CN110690903A - 一种电子设备及音频模数转换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种电子设备及音频模数转换方法。在一个实施例中，所述电子设备上开有小孔，所述麦克风通过设备上的小孔采集音频信号，所述音频信号经放大器放大后，传输到模数转换器；模数转换器用于将音频信号转换为数字信号，并将所述数字信号作为原始数字信号发送给加法器；数字带通滤波器，将N个数字带通滤波器并联在模数转换器和加法器之间，其中N为大于等于1的自然数。将从模数转换器输出的原始数字信号通过N个数字滤波器，得到N段高频信号，将不同频段的高频信号乘以不同的增强系数，并叠加到原始数字信号中达到了增强原始信号中高频信号的效果，改善了由于小孔衍射导致的声音失真的问题。

Description

一种电子设备及音频模数转换方法
技术领域
本发明涉及音频模数转换(ADC)技术领域,尤其涉及一种电子设备及音频模数转换方法。
背景技术
音频模数转换器被广泛的应用于电子设备中。例如，手机、无线耳机、智能音箱，这些电子设备都配备麦克风，采集音频信号，然后转化为数字信号，然后通过射频发射传送到其他设备上或进行语言识别等处理。以蓝牙耳机为例，蓝牙耳机内置麦克风，采集音频信号，经过音频模数转换器，转化为数字信号，然后通过射频电路传送至手机。手机通过射频电路传送给另一个手机，然后通过喇叭播放出来，这样对方可以听到声音，实现语音通话。实际中，由于手机、耳机、音箱这些设备需要设计美观，麦克风通常会被内置，仅通过一个小孔来透过声音，当声波经过此小孔时，会存在衍射现象(diffraction)，而人可以听到声音通常为20Hz-20KHz的频率范围。当这些频率声音经过小孔时，由于频率不一样的声波，在小孔中衍射的程度不同，因此其强度损失的程度不同，这样会导致声音失真。根据声波衍射的原理，越低频的声波衍射越强，因此损失较小；而高频的声波衍射越弱，损失较大。因此经过小孔后，被麦克风采集到的声音低频部分失真较小，而高频部分失真较大，这样组合的声音信号会失真，这样的声音对方接受听到的就不一样了。本发明的目的是改善由于小孔衍射导致的声音失真的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种电子设备及音频模数转换方法。
第一方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：麦克风、放大器、模数转换器，加法器以及N个数字带通滤波器，其中N为大于等于1的自然数；
所述电子设备上开有小孔，所述麦克风通过设备上的小孔采集音频信号，所述音频信号经放大器放大后，传输到模数转换器；
模数转换器，用于将音频信号转换为数字信号，并将所述数字信号作为原始数字信号发送给加法器；
将所述N个数字带通滤波器并联在模数转换器和加法器之间，并将所述原始数字信号通过N个数字滤波器，得到N段高频信号，将每一段高频信号乘以一个增强系数；
加法器，用于将增强后的N段高频信号叠加到原始数字信号中。
可选地，所述N个数字带通滤波器并联在模数转换器和加法器之间包括：每一个数字带通滤波器都通过一个数字乘法器与加法器相连。
可选地，所述数字带通滤波器通过的数字信号频率大于300Hz。
可选地，所述增强系数根据设备上小孔的特征进行设定或者根据实际的测量效果进行设定。
可选地，所述将每一段高频信号乘以一个增强系数包括：频率越高的数字信号段乘以的增强系数越大，频率越低的数字信号段乘以的增强系数越小。
第二方面，本发明申请提供了一种音频模数转换的方法，包括：
采集音频信号，并将所述音频信号进行放大；
将放大后的音频信号转换为数字信号，并将所述数字信号作为原始数字信号；
利用多个数字带通滤波器器对所述原始数字信号分别进行滤波处理得到N段高频信号，其中N为大于等于1的自然数；
将每一段高频信号乘以一个增强系数，并将增强后的高频信号与原始数字信号进行叠加。
可选地，所述利用多个数字带通滤波器对所述原始数字信号分别进行滤波处理得到N段高频信号包括：根据所述多个数字带通滤波器通过的数字信号的频率不同，得到N段不同频率的高频信号，其中，N为大于等于1的自然数。
可选地，所述将每一段高频信号乘以一个增强系数包括：不同频率的高频信号段乘以不同的增强系数。
可选地，所述将增强后的高频信号与原始数字信号进行叠加包括：将增强后的高频信号直接添加到原始数字信号中，或用增强后的高频信号对原始数字信号中的高频信号进行覆盖。
本申请实施例提供的一种电子设备及音频模数转换方法，在一个实施例中，将采集的音频信号转换为原始数字信号以后，利用多个数字带通滤波器器对所述原始数字信号分别进行滤波处理得到N段高频信号，将不同频段的高频信号乘以不同的增强系数以后，叠加到原始数字信号中达到了增强原始信号中高频信号的效果，改善了由于小孔衍射导致的声音失真的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明申请一种电子设备的部分结构示意图；
图2为本发明申请一种音频模数转换方法的流程示意图；
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明申请一种电子设备的部分结构示意图。参见图1，本申请实施例中的一种电子设备包括：麦克风101、放大器102、模数转换器103、微处理器组件104、数字带通滤波器1051-105n。
麦克风101用于采集音频信号，并将采集的音频信号传输到放大器102中。放大器102对麦克风101采集的音频信号进行放大，并将放大后的音频信号传输给模数转换器103。
在一个可能的实施例中，麦克风101可以为动圈式麦克风或者电容式麦克风，电容式麦克风需要额外的幻象电源供电，其核心是一个电容传感器，灵敏度较高，比较适合远距离。动圈式麦克风，结构简单，通过振膜带带动线圈做切割磁感线运动，从而产生电信号，灵敏度较低，适合近距离。
模数转换器103用于经放大器102放大后的音频信号转换为数字信号，并将该数字信号作为原始数字信号，并将该原始数字信号直接传输给加法器105和数字带通滤波器1051-105n。
在一个可能的实施例中，模数转换器103为并联比较型模数转换器或者逐次比较型模数转换器，并联比较型模数转换器和逐次比较型模数转换器都可以将模拟的语音信号直接转换为数字信号。
每一个数字带通滤波器都分别与模数转换器和加法器相连，即N个数字带通滤波器彼此并联连接。数字带通滤波器为一个高通滤波器加上一个低通滤波器，数字带通滤波器的上限截止频率是低通滤波器的上限截止频率，数字滤波器的下限截止频率是高通滤波器的下限截止频率。即当高频信号通过N个数字带通滤波器1051-105n时，由于每一个数字带通滤波器的通过频率不一样，因此可以将高频信号分为N个频率段，其中N、n均为大于等于1的自然数。
在一个可能的实施例中，所述数字带通滤波器通过的数字信号频率大于300Hz。
在一个可能的实施例中，每一个数字带通滤波器都分别通过一个数字乘法器与加法器相连(即N个数字带通滤波器1051-105n与N个数字乘法器1061-106n相连)。N个数字滤波器将原始数字信号根据不同的频率分为N段高频信号以后，每一段高频信号都通过数字乘法器与一个增强系数相乘，得到N段增强后的高频信号，并将得到的N段增强后的高频信号发送到加法器105中。
在一个可能的实施例中，由于N个数字带通滤波器将高频信号分为了N段，每一段高频信号的频率不同。不同频率段的高频信号乘以的增强系数也不相同，频率越高的数字信号段乘以的增强系数越大，频率越低的数字信号段乘以的增强系数越小。
在一个可能的实施例中，可以预先设定增强系数。增强系数可以根据设备上不同的孔的特征进行设定或者根据实际的测量效果进行设定；其中，实际的测量效果是指实际测试时声音不失真。
加法器104用于将增强后的各个高频信号叠加到原始数值信号中，从而实现了增强原始数字信号中的高频信号的效果，改善了由小孔衍射导致的声音失真的问题。
图2为本申请实施例提供的一种音频模数转换方法的流程示意图，如图2所示包括步骤S201-S204。
步骤S201：采集音频信号，并将所述音频信号进行放大；
采用麦克风采集音频信号，并将采集的音频信号通过放大器102进行放大。
步骤S202：将放大后的音频信号转换为数字信号，并将所述数字信号作为原始数字信号；
步骤S203：利用多个数字带通滤波器对所述原始数字信号分别进行滤波处理得到N段高频信号，其中N为大于等于1的自然数；
将模数转换器103转换得到的数字信号作为原始数字信号，将数字信号发送给加法器104的同时，将原始数字信号中的高频信号发送给数字带通滤波器1051-105n,其中n为大于等于1的自然数。
在一个可能的实施例中，将原始数字信号通过N个数字带通滤波器1051-105n，每一个数字带通滤波器能通过的数字信号的频率是不相同的，因此N个数字带通滤波器将原始数字信号中的高频信号分为了N段不同频率段的高频信号段。
步骤S204：将每一段高频信号乘以一个增强系数，并将增强后的高频信号与原始数字信号进行叠加；
由于越低频的声波的衍射越强，损失较小；而越高频的声波衍射越弱，损失较大。所以根据高频信号段的频率不同乘以不同的增强系数。将较高频率段的声波乘以较大的增强系数，将较小频率段的声波乘以较小的增强系数。
在一个可能的实施例中，将增强后的N段高频信号直接叠加到原始数字信号中。
在一个可能的实施例中，用增强后的N段高频信号对原始数据信号中的高频信号进行覆盖。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电子设备，包括：麦克风、放大器、模数转换器，加法器以及N个数字带通滤波器，其中N为大于等于1的自然数；
所述电子设备上开有小孔，所述麦克风通过设备上的小孔采集音频信号，所述音频信号经放大器放大后，传输到模数转换器；
模数转换器，用于将音频信号转换为数字信号，并将所述数字信号作为原始数字信号发送给加法器；
将所述N个数字带通滤波器并联在模数转换器和加法器之间，并将所述原始数字信号通过N个数字滤波器，得到N段高频信号，将每一段高频信号乘以一个增强系数；
加法器，用于将增强后的N段高频信号叠加到原始数字信号中。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述N个数字带通滤波器并联在模数转换器和加法器之间包括：每一个数字带通滤波器都通过一个数字乘法器与加法器相连。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述数字带通滤波器通过的数字信号频率大于300Hz。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述增强系数根据设备上小孔的特征进行设定或者根据实际的测量效果进行设定。
5.根据权利要求1或4所述的电子设备，其特征在于，所述将每一段高频信号乘以一个增强系数包括：频率越高的数字信号段乘以的增强系数越大，频率越低的数字信号段乘以的增强系数越小。
6.一种音频模数转换的方法，包括：
采集音频信号，并将所述音频信号进行放大；
将放大后的音频信号转换为数字信号，并将所述数字信号作为原始数字信号；
利用多个数字带通滤波器器对所述原始数字信号分别进行滤波处理得到N段高频信号，其中N为大于等于1的自然数；
将每一段高频信号乘以一个增强系数，并将增强后的高频信号与原始数字信号进行叠加。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用多个数字带通滤波器对所述原始数字信号分别进行滤波处理得到N段高频信号包括：根据所述多个数字带通滤波器通过的数字信号的频率不同，得到N段不同频率的高频信号，其中，N为大于等于1的自然数。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将每一段高频信号乘以一个增强系数包括：不同频率的高频信号段乘以不同的增强系数，频率越高的数字信号段乘以的增强系数越大，频率越低的数字信号段乘以的增强系数越小。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将增强后的高频信号与原始数字信号进行叠加包括：将增强后的高频信号直接添加到原始数字信号中，或用增强后的高频信号对原始数字信号中的高频信号进行覆盖。
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