CN211128194U - 一种立体声道音频信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种立体声道音频信号处理装置，该装置包括：分频单元，用于根据预设的多个特征频率，对接收的立体声道音频信号进行分频处理，得到分别以各预设的特征频率为中心频率的多个特征音频信号；立体声道音频信号包括多个第二单声道音频信号和与多个第二单声道音频信号构成的平面相交的第一单声道音频信号；相位差识别单元，用于识别各相同频段的各声道特征音频信号两两之间的相位差；相位调节单元，用于根据预设的相位调节矩阵和相位差，调节各相同频段的各声道特征音频信号两两之间的相位，得到调节相位后的多个特征音频信号；合成单元，用于分别将调节相位后的多个特征音频信号进行合成，得到立体声道音频合成信号。

Description

一种立体声道音频信号处理装置

技术领域

本实用新型涉及音频处理领域，具体涉及一种立体声道音频信号处理装置。

背景技术

随着生活水平的提高和娱乐传媒业的高速发展，家庭数字影院等音频播放器越来越普及，人们越来越注重视听影音方面的享受，也提高了对音质的要求，又由于自然界中的声源有确定的空间位置，声音有确定的方向来源，人们的听觉有辨别声源方位的能力，特别是有多个声源同时发声时，人们可以凭听觉感知各个声源在空间的位置分布状况，当人们直接听到这些立体空间中的声音时，除了能感受到声音的响度、音调和音色外，还能感受到它们的方位和层次。音质、立体声效果和多种音效的调节变化功能是音频处理器性能的重要体现，但是，目前市场上许多音频处理装置对音频信号的处理不到位，环绕立体声的表现力欠缺，使音频信号的播放效果较差。

发明内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的对音频信号处理缺陷，从而提供一种立体声道音频信号处理装置。

根据第一方面，本实用新型实施例公开了一种立体声道音频信号处理装置，包括：分频单元、相位差识别单元、相位调节单元和合成单元：所述分频单元，用于根据预设的多个特征频率，对接收的立体声道音频信号进行分频处理，得到分别以各所述预设的特征频率为中心频率的多个特征音频信号；所述立体声道音频信号包括：至少一个第一单声道音频信号和多个第二单声道音频信号，所述第一单声道音频信号与多个所述第二单声道音频信号所构成的平面相交；所述相位差识别单元，用于识别各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位差；所述相位调节单元，用于根据预设的相位调节矩阵和所述相位差，调节各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位，得到调节相位后的多个特征音频信号；所述合成单元，用于分别将所述调节相位后的多个特征音频信号进行合成，得到立体声道音频合成信号。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述分频单元包括：多个分频子单元，用于根据预设的多个特征频率，对输入所述分频子单元的单声道音频信号进行分频处理，得到分别以各所述预设的特征频率为中心频率的单声道特征音频信号。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述相位调节单元包括：多个相位调节子单元，用于分别根据预设的相位调节矩阵和所述相位差，调节各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位，得到调节相位后的多个特征音频信号。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述合成单元具体包括：多个合成子单元，用于将所述多个调节相位后的单声道特征音频信号进行合成，得到单声道音频合成信号。

结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，该立体声道音频信号处理装置还包括：控制单元，用于控制所述分频单元、所述相位差识别单元、所述相位调节单元、所述合成单元进行音频信号的传输。

结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，该立体声道音频信号处理装置还包括：第一处理单元、第二处理单元，其中：所述第一处理单元，用于获取立体声道原始音频信号，把所述立体声道原始音频信号转化成音频数字信号，并传输给所述第二处理单元；所述第二处理单元，用于对所述音频数字信号进行预处理，得到所述立体声道音频信号，所述预处理至少包括：滤波处理、位置调节、音量调节。

结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述第一处理单元还用于：当所述立体声道原始音频信号为音频数字信号时，把所述音频数字信号直接传输给所述第二处理单元。

结合第一方面第六实施方式，在第一方面第七实施方式中，该立体声道音频信号处理装置还包括：第三处理单元，当所述立体声道原始音频信号为音频模拟信号时，用于把所述立体声道音频合成信号转化成音频模拟信号。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的立体声道音频信号处理装置，通过分频单元，用于根据预设的多个特征频率，对接收的立体声道音频信号进行分频处理，得到分别以各预设的特征频率为中心频率的多个特征音频信号，立体声道音频信号包括多个第二单声道音频信号和与多个第二单声道音频信号构成的平面相交的第一单声道音频信号，相位差识别单元，用于识别各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位差，相位调节单元，用于根据预设的相位调节矩阵和相位差，调节各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位，得到调节相位后的多个特征音频信号，合成单元，用于分别将调节相位后的多个特征音频信号进行合成，得到立体声道音频合成信号，解决了在现有的音频信号处理技术中存在的对音频信号的处理不到位，环绕立体声的表现力欠缺，使音频信号的播放效果较差的缺陷，突出了重点频率，使音频信号更具层次感和立体感，保证了用户的音频体验。

2.本实用新型提供的立体声道音频信号处理方法，通过获取立体声道音频信号，立体声道音频信号包括：至少一个第一单声道音频信号和多个第二单声道音频信号，第一单声道音频信号与多个第二单声道音频信号所构成的平面相交，根据立体声道音频信号以及预设的多个特征频率，对立体声道音频信号进行分频处理，得到分别以各预设的多个特征频率为中心频率的多个特征音频信号，识别各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位差，根据预设的相位调节矩阵，调节各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位，得到调节相位后的多个特征音频信号，分别将调节相位后的多个特征音频信号进行合成，分别得到多个立体声道音频合成信号，使音频信号更具层次感和立体感，提升听觉效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1中一种立体声道音频信号处理装置的一个具体示例的结构框图；

图2为本实用新型实施例1中一种立体声道音频信号处理装置中包含分频子单元的一个具体示例的结构框图；

图3为本实用新型实施例1中一种立体声道音频信号处理装置中包含相位差调节子单元的一个具体示例的结构框图；

图4为本实用新型实施例1中一种立体声道音频信号处理装置的包含合成子单元的一个具体示例的结构框图；

图5为本实用新型实施例1中一种立体声道音频信号处理装置中包含控制单元的一个具体示例的结构框图；

图6为本实用新型实施例1中一种立体声道音频信号处理装置的包含预处理的一个具体示例的结构框图；

图7为本实用新型实施例1中一种立体声道音频信号处理装置中包含第三处理单元的一个具体示例的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种立体声道音频信号处理装置，如图1所示，包括：分频单元10、相位差识别单元20、相位调节单元30和合成单元40。

分频单元10，用于根据预设的多个特征频率，对接收的立体声道音频信号进行分频处理，得到分别以各预设的特征频率为中心频率的多个特征音频信号；立体声道音频信号包括：至少一个第一单声道音频信号和多个第二单声道音频信号，第一单声道音频信号与多个第二单声道音频信号所构成的平面相交。

示例性地，示例性地，预设的多个特征频率可以代表一种特定的声源，比如低鼓音、男中音、雷声、鸟叫声等，在本实用新型实施例中，该特征频率可以是乐器的特征频率，例如，弦乐器的特征频率可以设置为260Hz，钢琴的特征频率可以设置为100Hz，低音鼓的特征频率可以设置为80Hz，小鼓的特征频率可以设置为250Hz，手鼓的特征频率可以设置为220Hz，电吉他的特征频率可以设置为240Hz；该特征频率也可以是不同声部的特征频率，例如，男低音和女低音的特征频率可以设置为82～392Hz，男中音和女中音的特征频率可以设置为 123～493Hz，男高音的特征频率可以设置为164～698Hz，女高音的特征频率可以设置为220～ 1.1KHz，本实用新型实施例对该特征频率类型和具体数值不作限定，本领域技术人员可以根据实际的立体声道音频信号进行设定。

在分频过程中，可以通过带通滤波器过滤掉不符合此频段范围的音频信号，得到了多个特征音频信号，音频信号可以是波形，将立体声道的波形，根据带通滤波器的计算，分解为以各特征频率点为中心频率的波形，就可以得到多个特征频率波形，另外，原立体声道的波形等于所有特征频率波形之和。

相位差识别单元20，用于识别各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位差。

示例性的，在本实用新型实施例中，相同频段的各声道特征音频信号两两之间的相位差进行处理，具体的，在立体声道音频处理过程中需要对复杂的成对关系进行分析，以两个第一单声道音频信号和两个第二声道音频信号为例，需要分析6对音频信号的相互关系，相位差识别单元20分别识别相同频段的6对音频信号的相位差。

相位调节单元30，用于根据预设的相位调节矩阵和相位差，调节各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位，得到调节相位后的多个特征音频信号。

示例性的，在本实用新型实施例中，该预设的相位调节矩阵可以是二维的，即2xn矩阵，即对[每个声道，每个特征频率]设置两个相位调节参数。本申请实施例对该相位调节参数不做限定，本领域技术人员可以根据实际的立体声道音频信号进行设定。相位调节可以包括相位平移和相位角变换，相位平移可以在不同的特征频率波形形成听觉位置的改变，比如将第一声道的低鼓声向左平移，可以让低鼓声在听觉上产生从偏左方向传来的感觉，平移的幅度不同，可以让不同的特征频率在听觉上感知为从不同方位来的感觉，形成听觉上的立体感；通过调节以不同特征频率点为中心频率的特征音频信号的相位，使上述特征音频信号的相位角产生变换，可以在两个不同的特征频率之间形成不同的相位角，从而在听觉上形成明显的立体层次，其中，当两个特征频率相位角正交时，声音会有最显著的区分。

合成单元40，用于分别将调节相位后的多个特征音频信号进行合成，得到立体声道音频合成信号。

示例性的，在本实施例中，调节后的不同频段的特征音频信号可以直接通过算法相加，具体地，特征音频信号可以是特征频率波形，可以将经过调节后的不同频段的特征频率波形，进行合并，得到经过处理的单声道特征频率波形，也就是音频合成信号。

本实用新型提供的立体声道音频信号处理装置，通过分频单元，用于根据预设的多个特征频率，对接收的立体声道音频信号进行分频处理，得到分别以各预设的特征频率为中心频率的多个特征音频信号，立体声道音频信号包括多个第二单声道音频信号和与多个第二单声道音频信号构成的平面相交的第一单声道音频信号，相位差识别单元，用于识别各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位差，相位调节单元，用于根据预设的相位调节矩阵和相位差，调节各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位，得到调节相位后的多个特征音频信号，合成单元，用于分别将调节相位后的多个特征音频信号进行合成，得到立体声道音频合成信号，解决了在现有的音频信号处理技术中存在的对音频信号的处理不到位，环绕立体声的表现力欠缺，使音频信号的播放效果较差的缺陷，突出了重点频率，使音频信号更具层次感和立体感，保证了用户的音频体验。

作为本申请一个可选实施方式，如图2所示，分频单元10包括：

多个分频子单元，用于根据预设的多个特征频率，对输入分频子单元的单声道音频信号进行分频处理，得到分别以各预设的特征频率为中心频率的单声道特征音频信号。

示例性地，如图2所示，分频单元10具体包括第一分频子单元101、第二分频子单元102、第三分频子单元103……，用于根据预设的多个特征频率，对输入分频子单元的单声道音频信号进行分频处理，得到分别以各预设的特征频率为中心频率的单声道特征音频信号。

作为本申请一个可选实施方式，如图3所示，相位调节单元30包括：

多个相位调节子单元，用于分别根据预设的相位调节矩阵和相位差，调节各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位，得到调节相位后的多个特征音频信号。

示例性地，如图3所示，相位调节单元30具体包括第一相位调节子单元301、第二相位调节子单元302……，用于分别根据预设的相位调节矩阵和相位差，调节各相同频段的各声道特征音频信号两两之间的相位，得到调节相位后的特征音频信号。

作为本申请一个可选实施方式，如图4所示，合成单元40具体包括：

多个合成子单元，用于将多个调节相位后的单声道特征音频信号进行合成，得到单声道音频合成信号。

示例性地，该合成单元40具体包括第一合成子单元401、第二合成子单元402、第三合成子单元403……，用于将多个调节相位后的单声道特征音频信号进行合成，得到单声道音频合成信号。

作为本申请一个可选实施方式，如图5所示，该立体声道音频信号处理装置还包括：

控制单元50，用于控制分频单元10、相位差识别单元20、相位调节单元30、合成单元 40进行音频信号的传输。

示例性地，示例性地，该控制单元50用于控制该装置内的各个单元的运行，继而传输音频信号，控制单元50可以是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)， PLC是一种具有微处理机的数字电子设备，是用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载到内存中，以控制此设备内其他各单元的运行，可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成，该控制单元 50也可以为微程序控制器，通过修改机器指令对音频信号的传输进行控制，本实用新型实施例对该控制单元不作限定，本领域技术人员可以根据实际情况选择。通过控制单元50来控制装置内其他单元的运行，可以向执行单元精确地发送控制指令，避免由于不同指令的错误发送，导致的音频信号处理装置的故障，保证了用户的使用体验。

作为本申请一个可选实施方式，如图6所示，该立体声道音频信号处理装置还包括：第一处理单元60、第二处理单元70，其中：

第一处理单元60，用于获取立体声道原始音频信号，把立体声道原始音频信号转化成音频数字信号，并传输给第二处理单元70。

示例性地，在本申请实施例中，第一处理单元60就是对单声道原始音频信号进行处理的过程，第一处理单元60可以是模数转换器，将获取到的音频模拟信号转换成音频数字信号后传输；当获取到的音频信号是数字信号时，该第一处理单元60会将获取到的数字信号直接传输。

第二处理单元70，用于对音频数字信号进行预处理，得到立体声道音频信号，预处理至少包括：滤波处理、位置调节、音量调节。

示例性地，在本申请实施例中，当第二处理单元70接收到音频数字信号后，会对音频数字信号的进行进一步的预处理，该预处理可以为对接收到的数字音频信号进行滤波处理，过滤掉音频数字信号中存在的噪声信号；也可以为对音频数字信号的位置进行调节，对于同一个特征频率的波形，通过调节两个声道的相位延迟量，可在听觉上改变这个音源的位置感，某个声道波形越早到达，音源就越靠近该声道。多个第二声道间可以构成平面的位置分布。与第一单声道可以组成立体的位置分布。也可以为对接收到的音频信号进行音量调节，接收到的音频信号，比如自然界中的声音、演唱会中歌手的声音或者歌剧院中合唱团的声音，可能存在音量过高、过低以及音量分布不均匀的问题，所以对此音频数字信号的音量的大小进行调节。

本实用新型实施例提供的一种立体声道音频信号处理装置，通过对获取的立体声道原始音频信号进行处理，进行模数转换以及噪声的过滤，消除了立体声道音频信号中的杂音，提升了输入到分频单元的立体声道音频信号的质量。便于后续对立体声道音频信号进行处理。

作为本申请一个可选实施方式，第一处理单元60还用于：当立体声道原始音频信号为音频数字信号时，把音频数字信号直接传输给第二处理单元70。

作为本申请一个可选实施方式，如图7所示，该立体声道音频信号处理装置还包括：

第三处理单元80，当立体声道原始音频信号为音频模拟信号时，用于把立体声道音频合成信号转化成音频模拟信号。

示例性地，当输入该立体声道音频信号处理装置的音频信号是模拟信号时，输出的也应该是模拟信号；当输入此装置的音频信号是数字信号时，输出的也应该是数字信号；因此，该装置还包括第三处理单元80，也就是数模转换器，当单声道原始音频信号为音频模拟信号时，把进行处理之后的音频信号，也就是音频合成信号，转化成音频模拟信号后输出。

Claims (8)

1.一种立体声道音频信号处理装置，其特征在于，包括：分频单元、相位差识别单元、相位调节单元和合成单元：

所述分频单元，用于根据预设的多个特征频率，对接收的立体声道音频信号进行分频处理，得到分别以各所述预设的特征频率为中心频率的多个特征音频信号；所述立体声道音频信号包括：至少一个第一单声道音频信号和多个第二单声道音频信号，所述第一单声道音频信号与多个所述第二单声道音频信号所构成的平面相交；

所述相位差识别单元，用于识别各相同频段的各特征音频信号两两之间的相位差；

所述相位调节单元，用于根据预设的相位调节矩阵和所述相位差，调节各相同频段的各声道特征音频信号两两之间的相位，得到调节相位后的多个特征音频信号；

所述合成单元，用于分别将所述调节相位后的多个特征音频信号进行合成，得到立体声道音频合成信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分频单元包括：

多个分频子单元，用于根据预设的多个特征频率，对输入所述分频子单元的单声道音频信号进行分频处理，得到分别以各所述预设的特征频率为中心频率的单声道特征音频信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述相位调节单元包括：

多个相位调节子单元，用于分别根据预设的相位调节矩阵和所述相位差，调节各相同频段的各声道特征音频信号两两之间的相位，得到调节相位后的多个特征音频信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述合成单元包括：

多个合成子单元，用于将所述多个调节相位后的单声道特征音频信号进行合成，得到单声道音频合成信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：控制单元，用于控制所述分频单元、所述相位差识别单元、所述相位调节单元、所述合成单元进行音频信号的传输。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：第一处理单元、第二处理单元，其中：

所述第一处理单元，用于获取立体声道原始音频信号，把所述立体声道原始音频信号转化成音频数字信号，并传输给所述第二处理单元；

所述第二处理单元，用于对所述音频数字信号进行预处理，得到所述立体声道音频信号，所述预处理至少包括：滤波处理、位置调节、音量调节。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一处理单元还用于：当所述立体声道原始音频信号为音频数字信号时，把所述音频数字信号直接传输给所述第二处理单元。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：第三处理单元，当所述立体声道原始音频信号为音频模拟信号时，用于把所述立体声道音频合成信号转化成音频模拟信号。

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