CN105100489B - 降低谐波失真的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低总谐波失真的装置和方法，所述装置包括：存储模块，用于存储谐波失真数据库；文件读取模块，用于当播放音频文件时，预读取即将播放的音频数据；频率成分分析模块，用于获取音频数据的基波的主要频率成分，查询谐波失真数据库，预判主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位；反向波形添加模块，用于根据预判出的谐波失真的振幅和相位，向音频数据中添加谐波失真的反向波形后传输至音频播放模块予以播放。从而，在不增加硬件成本、不修改硬件电路的前提下，通过在数字域添加谐波失真的反向波形的方法，达到了降低整体谐波失真的效果，提高了高保真指标，提升了用户的听觉感受。

Description

降低谐波失真的装置和方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种降低谐波失真的装置和方法。

背景技术

目前，移动终端的硬件电路设计完成后，其音频子系统的总谐波失真(THD)数值也随之固定，无法降低。而谐波失真是干扰用户听觉感受的重大因素，在一些低端平台上，由于音频解码芯片自身质量的限制，总谐波失真的数值较高，导致终端输出的声音严重失真，质感较差，不能满足用户日益增长的高保真需求，影响用户的听觉感受。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种降低谐波失真的装置和方法，旨在降低终端的总谐波失真，提升了用户的听觉感受。

为实现上述目的，本发明提出一种降低总谐波失真的装置，包括：

存储模块，用于存储谐波失真数据库；

文件读取模块，用于当播放音频文件时，预读取即将播放的音频数据；

频率成分分析模块，用于获取所述音频数据的基波的主要频率成分，查询所述谐波失真数据库，预判所述主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位；

反向波形添加模块，用于根据预判出的所述谐波失真的振幅和相位，向所述音频数据中添加所述谐波失真的反向波形后传输至音频播放模块予以播放。

优选地，还包括：

统计模块，用于统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，生成谐波失真数据库，并存储于所述存储模块。

优选地，所述统计模块包括：

调用单元，用于调用所述音频播放模块播放预设频率范围内的音频；

检测单元，用于在所述音频播放过程中，检测并统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，获得主要谐波分量的数值和波形；

存储单元，用于存储获得的主要谐波分量的数值和波形，生成谐波失真数据库。

优选地，所述检测单元用于：

在所述音频播放过程中，对音频信号进行有用信号和谐波失真的分离，统计谐波失真的有效值和有用信号的有效值的比值，计算出各频率分量的总谐波失真的实际数值。

优选地，所述频率成分分析模块包括获取单元，所述获取单元用于：

通过傅里叶变换方法，将所述音频数据的波形从时域波形变换为频域波形，判断所述频域波形中基波的主要频率成分。

优选地，所述频率成分分析模块包括预判单元，所述预判单元用于：

查询所述谐波失真数据库，比较所述音频数据中的频率成分和谐波失真数据库中各频率分量的总谐波失真的数值，获取实际输出信号的频率成分，从而预判出所述音频数据主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位。

本发明同时提出一种降低总谐波失真的方法，包括步骤：

当播放音频文件时，预读取即将播放的音频数据；

获取所述音频数据的基波的主要频率成分，查询预先存储的谐波失真数据库，预判所述主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位；

根据预判出的所述谐波失真的振幅和相位，向所述音频数据中添加所述谐波失真的反向波形后传输至音频播放模块予以播放。

优选地，所述方法还包括：统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，生成谐波失真数据库并存储。

优选地，所述统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，生成谐波失真数据库，包括：

播放预设频率范围内的音频；

在所述音频播放过程中，检测并统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，获得主要谐波分量的数值和波形；

存储获得的主要谐波分量的数值和波形，生成谐波失真数据库。

优选地，所述检测并统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，获得主要谐波分量的数值和波形，包括：

对音频信号进行有用信号和谐波失真的分离，统计谐波失真的有效值和有用信号的有效值的比值，计算出各频率分量的总谐波失真的实际数值。

优选地，所述获取所述音频数据的基波的主要频率成分包括：

通过傅里叶变换方法，将所述音频数据的波形从时域波形变换为频域波形，判断所述频域波形中基波的主要频率成分。

优选地，所述查询所述谐波失真数据库，预判所述主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位包括：

查询所述谐波失真数据库，比较所述音频数据中的频率成分和谐波失真数据库中各频率分量的总谐波失真的数值，获取实际输出信号的频率成分，从而预判出所述音频数据主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位。

本发明所提出的一种降低总谐波频率的装置，在不增加硬件成本、不修改硬件电路的前提下，通过预读取即将播放的音频数据，并在数字域向音频数据中添加谐波失真的反向波形，再将音频数据传输至音频播放模块予以播放，从而达到了降低整体谐波失真的效果，提高了高保真(HIFI)指标，提升了用户的听觉感受。

附图说明

图1为实现本发明各个实施例的移动终端的硬件结构示意图；

图2为如图1所示的移动终端的无线通信系统示意图；

图3为本发明降低总谐波失真的方法第一实施例的流程图；

图4为本发明降低总谐波失真的方法第二实施例的流程图；

图5为音频信号通过本发明的方法处理后的输出效果示意图；

图6为本发明降低总谐波失真的装置第一实施例的模块示意图；

图7为本发明实施例中频率成分分析模块的模块示意图；

图8为本发明降低总谐波失真的装置第二实施例的模块示意图；

图9为本发明实施例中统计模块的模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的移动终端。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。

移动终端可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是移动终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。

图1为实现本发明各个实施例的移动终端的硬件结构示意。

移动终端100可以包括无线通信单元110、A/V(音频/视频)输入单元120、用户输入单元130、感测单元140、输出单元150、存储器160、接口单元170、控制器180和电源单元190等等。图1示出了具有各种组件的移动终端，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件。可以替代地实施更多或更少的组件。将在下面详细描述移动终端的元件。

无线通信单元110通常包括一个或多个组件，其允许移动终端100与无线通信系统或网络之间的无线电通信。例如，无线通信单元可以包括广播接收模块111、移动通信模块112、无线互联网模块113、短程通信模块114和位置信息模块115中的至少一个。

广播接收模块111经由广播信道从外部广播管理服务器接收广播信号和/或广播相关信息。广播信道可以包括卫星信道和/或地面信道。广播管理服务器可以是生成并发送广播信号和/或广播相关信息的服务器或者接收之前生成的广播信号和/或广播相关信息并且将其发送给终端的服务器。广播信号可以包括TV广播信号、无线电广播信号、数据广播信号等等。而且，广播信号可以进一步包括与TV或无线电广播信号组合的广播信号。广播相关信息也可以经由移动通信网络提供，并且在该情况下，广播相关信息可以由移动通信模块112来接收。广播信号可以以各种形式存在，例如，其可以以数字多媒体广播(DMB)的电子节目指南(EPG)、数字视频广播手持(DVB-H)的电子服务指南(ESG)等等的形式而存在。广播接收模块111可以通过使用各种类型的广播系统接收信号广播。特别地，广播接收模块111可以通过使用诸如多媒体广播-地面(DMB-T)、数字多媒体广播-卫星(DMB-S)、数字视频广播-手持(DVB-H)，前向链路媒体(MediaFLO^@)的数据广播系统、地面数字广播综合服务(ISDB-T)等等的数字广播系统接收数字广播。广播接收模块111可以被构造为适合提供广播信号的各种广播系统以及上述数字广播系统。经由广播接收模块111接收的广播信号和/或广播相关信息可以存储在存储器160(或者其它类型的存储介质)中。

移动通信模块112将无线电信号发送到基站(例如，接入点、节点B等等)、外部终端以及服务器中的至少一个和/或从其接收无线电信号。这样的无线电信号可以包括语音通话信号、视频通话信号、或者根据文本和/或多媒体消息发送和/或接收的各种类型的数据。

无线互联网模块113支持移动终端的无线互联网接入。该模块可以内部或外部地耦接到终端。该模块所涉及的无线互联网接入技术可以包括WLAN(无线LAN)(Wi-Fi)、Wibro(无线宽带)、Wimax(全球微波互联接入)、HSDPA(高速下行链路分组接入)等等。

短程通信模块114是用于支持短程通信的模块。短程通信技术的一些示例包括蓝牙^TM、射频识别(RFID)、红外数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)、紫蜂^TM等等。

位置信息模块115是用于检查或获取移动终端的位置信息的模块。位置信息模块的典型示例是GPS(全球定位系统)。根据当前的技术，GPS模块115计算来自三个或更多卫星的距离信息和准确的时间信息并且对于计算的信息应用三角测量法，从而根据经度、纬度和高度准确地计算三维当前位置信息。当前，用于计算位置和时间信息的方法使用三颗卫星并且通过使用另外的一颗卫星校正计算出的位置和时间信息的误差。此外，GPS模块115能够通过实时地连续计算当前位置信息来计算速度信息。

A/V输入单元120用于接收音频或视频信号。A/V输入单元120可以包括相机121和麦克风1220，相机121对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示模块151上。经相机121处理后的图像帧可以存储在存储器160(或其它存储介质)中或者经由无线通信单元110进行发送，可以根据移动终端的构造提供两个或更多相机1210。麦克风122可以在电话通话模式、记录模式、语音识别模式等等运行模式中经由麦克风接收声音(音频数据)，并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频(语音)数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由移动通信模块112发送到移动通信基站的格式输出。麦克风122可以实施各种类型的噪声消除(或抑制)算法以消除(或抑制)在接收和发送音频信号的过程中产生的噪声或者干扰。

用户输入单元130可以根据用户输入的命令生成键输入数据以控制移动终端的各种操作。用户输入单元130允许用户输入各种类型的信息，并且可以包括键盘、锅仔片、触摸板(例如，检测由于被接触而导致的电阻、压力、电容等等的变化的触敏组件)、滚轮、摇杆等等。特别地，当触摸板以层的形式叠加在显示模块151上时，可以形成触摸屏。

感测单元140检测移动终端100的当前状态，(例如，移动终端100的打开或关闭状态)、移动终端100的位置、用户对于移动终端100的接触(即，触摸输入)的有无、移动终端100的取向、移动终端100的加速或减速移动和方向等等，并且生成用于控制移动终端100的操作的命令或信号。例如，当移动终端100实施为滑动型移动电话时，感测单元140可以感测该滑动型电话是打开还是关闭。另外，感测单元140能够检测电源单元190是否提供电力或者接口单元170是否与外部装置耦接。感测单元140可以包括接近传感器1410将在下面结合触摸屏来对此进行描述。

接口单元170用作至少一个外部装置与移动终端100连接可以通过的接口。例如，外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。识别模块可以是存储用于验证用户使用移动终端100的各种信息并且可以包括用户识别模块(UIM)、客户识别模块(SIM)、通用客户识别模块(USIM)等等。另外，具有识别模块的装置(下面称为"识别装置")可以采取智能卡的形式，因此，识别装置可以经由端口或其它连接装置与移动终端100连接。接口单元170可以用于接收来自外部装置的输入(例如，数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到移动终端100内的一个或多个元件或者可以用于在移动终端和外部装置之间传输数据。

另外，当移动终端100与外部底座连接时，接口单元170可以用作允许通过其将电力从底座提供到移动终端100的路径或者可以用作允许从底座输入的各种命令信号通过其传输到移动终端的路径。从底座输入的各种命令信号或电力可以用作用于识别移动终端是否准确地安装在底座上的信号。输出单元150被构造为以视觉、音频和/或触觉方式提供输出信号(例如，音频信号、视频信号、警报信号、振动信号等等)。输出单元150可以包括显示模块151、音频输出模块152、警报模块153等等。

显示模块151可以显示在移动终端100中处理的信息。例如，当移动终端100处于电话通话模式时，显示模块151可以显示与通话或其它通信(例如，文本消息收发、多媒体文件下载等等)相关的用户界面(UI)或图形用户界面(GUI)。当移动终端100处于视频通话模式或者图像捕获模式时，显示模块151可以显示捕获的图像和/或接收的图像、示出视频或图像以及相关功能的UI或GUI等等。

同时，当显示模块151和触摸板以层的形式彼此叠加以形成触摸屏时，显示模块151可以用作输入装置和输出装置。显示模块151可以包括液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管LCD(TFT-LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、柔性显示器、三维(3D)显示器等等中的至少一种。这些显示器中的一些可以被构造为透明状以允许用户从外部观看，这可以称为透明显示器，典型的透明显示器可以例如为TOLED(透明有机发光二极管)显示器等等。根据特定想要的实施方式，移动终端100可以包括两个或更多显示模块(或其它显示装置)，例如，移动终端可以包括外部显示模块(未示出)和内部显示模块(未示出)。触摸屏可用于检测触摸输入压力以及触摸输入位置和触摸输入面积。

音频输出模块152可以在移动终端处于呼叫信号接收模式、通话模式、记录模式、语音识别模式、广播接收模式等等模式下时，将无线通信单元110接收的或者在存储器160中存储的音频数据转换音频信号并且输出为声音。而且，音频输出模块152可以提供与移动终端100执行的特定功能相关的音频输出(例如，呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出模块152可以包括扬声器、蜂鸣器等等。

警报模块153可以提供输出以将事件的发生通知给移动终端100。典型的事件可以包括呼叫接收、消息接收、键信号输入、触摸输入等等。除了音频或视频输出之外，警报模块153可以以不同的方式提供输出以通知事件的发生。例如，警报模块153可以以振动的形式提供输出，当接收到呼叫、消息或一些其它进入通信(incomingcommunication)时，警报模块153可以提供触觉输出(即，振动)以将其通知给用户。通过提供这样的触觉输出，即使在用户的移动电话处于用户的口袋中时，用户也能够识别出各种事件的发生。警报模块153也可以经由显示模块151或音频输出模块152提供通知事件的发生的输出。

存储器160可以存储由控制器180执行的处理和控制操作的软件程序等等，或者可以暂时地存储己经输出或将要输出的数据(例如，电话簿、消息、静态图像、视频等等)。而且，存储器160可以存储关于当触摸施加到触摸屏时输出的各种方式的振动和音频信号的数据。

存储器160可以包括至少一种类型的存储介质，所述存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。而且，移动终端100可以与通过网络连接执行存储器160的存储功能的网络存储装置协作。

控制器180通常控制移动终端的总体操作。例如，控制器180执行与语音通话、数据通信、视频通话等等相关的控制和处理。另外，控制器180可以包括用于再现(或回放)多媒体数据的多媒体模块1810，多媒体模块1810可以构造在控制器180内，或者可以构造为与控制器180分离。控制器180可以执行模式识别处理，以将在触摸屏上执行的手写输入或者图片绘制输入识别为字符或图像。

电源单元190在控制器180的控制下接收外部电力或内部电力并且提供操作各元件和组件所需的适当的电力。

这里描述的各种实施方式可以以使用例如计算机软件、硬件或其任何组合的计算机可读介质来实施。对于硬件实施，这里描述的实施方式可以通过使用特定用途集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施，在一些情况下，这样的实施方式可以在控制器180中实施。对于软件实施，诸如过程或功能的实施方式可以与允许执行至少一种功能或操作的单独的软件模块来实施。软件代码可以由以任何适当的编程语言编写的软件应用程序(或程序)来实施，软件代码可以存储在存储器160中并且由控制器180执行。

至此，己经按照其功能描述了移动终端。下面，为了简要起见，将描述诸如折叠型、直板型、摆动型、滑动型移动终端等等的各种类型的移动终端中的滑动型移动终端作为示例。因此，本发明能够应用于任何类型的移动终端，并且不限于滑动型移动终端。

如图1中所示的移动终端100可以被构造为利用经由帧或分组发送数据的诸如有线和无线通信系统以及基于卫星的通信系统来操作。

现在将参考图2描述其中根据本发明的移动终端能够操作的通信系统。

这样的通信系统可以使用不同的空中接口和/或物理层。例如，由通信系统使用的空中接口包括例如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和通用移动通信系统(UMTS)(特别地，长期演进(LTE))、全球移动通信系统(GSM)等等。作为非限制性示例，下面的描述涉及CDMA通信系统，但是这样的教导同样适用于其它类型的系统。

参考图2，CDMA无线通信系统可以包括多个移动终端100、多个基站(BS)270、基站控制器(BSC)275和移动交换中心(MSC)280。MSC280被构造为与公共电话交换网络(PSTN)290形成接口。MSC280还被构造为与可以经由回程线路耦接到基站270的BSC275形成接口。回程线路可以根据若干己知的接口中的任一种来构造，所述接口包括例如E1/T1、ATM，IP、PPP、帧中继、HDSL、ADSL或xDSL。将理解的是，如图2中所示的系统可以包括多个BSC2750。

每个BS270可以服务一个或多个分区(或区域)，由多向天线或指向特定方向的天线覆盖的每个分区放射状地远离BS270。或者，每个分区可以由用于分集接收的两个或更多天线覆盖。每个BS270可以被构造为支持多个频率分配，并且每个频率分配具有特定频谱(例如，1.25MHz,5MHz等等)。

分区与频率分配的交叉可以被称为CDMA信道。BS270也可以被称为基站收发器子系统(BTS)或者其它等效术语。在这样的情况下，术语"基站"可以用于笼统地表示单个BSC275和至少一个BS270。基站也可以被称为"蜂窝站"。或者，特定BS270的各分区可以被称为多个蜂窝站。

如图2中所示，广播发射器(BT)295将广播信号发送给在系统内操作的移动终端100。如图1中所示的广播接收模块111被设置在移动终端100处以接收由BT295发送的广播信号。在图2中，示出了几个全球定位系统(GPS)卫星300。卫星300帮助定位多个移动终端100中的至少一个。

在图2中，描绘了多个卫星300，但是理解的是，可以利用任何数目的卫星获得有用的定位信息。如图1中所示的GPS模块115通常被构造为与卫星300配合以获得想要的定位信息。替代GPS跟踪技术或者在GPS跟踪技术之外，可以使用可以跟踪移动终端的位置的其它技术。另外，至少一个GPS卫星300可以选择性地或者额外地处理卫星DMB传输。

作为无线通信系统的一个典型操作，BS270接收来自各种移动终端100的反向链路信号。移动终端100通常参与通话、消息收发和其它类型的通信。特定基站270接收的每个反向链路信号被在特定BS270内进行处理。获得的数据被转发给相关的BSC275。BSC提供通话资源分配和包括BS270之间的软切换过程的协调的移动管理功能。BSC275还将接收到的数据路由到MSC280，其提供用于与PSTN290形成接口的额外的路由服务。类似地，PSTN290与MSC280形成接口，MSC与BSC275形成接口，并且BSC275相应地控制BS270以将正向链路信号发送到移动终端100。

基于上述移动终端硬件结构以及通信系统，提出本发明降低总谐波失真的方法个实施例。

如图3所示，提出本发明降低总谐波失真的方法第二实施例，所述方法包括以下步骤：

S11、当播放音频文件时，预读取即将播放的音频数据。

具体的，当用户播放音频文件时，终端对要播放的音频文件实施预读取动作，进行降低总谐波失真处理后才予以播放。

可选地，终端预读取即将播放的整个音频文件的音频数据，待对该音频数据进行降低总谐波失真处理后才予以播放。

可选地，在音频文件播放过程中，终端持续预读取音频文件中即将播放的下一片段音频数据，待对该音频数据进行降低总谐波失真处理后予以播放，处理和播放过程持续进行，直至音频文件播放完毕。

本发明实施例中，音频文件应作广义解释，指所有包括声音信号的多媒体文件，包括音乐、录音、视频、电影等。

S12、获取音频数据的基波的主要频率成分，查询预先存储的谐波失真数据库，预判主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位。

具体的，终端可以通过傅里叶变换等方法，将音频数据的波形从时域波形变换为频域波形，判断出频域波形中基波的主要频率成分。其中，傅里叶变换方法具体为：通过抽取音频信号中不同频率的正弦波，分离出音频信号中不同频率的成分，通过求和确保和原音频信号保持一致。

随后，查询谐波失真数据库，比较音频数据中的频率成分和谐波失真数据库中各频率分量的总谐波失真的数值，获取实际输出信号的频率成分，从而预判出音频数据主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位。

预先存储的谐波失真数据库，是统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真而生成的谐波失真数据库。该谐波失真数据库，可以是出厂时由生产厂家通过本终端或借助外部装置统计生成而直接存储于本终端中，也可以由用户从外部获取，如从生产商的官方网站上下载获取本终端的谐波失真数据库等。

S13、根据预判出的谐波失真的振幅和相位，向音频数据中添加谐波失真的反向波形后传输至音频播放模块予以播放。

具体的，终端通过预判出来的谐波失真的振幅和相位，实时在播放音频的波形中加入这部分谐波失真的反相波形，和原始波形一起传输至音频播放模块予以播放，从而达到降低谐波失真的效果。

举例说明，假设原音频信号中的频率包括1000Hz和1200Hz两个波形，则1000Hz的谐波失真包括了2000Hz、3000Hz等波形，1200Hz的谐波失真则包括了2400Hz、3600Hz等波形。在谐波失真数据库中，查询到当播放1000Hz的波形时，2000Hz的谐波分量的实际波形信息，包括振幅强度、峰峰值、相位差等信息，并对其产生反相信号，叠加到原音频信号中，可达到降低2000Hz谐波失真的效果。其他高次谐波的处理方式类似，在此不再赘述。

如图4所示，提出本发明降低总谐波失真的方法第二实施例，所述方法包括以下步骤：

S21、统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，生成谐波失真数据库并予以存储。

本实施例中，谐波失真数据库由本终端统计生成，如由生产厂家出厂前，用精密的音频设备对本终端进行录制，并进行分析获得。

具体的，终端播放预设频率范围内的音频，在音频播放过程中，检测并统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真(THD)，获得主要谐波分量的数值和波形，存储获得的主要谐波分量的数值和波形，生成谐波失真数据库。其中，检测并统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，获得主要谐波分量的数值和波形，具体可通过以下方式实现：对音频信号进行有用信号和谐波失真的分离，统计谐波失真的有效值和有用信号的有效值的比值，计算出各频率分量的总谐波失真的实际数值。

举例而言，生产厂家在终端出厂之前，对人类听觉范围内(20～20000Hz)的音频进行播放，测量由音频子系统的硬件电路引入的总谐波失真，得到主要谐波分量的数值和波形，如二次谐波、三次谐波等，前述步骤可通过模拟音频线、声卡、PC及其音频分析软件等设备录入终端，输出模拟电信号，最终针对终端自身硬件统计出一个谐波失真数据库。

具体实现上，终端播放频率随时间连续变化的扫频信号，同时在终端的发生设备通道的模拟电路接口上，增加模拟信号检测设备，连接到外部声卡或PC进行模数转换，再进行有用信号、谐波失真的分离，统计谐波失真的有效值和有用信号的有效值的比值，计算出各频率分量的总谐波失真实际数值，和时域波形一起保存在谐波失真数据库内，存储在终端的非易失性存储设备中，随着终端一起出厂。

本发明实施例中，终端需配置传统的硬件装置如用于播放的音频解码芯片，用于运算和处理的CPU或专用DSP等。

S22、当播放音频文件时，预读取即将播放的音频数据。

具体的，当用户播放音频文件时，终端对要播放的音频文件实施预读取动作，进行降低总谐波失真处理后才予以播放。

可选地，终端预读取即将播放的整个音频文件的音频数据，待对该音频数据进行降低总谐波失真处理后才予以播放。

可选地，在音频文件播放过程中，终端持续预读取音频文件中即将播放的下一片段音频数据，待对该音频数据进行降低总谐波失真处理后予以播放，处理和播放过程持续进行，直至音频文件播放完毕。

本发明实施例中，音频文件应作广义解释，指所有包括声音信号的多媒体文件，包括音乐、录音、视频、电影等。

S23、获取音频数据的基波的主要频率成分，查询谐波失真数据库，预判主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位。

具体的，终端可以通过傅里叶变换等方法，将音频数据的波形从时域波形变换为频域波形，判断出频域波形中基波的主要频率成分。其中，傅里叶变换方法具体为：通过抽取音频信号中不同频率的正弦波，分离出音频信号中不同频率的成分，通过求和确保和原音频信号保持一致。

随后，查询谐波失真数据库，比较音频数据中的频率成分和谐波失真数据库中各频率分量的总谐波失真的数值，获取实际输出信号的频率成分，从而预判出音频数据主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位。

S24、根据预判出的谐波失真的振幅和相位，向音频数据中添加谐波失真的反向波形后传输至音频播放模块予以播放。

具体的，终端通过预判出来的谐波失真的振幅和相位，实时在播放音频的波形中加入这部分谐波失真的反相波形，和原始波形一起传输至音频播放模块予以播放，从而达到降低谐波失真的效果。

举例说明，假设原音频信号中的频率包括1000Hz和1200Hz两个波形，则1000Hz的谐波失真包括了2000Hz、3000Hz等波形，1200Hz的谐波失真则包括了2400Hz、3600Hz等波形。在谐波失真数据库中，查询到当播放1000Hz的波形时，2000Hz的谐波分量的实际波形信息，包括振幅强度、峰峰值、相位差等信息，并对其产生反相信号，叠加到原音频信号中，可达到降低2000Hz谐波失真的效果。其他高次谐波的处理方式类似，在此不再赘述。

通过专业的音频分析软件RMAA分析，采用本发明降低总谐波失真方法的最终输出效果如图5所示。从图中可以看出，采用本发明的方法后，谐波失真有了明显的下降，用户听感有了明显的提升。

本发明降低总谐波失真的方法，在不增加硬件成本、不修改硬件电路的前提下，通过预读取即将播放的音频数据，并在数字域向音频数据中添加谐波失真的反向波形，再将音频数据传输至音频播放模块予以播放，从而达到了降低整体谐波失真的效果，提高了高保真(HIFI)指标，提升了用户的听感。

本发明进一步提供一种降低总谐波失真的装置，应用于前述移动终端。现基于上述移动终端硬件结构以及通信系统，提出本发明降低总谐波失真的装置各实施例。

如图6所示，提出本发明降低总谐波失真的装置第一实施例。所述装置包括存储模块10、文件读取模块20、频率成分分析模块30、反向波形添加模块40和音频播放模块50，其中：

存储模块10：用于存储谐波失真数据库。

存储的谐波失真数据库，是统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真而生成的谐波失真数据库。该谐波失真数据库，可以是出厂时由生产厂家通过本终端或借助外部装置统计生成而直接存储于本终端中，也可以由用户从外部获取，如从生产商的官方网站上下载获取本终端的谐波失真数据库等。

文件读取模块20：用于当播放音频文件时，预读取即将播放的音频数据，并传送至频率成分分析模块。

可选地，文件读取模块20预读取即将播放的整个音频文件的音频数据传送至频率成分分析模块，待后续模块对该音频数据进行降低总谐波失真处理后才予以播放。

可选地，在音频文件播放过程中，文件读取模块20持续预读取音频文件中即将播放的下一片段音频数据并传送至频率成分分析模块，待后续模块对该音频数据进行降低总谐波失真处理后予以播放，处理和播放过程持续进行，直至音频文件播放完毕。

频率成分分析模块30：用于获取音频数据的基波的主要频率成分，查询谐波失真数据库，预判主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位，并将预判出的谐波失真的振幅和相位传送至反向波形添加模块。

反向波形添加模块40：用于根据预判出的谐波失真的振幅和相位，向音频数据中添加谐波失真的反向波形后传输至音频播放模块50予以播放，实现降低总谐波失真的效果。

本发明实施例中，频率成分分析模块30如图7所示，包括获取单元31和预判单元32，其中：

获取单元31：用于通过傅里叶变换等方法，将音频数据的波形从时域波形变换为频域波形，判断频域波形中基波的主要频率成分，并传送给预判单元。

预判单元32：用于查询谐波失真数据库，比较音频数据中的频率成分和谐波失真数据库中各频率分量的总谐波失真的数值，获取实际输出信号的频率成分，从而预判出音频数据主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位。

如图8所示，提出本发明降低总谐波失真的装置第二实施例。本实施例与第一实施例的区别是增加了一统计模块60，该统计模块60用于：统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，生成谐波失真数据库，并存储于存储模块。

本实施例中，谐波失真数据库由本终端的统计模块60统计生成，可以是生产厂家出厂时通过本终端统计生成，也可以由用户通过本终端统计生成。

该统计模块60如图9所示，包括调用单元61、检测单元62和存储单元63，其中：

调用单元61：用于调用音频播放模块播放预设频率范围内的音频。

检测单元62：用于在音频播放过程中，检测并统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，获得主要谐波分量的数值和波形。具体的，在音频播放过程中，检测单元62对音频信号进行有用信号和谐波失真的分离，统计谐波失真的有效值和有用信号的有效值的比值，计算出各频率分量的总谐波失真的实际数值，最终获得主要谐波分量的数值和波形。

存储单元63：用于存储获得的主要谐波分量的数值和波形，生成谐波失真数据库。

从而，本发明降低总谐波频率的装置，在不增加硬件成本、不修改硬件电路的前提下，通过预读取即将播放的音频数据，并在数字域向音频数据中添加谐波失真的反向波形，再将音频数据传输至音频播放模块予以播放，从而达到了降低整体谐波失真的效果，提高了高保真(HIFI)指标，提升了用户的听感。

上述实施例提供降低总谐波失真的装置与降低总谐波失真的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，且方法实施例中的技术特征在装置实施例中均对应适用，这里不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种降低总谐波失真的装置，其特征在于，包括：

存储模块，用于存储谐波失真数据库；

文件读取模块，用于当播放音频文件时，预读取即将播放的音频数据；

频率成分分析模块，用于获取所述音频数据的基波的主要频率成分，查询所述谐波失真数据库，预判所述主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位；

反向波形添加模块，用于根据预判出的所述谐波失真的振幅和相位，向所述音频数据中添加所述谐波失真的反向波形，将所述反向波形和所述音频数据的原始波形一起传输至音频播放模块予以播放；

所述频率成分分析模块包括预判单元，所述预判单元用于：

查询所述谐波失真数据库，比较所述音频数据中的频率成分和谐波失真数据库中各频率分量的总谐波失真的数值，获取实际输出信号的频率成分，从而预判出所述音频数据主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位。

2.根据权利要求1所述的降低总谐波失真的装置，其特征在于，还包括：

统计模块，用于统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，生成谐波失真数据库，并存储于所述存储模块。

3.根据权利要求2所述的降低总谐波失真的装置，其特征在于，所述统计模块包括：

调用单元，用于调用所述音频播放模块播放预设频率范围内的音频；

检测单元，用于在所述音频播放过程中，检测并统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，获得主要谐波分量的数值和波形；

存储单元，用于存储获得的主要谐波分量的数值和波形，生成谐波失真数据库。

4.根据权利要求1-3任一项所述的降低总谐波失真的装置，其特征在于，所述频率成分分析模块包括获取单元，所述获取单元用于：

通过傅里叶变换方法，将所述音频数据的波形从时域波形变换为频域波形，判断所述频域波形中基波的主要频率成分。

5.一种降低总谐波失真的方法，其特征在于，包括步骤：

当播放音频文件时，预读取即将播放的音频数据；

获取所述音频数据的基波的主要频率成分，查询预先存储的谐波失真数据库，预判所述主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位，具体为：比较所述音频数据中的频率成分和谐波失真数据库中各频率分量的总谐波失真的数值，获取实际输出信号的频率成分，从而预判出所述音频数据主要频率成分的波形通过本终端的硬件电路后产生的谐波失真的振幅和相位；

根据预判出的所述谐波失真的振幅和相位，向所述音频数据中添加所述谐波失真的反向波形，将所述反向波形和所述音频数据的原始波形一起传输至音频播放模块予以播放。

6.根据权利要求5所述的降低总谐波失真的方法，其特征在于，所述方法还包括：统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，生成谐波失真数据库并存储。

7.根据权利要求6所述的降低总谐波失真的方法，其特征在于，所述统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，生成谐波失真数据库，包括：

播放预设频率范围内的音频；

在所述音频播放过程中，检测并统计由本终端的硬件电路引入的总谐波失真，获得主要谐波分量的数值和波形；

存储获得的主要谐波分量的数值和波形，生成谐波失真数据库。

8.根据权利要求5-7任一项所述的降低总谐波失真的方法，其特征在于，所述获取所述音频数据的基波的主要频率成分包括：

通过傅里叶变换方法，将所述音频数据的波形从时域波形变换为频域波形，判断所述频域波形中基波的主要频率成分。