CN1265550C - 滤波电路以及处理音频信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理音频信号的滤波电路，它具有第一路径，在该路径中音频信号基本未经过改变地输入到输出求和级，以及第二路径，它包含多个串联的滤波器级，其中音频信号从串联的滤波器级输入到第一滤波器级，并且通过串联的滤波器级传输到输出求和级，并且第二路径具有多个辅助路径，通过这些辅助路径，该音频信号从串联的滤波器级直接发送到另外的滤波器级，而且，其中至少一个滤波器级是可以调节的，且对于一个滤波器级的调节会影响至少一个另外的滤波器级的操作。

Description

滤波电路以及处理音频信号的方法

技术领域

本发明涉及一种滤波电路以及处理音频信号的方法，这种滤波电路以及方法适用于处理大约是10Hz到50kHz的整个常用传输带宽内的音频信号，通过这种方法处理可得到改善的、更加令人满意的音色(tone)。这样的滤波电路也作为均衡器为人们所知，并且以模拟电路的形式被使用，例如用于放大和/或者录制音乐的调音台，或者应用在消费类电子产品、信息技术以及电信产品中。

背景技术

目前所知的滤波器通常适用于音频传输带宽中可选择的频率范围。将多个这样的滤波器级联在一起所形成的均衡器可以覆盖整个音频频谱，并且经过这样的滤波器处理的音频信号具有理想的音色效果，尤其是具有令人满意的音色效果。每个单独的滤波器可以包含带宽、频率、增益或者抑制(suppression)(增强/削弱)以及类似的控制或者调节选项，而且这些控制或者调节选项中的每一个都将对相关滤波器中的相应参数产生影响。均衡器中的滤波器彼此之间是相互独立的，即对一个滤波器的调节并不影响对其他滤波器的调节。

用于实现这些滤波器的多种滤波器类型以及选项是已知的。原理上，滤波器的功能是衰减信号的特定频率分量或者频率范围，或者优先选择发送它们。滤波器之间是有区别的，例如根据在滤波器内部处理的信号的类型，可以分成模拟滤波器或者数字滤波器，根据电路的实现方式，可以分为电抗滤波器、有源滤波器或者单片滤波器，根据频率间隔的频率范围，例如分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、全通滤波器和带阻滤波器，以及根据传递函数和冲击响应，可以分为递归滤波器或者非递归滤波器、特别是截断滤波器或者FIR滤波器。滤波器技术的原理通过示例在Manfred Seifert教授所著的，由出版技术有限公司在1994年出版的《模拟电路》中描述。对滤波器电路设计更深层次的背景资料可以在由Arthur B.Williams和Fred J.Taylor所著的，由Mc Graw-Hill图书公司在1988年出版的《电子滤波器设计手册》；由E.Zwicker和M.Zollner所著的，由Springer出版社在1987年出版的《电声学》；由U.Tizer和Ch.Schenk所著的，由Springer出版社在1999年出版的：《半导体电路技术》的示例中找到。

只要为了重现如演讲或者音乐的音色而使用扬声器的时候，就要使用现有技术中用来处理模拟或数字信号的滤波电路。这种滤波电路通常具有连接在它的下行方向的输出级、放大器以及一个音调变换传感器、扬声器。现有技术中所描述的滤波电路的通常应用类型以及符合本发明的滤波器电路应用在消费类电子产品，如收音机、无线电接收机、卫星接收机、电视接收机、游戏站以及类似的消费类电子产品中，还应用在IT技术，如计算机的声卡中，以及在电信技术，如移动电话和电话终端中。而且，滤波电路也可以应用在调音台以及类似的地方。

发明内容

本发明的目的是提出一种新颖的滤波电路以及处理音频信号的方法，这种电路以及方法可以用来处理整个频率范围内的输入信号，这一频率范围通常用来传送音频信号，该范围大约是10Hz到50kHz，并且通过这种方法处理并均衡的音频输入信号会得到令人满意的听觉效果。

这一目标通过具有以下特征的滤波电路和方法来实现。

用于处理音频信号的滤波电路，具有第一路径，其包括一个驱动级，在该驱动器级中，音频信号未经改变地输入到输出求和级，以及第二路径，它包含多个串联的滤波器级，其中音频信号从串联的滤波器级输入到第一滤波器级，并且通过串联的滤波器级传输到输出求和级，并且其中第二路径包括多个辅助路径，所述辅助路径连接在第二滤波器级的输入端与除串联的滤波器级之外的其他滤波器级的输入端之间，通过这些辅助路径音频信号直接被发送到所述的其他滤波器级，并且其中至少有一个滤波器级是可调节的，并且对于一个滤波器级的调节将影响到至少一个其他滤波器级的操作。

用于处理音频信号的方法，其中，音频信号通过使用第一滤波函数来进行处理，以产生第一个经过处理的音频信号，该音频信号以及第一个经过处理的音频信号使用第二滤波函数来处理，以产生第二个经过处理的音频信号，该音频信号以及第二个经过处理的音频信号使用第三滤波函数来处理，以产生第三个经过处理的音频信号，第三个经过处理的音频信号以及未经处理的音频信号相加求和，以产生一个音频输出信号，其中至少一个滤波函数是可以调节的，并且对于一个滤波函数的调节将影响到另外的滤波函数，其中第一滤波函数由一个控制函数构成，第二滤波函数由带通滤波构成，并且第三滤波函数由全通滤波构成。

本发明提供了一种滤波电路以及处理音频信号的方法，该滤波电路由在逻辑上彼此组合到一起的多个单独的滤波器构成。一定数量的不同的滤波器级串连到一起，音频信号输入到串联滤波器级中的第一级滤波器，并通过串联电路一直发送到滤波电路的输出端。同时，音频信号作为附加的输入信号直接输入到另外的滤波器级，也就是说，它旁路了第一级、第二级等等滤波器级，并基本上未经处理地发送到输出端。在输出端，基本上未经过处理的音频信号以及由串联的滤波器级输出的信号被相加求和。单个的滤波器级和其他的滤波器级逻辑上组合到一起，以使它们彼此之间相互影响，也就是说，改变其中一个滤波器级也会影响后续滤波器级的响应。具有创造性的单个的滤波器级的逻辑组合就是调节所选择的滤波器级的各个参数，这样就可以实现滤波器级之间交互式的相互作用，因此就可以如所期望的那样影响音频信号，以产生理想的听觉效果。然后在求和级，当已经经过处理的音频信号和基本上未经过处理的音频信号在逻辑上组合在一起的时候，得到的结果就是一个可调节的均衡曲线，通常用它来加重或者增强特定的频率范围，以及同时按照其预期的比率降低其他频率范围。各个滤波器级的交互作用不仅可以进行纯频率/幅度处理，而且可以根据幅度在音频信号中产生相移。这种具有创造性的滤波电路最好工作在10Hz到50kHz的频率范围内，特别是20Hz到22kHz的频率范围内。

令人惊讶的是，人们发现，当输出信号通过电声转换传感器进行发送的时候，具有创造性的滤波器级的逻辑组合，以及特别是滤波器级彼此之间的交互作用得到的结果就是有利的均衡和令人满意的听觉效果。在符合本发明的滤波电路的情况下，达到了特别通过改善音色上的低音交错、增大乐器之间的间隔所得到的音乐效果，使音色的清晰度和透明度得到了改善，并且主观上增大了音量。

本发明的滤波电路既可以通过模拟电路来实现也可以通过编程的数字算法来实现。因此该滤波器可以通过软件、固件或者硬件来实现。

原理上，本发明将音频输入信号拆分成两条路径：两条路径上信号的比率是1∶1，使用第一条路径将基本未经过处理的音频信号作为参考信号发送到输出求和级的正相输入端。而第二条路径最好是通过可调的放大级，它的输出信号作为所有后续滤波器级的初级幅度控制信号。从可调放大级输出的信号被发送到多个辅助的路径中，这些路径的每个输入端都具有电阻，这些电阻将音频信号加权，并将其分配到不同的滤波器级中。

可选的，第一路径可以具有在求和级上关闭参考信号的开关功能或开关。这样做的结果就是在滤波电路的输出端只能获得经过第二路径发送的信号。然后，这个信号可以在另一位置，例如在使用辅助路径的调音台上，和它的原始音频信号相混合，或者与参考信号相混合。

在第二个路径中串联的滤波器级最好包含一个控制滤波器、一个改进的带通滤波器以及一个改进的全通滤波器，它们以上面所述的顺序串联在一起。控制滤波器具有有源音域调节器的形式。音域调节器实质上就是一个调节低音和高音的滤波器，其中低音(bass)和高音(treble)的频率预先设定成固定的，而低音和高音的幅度是可调节的。根据本发明，控制滤波器是如下的形式：对于相对较高的频率范围，它的频率和幅度是固定设置的，而对于相对较低的频率范围，它具有固定的频率和变化的幅度，并且变化的幅度可以使用控制器来进行调节。

由控制滤波器输出的信号被发送到改进的带通滤波器，带通滤波器通过另外一条加权的辅助路径接收到基本未经过处理的音频信号，作为另外的输入信号。经过改进的带通滤波器增强了音频信号的低频范围，起到的作用与同与频率相关的接地电阻，而且在预期的频率上，如50Hz，达到最大值。

由包含控制滤波器以及改进的带通滤波器的串联电路输出的信号被输送到改进的全通滤波器的控制输入端。在改进的全通滤波器的输入端，为控制滤波器、控制滤波器的功能的总和、以及的低音范围内的改进的带通滤波器的即时频率和相位调节提供了控制。因此，这两个滤波器组合在一起时的操作是不同的，要比仅仅存在单独的一个滤波器或者这两个滤波器彼此之间没有耦合关系时要好。

该改进的全通滤波器通过两个信号路径进行调节：将控制滤波器以及带通滤波器的输出信号相加求和得到的输出信号通过分压器启动第一积分器级的正相输入端，作为低通滤波器来工作。该低通滤波器的下行方向连接有一个带通滤波器和一个高通滤波器，其中低通滤波器、带通滤波器和高通滤波器整体上组合在一起，使得它们包含第一和第二个积分器级，这一点将在下面更加详细地说明。

第二个激励路径通过另一个辅助路径出现，其中基本未经过处理的音频信号通过放大器级的正相输入端。这一放大级的输出端通过一个节点连接到改进的全通滤波器中的高通滤波器级的正相输入端，同时一个控制器也连接到同一输入端。该节点通过另一个控制器连接到全通滤波器的输出端，它连接到输出求和级的反相输入端。

所述的第一个控制器可以用来调节全通滤波器的带宽，所述的带宽确定了用来降低或者增强中音/高音的频率范围。第二个控制器可以用来将由全通滤波器输出的信号调高到求和级。这个控制器也可以被称为过程(process)控制器。

根据本发明，另一个辅助路径可以包含高音以及谐波滤波器，它接收基本未经过处理的音频信号，并且它的输出端连接到输出求和级的正相输入端。

音频信号在滤波器各级之间具有创造性的分配，滤波器输出信号的分配，以及参考信号在输出求和级的正相和反相输入端之间的分配使得在加法器输出端的音频信号的频率和相位发生相互作用。这一相互作用，加上在各个滤波器级的控制器和/或开关、以及调节器的作用，确定了具有创造性的滤波电路的频率均衡曲线或者音色滤波曲线。

然而，与本发明相比，现有技术中滤波电路或者均衡器使用了多个串联或并联的滤波器级，基本并不希望它们相互影响，发明人找到了一种新颖的滤波器，在这种滤波器中，有意地利用了各个滤波器级之间的交互作用，以达到理想的均衡以及音色上的改善。这个滤波器，被描述成一个模拟的滤波器电路，也可以用同样的方法用计算机程序中的数字滤波器来实现。

附图说明

本发明在下文中将更加详细地说明，参考附图使用了一个优选

实施例，图中：

图1显示了具有创造性的滤波器电路的优选实施例的原理框图；

图2显示了具有创造性的滤波器电路的详细电路图；以及

图3显示了用来解释在计算机程序中实现的根据本发明的方法的流程图。

图1以原理框图的形式显示了根据本发明的滤波器电路的优选

实施例。

具体实施方式

在图1中，一个音频输入信号由 in标注，而一个音频输出信号由 out标注。音频输入信号 in被拆分成两个路径20，22，其中第一个路径20可以被看作是参考路径，而第二个路径22可以被看作滤波路径。参考路径20具有一个1∶1的驱动级13，它将未经过处理的音频输入信号 in施加到求和级12的正相输入端。

连接到滤波器路径22的输入端的是一个可调放大级1，它实现对输入到后续滤波器级的音频输入信号 in放大控制，但是不对音频输入信号 in作进一步的处理。由可调放大级1输出的信号通过多个并联的电阻2-A，2-B，2-C，2-D，2-E被分成多个辅助路径，在实施例中显示有五条这样的路径，(5)，这些电阻被用来调节辅助路径的比率。正如图1中“电阻”2-D所表明的，不必所有的辅助路径提供这些电阻，只要在各个路径之间达到所希望的比率就可以了。当使用软件实现本发明的时候，放大级可以通过乘法来实现，而电阻可以由适当的加权函数来实现。

参考路径20可以有选择地包括(图中没有显示)一个用来中断该路径的开关或者开关功能，中断这一路径意味着未经处理以及未经放大的音频信号并没有到达求和级12。而在滤波电路的输出端只能获得经过滤波的信号，其中参考信号可以和已经过滤波的信号在另一位置处相互混合，例如在使用辅助的发送/接收路径的调音台上。

在第一个辅助路径A中，一个控制滤波器3、一个改进的带通滤波器6和一个改进的全通滤波器7以如上的顺序串联，而由改进的全通滤波器7输出的信号被发送到求和级12的反相输入端。第二个辅助路径B包含一个可选的高音和谐波滤波器4，它的输出信号被发送到求和级12的正相输入端。输入到高音和谐波滤波器4的信号也被发送到控制滤波器3。第三个辅助路径C将基本未经处理的音频信号与控制滤波器3的输出信号一起发送到带通滤波器6的输入端。第四个辅助路径D用来直接向全通滤波器7输送未经处理的音频信号。第五个辅助路径E用来将幅度增强的、但是其他方面未经过处理的音频信号直接发送到求和级12的正相输入端。

改进的全通滤波器7基本上包含具有分压器8的第一输入级，它接收到由改进的带通滤波器6输出的信号，并且将它发送到全通滤波器核心14的输入端。改进的全通滤波器7还包含预放大器9的第二输入级，第二输入级接收到基本未经处理的音频信号，并通过一个输出节点15将其输出端连接到控制器10以及全通滤波器核心14。节点15也连接到输出控制器11，它的输出端连接到求和级12的反相输入端。正如下面将要更加详细地说明中所述的，全通滤波器核心14包含一个低通滤波器、一个带通滤波器、以及一个高通滤波器，并且覆盖了从20Hz到22kHz的整个可听到的频谱。特别的，控制器10被用来设定改进的全通滤波器的频率范围，以对其进行放大或者衰减。例如，控制器10可以覆盖从大约1kHz到大约22kHz的带宽范围。

控制滤波器3以及改进的带通滤波器6被用来启动全通滤波器7，并且，更具体地说，用来启动全通滤波器核心14。它们对于特定的频率范围具有固定的尺寸，并且可以调节，以使其对于另外的频率范围是不同的，这一点将参考图2更加详细的说明。带通滤波器6是通过与频率相关的接地电阻来构造的，并且产生大约是50Hz的低音频率，就像参考图2详细说明的那样。正如已经提到的，控制滤波器具有有源音域调节器的形式，对于相对较高的频率范围，它具有固定的频率以及幅度设置，而对于相对较低的频率范围，它具有固定的频率设置以及可变的幅度设置。

这两个滤波器的功能之和通过控制器发送到全通滤波器7或者全通滤波器核心14的第一输入级8，控制器也可以被看成低音音色控制器，它表现为控制滤波器3，并且除了改进的带通滤波器还可以使用它来设定改进的全通滤器7中的理想频率均衡。

在上下文中将使用简单的术语，控制滤波器3进行频率选择，带通滤波器6将频率添加到低音范围内，从而产生频移，全通滤波器7中的控制器10进行频率调节。

例如，可以使用改进的全通滤波器放大大约从20到150Hz的频率范围，并衰减大约从150到500Hz的频率范围，并且再次放大超过此范围的频率范围。控制器10可以设定衰减的频率范围，例如大约是150到700Hz(最大的带宽，最小的Q)或者设置成所希望的其他的值，这样就可以延长衰减范围，例如一直到20kHz，这说明只有超过20kHz到大约22kHz的峰值才会被放大。

为了进一步处理高音频率或者产生额外的谐波，可选择将输入信号输入到高音和谐波滤波器4中。可选的高音和谐波滤波器4增强了相对较高的频率范围。对于另外的选择，可以在辅助路径B中应用一个用于电平控制的压缩器/限幅器、一个时间校正级或者类似的处理单元。

全通滤波器7的第一输入级以及分压器8在本发明的滤波电路中是重要的电路点，它用来启动并设置全通滤波器。通过在该控制输入端处的积分控制器和/或可连接的电感(inductance)，该全通滤波器可以附带地提供另外的操作，并且甚至可以为进一步实现的音色滤波提供电路扩展。

例如，为了进一步处理音频信号，在全通滤波器7的输出端可以再提供一个压缩器/限幅器、一个时间校正单元或者类似的处理单元。

具有创造性的滤波电路在下文将参考图2进行更加详细的说明。

图2显示了和图1所示的框图相同的基本单元，并且对于这些单元将使用相同的附图标记进行标识。它们包括滤波器路径22的输入端处的可调放大级1，包含电阻2-A，2-B，2-C，2-D，2-E的电阻网络2，它们设定了辅助路径的加权值，控制滤波器或者音域调节器3，改进的带通滤波器，改进的全通滤波器7，高音和谐波滤波器4以及控制器11，还有在第一路径或参考路径20上的驱动级13以及输出求和级12。

音频输入信号 in通过参考路径20输入到1∶1的驱动级13，该驱动级具有运算放大器OP₁₃，并且通过一个电阻输入到运算放大器OP₁₂的正相输入端，在输出求和级12它被配置为一个加法器。参考路径20可选地包括一个开关(没有显示)，用来阻断参考路径20。这说明只有经过滤波的音频信号通过滤波器路径22到达了输出求和级12。而没有经过处理的音频信号或者参考信号可以和已经经过滤波的信号在另外的位置进行混合。

滤波器路径22首先经过可调放大级1，该放大级具有运算放大器OP₁以及控制器24，该控制器确定了后续滤波器级的工作增益。

由可调放大器级1输出的信号通过电阻网络2到达不同的辅助路径A，B，C，D，E，其中电阻网络中的电阻的值可以是从例如1kΩ到100kΩ的范围。电阻网络2将第二路径或者滤波器路径22无源地拆分成五条辅助路径，为了设置它们的比率，它们通过串联的电阻进行调节。

第一辅助路径A连接到控制滤波器3，它是一个改进的有源音域调节器，对于相对较高的频率范围，它具有固定的幅度和频率尺度，而对于相对较低的频率范围，它具有固定的频率设置并可以使用控制器26改变它的幅度。控制滤波器3包含控制器26以及一个运算放大器OP₃，正如在图2中所示的，它们通过电阻和电容连接到一起。运算放大器OP₃具有反馈，该反馈由运算放大器OP₃的输出端和反相输入端之间的一个电阻和一个电容构成，它们串联连接到一起。在电阻和电容的连接处，还有另外一个电阻，它通过辅助路径B接收到它的控制信号的一部分。为了设置可变的低音幅度，控制器26同样连接到运算放大器OP₃的反相输入端。

辅助路径B还包含一个分支点14，用来将音频信号分路到可选的高音和谐波滤波器4。由高音和谐波滤波器4输出的信号通过一个电阻连接到输出求和级12中的运算放大器OP₁₂的正相输入端。

由控制滤波器3输出的信号通过一个电阻发送到节点28，该节点还接收通过辅助路径C的音频信号。节点28形成了用于改进的带通滤波器级6的输入信号。该带通滤波器级6包含第一运算放大器OP₆₁和第二运算放大器OP₆₂，如图2所示，它们通过电阻和电容连接到一起，形成一个有源的改进带通滤波器。从节点28输入的信号被发送到第一运算放大器OP₆₁的正相输入端，改进的有源带通滤波器6被设计为如一个与频率相关的接地电阻一样工作，它在非常低的频率下，如50Hz，达到它的最大值。

通过控制滤波器3和有源带通滤波器的音频信号被发送到改进全通滤波器7的控制输入端。控制滤波器3的控制器26以及经过求和的带通滤波器6可以用来设置全通滤波器7中所希望的低音音色。控制滤波器3的控制器26以及经过求和的带通滤波器6可以用来影响低音信号，以得到基本上未经过改变的低音信号、非常有冲击力的(percussive)、强劲(hard)的低音音色或者非常柔和的、圆润的低音音色。这被称作设置低音音色。

改进的全通滤波器7具有第一输入级，该输入级包含一个分压器8，它由两个电阻构成，并连接到控制输入端30。控制输入端30接收到由改进的带通滤波器6输出的信号。具有分压器的输入级是改进的全通滤波器7或者全通滤波器核心14的核心部件，并连接到其下行方向，它由三个运算放大器OP₇₁，OP₇₂和OP₇₃构成，如图2所示它们连接到电阻或者电容上。这些运算放大器的连接与从现有技术中所知的全通滤波器的情况是不同的，并且改进的带通滤波器6以及控制滤波器或有源音域调节器3并没有像现有技术中所描述的那样连接。

从图示以及这里的描述可以看出，发明人发现，改进滤波电路的结果得到了和音色以及频率均衡相关的滤波属性的特别的优点。

在全通的滤波器核心14，第一运算放大器OP₇₁作为一个低通滤波器来工作，而第二运算放大器OP₇₂形成一个带通滤波器，第三运算放大器OP₇₃作为一个高通滤波器来工作，这些运算放大器总共形成两个积分器。

在与“常规”的全通滤波器相比较的时候，根据本发明的全通滤波器经过修改，这样低通滤波器的输入电路，OP₇₁，并不与一般的低通滤波器的输入端相一致，并且全通滤波器7的第二输入端通过第二输入级9提供。带通滤波器，OP₇₂，由于它将在反相输入端接收它的输入信号，也不是用通常的方法构成的。

从控制滤波器3以及改进的带通滤波器6输出的、经过求和的输出信号通过分压器8发送到第一运算放大器OP₇₁的正相输入端，该放大器作为低通滤波器来工作。总体来说，本发明虽然采用了全通滤波器的核心部件，即低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器，但它们的操作以及逻辑组合却是不同的。

另外，控制器和/或可连接的电感的组合，如用32表示的，在低通积分器中的运算放大器OP₇₁的反相输入端允许对音色滤波器提供进一步的设置。

改进的全通滤波器7通过辅助路径D从电阻网络2接收第二控制信号，这个信号被发送到放大级9的运算放大器OP₉的正相输入端。放大级9的输出被发送到节点15，该节点通过分压器连接到高通滤波器的运算放大器OP₇₃的正相输入端。节点15还包含一个连接到其上的控制器10，可以用它来分别设定带宽，该带宽确定了可衰减和增强的中音/高音的频率范围。由有源的带通级输出的信号是由运算放大器OP₇₂形成的，它通过节点15发送到控制器11，该控制器可以用来将信号连接到输出求和级12的运算放大器OP₁₂的反相输入端。

在这个位置，可以加入另外的处理级和功能，例如使用压缩器/限幅器、时间校正单元或者类似的处理单元。

由于不同的滤波器输出信号以及参考信号在输出求和级12的运算放大器OP₁₂的反相和正相输入端的精确分配，使得在加法器的输出端的音频信号的频率和相位之间形成交互作用。这种相互作用，附带地通过在各个滤波器级中的控制器或开关加以扩展，确定了本发明的音频滤波电路的整体频率均衡。

最后，图3显示了一个流程图，它显示了根据本发明的滤波电路是怎样应用方法或者数字算法来实现的，该数字算法可以应用在计算机程序中。如图3所示，音频信号穿过放大级40，它可以由可设置的系数(coefficient)相乘来实现。经过放大的音频信号随后将通过一个控制滤波器函数42、一个带通滤波器函数43、以及一个全通滤波器函数44，它们分别使用由控制滤波器3、带通滤波器6和全通滤波器7的电路所描述的方法处理信号。由全通滤波器44输出的信号被输入到加法器函数4中。另外，经过放大的音频信号在放大函数40的输出端处被分叉(branched off)，并且作为控制参数直接输入到带通滤波器函数43、全通滤波器函数44以及加法器函数46的输入端。在放大函数40的输出端的经过放大的音频信号附带地输入到高音和谐波滤波器函数48中，它的输出信号同样连接到加法器函数46。最后，基本未经过改变的音频信号也通过一个1∶1的驱动函数50连接到加法器函数46。所显示的并联电阻以及各自的信号路径表明路径中的各个信号可以根据电阻网络2的功能进行加权(52)。各个功能模块所提供的功能在图2中以电路原理图的形式显示。本领域技术人员知道怎样使用软件来实现这些功能。

本发明的滤波方法还可以作为一种算法在计算机程序中实现，它可以在个人计算机、全能计算机或者专业计算机上执行，或者可以集成在微处理器中，用于消费类电子设备元件的安装、信息技术或通信科技。滤波电路可以是模拟电路或者是集成的半导体电路，并且本发明的滤波器电路也可以使用硬件、固件和/或软件的组合来实现。

如上面所描述的特性，在权利要求以及在附图中是非常重要的，这些单独的特性以及任何所希望的特性的组合都在实现本发明的不同形式的目的中显得非常重要。

Claims (19)

1.用于处理音频信号的滤波电路，具有

第一路径(20)，其包括一个驱动级(13)，在该驱动器级中，音频信号未经改变地输入到输出求和级(12)，以及

第二路径(22)，它包含多个串联的滤波器级(3，6，7)，所述多个串联的滤波器级包括一个第一滤波器级(3)和其他滤波器级(6，7)，其中音频信号输入到所述串联的滤波器级中的所述第一滤波器级(3)，并且通过所述串联的滤波器级传输到输出求和级(12)，并且其中第二路径具有辅助路径，所述辅助路径连接在第一滤波器级的输入端与所述串联的滤波器级(3，6，7)中的其他滤波器级的输入端之间，通过所述辅助路径音频信号直接被发送到所述的其他滤波器级(6，7)，并且

其中至少有一个滤波器级是可调节的，并且对于一个滤波器级的调节将影响到至少一个其他滤波器级的操作。

2.如权利要求1的滤波电路，其特征在于每个滤波器级(3，6，7)通过辅助路径直接接收音频信号。

3.如权利要求1或2的滤波电路，其特征在于辅助路径具有用来加权音频信号的电阻(2)。

4.如权利要求1所述的滤波电路，其特征在于所述串联的滤波器级包含一个控制滤波器(3)，一个改进的带通滤波器(6)以及一个改进的全通滤波器(7)，它们以上述顺序串联连接。

5.如权利要求4的滤波电路，其特征在于控制滤波器(3)是有源音域调节器的形式，在第一种相对较高的频率范围内，具有固定的频率及幅度的调节，在第二种相对较低的频率范围内，具有固定的频率调节并且可以被这样调节，使得幅度改变。

6.如权利要求4所述的滤波电路，其特征在于改进的全通滤波器(7)具有一个全通的滤波器核心(14)，它由一个低通滤波器(OP₇₁)，一个带通滤波器(OP₇₂)以及一个高通滤波器(OP₇₃)组成，其中所述低通滤波器(OP₇₁)与所述带通滤波器(OP₂)并联连接，而所述高通滤波器(OP₇₃)与低通滤波器和带通滤波器组成的并联电路串联连接。

7.如权利要求6的滤波电路，其特征在于全通滤波器(7)具有如下的特征：第一输入级具有一个分压器(8)，第二输入级具有一个输入放大器(9)、全通滤波器(14)和控制器(10)，其中第一输入级(8)的输出信号形成了全通滤波核心(14)的低通滤波器(OP₇₁)的输入信号，第二输入级(9)的输出信号形成了全通滤波核心(14)的高通滤波器(OP₇₃)的输入信号，并且控制器(10)连接到节点(15)，该节点还连接到全通滤波核心(14)的高通滤波器(OP₇₃)的输入端，并且其中节点(15)还形成了全通滤波器(7)的输出。

8.如权利要求1所述的滤波电路，其特征在于第二路径(22)具有一个连接到它的上行方向的可调放大器(1)。

9.如权利要求1所述的滤波电路，其特征在于第二路径(22)具有另一个辅助路径，辅助路径中包含一个高音和谐波滤波器(4)，该滤波器的输入端接收音频信号而它的输出连接到输出求和级(12)。

10.用于处理音频信号的方法，其中，音频信号通过使用第一滤波函数来进行处理，以产生第一个经过处理的音频信号，该音频信号以及第一个经过处理的音频信号使用第二滤波函数来处理，以产生第二个经过处理的音频信号，该音频信号以及第二个经过处理的音频信号使用第三滤波函数来处理，以产生第三个经过处理的音频信号，第三个经过处理的音频信号以及未经处理的音频信号相加求和，以产生一个音频输出信号，其中至少一个滤波函数是可以调节的，并且对于一个滤波函数的调节将影响到另外的滤波函数，其中第一滤波函数由一个控制函数构成，第二滤波函数由带通滤波构成，并且第三滤波函数由全通滤波构成。

11.如权利要求10的方法，其特征在于音频信号在输出到滤波器函数之前就已经过了加权。

12.如权利要求10或11的方法，其特征在于音频信号在输出到滤波器函数之前就已经过了放大。

13.如权利要求12的方法，其特征在于经过放大的音频信号与第三个经过处理的音频信号以及未经过处理的音频信号进行相加求和。

14.如权利要求13的方法，其特征在于经过放大的音频信号使用第四滤波函数进行处理，以产生第四个经过处理的音频信号，该信号与经过放大的音频信号、第三个经过处理的音频信号以及基本未经过处理的音频信号进行相加求和。

15.如权利要求14的方法，其特征在于第三个经过处理的音频信号在与第四个经过处理的音频信号、经过放大的音频信号以及未经过处理的音频信号相加求和之前经过反相处理。

16.如权利要求10的方法，其特征在于控制函数在第一种相对高的频率范围内提供固定的频率和幅度的调节，并且在第二种相对低的频率范围内提供固定的频率调节，并且允许幅度的可变调节。

17.如权利要求10的方法，其特征在于全通滤波包含低通滤波、带通滤波和高通滤波。

18.如权利要求17的方法，其特征在于全通滤波包含积分处理并且低通滤波、带通滤波和高通滤波的频率范围是可以调节的。

19.如权利要求14的方法，其特征在于第四滤波函数包含高音和谐波滤波。

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