CN104823460A - 失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法 - Google Patents

Abstract

一种失真声音校正补充装置，其目的是即使在扬声器等中输出声音发生失真的情况下也降低该声音的失真以提高音质，包括：第一滤波器部，用于基于扬声器中发生失真的频率来生成校正带信号；信号电平检测部，用于检测校正带信号的信号电平；第一查找表部，用于确定控制信号；第二查找表部，用于确定校正量；校正带提取信号生成部，用于通过将校正带信号乘以控制信号来生成校正带提取信号；校正信号生成部，用于通过从输入信号中减去校正带提取信号来生成校正信号；第一边缘检测部(54)，用于根据校正带提取信号生成泛音信号；滤波器部(57,58)，用于抑制泛音信号的高频范围和低频范围的信号电平；第一放大部(59)，用于放大泛音信号；第二滤波器部(62)，用于根据泛音信号生成补充信号；以及输出信号生成部，用于通过将补充信号和校正信号相加来生成输出信号。

Description

失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法

技术领域

本发明涉及失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法，尤其涉及能够抑制在从扬声器输出的输出信号中产生的失真声音并提高音质的失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法。

背景技术

传统上，提出了用以校正车内的声学特性的各种装置和方法。例如，首先，在诸如车内等的收听环境中，在诸如驾驶员的座椅等的特定位置处设置麦克风，并且测量扬声器和麦克风之间的频率特性。然后，使滤波器的频率设置、振幅设置和频带设置最优化以处于目标应答曲线的容许范围内，由此校正频率特性。这种方法是已知的(例如，参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-224100

发明内容

发明要解决的问题

然而，即使如上所述对频率特性进行校正，在特定频带的校正量大的情况下以及在以相对较大的音量输出音乐等的情况下，也由于超过扬声器的再现能力而产生失真声音。结果，音质可能大幅劣化。

近年来，紧凑型车辆的市场不断增长，并且相对低价的车辆越来越流行。紧凑型车辆中所安装的功率放大器和扬声器不必具有高的再现能力。因此，存在声学机器的再现能力可能受到功率放大器和扬声器的性能限制的可能性。在这种情况下，即使在如上所述对频率特性进行校正之后，也存在声学机器的再现能力可能与放大器和扬声器的再现能力不一致的问题。

例如，在产生失真声音的情况下，通过音场校正降低适当频带(或者在多数情况下为低频)的增益以抑制失真。然而，简单地降低增益会导致低频范围的输出减少。因此，存在从可听度方面低频变薄的问题。

本发明是有鉴于上述问题而作出的，并且其目的是提供一种失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法，其中该失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法即使在由于扬声器等的特性而导致可能在特定频率处容易产生失真的情况下也能够大幅减少适当频率处的声音的失真，并且提高音质。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，根据本发明的一种失真声音校正补充装置，用于将进行输出信号的输出的扬声器中发生失真的频率视为特定频率、并且将从所述扬声器所输出的所述输出信号在所述特定频率处没有发生失真的最大信号电平视为特定信号电平，所述失真声音校正补充装置包括：第一滤波器部，用于通过使用中心频率是所述特定频率的峰值滤波器来对输入信号进行滤波处理，以生成校正带信号；信号电平检测部，用于计算所述校正带信号的振幅的绝对值以进行最大值检测，从而检测所述校正带信号的信号电平；第一查找表部，用于基于所述信号电平检测部所检测到的信号电平，来将超过所述特定信号电平的信号电平相对于所检测到的信号电平的比例确定为控制信号的值；第二查找表部，用于基于所述信号电平检测部所检测到的信号电平，来确定对基于所述特定频率所生成的泛音信号进行放大所使用的校正量；校正带提取信号生成部，用于将所述校正带信号乘以所述控制信号，以生成校正带提取信号；校正信号生成部，用于从所述输入信号中减去所述校正带提取信号，以生成校正信号；电平检测信号生成部，用于计算所述校正带提取信号的绝对值并截除直流成分，以生成电平检测信号；第一边缘检测部，用于检测所述校正带提取信号从负侧变为正侧的时刻，以生成振幅为1的脉冲串作为所述泛音信号；第一加权部，用于将所述泛音信号乘以所述电平检测信号，以对所述泛音信号进行加权；第一相位反转部，用于对所述第一加权部进行了加权的泛音信号进行相位反转；低通滤波器部，用于通过使用低通滤波器来对所述第一相位反转部进行了相位反转的泛音信号进行滤波处理，以抑制所述泛音信号的高频范围的信号电平；高通滤波器部，用于抑制所述低通滤波器部进行了滤波处理的泛音信号的低频范围的信号电平；第一放大部，用于将所述高通滤波器部进行了滤波处理的泛音信号乘以通过将所述校正量与基于所述输入信号所确定出的放大初始值相加所计算出的增益，以放大该泛音信号；第二滤波器部，用于通过使用具有所述第一滤波器部所使用的所述峰值滤波器的逆特性的滤波器来对所述第一放大部放大后的泛音信号进行滤波处理，以抑制放大后的泛音信号中的所述特定频率的信号电平，由此生成补充信号；以及输出信号生成部，用于将所述补充信号与所述校正信号相加，以生成输出信号。

根据本发明的一种失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法，所述失真声音校正补充装置用于将进行输出信号的输出的扬声器中发生失真的频率视为特定频率、并且将从所述扬声器所输出的所述输出信号在所述特定频率处没有发生失真的最大信号电平视为特定信号电平，所述失真声音校正补充方法包括以下步骤：校正带信号生成步骤，用于利用第一滤波器部、通过使用中心频率是所述特定频率的峰值滤波器来对输入信号进行滤波处理，以生成校正带信号；信号电平检测步骤，用于利用信号电平检测部计算所述校正带信号的振幅的绝对值以进行最大值检测，从而检测所述校正带信号的信号电平；控制信号确定步骤，用于利用第一查找表部、基于所述信号电平检测步骤中所检测到的信号电平，将超过所述特定信号电平的信号电平相对于所检测到的信号电平的比例确定为控制信号的值；校正量确定步骤，用于利用第二查找表部、基于所述信号电平检测步骤中所检测到的信号电平，确定对基于所述特定频率所生成的泛音信号进行放大所使用的校正量；校正带提取信号生成步骤，用于利用校正带提取信号生成部将所述校正带信号乘以所述控制信号，以生成校正带提取信号；校正信号生成步骤，用于利用校正信号生成部从所述输入信号中减去所述校正带提取信号，以生成校正信号；电平检测信号生成步骤，用于利用电平检测信号生成部计算所述校正带提取信号的绝对值并截除直流成分，以生成电平检测信号；泛音信号生成步骤，用于利用第一边缘检测部检测所述校正带提取信号从负侧变为正侧的时刻，以生成振幅为1的脉冲串作为所述泛音信号；第一加权步骤，用于利用第一加权部将所述泛音信号乘以所述电平检测信号，以对所述泛音信号进行加权；第一相位反转步骤，用于利用第一相位反转部对所述第一加权步骤中进行了加权的泛音信号进行相位反转；低通滤波处理步骤，用于利用低通滤波器部、通过使用低通滤波器对所述第一相位反转步骤中进行了相位反转的泛音信号进行滤波处理，以抑制所述泛音信号的高频范围的信号电平；高通滤波处理步骤，用于利用高通滤波器部抑制所述低通滤波处理步骤中进行了滤波处理的泛音信号的低频范围的信号电平；第一放大步骤，用于利用第一放大部将所述高通滤波处理步骤中进行了滤波处理的泛音信号乘以通过将所述校正量与基于所述输入信号所确定出的放大初始值相加所计算出的增益，以放大该泛音信号；补充信号生成步骤，用于利用第二滤波器部、通过使用具有所述校正带信号生成步骤中所使用的所述峰值滤波器的逆特性的滤波器，对所述第一放大步骤中放大后的泛音信号进行滤波处理，以抑制放大后的泛音信号中的所述特定频率的信号电平，由此生成补充信号；以及输出信号生成步骤，用于利用输出信号生成部将所述补充信号与所述校正信号相加，以生成输出信号。

利用根据本发明的失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法，从输入信号中提取扬声器中发生失真的频率(特定频率)的成分，因此生成校正带信号。将超过特定信号电平的信号电平相对于校正带信号的比例设置为控制信号的值，并且确定用于放大泛音信号的校正量。因此，通过将校正带信号乘以控制信号所获得的校正带提取信号表示输入信号中的具有特定频率并且超过特定信号电平的信号电平。因此，通过从输入信号中减去校正带提取信号所生成的校正信号是信号电平从特定频率的信号电平降低至没有发生失真的信号电平的信号。

另一方面，基于校正带提取信号来生成泛音信号。所生成的泛音信号是包括频率为特定频率的两倍或三倍以上高的脉冲串的信号。此外，随着将所生成的泛音信号乘以通过向放大初始值加上校正量所计算出的增益，该泛音信号被放大。在这种情况下，基于作为通过从输入信号中提取特定频率成分所产生的信号的校正带信号的信号电平来确定校正量。因此，可以根据该校正量利用泛音信号在特定频率处补充受到抑制的信号电平。

在输出信号生成部中将利用第二滤波器部抑制了特定频率的信号电平的泛音信号(补充信号)和为了防止失真而在特定频率处降低信号电平的校正信号相加。结果，可以以抑制失真声音并且利用泛音信号补充特定频率处的可听度方面的音质的方式生成输出信号。

此外，关于放大后的泛音信号，由于利用低通滤波器来进行滤波处理，因此抑制了高频范围的泛音信号的信号电平。因此，高频范围的泛音信号的信号输出不会导致发生失真声音或异常噪声。

在上述的失真声音校正补充装置中，所述低通滤波器部所使用的所述低通滤波器的截止频率可以被设置为比所述第一滤波器部所使用的所述峰值滤波器的中心频率高的频率。

在上述的失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法中，所述低通滤波处理步骤中所使用的所述低通滤波器的截止频率可以被设置为比所述校正带信号生成步骤中所使用的所述峰值滤波器的中心频率高的频率。

这样，利用根据本发明的失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法，将低通滤波器部所使用的低通滤波器的截止频率设置为比第一滤波器部所使用的峰值滤波器的中心频率高的频率。结果，在抑制频率为特定频率的两倍高的泛音信号的输出和频率为特定频率的三倍高的泛音信号的输出的同时，可以分阶段抑制频率为特定频率的较大倍数的泛音信号的输出。因此，可以使得收听者能够充分识别利用泛音信号补充的特定频率的可听度方面的音质。此外，可以有效地防止由于高频范围的泛音信号的信号输出而可能发生的失真声音或异常噪声。

在上述的失真声音校正补充装置中，所述放大初始值可以是根据所述特定频率和所述输入信号的采样频率、通过以下表达式所确定出的：放大初始值[dB]＝20log₁₀(特定频率[Hz]/采样频率[Hz])。

在上述的失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法中，所述放大初始值可以是根据所述特定频率和所述输入信号的采样频率、通过以下表达式所确定出的：放大初始值[dB]＝20log₁₀(特定频率[Hz]/采样频率[Hz])。

利用根据本发明的失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法，通过使用上述的关系式，根据特定频率和输入信号的采样频率来确定放大初始值。这样，确定了放大初始值。因此，可以计算最适合特定频率的泛音信号的放大初始值。此外，在将校正量与放大初始值相加之后，利用放大部来放大泛音信号。因此，将与输入信号中的特定频率的信号电平的波动相对应的适当放大应用于泛音信号。结果，可以提高输出信号中的音质。

在上述的失真声音校正补充装置中，所述第一查找表部所确定出的控制信号的值是表示超过所述特定信号电平的信号电平相对于所检测到的所述校正带信号的信号电平的比例的增益系数，在所述校正带信号的信号电平为所述特定信号电平以下的情况下，可以将所述增益系数设置为0，以及在所述校正带信号的信号电平大于所述特定信号电平的情况下，可以根据所检测到的信号电平的增加量来将所述增益系数设置为大于0且小于1的值。

在上述的失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法中，所述控制信号确定步骤中所确定出的控制信号的值是表示超过所述特定信号电平的信号电平相对于所检测到的所述校正带信号的信号电平的比例的增益系数，在所述校正带信号的信号电平为所述特定信号电平以下的情况下，可以将所述增益系数设置为0，以及在所述校正带信号的信号电平大于所述特定信号电平的情况下，可以根据所检测到的信号电平的增加量来将所述增益系数设置为大于0且小于1的值。

利用根据本发明的失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法，如果校正带信号的信号电平为特定信号电平以下，则将增益系数的值设置为0。如果信号电平大于特定信号电平，则将增益系数的值设置为大于0且小于1的值。因此，如果校正带信号的信号电平为特定信号电平以下、因此没有发生失真，则增益系数的值为0，并且校正带提取信号的信号电平为0。因此，即使原样使用输入信号作为校正信号(校正信号＝输入信号)，在输出信号中也不会发生失真。

即使在校正带信号的信号电平大于特定信号电平的情况下、并且在根据输出信号可能发生失真的情况下，由于增益系数大于0，因此校正带提取信号也表示超过了特定信号电平的信号电平。因此，通过从输入信号中减去校正带提取信号所产生的校正信号是信号电平被抑制成不超过特定信号电平的信号。此外，基于超过特定信号电平的信号电平(或基于校正带提取信号的信号电平)来放大泛音信号。因此，可以通过使用与受到抑制的信号电平相对应的校正量来放大泛音信号。结果，可以从可听度方面利用泛音信号充分补偿(补充)受到抑制的信号电平。

在上述的失真声音校正补充装置中，在所述校正带信号的信号电平为所述特定信号电平以下的情况下，所述第二查找表部可确定出的校正量为0，以及在所述校正带信号的信号电平大于所述特定信号电平的情况下，可以基于所述校正带信号的信号电平和所述特定信号电平之间的差的值来确定所述校正量。

在上述的失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法中，在所述校正带信号的信号电平为所述特定信号电平以下的情况下，所述校正量确定步骤中可确定出的校正量为0，以及在所述校正带信号的信号电平大于所述特定信号电平的情况下，可以基于所述校正带信号的信号电平和所述特定信号电平之间的差的值来确定所述校正量。

利用根据本发明的失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法，如果校正带信号的信号电平为特定信号电平以下，则校正量的值为0。在校正带信号的信号电平为特定信号电平以下的情况下，在输出信号中没有发生失真。因此，无需放大泛音信号。因此，可以通过将校正量设置为0来抑制不必要的放大处理。

如果校正带信号的信号电平大于特定信号电平，则基于特定信号电平和校正带信号的信号电平之间的差的值来确定校正量的值。在校正带信号的信号电平大于特定信号电平的情况下，在输出信号中可能发生失真。使用特定信号电平和校正带信号的信号电平之间的差的值作为校正量以放大泛音信号。结果，可以通过放大泛音信号来充分补偿(补充)在特定频率处信号电平受到抑制的校正信号的音质。

上述的失真声音校正补充装置还可以包括：第二边缘检测部，用于生成通过从脉冲串中每隔一个脉冲进行间隔剔除所生成的振幅为1的信号作为1/2泛音信号，其中所述脉冲串是通过检测所述校正带提取信号从负侧变为正侧的时刻所生成的；第二加权部，用于将所述1/2泛音信号乘以所述电平检测信号，以对所述1/2泛音信号进行加权；第二相位反转部，用于对所述第二加权部进行了加权的1/2泛音信号进行相位反转；峰值滤波器部，用于通过使用中心频率为所述特定频率一半的峰值滤波器来对所述第二相位反转部进行了相位反转的1/2泛音信号进行滤波处理；第二放大部，用于将所述峰值滤波器部进行了滤波处理的1/2泛音信号乘以如下的增益，以放大该1/2泛音信号，其中所述增益是通过将所述校正量与通过20log₁₀(特定频率[Hz]/2×输入信号的采样频率[Hz])所计算出的1/2泛音用放大初始值相加所计算出的；以及相加部，用于将所述第一放大部放大后的泛音信号与所述第二放大部放大后的1/2泛音信号相加，以生成新的泛音信号，其中，所述第二滤波器部通过使用具有所述第一滤波器部所使用的所述峰值滤波器的逆特性的滤波器来对所述相加部所生成的新的泛音信号进行滤波处理，以抑制所述新的泛音信号中的所述特定频率的信号电平，由此生成补充信号，以及所述输出信号生成部将所述补充信号与所述校正信号相加，以生成输出信号。

上述的失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法还可以包括以下步骤：1/2泛音信号生成步骤，用于利用第二边缘检测部生成通过从脉冲串中每隔一个脉冲进行间隔剔除所生成的振幅为1的信号作为1/2泛音信号，其中所述脉冲串是通过检测所述校正带提取信号从负侧变为正侧的时刻所生成的；第二加权步骤，用于利用第二加权部将所述1/2泛音信号乘以所述电平检测信号，以对所述1/2泛音信号进行加权；第二相位反转步骤，用于利用第二相位反转部对所述第二加权步骤中进行了加权的1/2泛音信号进行相位反转；峰值滤波处理步骤，用于利用峰值滤波器部、通过使用中心频率为所述特定频率一半的峰值滤波器来对所述第二相位反转步骤中进行了相位反转的1/2泛音信号进行滤波处理；第二放大步骤，用于利用第二放大部将所述峰值滤波处理步骤中进行了滤波处理的1/2泛音信号乘以如下的增益，以放大该1/2泛音信号，其中所述增益是通过将所述校正量与通过20log₁₀(特定频率[Hz]/2×输入信号的采样频率[Hz])所计算出的1/2泛音用放大初始值相加所计算出的；以及相加步骤，用于利用相加部将所述第一放大步骤中放大后的泛音信号与所述第二放大步骤中放大后的1/2泛音信号相加，以生成新的泛音信号，其中，在所述补充信号生成步骤中，所述第二滤波器部通过使用具有所述校正带信号生成步骤中所使用的所述峰值滤波器的逆特性的滤波器来对所述相加部所生成的新的泛音信号进行滤波处理，以抑制所述新的泛音信号中的所述特定频率的信号电平，由此生成补充信号，以及在所述输出信号生成步骤中，所述输出信号生成部将所述补充信号与所述校正信号相加，以生成输出信号。

如上所述，利用根据本发明的失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法，将泛音信号和1/2泛音信号相加以生成补充信号，并且将该补充信号与校正信号相加以生成输出信号。因此，泛音信号和1/2泛音信号的相乘效果有助于提高从扬声器输出的输出信号的音质。

发明的效果

利用根据本发明的失真声音校正补充装置和失真声音校正补充方法，从输入信号中提取扬声器中发生失真的频率(特定频率)的成分，因此生成校正带信号。将超过了特定信号电平的信号电平相对于校正带信号的比例确定为控制信号的值，并且确定用于放大泛音信号的校正量。因此，通过将校正带信号乘以控制信号所获得的校正带提取信号表示输入信号中的具有特定频率并且超过特定信号电平的信号电平。因此，通过从输入信号中减去校正带提取信号所生成的校正信号是信号电平从特定频率的信号电平降低至没有发生失真的电平的信号。

另一方面，基于校正带提取信号来生成泛音信号。所生成的泛音信号是包括频率为特定频率的两倍或三倍以上高的脉冲串的信号。此外，随着将所生成的泛音信号乘以通过将校正量与放大初始值相加所计算出的增益，该泛音信号被放大。在这种情况下，基于作为通过从输入信号中提取特定频带成分所产生的信号的校正带信号的信号电平来确定校正量。因此，可以根据该校正量来利用泛音信号来补充特定频率处受到抑制的信号电平。

在输出信号生成部中将利用第二滤波器部抑制了特定频率的信号电平的泛音信号(补充信号)和为了防止失真而在特定频率处降低信号电平的校正信号相加。结果，可以以抑制失真声音并且利用泛音信号补充特定频率的可听度方面的音质的方式生成输出信号。

此外，关于放大后的泛音信号，由于利用低通滤波器来进行滤波处理，因此抑制了高频范围的泛音信号的信号电平。因此，高频范围的泛音信号的信号输出不会导致发生失真声音或异常噪声。

附图说明

图1是示出根据实施例1的失真声音校正低频范围补充装置的示意结构的框图。

图2是示出根据实施例1的失真校正部的示意结构的框图。

图3是示出根据实施例1的信号电平检测部的示意结构的框图。

图4是示出根据实施例1的校正增益计算部的示意结构的框图。

图5是示出根据实施例1的增益设置部的示意结构的框图。

图6是示出根据实施例1的低频范围补充部的示意结构的框图。

图7(a)是示出根据实施例1的失真校正部的各功能单元的参数的表1，并且图7(b)是示出根据实施例1的低频范围补充部的各功能单元的参数的表2。

图8(a)是示出根据实施例1的在来自扬声器的输出信号的输入电平改变的情况下所发生的失真成分的信号电平的图，并且图8(b)是示出根据实施例1的失真校正部的第一滤波器部的峰值滤波器的滤波器特性的图。

图9(a)是示出在将图7的表1的参数设置在第一滤波器部中之后、在使用正弦波作为输入信号的情况下的输入信号的振幅变化的图，图9(b)是示出在图9(a)所示的输入信号中从第一滤波器部输出的输出信号的振幅变化的图，图9(c)是示出在设置表1的参数之后、在使用音乐信号作为输入信号的情况下的输入信号的振幅变化的图，并且图9(d)是示出在图9(c)所示的输入信号中从第一滤波器部输出的输出信号的振幅变化的图。

图10(a)和(b)是以线性显示和分贝显示的方式示出使用正弦波作为输入信号的情况下从最大值检测部和最大值保持部所输出的最大值检测信号和最大值保持信号的图；并且图10(c)和(d)是以线性显示和分贝显示的方式示出使用音乐信号作为输入信号的情况下从最大值检测部和最大值保持部所输出的最大值检测信号和最大值保持信号的图。

图11(a)是示出第一查找表部的转换表的图；并且图11(b)是示出第二查找表部的转换表的图。

图12(a)和(b)是示出失真校正部根据所输入的信号的信号电平校正失真的频带的校正特性的图。

图13(a)～(d)是输入至起音释音滤波器部的最大值保持信号和从起音释音滤波器部输出的AR滤波器输出信号的图，其中图13(a)和(b)是示出在输入信号是正弦波的情况下的线性显示输出和分贝显示输出的图，并且图13(c)和(d)是示出在输入信号是音乐信号的情况下的线性显示输出和分贝显示输出的图。

图14(a)和(c)是示出输入至第一查找表部的AR滤波器输出信号和从第一LPF部输出的控制信号的图，并且图14(b)和(d)是示出输入至第二查找表部的AR滤波器输出信号和从第二查找表部输出的校正量的图，其中图14(a)和(b)是示出在输入信号是正弦波的情况下的线性显示输出和分贝显示输出的图，并且图14(c)和(d)是示出在输入信号是音乐信号的情况下的线性显示输出和分贝显示输出的图。

图15(a)和(c)是示出输入至第二相加部的输入信号的图，并且图15(b)和(d)是示出第二相加部中所计算出的校正信号的图，其中图15(a)和(b)是示出输入信号是正弦波的情况的图，并且图15(c)和(d)是示出输入信号是音乐信号的情况的图。

图16(a)是示出在输入信号是正弦波的情况下的校正带提取信号的振幅变化的图，并且图16(b)是示出在输入信号是音乐信号的情况下的校正带提取信号的振幅变化的图。

图17(a)是示出第一HPF部和第二LPF部的滤波器特性的图，并且图17(b)是示出第三LPF部和第二HPF部的特性的图。

图18(a)是示出在输入信号是正弦波的情况下的低频范围用校正带提取信号的图，并且图18(b)是示出放大图18(a)所示的低频范围用校正带提取信号的时间间隔的图。

图19(a)是示出在输入信号是音乐信号的情况下的低频范围用校正带提取信号的图，并且图19(b)是示出放大图19(a)所示的低频范围用校正带提取信号的时间间隔的图。

图20(a)和(b)是示出从电平检测信号生成部输出的电平检测信号和从边缘检测部输出的泛音信号的图，其中图20(a)是示出输入信号是正弦波的情况的图，并且图20(b)是示出输入信号是音乐信号的情况的图。

图21(a)和(b)是示出特定频率被提取的输入信号的频率特性和利用相位反转部进行了相位反转的泛音信号的频率特性的图，其中图21(a)是示出输入信号是正弦波的情况的图，并且图21(b)是示出输入信号是音乐信号的情况的图。

图22(a)和(b)是示出进行放大处理之前的泛音信号的频率特性和进行放大处理之后的泛音信号的频率特性的图，其中图22(a)是示出输入信号是正弦波的情况的图，并且图22(b)是示出输入信号是音乐信号的情况的图。

图23(a)和(c)是以线性显示的方式示出放大部中的放大值(放大初始值+校正量)的图，并且图23(b)和(d)是以分贝显示方式示出放大部中的放大值(放大初始值+校正量)的图，其中图23(a)和(b)是示出输入信号是正弦波的情况的图，并且图23(c)和(d)是示出输入信号是音乐信号的情况的图。

图24(a)是示出第二滤波器部中所使用的峰值滤波器的滤波器特性的图，并且图24(b)是示出根据实施例2的峰值滤波器部的滤波器特性的图。

图25(a)和(b)是示出利用第二滤波器部进行了滤波处理的泛音信号的频率特性的图，其中图25(a)是示出输入信号是正弦波的情况的图，并且图25(b)是示出输入信号是音乐信号的情况的图。

图26(a)是示出根据实施例2的失真声音校正低频范围补充装置的示意结构的框图，并且图26(b)是示出根据实施例2的通过第二滤波器部之后的补充信号的图。

图27是示出根据实施例2的低频范围补充部的示意结构的框图。

图28(a)是示出泛音信号和从电平检测信号生成部输出的电平检测信号的图，并且图28(b)是示出1/2泛音信号和从电平检测信号生成部输出的电平检测信号的图。

图29(a)是示出根据实施例2的失真校正部的各功能单元的参数的表3，并且图29(b)是示出根据实施例2的低频范围补充部的各功能单元的参数的表4。

图30(a)是示出根据实施例2的失真声音校正低频范围补充装置的输入信号的图，图30(b)是示出校正信号的图，并且图30(c)是示出该装置中的校正带提取信号的图。

图31(a)是示出利用第二放大部基于第二放大值进行放大后的1/2泛音信号的频率特性以及输入信号的频率特性的图，并且图31(b)是示出根据实施例2的第二滤波器部的滤波器特性的图。

图32(a)和(b)是示出表示在使用50[Hz]和60[Hz]正弦波作为输入信号的情况下无需进行失真校正处理或低频范围补充处理而通过使用麦克风收集从扬声器输出的声音的结果的频率特性的图。

图33(a)和(b)是示出在图32(a)和(b)的输入信号的信号电平下降的情况下的频率特性的图。

图34是示出用于针对两个特定频率执行失真校正处理和低频范围补充处理的失真声音校正低频范围补充装置的示意结构的框图。

图35是示出通过从图6所示的低频范围补充部中省略第一HPF部、第二LPF部和第四相加部所得到的低频范围补充部的示意结构的框图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细说明作为本发明的失真声音校正补充装置的一个示例的失真声音校正低频范围补充装置。

实施例1

图1是示出失真声音校正低频范围补充装置的示意结构的框图。如图1所示，失真声音校正低频范围补充装置1包括失真校正部100、低频范围补充部200和第一相加部(输出信号生成部)300。

在失真声音校正低频范围补充装置1中，失真校正部100对发生失真声音的频带(以下将发生失真声音的频率称为特定频率)中的信号的输出电平进行限制。此外，在失真声音校正低频范围补充装置1中，低频范围补充部200生成用以补充受到限制的输出电平的泛音信号。然后，第一相加部300将泛音信号与输出电平受到限制的信号合成，由此在抑制失真的同时，生成使得收听者能够从可听度方面充分识别(或感受)输出电平受到限制的频带中的声音的输出信号。

图2是示出失真校正部100的示意结构的框图。失真校正部100包括第一滤波器部10、信号电平检测部20、校正增益计算部30和增益设置部40。

第一滤波器部10是在从声源(未示出)输入了输入信号之后仅允许该输入信号的特定频率的信号通过的滤波器。实施例1的第一滤波器部10采用如后面所述的二阶峰值滤波器，以提取特定频率的信号。该特定频率是基于在车内预先测量扬声器的失真的结果所确定的。失真声音校正低频范围补充装置1将该特定频率视为失真声音校正低频范围补充装置1中的校正带，并且执行失真校正处理和相应带的补充处理。将通过了第一滤波器部10的信号作为校正带信号输出至信号电平检测部20和增益设置部40。

图3是示出信号电平检测部20的示意结构的框图。信号电平检测部20包括最大值检测部21和最大值保持部22。最大值检测部21检测通过了第一滤波器部10的信号(校正带信号)的振幅的绝对值，并且检测预定时间段内的最大值。将最大值检测部21进行了最大值的检测的信号作为最大值检测信号输出至最大值保持部22。

最大值保持部22仅在预定时间段内才保持(维持)最大值检测部21所检测到的最大值(或最大值检测信号的检测值)。将最大值保持部22所保持的信号作为最大值保持信号输出至校正增益计算部30。

图4是示出校正增益计算部30的示意结构的框图。校正增益计算部30包括起音释音滤波器部31、第一查找表部32、第一LPF(低通滤波器)部33和第二查找表部34。

起音释音滤波器部31对从最大值保持部22输入的最大值保持信号执行滤波处理，以实现与起音时间和释音时间相对应的应答速度。起音时间和释音时间是预先设置的。后面将说明设置值的具体示例。在经过利用起音释音滤波器部31的起音时间和释音时间之间的滤波处理之后，将滤波后的信号(AR滤波器输出信号)输出至第一查找表部32和第二查找表部34。

第一查找表部32和第二查找表部34对从起音释音滤波器部31输入的信号的电平进行转换。基于校正带的信号电平(或者更具体为AR滤波器输出信号的信号电平)来确定第一查找表部32和第二查找表部34的具体设置(即，转换表的内容)。

第一查找表部32基于所输入的信号的信号电平(值[dB])来计算增益系数，并将该增益系数输出至第一LPF部33。基于第一查找表部32所计算出的增益系数表示超过了特定信号电平的信号电平相对于所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平的比例。该特定信号电平是在特定频率处没有使从扬声器输出的输出信号发生失真的最大信号电平。可以通过测量从扬声器输出的信号的失真来计算该特定信号电平；后面将说明其详情。

增益系数表示超过了特定信号电平的信号电平相对于所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平的比例。因此，如果所输入的信号的信号电平为特定信号电平以下，则将增益系数的值设置为0。如果所输入的信号的信号电平大于特定信号电平，则基于信号电平的增加量来确定增益系数的值，因此将该值设置为大于0且小于1的值。在这种情况下，所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平大致相当于校正带信号的信号电平。

如果校正带信号的信号电平为特定信号电平以下，则即使在后面所述的增益设置部40没有从输入信号中减去可能发生失真的特定频率的信号电平，在输出信号中也没有发生失真。因此，如果校正带信号的信号电平为特定信号电平以下、因此没有发生失真，则通过将增益系数的值设置为0，可以将增益设置部40在从输入信号进行相减时所使用的校正带提取信号(参见后面所述的图5)的信号电平设置为0。结果，可以避免不必要地降低(减去)输入信号中的特定频率的信号电平。

如果校正带信号的信号电平大于特定信号电平，则在输出信号中可能发生失真。因此，如果校正带信号的信号电平大于特定信号电平，则通过将增益系数设置为大于0的值，在后面所述的增益设置部40的处理期间，可以根据校正带提取信号来计算超过特定信号电平的信号电平。因此，增益设置部40从输入信号中减去校正带提取信号，由此降低在输入信号的特定频率处可能发生失真的信号电平(或校正失真声音)。因而，可以抑制输出信号中的失真的发生。

第二查找表部34基于所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平(值[dB])来计算用于放大如后面所述的泛音信号的校正量。在这种情况下，在后面所述的增益设置部40中通过从输入信号中减去可能发生失真的特定频率的信号电平来计算校正信号的情况下，泛音信号是为了对经过了该相减的特定频率进行补充所生成的信号。因此，基于经过了相减的信号电平来设置泛音信号的放大；校正量基于其信号电平来调整放大量。该校正量是基于第一查找表部32的设置(或转换表的内容)所确定的。随着增益系数从0逐渐增加为1，校正量的值趋于增加。

更具体地，如果所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平为特定信号电平以下，则在第二查找表部34中所确定的校正量达到0。如果所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平大于特定信号电平，则基于所输入的信号的信号电平和特定信号电平之间的差的值来确定校正量。在这种情况下，所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平大致相当于校正带信号的信号电平。

如果所输入的信号的信号电平为特定信号电平以下，则校正量的值为0。在这种情况下，如果所输入的信号的信号电平为特定信号电平以下、或者如果校正带信号的信号电平为特定信号电平以下，则在输出信号中没有发生失真。因此，无需从输入信号中减去可能发生失真的特定频率的信号电平。在这种情况下，无需放大泛音信号。因此，通过将校正量设置为0，可以抑制不必要的放大处理。

如果所输入的信号的信号电平大于特定信号电平、或者如果校正带信号的信号电平大于特定信号电平，则基于超过特定信号电平的信号电平的量或基于校正带信号(＝所输入的信号)的信号电平和特定信号电平之间的差的值来确定校正量的值。如果校正带信号的信号电平大于特定信号电平，则在输出信号中可能发生失真。使用校正带信号的信号电平和特定信号电平之间的差的值作为校正量以放大泛音信号。因此，可以通过放大泛音信号来充分补偿(或补充)在特定频率处信号电平受到抑制的校正信号的音质。

第一查找表部32所计算出的增益系数由第一LPF部33的低通滤波器进行平滑化，之后作为控制信号被输出至增益设置部40。将第二查找表部34所计算出的校正量输出至低频范围补充部200。

图5是示出增益设置部40的示意结构的框图。增益设置部40包括第一相乘部(校正带提取信号生成部)41和第二相加部(校正信号生成部)42。将第一滤波器部10中从输入信号提取发生失真的频率所生成的校正带信号和利用第一LPF部33进行平滑后的增益系数作为控制信号输入至第一相乘部41。如上所述，增益系数是1以下的值。因此，控制信号也是1以下的值。因此，第一相乘部41将校正带信号乘以控制信号，由此在校正带信号中生成表示大于特定信号电平的信号电平的信号。将该信号称为校正带提取信号。

向第二相加部42输入第一相乘部41所生成的校正带提取信号和从声源(未示出)输出的输入信号。第二相加部42通过从输入信号中减去校正带提取信号来生成校正信号。在这种情况下，校正带提取信号是具有发生失真的频率(特定频率)并且表示大于特定信号电平的信号电平的信号。因此，在从自声源输出的输入信号中减去校正带提取信号的情况下，生成了信号电平相对于输入信号中的特定频率的信号电平下降至没有发生失真的电平的信号。也就是说，从第二相加部42输出的校正信号相当于在特定频率处没有发生失真的输入信号。将从第二相加部42输出的校正信号输出至第一相加部300。

图6是示出低频范围补充部200的示意结构的框图。如图6所示，低频范围补充部200包括第一HPF(高通滤波器)部51、第二LPF部52、电平检测信号生成部53、边缘检测部(第一边缘检测部)54、第二相乘部(第一加权部)55、相位反转部(第一相位反转部)56、第三LPF部(低通滤波器部)57、第二HPF部(高通滤波器部)58、放大部(第一放大部)59、第三相加部60、第四相加部61和第二滤波器部62。

将从增益设置部40输出的校正带提取信号输入至第一HPF部51和第二LPF部52。在一个示例中，第一HPF部51和第二LPF部52可以是三阶Butterworth滤波器。

第一HPF部51是使得所输入的信号的高频成分能够通过的滤波器。利用第一HPF部51提取校正带提取信号的高频成分，并且将这些高频成分作为高频范围用校正带提取信号(第一校正带提取信号)输出至第四相加部61。第二LPF部52是使得所输入的信号的低频成分能够通过的滤波器。利用第二LPF部52提取校正带提取信号的低频成分，并且将这些低频成分作为低频范围用校正带提取信号(第二校正带提取信号)输出至电平检测信号生成部53和边缘检测部54。

电平检测信号生成部53计算所输入的低频范围用校正带提取信号的绝对值，截除DC成分，然后将该信号作为电平检测信号输出至第二相乘部55。边缘检测部54在所输入的低频范围用校正带提取信号中检测信号值从负变为正的位置(或时刻)，并且在所检测到的位置(时刻)设置脉冲输出以生成脉冲串。在这种情况下，将脉冲串的振幅设置为1，并且将所生成的脉冲串称为泛音信号。实施例1的边缘检测部54与权利要求书中的第一边缘检测部相对应。

第二相乘部55将从电平检测信号生成部53输入的电平检测信号乘以从边缘检测部54输入的泛音信号。利用第二相乘部55的相乘处理可以向泛音信添加与低频范围用校正带提取信号的信号电平相对应的权重。

相位反转部56对加权后的泛音信号进行相位反转。第三LPF部57是使得所输入的信号的低频成分能够通过的滤波器。第三LPF部57对相位反转后的泛音信号执行滤波处理，由此抑制泛音信号的上限频带(高频带)的信号输出。第二HPF部58是使得所输入的信号的高频成分能够通过的滤波器。第二HPF部58对泛音信号执行滤波处理，由此抑制下限频带(低频带)的信号输出。将利用第三LPF部57和第二HPF部58对高频范围和低频范围进行了带限制的泛音信号输出至放大部59。实施例1的相位反转部56与权利要求书中的第一相位反转部相对应；放大部59与权利要求书中的第一放大部相对应。

在实施例1的情况下，作为第三LPF部57的一个示例，使用五阶Butterworth低通滤波器；作为第二HPF部58的一个示例，使用三阶Butterworth高通滤波器。

放大部59对带受到限制的泛音信号执行放大处理。放大部59通过将泛音信号的振幅的值乘以线性的增益[dB]来执行放大处理。放大器59进行放大后的增益是通过在第三相加部60中将第二查找表部34所计算出的校正量(增益[dB])与基于要校正失真的输入信号的带(频率)所设置的放大初始值相加所计算出的。

如上所述，第二查找表部34所计算出的校正量是基于校正带信号的信号电平和特定信号电平之间的差的值所确定的值。因此，即使在第二相加部42中频带的信号电平相对于输入信号降低了校正带提取信号的信号电平，在放大部59中，通过将基于降低后的信号电平所确定的校正量与放大初始值相加以对泛音信号执行放大处理，可以防止收听者感到输出信号中受到抑制的频带的声音在可听度方面变薄。结果，收听者可以感受到足够的声学效果。后面将详细说明用于计算放大初始值的方法等。

将在放大部59中经过了放大处理的泛音信号输出至第四相加部61。从第一HPF部51向第四相加部61输入高频范围用校正带提取信号(第一校正带提取信号)。高频范围用校正带提取信号是在扬声器中可能发生失真的频率(特定频率)的信号电平降低的信号(校正带提取信号)的高频成分的信号。第四相加部61将高频范围用校正带提取信号和泛音信号相加，由此生成如下信号：其中该信号具有不会导致扬声器发生失真的信号成分作为高频成分、并且具有使得收听者能够针对与特定频率不同的频率从可听度方面识别声音的泛音。

将通过高频范围用校正带提取信号和泛音信号相加所生成的信号输入至第二滤波器部62。第二滤波器部62是具有第一滤波器部10的逆特性的滤波器。第一滤波器部10是提取特定频率的信号的峰值滤波器。通过使用该滤波器，可以从输入信号中提取扬声器中发生失真的频率(特定频率)。第二滤波器部62是具有第一滤波器部10的逆特性的峰值滤波器。第二滤波器部62对通过将高频范围用校正带提取信号和泛音信号相加所生成的信号执行滤波处理。因此，可以仅抑制在扬声器中发生失真的频率(特定频率)的信号电平，并且使得其它频带(除特定频率以外的频带)的信号能够通过。

将通过了第二滤波器部62的信号作为补充信号输出至第一相加部300。第一相加部300将从失真校正部100的增益设置部40输入的校正信号和从低频范围补充部200的第二滤波器部62输入的补充信号相加，并且将输出信号输出。

在这种情况下，校正信号是特定频率的信号电平受到抑制以使得在输入信号中在扬声器中不会发生失真的信号。此外，如上所述，补充信号是在扬声器中发生失真的频率(特定频率)的信号电平受到抑制、并且是通过利用其它频带(除特定频率以外的频带)的泛音对特定频率的音质进行补充所生成的信号。因此，通过将校正信号和补充信号相加，第一相加部300可以生成如下的输出信号，其中该输出信号的信号电平从输入信号中发生失真的频率成分(特定频率成分)的信号电平降低至没有发生失真的电平，并且该输出信号使得收听者能够利用泛音信号从可听度方面识别该频率成分(特定频率成分)的声音。

失真声音校正低频范围补充装置的具体操作说明

将说明利用上述的失真声音校正低频范围补充装置1的实际的失真校正处理和低频范围补充处理。

图7(a)是示出在失真校正部100的各功能单元中所设置的参数(设置值)的一个示例的表1。表1所示的参数的各设置值是基于在车内所设置的扬声器中发生的失真声音所确定的。

图8(a)是示出在作为对象的车内中从扬声器输出的信号的输入电平从-8[dB]改变为0[dB]的情况下、在扬声器中发生的失真成分的信号电平[dB]的图。如图8(a)所示，显而易见，随着从扬声器输出的信号的输入电平的上升，失真成分增加。在这种情况下，通过扫描输入信号(例如，正弦波)以经由麦克风收集声音并且从该输入信号中减去所收集的声音信号，可以计算输入信号(正弦波)以外的不想要的信号。如此计算出的不想要的信号包括谐波失真和噪声。通过求出存在许多失真成分的带，可以使要进行校正的带(即，特定频率的带)更加明确。在图8(a)的示例中，特定频率约为35[Hz]～40[Hz]、或者更具体为36[Hz]。如从图8(a)可以看出，在35[Hz]～40[Hz]的范围内，通过使输入信号的信号电平从-8[dB]下降了8[dB]达到0[dB]，可以抑制在扬声器中发生失真。因此，在图8(a)的示例中，特定信号电平为-8[dB]。

图8(b)是示出失真校正部100的第一滤波器部10中的峰值滤波器的滤波器特性的图。在图8(b)所示的峰值滤波器的情况下，将中心频率(截止频率)设置在与如上所述图8(a)中所指定的特定频率36[Hz]相对应的频带中。

图9(a)示出在将图7(a)的表1所示的参数的值设置在第一滤波器部10中之后、在使用正弦波作为输入信号的情况下的输入信号的振幅变化。图9(b)示出在图9(a)所示的输入信号中从第一滤波器部10输出的输出信号的振幅变化。图9(c)示出在设置了表1所示的参数的值之后、在使用音乐信号作为输入信号的情况下的输入信号的振幅变化。图9(d)示出在图9(c)所示的输入信号中从第一滤波器部10输出的输出信号的振幅变化。

根据图9(b)所示的正弦波的输出信号，并不明确第一滤波器部10的峰值滤波器是否仅提取特定频率。然而，在图9(d)所示的音乐信号的输出信号中，振幅整体相比图9(c)所示的输入信号有所降低。因此，判断为利用峰值滤波器仅提取了特定频率。

图10(a)和(b)是以线性显示(振幅显示)和分贝显示(增益显示)的方式示出在使用正弦波作为输入信号的情况下从最大值检测部21和最大值保持部22输出的信号(最大值检测信号和最大值保持信号)的图。图10(c)和(d)是以线性显示(振幅显示)和分贝显示(增益显示)的方式示出在使用音乐信号作为输入信号的情况下从最大值检测部21和最大值保持部22输出的信号(最大值检测信号和最大值保持信号)的图。最大值保持信号是最大值保持部22保持最大值检测部21所检测到的信号的最大值的信号。

图11(a)示出第一查找表部32的转换表。图11(b)示出第二查找表部34的转换表。将基于图7(a)的表1所示的设置值经过了起音释音滤波器部31的起音释音控制的信号(AR滤波器输出信号)输入至第一查找表部32和第二查找表部34。基于各转换表来对该信号进行电平转换处理。

在图11(a)所示的第一查找表部32的转换表上，在所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平为-30[dB]～-8[dB]的情况下，将转换后的增益系数设置为0。如以上参考图8(a)的与输入信号的失真成分有关的图所述，在实施例1的情况下，特定信号电平为-8[dB]。因此，如果所输入的信号的信号电平为特定信号电平以下或者为-30[dB]～-8[dB]，则在扬声器中不太可能发生失真，并且在将转换后的增益系数设置为0的情况下不存在问题。

如果所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平大于特定信号电平或大于-8[dB]，则在扬声器中发生失真。因此，在图11(a)所示的转换表上，在所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平超过-8[dB]之后，增益系数被设置成随着信号电平的上升而增加。

也就是说，如果特定频率(或第一滤波器部10所提取的频率)的信号电平为所设置的阈值(特定信号电平：在实施例1的情况下，信号电平为-8[dB])以下，则将增益系数设置为0，并且实质没有对信号电平进行校正。如果信号电平大于所设置的阈值(特定信号电平)，则增益系数被设置成根据超过阈值的信号电平的值而使信号电平降低。根据实施例1，如图11(a)所示，如果所输入的信号电平大于-8[dB]，则随着所输入的信号电平从-8[dB]上升为0[dB]，增益系数从0增加为0.6。将该增益系数作为控制信号经由第一LPF部33输出。然后，在第一相乘部41中，从输入信号中减去通过将控制信号(增益系数)乘以校正带信号所生成的信号(校正带提取信号)。结果，生成对特定频率处发生失真的信号进行抑制的校正信号。

在图11(b)所示的第二查找表部34的转换表上，与第一查找表部32的情况相同，在所输入的信号的信号电平为-30[dB]～-8[dB]的情况下，将转换后的校正量(增益)设置为0。如以上参考图8(a)的与所输入的信号的失真成分有关的图所述，在-30[dB]～-8[dB]的范围内，在扬声器中不太可能发生失真。如果所输入的信号的信号电平大于-8[dB]，则转换表被设置成使校正量(增益)与信号电平的上升成比例地增加。如图11(b)所示，如果所输入的信号电平大于-8[dB]，则与所输入的信号电平从-8[dB]上升为0[dB]成比例地，校正量从0[dB]上升为8[dB]。

在将第一查找表部32的转换表与第二查找表部34的转换表进行比较的情况下，这两个转换表在以下方面相同：在所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平为-30[dB]～-8[dB]的情况下的，将利用转换表的电平转换之后的值设置为0，并且没有进行积极校正。也就是说，在-30[dB]～-8[dB]的范围内，作为电平转换的输出，增益系数为0，并且校正量(或校正所用的增益)为0[dB]。如果所输入的信号的信号电平大于-8[dB]，则第一查找表部32的转换表的增益系数和第二查找表部34的转换表的校正量(增益)根据信号电平而增加，尽管增加量有所不同。例如，如果所输入的信号(AR滤波器输出信号)的信号电平为0[dB]，则第一查找表部32的增益系数为0.6，而第二查找表部34的校正量为8[dB]。尽管增益系数0.6和校正量8[dB]是不同的值，但这些值将能够利用相同的量对信号电平进行校正。

通常，可以如下表示用于计算声压的一般公式。

SPL＝20log₁₀(p₁/p₀)……公式1

其中，SPL表示声压级[dB(分贝)]；p₁表示声压[Pa(帕斯卡)]；并且p₀表示基准声压(＝20×10^-6[Pa])。

这样，将声压级(SPL)表示为与以声压级的大小(帕斯卡)为基准的值的比的常用对数。

假定基准声压p₀取基准值1、并且将满刻度0[dB]的输入信号(最大振幅值为1)乘以0.4。以下说明的是声压利用声压级[dB]将取何种值。

基于公式1，升压比为0.4的SPL如下所述。

SPL＝20log₁₀(0.4/1)

＝-7.95880017[dB]

如上所述，如果所输入的信号的信号电平为0[dB]，则在图11(a)中增益系数为0.6。在第一相乘部41中将该增益系数乘以校正带信号以生成校正带提取信号。从来自声源的输入信号中减去该校正带提取信号。因此，如果输入信号的最大振幅值为1(基准值＝1)，则校正带提取信号相对于输入信号具有最大振幅值0.6，并且通过从输入信号中减去校正带提取信号所生成的校正信号的最大振幅值为0.4。因此，根据上述公式，校正信号的最大振幅值0.4等同于信号电平相对于输入信号减少(校正)了-8[dB]的信号。-8[dB]与所输入的信号为0[dB]的情况下第二查找表部34的转换表的校正量(增益)8[dB]相对应。

也就是说，第一查找表部32的转换表所计算出的增益系数和第二查找表部34的转换表所计算出的校正量是被设置成利用相同的增益(电平)来校正信号电平的值。

此外，在公式1中，将基准声压p₀设置为基准值1。结果，如上所述，基准声压p₀可忽略。因此，公式1可以表示为：

p₁＝10^SPL/20……公式2

基于公式2，由于第一查找表部32的转换表所计算出的增益系数是用于从输入信号进行相减的控制信号，因此可以通过以下来表示增益系数。

p₁'＝1-10^SPL/20……公式3

在公式3中，满刻度0[dB]的最大振幅值为1。

例如，在所输入的信号的信号电平为-3[dB]的情况下，基于图11(a)所示的第一查找表部32的转换表，增益系数为0.4377。在增益系数为0.4377的情况下，基于公式3，声压级SPL[dB(分贝)]为-5.0006[dB]。在所输入的信号的信号电平为-3[dB]的情况下，基于图11(b)所示的第二查找表部34的转换表，校正量为5[dB]；该校正量与根据公式3所计算出的-5[dB]相对应。图12(a)和(b)是示出失真校正部100根据所输入的信号的信号电平校正了失真的频带的校正特性的图。如图12(a)和(b)所示，在作为扬声器中发生失真的频率的特定频率(36Hz)处进行校正。此外，对于-8[dB]以上的信号电平，抑制增益以使得特定频率的信号电平变为-8[dB]以下。

图13(a)～(d)是示出从最大值保持部22输入至起音释音滤波器部31的最大值保持信号和从起音释音滤波器部31输出的AR滤波器输出信号的图。图13(a)和(b)示出在输入信号是正弦波的情况下各信号(最大值保持信号和AR滤波器输出信号)的线性显示输出(图13(a))和分贝显示输出(图13(b))；图13(c)和(d)示出在输入信号是音乐信号的情况下各信号(最大值保持信号和AR滤波器输出信号)的线性显示输出(图13(c))和分贝显示输出(图13(d))。

显而易见，由于在起音释音滤波器部31中对最大值保持信号进行了起音释音滤波处理，因此输出信号(AR滤波器输出信号)已被平滑化。通过增加起音释音滤波器部31中所设置的起音时间和释音时间的值，可以增大对输出信号进行平滑化的程度。这样，通过调整起音释音滤波器部31中的起音释音滤波器的参数，可以调整对输出信号(AR滤波器输出信号)进行平滑化的程度。

图14(a)和(c)示出从起音释音滤波器部31输入至第一查找表部32的AR滤波器输出信号和经由第一查找表部32从第一LPF部33输出的控制信号，并且图14(b)和(d)示出从起音释音滤波器部31输入至第二查找表部34的AR滤波器输出信号和从第二查找表部34输出的校正量。图14(a)和(b)示出在输入信号是正弦波的情况下各信号(AR滤波器输出信号、控制信号和校正量)的线性显示输出(图14(a))和分贝显示输出(图14(b))。图14(c)和(d)示出在输入信号是音乐信号的情况下各信号的线性显示输出(图14(c))和分贝显示输出(图14(d))。

图15(a)和(c)示出输入至第二相加部42的输入信号，并且图15(b)和(d)示出通过从输入信号中减去校正带提取信号所计算出的校正信号。图15(a)和(b)示出在输入信号是正弦波的情况下各信号(输入信号和校正信号)的振幅变化。图15(c)和(d)示出在输入信号是音乐信号的情况下各信号(输入信号和校正信号)的振幅变化。

在图15(a)所示的正弦波的图中，示出输入信号的最大振幅值为1(满刻度)。根据图15(b)所计算出的校正信号的最大振幅值(增益系数)为0.4(或者约为-8[dB])。这意味着，在失真校正部100中输入信号的信号电平被抑制(或校正)8[dB]。图16(a)示出输入信号是正弦波的情况下的校正带提取信号的振幅变化。如果输入信号的最大振幅值为1，则如图所示，校正带提取信号的振幅值为0.6。

图15(c)和(d)示出输入信号是音乐信号的情况。在音乐信号的情况下，即使仅特定频率的信号电平受到抑制，总抑制量也没有趋于反映在振幅值中。因此，图15(d)的校正信号的最大振幅值似乎没有减少得与图15(b)的校正信号一样多。然而，与图15(c)所示的输入信号相比表明振幅值已减少。图16(b)示出输入信号是音乐信号的情况下的校正带提取信号的振幅变化。在输入信号是音乐信号的情况下，图中示出的校正带提取信号的振幅变化小于正弦波的振幅变化。

将图16(a)和(b)所示的校正带提取信号以及图14(b)和(d)所示的校正量从失真校正部100输出至低频范围补充部200，并且在低频范围补充部200中生成泛音信号。

图7(b)是示出低频范围补充部200的各功能单元中所设置的参数(设置值)的表2。表2所示的参数的各设置值是基于扬声器中发生的失真声音所确定的。

图17(a)是示出第一HPF部51和第二LPF部52的滤波器特性的图。利用具有图17(a)所示的滤波器特性的第一HPF部51在从失真校正部100输入的校正带提取信号中提取高频率，并且生成高频范围用校正带提取信号(第一校正带提取信号)。利用第二LPF部52提取低频率，并且生成低频范围用校正带提取信号(第二校正带提取信号)。图18(a)示出输入信号是正弦波的情况下的低频范围用校正带提取信号；图18(b)是示出放大图18(a)所示的低频范围用校正带提取信号的时间间隔的图。图19(a)示出输入信号是音乐信号的情况下的低频范围用校正带提取信号；图19(b)是示出放大图19(a)所示的低频范围用校正带提取信号的时间间隔的图。

将从第二LPF部52输出的低频范围用校正带提取信号输出至电平检测信号生成部53和边缘检测部54。图20(a)和(b)是示出从电平检测信号生成部53输出的电平检测信号和从边缘检测部54输出的泛音信号的图。图20(a)示出输入信号是正弦波的情况，并且图20(b)示出输入信号是音乐信号的情况。

实施例1的电平检测信号生成部53采用一阶Butterworth滤波器以去除DC成分；将截止频率设置为20[Hz](参见图7(b)所示的表2)。边缘检测部54检测所输入的低频范围用校正带提取信号从负侧变为正侧的位置，并且生成该位置的脉冲串。在图20(a)和(b)中，随着DC成分被去除，电平检测信号的信号电平在脉冲串的位置处向负侧偏移。脉冲串的位置处的向负侧的偏移量表示所检测到的低频范围信号的信号电平。

然后，第二相乘部55向脉冲串添加与低频范围信号的信号电平相对应的权重。此外，相位反转部56对泛音信号进行相位反转。图21(a)和(b)是示出利用第一滤波器部10提取了特定频率的输入信号的频率特性和利用第二相乘部55进行了加权并且利用相位反转部56进行了相位反转之后的泛音信号的频率特性的图。图21(a)示出输入信号是正弦波的情况，并且图21(b)示出输入信号是音乐信号的情况。

如图21(a)所示，在输入信号的情况下，仅特定频率36[Hz]处的增益(信号电平)的值高。在泛音信号的情况下，频率为36[Hz]的倍数(不仅包括36[Hz]，还包括72[Hz]、108[Hz]、144[Hz]、…)的增益(信号电平)处于相同的电平(增益)。在图21(a)中，泛音信号的增益小于输入信号的增益。原因在于：在泛音信号中提取正弦波的各周期的脉冲，并且在图21(a)所示的泛音信号中，针对正弦波的一个周期仅示出一个样本的电平(能量)[dB]。另一方面，在图21(a)所示的输入信号的信号电平中，示出正弦波的一个周期的电平(能量)[dB]。因此，在输入信号的信号电平和泛音信号的信号电平之间存在约60[dB]的信号电平(增益)差。该差需要由放大部59进行放大。

36[Hz]的正弦波的一个周期共计1,225个样本(＝44,100[Hz](采样频率)÷36[Hz])。针对36[Hz]的正弦波，一个样本的电平(能量)如下。

20×log₁₀(1/1225)＝-61.7627[dB]

也就是说，该图需要放大约61[dB]。因此，在利用放大部59进行放大之前，将放大初始值设置为61[dB](参见图7(b)的表2)。此外，通过使用通过将失真校正部100所计算出的校正量与放大初始值相加所获得的值，放大部59放大泛音信号。如以上参考图11(b)所述，利用第二查找表部34将实施例1的校正量设置为0[dB]～8[dB]。

图17(b)是示出具有如图7(b)所示的表2中所设置的截止频率的第三LPF部57和第二HPF部58的限带滤波器的特性的图。相位反转后的泛音信号在由具有图17(b)所示的滤波器特性的第三LPF部57和第二HPF部58进行限带之后，被输出至放大部59。

在这种情况下，将第三LPF部57中所设置的截止频率设置为比第一滤波器部10所使用的峰值滤波器的中心频率高的频率。更具体地，第三LPF部57中所设置的截止频率为70[Hz]，并且第一滤波器部10中所设置的中心频率为36[Hz]。这样，将第三LPF部57的截止频率设置为比第一滤波器部10的中心频率高的频率。结果，在抑制频率高达特定频率(36[Hz])的两倍的泛音信号的输出和频率高达特定频率的三倍的泛音信号的输出的同时，可以分阶段抑制频率为特定频率的较大倍数的泛音信号的输出。因而，可以有效地防止由于高频范围侧的泛音信号的输出而可能发生的失真声音或异常噪声。

图22(a)和(b)是示出输入至放大部59的泛音信号(或进行放大处理之前的泛音信号)的频率特性和由放大部59进行放大处理之后的泛音信号的频率特性的图。图22(a)示出输入信号是正弦波的情况，并且图22(b)示出输入信号是音乐信号的情况。如从图22(a)和(b)可以看出，放大部59放大泛音信号的信号电平。

图23(a)和(c)是以线性显示的方式示出放大部59中的放大值(放大初始值+校正量)的图，并且图23(b)和(d)是以分贝显示的方式进行示出的图。图23(a)和(b)示出输入信号是正弦波的情况，并且图23(c)和(d)示出输入信号是音乐信号的情况。如采用分贝显示的方式的图23(b)和(d)所示，以实施例1的放大初始值61[dB]作为基准，放大值在加上了校正量(0[dB]～8[dB])的值的范围内、或者在61[dB]～69[dB]的范围内改变。

如从图22(a)和(b)可以看出，放大后的泛音信号在36[Hz]处或在特定频率处包含信号输出。因此，如果无改变地将放大后的泛音信号与校正信号相加，则发生失真的36[Hz]的信号电平也增强。结果，在最终的输出信号中发生失真。因此，为了遮断特定频率的泛音信号的输出，第二滤波器部62使用具有第一滤波器部10所使用的特定频率的峰值滤波器的逆特性的滤波器来抑制特定频率的信号输出。

图24(a)示出第二滤波器部62所使用的峰值滤波器的逆特性的滤波器特性。将该滤波器应用于放大后的泛音信号，由此使得可以生成在特定频率36[Hz]处输出受到抑制的泛音信号。图25(a)和(b)示出由第二滤波器部62进行了滤波处理的泛音信号的频率特性。图25(a)示出输入信号是正弦波的情况，并且图25(b)示出输入信号是音乐信号的情况。如从图25(a)和(b)所示的泛音信号的频率特性可以看出，与图22(a)和(b)所示的放大后的泛音信号相比，在36[Hz]处对经过了滤波处理的泛音信号的信号输出进行抑制。

这样，对特定频率的信号输出进行抑制，并且以特定频率为基准生成泛音信号。结果，生成补充信号。在第一相加部300中，将特定频率的信号电平受到抑制的校正信号与作为特定频率的信号输出受到抑制的泛音的补充信号相加。结果，失真声音校正低频范围补充装置1输出信号电平从特定频率的信号电平降低至扬声器中没有发生失真的电平的信号(或校正了失真的信号)以及利用泛音信号补充了低频以使得收听者能够从可听度方面识别特定频率的音质的信号，作为输出信号。

这样，在输出信号中，在经由扬声器重放期间，可以通过校正来抑制失真声音或异常噪声的产生。对于通过校正受到抑制以使得收听者从可听度方面可能感到薄的带(低频范围)，可以通过生成不会影响特定频带的其它频带的泛音来充分补充频带。此外，失真声音校正低频范围补充装置1可以根据来自声源的输入信号来进行失真校正处理和低频范围补充处理。因此，可以生成与失真水平相对应的补充信号并且使得收听者能够识别无不适感的声音。

实施例2

实施例1说明了如下方法，其中该方法用于在发生失真的频率(特定频率)处降低来自声源的输入信号的信号电平并且生成以该特定频率为基准的泛音信号，由此抑制来自扬声器的失真并且使得收听者能够从可听度方面经由泛音信号识别受到抑制的特定频率的声音。然而，用于补充受到抑制的特定频率的声音的方法不必局限于泛音信号。还可利用用于通过将1/2泛音信号与泛音信号相加来生成新的泛音信号的方法。根据以下所述的实施例2，使用泛音信号和1/2泛音信号来从可听度方面进行补充。将利用相同的附图标记来说明与实施例1的内容相同的实施例2中的失真声音校正低频范围补充装置的结构和功能部分，并且将不详细说明这些结构和功能部分。

图26(a)是示出根据实施例2的失真声音校正低频范围补充装置的示意结构的框图。失真声音校正低频范围补充装置2包括失真校正部100、低频范围补充部210和第一相加部300。失真校正部100和第一相加部300具有与实施例1所述的失真校正部100和第一相加部300相同的结构和功能。

图27是示出低频范围补充部210的示意结构的框图。低频范围补充部210包括第一HPF部51、第二LPF部52、电平检测信号生成部53、第一边缘检测部54a、第二相乘部(第一加权部)55、第一相位反转部56a、第三LPF部(低通滤波器部)57、第二HPF部(高通滤波器部)58、第一放大部59a、第三相加部60、第四相加部(相加部)61、第二滤波器部62、第二边缘检测部71、第三相乘部72(第二加权部)、第二相位反转部73、峰值滤波器部74和第二放大部75。

低频范围补充部210的第一HPF部51、第二LPF部52、电平检测信号生成部53、第二相乘部55、第三LPF部57、第二HPF部58、第三相加部60、第四相加部61和第二滤波器部62与实施例1的失真声音校正低频范围补充装置1的低频范围补充部200的各功能部相同。第一边缘检测部54a与实施例1的边缘检测部54相对应。第一相位反转部56a与实施例1的相位反转部56相对应。第一放大部59a与实施例1的放大部59相对应。以上已经说明了这些功能单元，因此将不进行详细说明。此外，第三相乘部72具有与第二相乘部55相同的结构和功能。第二相位反转部73和第二放大部75具有与相位反转部56和放大部59相同的结构和功能。因此，将不说明这些组件。实施例2的第一边缘检测部54a与权利要求书中的第一边缘检测部相对应。第一相位反转部56a与权利要求书中的第一相位反转部相对应。第一放大部59a与权利要求书中的第一放大部相对应。

第二边缘检测部71在所输入的低频范围用校正带提取信号中检测信号值从负侧变为正侧的位置(时刻)。第二边缘检测部71在所检测到的位置(时刻)处，生成包括每次间隔剔除一个脉冲所得到的信号的脉冲串。在这种情况下，将脉冲串的振幅设置为1，并且将所生成的脉冲串称为1/2泛音信号。也就是说，1/2泛音信号是通过在从第一边缘检测部54a输出的脉冲串(泛音)中间隔剔除一个脉冲所生成的信号。通过间隔剔除一个脉冲，1/2泛音信号的周期为泛音信号的周期的两倍长，而频率为一半。

图28(a)是示出泛音信号和从电平检测信号生成部53输出的电平检测信号的图。图28(b)是1/2泛音信号和从电平检测信号生成部53输出的电平检测信号的图。如从图28(a)和(b)可以看出，与泛音信号的脉冲串相比，在1/2泛音信号的脉冲串中间隔剔除一个脉冲。

峰值滤波器部74是对所生成的1/2泛音信号的带进行限制的滤波器。图24(b)示出峰值滤波器部74的滤波器特性的一个示例。根据实施例2，作为声源信号，使用100[Hz]的正弦波作为一个示例。基于图29(a)所示的表3来设置失真声音校正低频范围补充装置2的失真校正部100的各功能单元。基于图29(b)所示的表4来设置低频范围补充部210的各功能单元。此外，根据实施例2，将特定频率设置为100[Hz]。因此，在峰值滤波器部74中，如图24(b)所示，将中心频率(截止频率)设置为50[Hz]、或作为100[Hz]的特定频率的一半。

图30(a)～(c)示出失真声音校正低频范围补充装置2中的输入信号(图30(a))、校正信号(图30(b))和校正带提取信号(图30(c))。在实施例2的情况下，将特定信号电平设置为-8[dB]。图30(a)～(c)示出输入信号的振幅为1的情况，并且校正信号的最大振幅值约为0.4。这些图示出校正信号衰减了与同-8[dB]的校正量相对应的信号的输出等同的量。

第二放大部75对峰值滤波器部74进行了带限制的1/2泛音信号执行放大处理。第二放大部75执行与第一放大部59a相同的放大处理；基于通过将从失真校正部100输入的校正量与放大初始值相加所获得的值来执行放大。如图29(b)的表4所示，第一放大部59a的放大初始值不同于第二放大部75的放大初始值。

在实施例2的情况下，特定频率为100[Hz]。因此，利用泛音信号执行补充的低频范围的频率也为100[Hz]。因此，对泛音信号进行放大的第一放大部59a的放大初始值为20log₁₀(100[Hz]/44100[Hz])＝-52.8888[dB]。这样，将放大初始值设置为约53[dB]。利用1/2泛音信号执行补充的低频范围的频率为50[Hz]、或者为100[Hz]的1/2。因此，对1/2泛音信号进行放大的第二放大部75的放大初始值为20log₁₀(50[Hz]/44100[Hz])＝-58.9094[dB]。这样，将放大初始值设置为约59[dB]。第三相加部60将从失真校正部100输入的校正量与值53[dB]相加，并将由此得到的值作为第一放大部59a所用的放大值(第一放大值)输出至第一放大部59a；第三相加部60将从失真校正部100输入的校正量与值59[dB]相加，并且将由此得到的值作为第二放大部75所用的放大值(第二放大值)输出至第二放大部75。图31(a)示出第二放大部75基于第二放大值放大后的1/2泛音信号的频率特性和输入信号(或100[Hz]的正弦波)的频率特性。

第二滤波器部62将通过从第四相加部61内相加后的信号中去除特定频率(100[Hz])所生成的泛音信号和1/2泛音信号作为补充信号输出。第二滤波器部62是具有第一滤波器部10的峰值滤波器的逆特性的滤波器。第二滤波器部62是使得除特定频率的信号以外的信号能够通过的滤波器。图31(b)示出根据实施例2的第二滤波器部62的滤波器特性。图26(b)示出通过了第二滤波器部62的补充信号。如从图26(b)可以看出，在补充信号中，对(作为实施例2的特定频率的)100[Hz]附近的信号输出进行抑制。50[Hz]的输出信号是1/2泛音信号；在200[Hz]、300[Hz]、400[Hz]、…处所示的输出信号是泛音信号。

这样，通过将低频范围补充部210所生成的补充信号和失真校正部100所生成的校正信号相加来生成输出信号，并且经由扬声器输出该输出信号。因此，扬声器中发生失真的特定频率(在实施例2的情况下为100[Hz])的信号电平降低至没有发生失真的电平。此外，利用1/2泛音信号和泛音信号对降低后的特定频率的声音进行补充。因而，对于所生成的输出信号，可以通过防止收听者从可听度方面识别出音质的劣化来输出高质量的声音。此外，由于将1/2泛音信号与输出信号相加，因此输出声音的质量与仅添加泛音信号的情况相比变好。

校正带的设置

在上述的实施例1和2中，说明了用于将扬声器中可能发生失真的频率识别为特定频率并且抑制该特定频率的信号的输出并补充该声音的方法。

特定频率处于扬声器中可能发生失真的带内。因此，带需要根据扬声器而改变。此外，存在车内所设置的扬声器的振动可能会传递至扬声器的周边部件和车内部件、并且由于谐振而发生异常噪声的可能性。图32(a)和32(b)示出表示在使用50[Hz]和60[Hz]正弦波作为输入信号的情况下、在无需进行失真校正处理或低频范补充处理的状态下通过使用麦克风来收集从扬声器输出的声音的结果的频率特性的图。如图32(a)和32(b)所示，显而易见，由于因扬声器的振动和周边部之间的谐振而产生异常噪声，因此在中高频率范围输出强成分的信号。

图33(a)和(b)示出在图32(a)和32(b)的输入信号的信号电平降低的情况下的频率特性。如从图33(a)和(b)可以看出，通过降低输入信号的信号电平，可以抑制异常噪声的发生。特别地，在图33(a)和(b)的情况下，有效地抑制了在图32(a)和32(b)的情况下发生谐振的中高频率范围的异常噪声。如上所述，不仅由于扬声器的特性而且由于车辆的结构等也可能发生异常噪声和失真声音。因此，需要通过计算发生失真声音和异常噪声的带来进行失真校正处理和低频范围补充处理。

图34是示出针对两个特定频率执行失真校正处理和低频范围补充处理的失真声音校正低频范围补充装置3的示意结构作为一个示例的框图。失真声音校正低频范围补充装置3包括失真校正部130、低频范围补充部230和第一相加部300。在两个频带中发生异常噪声或失真声音的情况下，通过抑制各特定频率的信号电平来抑制失真声音或异常噪声的发生。此外，需要通过使用以各特定频率为基准所产生的泛音信号等来在可听度方面补充音质。因此，失真校正部130需要具有用于根据各带来抑制特定频率的信号电平的功能单元。低频范围补充部230需要基于各带来生成泛音信号。

在图34中，在失真校正部130的内部示出的功能块[A]和[B]表示根据相应的特定频率来抑制信号的输出的功能块。“[A]”表示用作用于对一个特定频率进行失真校正处理的失真校正部的功能部。“[B]”表示用作用于对其它特定频率进行失真校正处理的失真校正部的功能部。低频范围补充部230的内部所示的功能块[A]表示基于一个特定频率来生成泛音信号的功能部；功能块[B]表示基于其它特定频率来生成泛音信号的功能部。

即使进行两个带的校正和补充处理，也期望执行补充的特定频率处于低频带中。如果将特定频率设置在150[Hz]～200[Hz]以上的带中，则由于变为补充信号的泛音信号因而可能发生异常噪声。例如，如果特定频率为500[Hz]，则基于500[Hz]所生成的泛音为1[kHz]、1.5[kHz]、2[kHz]、…。这样，生成高频范围的泛音。因此，在所输出的输出信号中可能发生异常噪声。

在失真校正部130所进行的校正处理中，如[A]和[B]所示，需要两个带。因此，低频范围补充部230所进行的补充处理(泛音生成处理)所需的信号是包括两个校正带提取信号和两个控制是的四个信号、即[A]和[B]的失真校正部130中的校正带提取信号A、校正带提取信号B、控制信号A和控制信号B。

此外，低频范围补充部230针对两个带生成泛音信号。因此，生成两个补充信号(补充信号A和补充信号B)。因此，在失真声音校正低频范围补充装置3中，设置用以对两个补充信号进行相加的第五相加部81。第五相加部81通过对补充信号A和B进行相加所生成的信号包含各特定频率的信号。如果利用第一相加部300将该信号与校正信号相加，则输出信号可能发生失真。因此，失真声音校正低频范围补充装置3包括第三滤波器部82。第三滤波器部82进行用于从通过将补充信号A和B相加所生成的信号中去除各特定频率的成分的滤波处理。也就是说，去除两个频带的信号输出、或者[A]要处理的频带和[B]要处理的频带的信号输出。

第三滤波器部82可以配置在第五相加部81的上游侧。在这种情况下，需要单独配置用于去除补充信号A的特定频率的信号输出的滤波器部和用于去除补充信号B的特定频率的信号输出的滤波器部，以执行滤波处理。在这种情况下，重复进行处理，并且处理负荷增加。从防止重复处理并降低处理负荷的角度，优选将第三滤波器部82配置在第五相加部81的下游侧。

如果第三滤波器部82配置在第五相加部81的上游侧，则根据[A]的特定频率和[B]的特定频率之间的关系，即使单独执行用于去除补充信号A的特定频率的信号输出的滤波处理和用于去除补充信号B的特定频率的信号输出的滤波处理，在第五相加部81的相加处理之后也可能剩余应去除的特定频率的信号。

例如，假定[A]的特定频率约为40[Hz]，并且[B]的特定频率约为80[Hz]。在这种情况下，补充信号A的泛音的频率为40[Hz]、80[Hz]、120[Hz]、…；补充信号B的泛音的频率为80[Hz]、160[Hz]、240[Hz]、…。另一方面，如果一个第三滤波器部82去除作为补充信号A的特定频率的40[Hz]的信号输出，并且另一第三滤波器部82去除作为补充信号B的特定频率的80[Hz]的信号输出，则去除补充信号A中的40[Hz]的信号输出和补充信号B中的80[Hz]的信号输出。然而，补充信号A仍包含作为补充信号B的特定频率的80[Hz]的信号输出。在这种情况下，如果利用第五相加部81合成这些信号，则合成后的信号包含作为补充信号B的特定频率的80[Hz]的信号输出。

因此，如果利用第一相加部300将包含80[Hz]的信号输出的信号(补充信号)与校正信号相加，则在经由扬声器输出该输出信号时，基于80[Hz]的信号输出而可能发生失真。为了以有效简单的方式对特定频率的信号电平进行抑制处理(校正处理)，期望将第三滤波器部82配置在第五相加部81的下游侧。

尽管以上已经根据实施例1和实施例2所示的示例说明了本发明的失真声音校正补充装置，但本发明的失真声音校正补充装置不限于上述的实施例1和实施例2。显而易见，本领域技术人员能够想到权利要求书的范围内的各种替代实施例和变形实现，并且当然这些实现落在本发明的范围内。

例如，实施例1说明了进行校正的频率(特定频率)为36[Hz]的情况。实施例2说明了特定频率为100[Hz]的情况。然而，特定频率是基于发生扬声器的失真的带而确定的。因此，需要根据输出输出信号所经由的扬声器来改变特定频率。

即使特定频率是基于发生扬声器的失真的带所确定的，也需基于失真的大小等来确定在该特定频率处应对增益进行抑制的程度。根据实施例1和实施例2，将要减少的增益(特定信号电平)设置为-8[dB]。如果应大幅减少失真，则增益的设置值被设置成在负方向上较大，并且如果在仍略微失真的状态下音质应较厚，则期望增益被设置成设置值在负方向上较小。

此外，失真校正部100的信号电平检测部20中所设置的最大值检测部21的最大值检测值和最大值保持部22的最大值保持值不限于图7(a)和图29(a)所示的值。可以根据电平检测的目的来调整设置值。然而，如果这些值被设置得过大，则这些值可能无法应对信号的电平波动。因此，期望这些值被设置成应对电平波动。如果设置值过小，则这些值将会对信号电平检测部20中的计算处理施加过大的负担。因此，需要根据装置的计算处理能力来适当地调整这些值。

校正增益计算部30的起音释音滤波器部31的起音释音滤波器是用于根据信号的电平波动来控制校正量(校正程度)的参数。如果逐渐进行校正，则期望将起音时间或释音时间或这两者设置得长。如果快速进行校正(或者如果迅速进行校正)，则期望将起音时间或释音时间或这两者设置得短。

例如，如果来自声源的输入信号是音乐信号，则期望将起音时间设置得短、并且将释音时间设置得长。如果进行校正的频率(特定频率)处的输入信号的信号电平的波动大、并且如果输入信号的信号电平为被设置成进行校正的增益(或特定频率处执行抑制的信号电平的增益，即根据实施例1和实施例2为-8[dB])以上，则起音时间被设置得短。因此，可以快速解决信号电平波动。在释音时间被设置得长的情况下，可以逐渐对信号电平波动进行控制。因此，可以以使得收听者不会从可听度方面感到任何不适感的方式来进行控制。

如以上与低频范围补充部200和210有关地所述，将第一HPF部51和第二LPF部52的截止频率设置为失真校正部100的第一滤波器部10中所设置的中心频率的值、或特定频率的值。第一HPF部51和第二LPF部52提取信号以生成泛音。因此，为了利用泛音信号更有效地发现收听者从可听度方面可感觉的特定频率的音质，需要将第一HPF部51和第二LPF部52的截止频率设置为特定频率的值。例如，在实施例1的情况下，将第一HPF部51和第二LPF部52的截止频率设置成作为特定频率的36[Hz]。在实施例2的情况下，将第一HPF部51和第二LPF部52的截止频率设置成作为特定频率的100[Hz]。

在低频范围补充部200和210中，第三LPF部57和第二HPF部58是针对泛音信号的限带滤波器。因此，需要将第三LPF部57和第二HPF部58的截止频率设置成在不会降低泛音信号的效果的情况下更加有效。

通常，将第三LPF部57的截止频率设置成比第二LPF部52的截止频率大的值。根据实施例1，第三LPF部57的截止频率约为第二LPF部52的截止频率的两倍高。根据实施例2，第三LPF部57的截止频率约为第二LPF部52的截止频率的1.3倍高。例如，在要生成泛音信号的情况下，为了明确频率为两倍高的泛音的效果，期望增加信号电平。然而，在频率为三倍以上高的泛音的情况下，较强的信号电平可能会导致收听者识别出异常噪声。因此，将第三LPF部57的截止频率设置成比第二LPF部52的截止频率大的值。相比频率为两倍高的泛音的情况，在频率为三倍高的泛音的情况下，可以在更大程度上抑制泛音信号的信号电平。相比频率为三倍高的泛音的情况，在频率为四倍高的泛音的情况下，可以在更大程度上抑制泛音信号的信号电平。这样，随着频率进入高频范围，可以分阶段抑制泛音信号的信号电平。因而，可以抑制异常噪声的发生。

将第二HPF部58的截止频率设置为与第一HPF部51的截止频率相等或比第一HPF部51的截止频率大的值。在将第二HPF部58的截止频率设置为与第一HPF部51的截止频率相等或比第一HPF部51的截止频率大的值的情况下，可以容许高于特定频率的泛音信号的信号电平并且可以更可靠地确保泛音信号的效果。

在低频范围补充部200和210中，基于应进行校正的频率(特定频率)来确定放大部59、第一放大部59a和第二放大部75的放大初始值。如上所述，通过以下来确定放大初始值。

放大初始值[dB]＝20log₁₀(特定频率[Hz]/采样频率[Hz])

将通过该公式所计算出的放大初始值与失真校正部100所计算出的校正量相加。然后，放大泛音信号。因此，可以生成不会使收听者从可听度方面感到任何不适感的补充信号。

在实施例1和实施例2的低频范围补充部200和210中，利用第一HPF部51和第二LPF部52将所输入的校正带提取信号分割成高频范围的信号和低频范围的信号。基于通过该分割所产生的低频范围的信号，生成泛音信号。然后，在第四相加部61中将该泛音信号与高频范围的信号合成。在这种情况下，输入至低频范围补充部200和210的校正带提取信号是基于第一滤波器部10的峰值滤波器通过提取特定频率已生成的信号所生成的信号。此外，如上所述，第一HPF部51和第二LPF部52的截止频率等于第一滤波器部10的峰值滤波器的中心频率。

然而，实施例1中所使用的第一滤波器部10的峰值滤波器的滤波器特性(参见图8(b))不同于第一HPF部51和第二LPF部52的滤波器特性(参见图17(a))。更具体地，通过了第一滤波器部10的峰值滤波器的信号相比通过了第一HPF部51和第二LPF部52的信号包含略多的中频成分。因此，例如，如果省略了第一HPF部51、第二LPF部52和第四相加部61以简化结构、并且如果使用输入至低频范围补充部200的校正带提取信号来生成泛音信号，则泛音信号可能包含异常噪声。

例如，可以改变或调整峰值滤波器的滤波器特性，以使得通过了第一滤波器部10的信号不包含中频成分，或者可以改变或调整对所生成的泛音信号的带进行调整的第三LPF部57或第二HPF部58的滤波器特性。这样，基于保持不变的校正带提取信号所生成的泛音信号可以具有与通过利用第四相加部61相加所生成的信号(或通过将校正带提取信号的高频成分和根据低频成分生成的泛音信号相加所生成的信号)相同的特性。

可以改变或调整第一滤波器部10或者第三LPF部57和第二HPF部58的滤波器特性，以如图35所示，从图6的结构去除第一HPF部51、第二LPF部52和第四相加部61。在这种情况下，简化了结构。即使如上所述简化了结构，也改变或调整第一滤波器部10或者第三LPF部57和第二HPF部58的滤波器特性。因此，与实施例1和实施例2的情况相同，由于利用通过使用所输入的校正带提取信号生成的泛音信号所生成的补充信号，因而可以抑制失真声音的发生。结果，可以生成不会使收听者从可听度方面感到任何不适感的输出信号。

附图标记说明

1,2,3  失真声音校正低频范围补充装置(失真声音校正补充装置)

10   第一滤波器部

20   信号电平检测部

32   第一查找表部

34   第二查找表部

41   第一相乘部(校正带提取信号生成部)

42   第二相加部(校正信号生成部)

53   电平检测信号生成部

54   边缘检测部(第一边缘检测部)

54a  第一边缘检测部(第一边缘检测部)

55   第二相乘部(第一加权部)

56   相位反转部(第一相位反转部)

56a  第一相位反转部(第一相位反转部)

57   第三LPF部(低通滤波器部)

58   第二HPF部(高通滤波器部)

59   放大部(第一放大部)

59a  第一放大部(第一放大部)

61   第四相加部(相加部)

62   第二滤波器部

71   第二边缘检测部

72   第三相乘部(第二加权部)

73   第二相位反转部

74   峰值滤波器部

75   第二放大部

81   第五相加部

300  第一相加部(输出信号生成部)

Claims (12)

1.一种失真声音校正补充装置，用于将进行输出信号的输出的扬声器中发生失真的频率视为特定频率、并且将从所述扬声器所输出的所述输出信号在所述特定频率处没有发生失真的最大信号电平视为特定信号电平，所述失真声音校正补充装置包括：

第一滤波器部，用于通过使用中心频率是所述特定频率的峰值滤波器来对输入信号进行滤波处理，以生成校正带信号；

信号电平检测部，用于计算所述校正带信号的振幅的绝对值以进行最大值检测，从而检测所述校正带信号的信号电平；

第一查找表部，用于基于所述信号电平检测部所检测到的信号电平，来将超过所述特定信号电平的信号电平相对于所检测到的信号电平的比例确定为控制信号的值；

第二查找表部，用于基于所述信号电平检测部所检测到的信号电平，来确定对基于所述特定频率所生成的泛音信号进行放大所使用的校正量；

校正带提取信号生成部，用于将所述校正带信号乘以所述控制信号，以生成校正带提取信号；

校正信号生成部，用于从所述输入信号中减去所述校正带提取信号，以生成校正信号；

电平检测信号生成部，用于计算所述校正带提取信号的绝对值并截除直流成分，以生成电平检测信号；

第一边缘检测部，用于检测所述校正带提取信号从负侧变为正侧的时刻，以生成振幅为1的脉冲串作为所述泛音信号；

第一加权部，用于将所述泛音信号乘以所述电平检测信号，以对所述泛音信号进行加权；

第一相位反转部，用于对所述第一加权部进行了加权的泛音信号进行相位反转；

低通滤波器部，用于通过使用低通滤波器来对所述第一相位反转部进行了相位反转的泛音信号进行滤波处理，以抑制所述泛音信号的高频范围的信号电平；

高通滤波器部，用于抑制所述低通滤波器部进行了滤波处理的泛音信号的低频范围的信号电平；

第一放大部，用于将所述高通滤波器部进行了滤波处理的泛音信号乘以通过将所述校正量与基于所述输入信号所确定出的放大初始值相加所计算出的增益，以放大该泛音信号；

第二滤波器部，用于通过使用具有所述第一滤波器部所使用的所述峰值滤波器的逆特性的滤波器来对所述第一放大部放大后的泛音信号进行滤波处理，以抑制放大后的泛音信号中的所述特定频率的信号电平，由此生成补充信号；以及

输出信号生成部，用于将所述补充信号与所述校正信号相加，以生成输出信号。

2.根据权利要求1所述的失真声音校正补充装置，其中，

所述低通滤波器部所使用的所述低通滤波器的截止频率被设置为比所述第一滤波器部所使用的所述峰值滤波器的中心频率高的频率。

3.根据权利要求1或2所述的失真声音校正补充装置，其中，

所述放大初始值是根据所述特定频率和所述输入信号的采样频率、通过以下表达式所确定出的：

放大初始值[dB]＝20log₁₀(特定频率[Hz]/采样频率[Hz])。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的失真声音校正补充装置，其中，

所述第一查找表部所确定出的控制信号的值是表示超过所述特定信号电平的信号电平相对于所检测到的所述校正带信号的信号电平的比例的增益系数，

在所述校正带信号的信号电平为所述特定信号电平以下的情况下，将所述增益系数设置为0，以及

在所述校正带信号的信号电平大于所述特定信号电平的情况下，根据所检测到的信号电平的增加量来将所述增益系数设置为大于0且小于1的值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的失真声音校正补充装置，其中，

在所述校正带信号的信号电平为所述特定信号电平以下的情况下，所述第二查找表部所确定出的校正量为0，以及

在所述校正带信号的信号电平大于所述特定信号电平的情况下，基于所述校正带信号的信号电平和所述特定信号电平之间的差的值来确定所述校正量。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的失真声音校正补充装置，其中，还包括：

第二边缘检测部，用于生成通过从脉冲串中每隔一个脉冲进行间隔剔除所生成的振幅为1的信号作为1/2泛音信号，其中所述脉冲串是通过检测所述校正带提取信号从负侧变为正侧的时刻所生成的；

第二加权部，用于将所述1/2泛音信号乘以所述电平检测信号，以对所述1/2泛音信号进行加权；

第二相位反转部，用于对所述第二加权部进行了加权的1/2泛音信号进行相位反转；

峰值滤波器部，用于通过使用中心频率为所述特定频率一半的峰值滤波器来对所述第二相位反转部进行了相位反转的1/2泛音信号进行滤波处理；

第二放大部，用于将所述峰值滤波器部进行了滤波处理的1/2泛音信号乘以如下的增益，以放大该1/2泛音信号，其中所述增益是通过将所述校正量与通过20log₁₀(特定频率[Hz]/2×输入信号的采样频率[Hz])所计算出的1/2泛音用放大初始值相加所计算出的；以及

相加部，用于将所述第一放大部放大后的泛音信号与所述第二放大部放大后的1/2泛音信号相加，以生成新的泛音信号，

其中，所述第二滤波器部通过使用具有所述第一滤波器部所使用的所述峰值滤波器的逆特性的滤波器来对所述相加部所生成的新的泛音信号进行滤波处理，以抑制所述新的泛音信号中的所述特定频率的信号电平，由此生成补充信号，以及

所述输出信号生成部将所述补充信号与所述校正信号相加，以生成输出信号。

7.一种失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法，所述失真声音校正补充装置用于将进行输出信号的输出的扬声器中发生失真的频率视为特定频率、并且将从所述扬声器所输出的所述输出信号在所述特定频率处没有发生失真的最大信号电平视为特定信号电平，所述失真声音校正补充方法包括以下步骤：

校正带信号生成步骤，用于利用第一滤波器部、通过使用中心频率是所述特定频率的峰值滤波器来对输入信号进行滤波处理，以生成校正带信号；

信号电平检测步骤，用于利用信号电平检测部计算所述校正带信号的振幅的绝对值以进行最大值检测，从而检测所述校正带信号的信号电平；

控制信号确定步骤，用于利用第一查找表部、基于所述信号电平检测步骤中所检测到的信号电平，将超过所述特定信号电平的信号电平相对于所检测到的信号电平的比例确定为控制信号的值；

校正量确定步骤，用于利用第二查找表部、基于所述信号电平检测步骤中所检测到的信号电平，确定对基于所述特定频率所生成的泛音信号进行放大所使用的校正量；

校正带提取信号生成步骤，用于利用校正带提取信号生成部将所述校正带信号乘以所述控制信号，以生成校正带提取信号；

校正信号生成步骤，用于利用校正信号生成部从所述输入信号中减去所述校正带提取信号，以生成校正信号；

电平检测信号生成步骤，用于利用电平检测信号生成部计算所述校正带提取信号的绝对值并截除直流成分，以生成电平检测信号；

泛音信号生成步骤，用于利用第一边缘检测部检测所述校正带提取信号从负侧变为正侧的时刻，以生成振幅为1的脉冲串作为所述泛音信号；

第一加权步骤，用于利用第一加权部将所述泛音信号乘以所述电平检测信号，以对所述泛音信号进行加权；

第一相位反转步骤，用于利用第一相位反转部对所述第一加权步骤中进行了加权的泛音信号进行相位反转；

低通滤波处理步骤，用于利用低通滤波器部、通过使用低通滤波器对所述第一相位反转步骤中进行了相位反转的泛音信号进行滤波处理，以抑制所述泛音信号的高频范围的信号电平；

高通滤波处理步骤，用于利用高通滤波器部抑制所述低通滤波处理步骤中进行了滤波处理的泛音信号的低频范围的信号电平；

第一放大步骤，用于利用第一放大部将所述高通滤波处理步骤中进行了滤波处理的泛音信号乘以通过将所述校正量与基于所述输入信号所确定出的放大初始值相加所计算出的增益，以放大该泛音信号；

补充信号生成步骤，用于利用第二滤波器部、通过使用具有所述校正带信号生成步骤中所使用的所述峰值滤波器的逆特性的滤波器，对所述第一放大步骤中放大后的泛音信号进行滤波处理，以抑制放大后的泛音信号中的所述特定频率的信号电平，由此生成补充信号；以及

输出信号生成步骤，用于利用输出信号生成部将所述补充信号与所述校正信号相加，以生成输出信号。

8.根据权利要求7所述的失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法，其中，

所述低通滤波处理步骤中所使用的所述低通滤波器的截止频率被设置为比所述校正带信号生成步骤中所使用的所述峰值滤波器的中心频率高的频率。

9.根据权利要求7或8所述的失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法，其中，

所述放大初始值是根据所述特定频率和所述输入信号的采样频率、通过以下表达式所确定出的：

放大初始值[dB]＝20log₁₀(特定频率[Hz]/采样频率[Hz])。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法，其中，

所述控制信号确定步骤中所确定出的控制信号的值是表示超过所述特定信号电平的信号电平相对于所检测到的所述校正带信号的信号电平的比例的增益系数，

在所述校正带信号的信号电平为所述特定信号电平以下的情况下，将所述增益系数设置为0，以及

在所述校正带信号的信号电平大于所述特定信号电平的情况下，根据所检测到的信号电平的增加量来将所述增益系数设置为大于0且小于1的值。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法，其中，

在所述校正带信号的信号电平为所述特定信号电平以下的情况下，所述校正量确定步骤中所确定出的校正量为0，以及

在所述校正带信号的信号电平大于所述特定信号电平的情况下，基于所述校正带信号的信号电平和所述特定信号电平之间的差的值来确定所述校正量。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的失真声音校正补充装置的失真声音校正补充方法，其中，还包括以下步骤：

1/2泛音信号生成步骤，用于利用第二边缘检测部生成通过从脉冲串中每隔一个脉冲进行间隔剔除所生成的振幅为1的信号作为1/2泛音信号，其中所述脉冲串是通过检测所述校正带提取信号从负侧变为正侧的时刻所生成的；

第二加权步骤，用于利用第二加权部将所述1/2泛音信号乘以所述电平检测信号，以对所述1/2泛音信号进行加权；

第二相位反转步骤，用于利用第二相位反转部对所述第二加权步骤中进行了加权的1/2泛音信号进行相位反转；

峰值滤波处理步骤，用于利用峰值滤波器部、通过使用中心频率为所述特定频率一半的峰值滤波器来对所述第二相位反转步骤中进行了相位反转的1/2泛音信号进行滤波处理；

第二放大步骤，用于利用第二放大部将所述峰值滤波处理步骤中进行了滤波处理的1/2泛音信号乘以如下的增益，以放大该1/2泛音信号，其中所述增益是通过将所述校正量与通过20log₁₀(特定频率[Hz]/2×输入信号的采样频率[Hz])所计算出的1/2泛音用放大初始值相加所计算出的；以及

相加步骤，用于利用相加部将所述第一放大步骤中放大后的泛音信号与所述第二放大步骤中放大后的1/2泛音信号相加，以生成新的泛音信号，

其中，在所述补充信号生成步骤中，所述第二滤波器部通过使用具有所述校正带信号生成步骤中所使用的所述峰值滤波器的逆特性的滤波器来对所述相加部所生成的新的泛音信号进行滤波处理，以抑制所述新的泛音信号中的所述特定频率的信号电平，由此生成补充信号，以及

在所述输出信号生成步骤中，所述输出信号生成部将所述补充信号与所述校正信号相加，以生成输出信号。