低范围信号的激昂（attack）区段和舒缓（release）区段来分别检测长期包络和短期包络。激昂区段与如图5和图6中的短区段所示的从声音的起始点到最大电平点的区段相应。舒缓区段与如图5和图6中的长区段所示的声音变小并消失的区段相应。

图5和图6示出根据第一示例性实施例的音频信号的波形。图5示出较低范围输入信号的各个波形、以及较低范围信号的长期包络和短期包络；而图6示出较低范围输出信号的各个波形、较低范围信号的长期包络和短期包络、以及增益控制信号。

作为较低范围信号的长期包络和短期包络之间的比率，第一比较器113的输出值指示较低范围信号中的电平变化，并且该输出值被发送到增益控制器120。参照图5，较低范围信号中的电平变化越高，长期包络和短期包络之间的差越小。

因此，提供本示例性实施例中的第一比较器113，以在较低范围信号的长期包络和短期包络之间的振幅差变小时增加输出值（即，与该比率相应的电平变化）。例如，在图5中，在长期包络和短期包络具有较小振幅的时间点a的电平变化小于在长期包络和短期包络在振幅上差异大的时间点b的电平变化。因此，第一比较器113在时间点a的输出值大于在时间点b的输出值。

如图3中所示，增益控制器120包括：增益产生器121，基于从信号检测器110接收的电平变化产生增益控制信号；第一信号复用器122，输出由产生的增益控制信号扩展的较低范围输出信号。例如，图3示出第一信号复用器122将增益控制应用于较低范围信号，但不限于此。可选地，音频信号处理设备100可将增益控制应用于全范围信号。

如果从信号检测器110接收到的长期包络和短期包络之间的比率（即，电平变化）增加，则增益产生器121将该区段确定为存在节拍的节拍区段，并且产生具有正相关的增益控制信号以与接收到的比率相应。因此，增益产生器121产生增益控制信号，以便在较低范围信号的长期包络和短期包络之间的电平差小时增加增益。

根据第一示例性实施例，通过基于较低范围信号的长期包络值和短期包络值之间的比率的较低范围的电平变化确定添加了增益控制信号的节拍区段。参照图5和图6，第一比较器113的输出值为高的区段t1-t2和区段t3-t4被确定为节拍区段。因此，如图6中所示，将理解的是，在区段t1-t2和区段t3-t4产生增益控制信号，并且将输出信号调整为与图5的输入信号相比具有比区段t1-t2和区段t3-t4中的增益高1的增益。

此外，增益产生器121针对确定的节拍区段产生具有与长期包络和短期包络之间的比率相应的振幅的增益控制信号，其中，所述比率示出的从信号检测器接收到的较低范围电平的变化。因此，在时间点a产生的增益控制信号具有高电平，并且在时间点c的增益控制信号具有比在时间点a的电平低的电平。由于在不属于节拍区段的时间点b不产生增益控制信号，故增益控制信号具有0的振幅，并且因此增益控制值变为1，因此不执行增益控制。

在根据第一示例性实施例的音频信号处理设备100中，用于确定是否执行输入信号的前述增益控制的阈值根据较低范围信号的长期包络和短期包络中电平变化而变化，并且增益的振幅也根据较低范围信号的长期包络和短期包络中的电平变化而变化。

图7是示出常规音频信号处理设备中阈值和增益控制信号之间的相互关系的曲线图，图8是示出根据第一示例性实施例的音频信号处理设备中阈值变化的示例的曲线图，并且图9是示出根据第一示例性实施例的音频信号处理设备中增益变化的示例的曲线图。

如图7中所示，常规音频信号处理设备将输入信号与不变的阈值进行比较，当输入信号等于或高于相应的阈值时，产生根据不变的扩展率控制其增益的输出信号。因此，当输入信号低于阈值时不执行增益控制，并且因此针对具有小振幅的音频信号，完全不能期望因对较低范围声音的控制而增强节拍的效果。

另一方面，如图8中所示，在音频信号处理设备100中，阈值根据较低范围信号中的电平改变而变化。

在阈值如以上那样地根据较低范围信号的电平变化而变化的音频信号处理设备100中，能够针对任何电平的输入信号进行增益控制。更详细地，当输入具有高电平的较低范围信号时，如果连续输入具有比该信号的电平高的电平的较低范围信号，则确定发生电平变化，并且因此产生高于1的增益控制信号，以便扩展（即，放大）输出电平。尽管具有低电平的较低范围信号被输入，但是如果连续输入具有比该信号的电平高的电平的较低范围信号，则确定发生电平变化，并且因此产生高于1的增益控制信号，以便扩展输出电平。因此，即使输入具有比常规阈值低得多的电平的信号，如果连续输入的较低范围信号的电平变得比该信号的电平至少高一点，则确定发生电平变化，并且因此产生高于1的增益控制信号，以便扩展输出电平。

如图9中所示，在根据第一示例性实施例的音频信号处理设备100中，增益控制量（即，扩展率）根据较低范围信号的电平变化而变化。具体地，由于基于较低范围信号的长期包络和短期包络之间的振幅比确定扩展率，因此如果两个包络的振幅彼此相似，则产生比1高得多的增益，以便大幅扩展输出信号。此外，如果两个包络之间存在差，则产生比1高一点的增益，以便使输出相对稍高。

第一信号复用器122将由增益产生器121产生的增益控制信号应用于较低范围信号，并且因此输出扩展的较低范围信号。由于输出的较低范围信号在节拍区段经历了用于扩展的增益控制，因此在低音节拍方面，输出的较低范围信号比输入的较低范围信号增强得更多，因此允许听众感受到更加完善的节拍感。

图10是示出根据第二示例性实施例的音频信号处理设备200的配置的框图，图11是示出图10的信号检测器210的配置的框图，并且图12是示出图10的增益产生器221的配置的框图。

与第一示例性实施例相比，第二示例性实施例的特性在于：还通过检测全范围信号的长期包络，并且将与较低范围短期包络相应的极低频信号添加到输入信号来执行增益控制。

如图10中所示，根据第二示例性实施例的音频信号处理设备200包括：信号检测器210，用于通过输入信号的较低范围信号和全范围信号来检测低音节拍；增益控制器220，用于通过由信号检测器210检测到的低音节拍来控制输入信号的增益；极低频信号产生器230，用于产生极低频信号。图10中所示的在第二示例性实施例中，示出音频信号处理设备200的信号检测器210接收预先分离的较低范围信号和全范围信号，但不限于此。可选地，可提供低通滤波器（LPF，图16中示出的215），用于从全范围输入信号分离较低范围信号。将参照图15和图16来更加详细地描述设置有这样的低通滤波器215的实施例。

如图11中所示，信号检测器210包括：长期包络检测器211，用于检测较低范围信号的长期包络；短期包络检测器212，用于检测较低范围信号的短期包络；长期包络检测器213，用于检测全范围信号的长期包络；第二比较器214，用于针对振幅将较低范围信号的长期包络和短期包络与全范围信号的长期包络进行比较，并且因此输出用于确定节拍区段的打开/关闭信号。

长期包络检测器211和短期包络检测器212使用较低范围信号的激昂区段和舒缓区段来分别检测长期包络和短期包络。激昂区段指如图13和图14中的短区段所示的从声音的起始点到声音的最大电平点的区段。舒缓区段指如图13和图14中的长区段所示的声音变小并消失的区段。同样地，长期包络检测器213通过全范围信号检测长期包络。

图13和图14示出根据第二示例性实施例的音频信号的波形。图13示出较低范围输入信号的各个波形、以及较低范围输入信号的长期包络和短期包络；而图14示出较低范围输出信号的各个波形、较低范围信号的长期包络和短期包络、极低频信号和打开/关闭信号。

第二比较器214针对振幅将较低范围信号的长期包络和短期包络与全范围信号的长期包络进行比较，并且因此输出用于确定节拍区段的打开/关闭信号。在图14中示出所述产生的打开/关闭信号。

具体地，如果较低范围信号的短期包络的振幅小于较低范围信号的长期信号的预设比率，则第二比较器214输出与非节拍区段相应的关闭信号。此外，如果较低范围信号的长期包络的振幅小于全范围信号的长期包络的预设比率，则第二比较器214输出与非节拍区段相应的关闭信号。在此，预设比率指可存储在音频信号处理设备200的存储器（未示出）中的预设阈值。

例如，在图14中，根据从第二比较器214输出的打开/关闭信号，区段t5-t6和区段t7-t8被确定为节拍区段。

如图10中所示，增益控制器220包括：增益产生器221，用于基于从信号检测器210接收到的打开/关闭信号和较低范围信号的短期包络来产生增益控制信号；第二信号复用器224，用于将增益控制信号添加到从极低频信号产生器230接收到的极低频信号；第一添加器225，用于输出通过将从第二信号复用器224输出的极低频信号添加到较低范围信号扩展的较低范围输出信号。在图10中，第一添加器225的输出信号是增益受控制的较低范围信号，但不限于此。可选地，音频信号处理设备200可将增益控制应用于全范围信号。

极低频信号产生器230产生具有80Hz或80HZ以下的频率的极低频信号。在第二示例性实施例中，产生具有40Hz的频率的极低频信号。

如图12中所示，增益产生器221包括：第三信号复用器222，用于将从信号检测器210接收到的打开/关闭信号与较低范围信号的短期包络信号进行组合，以便产生增益控制信号。

更详细地，参照图14，从信号检测器210接收到的打开/关闭信号是打开的区段t5-t6和区段t7-t8被确定为产生节拍的节拍区段。增益产生器221针对节拍区段t5-t6和节拍区段t7-t8产生具有正相关的增益控制信号，以与较低范围信号的短期包络信号相应。

因此，较低范围信号的短期包络值被发送到增益产生器221，并且用于确定极低频信号的添加量。也就是说，在增益产生器221的输入信号之中的打开/关闭信号是打开的区段内，较低范围信号的短期包络振幅指示低音节拍分量的振幅，并且因此极低频信号的添加量被关联为与较低范围信号的短期包络振幅具有正相关。此外，在打开/关闭信号是关闭的区段内，确定不存在低音节拍分量，并且因此极低频信号的添加量变为0。

第二复用器224将与前述极低频信号的添加量相应地产生的增益控制信号与从极低频信号产生器230接收到的极低频信号进行组合，以便产生极低频信号。因此，如图14中所示，将理解的是，由第二复用器224产生的极低频信号被产生为在节拍区段内具有除了0之外的值。同样地，与图13的输入信号相比，如图14中所示，在添加了极低频信号的节拍区段内，从第一添加器225输出的较低范围输出信号经历了扩展的增益控制，从而向听众提供在感受较低范围的感觉方面经完善的声音。

图15是示出根据第三示例性实施例的音频信号处理设备200的配置的框图，并且图16是示出图15的信号检测器210的配置的框图。

与第二示例性实施例相比，第三实施例的特性在于：还提供低通滤波器215，用于从全范围信号提取较低范围信号；并且提供第二添加器，用于将极低频信号添加到全范围输入信号。因此，以与图10至图12中所示的第二示例性实施例的标号和术语相同的标号和术语来表示除了低通滤波器215和第二添加器226之外的其它元件，并且将省略详细描述以避免重复描述。

如图15中所示，根据第三示例性实施例的音频信号处理设备200包括：信号检测器210，用于从全范围输入信号检测低音节拍；增益控制器220，用于通过由信号检测器210检测到的低音节拍来控制输入信号的增益；极低频信号产生器230，用于产生极低频信号。

如图16中所示，信号检测器210包括：低通滤波器（LPF）215，用于从全范围输入信号分离较低范围信号；长期包络检测器211，用于检测从低通滤波器215接收到的较低范围信号的长期包络；短期包络检测器212，用于检测较低范围信号的短期包络；长期包络检测器213，用于检测全范围信号的长期包络；第二比较器214，用于将较低范围信号的长期包络和短期包络与全范围信号的长期包络进行比较，并且因此输出用于确定节拍区段的打开/关闭信号。

图16示出低通滤波器215被包括在信号检测210中的示例，但不限于此。可选地，低通滤波器可被与音频信号处理器100分离地提供。

如图15中所示，增益控制器220包括：增益产生器221，用于基于较低范围信号的短期包络和从信号检测器210接收到的打开/关闭信号来产生增益控制信号；第二复用器224，用于将增益控制信号添加到从极低频信号产生器230接收到的极低频信号；第二添加器226，用于将第二复用器224的极低频信号添加到全范围信号，并输出扩展的输出信号。图15示出第二添加器226输出应用了增益控制的全范围信号的示例，但不限于此。可选地，音频信号处理设备200可将增益控制应用于从低通滤波器215接收到的较低范围信号。

极低频信号产生器230产生等于或低于80Hz的极低频信号。在第三示例性实施例中，产生40Hz的极低频信号。

如图12中所示，增益产生器221包括：第三信号复用器222，将从信号检测器210接收到的打开/关闭信号与较低范围信号的短期包络信号进行组合，并产生增益控制信号。

第二复用器224产生这样的极低频信号，在所述极低频信号中与极低频信号的添加量相应地产生的增益控制信号和从极低频信号产生器230接收到的极低频信号被组合。因此，如图14中所示，由第二复用器224产生的极低频信号在节拍区段内具有除了0之外的值，并且同样地，与图13的输入信号相比，在添加了极低频信号的节拍区段，从第二添加器226输出的较低范围输出信号经历扩展的增益控制。因此，听众可感受到增强了较低范围的感觉的声音。

以下，将参照图17和图18来描述所述示例性实施例中的音频信号处理方法。

图17是示出根据第一示例性实施例的音频信号处理过程的流程图。

如图17中所示，音频信号处理设备100的信号检测器110检测较低范围信号的长期包络和短期包络（S402）。在此，信号检测器110可使用较低范围信号的激昂区段和舒缓区段，通过长期包络检测器111和短期包络检测器112来分别检测长期包络和短期包络。操作S402还可包括：从输入信号（即，全范围信号）分离较低范围信号。

信号检测器110的第一比较器113根据在操作S402检测到的长期包络和短期包络之间的振幅比来输出较低范围信号中的电平变化（S404）。在此，基于在操作S402检测到的长期包络和短期包络之间的振幅比来确定输出电平变化，并且确定是否执行增益控制的阈值根据电平变化而变化。

增益控制器120的增益产生器121接收在操作S402输出的电平变化，并且基于接收到的电平变化来产生用于控制节拍区段的增益的增益控制信号（S406）。在此，执行了增益控制的区段被称为节拍区段。如果存在较低范围信号的长期包络和短期包络之间的电平比变大的区段，则该区段被确定为产生节拍的节拍区段。

增益控制器120输出应用了在操作S406产生的增益控制信号的输入信号或较低范围信号（S408）。

因此，在根据第一示例性实施例的音频信号处理设备100中，由在操作S406产生的增益控制信号来控制节拍区段的增益，并且如果较低范围信号的长期包络和短期包络之间的电平差小，则将增益控制为变大。

图18是示出根据第二示例性实施例或第三示例性实施例的音频信号处理过程的流程图。

如图18中所示，音频信号处理设备200的信号检测器210检测较低范围信号的长期包络和短期包络以及全范围信号的长期包络（S502）。在此，信号检测器210使用较低范围信号的激昂区段和舒缓区段，以通过长期包络检测器211和短期包络检测器212来分别检测较低范围信号的长期包络和短期包络，并且使用全范围信号的激昂区段和舒缓区段，以通过长期包络检测器213来检测全范围信号的长期包络。操作S502还可包括：从输入信号（例如，全范围信号）分离较低范围信号。

信号检测器210的第二比较器214针对振幅将较低范围信号的长期包络和短期包络与在操作S502检测的全范围信号的长期包络进行比较（S504）。

此外，第二比较器214基于操作S504中的比较结果来输出确定节拍区段的打开/关闭信号（S506）。基于第二比较器214的输出信号，如果较低范围信号的短期包络的振幅小于较低范围信号的长期包络的振幅的预设比率，则输出与非节拍区段相应的关闭信号，并且如果较低范围信号的长期包络的振幅小于全范围信号的长期包络信号的预设比率，则输出与非节拍区段相应的关闭信号。

同时，极低频信号产生器230可产生预定的极低频信号（例如，40Hz）（S509）。

增益控制器220的增益产生器221针对在操作S506确定的节拍区段产生用于确定极低频信号的添加量的增益控制信号（S510）。在此，极低频信号的添加量与在操作S502检测到的较低范围信号的短期包络值相应，并且与低音节拍具有正相关。

增益控制器220将在操作S510产生的增益控制信号应用于在操作S509产生的极低频信号（S512）。

此外，增益控制器220将在操作S512输出的极低频信号添加到输入信号或较低范围信号（S514）。

因此，在根据第二和第三示例性实施例的音频信号处理设备200中，通过添加应用了在操作S510产生的增益控制信号的极低频信号来控制节拍区段的增益，并且将添加极低频信号的增益控制为与较低范围信号的短期包络相应。

因此，根据第一示例性实施例，根据较低范围信号中的电平变化来检测节拍区段，并且根据较低范围信号的特性来调整用于增益控制的扩展率，以便可针对完全混合的内容增强低音的动态特性，从而向听众提供具有经完善善的节奏感的输出声音。

此外，根据第二和第三示例性实施例，将极低频信号添加到检测到的输入信号的节拍区段，并且根据较低范围信号的特性来自动地控制低频信号的添加量，以便针对完全混合的内容在听众没有任何单独的操作的情况下，输出增强了较低范围感受的感觉的声音。

尽管已经示出并描述了一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可针对这些示例性实施例做出改变，其中，在权利要求及其等同物中限定本发明的范围。

Claims (15)

1.一种音频信号处理设备，包括：

信号检测器，从输入信号的低频信号检测长期包络和短期包络；

增益控制器，如果检测到的低频信号的长期包络和短期包络之间的电平变化小于阈值，则产生用于增加输入信号的节拍区段内的增益的增益控制信号，并基于所述增益控制信号控制所述节拍区段内的增益。

2.根据权利要求1所述的音频信号处理设备，其中，信号检测器使用低频信号的激昂区段和舒缓区段来检测低频信号的长期包络和短期包络。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的音频信号处理设备，其中，信号检测器包括：第一比较器，根据低频信号的长期包络和短期包络的振幅比来输出低频信号的所述电平变化。

4.根据权利要求3所述的音频信号处理设备，其中，增益控制器基于接收到的所述电平变化，根据低频信号的长期包络和短期包络的振幅比来控制所述节拍区段的增益。

5.根据权利要求3所述的音频信号处理设备，其中，用于确定是否产生所述增益控制信号的所述阈值根据所述电平变化而变化。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的音频信号处理设备，其中，信号检测器还检测输入信号的全范围信号的长期包络。

7.根据权利要求6所述的音频信号处理设备，还包括：极低频信号产生器，产生极低频信号，

其中，增益控制器通过将与低频信号的短期包络值相应的极低频信号添加到所述节拍区段内的输入信号来控制所述节拍区段的增益。

8.根据权利要求6所述的音频信号处理设备，其中，信号检测器包括：第二比较器，针对振幅将低频信号的长期包络和短期包络与全范围信号的长期包络进行比较，并且输出用于确定所述节拍区段的打开/关闭信号。

9.一种音频信号处理方法，包括：

从输入信号的低频信号检测长期包络和短期包络；

如果检测到的低频信号的长期包络和短期包络之间的电平变化小于阈值，则产生用于增加输入信号的节拍区段内的增益的增益控制信号；

基于所述增益控制信号控制所述节拍区段内的增益。

10.根据权利要求9所述的音频信号处理方法，其中，检测步骤包括：使用低频信号的激昂区段和舒缓区段来检测低频信号的长期包络和短期包络。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的音频信号处理方法，还包括：根据低频信号的长期包络和短期包络的振幅比来输出低频信号的所述电平变化。

12.根据权利要求11所述的音频信号处理方法，其中，控制增益的步骤包括：基于接收到的所述电平变化，根据低频信号的长期包络和短期包络的振幅比来控制所述节拍区段的增益。

13.根据权利要求12所述的音频信号处理方法，还包括：将所述增益控制信号应用于输入信号或低频信号。

14.根据权利要求9或权利要求10所述的音频信号处理方法，还包括：检测输入信号的全范围信号的长期包络。

15.根据权利要求14所述的音频信号处理方法，还包括：产生极低频信号，

其中，控制增益的步骤包括：通过将与低频信号的短期包络值相应的极低频信号添加到所述节拍区段内的输入信号来控制所述节拍区段的增益。