CN1952629A - 频率特征获取设备、频率特征获取方法和声音信号处理设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种将时间展宽脉冲信号输入要被检测的系统并基于该系统输出的信号来获取该系统的频率特征信息的频率特征获取设备。该频率特征获取设备包括：控制单元，它执行控制，使得该时间展宽脉冲信号在时间轴方向上被扩展并被输出到该系统；以及获取单元，它分析从该系统中输出的信号并且获取频率特征信息。

Description

频率特征获取设备、频率特征获取方法和声音信号处理设备

有关申请的交叉参照

本发明包含与2005年10月18日向日本专利局提交的日本专利申请JP2005-302985有关的主题，其全部内容引用在此作为参考。

技术领域

本发明涉及频率特征获取设备及其使用方法，其中频率特征获取设备基于用麦克风收集测试信号的结果，来获取关于从扬声器中输出并被发送到麦克风的声音信号的频率特征信息。本发明还涉及具有频率特征信息获取功能的声音信号处理设备。

背景技术

目前，在音频系统等中，再现和/或输出音频信号、诸如时间展宽脉冲(TSP)信号等测试信号都是从扬声器中输出并用单独设置的麦克风来收集的。此外，基于用麦克风收集测试信号的结果来获取从音频系统中输出的声音信号的频率特征信息，并分析该频率特征。

更具体地讲，从扬声器中输出并被麦克风收集的TSP信号经受了诸如快速傅立叶变换(FFT)处理等傅立叶变换处理，并且获得了频率特征信息。然后，基于频率特征获取的结果来计算增益特征、相位特征等。

过去，频率特征信息是根据下面的方法来获得的。即，用来再现和/或输出TSP信号的再现设备的采样率(工作频率)被确定为Fs，并且经FFT处理的样本数目(TSP信号的样本数目)被确定为n。TSP信号包括在0到Fs/2Hz范围中所产生的信号，其中每间隔Fs/nHz而产生的多个信号的增益彼此相同。

例如，其中采样率由方程式Fs＝44.1kHz来表示，样本数目n由方程式n＝4096来表示，TSP信号包括在0到22.05(44.1/2)kHz的频率范围中所产生的信号，其中每间隔约10.8(44100/4096)Hz而产生的多个信号的增益彼此相同。

当获得上述TSP信号时，例如，便有可能分析在0到22.05kHz范围中所包括的间隔约为10.8Hz的每一个频率带的频率特征。

例如，在公布号为2000-097763的未经审查的日本专利申请中以及在公布号为04-295727的未经审查的日本专利申请中，公布了与本发明有关的已知技术。

发明内容

此处，根据上述已知的频率特征获取方法，与TSP信号有关的上述间隔的值由Fs/n表示，其中该间隔可以被用作可分析的频率带的频率分辨率。不过，根据上述配置，当几十Hz到几百Hz的低频带被划分为多个窄带并且分析每一个窄带时，应该增大由n指定的TSP信号样本数目。

因此，根据已知的方法，可能会不得不增大用于保存TSP信号数据的存储器容量，以便以很短的间隔分析低频带的频率特征。此外，因为经FFT处理的样本数目n有所增大，所以处理的负荷也增大了。

根据已知的方法，样本数目n的值被确定为4096，这样每一个频率间隔的值大约变为10.8Hz，这允许以相对较短的间隔分析低频带的频率特征。然而，根据上述配置，很难在当再现设备的硬件资源匮乏时(比如再现设备的存储器容量不够和/或FFT处理能力较低)增大样本数目n的值。接下来，每一个频率间隔的值增大，这使得很难以很短的间隔分析低频带的频率特征。

因此，根据获取频率特征信息的已知方法，获取频率特征信息所依据的间隔的值是有限的，这取决于再现设备的硬件资源。

因此，根据本发明一实施例的频率特征获取设备具有下面的配置。

将时间展宽脉冲信号输入到要测量的系统并基于该系统所输出的信号来获取该系统的频率特征信息的频率特征获取设备包括：控制单元，它执行控制使得时间展宽脉冲信号在时间轴方向上被扩展并被输出到该系统；以及获取单元，它分析从该系统中输出的信号并获取频率特征信息。

根据本发明另一实施例的频率特征获取方法包括如下步骤：将在时间轴方向上扩展过的时间展宽脉冲信号发送到要被测量的系统；以及分析从该系统中输出的信号，以便获取该系统的频率特征信息。

根据本发明另一实施例的声音信号处理设备包括：再现单元，它再现应该从扬声器中输出的声音信号；控制单元，它使时间展宽脉冲信号在时间轴方向上扩展并执行控制使得时间展宽脉冲信号从扬声器中输出；获取单元，它基于麦克风所收集的扩展后的时间展宽脉冲信号，来获取从扬声器开始并以麦克风结束的声传输系统的频率特征信息；以及声音调节单元，它基于获取单元所获取的频率特征信息的分析结果，对应该从扬声器中输出的声音信号执行预定的调节。

因此，按上述方式，TSP信号在时间轴方向上被扩展和输出。当采样率的值被确定为Fs、样本数目被确定为n并且扩展TSP信号的倍率值被确定为K时，TSP信号包括在0到Fs/2×K Hz的频率范围中所产生的信号，其中在每一个Fs/n×K Hz的间隔处所产生的信号的增益彼此相同。

即，在TSP信号中所包括的频率范围减小了与扩展率相对应的值(减小率由1/K来表示)。然而，每一个频率间隔的值可以减小与扩展率相对应的值(减小率由1/K来表示)。

因此，变得有可能以很短的频率间隔来获取频率特征信息，而不管TSP信号的样本数目n。

接下来，便有可能在不增大样本数目n的情况下减小每一个频率间隔的值，使得可以以很短的间隔来获取频率特征信息而不管该设备的硬件资源。根据本发明的实施例，基于1/K来确定TSP信号中所包括的频率范围的值。因此，本发明允许以很短的间隔来分析。

此外，上述声音信号处理设备允许基于按上述方式获得的频率特征分析结果，来调节应该从扬声器中输出的声音信号。

附图说明

图1是示出了根据本发明一实施例的声音信号处理设备的内部配置以及包括上述声音信号处理设备、扬声器和麦克风的音频系统的配置的方框图；

图2示出了由声音信号处理设备中设置的控制单元所执行的各种功能操作；

图3示出了根据上述实施例而执行的频率特征分析操作；

图4A示出了在正常条件下输出TSP信号的情况，该情况可以与图4B所示的TSP信号被扩展并被输出的情况相比较；

图4B示出了TSP信号被扩展并被输出的情况，该情况可以与图4A所示的在正常条件下输出TSP信号的情况相比较；

图5是示出了当输出TSP信号(时间扩展信号)时作为根据上述实施例执行的频率特征分析操作而被执行的处理操作的流程图；

图6是示出了从所收集的声音信号被采样到分析频率特征这一时间周期内作为根据上述实施例执行的频率特征分析操作而被执行的处理操作的流程图；

图7示出了根据已知方法而获得的作为实验结果的频率特征；

图8示出了根据上述实施例的方法而获得的作为另一个实验结果的频率特征；

图9示出了第一实施例的修改示例；以及

图10是示出了根据上述实施例的声音信号处理设备的修改示例的方框图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的较佳实施例。

图1示出了根据本发明第一实施例用于执行声音信号处理的再现设备2的内部配置以及包括该再现设备2的音频系统1的配置。

如图1所示，再现设备2包括介质再现单元15，以便再现在期望的记录介质上所记录的数据。期望的记录介质可以是光盘记录介质(这包括激光唱盘(CD)、数字化视频光盘(DVD)、蓝光盘片等)、磁盘(这包括一种磁光盘片MD、硬盘等)、包括半导体存储器的记录介质等。

如图1所示，第一实施例的音频系统包括多个扬声器SP1、SP2、SP3和SP4。每一个扬声器SP1到SP4输出由介质再现单元15所再现的音频信号(声音信号)。如图1所示，该音频系统1还包括分析频率特征所必需的麦克风(MIC)M1，这在下文中会描述。

上述音频系统1可以用作汽车音频系统和/或带有5.1声道的环绕系统。

在第一实施例中，音频系统1中所提供的扬声器的个数被确定为四个。然而，必要的仅仅是音频系统1至少包括两个扬声器。因此，扬声器的数目并不限于第一实施例中所确定的个数。

再现设备2包括声音输入端Tin，它传送麦克风M1所收集的声音信号。再现设备2通过声音输入端Tin连接到麦克风M1。

此外，再现设备2具有多个声音输出端Tout1、Tout2、Tout3和Tout4，它们分别对应于多个扬声器SP1、SP2、SP3和SP4。再现设备2通过输出端Tout1到Tout4连接到扬声器SP1到SP4。

从麦克风M1通过声音输入端Tin而传送的收集到的声音信号通过模数(A/D)转换器13被传送到控制单元10。

此外，控制单元10通过数模(D/A)转换器14，将根据上述扬声器SP1到SP4的数目而确定其数目的多个系统的声音信号发送到上述输出端Tout1到Tout4。应该注意到，根据声音信号发送所来自的系统和输出端之间的对应关系，任何声音信号都被发送到输出端Tout1到Tout4之一。

控制单元10包括数字信号处理器(DSP)和/或中央处理单元(CPU)，并且被配置成执行各种功能操作，这在下文中进行描述。

如图1所示，控制单元10包括只读存储器(ROM)11和随机存取存储器(RAM)12。ROM 11存储着与控制单元10要执行各种控制处理过程所必需的系数、参数等有关的程序和信息。特别是，在第一实施例中，ROM 11存储着关于时间展宽脉冲(TSP)信号的数据11a。使用关于TSP信号的数据，以便执行频率特征分析，这将在下文中描述。

TSP信号11a按如下来产生。即，当再现设备2的采样率(操作频率)被确定为Fs且TSP信号11a的样本数目(经快速傅里叶变换(FFT)处理的样本数目，这在下文中再描述)被确定为n时，TSP信号11a包括在0Hz到Fs/2Hz的频率范围中所产生的信号，其中在每一个Fs/nHz的间隔处所产生的信号的增益彼此相同。

在第一实施例中，再现设备2的操作时钟频率(采样率)Fs被确定为44.1kHz。此外，TSP信号11a的样本数目被确定为512。

此外，RAM 12可用作工作区域，该区域用于暂时存储与控制单元10所执行的操作有关的数据。

如上所述，介质再现单元15再现记录到上述记录介质上的数据。

例如，当光盘类型的记录介质和/或MD被用作记录介质时，介质再现单元15包括光头、主轴马达、再现信号处理单元、伺服电路等，以便用激光照射装入介质再现单元15中的盘片类型记录介质并再现出信号。

然后，介质再现单元15将通过上述再现操作而获得的音频信号发送到控制单元10。

图2是示出了控制单元10所执行的各种功能操作的方框图。此外，图2也示出了图1中所描述的介质再现单元15、ROM 11和RAM 12。

如图2所示，控制单元10执行各种功能操作，示出的有峰值滤波器10a、TSP信号输出单元10b、TSP信号采样单元10c、FFT处理单元10d、频率特征分析单元10e和声音信号处理单元10f。

在第一实施例中，控制单元10可通过执行软件处理来实现上述各种功能操作。然而，各方框中所示的功能操作也可以通过使用硬件来实现。

首先，提供了峰值滤波器10a，以便增强从扬声器SP通过声音输出端Tout而输出的TSP信号11a中期望的频率带。与峰值滤波器的Q值、中心频率和增益有关的信息可以被设置到峰值滤波器10a。接下来，峰值滤波器10a基于上述设置的值来增强TSP信号11a中期望的频带。

TSP信号输出单元10b基于TSP信号11a，输出了在下文将描述的频率特征分析期间应该从扬声器SP中输出的TSP信号，其中关于TSP信号11a的数据存储在ROM11中。即，TSP信号输出单元10b基于工作时钟频率，按顺序地输出关于TSP信号11a的值的信息。每一个按上述方式输出的TSP信号的值都按图1所示的顺序通过D/A转换器14和声音输出端Tout而被发送到扬声器SP。接下来，基于TSP信号11a产生的声音信号从扬声器SP中输出，成为真实的声音。

在第一实施例中，当获取了关于频率特征的信息时，从全部扬声器SP1到SP4的每一个中输出了TSP信号。接下来，使TSP信号输出单元10b将TSP信号输出到全部扬声器通道中的每一根线路。即，如图1所示，TSP信号被输出到与声音输出端Tout1相连接的线路、与声音输出端Tout2相连接的线路、与声音输出端Tout3相连接的线路和与声音输出端Tout4相连接的线路。

基于仅从所选扬声器SP中输出的TSP信号，可以获取频率特征信息。在那种情况下，TSP信号输出单元10b将TSP信号输出到与所选扬声器SP相对应的声音输出端Tout相连接的线路。

TSP信号采样单元10c将从图1所示A/D转换器13中发出并由麦克风M1收集的信号作为与扬声器SP所输出的TSP信号有关的收集到的声音信号来发送。然后，TSP信号采样单元10c基于工作时钟频率对所收集的声音信号进行采样。关于所采样的信号和/或TSP信号的数据(被称为TSP数据的数据)存储在RAM 12中。

FFT处理单元10d对采样后的TSP信号执行FFT处理。即，获取了与由扬声器SP输出并被发送到麦克风M1的声音信号的频率特征有关的信息。与已经经FFT处理的TSP信号有关的信息也存储在RAM 12中。

为了获取频率特征信息，可以使采样后的TSP信号经受与上述FFT处理不同的傅里叶变换处理。

频率特征分析单元10e分析通过FFT处理而获得的频率特征。更具体地讲，通过计算增益特征和/或相位特征，来分析频率特征。

如图2所示，声音信号处理单元10f执行信道(ch)分配处理、声音场与声处理等。

信道分配处理按下述来执行。声音信号处理单元10f将多个系统的音频信号(基于介质再现单元15发送过来的信号而产生的音频信号)分配到与各系统相对应的扬声器SP相连接的各线路(即，与各系统相对应的声音输出端Tout)，从而输出了音频信号。例如，当音频系统1作为汽车音频系统而提供时，两个系统Lch和Rch的音频信号(介质再现单元15所再现的音频信号)被分配到与系统Lch和Rch相对应的扬声器SP相连接的线路上(与系统Lch和Rch相对应的声音输出端Tout)，从而输出了音频信号。

当音频系统1作为5.1声道环绕系统而提供并且两个系统Lch和Rch的音频信号由介质再现单元15来再现时，与5.1声道相对应的六个系统的音频信号从该两个系统的音频信号中产生。然后，六个系统的音频信号被分配到与该六个系统相对应的声音输出端Tout相连接的线路，从而输出了音频信号。

此外，上述声音场和声处理表示通过执行均衡处理等以实现各种声效而执行的处理和/或为实现诸如数字混响等声场效果而执行的处理。

此外，在第一实施例中，声音信号处理单元10f执行各种类型的调节。例如，声音信号处理单元10f基于频率特征分析单元10e所执行的频率特征分析结果，对介质再现单元15所再现的音频信号的每一个频带进行增益调节。

已经提出了基于频率特征分析结果对应该从扬声器SP中输出的音频信号进行调节的各种技术。因此，关于调节的细节将不限于本说明书。

因此，在第一实施例中像过去那样使用TSP信号，以便获取频率特征信息。

然而，在执行上述使用TSP信号的已知方法的情况下，TSP信号的每一个频率间隔的值被确定为Fs/n，其中该频率间隔可以被视为可分析的频率带的频率分辨率。接下来，在几十Hz到几百Hz的低频带被划分成许多小带并且分析每一个小带的情况下，应该增大由n指定的TSP信号的样本数目。

因此，当根据已知方法以很短的间隔来分析低频带的频率特征时，应该增大用于存储关于TSP信号的数据的存储器(ROM 11)容量。此外，增大样本数目n的值，从而增大经FFT处理的样本数目。接下来，控制单元10所承受的处理负荷也增大了。

即，当硬件资源匮乏时，这意味着再现设备2的存储器容量很小和/或控制单元10的处理能力很小，很难增大样本数目n的值，所以TSP信号的频率间隔的值增大了。因此，变得很难以很短的间隔来获取低频带的频率特征信息。

因此，根据已知的方法，获取频率特征信息所依据的间隔是有限的，这取决于再现设备2的硬件资源。

因此，在第一实施例中，根据图3所示方法，TSP信号在时间轴方向上被扩展并被输出。

首先，当每过一个单个时钟就输出一个TSP信号11a的值时，获取如图3所示的TSP信号波形，其中关于TSP信号11a的数据存储在图1和2所示的ROM 11中。即，当在正常条件下输出TSP信号时，获取上述TSP信号波形。

在第一实施例中，TSP信号在时间轴方向上扩展了预定的倍数并被输出。在第一实施例中，TSP信号值在时间轴方向上扩展了K倍并被输出。在下面的描述中，在时间轴方向上扩展TSP信号的比率被指定为K。

图3所示围绕波形的每一个框表示TSP信号的单个周期的开始与结束。

图4A示出了在正常条件下为了验证而输出的TSP信号。即，当TSP信号11a的样本数目被确定为n时，每过一个单个的时钟就输出从零到n个样本的值。

如上所述，第一实施例的TSP信号的样本数目n被确定为512。因此，在这种情况下，TSP信号的单个周期长度被确定为512个时钟。

此外，在这种情况下，工作时钟频率是44.1kHz。因此，在正常条件下输出的TSP信号的单个周期长度由512/44100秒来表示。

如图4B所示，在第一实施例中，作为一种在时间轴方向上扩展TSP信号的方法，对TSP信号11a进行增加采样并输出。即，在预定的多个时钟内输出TSP信号的每一个值。

在那种情况下，在时间轴方向上扩展TSP信号的倍率值K被确定为10。

因此，在10个时钟内输出TSP信号的每一个值，这样要被输出的TSP信号的单个周期长度的值由512×10个时钟来表示。此外，在采样率为44.1kHz的情况下，TSP信号的单个周期长度由5120/44100秒来表示。

回到图3，当按上述方式在时间轴方向上对TSP信号进行扩展并输出时，通过麦克风M1可获得图3所示的收集声音信号。收集声音信号是一种扩展信号，其单个周期长度的值是通过使n个时钟乘以K而获得的。

此外，在第一实施例中，用与扩展TSP信号的倍率K相对应的值对收集声音信号或扩展信号进行缩减采样。更具体地讲，因为TSP信号扩展了10倍，所以将收集声音信号缩减采样到原来的收集声音信号的十分之一。即，每10个时钟就对扩展信号或收集声音信号采样一次。因此，按上述方式获得的信号的单个周期长度变得与未扩展并输出的TSP信号的单个周期长度相同。在这种情况下，所获得的信号的单个周期长度由方程式n＝512个时钟来表示。

此外，通过执行上述缩减采样而获得的TSP信号要经FFT处理，这种处理是通过使用n个样本来执行的。即，对TSP信号的n个样本执行FFT处理，这样便获得了频率特征信息。

之后，分析通过执行FFT处理而获得的频率特征信息。更具体地讲，通过计算增益特征和/或相位特征，来分析频率特征。

此处，TSP信号在时间轴方向上扩展了K倍并被输出。在这种情况下，TSP信号包括在0Hz到Fs/2×K Hz的频率带中产生的信号，其中在每一个Fs/n×KHz的间隔处所产生的信号的增益彼此相同。即，TSP信号包括在0到Fs/2×KHz的频率范围中所产生的信号，其中与每一个Fs/n×K Hz的间隔相对应的信号的增益彼此相同。

接下来，在TSP信号中所包括的频率范围减小了与扩展TSP信号的倍率相对应的值(减小率由1/K来表示)。不过，频率间隔可以减小与扩展TSP信号的倍率相对应的值(减小率由1/K来表示)。

此外，根据上述操作，根据扩展率K将在时间轴方向上扩展了K倍的TSP信号缩减采样到原始TSP信号的K分之一。所获得的TSP信号变得与通过使用原始的n个尚未输出的样本而获得的TSP信号相同。

当通过使用n个样本而获得的TSP信号经上述使用n个样本的FFT处理时，通过上述FFT处理而实现的频率分辨率(频率间隔)变为大小为(Fs/K)/nHz的间隔。更具体地讲，基于方程式Fs＝44.1kHz、K＝10和n＝51，频率间隔的每一个值都是8.61Hz。

不过，在这种情况下，TSP信号在时间轴方向上被扩展。因此，如上所述，根据倍率K，频率范围减小了。即，因为TSP信号包括在0Hz到Fs/2Hz的频率范围中所产生的信号，所以在时间轴方向上被扩展了K倍的TSP信号中所包括的信号的频率范围减小到从0Hz到(Fs/K)/2Hz的频率范围。

接下来，根据第一实施例中所用的方法，分析的范围减小了与扩展TSP信号的倍率相对应的值。不过，每一个频率间隔都可以减小与扩展倍率相对应的值。即，根据上述方法，可以按根据扩展率确定的短间隔来获取频率特征信息，而不管TSP信号的样本数目n，所以可以在不受再现设备2和/或控制单元10的硬件资源的影响下以很短的间隔来分析频率特征。

通过将已知的方法与第一实施例所用的方法进行比较，便可以清楚地理解上述效果。即，根据已知的方法，样本数目n的值被确定为4096，所以每一个频率间隔的值都被设为大约10.8Hz。此外，根据第一实施例中所使用的方法，样本数目n的值被确定为512并且扩展率K的值被确定为10，所以每一个频率间隔的值被设为大约8.61Hz。

此外，在第一实施例中，TSP信号中所包括的频率范围减小到原始频率范围的K分之一。因此，根据第一实施例中所使用的方法，变得有可能以很短的间隔来分析低频带。

此外，如上所述，将扩展了K倍的TSP信号缩减采样到原始TSP信号的K分之一，所以经FFT处理的样本(所获得的TSP信号中所包括的样本)数目可以被确定为TSP信号的样本数目n。即，尽管通过执行已知方法而设置的约10.8Hz的间隔值与通过执行第一实施例中所用的方法而设置的约为8.61Hz的间隔值大致相同，但是根据已知的方法，对其数目由方程式n＝4096来表示的那些样本执行FFT处理。另一方面，根据第一实施例中所使用的方法，对其数目由方程式n＝512来表示的那些样本执行FFT处理。因此，根据第一实施例，变得有可能减小为了获得频率特征信息而必须经FFT处理的样本的数目。

因此，因为可以减小经FFT处理的样本的数目，所以可以减小控制单元10的处理容量。此外，因为根据要设置的扩展率K可以减小样本数目n，所以可以根据减小后的样本数目n来减小经FFT处理的样本数目。即，控制单元10的FFT处理容量可以减小与要设置的扩展率K相对应的值，这也允许在不受再现设备2的硬件资源的影响下以很短的间隔来分析频率特征。

接下来，将参照图5和6所示的流程图来描述为了实现根据第一实施例的频率特征分析操作而执行的处理操作。

根据ROM 11中所存储的程序，用图1和2所示的控制单元10来执行图5和6所示的处理操作。

图5示出了当输出TSP信号(时间扩展信号)时所执行的处理操作，就像第一实施例的频率特征分析操作。图5所示的处理操作对应于作为图2所示功能方框之一而提供的TSP信号输出单元10b所执行的操作。

在图5中，在步骤S101中，输出值标识计数值i被重置为零。使用输出值标识计数值i，以便在下文将描述的步骤S103中确定应该输出TSP信号11a中的哪一个样本(关于该样本的数据存储在ROM 11中)。

在步骤S102中，输出数字标识计数值j被重置为零。使用输出数字标识计数值i，以便在步骤S103中确定TSP信号中的单个数值输出了多少次。

在步骤S103中，输出TSP信号中的第i个样本。即，由上述输出值标识计数i所指定的数值(该指定值被包括在TSP信号11a的多个数值中，关于该指定值的数据存储在ROM 11中)输出到图1所示的D/A转换器14。

然后，在步骤S104中，确定该输出数字计数值j是否达到了扩展率K的值。在这种情况下，扩展率K的值可像上文那样被设为10。

当输出数字计数值j未达到扩展率K的值使得在步骤S104中获得否定的结果时，该处理过程推进到步骤S105，其中输出数字标识计数值j增加1，由表达式j+1来表示。然后，该处理过程返回到步骤S103，其中再次输出TSP信号中的第i个样本。因此，因为与步骤S104、S105、S103和S104相对应的处理过程按该顺序重复执行，所以在多个时钟内(其数目是根据扩展率K来确定的)输出TSP信号的一个值。

当输出数字标识计数值j达到了扩展率K的值使得在步骤S104中获得肯定的结果时，该处理过程推进到步骤S106，其中输出数字标识计数值j被重置到零，并且在步骤S107中确定输出值标识计数值i是否达到样本数目n的值。

样本数目值n表示TSP信号11a的样本的数目n。即，在步骤S107中，确定是否输出TSP信号的单个周期。换句话说，确定是否输出TSP信号的全部数值。

在步骤S107中，当输出值标识计数值i未达到样本数目值n使得在步骤S107中获得否定结果时，该处理过程推进到步骤S108，其中输出值标识计数值i增大1，由表达式i+1来表示。然后，该处理过程返回到步骤S103，其中再次输出TSP信号的第i个样本。

此外，在步骤S107中，当输出值标识计数值i达到样本数目值n使得获得了肯定的结果时，该处理过程推进到步骤S109，其中确定输出扩展信号是否应该结束。即，确定在预定的时间周期内是否输出扩展信号。

如图5所示，当确定在预定的时间周期内不输出扩展信号使得在步骤S109中获得否定的结果时，该处理过程返回到步骤S101，从而输出扩展信号。

当确定在预定的时间周期内输出扩展信号使得在步骤S109中获得了肯定的结果时，如图5所示的输出处理便结束了。

图6示出了从对收集到的声音信号进行采样到分析频率特征的时间周期内所执行的处理操作，就像在第一实施例中所执行的频率特征分析操作那样。

应该注意到，与图5所示处理操作相平行地执行图6所示的处理操作。此外，图6所示的处理操作对应于作为图2所示功能方框而提供的TSP信号采样单元10c、FFT处理单元10d和频率特征分析单元10e所执行的操作。

在图6中，在步骤S201中，控制单元10等待，直到它进入应该开始采样的状态。即，控制单元10等待，直到它进入因图5所示处理操作而应该开始对扬声器SP所输出的扩展信号进行采样的状态。更具体地讲，控制单元10等待，直到在开始输出扩展信号之后预定的时间流逝而过。

然后，在步骤S202中，当应该开始对扩展信号采样时，对扩展信号进行采样。即，对麦克风M1收集并通过A/D转换器13传送的声音信号进行采样。

在步骤S203中，确定是否对单个周期的扩展信号进行采样。即，确定是否对单个周期的扩展信号进行采样并以之作为从A/D转换器13发送过来的收集声音信号。

此外，在这种情况下，在时间轴方向上使TSP信号扩展K倍(10倍)并以之作为扩展信号，就像图3所示的那样。即，确定在开始采样之后是否在第512×K个时钟(第512×10个时钟)内执行采样。

如果确定不对单个周期的扩展信号进行采样使得在步骤S203处获得否定结果，则该处理过程推进到步骤S204，其中控制单元10在与K-1个时钟相对应的时间周期内等待。然后，该处理过程返回到步骤S202，其中再次对扩展信号(收集声音信号)进行采样。

因为执行了与步骤S204相对应的等待处理，所以实现了图3所示的缩减采样。

当对单个周期的扩展信号进行采样使得在步骤S203中获得肯定的结果时，对于采样后的扩展信号对n个样本执行FFT处理。即，因为通过执行缩减采样而获得的扩展信号的样本数目再次变为n，所以对这n个样本执行FFT处理。

之后，在步骤S206中分析频率特征。即，针对通过上述FFT处理而获得的频率特征，计算增益特征和/或相位特征，以便分析频率特征。

按上述方式分析的频率特征信息被用于控制单元10中的声音信号处理单元10f所执行的音频信号调节。

图7和8分别示出了通过实际输出TSP信号以便获得频率特征信息而执行的实验结果。

图7示出了当根据已知方法对麦克风M1所收集的声音信号进行采样并使其经FFT处理时所获得的结果。图8示出了当根据第一实施例中所使用的方法对麦克风M1所收集的声音信号进行采样并使其经FFT处理时所获得的结果。即，图7和8分别示出了频率特征获取的结果。在图7和8中，纵轴示出了增益(dB)，横轴示出了频率。

为了达到图7和8所示的实验结果，TSP信号的样本数目n被确定为512，而采样率Fs的值被确定为44.1kHz。此外，根据图8所示的第一实施例，扩展率K的值被确定为10。

图7和8分别示出了当扬声器SP所输出的TSP信号经峰值滤波器时所获得的结果，其中保持方程式Q＝1，增益的值被确定为20dB，中心频率的值被确定为30Hz。

首先，当使用图7所示的已知方法并且样本数目n被确定为512时，可以计算可分析的频率间隔的值，大约由方程式44100/512＝86.1Hz来表示，其中表达式Fs/n保持不变。因此，很难分析被设置到峰值滤波器10a、大小为30Hz的中心频率附近的频率。在这种情况下，因为可分析的频率间隔的值约为86.1Hz，所以与30Hz的中心频率最接近的频率就是那些约86.1Hz的频率。如图7所示，参照其数值大约产生一条直线的高频，最接近的约86.1Hz的频率增强了约12dB。

另一方面，根据图8所示的第一实施例，TSP信号中所包括的信号的频率范围减小到0到(Fs/K)/2Hz，更具体地讲，0到4410/2Hz，即0到2.205kHz，因为扩展率K的值是10。因此，在图8中，没有观察到如图7所示的由高频产生的一条大致直的线。不过，因为可分析的频率间隔的值约为8.61Hz，所以可以分析30Hz的中心频率(该中心频率由峰值滤波器10a来设置)附近的频率的特征。如图8所示，参照高频区域附近所获得的那些增益值，30Hz的中心频率附近所获得的增益值增强了约20dB。

上述实验的结果表明第一实施例中所使用的方法允许大致地分析频率特征。

应该注意到，本发明可以在不限于上述实施例的情况下得到实现。

例如，在第一实施例中，在多个预定的时钟内，输出相同的信号值，作为扩展信号的输出。不过，在多个预定时钟(例如，每十个时钟，像第一实施例中那样)的每一个时钟内可以输出多个信号值，并且可以在其它周期内执行线性插值和/或零插值。

在任何情况下，当像第一实施例那样对收集声音信号进行缩减采样时，在时间轴方向上扩展TSP信号，并且根据扩展TSP信号的倍率对其进行缩减采样。

此外，根据第一实施例，扩展了K倍并被输出的TSP信号减小到原始TSP信号的K分之一，以便减小经FFT(傅里叶变换)处理的样本数目。不过，当经傅里叶变换处理的样本数目并不特别重要时，扩展了K倍并被输出的TSP信号可以按原样进行采样，而不必经缩减采样，然后经傅里叶变换处理，从而获得了如图9所示的频率特征信息。即，在每一个单个时钟内就对扩展了K倍并被输出的TSP信号的收集声音信号进行采样，并使其经傅里叶变换处理，从而获得了频率特征信息。

根据上述配置，TSP信号也被扩展并被输出。因此，可分析的频率范围限于基于扩展率K而确定的频率范围，就像第一实施例那样。不过，频率间隔减小与扩展率K相对应的值。接下来，应该保持不变的样本数目n作为TSP信号可以根据扩展率K而减小，并且频率间隔并不因被视为再现设备2的硬件资源的存储器容量而受到限制。

不过，因为扩展后的TSP信号按原样进行采样，所以经傅里叶变换处理的样本数目是根据图9所示的表达式n×K来确定。此外，考虑到再现设备2的处理能力，频率间隔是受限的。

因此，即便再现设备2具有足够的处理能力，当存储器容量匮乏时，上述方法仍是有效的。

此外，根据第一实施例，TSP信号被扩展并通过增加采样而被输出，就像图4B所示的那样。不过，在这种情况下，在扩展后的TSP信号中可能出现高频噪声。可预期，扩展率越高，高频噪声的出现就变得越显著。

因此，如图10所示，在再现设备2中，可以在用于输出TSP信号的系统和/或用于收集并采样TSP信号的系统中设置至少一个低通滤波器(LPF)20。更具体地讲，LPF 20可以被设置在声音输入端Tin和A/D转换器13之间和/或A/D转换器13和控制单元10之间。此外，LPF 20可以被设置在控制单元10中、在控制单元10和D/A转换器14之间、和/或在D/A转换器14和声音输出端Tout之间。

上述配置允许有效地减小出现在扩展TSP信号中的高频噪声并获得正确的频率特征线性。

此外，根据上述实施例，对单个周期的扩展信号进行采样，并获得频率特征信息。不过，多个周期的扩展信号可以被获得、添加并取平均。之后，取平均后的信号经傅里叶变换处理，从而获得了频率特征信息。

在图1中，提供了介质再现单元15，以便再现记录介质上所记录的音频信号。不过，介质再现单元15还可以作为一个分立的振幅调制(AM)和频率调制(FM)调谐器而设置，该调谐器被配置成接收并解调AM和/或FM并输出音频信号。

再现设备2被配置成再现(接收和/或解调)音频信号。不过，再现设备2可以被配置成再现视频信号和电视广播，以便用于在其上记录有音频信号和视频信号的记录介质。在这种情况下，再现设备2必须被配置成可输出与音频信号同步发送过来的视频信号。

因此，根据本发明一实施例的声音信号处理设备包括上述介质再现单元15，以便具有再现记录介质上所记录的数据的功能和/或接收广播信号的功能。然而，声音信号处理设备可以还包括放大器，以便输入在外部再现的(接收的)声音信号并基于所分析的频率特征来调节所输入的声音信号。

本领域的技术人员应该理解，在所附的权利要求书或其等价方案的范围内，可以根据设计要求和其它因素做出各种修改、组合、子组合和替换。

Claims (9)

1.一种将时间展宽脉冲信号输入要被检测的系统并基于所述系统输出的信号来获取所述系统的频率特征信息的频率特征获取设备，所述频率特征获取设备包括：

控制装置，它执行控制，使得所述时间展宽脉冲信号在时间轴方向上被扩展并被输出到所述系统；以及

获取装置，它分析从所述系统中输出的信号并且获取所述频率特征信息。

2.如权利要求1所述的频率特征获取设备，其特征在于，所述要被测量的系统是一种从至少一个扬声器开始并以至少一个麦克风结束的声传输系统；

其中所述控制装置将扩展后的时间展宽脉冲信号发送到所述扬声器；以及

其中所述获取装置分析从所述麦克风中输出的信号。

3.如权利要求1所述的频率特征获取设备，其特征在于，所述控制装置执行控制，使得所述时间展宽脉冲信号在所述时间轴方向上被扩展，并且通过将所保存的TSP信号的每一个值作为数据连续地输出预定多个次数来进行输出。

4.如权利要求1所述的频率特征获取设备，其特征在于，所述获取装置进行缩减采样并获取从所述系统中输出的信号，并且对所述经缩减采样并获取的输出信号执行傅里叶变换处理，以便获取所述频率特征信息。

5.一种频率特征获取方法，所述方法包括如下步骤：

将在时间轴方向上扩展后的时间展宽脉冲信号发送到要被测量的系统；以及

分析从所述系统中输出的信号，以便获取所述系统的频率特征信息。

6.如权利要求5所述的频率特征获取方法，其特征在于，所述要被测量的系统是一种从至少一个扬声器开始并以至少一个麦克风结束的声传输系统；

其中在所述传输步骤中将扩展后的时间展宽脉冲信号发送到所述扬声器；以及

其中在所述分析步骤中分析从所述麦克风中输出的信号。

7.一种声音信号处理设备，它包括：

再现装置，它再现应该从扬声器中输出的声音信号；

控制装置，它在时间轴方向上扩展时间展宽脉冲信号并且执行控制，使得所述时间展宽脉冲信号从所述扬声器中输出；

获取装置，它基于麦克风所收集的扩展后的时间展宽脉冲信号，来获取从所述扬声器开始并以所述麦克风结束的声传输系统的频率特征信息；以及

声音调节装置，它基于对所述获取装置所获取的频率特征信息的分析的结果，对应该从所述扬声器中输出的声音信号进行预定的调节。

8.一种将时间展宽脉冲信号输入要被检测的系统并基于所述系统输出的信号来获取所述系统的频率特征信息的频率特征获取设备，所述频率特征获取设备包括：

控制单元，它执行控制，使得所述时间展宽脉冲信号在时间轴方向上被扩展并被输出到所述系统；以及

获取单元，它分析从所述系统中输出的信号并且获取所述频率特征信息。

9.一种声音信号处理设备，它包括：

再现单元，它再现应该从扬声器中输出的声音信号；

控制单元，它在时间轴方向上扩展时间展宽脉冲信号并且执行控制，使得所述时间展宽脉冲信号从所述扬声器中输出；

获取单元，它基于麦克风所收集的扩展后的时间展宽脉冲信号，来获取从所述扬声器开始并以所述麦克风结束的声传输系统的频率特征信息；以及

声音调节单元，它基于对所述获取单元所获取的频率特征信息的分析的结果，对应该从所述扬声器中输出的声音信号进行预定的调节。

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