MX2010011053A - Dispositivo de procesamiento de señal de audio y metodo de procesamiento de señal de audio. - Google Patents

Abstract

Se proporciona una técnica de reducción de un componente de distorsión innecesario provocado por el cambio de ganancia, de manera independiente, del tipo de la señal de audio de entrada. Cuando una señal (Sin) introducida a un dispositivo de procesamiento de señal de audio (10) como se muestra en la Figura 1, una sección de derivación de señal (11) divide la señal en una primera a una enésima rutas (Rl-Rn). De la primera al enésimo BPFs de etapa precedente (111-Rn) seleccionan una banda predeterminada de frecuencia ajustada en cada etapa y da salida a las bandas de frecuencia hacia el primer al enésimo AGCs (121-12n) en cada una de la primera a la enésima rutas (Rl-Rn). Del primer al enésimo AGCs (121-12n) realizan el ajuste de ganancia de cada señal adquirida y da salida a las señales hacia el primer al enésimo BPFs de etapa subsiguiente (131-13n). Cada uno del primer al enésimo BPFs de etapa subsiguiente (131-13n) elimina un componente de distorsión fuera-de-banda por medio de un procesamiento de limitación de banda. Un adicionador (60) sintetiza una señal que ha sido sometida a un procesamiento de limitación de banda y da salida a la señal hacia un dispositivo de salida, tal como un altavoz o un medio de procesamiento de proceso posterior.

Description

DISPOSITIVO DE PROCESAMIENTO DE SEÑAL DE AUDIO Y METODO DE PROCESAMIENTO DE SEÑAL DE AUDIO Campo de la Invención La presente invención se refiere a un aparato de procesamiento de señal de audio y un método de procesamiento de señal de audio. De manera más particular, la presente invención se refiere a un aparato de procesamiento de señal de audio y a un método de procesamiento de señal de audio para la derivación de una señal de audio para una pluralidad de rutas y la operación para un proceso de limitación de banda de frecuencia y para el ajuste de ganancia.

Antecedentes de la Invención Las características AGC (control de auto-ganancia) han sido empleadas, de manera popular, para la compresión del alcance dinámico del sonido en los años recientes. Un proceso de variación de la ganancia de señal consiste en la técnica de modulación de amplitud y varias técnicas de variación de la amplitud en el tiempo del cruce-cero y aquellas de variación ligera de la amplitud que han sido propuestas para reducir la distorsión que es producida como resultado de un proceso de variación de la ganancia de señal. De éstas, la última es empleada de manera más frecuente no porque un cruce-cero no necesariamente llega en una temporización deseada con las técnicas anteriores. Sin embargo, la última REF. 214511 varía la amplitud, en forma discreta (o longitudinal) para producir en algunas ocasiones un fenómeno de variación de la amplitud, en forma periódica, para una señal específica de entrada para a su vez producir una distorsión que no es encontrada en la señal original.

Las técnicas de ajuste de la ganancia de la señal de audio de cada banda dividida y la adición de señales de audio y su salida después del ajuste de las ganancias son conocidas (referirse por ejemplo, a PTL 1) . Estas técnicas promedian los niveles de salida de audio, manteniendo la calidad del sonido de los componentes de alta frecuencia por medio del arreglo descrito con anterioridad.

Lista de Citas Literatura de Patente PTL 1: Solicitud de Patente Japonesa, Publicación Abierta al Público No. 2003-299181.

Sumario de la Invención Problema Técnico La técnica de PTL 1 varía la ganancia momento por momento de acuerdo con la señal de entrada para producir un problema en el que la distorsión puede ocurrir en el momento de la variación de la ganancia, de modo que la señal de salida podría contener la distorsión, y por lo tanto, requiere mejoras.

En vista del problema identificado con anterioridad, por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar una técnica de reducción de cualquiera de los componentes innecesarios de la distorsión de una señal de audio de entrada que se genera como resultado de la variación de la ganancia de la señal.

Solución al Problema El aparato de acuerdo con la presente invención se refiere a un aparato de procesamiento de señal de audio. El aparato incluye: un primer medio de limitación de banda frontal que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en una primera señal de audio; un primer medio de control de ganancia que controla la ganancia de la primera señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia a través del primer medio de limitación de banda frontal; un primer medio de limitación de banda trasera que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en una primera señal de audio controlada para la ganancia a través del primer medio de control de ganancia; y la primera señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia a través del primer medio de limitación de banda trasera.

El aparato de procesamiento de señal de audio además podría incluir un medio de síntesis que combina, en forma de síntesis, la primera señal de audio y una señal de audio a partir de una ruta diferente de la ruta de la primera señal de audio.

La ruta que da salida a la señal de audio para que sea combinada en forma de síntesis con la primera señal de audio en el medio de síntesis podría incluir: un segundo medio de limitación de banda frontal que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en una segunda señal de audio; un segundo medio de control de ganancia que controla la ganancia de. la segunda señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia a través del segundo medio de limitación de banda frontal; y un segundo medio de limitación de banda trasera que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en una segunda señal de audio controlada para la ganancia a través del segundo medio de control; la segunda señal de audio sale hacia el medio de síntesis después del proceso de limitación de banda de frecuencia a través del segundo medio de limitación de banda trasera .

La banda de frecuencia de la primera señal de audio limitada para la banda a través del primer medio de limitación de banda frontal y la salida podría ser ajustada para que sea más baja que la banda de frecuencia de la segunda señal de audio limitada para la banda a través del segundo medio de limitación de banda frontal y la salida.

La ruta para la salida de la señal de audio para que sea combinada en forma de síntesis con la primera señal de audio hacia el medio de síntesis podría incluir: un tercer medio de limitación de banda frontal que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en una tercera señal de audio,· y un tercer medio de control de ganancia que controla la ganancia de la tercera señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia a través del tercer medio de limitación de banda frontal, ningún medio de limitación de banda trasera que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en la tercera señal de audio controlada para la ganancia es proporcionado entre el tercer medio de control de ganancia y el medio de síntesis, la tercera señal de audio sale hacia el medio de síntesis después del control de ganancia a través del tercer medio de control de ganancia.

La ruta para la salida de la señal de audio para que sea combinada en forma de síntesis con la primera señal de audio hacia el medio de síntesis podría incluir: un cuarto medio de limitación de banda frontal que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en una cuarta señal de audio, ni un medio de control de ganancia que controla la ganancia de la cuarta señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia y tampoco un medio de limitación de banda trasera que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia son proporcionados entre el cuarto medio de limitación de banda frontal y el medio de síntesis, la cuarta señal de audio sale hacia el medio de síntesis después del proceso de limitación de banda de frecuencia a través del cuarto medio de limitación de banda frontal .

La ruta de la señal de audio para que sea combinada en forma de síntesis con la primera señal de audio podría ser una ruta para la salida de la señal de audio antes de ser sometida a un proceso de limitación de banda hacia el medio de síntesis.

El proceso de limitación de banda de frecuencia del primer medio de limitación de banda frontal y el proceso de limitación de banda de frecuencia del primer medio de limitación de banda trasera podrían ser ejecutados a través de un medio único de limitación de banda en una base de compartimiento de tiempo.

Las características del segundo medio de limitación de banda frontal también podrían ser ajustadas en cuanto al complemento de la señal de audio de la primera señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia a través del primer medio de limitación de banda frontal.

El método de acuerdo con la presente invención se refiere a un método de procesamiento de señal de audio que será utilizado a través de un aparato de procesamiento de señal de audio. El método incluye: una etapa de división de ruta que deriva una señal de audio de entrada para una pluralidad de rutas; una etapa de división de banda que divide la señal de audio para bandas de frecuencia predeterminadas mediante la ejecución de un proceso de limitación de banda de frecuencia en la señal de audio en cada ruta dividida; una etapa de ajuste de ganancia que ajusta, si es necesario, la ganancia de cada señal de audio de las bandas divididas; una etapa de eliminación de distorsión que elimina las señales distorsionadas que son producidas en la etapa de ajuste de ganancia mediante la ejecución de un proceso de limitación de banda de frecuencia en cada señal de audio ajustada para la ganancia,- y una etapa de síntesis que combina en forma de síntesis las señales de audio divididas para las bandas de frecuencia después de la finalización de la etapa de eliminación de distorsión.

La etapa de eliminación de distorsión podría ser omitida para cualquiera de las señales de audio producidas como una división para las bandas de frecuencia predeterminadas que no es sometida a la etapa de ajuste de ganancia.

Efecto Ventajoso de la Invención De esta manera, la presente invención puede proporcionar una técnica de reducción de cualquier componente innecesario de distorsión que es producido debido a la variación de ganancia de la señal de audio de entrada.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es un diagrama de bloque funcional del aparato de procesamiento de señal de audio de acuerdo con la primera modalidad de la presente invención.

La Figura 2 es un diagrama de flujo del proceso que será ejecutado en una señal de audio en el aparato de procesamiento de señal de audio de acuerdo con la primera modalidad de la presente invención.

La Figura 3 es un diagrama de bloque funcional del aparato de procesamiento de señal de audio de acuerdo con un ejemplo experimental de la primera modalidad.

Las Figuras 4 (a) -4(c) son gráficas que ilustran los resultados de verificación del experimento 1 de acuerdo con un ejemplo experimental de la primera modalidad.

Las Figuras 5 (a) -5 (c) son gráficas que ilustran los resultados de verificación del experimento 2 de acuerdo con un ejemplo experimental de la primera modalidad.

La Figura 6 es un diagrama de bloque funcional del aparato de procesamiento de señal de audio de acuerdo con la segunda modalidad de la presente invención.

La Figura 7 es un diagrama de bloque funcional del aparato de procesamiento de señal de audio de acuerdo con la tercera modalidad de la presente invención.

La Figura 8 es un diagrama de bloque funcional del aparato de procesamiento de señal de audio de acuerdo con la cuarta modalidad de la presente invención.

La Figura 9 es un diagrama de bloque funcional del aparato de procesamiento de señal de audio de acuerdo con la quinta modalidad de la presente invención.

Lista de Signos de Referencia 10, 10a-10c, 210, 310: aparato de procesamiento de señal de audio 11, 240, 340: sección de derivación de señal 20, 20a-20c, 220, 320: sección de procesamiento de señal 60, 260, 360: adicionador 111, 211: primer BPF frontal Illa: BPF frontal 112, 212: segundo BPF frontal 113: tercer BPF frontal lln: enésimo BPF frontal 121, 221: primer AGC 121a: AGC 122 : segundo AGC 12n: enésimo AGC 131, 231: primer BPF trasero 131a: BPF trasero 132 : segundo BPF trasero 13n: enésimo BPF trasero 311: primer BPF 1 312 : segundo BPF 31n: enésimo BPF 321 : primer AGC 322 : segundo AGC 32n: enésimo AGC 330: sección de control de instrucción de conmutación 351: sección de conversión de velocidad frontal 352 : sección de conversión de velocidad trasera Descripción Detallada de la Invención A continuación, diferentes modos para realizar la presente invención (que serán simplemente referidos como "modalidades" de aquí en adelante) serán descritos más adelante, de manera específica, con referencia a las figuras que la acompañan. En resumen, los procesos de las modalidades incluyen las etapas enlistadas más adelante: 1) dividir una señal de audio para una pluralidad de bandas de frecuencia; 2) ajustar la ganancia de la señal de cada banda de frecuencia; 3) eliminar el componente de distorsión de fluctuación de ganancia producido fuera de la banda como resultado del ajuste de ganancia a través de un filtro de división de banda (BPF) ; y 4) combinar en forma de síntesis las señales a partir de las cuales son eliminados los componentes de distorsión por medio de BPFs para generar una señal de salida .

Con las etapas anteriores, puede ser producida la señal de salida de los sonidos que se encuentran libres de cualquier percepción de ruido.

(Primera Modalidad) La Figura 1 es un diagrama de bloque funcional de un aparato de procesamiento de señal de audio 10 de acuerdo con la primera modalidad de la presente invención. Como se muestra, el aparato de procesamiento de señal de audio 10 incluye una sección de derivación de señal 11 que deriva la señal, de audio de entrada Sin en las señales Sll-Sln de la primera a las enésimas rutas Rl-Rn, una sección de procesamiento de señal 20 que ejecuta un proceso predeterminado de señal en las señales divididas Sll-Sln y un adicionador 60 que combina en forma de síntesis las señales S41-S4n que son producidas como resultado de los procesos ejecutados en las rutas respectivas de la sección de procesamiento de señal 20.

La sección de procesamiento de señal 20 tiene los BPFs frontales que ejecutan, de manera respectiva, los procesos de banda de frecuencia en las señales divididas Sll-Sln de las rutas de derivación Rl-Rn, los AGCs para el ajuste de ganancia de las respectivas señales S21-S2n producidas como resultado de los procesos de banda de frecuencia y los BPFs traseros que ejecutan, de manera respectiva, los procesos de banda de frecuencia en las señales S31-S3n producidos como resultado del ajuste de ganancia. Se observará que en la siguiente descripción, entre la rutas Rl-Rn, una ruta que tiene todos los tres elementos que incluyen un BPF frontal, un AGC y un BPF trasero es referida como una ruta de la primera categoría y una ruta que tiene dos elementos que incluyen un BPF frontal y un AGC es referida como una ruta de la segunda categoría, mientras que una ruta que sólo tiene un elemento único de un BPF frontal es referida como una ruta de la tercera categoría, y una ruta que es desprovista de todos los tres elementos es referida como una ruta de la cuarta categoría. En el arreglo de la Figura 1, todas las rutas Rl-Rn son mostradas como rutas de la primera categoría.

De manera más específica, la primera ruta Rl tiene un primer BPF frontal 111, un primer AGC 121 y un primer BPF trasero 131 colocados en el orden mencionado con anterioridad a partir del lado corriente arriba. En forma similar, la segunda ruta R2 tiene un segundo BPF frontal 112, un segundo AGC 122 y un segundo BPF trasero 132. Todas las siguientes rutas tienen el mismo arreglo. En otras palabras, la enésima ruta Rn tiene un enésimo BPF frontal lln, un enésimo AGC 12n y un enésimo BPF trasero 13n.

Se observa que éste es arreglado de modo que, del primer al enésimo BPFs frontales 111-lln, el primer BPF frontal 111 selecciona la banda de frecuencia más baja y el enésimo BPF frontal lln selecciona la banda de frecuencia más alta. Las señales S21-S2n que son producidas, de manera respectiva, del primer al enésimo BPFs frontales 111-lln y cuyas bandas de frecuencia son limitadas, son entoncsales a través del primer al enésimo AGCs 121-12n (como las señales S31-S3n) . Por lo tanto, el primer BPF frontal 111 podría ser un filtro de paso bajo (LPF) y el enésimo BPF frontal lln podría ser un filtro de paso alto. Del primer al enésimo BPFs frontales 111-lln y del primer al enésimo BPFs traseros 131-13n, los cuales son descritos más adelante, en forma típica son filtros IIR (de respuesta de impulso infinito) que pueden ser realizados a través de un circuito integrado semiconductor de procesamiento de señal tal como un DSP (procesador de señal digital) .

Del primer al enésimo AGCs 121-12n, de manera respectiva, ajustan las ganancias de las señales (las señales S21-S2n) de las rutas respectivas (Rl-Rn) y le dan salida hacia el primer al enésimo BPFs traseros 131-13n como las señales S31-S3n.

Del primer al enésimo BPFs traseros 131-13n, de manera respectiva, tienen características de banda iguales que aquellas del primer al enésimo BPFs frontales 111-lln colocados en las mismas rutas. En otras palabras, las características de banda del primer al enésimo BPFs traseros 131-13n son las mismas que aquellas del primer al enésimo BPFs frontales 111-lln colocados en las mismas rutas para las frecuencias que seleccionan. Por lo tanto, si cualquier componente de distorsión es producido fuera de las bandas de frecuencia que del primer al enésimo BPFs frontales 111-lln seleccionan en procesos del primer al enésimo AGCs 121-12n, el componente de distorsión será eliminado.

El adicionador 60 adquiere las señales (las señales S41-S4n) sometidas a un proceso de limitación de banda de frecuencia a través del primer al enésimo BPFs traseros 131-13n y las combina en forma de síntesis para producir la señal de salida Sout, la cual sale hacia un dispositivo de salida tal como un altavoz (no se muestra) o medios de procesamiento de proceso posterior.

Los procesos anteriores para la señal de audio que son colocados en el modo descrito con anterioridad serán descritos más adelante en forma resumida con referencia al diagrama de flujo de la Figura 2.

Puesto que una señal de audio Sin introducida, la sección de derivación de señal 11 deriva la señal Sin para la primera a la enésima rutas Rl-Rn a fin de obtener las señales divididas Sll-Sln para las rutas respectivas (Etapa S10) .

Entonces, del primer al enésimo BPFs frontales 111- lln en la primera a la enésima rutas Rl-Rn salen, de manera selectiva, las bandas de frecuencia predeterminadas que son previamente seleccionadas para ellas hacia el primer al enésimo AGCs 121-12n (como las señales S21-S2n) (Etapa S12) .

Del primer al enésimo AGCs 121-12n ajustan, de manera respectiva, las ganancias de las señales S21-S2n que adquieren y les dan salida hacia el primer al enésimo BPFs traseros 131-13n (como las señales S31-S3n) (Etapa S14) .

Del primer al enésimo BPFs traseros 131-13n seleccionan, de manera respectiva, las señales de las bandas predeterminadas de frecuencia que son previamente seleccionadas para las señales S31-S3n cuyas ganancias son ajustadas para eliminar los componentes de distorsión fuera de las bandas y dar salida a las señales hacia el adicionador 60 (Etapa S16) .

El adicionador 60 adquiere las señales S41-S4n que son sometidas, de manera respectiva, a los procesos de limitación de banda de frecuencia en el primer al enésimo BPFs traseros 131-13n, además las combina en forma de síntesis en una señal de salida (señal Sout) y da salida a la señal Sout hacia un dispositivo de salida tal como un altavoz o un medio de procesamiento de proceso posterior (Etapa S18) .

De esta manera, con la modalidad descrita con anterioridad, los componentes de distorsión producidos fuera de las bandas de frecuencia seleccionadas, de manera respectiva, por el primer al enésimo BPFs frontales 111-lln pueden ser eliminados en los procesos del primer al enésimo AGCs 121-12n, de modo que los componentes innecesarios (componentes de distorsión) pueden ser disminuidos en forma estable para mejorar la calidad del sonido de la señal generada por el adicionador 60 como resultado de la operación de combinación en forma de síntesis. Mientras que una operación de ajuste de ganancia es conducida en cada y en todas las rutas en la modalidad descrita con anterioridad, la presente invención por ningún medio es limitada a este arreglo. A partir del punto de vista de evitar que el altavoz sea destruido, de manera general, la necesidad de prevención de una entrada excesiva de componentes de baja frecuencia es la más alta. Asimismo, el usuario percibe distorsiones de manera más sensible en bajas frecuencias. Por lo tanto, en una ruta para la cual es seleccionada una señal de alta frecuencia, la cual podría ser la enésima ruta Rn, podría ser asegurada una calidad satisfactoria de la señal si es omitida allí la operación de ajuste de ganancia. En este caso, este AGC y el BPF trasero pueden ser omitidos para dejar sólo el BPF frontal en la ruta. En otras palabras, podrían existir una o más que una de las rutas que pueden ser formadas como ruta o rutas no de la primera categoría sino de la segunda, tercera o cuarta categorías. De la tercera a la quinta modalidades tienen este arreglo. En forma alterna, el BPF frontal y el BPF trasero podrían ser elaborados para mostrar diferentes características. Si existe una señal en una banda de frecuencia que no involucre cualquier AGC en las bandas de frecuencia adyacentes, las características de la banda de frecuencia del BPF proporcionado en la ruta que no involucran ningún AGC podrían ser expandidas a la banda de frecuencia de la ruta que involucra un AGC para complementar la señal de la última ruta. Ambos del BPF frontal y el BPF trasero ejecutan un proceso de limitación de banda en una ruta que involucra un AGC y por lo tanto, el nivel de señal puede ser bajado allí. En este caso, en algunas ocasiones podría ser difícil ajustar los parámetros de los dos BPFs para así disminuir las distorsiones, mientras se evita cualquier caída significante del nivel de la señal. Entonces, los parámetros pueden ser ajustados con facilidad para mejorar la calidad del sonido al complementar la señal de la ruta a través de la señal de una ruta que no involucra ningún AGC.

A continuación, los resultados de la verificación de los efectos del arreglo y procesos anteriores (experimentos 1 y 2) serán descritos más adelante. Para los propósitos de verificación de los efectos del arreglo y procesos, sólo son empleadas dos rutas de derivación que incluyen la primera ruta Rl en el lado de banda de baja frecuencia y la segunda ruta R2 en el lado de banda de alta frecuencia. Ningún ajuste de ganancia es conducido en la segunda ruta R2.

La Figura 3 es un diagrama de bloque funcional de un arreglo de un aparato de procesamiento de señal de audio 210 del ejemplo experimental. Como se muestra, el aparato de procesamiento de señal de audio 210 incluye una sección de derivación de señal 240, una sección de procesamiento de señal 220 y un adicionador 260.

La sección de derivación de señal 240 deriva una señal de audio de entrada Sin para la primera y segunda rutas Rl y R2 y da salida a las señales divididas Sil y S12 hacia la sección de procesamiento de señal 220. La sección de procesamiento de señal 220 tiene un primer BPF frontal 211, un primer AGC 221 y un primer BPF trasero 231 colocados en el orden mencionado con anterioridad a partir del lado de entrada (el lado de la sección de derivación de señal 240) en la primera ruta Rl y sólo el segundo BPF frontal 212 en la segunda ruta R2. El adicionador 260 combina en forma de síntesis una señal S41 producida a partir del primer BPF trasero 231 como resultado del proceso ejecutado en la primera ruta Rl y una señal S22 producida a partir del segundo BPF frontal 212 como resultado del proceso ejecutado en la segunda ruta R2 para producir la señal de salida Sout .

Las Figuras 4 (a) -4(c) son gráficas que ilustran los resultados de la verificación del experimento 1 que tiene el arreglo que se muestra en la Figura 3. La Figura 4(a) muestra las características de frecuencia de la señal de entrada y la Figura 4 (b) muestra las características de frecuencia (valor pico) de la señal de salida producida a través de una técnica convencional que utiliza solo BPFs frontales, mientras que la Figura 4 (c) muestra la característica de frecuencia de la señal de salida del arreglo de la Figura 3. Las condiciones del experimento incluyen lo siguiente: señal de entrada: las ondas de seno combinadas en forma de síntesis de 1 kHz (-12.5 db) + 10 kHz (-12.5 db) características de filtro: filtro de paso de banda (frecuencia central de 1 kHz, ancho de banda de 670 Hz)' filtro de derivación (frecuencia de corte de 4 kHz, segunda señal de audio, Q: l/2¾ AGC: la ganancia más grande +9 dB, valor de umbral -2 dB tiempo de ataque de 1 ms, tiempo de liberación de 100 ms.

Como se muestra en la Figura 4 (a) , la señal de entrada (señal de audio' original) es una señal que tiene frecuencias centrales en 1 y 10 kHz y no contiene ninguna distorsión, de manera práctica. Por otro lado, como se muestra en la Figura 4 (b) , la señal obtenida como resultado de un proceso de una técnica convencional muestra una distorsión con un pico aproximadamente de -80 dB casi de 100 Hz y otras varias distorsiones con picos observados entre 100 Hz y 1 kHz . Además, muchas distorsiones con picos aproximadamente de -60 a -80 dB son observadas en el lado de frecuencia más alta de 1 kHz.

Por el contrario, con la técnica propuesta en esta modalidad, como se muestra en la Figura 4(c), las distorsiones producidas son suprimidas tanto en el lado de alcance de baja frecuencia como en el lado de alcance de alta frecuencia. Por ejemplo, el pico de la distorsión cercana a 100 Hz es realizado tan bajo como aproximadamente -110 dB. En otras palabras, a partir de los niveles pico de las distorsiones, podría asegurarse que no existe distorsión, de manera práctica, en la señal y que son excelentes las características de la señal.

Las Figuras 5 (a) -5 (c) son gráficas que ilustran los resultados de la verificación del experimento 2 que tiene el arreglo que se muestra en la Figura 3. La Figura 5(a) muestra la característica de frecuencia de la señal de entrada y la Figura 5 (b) muestra la característica de frecuencia (valor pico) de la señal de salida producida a través de una técnica convencional que utiliza solo BPFs frontales, mientras que la Figura 5 (c) muestra la característica de frecuencia de la señal de salida del arreglo de la Figura 3. Las condiciones de los experimentos incluyen lo siguiente, la señal de entrada es una que es cambiada de la señal del experimento 1 hacia el lado de baja frecuencia: señal de entrada: las ondas de seno combinadas en forma de síntesis de 100 Hz (-9.2 db) + 1 kHz (-9.2 db) características de filtro: filtro de paso de banda (frecuencia central de 100 Hz, ancho de banda de 60 Hz) filtro de derivación (frecuencia de corte de 180 Hz, segunda señal de audio, Q: l/2¾ AGC : la ganancia más grande +9 dB, valor de umbral -2 dB tiempo de ataque de 1 ms, tiempo de liberación de 100 ms.

Como se muestra en la Figura 5(a), la señal de entrada (señal original) es una señal que tiene frecuencias centrales en 100 Hz y 1 kHz y no contienen, de manera práctica, ninguna distorsión. Por otro lado, como se muestra en la Figura 5 (b) , la señal obtenida como resultado del proceso de una técnica convencional muestra una distorsión con un pico aproximadamente de -40 dB casi de 200 Hz y una distorsión con un pico aproximadamente de -50 dB casi de 400 Hz en el lado de baja frecuencia. Las distorsiones con picos aproximadamente de -60 a -80 dB aparecen en el lado de alta frecuencia más allá de 1 kHz sobre una región que cubre frecuencias más altas de 10 kHz.

Por el contrario, con la técnica propuesta en esta modalidad, como se muestra en la Figura 5(c), las distorsiones producidas son suprimidas tanto en el lado de alcance de baja frecuencia como en el lado de alcance de alta frecuencia. Por ejemplo, los picos de distorsiones casi de 200 Hz son suprimidos aproximadamente en -50 dB, que es aproximadamente de 10 dB más bajo que el nivel comparable de la Figura 5 (b) , y los picos de distorsiones cercanas a 400 Hz son suprimidos aproximadamente en -65 dB, que es aproximadamente de -15 dB más bajo que el nivel comparable de la Figura 5 (b) .

(Segunda Modalidad) En la segunda modalidad de esta invención, un BPF único que realiza un proceso de limitación de banda de frecuencia funciona tanto como un BPF frontal como un BPF trasero en una. base de compartimiento de tiempo, en rutas de señal derivada.

La Figura 6 es un diagrama de bloque funcional de un arreglo de un aparato de procesamiento de señal de audio 310 de la segunda modalidad de la presente invención. Con referencia a la Figura 6, el aparato de procesamiento de señal de audio 310 incluye una sección de conversión de velocidad frontal 351, una sección de derivación de señal 340, una sección de procesamiento de señal 320, un adicionador 360 y una sección de conversión de velocidad trasera 352.

La sección de conversión de velocidad frontal 351 convierte la velocidad de la señal Sin en no menos que el doble de la velocidad original con el propósito de procesar la señal por medio de un mismo y único BPF en una base de compartimiento de tiempo. Entonces, la señal SI producida como resultado de la conversión sale hacia la sección de derivación de señal 340. La sección de derivación de señal 340 opera igual que la sección de derivación de señal 11 de la Figura 1 para derivar la señal de entrada SI para la primera a la enésima rutas Rl-Rn y producir las señales divididas Sll-Sln.

La sección de procesamiento de señal 320 tiene BPFs que ejecutan, de manera respectiva, los procesos de banda de frecuencia en las señales divididas Sll-Sln de las rutas de derivación Rl-Rn y AGCs para el ajuste de ganancia de las respectivas señales S21-S2n producidas como resultado de los procesos de banda de frecuencia. De manera más específica, la primera ruta Rl tiene un primer BPF 311 y un primer AGC 321. En forma similar, la segunda ruta R2 tiene un segundo BPF frontal 312 y un segundo AGC 322. Todas las siguientes rutas tienen el mismo arreglo. En otras palabras, la enésima ruta Rn tiene un enésimo BPF 31n y un enésimo AGC 32n.

Puesto que del primer al enésimo BPFs 311-31n adquieren, de manera respectiva, las señales Sll-Sln producidas a partir de la sección de derivación de señal 340 como resultado de la derivación de señal, estas ejecutan los procesos de banda predeterminada de frecuencia en las señales Sll-Sln y da salida a las señales procesadas (las señales S21-S2n) hacia el primer al enésimo AGCs 321-32n.

Del primer al enésimo AGCs 321-32n ajustan, de manera respectiva, las ganancias de las señales y les da salida hacia el primer al enésimo BPFs 311-31n (como las señales S31-S3n) . Del primer al enésimo BPFs 311-31n ejecutan los procesos de banda predeterminada de frecuencia en las señales S31-S3n cuyas ganancias son ajustadas y da salida a las señales procesadas (las señales S41-S4n) hacia el adicionador 360.

En forma adicional, la sección de procesamiento de señal 320, tiene una sección de control de instrucción de conmutación 330 que determina si los procesos de banda de frecuencia son ejecutados en las señales Sll-Sln adquiridas de la sección de derivación de señal 340 o las señales de audio S31-S3n cuyas ganancias son ajustadas y en consecuencia, controlan del primer al enésimo BPFs 311-31n. En otras palabras, la sección de control de instrucción de conmutación 330 determina si del primer al enésimo BPFs Sll- Sln funcionan como BPFs frontales o como BPFs traseros y dirige del primer al enésimo BPFs 311-31n para funcionar en consecuencia .

La señal S5 sintetizada por el adicionador 360 sale hacia la sección de conversión de velocidad trasera 352.

Entonces, la sección de conversión de velocidad trasera 352 restaura la velocidad original de la señal SI que es sometida a la conversión a través de la sección de conversión de velocidad frontal 351 y da salida (señal S5) hacia un dispositivo de salida de audio tal como un altavoz.

De esta manera, esta modalidad puede proporcionar efectos similares a los de la primera modalidad. En forma adicional, debido a que son empleados los mismos BPFs para los procesos de limitación de banda de frecuencia frontal y los procesos de limitación de banda de frecuencia trasera, la capacidad de memoria necesaria para almacenar los coeficientes · de filtro puede ser reducida cuando sean utilizados los mismos coeficientes de filtro. En forma adicional, los procesos de la sección de conversión de velocidad frontal 351 y la sección de conversión de velocidad trasera 352 pueden ser ejecutados por medio de un DSP que realiza las funciones del primer al enésimo BPFs 311-31n, de modo que no es necesario incrementar el número de partes para su realización.

(Tercera Modalidad) Esta modalidad es un ejemplo de la modificación realizada a la primera modalidad. La Figura 7 es un diagrama de bloque funcional de un arreglo de un aparato de procesamiento de señal de audio 10a de la tercera modalidad de la presente invención. Con referencia a la Figura 7, en el aparato de procesamiento de señal de audio 10a, la sección de derivación de señal 11 deriva la señal de audio de entrada Sin para producir las señales S11-S13 para la primera a la tercera rutas R1-R3. Sin embargo, se observa que el número de señales producidas como resultado de la derivación no se limita a tres. La sección de procesamiento de señal 20a ejecuta un proceso predeterminado de señal en las señales divididas S11-S13. El adicionador 60 combina en forma de síntesis las señales S41, S32 y S23 producidas como resultado de los procesos ejecutados en las rutas a través de la sección de procesamiento de señal 20.

En esta modalidad, la primera ruta Rl es una ruta de la primera categoría, la segunda ruta R2 es una ruta de la segunda categoría y la tercera ruta R3 es una ruta de la tercera categoría. De manera más específica, la primera ruta Rl tiene un primer BPF frontal 111, un primer AGC 121 y un primer BPF trasero 131 colocados en el orden mencionado con anterioridad a partir del lado corriente arriba. La segunda ruta R2 tiene un segundo AGC frontal 112 y un segundo AGC 122. La tercera ruta R3 sólo tiene un tercer BPF frontal 113.

Se observa que éste es colocado de manera que, del primer al tercer BPFs frontales 111-113, el primer BPF frontal 111 selecciona la banda de frecuencia más baja y el tercer BPF frontal 113 selecciona la banda de frecuencia más De esta manera, se espera que esta modalidad proporcione efectos similares a los de la primera modalidad. En forma adicional, pueden reducirse las distorsiones que pueden realizarse, mientras se evita cualquier caída de los niveles de la señal, mediante la omisión sólo de algunos componentes para los procesos AGC y los procesos de limitación de banda, tomando en consideración los componentes de distorsión que son esperados que aparezcan. Todavía en forma adicional, puede ser reducido el número de etapas de diseño del aparato de procesamiento de señal de audio 10a que incluyen aquellas de los parámetros establecidos de BPFs.

(Cuarta Modalidad) Esta modalidad también es un ejemplo de las modificaciones realizadas a la primera modalidad. Con referencia a la Figura 8, una sección de procesamiento de señal 20b de un aparato de procesamiento de señal de audio 10b es realizada mediante la adición de una cuarta ruta R4 de la cuarta categoría que no ejecuta un proceso AGC y tampoco un proceso de limitación de banda en el arreglo del aparato de procesamiento de señal de audio 10a de la Figura 7. De esta manera, un adicionador 60 combina en forma de síntesis cuatro señales S41, S32, S23 y S14 procesadas en las respectivas rutas de la sección de procesamiento de señal 20. Esta modalidad se espera que proporcione efectos similares a los de la tercera modalidad.

(Quinta Modalidad) Esta modalidad también es un ejemplo de la modificación realizada a la primera modalidad. Con referencia a la Figura 9, el arreglo de derivación de ruta de una sección de procesamiento de señal 20c de un aparato de procesamiento de señal de audio 10c es simplificada sólo para proporcionar dos rutas. De manera más específica, esta modalidad es realizada mediante la omisión del segundo BPF frontal 212 del arreglo del ejemplo experimental mostrado en la Figura 3. En otras palabras, la primera ruta Rl es una ruta de la primera categoría y la segunda ruta 2 es una ruta de la cuarta categoría. Para ser más precisos, la primera ruta Rl tiene un BPF frontal Illa, un AGC 121a y un BPF trasero 131a colocados en el orden mencionado con anterioridad a partir del lado de la sección de derivación de señal 11 y una señal S41 producida como resultado de los procesos ejercidos por estos componentes sale hacia el adicionador 60. Por otro lado, la señal S12 que no es sometida a ningún proceso AGC y tampoco a ningún proceso de limitación de banda sale hacia el adicioñador 60 en la segunda ruta R2. Esta modalidad se espera que proporcione efectos similares a los de la tercera modalidad y aquellos de la cuarta modalidad.

La presente invención se describe con anterioridad por medio de las modalidades. Las modalidades sólo son de ejemplo y aquellas personas expertas en la técnica entenderán que pueden realizarse varias modificaciones a ellas mediante la combinación adecuada de cualquiera de los componentes de las mismas sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención.

Las modalidades anteriores pueden ser resumidas como sigue.

El aparato de procesamiento de señal de audio incluye un medio de limitación de banda frontal que deriva una señal de audio para una pluralidad de rutas y que ejecuta los procesos de limitación de banda de frecuencia, de manera respectiva, en las señales de audio derivadas para las bandas de frecuencia predeterminadas, un medio de control de ganancia que controla las ganancias de las señales de audio divididas a través del medio de limitación de banda frontal, un medio de limitación de banda trasera que ejecuta los procesos de limitación de banda de frecuencia, de manera respectiva, en las señales de audio que son controladas para las ganancias de las mismas a través del medio de control de ganancia y un medio de síntesis que combina en forma de síntesis las señales de audio derivadas después de los procesos de limitación de banda de frecuencia a través de los medios de limitación de banda trasera.

El proceso de limitación de banda de frecuencia del medio de limitación de banda frontal y del medio de limitación de banda trasera de una misma ruta podrían ser ejecutados a través de un medio único de limitación de banda en una base de compartimiento de tiempo.

El medio de control de ganancia y el medio de limitación de banda trasera de algunas de las rutas de la pluralidad de rutas de derivación podrían ser omitidos.

Las características del medio de limitación de banda frontal de una ruta a partir de la cual el medio de control de ganancia y el medio de limitación de banda trasera son omitidos podrían ser establecidas de tal manera que la señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia a través del medio de limitación de banda frontal de la ruta complementa la banda de frecuencia de la señal de audio en la ruta de una banda de frecuencia adyacente a partir de la cual ni el medio de control de ganancia y tampoco el medio de limitación de banda trasera son omitidos.

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (11)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un aparato de procesamiento de señal de audio, caracterizado porque comprende: un primer, medio de limitación de banda frontal que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en una primera señal de audio; un primer medio de control de ganancia que controla la ganancia de la primera señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia a través del primer medio de limitación de banda frontal; y un primer medio de limitación de banda trasera que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en la primera señal de audio controlada para la ganancia a través del primer medio de control de ganancia.

2. El aparato de procesamiento de señal de audio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende un medio de síntesis que combina en forma de síntesis la primera señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia a través del primer medio de limitación de banda frontal y una señal de audio de una ruta diferente de la ruta de la primera señal de audio.

3. El aparato de procesamiento de señal de audio de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque: la ruta que da salida a la señal de audio para que sea combinada en forma de síntesis con la primera señal de audio hacia el medio de síntesis incluye: un segundo medio de limitación de banda frontal que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en una segunda señal de audio; un segundo medio de control de ganancia que controla la ganancia de la segunda señal de audio sometida al proceso de limitación de banda de frecuencia a través del segundo medio de limitación de banda frontal; y un segundo medio de limitación de banda trasera que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en la segunda señal de audio controlada para la ganancia a través del segundo medio de control de ganancia, y la segunda señal de audio sale hacia el medio de síntesis después del proceso de limitación de banda de frecuencia a través del segundo medio de limitación de banda trasera.

4. El aparato de procesamiento de señal de audio de conformidad con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque : la banda de frecuencia de la primera señal de audio es .limitada para la banda a través del primer medio de limitación de banda frontal y la salida es ajustada para que sea más baja que la banda de frecuencia de la segunda señal de audio limitada para la banda a través del segundo medio de limitación de banda frontal y la salida.

5. El aparato de procesamiento de señal de audio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-4, caracterizado porque: la ruta que da salida a la señal de audio para que sea combinada en forma de síntesis con la primera señal de audio hacia el medio de síntesis incluye: un tercer medio de limitación de banda frontal que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en una tercera señal de audio,· y el tercer medio de control de ganancia que controla la ganancia de la tercera señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia a través del tercer medio de limitación de banda frontal, ningún medio de limitación de banda trasera que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en la tercera señal de audio controlada para la ganancia es proporcionado entre el tercer medio de control de ganancia y el medio de síntesis, y la tercera señal de audio sale hacia el medio de síntesis después del control de ganancia a través del tercer medio de control de ganancia.

6. El aparato de procesamiento de señal de audio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-5, caracterizado porque: la ruta que da salida a la señal de audio para que sea combinada en forma de síntesis con la primera señal de audio hacia el medio de síntesis incluye: un cuarto medio de limitación de banda frontal que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia en una cuarta señal de audio; ni el medio de control de ganancia que controla la ganancia de la cuarta señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia y tampoco el medio de limitación de banda frontal que ejecuta un proceso de limitación de banda de frecuencia son proporcionados entre el cuarto medio de limitación de banda frontal y el medio de síntesis, y la cuarta señal de audio sale hacia el medio de síntesis después del proceso de limitación de banda de frecuencia a través del cuarto medio de limitación de banda frontal.

7. El aparato de procesamiento de señal de audio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-6, caracterizado porque: la ruta de la señal de audio que será combinada en forma de síntesis con la primera señal de audio es una ruta que da salida a la señal de audio antes de ser sometida a un proceso de limitación de banda hacia el medio de síntesis.

8. El aparato de procesamiento de señal de audio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-7, caracterizado porque: el proceso de limitación de banda de frecuencia del primer medio de limitación de banda frontal y el proceso de limitación de banda de frecuencia del medio de limitación de banda trasera son ejecutados a través de un medio único de limitación de banda en una base de compartimiento de tiempo.

9. El aparato de procesamiento de señal de audio de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque: las características del segundo medio de limitación de banda frontal son establecidas como complemento de la banda de frecuencia de la primera señal de audio sometida a un proceso de limitación de banda de frecuencia a través del primer medio de limitación de banda frontal.

10. Un método de procesamiento de señal de audio que será utilizado por un aparato de procesamiento de señal de audio, caracterizado porque comprende: una etapa de división de ruta que deriva una señal de audio de entrada para una pluralidad de rutas; una etapa de división de banda que divide la señal de audio para bandas de frecuencia predeterminadas mediante la ejecución de un proceso de limitación de banda de frecuencia en la señal de audio en cada ruta dividida; una etapa de ajuste de ganancia que ajusta, si es necesario, la ganancia de cada señal de audio de las bandas divididas ; una etapa de eliminación de distorsión que elimina las señales distorsionadas que son producidas en la etapa de ajuste de ganancia mediante la ejecución de un proceso de limitación de banda de frecuencia en cada señal de audio ajustada para la ganancia; y una etapa de síntesis que combina en forma de síntesis las señales de audio divididas para las bandas de frecuencia después de la finalización de la etapa de eliminación de distorsión.

11. El método de procesamiento de señal de audio de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la etapa de eliminación de distorsión es omitida para cualquiera de las señales de audio producidas como una división para las bandas predeterminadas de frecuencia que no es sometida a una etapa de ajuste de ganancia.