CN113727244A - 音频处理装置与相关的音频处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种音频处理装置，其包括有一滤波器以及一输出电路。该滤波器用以接收一声音信号以产生一滤波后声音信号，其中该滤波器具有可调整的多个系数，以供改变该滤波器的响应的带宽、中心频率或是增益；以及该输出电路用以接收该滤波后声音信号以产生一输出声音信号至一扬声器；其中当该滤波器的该多个系数改变时，该滤波器降低该多个系数对该声音信号所造成的变化，且该输出电路持续接收该滤波后声音信号以产生该输出声音信号，以供该扬声器不中断地播放该输出声音信号。
Description
技术领域
本发明系有关于音频处理装置。
背景技术
在目前的音频处理装置中，为了让使用者可以控制想要听到的声音质量或声音特性，通常会设置一个具有多个可调整系数的滤波器，以供通过改变这些系数来改变滤波器的响应的带宽、中心频率和/或增益。然而，由于滤波器在系数直接改变时会造成滤波器的响应发散而导致声音异常，且即使在滤波器的响应未发散的情形下也有可能因为输出声音信号的落差太大而造成爆音，故传统的音频处理装置会额外设置一个静音电路，以在滤波器的系数改变时短暂地让扬声器停止播放声音，以避免用户听到异常的声音信号。然而，虽然使用静音电路可以避免用户听到异常的声音信号，但用户仍然会感觉到声音中断，而影响到整体的收听质量。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提出一种音频处理装置及音频处理方法，其可以在不需要中断声音的情形下直接改变滤波器的系数，且使用者不会感受到声音异常以及爆音，以解决先前技术中所述的问题。
在本发明的一个实施例中，揭露了一种音频处理装置，其包括有一滤波器以及一输出电路。该滤波器用以接收一声音信号以产生一滤波后声音信号，其中该滤波器具有可调整的多个系数，以供改变该滤波器的响应的带宽、中心频率或是增益；以及该输出电路用以接收该滤波后声音信号以产生一输出声音信号至一扬声器；其中当该滤波器的该多个系数改变时，该滤波器降低该多个系数对该声音信号所造成的变化，且该输出电路持续接收该滤波后声音信号以产生该输出声音信号，以供该扬声器不中断地播放该输出声音信号。
在本发明的另一个实施例中，揭露了一种音频处理方法，其包括有以下步骤：使用一滤波器以接收一声音信号以产生一滤波后声音信号；改变该滤波器的多个系数，以改变该滤波器的响应的带宽、中心频率或是增益，其中在该多个系数改变时，降低该滤波器的该多个系数对该声音信号所造成的变化；以及持续接收该滤波后声音信号以产生输出声音信号，以供一扬声器在该滤波器的该多个系数改变的过程中不中断地播放该输出声音信号。
附图说明
图1为本发明一实施例的音频处理装置的示意图。
图2为滤波器的频率响应改变的示意图。
图3示出了本发明一实施例的滤波器的架构图。
图4为本发明一实施例的音频处理方法的流程图。
图5为本发明一实施例的滤波器的频率响应改变的示意图。
具体实施方式
图1为本发明一实施例的音频处理装置100的示意图。如图1所示，音频处理装置100包括了一滤波器110、一输出电路120以及一控制电路130，且音频处理装置100用以对一声音信号Din进行处理以产生一输出声音信号Dout，之后再通过一后端处理电路102的处理后传送到一扬声器104进行播放。具体来说，音频处理装置100中的滤波器110可以是一个无限脉冲响应(Infinite Impulse Response，IIR)滤波器或是其他形式的数字滤波器，其用来对声音信号Din进行滤波操作以产生一滤波后声音信号Din’；接着，输出电路120对滤波后声音信号Din’进行处理以产生输出声音信号Dout，后端处理电路102再对输出声音信号Dout进行后端处理以产生一信号Vout至扬声器104进行播放。在一实施例中，输出声音信号Dout可以是一个数字信号，而后端处理电路102则包括了数字模拟转换器、模拟放大器等组件；在另一实施例中，输出电路120包括了数字模拟转换器，亦即输出声音信号Dout是一个模拟信号，而此时后端处理电路102可以仅包括模拟放大器及相关的接口电路。此外，在本实施例中，音频处理装置100可以应用在任何具有声音播放功能的电子装置中，例如耳机、喇叭、笔记本电脑、台式计算机、平板计算机、移动电话、电视等等。
在本实施例中，为了让使用者可以控制想要听到的声音质量或声音特性，音频处理装置100中的控制电路130会根据其他组件的指令或是用户的输入信号来产生多个控制信号Vc，以通过改变滤波器110内的多个系数来改变滤波器的响应(filter response)的带宽、中心频率和/或增益。以图2为例来进行说明，假设滤波器110原本的响应通过本身的系数设定而具有带宽BW1、中心频率Fc1以及增益G1，则控制电路130可以根据用户的输入信号来改变滤波器110的系数，以使得滤波器110的响应改为具有不同的带宽BW2、中心频率Fc2以及增益G2。然而，由于改变滤波器110的多个系数时会需要一段稳定时间，因此，需要一个静音机制以避免扬声器104在滤波器110的多个系数改变时播放出声音，以避免使用者听到异常声音或是爆音，但采用这种静音机制会导致声音播放中断而影响到收听质量。因此，本实施例中的滤波器110的转换函数(transfer function)具有不同的设计，再加上控制电路130所产生的控制信号Vc可以另外地控制滤波器110，以在系数改变的过程中不会产生异常的声音，且扬声器104也可以不间断地播放出声音信号，以改善上述问题。
具体来说，图3示出了本发明一实施例的滤波器110的架构图，其中图3所示的架构是以数学形式来表达的，亦即其中滤波器110包括了一多阶函数A(z)、两个加法器320、340以及一乘法器330。滤波器110的转换函数H(z)以图3来说可以表示为H(z)＝1+H0*(1-A(z))，其中H0为一可调整增益值，多阶函数A(z)可以表示为
或其他形式的多阶函数，且b0、b1、b2、a1、a2即为滤波器110的多个系数。同时参考图4所示的流程。在步骤400中，流程开始，且控制电路130接收到其他组件的指令或是用户的输入信号，以要求改变滤波器110的频率响应(亦即，带宽、中心频率和/或增益)。在步骤402中，控制电路130产生控制信号Vc以逐渐降低图3所示的可调整增益值H0(例如，步阶降低)，亦即控制滤波器110来逐渐降低多个系数对声音信号Din所造成的变化，以使得滤波后声音信号Din’逐渐接近声音信号Din。详细来说，在可调整增益值H0降低时，由于多个系数对声音信号Din所造成的变化H0*A(z)变小，因此滤波器110的转换函数H(z)会逐渐接近“1”而使得滤波后声音信号Din’逐渐接近声音信号Din。而在一实施例中，可调整增益值H0最终可以降低至0，亦即滤波后声音信号Din’实质上会等于声音信号Din。
在一实施例中，上述对可调整增益值H0进行步阶降低的过程中，每一次可调整增益值H0所降低的量可以设计为使用者所听不出的增益变化量。
在步骤404中，考虑到一些时序上的误差或是电路上的延迟，控制电路130可以暂时停止对滤波器110的控制，亦即等待/延迟一小段时间。
在步骤406中，控制电路130产生控制信号Vc以直接改变滤波器100的多个系数，亦即改变多阶函数A(z)中的系数。在一实施例中，滤波器110的多个系数是直接的替换(例如，系数直接替换为最终的目标值)，而不需要通过任何间接改变或是循序改变的方式，以加速滤波器110的设定与操作。
在步骤408中，考虑到一些时序上的误差或是电路上的延迟，控制电路130可以暂时停止对滤波器110的控制，亦即等待/延迟一小段时间。
在步骤410中，控制电路130产生控制信号Vc以逐渐提升可调整增益值H0(例如，步阶提升)至一目标值，亦即控制滤波器110来逐渐增加多个系数对声音信号Din所造成的变化，以完成整个滤波器110系数改变的流程。在一实施例中，上述对可调整增益值H0进行步阶提升的过程中，每一次可调整增益值H0所增加的量可以设计为使用者所听不出的增益变化量。
需注意的是，上述步骤404、408为可选的(optional)的步骤，亦即步骤404、408可以从流程中移除而不会影响到本发明的主要操作。
图5示出了图4所示的滤波器110系数改变的流程的示意图。在图5中，滤波器110的频率响应原本具有带宽BW1、中心频率Fc1以及增益G1，而在滤波器110的系数需要改变前，先通过逐渐降低可调整增益值H0使得其频率响应接近为“1”；接着，等待滤波器110的系数完成设定之后，再逐渐提升可调整增益值H0，以使得滤波器110的频率响应具有带宽BW2、中心频率Fc2以及增益G2。
在以上的滤波器110系数改变的过程中，输出电路120会持续产生输出声音信号Dout给后端处理电路102，以供产生信号Vout给扬声器104不间断地进行播放，且由于滤波器110在系数改变而处于不稳定状态时所输出的滤波后声音信号Din’实质上等于声音信号Din，故可以在整个系数改变的过程中，完全不需要任何静音机制的情形下提供给用户正常的声音质量，因此可以有效地解决先前技术中所述的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【符号说明】
100：音频处理装置
102：后端处理电路
104：扬声器
110：滤波器
120：输出电路
130：控制电路
320、340：加法器
330：乘法器
400～410：步骤
A(z)：多阶函数
BW1、BW2：带宽
Fc1、Fc2：中心频率
G1、G2：增益
H0：可调整增益值
Din：声音信号
Din’：滤波后声音信号
Dout：输出声音信号
Vc：控制信号
Vout：信号
Claims (10)
1.一种音频处理装置，包括有：
滤波器，用以接收声音信号以产生滤波后声音信号，其中该滤波器具有可调整的多个系数，以供改变该滤波器的响应的带宽、中心频率或是增益；以及
输出电路，耦接于该滤波器，用以接收该滤波后声音信号以产生输出声音信号至扬声器；
其中当该滤波器的该多个系数改变时，该滤波器降低该多个系数对该声音信号所造成的变化，且该输出电路持续接收该滤波后声音信号以产生该输出声音信号，以供该扬声器不中断地播放该输出声音信号。
2.如权利要求1所述的音频处理装置，其中在该滤波器的该多个系数改变之前，该滤波器先逐渐降低该多个系数对该声音信号所造成的变化，以使得该滤波后声音信号逐渐接近该声音信号。
3.如权利要求2所述的音频处理装置，其中在该滤波器的该多个系数改变之前，该滤波器先依序降低该多个系数对该声音信号所造成的变化，以使得该滤波后声音信号等于该声音信号。
4.如权利要求2所述的音频处理装置，其中当该滤波后声音信号接近到该声音信号之后的一段时间，该滤波器逐渐提升该多个系数对该声音信号所造成的变化，以产生该滤波后声音信号。
5.如权利要求1所述的音频处理装置，其中该滤波器的转换函数为H(z)＝1+H0*(1-A(z))，H0为可调整增益值，A(z)为多阶函数。
6.如权利要求5所述的音频处理装置，其中在该滤波器的该多个系数改变而导致该多阶函数改变之前，该滤波器先逐渐降低该可调整增益值，以使得该转换函数接近至1。
7.如权利要求6所述的音频处理装置，其中在该滤波器的该多个系数改变而导致该多阶函数改变之前，该滤波器先逐渐降低该可调整增益值，以使得该转换函数等于1。
8.如权利要求6所述的音频处理装置，其中当该转换函数接近至1之后的一段时间，该滤波器逐渐提升该可调整增益值至目标值。
9.一种音频处理方法，包括有：
使用滤波器以接收声音信号以产生滤波后声音信号；
改变该滤波器的多个系数，以改变该滤波器的响应的带宽、中心频率或是增益，其中在该多个系数改变时，降低该滤波器的该多个系数对该声音信号所造成的变化；以及
持续接收该滤波后声音信号以产生输出声音信号，以供扬声器在该滤波器的该多个系数改变的过程中不中断地播放该输出声音信号。
10.如权利要求9所述的音频处理方法，其中在该多个系数改变时，降低该滤波器的该多个系数对该声音信号所造成的变化的步骤包括有：
在该滤波器的该多个系数改变之前，先逐渐降低该多个系数对该声音信号所造成的变化，以使得该滤波后声音信号逐渐接近该声音信号。
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