CN1672462A - 音频系统中的小电动转换器的信号强度信息相关控制 - Google Patents

音频系统中的小电动转换器的信号强度信息相关控制 Download PDF

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Abstract

电动转换器(4)的音频信号的信号强度信息相关频率响应自适应的控制电路，具有信号强度信息确定装置(2、6)，用于根据音频信号的电平确定信号强度信息；以及修改装置(3)，用于响应信号强度信息频率选择地修改音频信号，以便电动转换器(4)对于音频信号的高电平将音频信号转换为低失真声音信号，并且对于音频信号的低电平具有平坦的频率响应，由此用与音频信号较高频率范围的增益不同的增益修改音频信号的较低频率范围，并且移动把较低频率范围和较高频率范围分开的频率，对于音频信号的升高电平朝较高值移动，而对于音频信号的降低电平朝较低值移动。本发明还提出了具有相应设计的控制电路的移动通信终端。

Description

音频系统中的小电动转换器的信号强度信息相关控制
本发明涉及具有使用小电动转换器的音频系统的设备上的语音和音频信号的再现，并且其特别能再现在高动态范围内的音频频率信号。
电动转换器或电动扬声器分别用在许多特别是移动设备中，例如便携式收音机或重放设备，如mp3-播放器、小盘播放器或小型磁带播放器，而且用在移动通信终端中，如移动电话、个人数字助理或类似的各种声音功能的实现，例如语音或音频数据传输或一定信令音的产生。随着移动设备不断趋向小型化，用于集成扬声器所剩的可用空间也在不断缩减。因此，声学工程师将找寻分别具有不断缩小的薄膜面积和/或减小的厚度的电动转换器或扬声器。
对于大多数小扬声器而言，至少在较低音频频率范围内，薄膜的周长比扬声器产生的声音的波长小得多。为了补偿在较低频率转换效率引起的减损，必须与降低频率成反比地提高薄膜速度。由此可在各自电动扬声器的整个频率范围内得到均匀的转换效率。
为此，将电动转换器的薄膜谐振频率设置在所要转换的频率范围的较低端附近，并且用它的线圈阻抗两端的恒定压降来操作电动扬声器。通过操作具有低输出阻抗音频电路的扬声器，可以容易地实现后者的要求。由此，用或多或少的恒力来驱动薄膜、扬声器线圈和移动空气的结合的惯性质量。
当用频率无关恒定压降操作时，电动转换器薄膜的振幅与信号频率的平方成反比。希望在低频的高薄膜振幅必须用于这个操作模式。如果薄膜的振幅超出一定限制，那么就无法将电子音频频率信号合适地转换为各自的声音信号，而是会产生失真和削波。有时甚至会损坏扬声器。因此扬声器薄膜的最大振幅限制了在低频的音频频率信号允许的电平。应该注意的是，所说明的也特别适用于具有漏损允许限度的移动通信终端，以及那些电动转换器的音箱没有漏损允许限度设计的移动通信终端。在进一步的描述中，缩写“音频信号”将用于命名以电形式的音频频率信号。
电动转换器的总效率与它的薄膜面积大小紧密相联。较大薄膜面积产生的效率比较小薄膜面积的高。为了提高具有小薄膜面积的特定电动扬声器的效率，设计薄膜和它的悬浮必须按比例放大振幅。设计尽可能薄的电动扬声器的通常要求是设置各自展开趋势的一定限制。对于具有特定频谱的特定信号，因此通过薄膜振幅所允许的小范围限制用薄而小的电动转换器而得到的声压。
通过减少由薄膜、驱动线圈和悬浮形成的扬声器移动部件的惯性质量，可以实现转换效率的提高。由于薄膜悬浮的刚性不能降低到一定限制以下，所以对于高动态范围设计的扬声器，也就是音量中的高量程，通常有特别高的薄膜谐振频率由此升高转换频率响应的较低极限频率。
寻求好声音质量和小声学系统(如移动通信设备)的声音扬声器的高动态范围的声学工程师，必须找到为改进声音质量而降低谐振频率和为扩展动态范围而升高谐振频率之间的折中。
EP0071845B1提出了助听器的音频系统，它将音频信号分为几个通道，分别放大各通道的信号，并且结合由小扬声器转换的由此所处理的各个信号。由于各通道都需要独立的滤波器和放大器，因此通过高复杂性电路来得到声音质量的改进。
对于在WO94/23548中提出的系统，也陈述了同样的缺点。除EP0071845B1之外，系统为各通道的输出信号定义了两个阈值，对于衰减到定义的较低阈值以下的输出信号增大增益，对于超出定义的较高阈值的输出信号减小增益。
US4739514和US5361381在原始音频信号上叠加相同起源的放大的低通滤波的信号，以增大音频信号的低音频率范围。低音频率范围的相对增大随着音频信号强度而变化。对于低信号电平它是高的，对于高信号电平它是低的，以补偿人的听觉对于在低声压的低音频率的低敏感性。所提出的系统设计用于高功率扬声器系统，其使用足够尺寸的薄膜以转换较低频率区域内具有高电平的音频信号。US5361381将所述只应用于扬声器系统的低音扬声器。
本发明的目的是，为由只有一个小电动转换器的音频系统所产生的声音信号提供好的声音质量和高的动态范围。
通过在独立权利要求中定义的发明来实现上述目的。
具体地说，上述目的是通过电动转换器的音频信号的信号强度信息相关频率响应适应的控制电路来实现的，该控制电路具有用于根据音频信号电平来确定信号强度信息的信号强度信息确定装置，以及具有用于响应信号强度信息而频率可选择地修改音频信号的修改装置，以便电动转换器对于音频信号的高电平将音频信号转换为低失真声音信号，对于音频信号的低电平具有平坦的频率响应，由此用与音频信号较高频率范围的增益不同的增益修改音频信号的较低频率范围，并移动把较低频率范围和较高频率范围分开的频率，对于音频信号的升高电平朝较高值移动，对于音频信号的降低电平朝较低值移动。
上述目的还可通过电动转换器的音频信号的信号强度信息相关频率响应适应的方法来实现，该方法包括根据音频信号电平来确定信号强度信息的步骤，以及响应信号强度信息而频率可选择地修改音频信号的步骤，以便电动转换器对于音频信号的高电平将音频信号转换为低失真声音信号，对于音频信号的低电平具有平坦的频率响应，由此用与音频信号较高频率范围的增益不同的增益修改音频信号的较低频率范围，并移动把较低频率范围和较高频率范围分开的频率，对于音频信号的升高电平朝较高值移动，对于音频信号的降低电平朝较低值移动。
上述目的还可通过在音频系统上使用的计算机软件产品来实现，当存储在存储装置中并由音频系统的处理装置执行时，通过处理根据本发明的方法来实现根据本发明的控制电路。
此外，上述目的可通过移动通信终端来实现，该移动通信终端包括根据本发明的控制电路或存储装置及处理装置，用于执行根据本发明的计算机软件产品，用于音频信号的电平相关频率可选择适应由移动终端操作的电动转换器的机电性质。
本发明不仅通过不同地加权信号的较低和较高频率范围，而且通过根据被转换的音频信号的信号强度信息而适应地调整把较低和较高频率范围分开的极限频率，而允许有利地使音频信号的频率响应适应于小电动转换器的机电性质。
在从属权利要求中阐明了本发明的进一步发展。
通过包括高通滤波器的修改装置可有效地实现把较低和较高频率范围分开的极限频率的移动，该高通滤波器具有这样的截止频率：对于音频信号的升高电平朝较高频率移动，对于各自音频信号的降低电平朝较低频率移动。
在允许用较少复杂性实现本发明的移动通信终端上，从音量设置可合适地确定音频信号强度信息。或者，从电流幅度或从整个音频信号的电流能量可以确定音频信号强度信息，以便修改装置能对实际当前信号强度信息做出反应。由于使电动转换器过度应变的危险特别与音频信号的较低频率范围相关，因此在本发明的优选实施例中，可以从电流幅度或从音频信号的较低频率范围的电流能量来确定音频信号的电平。
高通滤波器的截止频率的移动最好与音频信号峰值幅度的平方根成比例，或与音频频率信号的均方根值的平方根成比例，以补偿薄膜特性，其振幅的改变与在低频的音频信号电平的平方成比例。
为了得到平坦的频率响应，特别对于较高电平音频信号，修改装置还可用频率范围选择增益控制来实现，该频率范围选择增益控制相应于音频信号电平中的降低而降低音频信号较高频率范围的增益，它特别适用于结合显示了相当高机械谐振频率的电动转换器。
修改装置最好配备有频率范围选择增益控制，用于相应于音频信号电平中的升高而降低音频信号较低频率范围的增益。这样，在没有危害电动转换器的情况下可以使用较低边界频率，并且较低频率信号范围仍然存在，甚至在降低的电平产生改进的声音质量。
修改装置还可用独立于音量设置的音频信号的较低频率范围内的增益来实现，由此允许独立于用户控制的低频的处理。音频信号的较低频率范围的增益可由此保持在恒定值，或对于音频信号的升高电平可以降低，为此，较低频率范围的增益最好高于音频信号较高频率范围的增益。
为了得到相对于电动转换器的转换特性的音频信号频率响应的精确适应，根据电动转换器的机电性质确定音频信号强度信息的电平。
为了有效适应电动转换器的薄膜的振动特性，滤波器和/或频率范围的截止陡度近似以频率的平方前进。
下面相对于具体实施例并关于附图详细说明本发明，附图中：
图1是说明根据本发明的系统的逻辑配置的框图，
图2是具有浮动截止频率的高通滤波器的一系列频率响应的图形表示，
图3a是用在较低频率范围内显示可变增益的高通滤波器而得到的一系列频率响应的图形表示，
图3b是在较低频率范围内具有可变的、随频率不断增大的增益的一系列频率响应的图形表示，
图4a示出了结合了浮动截止频率和在较低频率范围可变增益的高通滤波器的一系列频率响应，
图4b示出了具有浮动截止频率和可变的和在较低频率范围内具有随频率增大的增益的高通滤波器的一系列频率响应，
图5a示出了电动转换器的频率响应，
图5b示出了根据本发明的随信号强度增加而降低音频信号较高频率范围的增益的频率响应修改单元的频率响应系列，
图5c示出了结合根据图5a的电动转换器和根据图5b的频率响应修改装置而得到的频率响应系列，
图5d示出了根据本发明的随信号强度降低而降低较低频率范围的增益到比音频信号较高频率范围的增益小的程度的频率响应修改单元的频率响应系列，
图5e示出了结合根据图5a的电动转换器和根据图5d的频率响应修改装置而得到的频率响应系列，
图6是基于移动通信终端上的音量设置的具有信号频率响应的适应修改的电路框图，
图7是基于整个音频信号的电流电平确定的信号频率响应的适应修改的电路框图，
图8是基于音频信号较低频率范围的电流信号强度信息确定的信号频率响应的适应修改的电路框图，
图9是根据所用的电动转换器的机电性质的加权音频信号的信号频率响应的适应修改的电路框图。
参考图1，示出了说明逻辑布置的框图，该逻辑布置基于从音频信号电平导出的信号强度信息而允许音频信号频率响应的适应电动转换器的转换特性。由各自设备(如移动通信终端)的音频频率(AF)信号源1提供音频信号，该音频信号在提供给扬声器4之前，在修改单元3中相对于它的频率响应进行修改。电平确定单元2连接到修改单元3的控制端口，用于允许频率响应修改对于AF信号电平的适应。通常频率响应的适应受在修改单元3内实现的增益控制单元的影响，该增益控制单元将信号强度信息转化为修改单元3的频率范围选择增益。电平确定可基于用户设置或基于如图1中虚线指示的音频信号本身的直接评估。
由于薄膜的振幅与信号频率的平方的倒数成比例，因此薄膜过度应变的危险特别出现在AF信号的较低频率范围。为了防止转换AF信号时的任何信号失真，或甚至可能损坏转换器本身，音频信号较低频率范围中的频率分量因此不能超出一定电平。对于电话中的语音传输，通常需要从300到3400s-1的频率范围。对于音乐传输，这个频率范围通常扩展到较高频率。用在移动通信终端中的电动转换器的直径通常10到20mm左右。这些转换器允许将薄膜的谐振频率设置为从500s-1直到2.103s-1的值。具有大约500s-1的薄膜谐振频率的电动转换器显示了足够的声音质量，但是动态范围低，而具有大约2.103s-1的谐振频率的转换器显示了较差的声音质量，但是提供了高的动态范围。超出具有在由在谐振频率附近的较低频率允许的最大信号强度给定的限制之外的谐振频率的低值的电动转换器所容许的信号强度，将产生失真的或削波的声音信号。因此希望，相对于在AF信号的高电平的较高频率分量来衰减AF信号的频率分量。对于音频信号的足够低的电平，没有给出使转换器过度应变的危险，以便使用转换器的整个频率范围，给出平坦的频率响应。
高通滤波器可用于这个结果，该高通滤波器的截止频率被移动到较高频率，用于升高各自音频信号的电平。截止频率的移动可被连续或间断地实施。图2示出了显示各自的高通滤波器的相对增益对于频率的一系列频率响应曲线。对于低电平音频信号，高通滤波器的截止频率或多或少与(见线21)所用的电动转换器的谐振频率fr相同。对于接近一定临界极限的AF信号的电平，移动截止频率到较高值(线22、23、24)，直到保证电动转换器4的薄膜不过载的极限频率f1(线25)。由于薄膜的振度和AF信号频率的平方之间的反比关系，因此使薄膜过载的危险随着频率升高而迅速降低。因此可设置截止频率f1的上限。
此外，最好与AF信号电平的平方根成比例地移动高通滤波器的截止频率，以恰当地补偿薄膜特性。通过根据上面描述的移动高通滤波器的截止频率，音频信号的较低频率与音频信号的较高分量相比，逐渐地随AF信号电平的升高而衰减。
在另一个方法中，使用高通滤波器与均衡滤波器相结合，允许调整滤波器组合的较低频率范围内的增益。两个滤波器的频率范围在音频信号的较低频率范围内重叠。图3a示出了各自滤波器组合的第一示例的一系列频率响应。高通滤波器的截止频率近似设置为电动转换器的谐振频率fr。均衡滤波器的增益在通过它的频率范围较低部分是常数，对于低电平AF信号设置值为1。对于表示在临界阈值以上的音频信号电平的信号强度信息，均衡滤波器的低频增益被连续降低。图3a示出的频率响应指的是增益系数g1＝1、g2、g3、g4和g5。通过降低均衡滤波器的低频增益系数，可将滤波器组合的截止频率移动到较高频率。表示增益系数约为1的线31a示出了截止频率fg1，其近似等于电动扬声器的谐振频率。表示增益系数g2的频率响应线32a示出了在较高值的边界频率fg2，表示增益系数g3的频率响应地线33a示出了更高的边界频率fg3，表示增益系数g4的频率响应线34a示出了更高的边界频率fg4，以及频率响应曲线35a示出了最高的边界频率fg5。
此外，可使用具有如图3b所示的频率响应的浅高通滤波器。与上述滤波器组合一样，对于与提高的AF信号电平相关的信号强度信息，滤波器组合的边界频率被移动到较高频率，以便对于音频信号的较高电平，能有效地衰减音频信号的较低频率。通过改变浅高通滤波器的边界频率可以改变滤波器组合的截止陡度。由此得到的从滤波器组合的高到低频范围的逐渐过渡，呈现了AF信号频率响应修改中的平滑过渡，因此改进了声音质量。
图4a和4b分别示出了使用具有如图2的可调截止频率的高通滤波器的与根据图3a或图3b的均衡或浅高通滤波器的滤波器组合的频率响应系列。这些组合允许将音频信号的较低频率范围的信号电平调整到对于所用的电动转换器是安全的、没有完全截止较低频率的值。截止频率的移动(fg1到fg5)有两种情况，分别通过均衡或浅高通滤波器增益或边界频率的变化来叠加高通滤波器的截止频率的移动的结果，这可从频率响应线41a到45a和41b到45b看出。直到现在所描述的滤波方法特别要求具有例如大约500s-1的低谐振频率的电动转换器，它特别适合提供好的声音质量但相当低的声音电平，因为如果没有以描述的方法处理的话，在谐振频率附近的频率范围内的高信号强度会使薄膜偏移过载。
当使用具有大约1.103s-1的谐振频率的电动转换器时，转换器自动衰减在1千赫以下的音频信号的较低频率范围，以便不存在使转换器过度应变的危险。但是在AF信号的较低电平，不可能利用薄膜偏移的整个范围。转换器的不用能力可被很好地用于扩展谐振频率以下的传输的频率范围，由此改进声音质量。
对于具有高谐振频率转换器的各自音频系统的改进的声音质量，在谐振频率以下的AF信号的频率分量必须承受比在谐振频率以上的频率范围高的增益。图5a示出了具有例如1.103s-1的谐振频率ft的转换器的频率响应。图5b示出了滤波器组合的一系列频率响应线51b到55b，该滤波器组合使用了频率范围在fr以下的低通或带通滤波器以及具有在转换器的谐振频率fr附近的截止频率的高通滤波器。根据音量设置的降低可以降低高通滤波器的增益。从低通或带通滤波器过渡到高通滤波器的频率响应的陡度，最好与转换器的频率响应的截止陡度相反。图5c示出了整个系统的频率响应系列51c到55c，该整个系统由根据图5b的滤波器组合和根据图5a的转换器组成。通过随着音量设置的降低或音频信号强度信息中的各自改变而逐渐衰减在谐振频率fr＝fg1以上的AF信号的较高频率范围，并保持在谐振频率以下的增益，可将整个音频系统的截止频率随着音频信号的降低的电平而逐渐地扩展到较低频率fg2到fg5，产生平坦的频率响应而改进整个系统的声音质量。用任何具有一系列频率响应线51b到55b的滤波器或滤波器组合都能得到同样的结果。
或者，通过结合高通滤波器，可将使用高谐振频率转换器的音频系统的频率范围扩展到转换器的谐振频率以下，用具有由专门表示较低频部分(即在转换器4谐振频率以下的频率范围)的AF信号能量的信号强度信息控制的增益的低通滤波器，通过特别关于高频音频信号分量的信号强度信息来控制其增益。较高频率的信号强度信息最好从各自设备上的音量设置得到，而较低频率的信号强度信息是常数，或通过适当的电平确定单元2来评估和提供，该电平确定单元2评估在上述谐振频率以下的音频信号部分的电平。
图5b示出了具有操作在恒定增益的低通滤波器的各自滤波器组合的频率响应特性的第一示例。对于表示高音频输出电平的信号强度信息，得到了根据线51b的平坦响应。当较高频率部分的信号强度信息根据这个信号部分的降低电平而改变时，得到了如线52b的频率响应。对于高频信号部分的更低电平，滤波器组合的频率响应将接近或类似线53b到55b中的一个。通过结合51b到55b这个系列的频率响应和图5a转换器的频率响应线，得到了图5c所示的整个音频系统的一系列频率响应线51c到55c。由于高通滤波器的陡度与转换器频率响应的边界成反比，所以整个音频系统的边界频率被移动到较低声音电平的较低频率，由此改进了系统的声音质量。
具有由表示AF信号低频部分的信号强度信息控制的低通滤波器的增益的各自滤波器组合的频率响应特性的第二示例如图5d所示。根据音量设置的读数来设置在转换器谐振频率以上的滤波器组合的增益，而根据音频信号的能量或幅度来调整在谐振频率以下的音频信号频率分量的增益。因此各自信号强度信息包括两个值，第一个用于控制在转换器谐振频率以上的频率，第二个用于控制在谐振频率以下的频率。两个值的确定彼此独立，第一个来自音量设置的读数，第二个来自信号强度评估。
为了将整个音频系统的边界频率移动到在降低的音量设置的较低频率，在转换器谐振频率以下的低频信号部分的增益最好这样调整：将它的值设置在稍微高出谐振频率以上的频率。随着滤波器组合的整个增益的降低，可进一步提高两个滤波器部分增益中的不同。这通过滤波器组合的频率响应线51d到55d说明了。由于两个滤波器部分之间的边界陡度与转换器频率响应的陡度有利地成反比，因此整个音频系统的频率范围被平坦地扩展到了较低频率，如图5e中的频率响应线51e到55e所示，其通过结合图5a的线51a和图5d的各个线51d到55d而得到的。
已经相对于具有接近较低范围的谐振频率的转换器和具有在音频频带中间范围的谐振频率的转换器描述了本发明的原理。实际上，所描述的适应过程可用于结合显示两个极端之间的谐振频率的电动转换器。结合两个适应过程一方面意味着：当从这些分量导出的信号强度信息达到在希望的信号失真的一定阈值时，衰减音频信号的较低频率内容；另一方面意味着：当信号强度信息指示音频信号电平降低时，提高音频信号较低频率分量的增益。
在本发明的优选实施例中，使用包括都具有可调增益的均衡器和高通滤波器的滤波器组合，以使AF信号适应移动通信终端的电动转换器的机电性质。因此，最好根据如图2所示的AF信号电平的升高或降低来移动高通滤波器的截止频率。
上述滤波器的任何滤波器边界的陡度都最好与频率的平方成比例或成反比，因为这反映了说话者频率响应的低端斜率。
图6示出了本发明第一示例的电路框图。从移动通信终端的音频信号源1提供的AF信号被提供给可调放大器5，其增益由用户通过音量控制2设置。可调放大器5的输出信号被提供给频率响应修改单元3，用于使放大的AF信号的频率响应适应电动转换器4的机电性质，电动转换器4将修改单元3的输出在功率放大器9中放大之后转换为可听的声音信号。频率响应修改单元3或简称修改单元3配备具有根据图2到5的其中一个表示的频率响应特性的可控滤波器单元。音量控制2的设置用作AF信号强度的测量，并且被提供给修改单元3的控制端口，用于调整频率响应修改。由于电动转换器4的薄膜偏移近似与频率的平方成反比，所以修改单元3中的高通滤波器的截止频率最好与可调放大器5中设置的增益的平方根成比例地移动。
图7的电路框图显示了根据本发明具有自动信号强度信息确定的另一个控制电路。源自音频信号源1的AF信号经可调增益放大器5的放大，放大器5的输出连接到修改装置3，其中信号适应电动转换器4的机电性质。由功率放大器9驱动的各个扬声器4，最后将处理的信号转换为各自的声音信号。可调增益放大器5的输出信号还被提供给电平表6的输入，电平表6产生与测量的实际信号幅度成比例的输出信号。电平表6的输出信号然后作为控制信号提供到修改单元3的控制端口，以影响AF信号的所需修改。由电平表6产生的这个控制信号可基于峰值幅度，或者基于AF信号的均方根(rms)值。由于电动转换器4的薄膜偏移近似与频率的平方成反比，所以最好与信号的峰值或rms值的平方根成比例地移动滤波器单元的截止频率。
使电动转换器4过载的危险主要出现在转换器谐振频率附近的AF信号的较低频率部分。因此，实际的音频频率电平的确定最好限制在它的较低频率范围。这可通过用适当的低通滤波器7对AF信号进行低通滤波来实现。然后滤波的AF信号被提供给电平表6，如图8的电路框图所示。
图9示出了根据本发明的另一个优选控制电路的电路框图。由此AF信号的频率响应的自动适应电动转换器4的机电性质是建立在转换器薄膜振动特性的模化的基础上。在电平表6前面的滤波装置8在电路的控制路径中应用了这个效果。滤波装置8的频率响应，相反地再现相关于薄膜振度的频率。由此根据电动转换器4的机电性质加权AF信号，并且由随后的电平表6确定的信号强度信息刚好对应于薄膜偏移。通过用离散或集成电路单元实现的模拟或数字滤波，滤波装置8可以模型化振幅特性。为了建立薄膜偏移限制的控制环，提供到滤波装置8的输入的信号也可从修改装置3的输出导出。
信号电平确定装置6可集成到滤波装置8中，如图9中虚线指示的。它可以包括模拟或数字计算装置，以根据电动转换器的机电性质预测希望的薄膜偏移。然后通过滤波装置8设置修改装置3，以便不超出薄膜偏移的预定范围。
所提出的控制电路的所有滤波单元，象例如频率响应修改装置3、低通滤波器7或滤波装置8一样，都可通过模拟电路或数字信号处理来实现。
图10以流程图的形式说明了通过上述示例实现的音频信号的电平相关频率选择自适应电动转换器的机电性质的方法。过程从步骤S0开始。在过程的第一步S1中，得到音量设置信息。然后将得到的关于音量设置的信息用在步骤S5中，以确定表示音频信号电平的信号强度信息。或者到步骤S1，根据步骤S2中的转换器的性质对音频信号加权，例如通过相对于得到的音频信号的电平读数来修改音频信号的频率分布。在步骤S2得到的加权的音频信号，或从步骤S0未处理的音频信号，然后在随后步骤S3中用于确定整个信号范围的(加权的)音频信号的电平，或在随后步骤S4中确定它的较低频率范围的(加权的)音频信号的电平。在步骤S4或S5中得到的(加权的)音频信号的电平然后用在步骤S5中，以确定表示音频信号电平的信号强度信息。应该注意的是，步骤S2对应于参考图9说明的本发明
实施例。
用在步骤S1中确定的信号强度信息，基于得到的值来修改音频信号的频率分布。由此大体上用与它的较高频率范围的增益不同的增益来处理音频信号的较低频率范围，由此移动把音频信号的较低频率范围和较高频率范围分开的频率，对于音频信号的升高电平朝较高值移动，对于音频信号的降低电平朝较低值移动。这可通过在步骤S6中向上或向下移动高通滤波器的边界频率以分别升高或降低音频信号的值，或通过在步骤S7中适当调整较低频率范围的增益，或通过在步骤S8中通过调整较高频率范围的增益而修改音频信号的频率分布来实现。步骤S6、S7和S8中的每一步都可以直接在步骤S5后执行，或者步骤S6和S7、或步骤S6、S7和S8可以相继执行。在步骤S6、或步骤S7、或步骤S8之后，过程返回到步骤S0。
或者，该方法在步骤S9中通过调整较高频率范围的增益来修改音频信号的频率分布。可以结合上述步骤S7的步骤也能产生图5d到5f所示的频率响应的其中之一。
根据图10的方法的技术实现可通过根据图6到9中的一个来实现，或当设备的处理单元执行时，通过存储在具有各自音频系统的设备的存储装置中的软件来实现。当处理单元执行软件时实现上述方法，由此隐含的开关操作再现上述电路的性质。
本发明特别适用于改进使用小电动转换器的移动通信设备的声音质量。

Claims (28)

1.一种控制电路，用于电动转换器(4)的音频信号的信号强度信息相关频率响应适应，具有
-信号强度信息确定装置(2、6)，用于根据所述音频信号的电平来确定信号强度信息，以及
-修改装置(3)，用于响应所述信号强度信息而频率选择地修改所述音频信号，以便所述电动转换器对于音频信号的高电平将所述音频信号转换为低失真声音信号，对于音频信号的低电平具有平坦的频率响应，
由此，用与所述音频信号较高频率范围的增益不同的增益来修改所述音频信号的较低频率范围，并且移动把所述较低频率范围和所述较高频率范围分开的频率(fg1、fg2、fg3、fg4、fg5)，对于所述音频信号的升高电平朝较高值移动，对于所述音频信号的降低电平朝较低值移动。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，
所述修改装置(3)包括高通滤波器，其截止频率(fg1、fg2、fg3、fg4、fg5)对于所述音频信号的升高电平朝较高频率移动，对于所述音频信号的降低电平朝较低频率移动。
3.如权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，
所述音频信号的电平由音量设置来定义。
4.如权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，
相对于所述音频信号的整个频率范围从电流幅度或从所述音频信号的电流能量来确定所述音频信号的电平。
5.如权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，
从电流幅度或从所述音频信号的较低频率范围的电流能量来确定所述音频信号的电平。
6.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，
与音频信号峰值幅度的平方根成比例地移动所述高通滤波器的截止频率。
7.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，
与所述音频频率信号的均方根值的平方根成比例地移动所述高通滤波器的截止频率。
8.如权利要求1到7中的一项所述的控制电路，其特征在于，
所述修改装置(3)包括频率范围选择增益控制，用于相应于所述音量设置中的降低而降低所述音频信号的所述较高频率范围的增益。
9.如权利要求1到8中的一项所述的控制电路，其特征在于，
所述修改装置(3)包括频率范围选择增益控制，用于相应于所述音频信号的电平中的升高而降低所述音频信号的所述较低频率范围的增益。
10.如权利要求8所述的控制电路，其特征在于，
所述音频信号的所述较低频率范围内的所述修改装置(3)的增益独立于所述音量设置。
11.如权利要求10所述的控制电路，其特征在于，
在所述音频信号的所述较低频率范围内的所述修改装置(3)的增益具有恒定值，或对于所述音频信号的降低电平而降低，所述增益比对于所述音频信号的较高频率范围的增益高。
12.如权利要求1到11中的一项所述的控制电路，其特征在于，
根据所述电动转换器(4)的机电性质确定所述音频信号的电平。
13.如权利要求1到12中的一项所述的控制电路，其特征在于，
滤波器和/或频率范围的截止陡度近似以频率的平方前进。
14.用于电动转换器(4)的音频信号的信号强度信息相关频率响应适应的方法，包括如下步骤：
-根据所述音频信号的电平确定信号强度信息，以及
-响应所述信号强度信息而频率选择地修改所述音频信号，以便所述电动转换器(4)对于音频信号的高电平将所述音频信号转换为低失真声音信号，对于音频信号的低电平具有平坦的频率响应，
由此，用与所述音频信号的较高频率范围的增益不同的增益来修改所述音频信号的较低频率范围，并移动把所述较低频率范围和所述较高频率范围分开的频率(fg1、fg2、fg3、fg4、fg5)，对于所述音频信号的升高电平朝较高值移动，对于所述音频信号的降低电平朝较低值移动。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，
所述方法包括通过读取音量设置而定义所述音频信号的电平的步骤。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，
所述方法包括相对于所述音频信号的整个频率范围从电流幅度或从所述音频信号的电流能量来确定所述音频信号的电平的步骤。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，
所述方法包括从电流幅度或从所述音频信号的较低频率范围的电流能量来确定所述音频信号的电平的步骤。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，
所述方法包括与音频信号峰值幅度的平方根成比例地移动把所述较低频率范围和所述较高频率范围分开的频率的步骤。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，
所述方法包括与所述音频频率信号的均方根值的平方根成比例地移动把所述较低频率范围和所述较高频率范围分开的频率的步骤。
20.如权利要求14到19中的一项所述的方法，其特征在于，
所述方法包括相应于所述音量设置中的降低而降低所述音频信号的所述较高频率范围的增益的步骤。
21.如权利要求14到20中的一项所述的方法，其特征在于，
所述方法包括相应于所述音频信号的电平中的升高而降低所述音频信号的所述较低频率范围的增益的步骤。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，
所述方法包括在所述音频信号的较低频率范围内独立于所述音量设置来控制增益的步骤。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：调整在所述音频信号的较低频率范围内的增益为恒定值，或通过对于所述音频信号的升高电平而降低增益的值，由此将所述音频信号的较低频率范围的增益调整到高于各自音频信号的较高频率范围的增益的值。
24.如权利要求14到23中的一项所述的方法，其特征在于，
所述方法包括根据所述电动转换器(4)的机电性质来加权所述音频信号的电平和频率分布的步骤。
25.如权利要求14到24中的一项所述的方法，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：控制在从所述较低频率范围到所述较高频率范围的增益中的过渡，以便近似与频率的平方成比例地设置所述过渡的陡度。
26.在音频系统上使用的计算机软件产品，当存储在存储装置中并由所述音频系统的处理装置执行时，通过处理如权利要求14到25中的一项所述的方法，实施如权利要求1到13中的一项所述的控制电路。
27.移动通信终端，包括如权利要求1到13中的一项所述的控制电路，用于音频信号的电平相关频率选择自适应由所述移动终端操作的电动转换器的机电性质。
28.移动通信终端，包括存储装置和处理装置，用于执行如权利要求26所述的计算机软件产品，用于音频信号的电平相关频率，选择自适应由所述移动终端操作的电动转换器的机电性质。
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