CN105282679A - 一种提升立体声音的音质的方法、装置和终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种提升立体声音的音质的方法、装置和终端，方法包括：获取左声道原始信号和右声道原始信号；获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位、频谱及幅值；根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值获取左校准信号，以及，根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值获取右校准信号；将所述左校准信号与所述右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将所述右校准信号与所述左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，将所述右声道最终输出信号和左声道最终输出信号合并形成脉冲编码调制信号。在不增加硬件成本及印制电路板、工业设计风险和复杂度的情况下，解决左右声道立体声输出串扰问题。

Description

一种提升立体声音的音质的方法、装置和终端

技术领域

本发明涉及声音处理技术，特别是指一种提升立体声音的音质的方法、装置和终端。

背景技术

移动终端的体积小，其内部的电路设计及印制电路板(PCB，PrintedCircuitBoard)布局受限很多，很多移动终端的编译码器(codec，COder-DECoder)和立体声输出端口距离很远甚至在不同的PCB上，导致codec和立体声输出端口之间有较大的阻抗，特别是立体声输出端口和其匹配的回流地到codec的阻抗比较大，如果立体声输出端口连接的是小阻抗发声器件，如16欧或者32欧的耳机，由于左右声道回流共地，会导致左声道的电信号在回流地上的分压影响右声道，反正也然，从而在收听立体声音乐时左右声道的音乐信号还原度会失真，因为左右声道的声音信号的频率、相位、幅值都是不同的，造成严重串扰，立体声音质下降甚至严重影响用户收听体验。

现有改善终端立体声串扰的方法是在电路设计时尽可能减小立体声输出端口的回流地到codec的阻抗，加宽走线，或者尽量保证立体声输出端口及其回流地和codec处于同一PCB板上。这会对终端PCB布局甚至是工业(ID，IndustrialDesign)设计的自由度有非常大的影响，比如强制将耳机接口设计在PCB的上codec附近，但是此时耳机接口在终端的外观位置上并不合理。或者增加PCB板层数来降低回流阻抗(Rgnd)，但是会造成终端成本上升。

采用额外的codec芯片，将codec芯片设计在终端立体声输出端口附近，但是这种方法仍然会造成成本增加及PCB布局压力增加。

现有技术存在如下问题：无论是减小立体声输出端口的回流地到codec的阻抗的措施，还是采用额外的codec芯片，都会增加成本及影响PCB布局。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提升立体声音的音质的方法、装置和终端，解决左右声道的声音信号的相位、频率和幅值的不同所造成的立体声音质下降的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种提升立体声音的音质的方法，其特征在于，方法包括：获取左声道原始信号和右声道原始信号；获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位、频谱及幅值；根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值获取左校准信号，以及，根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值获取右校准信号；将所述左校准信号与所述右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将所述右校准信号与所述左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，将所述右声道最终输出信号和左声道最终输出信号合并形成脉冲编码调制信号。

所述的方法中，获取左声道原始信号和右声道原始信号包括：从解码后的原始立体声数据中提取出所述左声道原始信号和右声道原始信号。

所述的方法中，获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位包括：采用解卷积法获取左声道原始信号的相位，以及右声道原始信号的相位。

所述的方法中，获取左声道原始信号、右声道原始信号的频谱及幅值包括：采用傅里叶变换获取左声道原始信号的频谱及幅值，以及右声道原始信号的频谱及幅值。

所述的方法中，根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值对左声道原始信号进行校准计算生成左校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及左声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对左声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将所述校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述左校准信号；根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值对右声道原始信号进行校准计算生成右校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及右声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对右声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将所述校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述右校准信号。

一种提升立体声音的音质的装置，包括：原始信号获取单元，用于获取左声道原始信号和右声道原始信号；参数获取单元，用于获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位、频谱及幅值；校准信号生成单元，用于根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值获取左校准信号，以及，根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值获取右校准信号；校准单元，用于将所述左校准信号与所述右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将所述右校准信号与所述左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，将所述右声道最终输出信号和左声道最终输出信号合并形成脉冲编码调制信号。

所述的装置中，参数获取单元包括：相位提取模块，用于采用解卷积法获取左声道原始信号的相位，以及右声道原始信号的相位。

所述的装置中，频谱及幅值提取模块，用于采用傅里叶变换获取左声道原始信号的频谱及幅值，以及右声道原始信号的频谱及幅值。

所述的装置中，校准信号生成单元包括：左校准信号模块，用于根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值对左声道原始信号进行校准计算生成左校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及左声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对左声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将所述校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述左校准信号；右校准信号模块，用于根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值对右声道原始信号进行校准计算生成右校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及右声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对右声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将所述校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述右校准信号。

一种终端，包括提升立体声音的音质的装置，装置包括：原始信号获取单元，用于获取左声道原始信号和右声道原始信号；参数获取单元，用于获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位、频谱及幅值；校准信号生成单元，用于根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值获取左校准信号，以及，根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值获取右校准信号；校准单元，用于将所述左校准信号与所述右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将所述右校准信号与所述左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，将所述右声道最终输出信号和左声道最终输出信号合并形成脉冲编码调制信号。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：通过计算出右校准信号和左校准信号，以及将左校准信号与右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将右校准信号与左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，在不增加硬件成本及硬件PCB、工业设计风险和复杂度的情况下，解决立体声的左右声道声音输出串扰问题。

附图说明

图1表示一种提升立体声音的音质的方法流程示意图；

图2表示提升立体声音的音质的过程流程示意图；

图3表示一种提升立体声音的音质的装置结构示意图；

图4表示提升立体声音的音质的工作原理图；

图5表示计算频谱幅值及相位的工作原理图；

图6表示立体声输出端口与编译码器之间形成回流阻抗的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

采用音频处理算法，对左右声道的原始声音信号的频率、相位、幅值进行处理实现降低左右声道串扰。

本发明实施例提供一种提升立体声音的音质的方法，如图1所示，包括：

步骤11，获取左声道原始信号和右声道原始信号；

步骤12，获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位、频谱及幅值；

步骤13，根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值对左声道原始信号进行校准计算生成左校准信号，以及，根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值对右声道原始信号进行校准计算生成右校准信号；

步骤14，将左校准信号与所述右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将右校准信号与所述左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，将右声道最终输出信号和左声道最终输出信号合并为脉冲编码调制(PCM，PulseCodeModulation)信号。

应用所提供的技术，在不增加硬件成本及印制电路板、工业设计风险和复杂度的情况下，通过计算出右校准信号和左校准信号，以及将左校准信号与右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将右校准信号与左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，解决立体声的左右声道声音输出串扰问题。

需要说明的是，对于左声道原始信号的处理流程，以及对于右声道原始信号的处理流程是一致的。

在一个优选实施例中，如图2所示，获取左声道原始信号和右声道原始信号包括：从解码后的原始立体声数据中提取出所述左声道原始信号和右声道原始信号。

在一个优选实施例中，获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位包括：采用解卷积法获取左声道原始信号的相位，以及右声道原始信号的相位。

在一个优选实施例中，获取左声道原始信号、右声道原始信号的频谱及幅值包括：采用傅里叶变换获取左声道原始信号的频谱及幅值，以及右声道原始信号的频谱及幅值。

在一个优选实施例中，如图3所示，根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值对左声道原始信号进行校准计算生成左校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及左声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对左声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述左校准信号。

在一个优选实施例中，如图3所示，根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值对右声道原始信号进行校准计算生成右校准信号包括：

根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值对右声道原始信号进行校准计算生成右校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及右声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对右声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述右校准信号。

数学上，对左声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，以及对右声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，具体可以采用傅里叶反变换来完成。傅里叶反变换时需要输入正确的相位信息，这里正确的相位是指在原来相位基础上做反相变换，即在原来相位上增加π即可，同时输入分压后的幅值，此时可以完成从频域到时域波形的变换，时域波形即平时能看到的波形，就像在示波器上看到的一样。

如图6所示，分压则是因为立体声输出端口-比如耳机座距离codec比较远，这一距离在物理硬件上会不可避免的产生回流阻抗，此时连接在耳机座上的耳机也会受这个回流阻抗Rgnd的干扰，因此需要进行分压，回流阻抗上的分压会影响立体声输出端口的声音质量，这个分压值提前可以测量出来并作为校准过程中使用的校准幅值。

在一个优选实施例中，还包括：根据卷积法合成新的左声道信号，以及，根据卷积法合成新的右声道信号。

在一个应用场景中，如图2所示，提升立体声音的过程包括：

步骤201，提取立体声数据。

步骤202，分离出左声道原始信号和右声道原始信号。

步骤203，根据解卷积法获取左声道的相位。

步骤204，根据傅里叶变换获取左声道的频谱及幅值。

步骤205，根据解卷积法获取右声道的相位。

步骤206，根据傅里叶变换获取右声道的频谱及幅值。

步骤207，根据预设阻抗，采用分压法计算出需要校准的左声道幅值。

步骤208，对左声道原始信号的相位做反相处理生成用于校准的相位-左校准相位。

步骤209，根据校准幅值对应频率的反相信号生成完整的左声道校准信号。

步骤210，根据预设阻抗，采用分压法计算出需要校准的右声道幅值。

步骤211，对右声道原始信号的相位做反相处理生成用于校准的相位-右校准相位。

步骤212，根据校准幅值对应频率的反相信号生成完整的右声道校准信号。

步骤213，左声道原始信号与右声道校准信号卷积生成左声道最终输出信号。

步骤214，右声道原始信号与左声道校准信号卷积生成右声道最终输出信号。

步骤215，将新的左声道数据和新的右声道数据合成立体声数据输出。

需要说明的是，对于左声道原始信号的处理，以及对于右声道原始信号的处理过程是一致的，并不需要在两者之间设定不同的优先级，因此，凡是对于左声道或者右声道执行了相同功能的步骤，其在执行的时间上并无先后。

本发明实施例提供一种提升立体声音的音质的装置，包括：

原始信号获取单元31，用于获取左声道原始信号和右声道原始信号；

参数获取单元32，用于获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位、频谱及幅值；

校准信号生成单元33，用于根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值获取左校准信号，以及，根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值获取右校准信号；

校准单元34，用于将所述左校准信号与所述右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将所述右校准信号与所述左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，将所述右声道最终输出信号和左声道最终输出信号合并形成脉冲编码调制信号。

在一个优选实施例中，参数获取单元32包括：

相位提取模块，用于采用解卷积法获取左声道原始信号的相位，以及右声道原始信号的相位。

在一个优选实施例中，参数获取单元32包括：频谱及幅值提取模块，用于采用傅里叶变换获取左声道原始信号的频谱及幅值，以及右声道原始信号的频谱及幅值。

在一个优选实施例中，校准信号生成单元34包括：

左校准信号模块，用于根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值对左声道原始信号进行校准计算生成左校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及左声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对左声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将所述校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述左校准信号；

右校准信号模块，用于根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值对右声道原始信号进行校准计算生成右校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及右声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对右声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将所述校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述右校准信号。

如图4所示，提升立体声音的音质的装置中包括：

用于将终端解码后的原始立体声数据提取出来的立体声数据提取单元A，负责将解码后的原始立体声数据读入到要处理的单元中；读入的原始立体声数据要分离成单独的左右声道原始信号以便后续处理，由原始信号获取单元31中的单元B和C分别完成。

原始信号获取单元31包括：将左右声道区分开的左声道原始信号单元B和右声道原始信号单元C。

参数获取单元32中的相位提取功能单元包括：左声道相位获取单元D和右声道相位获取单元F，具有相同功能，分别获取左声道和右声道信号的相位；

参数获取单元32中的频谱及幅值提取功能单元包括：左声道频谱及幅值单元E和右声道频谱及幅值单元G，作用分别是获取左声道和右声道信号的频谱及幅值信息；

其中，左声道相位获取单元D和右声道相位获取单元F分别对左右声道信号做相位解卷积分析从而获得正确的相位；左声道频谱及幅值单元E和右声道频谱及幅值单元G对各个原始声道信号做FFT变换获得频谱和幅值。

校准信号生成单元33包括：左频谱幅值与相位校准计算单元H和右频谱幅值与相位校准计算单元I，计算需要生成的校准信号。根据提前预设好的立体声输出端口到codec芯片回流地阻抗的值，以及该声道的相位、频谱生成可以用于另一个声道的校准信号。

其中，左频谱幅值与相位校准计算单元H和右频谱幅值与相位校准计算单元I具有相同的功能，根据取得的相位、频谱和幅值，结合预设的立体声输出端口和codec回流地的阻抗，采用电压的分压法计算出校准信号。具体地，如附图5所示，包括：根据回流阻抗预设值及原始幅值，根据电压分压法计算需要校准的幅值；根据前面提取到的相位对相应的频率做反相处理从而生成的新的需要校准的相位及频谱；合成可以用于另一个声道的最终校准信号。

校准单元34中包括：左校准值与原始信号合成单元J、右校准值与原始信号合成单元K和立体声输出单元L，作用是将校准好的信号和原始信号合成；

左校准值与原始信号合成单元J根据左声道信息及右频谱幅值与相位校准计算单元I的校准信号，采用卷积法合成新的左声道信号-左声道最终输出信号，右校准值与原始信号合成单元K根据右声道信息及左频谱幅值与相位校准计算单元H的校准信号，采用根据卷积法合成新的右声道信号-右声道最终输出信号。

立体声输出单元L，将处理后的左右声道信号以PCM方式输出。

在一个应用场景中，如图4所示，提升立体声音的音质的过程包括：

步骤41，立体声数据提取单元A从PCM接口提取原始的立体声数据，准备用于后期处理；

步骤42，分别由左声道原始信号单元B和右声道原始信号单元C将原始信号分离成单独的左右声道原始信号，即左声道原始信号单元B中获得的是左声道原始信号，右声道原始信号单元C中获得的是右声道原始信号，并分别将其传递给左声道相位获取单元D、左声道频谱及幅值单元E，及右声道相位获取单元F和右声道频谱及幅值单元G，

步骤43，左声道相位获取单元D和左声道频谱及幅值单元E处理左声道数据，右声道相位获取单元F和右声道频谱及幅值单元G处理右声道数据，目的是获取左右声道原始信号的相位、频谱及幅值信息，再将这些信息传递给左频谱幅值与相位校准计算单元H和右频谱幅值与相位校准计算单元I。

步骤44，左频谱幅值与相位校准计算单元H和右频谱幅值与相位校准计算单元I根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗信息对左、右声道原始信号进行校准计算，目的是生成相应的反相信号用于另一个声道的叠加；

步骤45，计算好的左右声道校准信号在左校准值与原始信号合成单元J、右校准值与原始信号合成单元K中再合成，即产生含有右声道校准信号的左声道最终输出信号，含有左声道校准信号的右声道最终输出信号，最后立体声输出单元L再将两路信号合并为PCM信号输出。

本发明实施例提供一种终端，包括提升立体声音的音质的装置，装置包括：

原始信号获取单元，用于获取左声道原始信号和右声道原始信号；

参数获取单元，用于获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位、频谱及幅值；

校准信号生成单元，用于根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值获取左校准信号，以及，根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值获取右校准信号；

校准单元，用于将所述左校准信号与所述右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将所述右校准信号与所述左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，将所述右声道最终输出信号和左声道最终输出信号合并形成脉冲编码调制信号。

采用本方案之后的优势是：在不增加硬件成本及印制电路板、工业外形设计风险和复杂度的情况下，解决左右声道立体声输出串扰问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种提升立体声音的音质的方法，其特征在于，方法包括：

获取左声道原始信号和右声道原始信号；

获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位、频谱及幅值；

根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值获取左校准信号，以及，根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值获取右校准信号；

将所述左校准信号与所述右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将所述右校准信号与所述左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，将所述右声道最终输出信号和左声道最终输出信号合并形成脉冲编码调制信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取左声道原始信号和右声道原始信号包括：从解码后的原始立体声数据中提取出所述左声道原始信号和右声道原始信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位包括：采用解卷积法获取左声道原始信号的相位，以及右声道原始信号的相位。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取左声道原始信号、右声道原始信号的频谱及幅值包括：采用傅里叶变换获取左声道原始信号的频谱及幅值，以及右声道原始信号的频谱及幅值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值对左声道原始信号进行校准计算生成左校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及左声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对左声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将所述校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述左校准信号；

根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值对右声道原始信号进行校准计算生成右校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及右声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对右声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将所述校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述右校准信号。

6.一种提升立体声音的音质的装置，其特征在于，包括：

原始信号获取单元，用于获取左声道原始信号和右声道原始信号；

参数获取单元，用于获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位、频谱及幅值；

校准信号生成单元，用于根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值获取左校准信号，以及，根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值获取右校准信号；

校准单元，用于将所述左校准信号与所述右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将所述右校准信号与所述左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，将所述右声道最终输出信号和左声道最终输出信号合并形成脉冲编码调制信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，参数获取单元包括：

相位提取模块，用于采用解卷积法获取左声道原始信号的相位，以及右声道原始信号的相位。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

频谱及幅值提取模块，用于采用傅里叶变换获取左声道原始信号的频谱及幅值，以及右声道原始信号的频谱及幅值。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，校准信号生成单元包括：

左校准信号模块，用于根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值对左声道原始信号进行校准计算生成左校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及左声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对左声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将所述校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述左校准信号；

右校准信号模块，用于根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值对右声道原始信号进行校准计算生成右校准信号包括：根据预设的立体声输出端口和回流地的阻抗以及右声道原始信号的幅值，采用分压法计算出校准幅值，以及，对右声道原始信号的相位进行反相处理生成用于校准的相位，将所述校准幅值和用于校准的相位和频谱合成所述右校准信号。

10.一种终端，其特征在于，包括提升立体声音的音质的装置，装置包括：

原始信号获取单元，用于获取左声道原始信号和右声道原始信号；

参数获取单元，用于获取左声道原始信号、右声道原始信号的相位、频谱及幅值；

校准信号生成单元，用于根据左声道原始信号的相位、频谱及幅值获取左校准信号，以及，根据右声道原始信号的相位、频谱及幅值获取右校准信号；

校准单元，用于将所述左校准信号与所述右声道原始信号叠加生成右声道最终输出信号，将所述右校准信号与所述左声道原始信号叠加生成左声道最终输出信号，将所述右声道最终输出信号和左声道最终输出信号合并形成脉冲编码调制信号。