DE112012006457T5

DE112012006457T5 - Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät

Info

Publication number: DE112012006457T5
Application number: DE112012006457.7T
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Electric Corporat Kimura Masaru; c/o Mitsubishi Electric Corpora Yamazaki Takashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2032-12-15
Also published as: WO2013183103A1; US20150030181A1; DE112012006457B4; CN104137568B; US9552826B2; WO2013183185A1; CN104137568A

Abstract

Ein Gerät umfasst einen HPF 702, der Frequenzcharakteristiken eines Zielsignals ändert; eine Phasenkorrektureinheit 701, welche die Phasencharakteristiken des Zielsignals korrigiert, um die Phasencharakteristiken nahezu gleich Phasencharakteristiken des HPF 702 zu machen; einen ersten Multiplizierer 705, der die Verstärkung des Signals einstellt, das von der Phasenkorrektureinheit 701 ausgegeben wird; einen zweiten Multiplizierer 706, der die Verstärkung des Signals einstellt, das von dem HPF 702 ausgegeben wird; eine Koeffizientenbestimmungseinheit, welche die Verstärkungskoeffizienten des ersten und zweiten Multiplizierers 705 und 706 in einer solchen Weise bestimmt, dass die Summe des Verstärkungskoeffizienten des ersten Multiplizierers 705 und der Verstärkungskoeffizienten des zweiten Multiplizierers 706 zu einem festen Wert wird; und einen Addierer 713, der die beiden Signale addiert, die von dem ersten Multiplizierer 705 und zweiten Multiplizierers 706 ausgegeben werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungstechnik zum Verbessern von Verzerrung oder Knistern bei Audiosignalwiedergabe.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bei einem Lautsprecherwiedergabesystem, das ein Audiosignal wie Musik oder Durchsage mit einem Lautsprecher wiedergibt, gibt es einige Fälle, wo sich die Qualität des Klangs wegen Verzerrung oder Knistern verschlechtert. Die Ursache der Verzerrung oder Knisterns wird grob in zwei Kategorien unterteilt. Der erste ist der Fall, bei dem das Eingangssignal an einen Lautsprecher verzerrt ist, und der zweite ist der Fall, bei dem die Verzerrung oder Knistern auftritt, weil das Eingangssignal die Wiedergabegrenze von einem Lautsprecher überschreitet, obwohl er keine Verzerrung hat.
Der erste Fall kann wie folgt erklärt werden. In letzter Zeit korrigiert eine zunehmende Anzahl von Audiosignalwiedergabesystemen die Frequenzcharakteristiken oder stellt die Lautstärke durch digitale Verarbeitung ein. Bei der Korrektur der Frequenzcharakteristiken besteht die Möglichkeit, wenn eine Hochfrequenzkomponente zum Beispiel um 10 dB erhöht ist, dass das digitale Signal bei der Lautstärke von nicht weniger als –10 dBFS gesättigt ist. Hier repräsentiert 0 dBFS die maximale Amplitude des digitalen Signals. Entsprechend wird der reproduzierte Klang bei hoher Lautstärke digital verzerrt, so dass sich die Klangqualität verschlechtert. 2 zeigt ihr Verhalten.
In 2 zeigt die vertikale Achse die Amplitudenstärke des digitalen Signals, und die horizontale Achse zeigt die Frequenz. Darüber hinaus ist die Region, in der das Signal gesättigt ist und das Knistern entsteht, durch grau dargestellt, und die Grenze wird durch eine dicke Linie bezeichnet. Bezugszeichen 201, 202 und 203 bezeichnen ein Beispiel für die Frequenzcharakteristiken des digitalen Audiosignals, bei dem die Frequenzcharakteristiken korrigiert sind: 201 zeigt die Charakteristik, bei der die Lautstärke gering ist; 202 bezeichnet die Charakteristik, bei der die Lautstärke angemessen ist; und 203 zeigt die Charakteristik, bei der die Lautstärke hoch ist. Bei der mit 201 oder 202 bezeichneten Lautstärke tritt kein Knistern auf, da das Audiosignal 0 dBFS nicht überschreitet, was das Genießen der ursprünglichen Klangqualität ermöglicht. Wenn jedoch das Volumen wie durch 203 bezeichnet erhöht ist, überschreitet die Signalstärke eines Teils der Hochfrequenzkomponente 0 dBFS und ist digital gesättigt. Wenn sich das Signal sättigt, verursacht es Verzerrungen oder Knistern, was die Klangqualität verschlechtert.
Somit gibt es, wenn man versucht, das digitale Signal zu reproduzieren, dessen Frequenzcharakteristik bei einer hohen Lautstärke korrigiert ist, einige Fälle, bei denen eine bestimmte Frequenzkomponente 0 dBFS überschreitet, die maximale Amplitude des digitalen Signals. Dies wird die Sättigung des Signals verursachen, das die Verzerrung oder Knistern mit sich bringt.
Als nächstes wird der zweite Fall beschrieben, der Verzerrungen oder Knistern wegen Überschreitung der Wiedergabegrenze des Lautsprechers bringen wird.
In Bezug auf die Lautsprecherwiedergabe weist die Membran eines Lautsprechers eine maximale Auslenkung auf, bis zu der sie schwingen kann. Wird ein Eingangssignal eingegeben, das diese überschreitet, kann die Lautsprechermembran nicht gut schwingen, was Verzerrung oder Knistern verursachen kann. Hier hängt die Auslenkung der Lautsprechermembran von der Frequenz des Eingangssignals ab. 3 zeigt die Verhältnisse. 3 zeigt die Auslenkung der Lautsprechermembran, wenn ein Signal an den Lautsprecher eingegeben wird, während nur seine Frequenz variiert und seine Spannung (V) beibehalten wird. In 3 ist, obwohl die tatsächlichen Charakteristiken um F0 in einer Weise variieren, dass sie wegen des Unterschieds in dem Q-Wert, der den Dämpfungsgrad darstellt, runder oder flacher als jene von 3 werden, eine allgemeine Tendenz beständig. Zusätzlich wird, da die vorliegende Erfindung anwendbar auf einen Lautsprecher mit von den Auslenkungscharakteristiken in 3 unterschiedlichen Charakteristiken ist, die folgende Beschreibung unter der Annahme gemacht, dass die Auslenkungscharakteristiken der Lautsprechermembran aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung wie in 3 sind.
Wie in 3 gezeigt, ist die Auslenkung der Lautsprechermembran bei Frequenzkomponenten niedriger als F0 (der minimalen Resonanzfrequenz des Lautsprechers) annähernd konstant, und nimmt mit einer Flanke von etwa –12 dB / Oktave für die Frequenzkomponenten höher als F0 ab. Dies zeigt, dass die Lautsprechermembran mit einer größeren Auslenkung vibriert, wenn die niedrigeren Frequenzkomponenten in der Nähe von F0 in den Lautsprecher eingegeben werden, als wenn die höheren Frequenzkomponenten eingegeben werden. Dementsprechend wird, wenn das Signal einschließlich einer Reihe von Niederfrequenzkomponenten in den Lautsprecher eingegeben und seine Spannung erhöht wird, seine Auslenkung die maximale Auslenkung der Membran bei einer bestimmten Spannung oder höher überschreiten wird. Mit anderen Worten, wenn das Signal mehrere Niederfrequenzkomponenten einschließt und seine Spannung erhöht wird, ist es wahrscheinlich, dass die Auslenkung die Wiedergabegrenze des Lautsprechers überschreiten wird. 4 zeigt das Verhalten.
In 4 zeigt die vertikale Achse die Amplitudenstärke des Signals und die horizontale Achse zeigt seine Frequenz. Außerdem ist die Region, in der die Auslenkung die Auslenkungsgrenze der Lautsprechermembran überschreiten und damit das Knistern auftreten kann in grau dargestellt, und ihre Grenze durch eine dicke Linie gekennzeichnet. Hier weist, da die Charakteristiken von 4 Charakteristiken für die Amplitude des Audiosignals sind, die Auslenkungsgrenze der Lautsprechermembran eine Flanke von +12 dB / Oktave auf, welche sich von der Flanke der Charakteristiken der Auslenkung des in 3 gezeigten Lautsprechers unterscheidet.
Zusätzlich bezeichnen die Bezugszeichen 401, 402 und 403 die Frequenzcharakteristiken des Audiosignals, das von dem Lautsprecher unter der Annahme wiedergegeben wird, dass das Signal eine Reihe von insbesondere Niederfrequenzkomponenten einschließt. Das Bezugszeichen 401 bezeichnet die Charakteristiken, wenn die Lautstärke gering ist, 402 bezeichnet die Charakteristiken, wenn die Lautstärke moderat ist, und 403 bezeichnet die Frequenzcharakteristiken, wenn die Lautstärke hoch ist. Solange die Wiedergabe bei niedriger Laustärke durchgeführt wird, wie durch 401 angegeben, wird selbst das Audiosignal einschließlich einer Reihe von Niederfrequenzkomponenten nicht bewirken, dass die Lautsprechermembran ihre maximale Auslenkung überschreitet. Somit tritt das Knistern nicht auf, was ein Genießen der ursprünglichen Klangqualität ermöglicht. Wie jedoch durch 402 oder 403 bezeichnet ist wird, wenn die Lautstärke erhöht wird, die Lautsprechermembran ihre maximale Auslenkung überschreiten, was bewirken kann, dass Verzerrung oder Knistern auftritt und die Klangqualität verschlechtert.
Auf diese Weise kann, wenn das Signal eingegeben wird, das bewirkt, dass die Membran die maximale Auslenkung überschreitet, die Membran nicht gut schwingen, was zu der Verzerrung oder einem Knistern führt.
Da die Verzerrung oder ein Knistern in dem ursprünglichen Audiosignal nicht eingeschlossen ist, werden diese ein Genießen von Musik sehr erschweren.
Im Hinblick auf dieses Problem wird die Verzerrung oder ein Knistern üblicherweise durch eine Verarbeitungskonfiguration wie in 17 gezeigt reduziert. In 17 leitet die Konfiguration ein Eingangssignal 1301 durch einen HPF (Hochpassfilter) 1302, der Niederfrequenzkomponenten unterdrückt und ein Signal 1303 ausgibt. Da die Konfiguration die Niederfrequenzkomponenten, die das Knistern verursachen werden, vor Eingeben in den Lautsprecher unterdrücken kann, kann sie den Erzeugungsanteil der Verzerrung oder eines Knisterns reduzieren. Da jedoch die herkömmliche Technik die Niederfrequenzkomponenten durch den HPF 1302 unterdrückt, stellt sich, selbst wenn das wiederzugebende Signal nur eine kleine Reihe von Niederfrequenzkomponenten aufweist und das Knistern nicht auftritt wenn der Lautsprecher mit hoher Spannung betrieben wird, da die Niederfrequenzkomponenten immer unterdrückt werden, ein Problem, nicht in der Lage zu sein, den Originalklang wiederzugeben. Darüber hinaus unterdrückt, selbst wenn das Knistern nicht ohne Durchleiten durch den Hochpassfilter 1302 auftritt, weil die Betriebsspannung des Lautsprechers nicht so hoch ist, die herkömmliche Technik immer die Niederfrequenzkomponenten, womit sich ein Problem stellt, nicht in der Lage zu sein, den Originalklang wiederzugeben. Mit anderen Worten hat die herkömmliche Technik ein Problem einen Zuhörer daran zu hindern, die ursprüngliche Klangqualität zu genießen, durch übermäßiges Unterdrücken der Niederfrequenzkomponenten, um das Knistern bei großem Spannungsbetrieb (bei der hohen Lautstärke) zu verhindern.
Als eine Technik, um den Problemen abzuhelfen, ist zum Beispiel in Patentdokument 1 eine Technik offenbart. 18 ist ein Blockdiagramm der Verarbeitung eines in einem Patentdokument 1 offenbarten Amplitudenbegrenzungsgeräts. Gemäß dem Patentdokument 1 erkennt es in der Amplitudenbegrenzung zum Unterdrücken des übermäßigen Eingangs den Umfang der Verzerrung aufgrund Amplitudenbegrenzungscharakteristiken, und steuert die Verstärkung für jedes Frequenzband in Übereinstimmung mit dem Umfang, wodurch die Verschlechterung der Klangqualität aufgrund der Amplitudenbegrenzung reduziert wird.
STAND DER TECHNIK DOKUMENT
PATENT DOCUMENT

Patentdokument 1: Veröffentlichtes Japanisches Patent Nr. 2009-147701 .

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Die in dem vorstehenden Patentdokument 1 offenbarte Technik weist jedoch ein Problem des Verschlechterns der Klangqualität durch übermäßiges Unterdrücken einer Frequenzkomponente auf, die ursprünglich nicht unterdrückt werden soll, weil eine zu unterdrückende Frequenzkomponente an eine Bandbreite der Teilung geknüpft ist. Betrachten wir zum Beispiel den Fall, bei dem eine Bandbreite von einem Teilband, geteilt durch einen BPF (Bandpassfilter), 100 Hz ist. In diesem Fall kann, wenn ein Signal, das eine erhöhte Frequenzkomponente bei 60 Hz oder weniger aufweist, eingegeben wird, das Knistern in erster Linie durch lediglich das Unterdrücken der Signalkomponente von 60 Hz oder weniger verhindert werden. Die vorstehende Technik jedoch unterdrückt die Stärke der gesamten Signalkomponente von 0 bis 100 Hz, wodurch die Komponente (Komponente von 60 bis 100 Hz) abweichend von der zu unterdrückenden Frequenzkomponente unterdrückt wird. Darüber hinaus verfügt, obwohl die Auslenkung der Lautsprechermembran Frequenzcharakteristiken wie in 3 gezeigt aufweist, das in dem Patentdokument 1 offenbarte Amplitudenbegrenzungsgerät nicht über die Verarbeitungskonfiguration, welche die Frequenzcharakteristiken der Auslenkung wiederspiegelt. Dementsprechend kann mit Sicherheit gesagt werden, dass es nicht die Funktion des Verhinderns des Knisterns hat, das erzeugt wird, wenn die Auslenkung die maximale Auslenkung der Lautsprechermembran überschreitet.
Die vorliegende Erfindung wird implementiert, um die vorstehenden Probleme zu lösen. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät bereitzustellen, das in der Lage ist, die Verzerrung und ein Knistern bei Lautsprecherwiedergabe zu verhindern, während die Klangqualität beibehalten wird.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Ein Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfasst; einen Filter, der Frequenzcharakteristiken eines Zielsignals modifiziert; eine Phasenkorrektureinheit, die Phasencharakteristiken des Zielsignals korrigiert, um die Phasencharakteristiken nahezu gleich den Phasencharakteristiken des Filters zu machen; einen ersten Multiplizierer, der eine Verstärkung eines Signalausgangs von der Phasenkorrektureinheit einstellt; einen zweiten Multiplizierer, der eine Verstärkung eines Signalausgangs von dem Filter einstellt; eine Koeffizientenbestimmungseinheit, die Verstärkungskoeffizienten des ersten und zweiten Multiplizierers in einer Weise einstellt, dass eine Summe des Verstärkungskoeffizienten des ersten Multiplizierers und der Verstärkungskoeffizienten des zweiten Multiplizierers zu einem konstanten Wert werden; und einen Addierer, der die beiden Signale addiert, welche von dem ersten Multiplizierer und dem zweiten Multiplizierer geliefert werden.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann diese ein Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät anbieten, das in der Lage ist, die Verzerrung oder ein Knistern der Lautsprecherwiedergabe zu verhindern, während die Klangqualität beibehalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das ein Prinzip eines Frequenzcharakteristikmodifikationsgeräts einer Ausführungsform 1 zeigt;
2 ist ein Diagramm, das Beziehungen zwischen den Amplitudengrenzen eines Digitalsignals und Frequenzcharakteristiken einer Klangquelle darstellt;
3 ist ein Diagramm, das Auslenkungscharakteristiken von einer Lautsprechermembran darstellt;
4 ist ein Diagramm, das Beziehungen zwischen Schwingungsgrenzen eines Lautsprechers und Frequenzcharakteristiken einer Klangquelle darstellt;
5 ist ein Diagramm, das einen Übergang von Frequenzcharakteristiken aufgrund von zwei Verstärkungen des Frequenzcharakteristikmodifikationsgeräts der Ausführungsform 1 zeigt;
6 ist ein Diagramm, das ein Prinzip eines Frequenzcharakteristikmodifikationsgeräts einer Ausführungsform 2 zeigt;
7 ist ein Diagramm, das einen Übergang von Frequenzcharakteristiken aufgrund von zwei Verstärkungen des Frequenzcharakteristikmodifikationsgeräts der Ausführungsform 2 darstellt;
8 ist ein Diagramm, das ein Prinzip eines Frequenzcharakteristikmodifikationsgeräts einer Ausführungsform 3 zeigt;
9 ist ein Diagramm, das einen Übergang von Frequenzcharakteristiken aufgrund von drei Verstärkungen des Frequenzcharakteristikmodifikationsgeräts der Ausführungsform 3 zeigt;
10 ist ein Diagramm, das ein Prinzip eines Frequenzcharakteristikmodifikationsgeräts einer Ausführungsform 4 zeigt;
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit des Frequenzcharakteristikmodifikationsgeräts der Ausführungsform 4 zeigt;
12 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit des Frequenzcharakteristikmodifikationsgeräts der Ausführungsform 4 zeigt;
13 ist ein Diagramm, das ein Bild der Addition von Oberwellen entsprechend der Niederfrequenzbereichsdämpfungswirkung der Ausführungsform 4 darstellt;
14 ist ein Diagramm, das ein Prinzip eines Frequenzcharakteristikmodifikationsgeräts einer Ausführungsform 5 zeigt;
15 ist ein Diagramm, das ein Bild der Addition von Oberwellen entsprechend der Niederfrequenzbereichsdämpfungswirkung der Ausführungsform 5 darstellt;
16 ist ein Diagramm, das ein Prinzip eines Frequenzcharakteristikmodifikationsgeräts einer Ausführungsform 6 zeigt;
17 ist ein Diagramm, das ein Prinzip einer herkömmlichen Technik zeigt; und
18 ist ein Verarbeitungsblockdiagramm eines Amplitudenbegrenzungsgeräts einer herkömmlichen Technik.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Die beste Ausführungsform zum Ausführen der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung genauer zu erläutern.
AUSFÜHRUNGSFORM 1
1 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
Ein Eingangssignal 101, bereitgestellt an ein Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wird aufgeteilt und einer Phasenkorrektureinheit 701 und einem HPF 702 zugeführt.
Die Phasenkorrektureinheit 701 korrigiert, während sie die Frequenzamplitudencharakteristiken des Eingangssignals beibehält, ihre Phasencharakteristiken lediglich in der Weise, dass die Phasencharakteristiken nahezu gleich werden den Phasencharakteristiken des HPF 702, und stellt ein resultierendes Signal 703 einem ersten Multiplizierer 705 und einer Überhöhungseingangsschätzeinheit 102 bereit.
Hier wird nachstehend ein Verfahren zum Implementieren der Phasenkorrektureinheit 701 beschrieben, welche die Phase in einer derartigen Weise korrigiert, dass sie nahezu gleich der Phasencharakteristiken des HPF 702 wird. Beim Implementieren des HPF 702 mit einer einzigen Stufe eines IIR-Filters zweiter Ordnung drehen seine Phasencharakteristiken lediglich 90 Grad bei der Grenzfrequenz und drehen schrittweise bei den folgenden Frequenzkomponenten bis 180 Grad. Die Phasenkorrektureinheit 701, die solche Phasencharakteristiken erreicht, kann durch einem Allpassfilter basierend auf einem IIR-Filter erster Ordnung aufgebaut sein. Zusätzlich drehen, beim Implementieren des HPF mit zwei Stufen eines IIR-Filters zweiter Ordnung, seine Phasencharakteristiken lediglich 180 Grad an der Grenzfrequenz und drehen schrittweise bei den folgenden Frequenzkomponenten bis 360 Grad. Die Phasenkorrektureinheit, die solche Phasencharakteristiken erreicht, kann durch einen Allpassfilter basierend auf einem IIR-Filter zweiter Ordnung aufgebaut sein. Darüber hinaus können beim Implementieren des HPF mit N Stufen eines IIR-Filters zweiter Ordnung die gleichen Phasencharakteristiken durch geeignetes Verbinden von Allpassfiltern des IIR erster Ordnung und Allpassfiltern des IIR zweiter Ordnung in Serie erreicht werden. Zusätzlich kann beim Implementieren des HPF mit einem FIR-Filter, da die Phasencharakteristiken eine lineare Phase haben, die Phasenkorrektureinheit 701 durch Stichprobenverzögerungsverarbeitung (sampling-delay processing) konfiguriert werden. Somit kann die Phasenkorrektureinheit 701 mit gleichen Phasencharakteristiken wie der HPF 702 implementiert werden.
Die Überhöhungseingangsschätzeinheit 102 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501. Die Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501 schätzt die Auslenkung der Lautsprechermembran beim Wiedergeben des Signals 703 unter Verwenden von Information 502 wie der Lautstärke und F0 des Ziellautsprechers, und gewinnt eine erste Lautsprechermembranauslenkung 707. Gleichermaßen schätzt sie die Auslenkung der Lautsprechermembran beim Wiedergeben des Signals 704, und gewinnt eine zweite Lautsprechermembranauslenkung 708. Als ein konkretes Beispiel der Auslenkungsschätzung wird ein LPF bereitgestellt, der einen IIR-Filter zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz F0 verwendet. Ein folgendes Durchleiten des Eingangssignals durch den LPF, gefolgt durch Multiplizieren der Lautstärke, wird einen Wert ergeben, der ungefähr proportional zu der Auslenkung des Ziellautsprechers ist. Zudem kann, weil der LPF, der den IIR-Filter zweiter Ordnung verwendet, seinen Q-Wert verändern kann, er die Schätzgenauigkeit durch variieren des Q-Werts in Beantwortung des Dämpfungsgrad des Ziellautsprechers verbessern. Es versteht sich von selbst, dass andere Verfahren möglich sind, wie Simulieren der Auslenkungscharakteristiken der Membran des Ziellautsprechers durch einen FIR-Filter.
Die derart gewonnenen zwei Lautsprechermembranauslenkung 707 und 708 werden an die Steuerung 105 bereitgestellt.
Die Steuerung 105 gewinnt die zwei Verstärkungskoeffizienten in einer solchen Weise, dass wenn die zwei Eingangslautsprechermembranauslenkungen 707 und 708 mit den Verstärkungskoeffizienten, die sich voneinander unterscheiden, entsprechend multipliziert werden, gefolgt durch Addition, der absolute Wert der Amplitude innerhalb eines vorgeschriebenen Schwellenwerts liegt, wobei die Summe der beiden Verstärkungskoeffizienten als eins angenommen wird.
Ein Variieren der beiden Verstärkungskoeffizienten unter solchen Bedingungen kann unterschiedliche Niederfrequenzbereichsdämpfungseffekte implementieren. 5 zeigt Übergänge von Frequenzcharakteristiken aufgrund der zwei Verstärkungskoeffizienten beim Implementieren des HPF 702 mit zwei Stufen von IIR-Filtern zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 80 Hz und Implementieren der Phasenkorrektureinheit 701 mit einer einzigen Stufe des Allpassfilters eines IIR zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 80 Hz. Zusätzlich zeigt, unter der Annahme, dass in 5 der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 707 A1 ist und der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 708 A2 ist, die Kurve 301 Charakteristiken von A1 = A2 = 1,0 und 0,0, und die Kurve 302 Charakteristiken von A1 = A2 = 0,1 und 0,9, und die Kurve 303 Charakteristiken von A1 = A2 = 0,0 und 1,0. Dies gibt an, dass verschiedene Niederfrequenzdämpfungscharakteristiken zwischen den Eigenschaften komplett flacher Charakteristiken (A1 = 1,0, A2 = 0,0), und den gleichen Charakteristiken wie den zwei Stufen der IIR-Filters zweiter Ordnung mit der Grenzfrequenz von 80 Hz (A1 = 0.0, A2 = 1,0) implementiert werden können. Zusätzlich können, für die Frequenzkomponenten nicht weniger als wie für die Grenzfrequenz, da die Komponenten mit der gleichen Phase in Verhältnissen von insgesamt eins addiert werden, die flachen Charakteristiken ohne Stärkenschwankungen beibehalten werden.
Ein konkretes Verfahren zum Berechnen solcher zwei Verstärkungskoeffizienten kann durch Gewinnen von A1 und A2 implementiert werden, das den folgenden Ausdruck (1) erfüllt, in welchem X1 die Lautsprechermembranauslenkung 707 ist, X2 die Lautsprechermembranauslenkung 707 ist, A1 der Verstärkungskoeffizient entsprechend zu X1 ist, A2 der Verstärkungskoeffizient entsprechend zu X2 ist und T der vorgeschriebene Schwellenwert ist. T > ABS(X1·A1 + X2·A2) (1) A1 + A2 = 1 wobei ABS(x) den absoluten Wert von x bezeichnet.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, um die Änderung der Frequenzcharakteristiken auf einen minimal notwendigen Betrag zu begrenzen, eine Kombination zu gewinnen, bei welcher der Wert A1 nahe an einer unter den Kombinationen von A1 und A2 liegt, die den vorstehenden Ausdruck (1) erfüllt. Dies liegt daran, dass A1 das Signal ist, das aus der Korrektur lediglich der Phasencharakteristiken resultiert und wenn sich A1 an eins annähert, die Frequenzcharakteristiken weniger Modifikation aufweisen. Um solche Verstärkungskoeffizienten zu erhalten, plaziere man A1 = 1 zuerst, gewinne ABS (X1·A1 + X2·A2) bei schrittweisem Reduzieren des Werts A1, und nehme die Werte A1 und A2, wenn ABS (X1·A1 + X2·A2) kleiner als T wird.
Der so erhaltene Wert A1 wird dem ersten Multiplizierer 705 als Verstärkungskoeffizient 709 bereitgestellt. Zusätzlich wird der Wert A2 dem zweiten Multiplizierer 706 als Verstärkungskoeffizient 710 bereitgestellt.
Der erste Multiplizierer 705 multipliziert das Eingangssignal 703 mit dem Verstärkungskoeffizienten 709 und stellt das resultierende Signal 711 an einen Addierer 713 bereit.
Der zweite Multiplizierer 706 multipliziert das Eingangssignal 704 mit dem Verstärkungskoeffizienten 710 und stellt das resultierende Signal 712 an den Addierer 713 bereit.
Der Addierer 713 addiert die beiden Eingangssignale 711 und 712 und gibt das resultierende Signal als Ausgangssignal 107 aus.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Verarbeitungskonfiguration der Ausführungsform 1 verhindern, dass das wiedergegebene Audiosignal ein übermäßiger Eingang wird. Folglich bietet die vorliegende Erfindung einen Vorteil in der Lage zu sein, die Verzerrung und ein Knistern zu reduzieren. Zusätzlich bietet ein Absenken der Grenzfrequenz so weit wie möglich durch die Steuerung einen Vorteil in der Lage zu sein, die Verzerrung und ein Knistern mit der minimal erforderlichen Frequenzcharakteristikmodifikation zu verhindern.
AUSFÜHRUNGSFORM 2
Betreffend das digitale Audiosignal, das durch die Frequenzcharakteristikkorrektur durchgeleitet wird, die seine Hochfrequenzkomponenten sehr korrigiert, wird auch das Ersetzen des HPF 702, wie in der Ausführungsform 1 durch einen LPF beschrieben, ein Modifizieren der Frequenzcharakteristiken des Signals ermöglichen, um nicht die maximale Amplitude des digitalen Signals zu überschreiten. 6 zeigt eine Verarbeitungskonfiguration einer Ausführungsform, die das HPF 702 durch ein LPF ersetzt.
Das an das Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät bereitgestellte Eingangssignal 101 wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgeteilt und an die Phasenkorrektureinheit 701 und LPF 901 zugeführt.
Die Phasenkorrektureinheit 701 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharakteristiken des Eingangssignals beibehalten werden, lediglich die Phasencharakteristiken in einer solchen Weise, dass die Phasencharakteristiken nahezu gleich den Phasencharakteristiken des LPF 901 werden, und liefert das resultierende Signal 703 an den ersten Multiplizierer 705 und eine Überhöhungseingangsberechnungseinheit 102.
Der LPF 901 führt die Filterverarbeitung des Eingangssignals 101 durch und liefert das resultierende Signal 902 an den zweiten Multiplizierer 706 und Überhöhungseingangsberechnungseinheit 102.
Hier wird, da die Phasenkorrektureinheit 701 durch einen Allpassfilter oder eine Stichprobenverzögerungsverarbeitung in der gleichen Weise wie die bei der Ausführungsform 1 implementiert werden kann, ihre detaillierte Beschreibung weggelassen.
Die Überhöhungseingangsberechnungseinheit 102 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Digitalsignalamplitudenberechnungseinheit 601. Die Digitalsignalamplitudenberechnungseinheit 601 gewinnt die erste Amplitude 707 durch Multiplizierender Lautstärke 602 mit dem Eingangssignal 703. Ebenso gewinnt es die zweite Amplitude 708 durch Multiplizieren der Lautstärke 602 mit dem Eingangssignal 902.
Die beiden so erhaltenen Amplituden 707 und 708 werden der Steuerung 105 zugeführt.
Die Steuerung 105 erhält die zwei Verstärkungskoeffizienten in einer solchen Weise, dass wenn die zwei Eingangsamplituden 707 und 708 durch zwei unterschiedliche Verstärkungskoeffizienten entsprechend multipliziert werden, gefolgt von einer Addition, der absolute Wert der Amplitude innerhalb eines vorgeschriebenen Schwellenwerts liegt, wobei die Summe der beiden Verstärkungskoeffizienten mit eins angenommen wird. Zudem ist, obwohl der vorgeschriebene Schwellenwert üblicherweise auf 0 dBFS gesetzt wird, sie nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann sie auf einen niedrigeren Wert als diesen gesetzt werden, wenn die Übereinstimmung zwischen der Lautsprechereingangstoleranz und des Verstärkerausgangs nicht bekannt ist, und wenn es erwünscht ist, den Ausgang des Verstärkers zu begrenzen.
Ein Variieren der beiden Verstärkungskoeffizienten unter solchen Bedingungen kann unterschiedliche Hochfrequenzdämpfungseffekte implementieren. 7 zeigt Übergänge der Frequenzcharakteristiken aufgrund der zwei Verstärkungskoeffizienten beim Implementieren des LPF 702 mit zwei Stufen von IIR-Filtern zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 6000 Hz und ein Implementieren der Phasenkorrektureinheit 701 mit einer einzelnen Stufe eines IIR-Allpassfilters zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 6000 Hz. Zusätzlich zeigt, unter der Annahme, dass in 7 der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 707 A1 und der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 708 A2 ist, die Linie 801 Charakteristiken von A1 = A2 = 1.0 und 0.0, die Kurve 802 Charakteristiken von A1 = A2 = 0,1 und 0,9 und die Kurve 803 Charakteristiken von A1 = A2 = 0,0 und 1,0. Dies gibt an, dass unterschiedliche Hochfrequenzdämpfungscharakteristiken von den komplett flachen Charakteristiken (A1 = 1,0, A2 = 0,0) bis zu den Charakteristiken der zwei Stufen des IIR-Filters zweiter Ordnung mit der Grenzfrequenz von 6000 Hz (A1 = 0.0, A2 = 1,0) implementiert werden können. Zusätzlich können, betreffend die Frequenzkomponenten, die nicht größer als die Grenzfrequenz sind, da die Komponenten mit der gleichen Phase anteilig zu insgesamt eins addiert werden, die flachen Charakteristiken ohne Stärkenschwankungen beibehalten werden. Betreffend ein konkretes Berechnungsverfahren der zwei Verstärkungskoeffizienten wird, da diese in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform 1 berechnet werden, die Beschreibung davon weggelassen.
Der so erhaltene Wert A1 wird dem ersten Multiplizierer 705 als Verstärkungskoeffizient 709 zugeführt. Ebenfalls wird der Wert A2 dem zweiten Multiplizierer 706 als Verstärkungskoeffizient 710 zugeführt.
Der erste Multiplizierer 705 multipliziert das Eingangssignal 703 mit dem Verstärkungskoeffizienten 709 und führt das resultierende Signal 711 dem Addierer 713 zu.
Der zweite Multiplizierer 706 multipliziert das Eingangssignal 704 mit dem Verstärkungskoeffizienten 710 und führt das resultierende Signal 712 dem Addierer 713 zu.
Der Addierer 713 addiert die beiden Eingangssignale 711 und 712 und gibt das resultierende Signal als Ausgangssignal 107 aus.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Verarbeitungskonfiguration der Ausführungsform 2 die Amplitude des digitalen Audiosignals unterdrücken, welche die Hochfrequenzkomponente sehr korrigiert, wobei sich einen Vorteil bietet in der Lage zu sein, die Verzerrung und ein Knistern zu reduzieren. Da zudem die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform die Grenzfrequenz des LPF so hoch wie möglich machen kann, bietet sie einen Vorteil in der Lage zu sein, die Verzerrung und ein Knistern durch die minimal notwendige Modifikation der Frequenzcharakteristiken zu verhindern.
AUSFÜHRUNGSFORM 3
Obwohl die Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit durch die Einphasenkorrektureinheit und den einzelnen HPF oder LPF in der Ausführungsform 1 oder 2 implementiert ist dies nicht wesentlich. Die Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit kann durch eine Mehrzahl von Phasenkorrektureinheiten und eine Mehrzahl von HPF oder LPF implementiert werden.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, das die Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit unter Verwenden von drei Phasenkorrektureinheiten und drei HPFs implementiert. Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
Das Eingangssignal 101, das dem Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zugeführt wird, wird in drei Teile aufgeteilt, und wird einem ersten HPF 1101, einem zweiten HPF 1102 und einem dritten HPF 1103 zugestellt.
Das erste HPF 1101 führt die Filterverarbeitung des Eingangssignals durch und führt das resultierende Signal 1104 einer ersten Phasenkorrektureinheit 1107 zu.
Der zweite HPF 1102 führt die Filterverarbeitung des Eingangssignals durch und führt das resultierende Signal 1105 einer zweiten Phasenkorrektureinheit 1108 zu.
Der dritte HPF 1103 führt die Filterverarbeitung des Eingangssignals durch und führt das resultierende Signal 1106 einer dritten Phasenkorrektureinheit 1109 zu.
Die erste Phasenkorrektureinheit 1107 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharakteristiken des Signals beibehalten werden, lediglich die Phasencharakteristiken des Signals in einer solchen Weise, dass die Phasencharakteristiken nahezu gleich der Phasencharakteristiken, wenn die Verarbeitung sowohl des zweiten HPF 1102 als auch dritten HPF 1103 durchgeführt worden ist, und führt das resultierende Signal 1110 einen ersten Multiplizierer 1113 und der Überhöhungseingangsberechnungseinheit 102 zu.
Die zweite Phasenkorrektureinheit 1108 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharakteristiken des Signals beibehalten werden, lediglich die Phasencharakteristiken des Signals in einer solchen Weise, dass die Phasencharakteristiken nahezu gleich der Phasencharakteristiken werden, wenn die Verarbeitung sowohl des ersten HPF 1101 als auch dritten HPF 1103 durchgeführt worden ist, und führt das resultierende Signal 1111 einem zweiten Multiplizierer 1114 und der Überhöhungseingangsberechnungseinheit 102 zu.
Die dritte Phasenkorrektureinheit 1109 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharakteristiken des Signals beibehalten werden, lediglich die Phasencharakteristiken des Signals in einer solchen Weise, dass die Phasencharakteristiken nahezu gleich der Phasencharakteristiken werden, wenn die Verarbeitung sowohl des ersten HPF 1101 als auch des zweiten HPF 1102 ausgeführt wurde, und führt das resultierende Signal 1112 einem dritten Multiplizierer 1115 und der Überhöhungseingangsberechnungseinheit 102 zu.
Hier wird, da jede Phasenkorrektureinheit durch eine Allpassfilter oder eine Stichprobenverzögerungsverarbeitung wie bei der Ausführungsform 1 durchgeführt werden, die detaillierte Beschreibung weggelassen.
Die Überhöhungseingangsberechnungseinheit 102 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501. Die Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501 schätzt die Verschiebung der Lautsprechermembran beim Wiedergeben des Signals 1110 unter Verwenden der Information 502 wie der Lautstärke und F0 des Ziellautsprechers und gewinnt die erste Lautsprechermembranauslenkung 1116. Ebenso schätzt sie die Auslenkung der Lautsprechermembran bei der Wiedergabe des Signals 1111 und gewinnt die zweite Lautsprechermembranauslenkung 1117. Ebenso schätzt sie die Auslenkung der Lautsprechermembran bei der Wiedergabe des Signals 1112 und gewinnt die dritte Lautsprechermembranauslenkung 1118. Betreffend ein konkretes Beispiel für die Auslenkungsschätzung wird, da sie in der gleichen Weise wie die bei der Ausführungsform 1 gewonnen wird, ihre detaillierte Beschreibung weggelassen.
Die drei so erhaltenen Lautsprechermembranauslenkungen 1116, 1117 und 1118 werden der Steuerung 105 zugeführt.
Die Steuerung 105 enthält drei Verstärkungskoeffizienten in einer solchen Weise, dass wenn die drei Eingangslautsprechermembranauslenkungen 1116, 1117 und 1118 mit Verstärkungskoeffizienten, die sich voneinander unterscheiden, entsprechend multipliziert werden, gefolgt von Addition, kommt der absolute Wert der Amplitude innerhalb des vorgegebenen Schwellenwerts zu liegen, wobei angenommen wird, dass die Summe der drei Verstärkungskoeffizienten eins ist.
Ein Variieren der drei Verstärkungskoeffizienten unter solchen Bedingungen kann unterschiedliche Niederfrequenzbereichsdämpfungseffekte implementieren. 9 zeigt einen Übergang der Frequenzcharakteristiken aufgrund der drei Verstärkungskoeffizienten beim Implementieren des ersten HPF 1101 mit zwei Stufen der IIR-Filter zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 30 Hz, des zweiten HPF 1102 mit zwei Stufen der IIR-Filter zweiten Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 70 Hz, und des dritten HPF 1103 mit vier Stufen der IIR-Filter zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 140 Hz, und beim Implementieren der ersten Phasenkorrektureinheit 1107 mit einer Reihenschaltung aus einer einzelnen Stufe des IIR-Filters zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 70 Hz und zwei Stufen der IIR-Filter zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 140 Hz, der zweiten Phasenkorrektureinheit 1108 mit einer Reihenschaltung aus einer einzelnen Stufe des IIR-Filters zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 30 Hz und zwei Stufen des IIR-Filters zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 140 Hz, und der dritten Phasenkorrektureinheit 1109 mit einer Reihenschaltung aus einer einzelnen Stufe des IIR-Filters zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 30 Hz und einer einzelnen Stufe des IIR-Filters zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 70 Hz.
Zusätzlich zeigt in 9, vorausgesetzt, dass der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 1116 A1 ist, der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 1117 A2 ist, und der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 1118 A3 ist, die Kurve 901 die Charakteristiken, wenn A1 = 1,0, A2 = 0,0 und A3 = 0,0; die Kurve 902 die Charakteristiken, wenn A1 = 0,1, A2 = 0,9 und A3 = 0,0; die Kurve 903 die Charakteristiken, wenn A1 = 0.0, A2 = 1,0 und A3 = 0,0; die Kurve 904 die Charakteristiken, wenn A1 = 0.0, A2 = 0,1 und A3 = 0,9; und die Kurve 905 die Charakteristiken, wenn A1 = 0.0, A2 = 0,0 und A3 = 1,0. Dies zeigt, dass unterschiedliche Niederfrequenzdämpfungscharakteristiken von den Charakteristiken der zwei Stufen des IIR-Filters zweiter Ordnung mit der Grenzfrequenz von 30 Hz (A1 = 1,0, A2 = 0,0, A3 = 0,0) auf die Charakteristiken der vier Stufen des IIR-Filters zweiter Ordnung mit der Grenzfrequenz von 140 Hz (A1 = 0.0, A2 = 0.0, A3 = 1,0) implementiert werden können. Zusätzlich kann, betreffend die Frequenzkomponenten nicht kleiner als die Grenzfrequenz, weil die Komponenten mit der gleichen Phase anteilig zu insgesamt eins addiert werden, die flachen Charakteristiken ohne Schwankungen der Stärke beibehalten werden.
Darüber hinaus kann ein konkretes Verfahren zum Berechnen dieser drei Verstärkungskoeffizienten durch Gewinnen von A1, A2 und A3 implementiert werden, das den folgenden Ausdruck (2) erfüllt wird, in welchem X1 die Lautsprechermembranauslenkung 1116 ist, X2 die Lautsprechermembranauslenkung 1117 ist, X3 die Lautsprechermembranauslenkung 1118, A1 der Verstärkungskoeffizient für X1 ist, A2 der Verstärkungskoeffizient für X2 ist, A3 der Verstärkungskoeffizient für X3 ist und T der vorgeschriebene Schwellenwert. T > ABS(X1·A1 + X2·A2 + X3·A3) (2 ) A1 + A2 + A3 = 1 wobei ABS(x) den absoluten Wert von x bezeichnet.
Der so erhaltene Wert A1 wird dem ersten Multiplizierer 1113 als Verstärkungskoeffizient 1119 zugeführt. Ebenso wird der Wert A2 dem zweiten Multiplizierer 1114 als Verstärkungskoeffizient 1120 zugeführt, und der Wert A3 wird dem dritten Multiplizierer 1115 als Verstärkungskoeffizient 1121 zugeführt.
Der erste Multiplizierer 1113 multipliziert das Eingangssignal 1110 mit dem Verstärkungskoeffizienten 1119 und führt das resultierende Signal 1122 dem Addierer 713 zu.
Der zweite Multiplizierer 1114 multipliziert das Eingangssignal 1111 mit dem Verstärkungskoeffizienten 1120 und führt das resultierende Signal 1123 dem Addierer 713 zu.
Der dritte Multiplizierer 1115 multipliziert das Eingangssignal 1112 mit dem Verstärkungskoeffizienten 1121, und führt das resultierende Signal 1124 dem Addierer 713 zu.
Der Addierer 713 addiert die drei Eingangssignale 1122, 1123 und 1124 und gibt das resultierende Signal als Ausgangssignal 107 aus.
Wie vorstehend beschrieben bietet die Verarbeitungskonfiguration der Ausführungsform 3 den Vorteil in der Lage zu sein, die Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit mit den drei Phasenkorrektureinheiten und den drei HPFs zu implementieren und die Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit zu befähigen, die Charakteristiken näher an einem gemeinsamen HPF als in der Ausführungsform 1 zu erreichen.
Es versteht sich von selbst, dass ein Erhöhen der Anzahl der Phasenkorrektureinheiten und der HPFs die Charakteristiken näher an einem gemeinsamen HPF implementieren kann. Zusätzlich wird, betreffend das digitale Audiosignal, das mit viel Korrektur durch die Frequenzcharakteristikkorrektur der Hochfrequenzkomponenten durchgeleitet wird, ein Ersetzen der HPFs der Konfiguration durch LPFs in der Lage sein, die Frequenzcharakteristiken des Signals zu modifizieren, so dass es die maximale Amplitude des digitalen Signals nicht überschreitet.
AUSFÜHRUNGSFORM 4
10 ist ein Diagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. Die vorliegende Ausführungsform zeigt ein Beispiel, das einen Niederfrequenzbereich durch einen Hochpassfilter abschneidet, Oberwellen des Niederfrequenzbereichs erzeugt und diese addiert. Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
Das in ein Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eingegebene Eingangssignal 101 wird aufgeteilt und der Phasenkorrektureinheit 701 und dem HPF 702 zugeführt.
Die Phasenkorrektureinheit 701 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharacteristiken des Eingangssignals beibehalten werden, lediglich die Phasencharakteristiken in einer solchen Weise, dass die Phasencharakteristiken nahezu gleich den Phasencharakteristiken des HPF 702 werden, und führt das resultierende Signal 703 dem ersten Multiplizierer 705, der Überhöhungseingangsschätzeinheit 102 und einer Oberwellensignalerzeugungseinheit 2001 zu.
Der HPF 702 führt die Filterverarbeitung des Eingangssignals 101 durch und liefert das resultierende Signal 704 an einen Addierer 2003.
Hier wird, da die Phasenkorrektureinheit unter Verwenden eines Allpassfilters oder einer Stichprobenverzögerungsverarbeitung wie bei der Ausführungsform 1 implementiert werden kann, die detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
Die Oberwellensignalerzeugungseinheit 2001 umfasst eine Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit 2004, eine Oberwelleneinheit 2006 und einen Multiplizierer 2008.
Die Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit 2004, die das Ausgangssignal 703 der Phasenkorrektureinheit 701 empfängt, extrahiert den Niederfrequenzbereich, der durch den HPF 702 abgeschnitten wird, und führt das resultierende Signal 2005 der Oberwelleneinheit 2006 zu. Hier gibt es, betreffend ein Verfahren zum Implementieren der Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit 2004, die den von dem HPF 702 abgeschnitten Niederfrequenzbereich extrahiert, ein Verfahren zum Konfigurieren derselben mit einem Differenzrechner 2011, wie in 11 gezeigt, und Gewinnen des resultierenden Signals durch Subtrahieren des Ausgangssignals 704 des HPF 702 von dem Ausgangssignal 703 der Phasenkorrektureinheit 701, oder ein Verfahren zum Konfigurieren mit einem LPF 2012, wie in 12 gezeigt, und Durchleiten des Ausgangssignals 703 der Phasenkorrektureinheit 701 durch das Filter mit den gleichen Filtereigenschaften wie der HPF 702.
Die Oberwelleneinheit 2006 erzeugt die Oberwellen des Ausgangssignals 2005 der Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit 2004 bis zu einer n-ten Ordnung (wobei n eine ganze Zahl gleich oder größer als drei ist), und führt das resultierende Signal 2007 dem Multiplizierer 2008 zu. Hier kann als ein Verfahren zum Implementieren der Oberwelleneinheit 2006 ein Verfahren zum Erzeugen sowohl ungerader Oberschwingungen als auch gerader Oberschwingungen durch Wellenformtransformation wie Peak-Hold, Vollwellengleichrichtung (full-wave rectification) und Halbwellengleichrichtung (half-wave rectification) oder durch m-maliges Multiplizieren des Signals 2005 (wobei m eine ganze Zahl ist) oder eine Frequenzteilung herangezogen werden.
Der Multiplizierer 2008 multipliziert das Ausgangssignal 2007 der Oberwellenerzeugungseinheit 2006 mit einem Verstärkungskoeffizienten, den ein Nutzer wünscht, und führt das resultierende Signal 2002 dem Addierer 2003 zu. Hier kann der Verstärkungskoeffizient, mit dem der Multiplizierer 2008 multipliziert, eine Mehrzahl vorab bereitgestellter, fester Verstärkungskoeffizienten sein, die in Übereinstimmung mit dem Geschmack des Nutzers geändert werden können.
Der Addierer 2003 addiert die beiden Eingangssignale 704 und 2002, und liefert das resultierende Signal 2003' an die Überhöhungseingangsschätzeinheit 102 und den zweiten Multiplizierer 706.
Die Überhöhungseingangsberechnungseinheit 102 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501. Die Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501 schätzt die Auslenkung der Lautsprechermembran beim Wiedergeben des Signals 703 unter Verwenden der Information 502 wie der Lautstärke und F0 des Ziellautsprechers und gewinnt die erste Lautsprechermembranauslenkung 707. Ebenso schätzt sie die Auslenkung der Lautsprechermembran bei der Wiedergabe des Signals 2003' und erhält die zweite Lautsprechermembranauslenkung 708.
Hinsichtlich eines konkreten Beispiels für die Auslenkungsschätzung wird, da sie in der gleichen Weise wie die bei der Ausführungsform 1 gewonnen wird, ihre detaillierte Beschreibung weggelassen.
Die zwei Lautsprechermembranauslenkungen 707 und 708, welche die Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501 gewinnt, werden der Steuerung 105 zugeführt.
Die Steuerung 105 gewinnt zwei Verstärkungskoeffizienten in einer solchen Weise, dass wenn die zwei Eingangslautsprechermembranauslenkungen 707 und 708 mit den Verstärkungskoeffizienten, die sich voneinander unterscheiden, entsprechend multipliziert werden, gefolgt durch Addition, der absolute Wert der Amplitude innerhalb des vorgeschriebenen Schwellenwerts zu liegen kommt, wobei die Summe der beiden Verstärkungskoeffizienten mit eins angenommen wird.
Ein Variieren der beiden Verstärkungskoeffizienten unter solchen Bedingungen kann unterschiedliche Niederfrequenzbereichsdämpfungseffekte implementieren. Da ein konkretes Beispiel für den Niederfrequenzbereichsdämpfungseffekt die gleichen Charakteristiken wie die der Ausführungsform 1 aufweist, wird die detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
Zusätzlich kann der Umfang der Addition der Oberschwingungen des abgeschnittenen Niederfrequenzbereichs in Übereinstimmung mit den Niederfrequenzbereichsdämpfungseffekten geändert werden. 13 zeigt Additionsbilder der Oberwellen in Übereinstimmung mit den Niederfrequenzbereichsdämpfungseffekten beim Implementieren des HPF 702 mit zwei Stufen des IIR-Filters zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 80 Hz und beim Implementieren der Phasenkorrektureinheit 701 mit einer einzelnen Stufe eines IIR-Allpassfilters zweiter Ordnung mit der Grenzfrequenz von 80 Hz.
In 13 zeigt dann, angenommen dass der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 707 A1 ist und der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 708 A2 ist, die Kurve 2021 das Charakteristikenbild, wenn A1 = A2 = 0.0 und 1.0, die Kurve 2022 das Charakteristikenbild, wenn A1 = A2 = 0,1 und 0,9 und die Kurve 2023 das Charakteristikenbild, wenn A1 = A2 = 0,5 und 0,5. Dies gibt an, dass wenn sich der Wert A2 erhöht und sich der Umfang der Dämpfung des Niederfrequenzbereichs erhöht, eine zunehmende Anzahl von Oberwellen in dem Niederfrequenzbereich von nicht größer als 80 Hz addiert werden.
Ergänzend wird, da ein konkretes Berechnungsverfahren der Verstärkungskoeffizienten A1 und A2 das gleiche wie das der Ausführungsform 1 ist, die Beschreibung davon weggelassen.
Der Wert A1, den die Steuereinheit 105 gewinnt, wird dem ersten Multiplizierer 705 als Verstärkungskoeffizient 709 zugeführt. Ebenso wird der Wert A2, den die Steuereinheit 105 gewinnt, dem zweiten Multiplizierer 706 als Verstärkungskoeffizient 710 zugeführt.
Der erste Multiplizierer 705 multipliziert das Eingangssignal 703 mit dem Verstärkungskoeffizienten 709 und führt das resultierende Signal 711 dem Addierer 713 zu.
Der zweite Multiplizierer 706 multipliziert das Eingangssignal 2003' mit dem Verstärkungskoeffizienten 710 und führt das resultierende Signal 712 dem Addierer 713 zu.
Der Addierer 713 addiert die beiden Eingangssignale 711 und 712 und gibt das resultierende Signal als Ausgangssignal 107 aus.
Wie vorstehend beschrieben schneidet gemäß der Verarbeitungskonfiguration der Ausführungsform 4 die Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit den Niederfrequenzbereich ab und die Oberwellensignalerzeugungseinheit erzeugt die Oberwellen des Niederfrequenzbereichs aufwärts bis zu der n-ten Ordnung (n ist eine ganze Zahl von nicht weniger als drei), wodurch sich ein Vorteil bietet in der Lage zu sein, einen Nutzer zu veranlassen, den abgeschnittenen Niederfrequenzbereich aufgrund des ssychoakustischen Merkmals "Residualton" (missing fundamental) wahrzunehmen. Zusätzlich kann sie, da die Steuerung sowohl das Ausgangssignal des HPF als auch die Verstärkung des erzeugten Oberwellensignals steuert, den Niederfrequenzbereichsinterpolationseffekt in Übereinstimmung mit den Dämpfungscharakteristiken des Niederfrequenzbereichs variieren.
Hier bezieht sich der Begriff "Residualton" auf eine Audiotäuschung, dass man beim Hören eines Klangs mit zwei oder mehr Frequenzen wahrnimmt, als ob er oder sie einen Klang mit einer Differenzfrequenz zwischen den zwei oder mehr Frequenzen gehört hätte.
AUSFÜHRUNGSFORM 5
Obwohl die Ausführungsform 4 die Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit mit der einzelnen Phasenkorrektureinheit und dem einzelnen HPF implementiert, ist dies nicht notwendig. Zum Beispiel kann die Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit durch eine Mehrzahl von Phasenkorrektureinheiten und eine Mehrzahl von HPF implementiert sein.
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, das die Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit mit dreistufiger Korrektureinheit und drei HPFs zeigt. Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
Das Eingangssignal 101, das dem Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zugeführt wird, wird in sechs aufgeteilt, und an einen ersten HPF 1101 geliefert, einen zweiten HPF 1102 und an einen dritten HPF 1103, und an einen ersten LPF 2101, einen zweiten LPF 2102 und einen dritten LPF 2103.
Der erste HPF 1101 führt die Filterverarbeitung des Eingangssignals durch und liefert das resultierende Signal 1104 an die erste Phasenkorrektureinheit 1107.
Der zweite HPF 1102 führt die Filterverarbeitung des Eingangssignals durch und liefert das resultierende Signal 1105 an die zweite Phasenkorrektureinheit 1108.
Der dritte HPF 1103 führt die Filterverarbeitung des Eingangssignals durch und liefert das resultierende Signal 1106 an die dritte Phasenkorrektureinheit 1109.
Die erste Phasenkorrektureinheit 1107 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharakteristiken des Signals beibehalten werden, lediglich die Phasencharakteristiken des Signals in einer solchen Weise, dass die Phasencharakteristiken nahezu gleich den Phasencharakteristiken werden, wenn die Verarbeitung sowohl des zweiten HPF 1102 als auch dritten HPF 1103 ausgeführt wurde, und führt das resultierende Signal 1110 einem Addierer 2125 zu.
Die zweite Phasenkorrektureinheit 1108 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharacteristiken des Signals beibehalten werden, lediglich die Phasencharakteristiken des Signals in einer solchen Weise, dass die Phasencharakteristiken nahezu gleich den Phasencharakteristiken werden, wenn die Verarbeitung sowohl des ersten HPF 1101 als auch dritten HPF 1103 ausgeführt wurde, und führt das resultierende Signal 1111 einem Addierer 2126 zu.
Die dritte Phasenkorrektureinheit 1109 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharacteristiken des Signals beibehalten werden, lediglich die Phasencharakteristiken des Signals in einer solchen Weise, dass die Phasencharakteristiken nahezu gleich den Phasencharakteristiken werden, wenn die Verarbeitung sowohl des ersten HPF 1101 als auch des zweiten HPF 1102 ausgeführt wurde, und führt das resultierende Signal 1112 einem Addierer 2127 zu.
Hier wird, da jede Phasenkorrektureinheit durch einen Allpassfilter oder Stichprobenverzögerungsverarbeitung wie in der Ausführungsform 1 implementiert werden kann, die detaillierte Beschreibung weggelassen.
Der erste LPF 2001 führt die Verarbeitung des Eingangssignals 101 mit einem Filter durch, der gleiche Eigenschaften wie der erste HPF 1101 aufweist, und liefert das resultierende Signal 2104 n eine vierte Phasenkorrektureinheit 2107.
Der zweite LPF 2102 führt die Verarbeitung des Eingangssignals 101 mit einem Filter durch, der gleiche Eigenschaften wie der zweite HPF 1102 aufweist, und liefert das resultierende Signal 2105 an eine fünfte Phasenkorrektureinheit 2108.
Der dritte LPF 2103 führt die Verarbeitung des Eingangssignals 101 mit einem Filter durch, der gleiche Eigenschaften wie der dritte HPF 1103 aufweist, und liefert das resultierende Signal 2106 an eine sechste Phasenkorrektureinheit 2109.
Die vierte Phasenkorrektureinheit 2107 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharakteristiken des Signals beibehalten werden, lediglich die Phasencharakteristiken des Signals in einer solchen Weise, dass die Phasencharakteristiken ungefähr gleich den Phasencharakteristiken werden, wenn die Verarbeitung von sowohl des zweiten LPF 2102 und dritten LPF 2103 ausgeführt wurden, und liefert das resultierende Signal 2110 an eine erste Oberwellenerzeugungseinheit 2113.
Die fünfte Phasenkorrektureinheit 2108 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharakteristiken des Signals beibehalten werden, lediglich die Phasencharakteristiken des Signals in einer solchen Weise, dass die Phasencharakteristiken annähernd gleich den Phasencharakteristiken werden, wenn die Verarbeitung sowohl des ersten LPF 2101 als auch dritten LPF 2103 ausgeführt wurde, und liefert das resultierende Signal 2111 an eine zweite Oberwellenerzeugungseinheit 2114.
Die sechste Phasenkorrektureinheit 2109 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharakteristiken des Signals beibehalten werden, lediglich die Phasencharakteristiken des Signals in solch einer Weise, dass die Phasencharakteristiken ungefähr gleich den Phasencharakteristiken werden, wenn die Verarbeitung sowohl des ersten LPF 2001 als auch zweiten LPF 2101 ausgeführt wurde, und liefert das resultierende Signal 2102 an eine dritte Oberwellenerzeugungseinheit 2115.
Die erste Oberwellenerzeugungseinheit 2113 erzeugt Oberwellen des Signals 2110 und führt das resultierende Signal 2116 einem Multiplizierer 2119 zu.
Die zweite Oberwellenerzeugungseinheit 2114 erzeugt Oberwellen des Signals 2111 und führt das resultierende Signal 2117 einem Multiplizierers 2120 zu.
Die dritte Oberwellenerzeugungseinheit 2115 erzeugt Oberwellen des Signals 2112 und führt das resultierende Signal 2118 eine Multiplizierer 2121 zu.
Hier kann als ein Verfahren zum Implementieren jeder Oberwelleneinheit ein Verfahren zum Erzeugen von sowohl ungerader Oberschwingungen als auch gerader Oberschwingungen durch Wellenformtransformation wie Peak-Hold, Vollwellengleichrichtung (full-wave rectification) und Halbwellengleichrichtung (half-wave rectification) oder durch m-maliges Multiplizieren des Signals (wobei m eine ganze Zahl ist) oder eine Frequenzteilung herangezogen werden.
Der Multiplizierer 2119 multipliziert das Signal 2116 mit einem Verstärkungskoeffizienten, den ein Nutzer wünscht, und führt das resultierende Signal 2122 dem Addierer 2125 zu.
Der Multiplizierer 2120 multipliziert das Signal 2117 mit einem Verstärkungskoeffizienten, den der Nutzer wünscht, und führt das resultierende Signal 2123 dem Addierer 2126 zu.
Der Multiplizierer 2121 multipliziert das Signal 2118 mit einem Verstärkungskoeffizienten, den der Nutzer wünscht, und führte das resultierende Signal 2124 dem Addierer 2127 zu.
Hier werden als Verstärkungskoeffizienten, welche die Multiplizierer 2119, 2120 und 2121 multiplizieren, diese vorab als feste Verstärkungskoeffizienten bereitgestellt und in Übereinstimmung mit dem Wunsch des Nutzers geändert.
Der Addierer 2125 addiert die zwei Eingangssignale 1110 und 2122 und führt das resultierende Signal 2128 der Überhöhungseingangsschätzeinheit 102 und dem ersten Multiplizierer 1113 zu.
Der Addierer 2126 addiert die zwei Eingangssignale 1111 und 2123 und führt das resultierende Signal 2129 der Überhöhungseingangsschätzeinheit 102 und dem zweiten Multiplizierer 1114 zu.
Der Addierer 2127 addiert die zwei Eingangssignale 1112 und 2124 und führt das resultierende Signal 2130 der Überhöhungseingangsschätzeinheit 102 und dem dritten Multiplizierer 1115 zu.
Die Überhöhungseingangsschätzeinheit 102 umfasst die Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501. Die Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501 schätzt die Auslenkung der Lautsprechermembran beim Wiedergeben des Signals 2128 unter Verwenden der Information 502 wie der Lautstärke und F0 des Ziellautsprechers und gewinnt die erste Lautsprechermembranauslenkung 1116. Ebenso schätzt sie die Auslenkung der Lautsprechermembran beim Wiedergeben des Signals 2129 und gewinnt die zweite Lautsprechermembranauslenkung 1117. Ebenso schätzt sie die Auslenkung der Lautsprechermembran beim Wiedergeben des Signals 2130 und gewinnt die dritte Lautsprechermembranauslenkung 1118.
Betreffend ein konkretes Beispiel für die Auslenkungsschätzung wird, da sie in der gleichen Weise wie die bei der Ausführungsform 1 gewonnen wird, ihre detaillierte Beschreibung weggelassen.
Die drei Lautsprechermembranauslenkungen 1116, 1117 und 1118, welche die Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501 gewinnt, werden der Steuerung 105 zugeführt.
Die Steuerung 105 gewinnt drei Verstärkungskoeffizienten in einer solchen Weise, dass wenn die drei Eingangslautsprechermembranauslenkungen 1116, 1317 und 1118 mit den Verstärkungskoeffizienten, welche sich voneinander unterscheiden, entsprechend multipliziert werden, gefolgt durch Addition, der absolute Wert der Amplitude innerhalb eines vorgeschriebenen Schwellenwerts zu liegen kommt, wobei angenommen wird, dass die Summe der drei Verstärkungskoeffizienten eins ist. Ein Variieren der drei Verstärkungskoeffizienten unter solchen Bedingungen kann unterschiedliche Niedrigfrequenzbereichsdämpfungseffekte implementieren.
Betreffend ein konkretes Beispiel für die Niedrigfrequenzbereichsdämpfungseffekte wird, da sie die gleichen Charakteristiken wie die von Ausführungsform 3 haben, ihre detaillierte Beschreibung weggelassen.
Zudem kann der Umfang von Addition der Oberwellen des abgeschnittenen Niedrigfrequenzbereichs in Übereinstimmung mit den Niederfrequenzbereichsdämpfungseffekten geändert werden.
15 zeigt Additionsbilder der Oberwellen entsprechend der Niedrigfrequenzbereichsdämpfungseffekte beim Implementieren des ersten HPF 1101 mit zwei Stufen der IIR-Filter zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 30 Hz, des zweiten HPF 1102 mit zwei Stufen der IIR-Filter zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 70 Hz und des dritten HPF 1103 mit vier Stufen der IIR-Filter zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 140 Hz, und beim Implementieren der ersten Phasenkorrektureinheit 1107 mit einer Reihenschaltung aus einer einzelnen Stufe des IIR-Filters zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 70 Hz und zwei Stufen der IIR-Filter zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 140 Hz, der zweiten Phasenkorrektureinheit 1108 mit einer Reihenschaltung aus einer einzelnen Stufe des IIR-Filters zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 30 Hz und zwei Stufen der IIR-Filter zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 140 Hz, und der dritten Phasenkorrektureinheit 1109 mit einer Reihenschaltung aus einer einzelnen Stufe des IIR-Filters zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 30 Hz und einer einzelnen Stufe des IIR-Filters zweiter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 70 Hz.
In 15 zeigt dann, angenommen dass der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 1116 A1 ist, der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkungen 1117 A2 ist und der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 1118 A3 ist, die Kurve 2131 die Charakteristiken, wenn A1 = 1.0, A2 = 0.0 und A3 = 0.0; die Kurve 2132 die Charakteristiken, wenn A1 = 0.1, A2 = 0.9 und A3 = 0.0; die Kurve 2133 die Charakteristiken, wenn A1 = 0.0, A2 = 0.0 und A3 = 1.0. Dies gibt an, dass die Oberwellen in dem durch den HPF abgeschnittenen Niedrigfrequenzbereich zu dem Frequenzband auf dem abgeschnittenen Band addiert werden.
Betreffend ein konkretes Verfahren des Berechnens der Verstärkungskoeffizienten A1, A2 und A3 wird, da sie durch das gleiche Verfahren wie das der Ausführungsform 3 gewonnen werden, die Beschreibung davon weggelassen.
Der Wert A1, den die Steuerung 105 gewinnt, wird dem ersten Multiplizierer 1113 als der Verstärkungskoeffizient 1119 zugeführt. Ebenso wird der Wert A2 dem zweiten Multiplizierer 1114 als der Verstärkungskoeffizient 1021 zugeführt. Zusätzlich wird der Wert A3 dem dritten Multiplizierer 1115 als der Verstärkungskoeffizient 1121 zugeführt.
Der erste Multiplizierer 1113 multipliziert das Eingangssignal 2128 mit dem Verstärkungskoeffizienten 1119 und führt das resultierende Signal 1122 dem Addierer 713 zu.
Der zweite Multiplizierer 1114 multipliziert das Eingangssignal 2129 mit dem Verstärkungskoeffizienten 1120 und führt das resultierende Signal 1123 dem Addierer 713 zu.
Der dritte Multiplizierer 1115 multipliziert das Eingangssignal 2130 mit dem Verstärkungskoeffizienten 1121 und führt das resultierende Signal 1124 dem Addierer 713 zu.
Der Addierer 713 addiert die drei Eingangssignale 1122, 1123 und 1124 und gibt das resultierende Signal als das Augangsignal 107 aus.
Wie vorstehend beschrieben schneidet in Übereinstimmung mit der Verarbeitungskonfiguration der Ausführungsform 5 die Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit den Niedrigfrequenzbereich ab, und die Oberwellensignalerzeugungseinheit erzeugt die Oberwellen des Niedrigfrequenzbereichs aufwärts bis zu der n-ten Ordnung (n ist eine ganze Zahl nicht kleiner als drei), was einen Vorteil bietet in der Lage zu sein, einen Benutzer gewissermaßen zum Wahrnehmen des abgeschnittenen Niedrigfrequenzbereichs aufgrund des psychoakustischen Merkmals "Residualton" zu veranlassen. Zusätzlich kann, da die Steuerung sowohl die Ausgangssignale der HPFs als auch die Verstärkung der erzeugten Oberwellensignale steuert, sie die Niedrigfrequenzbereichsinterpolationseffekte in Übereinstimmung mit den Dämpfungscharakteristiken des Niederfrequenzbereichs variieren.
AUSFÜHRUNGSFORM 6
Obwohl die Ausführungsformen 4 und 5 eine Konfiguration aufweisen, die das Ausgangssignal 2002 der Oberwellensignalerzeugungseinheit 2001 zu dem Ausgangssignal des HPF addiert, ist auch eine Konfiguration möglich, welche das Ausgangssignal 2002 der Oberwellensignalerzeugungseinheit 2001 in einer Nachstufe der Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit 103 addiert.
16 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform einer Konfiguration zeigt, welche die Additionsposition des Ausgangssignals 2002 der Oberwellensignalerzeugungseinheit 2001 zu der Nachstufe der Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit 103 in der Ausführungsform 4 ändert. Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird beschrieben.
Das Eingabesignal 101, dass an einem Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eingegeben wird, wird aufgeteilt und der Phasenkorrektureinheit 701 und dem HPF 702 zugestellt.
Die Phasenkorrektureinheit 701 korrigiert, während die Frequenzamplitudencharakteristiken des Eingangssignals beibehalten werden, lediglich ihre Phasencharakteristiken in solch einer Weise, dass die Phasencharakteristiken ungefähr gleich den Phasencharakteristiken des HPF 702 werden, und führt das resultierende Signal 703 dem ersten Multiplizierer 705, der Überhöhungseingangsschätzeinheit 102 und der Oberwellensignalerzeugungseinheit 2001 zu.
Der HPF 702 führt die Filterverarbeitung des Eingangssignals 101 aus und führt das resultierende Signal 704 dem Multiplizierer 706 und der Überhöhungseingangsschätzeinheit 102 zu.
Hier wird, da die Phasenkorrektureinheit unter Verwendung eines Allpassfilters oder einer Stichprobenverzögerungsverarbeitung wie in der Ausführungsform 1 implementiert werden kann, die detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
Die Überhöhungseingangsschätzeinheit 102 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501. Die Lautsprechermembranauslenkungsschätzung Einheit 501 schätzt die Auslenkung der Lautsprechermembran beim Wiedergeben des Signals 703 unter Verwenden der Information 502 wie der Lautstärke und F0 des Ziellautsprechers, und gewinnt die erste Lautsprechermembranauslenkung 707. Ebenso schätzt sie die Auslenkung der Lautsprechermembran beim Wiedergeben des Signals 704, und gewinnt die zweite Lautsprechermembranauslenkung 708.
Betreffend ein konkretes Beispiel der Auslenkungsschätzung wird, da sie in der gleichen Weise wie die der Ausführungsform 1 gewonnen wird, eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Die zwei Lautsprechermembranauslenkungen 707 und 708, welche die Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit 501 gewinnt, werden der Steuerung 105 zugeführt.
Die Steuerung 105 gewinnt zwei Verstärkungskoeffizienten in solch einer Weise, dass wenn die zwei Eingangslautsprechermembranauslenkungen 707 und 708 mit den Verstärkungskoeffizienten, welche sich voneinander unterscheiden, entsprechend multipliziert werden, gefolgt durch Addition, der absolute Wert der Amplitude innerhalb des vorgeschriebenen Schwellenwerts zu liegen kommt, wobei angenommen wird, dass die Summe der zwei Verstärkungskoeffizienten eins ist.
Ein Variieren der zwei Verstärkungskoeffizienten unter solchen Bedingungen kann unterschiedliche Niedrigfrequenzbereichsdämpfungseffekte implementieren. Da ein konkretes Beispiel der Niedrigfrequenzbereichsdämpfungseffekte die gleichen Charakteristiken wie die der Ausführungsform 1 aufweist, wird die detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
Zusätzlich wird, als ein konkretes Verfahren zum Berechnen der Verstärkungskoeffizienten A1 und A2 in 16, wo A1 der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 707 und A2 der Verstärkungskoeffizient für die Lautsprechermembranauslenkung 708 ist, da diese in der gleichen Weise wie in der Ausführungsform 1 gewonnen werden, die Beschreibung davon weggelassen.
Der Wert A1, den die Steuerung 105 gewinnt, wird dem ersten Multiplizierer 705 als der Verstärkungskoeffizient 709 zugeführt. Ebenso wird der Wert A2 dem zweiten Multiplizierer 706 und Multiplizierer 2201 als der Verstärkungskoeffizient 710 zugeführt.
Der erste Multiplizierer 705 multipliziert das Eingangssignal 703 mit dem Verstärkungskoeffizienten 709, und führt das resultierende Signal 711 dem Addierer 713 zu.
Der zweite Multiplizierer 706 multipliziert das Eingangssignal 704 mit dem Verstärkungskoeffizienten 710, und führt das resultierende Signal 712 dem Addierer 713 zu.
Der Addierer 713 addiert die zwei Eingangssignale 711 und 712 und gibt das resultierende Signal 2203 an den Addierer 2204 aus.
Die Oberwellensignalerzeugungseinheit 2001 umfasst die Niedrigfrequenzbereichsextraktionseinheit 2004, Oberwellenerzeugungseinheit 2006 und Multiplizierer 2008.
Die Niedrigfrequenzbereichsextraktionseinheit 2004, die das Ausgangssignal der Phasenkorrektureinheit 701 empfängt, extrahiert den Niedrigfrequenzbereich, der durch den HPF 702 abgeschnitten wird, und führt das resultierende Signal 2005 der Oberwellenerzeugungseinheit 2006 zu. Hier wird, betreffend ein Verfahren zum Implementieren der Niedrigfrequenzbereichsextraktionseinheit 2004, die den Niedrigfrequenzbereich extrahiert, der durch den HPF 702 abgeschnitten wird, da es in der gleichen Weise wie in der Ausführungsform 4 gewonnen wird, die Beschreibung davon weggelassen.
Die Oberwellenerzeugungseinheit 2006 erzeugt die Oberwellen des Ausgangssignals 2005 der Niedrigfrequenzbereichsextraktionseinheit 2004 aufwärts bis zu der n-ten Ordnung (wobei n eine ganze Zahl gleich oder größer als drei ist), und führt das resultierende Signal 2007 dem Multiplizierer 2008 zu. Hier kann, betreffend ein Verfahren zum Implementieren der Oberwellenerzeugungseinheit 2006, ein Verfahren zum Erzeugen sowohl ungerader Oberschwingungen als auch gerader Oberschwingungen durch Wellenformtransformation wie Peak-Hold, Vollwellengleichrichtung (full-wave rectification) und Halbwellengleichrichtung (half-wave rectification) oder durch m-maliges Multiplizieren des Signals (wobei m eine ganze Zahl ist) oder eine Frequenzteilung herangezogen werden.
Der Multiplizierer 2008 multipliziert das Ausgangssignal 2007 der Oberwellenerzeugungseinheit 2006 mit einem Verstärkungskoeffizienten, den ein Nutzer wünscht, und führt das resultierende Signal 2002 dem Multiplizierer 2201 zu. Hier kann der Verstärkungskoeffizient, den der Multiplizierer 2008 multipliziert, eine Mehrzahl von vorab bereitgestellten festen Verstärkungskoeffizienten sein, welche in Übereinstimmung mit dem Geschmack des Nutzers geändert werden können.
Der Multiplizierer 2201 multipliziert das Eingangssignal 2002 mit dem Verstärkungskoeffizienten 710, und führt das resultierende Signal 2202 dem Addierer 2204 zu. Hier kann der Multiplizierer 2201 den Umfang einer Addition der Oberwellen in den abgeschnittenen Niedrigfrequenzbereich in Übereinstimmung mit den Niedrigfrequenzbereichsdämpfungseffekten ändern. Betreffend der Additionsbilder der Oberwellen entsprechend zu den Niedrigfrequenzbereichsdämpfungseffekten wird, da diese die gleichen wie die der Ausführungsform 4 sind, ihre Beschreibung weggelassen.
Der Addierer 2204 addiert die zwei Eingangssignale 2202 und 2203 und gibt das resultierende Signal als das Ausgangssignal 107 aus.
Wie vorstehend beschrieben schneidet in Übereinstimmung mit der Verarbeitungskonfiguration der Ausführungsform 6 die Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit den Niedrigfrequenzbereich ab, und die Oberwellensignalerzeugungseinheit erzeugt die Oberwellen des Niedrigfrequenzbereichs aufwärts bis zur n-ten Ordnung (n ist eine ganze Zahl nicht kleiner als drei), was einen Vorteil bietet in der Lage zu sein, einen Benutzer gewissermaßen zum Wahrnehmen des abgeschnittenen Niedrigfrequenzbereichs aufgrund des psychoakustischen Merkmals "Residualton" zu veranlassen. Zudem kann, weil die Steuerung sowohl das Ausgangssignal des HPF als auch die Verstärkung des erzeugten Oberwellensignals steuert, sie den Niedrigfrequenzbereichsinterpolationseffekt in Übereinstimmung mit den Dämpfungscharakteristiken des Niedrigfrequenzbereichs variieren.
Im übrigen ist verständlich, dass eine freie Kombination der individuellen Ausführungsformen, Variationen jeglicher Komponenten der individuellen Ausführungsformen oder Entfernung jeglicher Komponenten der individuellen Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung möglich ist.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben kann ein Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Verzerrung und ein Knistern in der Audiosignalwiedergabe verbessern. Dementsprechend ist es auf ein Audiowiedergabegerät oder ähnliches anwendbar.
BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN

101 Eingangssignal; 102 Überhöhungseingangsschätzeinheit; 103 Frequenzcharakteristikmodifikationseinheit; 105 Steuerung; 107 Ausgangssignal; 501 Lautsprechermembranauslenkungsschätzeinheit; 502 Information; 701 Phasenkorrektureinheit; 702 HPF; 705, 2003, 2125, 2126, 2127, 2204 Addierer; 901, 2012 LPFs; 1101 erster HPF; 1102 zweiter HPF; 1103 dritter HPF; 1107 erste Phasenkorrektureinheit; 1081 zweite Phasenkorrektureinheit; 1109 dritte Phasenkorrektureinheit; 1113 erster Multiplizierer; 1114 zweiter Multiplizierer; 1115 dritter Multiplizierer; 2001 Oberwellensignalerzeugungseinheit; 2004 Niedrigfrequenzbereichsextraktionseinheit; 2006 Oberwellenerzeugungseinheit; 2008, 2119, 2120, 2121, 2201 Multiplizierer; 2011 Differenzrechner; 2101 erster LPF; 2102 zweiter LPF; 2103 dritter LPF; 2107 vierte Phasenkorrektureinheit; 2108 fünfte Phasenkorrektureinheit; 2109 sechste Phasenkorrektureinheit; 2113 erste Oberwellenerzeugungseinheit; 2114 zweite Oberwellenerzeugungseinheit; 2115 dritte Oberwellenerzeugungseinheit.

Claims

Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät, umfassend: einen Filter, der Frequenzcharakteristiken eines Zielsignals modifiziert; eine Phasenkorrektureinheit, die Phasencharakteristiken des Zielsignals korrigiert, um die Phasencharakteristiken nahezu gleich den Phasencharakteristiken des Filters zu machen; einen ersten Multiplizierer, der eine Verstärkung eines Signalausgangs von der Phasenkorrektureinheit einstellt; einen zweiten Multiplizierer, der eine Verstärkung eines Signalausgangs von dem Filter einstellt; eine Koeffizientenbestimmungseinheit, die Verstärkungskoeffizienten des ersten und zweiten Multiplizierers in einer Weise einstellt, dass eine Summe des Verstärkungskoeffizienten des ersten Multiplizierers und des Verstärkungskoeffizienten des zweiten Multiplizierers zu einem konstanten Wert werden; und einen Addierer, der die beiden Signale addiert, welche von dem ersten Multiplizierer und dem zweiten Multiplizierer geliefert werden.
Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät nach Anspruch 1, bei welchem der Filter einen Hochpassfilter umfasst; und die Koeffizientenbestimmungseinheit eine Grenzfrequenz von Zielcharakteristiken ändert, indem der Verstärkungskoeffizient des zweiten Multiplizierers näher an einen Maximalwert gebracht wird, wenn die Grenzfrequenz der Zielcharakteristiken erhöht wird, und indem der Verstärkungskoeffizient des zweiten Multiplizierers näher an Null gebracht, wenn die Grenzfrequenz der Zielcharakteristiken reduziert wird.
Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät nach Anspruch 1, bei welchem der Filter ein Tiefpassfilter umfasst; und die Koeffizientenbestimmungseinheit eine Grenzfrequenz von Zielcharakteristiken ändert, indem der Verstärkungskoeffizient des zweiten Multiplizierers näher an Null, wenn die Grenzfrequenz der Zielcharakteristiken erhöht wird, und indem der Verstärkungskoeffizient des zweiten Multiplizierers näher an einen Maximalwert gebracht wird, wenn die Grenzfrequenz der Zielcharakteristiken reduziert wird.
Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Vielzahl von Hochpassfiltern mit unterschiedlichen Grenzfrequenzen; Phasenkorrektureinheiten, welche die Phasencharakteristiken des Zielsignals korrigieren, um die Phasencharakteristiken nahezu gleich Phasencharakteristiken der individuellen Hochpassfilter zu machen; eine Vielzahl von Multiplizierern, welche die Verstärkungen der Signale einstellen, die von den Hochpassfiltern und den Phasenkorrektureinheiten ausgegeben werden; und eine Koeffizientenbestimmungseinheit, die individuelle Verstärkungskoeffizienten in einer Weise bestimmt, dass die Summe der Verstärkungskoeffizienten der Vielzahl von Multiplizierern ein fester Wert wird, wobei das Frequenzcharakteristikodifikationsgerät: eine Vielzahl von Filterausgangssignale erzeugt, indem das Zielsignal durch die Vielzahl von Hochpassfiltern durchläuft; Phasencharakteristiken der individuellen Filterausgangssignale korrigiert, die erzeugt werden, um die Phasencharakteristiken der individuellen Filterausgangssignale nahezu gleich zueinander zu machen, durch Verwenden von Phasenkorrektureinheiten entsprechend den Phasencharakteristiken der anderen Hochpassfilter; die Koeffizientenbestimmungseinheit veranlasst, den Verstärkungskoeffizienten des Multiplizierers entsprechend dem Ausgangssignal von dem Filter mit einer niedrigeren Grenzfrequenz näher an einen maximalen Wert zu bringen, wenn die Grenzfrequenz der Zielcharakteristiken abgesenkt wird, und den Verstärkungskoeffizienten des Multiplizierers entsprechend dem Ausgangssignal von dem Filter mit einer höheren Grenzfrequenz näher an einem Maximalwert zu bringen, wenn die Grenzfrequenz der Zielcharakteristiken erhöht wird; und den phasenkorrigierten individuellen Filterausgangssignalen Gewichtungen in Übereinstimmung mit den individuellen Verstärkungskoeffizienten zuordnet, welche die Koeffizientbestimmungseinheit bestimmt, und einen Addierer veranlasst, die individuellen Signale zu addieren, welche die Gewichtung durchlaufen, wodurch die Grenzfrequenz der Zielcharakteristiken geändert wird.
Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Vielzahl von Tiefpassfiltern mit unterschiedlichen Grenzfrequenzen; Phasenkorrektureinheiten, welche die Phasencharakteristiken des Zielsignals korrigieren, um die Phasencharakteristiken nahezu gleich Phasencharakteristiken der individuellen Tiefpassfilter zu machen; eine Vielzahl von Multiplizierern, welche Verstärkungen von Signalen einstellen, die von den Tiefpassfiltern und Phasenkorrektureinheiten ausgegeben werden; und eine Koeffizientenbestimmungseinheit, die individuelle Verstärkungskoeffizienten in einer Weise bestimmt, dass die Summe der Verstärkungskoeffizienten der Vielzahl von Multiplizierern zu einem festen Wert wird, wobei das Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät: eine Vielzahl von Filterausgangssignale erzeugt, indem das Zielsignal durch die Vielzahl von Tiefpassfiltern durchläuft; Phasencharakteristiken der individuellen Filterausgangssignale korrigiert, die erzeugt werden, um die Phasencharakteristiken der individuellen Filterausgangssignale nahezu gleich zueinander zu machen, durch Verwenden von Phasenkorrektureinheiten entsprechend den Phasencharakteristiken der anderen Tiefpassfilter; die Koeffizientenbestimmungseinheit veranlasst, den Verstärkungskoeffizienten des Multiplizierers entsprechend dem Ausgangssignal von dem Filter mit einer niedrigeren Grenzfrequenz näher an einen maximalen Wert zu bringen, wenn die Grenzfrequenz der Zielcharakteristiken abgesenkt wird, und den Verstärkungskoeffizienten des Multiplizierers entsprechend dem Ausgangssignal von dem Filter mit einer höheren Grenzfrequenz näher an einem Maximalwert zu bringen, wenn die Grenzfrequenz der Zielcharakteristiken erhöht wird; und den phasenkorrigierten individuellen Filterausgangssignalen Gewichtungen in Übereinstimmung mit den individuellen Verstärkungskoeffizienten zuordnet, welche die Koeffizientbestimmungseinheit bestimmt, und einen Addierer veranlasst, die individuellen Signale zu addieren, welche die Gewichtung durchlaufen, wodurch die Grenzfrequenz der Zielcharakteristiken geändert wird.
Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit, die einen niederfrequenten Bereich, abgeschnitten durch den Hochpassfilter, extrahiert; und eine Oberwellenerzeugungseinheit, die Oberwellen eines Signals erzeugt, das von der Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit ausgegeben wird.
Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit, die einen niederfrequenten Bereich, abgeschnitten durch den Hochpassfilter, extrahiert; und eine Oberwellenerzeugungseinheit, die Oberwellen eines Signals erzeugt, das von der Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit ausgegeben wird.
Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit, die einen niederfrequenten Bereich, abgeschnitten durch den Hochpassfilter, extrahiert; eine Oberwellenerzeugungseinheit, die Oberwellen eines Signals erzeugt, das von der Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit ausgegeben wird; und einen Addierer, der einen Signalausgang von der Oberwellenerzeugungseinheit und den Signalausgang von dem Hochpassfilter addiert, wobei das Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät: eine Verstärkung eines Signalausgangs von dem Addierer mit dem zweiten Multiplizierer ändert, und eine Verstärkung des Signalausgangs von der Oberwellenerzeugungseinheit in Übereinstimmung mit Dämpfungscharakteristiken des Niederfrequenzbereichs ändert.
Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit, die einen niederfrequenten Bereich, abgeschnitten durch den Hochpassfilter, extrahiert; eine Oberwellenerzeugungseinheit, die Oberwellen eines Signals erzeugt, das von der Niederfrequenzbereichsextraktionseinheit ausgegeben wird; und einen Multiplizierer, der den Signalausgang von der Oberwellenerzeugungseinheit mit dem Verstärkungskoeffizienten des zweiten Multiplizierers multipliziert, wobei das Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät: eine Verstärkung des Signalausgangs von der Oberwellenerzeugungseinheit in Übereinstimmung mit den Dämpfungscharakteristiken des Niederfrequenzbereichs ändert.
Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine Vielzahl von Niederfrequenzbereichsextraktionseinheiten, die niederfrequente Bereiche, abgeschnitten durch die Hochpassfilter, extrahieren; eine Vielzahl von Oberwellenerzeugungseinheiten, die Oberwellen von Signalen erzeugen, die von den Niederfrequenzbereichsextraktionseinheiten ausgegeben werden; und eine Vielzahl von Addierern, die Signale addieren, welche von den Oberwellenerzeugungseinheiten und Signale, welche von den Hochpassfiltern ausgegeben werden, wobei das Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät: eine Verstärkung einer Vielzahl von Signalen ändert, die von den Addierern ausgegeben werden, mit der Vielzahl von Multiplizierern nach Anspruch 4, und eine Verstärkung der Vielzahl von Signalen ändert, die von den Oberschwingungserzeugungseinheiten in Übereinstimmung mit Dämpfungscharakteristiken der Niederfrequenzbereiche ausgegeben werden.
Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine Vielzahl von Niederfrequenzbereichsextraktionseinheiten, die niederfrequente Bereiche, abgeschnitten durch die Hochpassfilter, extrahieren; eine Vielzahl von Oberwellenerzeugungseinheiten, die Oberwellen von Signalen erzeugen, die von der Vielzahl den Niederfrequenzbereichsextraktionseinheiten ausgegeben werden; und eine Vielzahl von Multiplizierern, die Signale, welche von der Vielzahl von Oberwellenerzeugungseinheiten ausgegeben werden, mit der Vielzahl von Verstärkungskoeffizienten zu multiplizieren, welche die Multiplizierer nach Anspruch 4 multiplizieren, wobei das Frequenzcharakteristikmodifikationsgerät: eine Verstärkung der Vielzahl von Signalen ändert, die von den Oberschwingungserzeugungseinheiten in Übereinstimmung mit den Dämpfungseigenschaften der Niederfrequenzbereiche ausgegeben werden.