CN1168340C - 具有改进的振铃装置的便携式无绳电话机 - Google Patents

Abstract

包括声信号生成装置的一种便携式设备，包括用于提供数字输入信号的输入单元，用于接收数字输入信号的N个取样以存储和延迟与这些取样相关的数据值的延迟线，用于组合从延迟线中接收的至少两个延迟数据值以形成修改的数据值的算术单元，再次将修改的数据值装入此延迟线中并将数据值延迟值N，这些修改的数据值一起形成具有不同强度的谐波的输出信号，输出信号的频率包括要产生的信号的基频。便携式设备还包括输出单元，用于通过将输出信号变为对用户的耳朵听起来悦耳的模拟信号来根据输出信号产生乐音。

Description

具有改进的振铃装置的便携式无绳电话机

技术领域

本发明涉及包括声信号生成装置的便携式设备。

背景技术

便携式设备例如可以是DECT类型的数字电信系统或GSM类型的移动无线电通信系统中工作的便携式无绳电话机。

日本专利说明书第9101786A号描述包括声信号生成装置的便携式无绳电话机，虽然只使用最少的存储装置，但借助于数字信号处理器利用此声信号生成装置能生成曲调。此曲调生成装置具有存储与诸如音调的曲调相关的数据的数据存储器。控制器顺序地读出与这些音调相关的数据。声音生成器产生具有此音调的频率的周期性源信号。包络生成器产生与此源信号组合以生成此曲调的包络信号。

用于生成声信号的现有技术装置具有缺点，即它生成差的音乐鸣响的曲调，此曲调因此使用户收听不悦耳。

发明内容

本发明的一个目的是通过建议具有产生悦耳声音的声信号生成装置的一种便携式设备来消除此缺点。

为此，本发明建议包括声信号生成装置的一种便携式设备，包括：

输入单元，用于提供数字输入信号，

延迟线，用于初始接收此数字输入信号的N个抽样，值N取决于将要产生的声信号的基频，此延迟线用于存储与延迟和这些抽样相关的数据值。

算术单元，用于组合从此延迟线接收的至少两个延迟的数据值，以形成一个修改的数据值，又将此值存储在此延迟线中并将此值延迟周期N，这些修改的数据值也一起形成输出信号，

输出单元，用于根据所述输出信号产生声信号。

这样的声信号生成装置使最初馈送到延迟线中的数字输入信号的频率内容由于算术单元而能以简单的方式进行修改。发现在此声信号生成设备的输出端上获得的音色除了此声信号的基频之外还由于谐波的出现而更丰富。包括这种装置的便携式设备因而能生成使收听更悦耳的曲调，所产生的声音更接近自然声音，这与根据正弦信号生成配乐差质量的声音的常规便携式设备相反。

本发明也建议包括声信号生成装置的一种便携式设备，包括：

上抽样装置，用于根据要产生的声信号的基频、应提供输出信号的抽样频率和延迟线的最大长度来计算上抽样频率，在如此确定的上抽样频率上利用此延迟线与算术单元来处理此数据，

下抽样装置，用于下抽样以上抽样频率抽样的输出信号，以提供以抽样频率抽样的输出信号给输出单元。

利用这样的装置，有可能优化延迟线的内容，并随之优化作为要生成的声信号的基频的函数的利用延迟线与算术单元进行的数字输入信号的处理。

附图说明

本发明的这些方面以及更具体的其他方面从下面结合附图利用示例给出的本发明的许多实施例中将变得更加显而易见，其中：

图1是根据本发明的便携式设备的图解表示，

图2是包含在根据本发明的便携式设备中的声信号生成装置的图解表示，

图3是声信号生成装置的一个实施例的图解表示，

图4是图3所示的实施例的改善的图解表示，和

图5是根据本发明生成声信号的方法的方框图。

具体实施方式

图1是根据本发明的便携式设备的图解表示。在本文中，所述便携式设备是包括天线、屏幕、耳机、话筒、键盘并包括未在此图中示出的声信号生成装置的便携式电话机。本发明不限于这种类型的便携式设备并且也能应用于其他类型的具有振铃装置与有限计算资源的诸如个人数字辅助器的便携式设备。

图2表示声信号生成装置的操作原理。这样的声信号生成装置主要包括：

输入单元(IU)，用于提供数字输入信号(in)，此输入单元例如是其中存储基准信号的存储器，

延迟线(DL)，用于：

^*最初装载有此数字输入信号的N个抽样，值N取决于要产生的声信号的基频，

^*存储与周期地延迟与这些抽样相关的数据值，

算术单元(AU)，用于组合从此延迟线接收的至少两个延迟的数据值以形成修改的数据值，又将此修改的数据值装入此延迟线并延迟周期N，这些修改的数据值也一起形成其频率内容包括要产生的信号的基频的具有不同强度的谐波的输出信号(s)，

输出单元(OU)，用于通过将输出信号变换为用户可听的声信号来根据输出信号产生悦耳的乐音。

在图3所示的优选实施例中，输入单元(IU)包括存储基准信号(in)的存储器(MEM)。此基准信号由其平均值是0并表示白噪声的抽样组成。此信号形成主延迟线(DL)的输入信号。

主延迟线能最初装载有此数字输入信号的N个抽样，但也能存储这些抽样并将这些抽样延迟周期N，以便给算术单元提供延迟的抽样(Sn-N)。此主延迟线的长度用于表示要演奏的音符的频率fp。例如，为了演奏基频f_c3＝130.80HZ的音符C3，所要求的抽样数N等于Fe/f_c3，即，244个抽样。

算术单元(AU)包括具有一个单元长度的单元延迟线(DU)和平均单元(AV)，此平均单元在抽样时刻n从此主延迟线中接收抽样S_n-N并从单元延迟线中接收S_n-N-1。此平均单元随后根据下式确定输出信号(s)的抽样S_n的数据值。

S_n＝C_sustain×(S_n-N+S_n-N-1)

其中C_sustain是保持系数。

利用这样的算法，有可能获得包括不同强度的fp的谐波的基频fp的声信号，此声信号具有接近于利用乐器产生的声音的音质。在此优选实施例中，保持系数等于1/2或非常接近于此值，结果此声信号生成设备的输出是与利用吉它产生的声音相似的声音。

然而，本领域技术人员将明白：本发明不限于前面所述的两个延迟抽样的组合，而能应用于其他延迟线(如果要求的话)的两个或多个延迟抽样的任何组合或利用平均单元实现的功能的修改。但是，对应于此优选实施例的解决方法具有优点，即，它要求小的计算容量。

为了变换为可听信号，将从算术单元输出的信号提供给输出单元(OU)，此输出单元顺序包括：

数字模拟变换器(DAC)，将数字输出信号变换为模拟输出信号，

低通滤波器(LPF)，消除主要由噪声引起的模拟输出信号中的不需要的频率，

放大器(AMP)，放大此模拟输出信号，和

扬声器(SPK)，产生所需要的乐音。

图4表示图3所示的实施例的一个改善版本。在此第二实施例中，存储在存储器(MEM)中的基准信号(in)代表包括以16比特编码的128个抽样的白噪声。此基准信号具有0的平均值，并且为了节省存储空间，此基准信号对于给定应用永远是固定的。

将此基准信号一次或多次装载到此延迟线(DL)中，此延迟线的最大长度Nmax也由此应用指定：在此第二实施例中它等于256个抽样，这些抽样(即，声音振幅)以16比特进行编码。

算术单元(AU)应以给定抽样频率Fe给输出单元(OU)提供输出信号(S[Fe])，在本例中Fe为32kHz。如果以抽样频率Fe利用延迟线与算术单元处理此数据，则高频音符将利用一小部分的延迟线，并且利用延迟线与算术单元的组合处理所得到的声信号将不具有高质量。实际上，由输入单元提供给延迟线以生成频率fp的音符的抽样N的数量等于：

N＝Fe/fp，其中/是除法，产生舍入为最接近整数的N的值。

在频率fp增加时，抽样的数量N减少，其结果是将延迟线填充到不断增加的较小范围并因此不够理想地处理较高频率的音符。因而，为了再生基频f_D5＝587.40Hz的音符D5，抽样的数量N将等于Fe/f_D5，即，54个抽样，这表示小于延迟线的最大长度Nmax的四分之一。

此第二实施例的目的在于作为要生成的声信号的基频fp的函数动态地调整利用延迟线与算术单元处理的数据的频率，允许对延迟线的最大长度Nmax和输出信号的抽样频率Fe加以限制。因而，此实施例能优化用于高频率的延迟线的填充，并因此改善所述频率的声音质量。

为此，图4所示的声信号生成装置包括上抽样装置(US)。这些上抽样装置能以高于抽样频率Fe的上抽样频率Few处理此数据，以获得更准确的结果。为此，上抽样装置计算乘数K，利用此乘数K有可能从抽样频率Fe改变为上抽样频率Few：Few＝K×Fe。所述上抽样装置以下面的方式来保证延迟线的最佳填充：当N为对应于上抽样频率Few的抽样的数量时，此得到：

N＝Few/fp

通过最大化值N来计算此乘数K，注意：此值保持低于Nmax。实际上，在第二实施例中选择乘数K等于2的幂，即：

K＝2ⁱ，其中i为整数，如下计算i：

i＝门限(log2(fp×Nmax/Fe))

其中门限(X)是得到X的舍入整数值的函数，而log₂(X)是得到以2为底的X的对数的函数。

因此，为再生频率f_D5＝587.40Hz的音符D5，系数K的值为4，这对应于128kHz的上抽样频率，并且抽样的数量N等于Few/f_D5，即，217个抽样，而不是与32kHz的抽样频率Fe一起使用的54个抽样。对于本领域技术人员来说，显然例如K＝fp×Nmax/Fe的不同于2的幂的系数K同样是可能的。然而，这种解决方案要求比本文所述的实施例中使用的更复杂的计算装置。

此声信号生成装置也包括下抽样装置(DS)，此装置能下抽样以上抽样频率Few抽样的输出信号s[Few]，以获得以抽样频率Fe抽样的输出信号s[Fe]。由于系数K是2的幂，所以根据本发明的下抽样装置包括连续的抽取滤波器。

此第二编码方法的目的在于避免不断降低振幅的音符与休止符之间的转换期间的寄生效应，这些转换以咔哒声来自我表现。

实际上，无论音符的基频fp如何，此延迟线利用来自存储器(MEM)的N个数据值进行初始化。结果，对于给定的音符，装入此延迟线(DL)中的数字输入信号(in)的抽样数量N可能不同于128的倍数，此数字输入信号包括其平均值为0的128个抽样。因而，此延迟线包含可能具有非零平均值的抽样，并且随后生成的输出信号具有直流分量d.c，此分量在不断降低振幅的音符与休止符之间的转换时用户觉察为咔哒声。为了抑制此不需要的d.c.分量，此信号生成装置包括校正装置(CM)，此校正装置计算出现在延迟线中的数据值的平均值并从以上抽样频率或以抽样频率抽样的输出信号的数据值中减去此平均值。

包括声信号生成装置的便携式无绳电话机因而使之有可能生成接近于利用乐器产生的准自然声音质量的曲调，并因此远比例如利用当前市场上可获得的便携式电话机的常规振铃装置产生的声音对于用户耳朵更悦耳。

图5是从数字输入信号(in)中生成声信号(s)的方法的方框图。所述方法包括以下步骤：

在一个表中存储(STD)与此数字输入信号的N个抽样相关的数据值，值N取决于将要产生的声信号的基频，

延迟(DEL)存储在此表中的数据值，

组合(COM)此表的至少两个延迟值，以形成一个修改的数据值，又将此修改的数据值存储在此表中并将此值延迟值N，这些修改的数据值也一起形成输出信号。

此方法还包括以下步骤：

上抽样(US)，其中根据要产生的声信号的基频、提供输出信号的抽样频率并根据此表的最大长度来计算上抽样频率，在如此确定的上抽样频率上利用存储与组合步骤来进行此数据的处理，

下抽样(DS)，其中下抽样以上抽样频率(s[Few])抽样的输出信号，以提供以抽样频率(s[Fe])抽样的输出信号。

更具体地如结合图3与4所述实施上面所述的不同步骤。

有可能使用合适编程的集成电路来实施这些步骤。例如包含在计算机编程存储器中的一组指令可以使集成电路完成此声信号生成方法的不同步骤。通过读诸如磁盘的数据载体可以将此组指令装入编程存储器。也可以通过诸如互联网的通信网络使此组指令可用于业务提供者。

权利要求中的任何标号不应认为是限制此权利要求。应注意：动词“包括”及其结合的使用不排除任权利要求中所定义之外的任何单元或步骤的出现。单元或步骤前面的不定冠词“一”不排除多个所述单元或步骤的出现。

Claims (7)

1、一种包括声信号生成装置的便携式设备，所述声信号生成装置包括：

输入单元(IU)，用于提供数字输入信号(in)；

延迟线(DL)，用于初始存储所述数字输入信号的N个抽样，值N取决于要产生的声信号的基频，并且用于延迟与N个抽样相关的在抽样频率的数据值，以便传送延迟了周期N的一个数据值；

算术单元(AU)，用于从延迟线接收的至少两个经延迟的数据值(S_n-N，S_n-N-1)的一个平均值计算在抽样频率下的一个输出数据值(S_n)，所述输出数据值被传送到延迟线的一个输入；

输出单元(OU)，用于根据所述输出数据值产生所述声信号。

2、根据权利要求1的便携式设备，其中所述声信号生成装置还包括：

上抽样装置(US)，用于根据要产生的声信号的基频、应提供输出信号的抽样频率和所述延迟线(DL)的最大长度来计算上抽样频率，所述延迟线与算术单元(AU)工作在等于所述上抽样频率的一个抽样频率上；

下抽样装置(DS)，用于下抽样以上抽样频率(s[Few])抽样的输出数据值，以便给所述输出单元提供下抽样输出数据值(s[Fe])。

3、根据权利要求1的便携式设备，包括校正装置(CM)，用于计算出现在延迟线中的抽样时刻的数据值的一个平均值，并从输出信号的数据值中减去所述平均值。

4、根据权利要求1的便携式设备，其中抽样时刻n(s_n)上的输出信号的抽样的数据值等于延迟N(S_n-N)的数据值和延迟N+1(S_n-N-1)的数据值的平均值。

5、一种用于从数字输入信号(in)生成声信号的装置，所述装置包括：

延迟线(DL)，用于初始存储所述数字输入信号的N个抽样，值N取决于要产生的声信号的基频，并且用于延迟与N个抽样相关的在抽样频率的数据值，以便传送延迟了周期N的一个数据值；

算术单元(AU)，用于从延迟线接收的至少两个经延迟的数据值(S_n-N，S_n-N-1)的一个平均值计算在抽样频率下的一个输出数据值(S_n)，所述输出数据值被传送到延迟线的一个输入；

上抽样装置(US)，用于根据要产生的声信号的基频、应提供输出信号的抽样频率和所述延迟线(DL)的最大长度来计算上抽样频率，所述延迟线与算术单元(AU)工作在等于所述上抽样频率的一个抽样频率上，

从延迟步骤接收的至少两个经延迟的数据值(S_n-N，S_n-N-1)的一个平均值计算(COM)在抽样频率下的一个输出数据值(S_n)，所述输出数据值被传送到延迟线的一个输入；

上抽样(US)步骤，根据要产生的声信号的基频、应提供输出信号的抽样频率和所述延迟线的最大长度来计算上抽样频率，所述延迟步骤与计算步骤是在等于所述上抽样频率的一个抽样频率上完成的；

下抽样(DS)步骤，对以上抽样频率(s[Few])抽样的输出数据值进行下抽样，以便给所述输出单元提供下抽样输出数据值(s[Fe])。

9、根据权利要求8的方法，还包括校正步骤(CM)，用于计算出现在延迟线中的抽样时刻的数据值的一个平均值，并从输出信号的数据值中减去所述平均值。

10、根据权利要求8的方法，其中抽样时刻n(s_n)上的输出信号的抽样的数据值等于延迟N(S_n-N)的数据值和延迟N+1(S_n-N-1)的数据值的平均值。

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