专利名称：电子设备用声音处理系统、方法以及便携电话终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括便携电话在内的电子设备的声音处理系统。本发明特 别是涉及提高再现声音整体的声压和音量感的电子设备用声音处理系统、
方法以及便携电话终端。本申请要求基于日本专利申请2007-073413号的 优先权，该申请的公开内容以引用的方式记载在本申请文件中。
背景技术：
在包括便携电话在内的电子设备的内部，作为音频设备，从其安装空 间和功耗的观点出发，大多安装有直径为几厘米且厚度为几毫米左右的微 型扬声器或微型接收器。但是，这样的尺寸受限的微型扬声器的声音辐射 面积、前密封容量、后密封容量、音孔面积等物理限制条件与对电子设备 的安装条件一起被设定。因此，微型扬声器的等价噪声电平、声压频率特 性的平稳化、以及低频再现功能比通常的家庭用、业务用的音频扬声器 差。
近年来，包括便携电话在内的电子设备的音频再现功能的重要度由于 商品化而增加。另一方面，随着终端的小型化和薄型化而谋求声音设备的 小型化和薄型化。但是，难以同时实现再现功能的提高和设备的小型化。 特别是由于声音设备被小型化，由辐射面积、前面容积、以及背面容积的 减小而引起的低频的再现特性的下降显著，因此当向声音设备输入了低频 信号时，会导致声音的失真和削波失真恶化。因此，需要对低频的信号输 入进行衰减，但是随着低频信号的衰减，再现声音整体的声压和音量感会 下降。
图1是说明电子设备内部的微型扬声器再现音频路径的信号处理示例 的图，其用于解决上述问题。
如图1所示，电子设备IO包括音频数字音源11;解调解码电路
512;各种声音处理处理器13;均衡处理器14; D/A (数字/模拟)转换器 15;带通滤波器16;放大器17;带通滤波器18;以及微型扬声器19。解 调解码电路12对来自音频数字音源11的信号进行解调和解码，并转换信
号格式。各种声音处理处理器13对来自解调解码电路12的信号进行包括 3D效果、混音效果、合音效果、延迟效果、增强效果、频段提升效果等 的声音处理。均衡处理器14对被进行了声音处理的信号执行各频段的提 升(boost)、衰减(cut) 。 D/A转换器15将来自均衡处理器14的数字信 号转换为模拟信号。带通滤波器16对被转换后的模拟信号进行低频切 除、谐波切除、以及噪声切除。放大器17放大来自带通滤波器16的信 号。带通滤波器18根据需要而设置，对被放大器17放大后的信号进行低 频切除、谐波切除、以及噪声切除。微型扬声器19与带通滤波器18连 接，将电信号转换为声音并输出。
解调解码电路12、声音处理处理器13、均衡处理器14的各个模块既 可以通过DSP (数字信号处理器)来实现而获得，也可以通过单独的专用 LSI (大规模集成电路)来实现而获得。其他的构成要素也是既可以使用 DSP在一个LSI芯片、模块中互相整合而获得，也可以通过单独的LSI、 IC (集成电路)来构成而获得。
图2是表示图1中的均衡处理器14的设定示例的图。参考图2，通过 线210表示了均衡处理器14的设定示例。在本设定示例中，均衡处理器 14被设定成为了减小低频信号的削波失真，将500Hz以下的低频信号最 大衰减6dB，为了提高所有波段的声压和音量感，将3kHz以上的信号最 大提升3dB。通过上述设定，无论对于何种信号电平的输入信号，都能够 调整成均衡处理器14之后的音频路径内的信号电平不超过数字或模拟的 满刻度(0dB)。
然而，在本示例中，必须考虑相对于所有波段信号的数字/模拟的满刻 度的裕量来设计高频信号的提升量。在该情况下，高频信号的提升量的范 围会被限制得较窄。因此，谋求一种使低频特性再现能力低的微型扬声器 和微型接收器等的整体的声压和音量感提高的技术。
例如，在日本专利文献特开2004-112414号公报中记载了以下技术通过振幅压縮量越大、则越是使输入音频信号的高频分量衰减的控制来相 对地强调低频分量，呈现出声音的鲜明感。
另外，在日本专利文献特开2004-248298号公报中记载了关于具有以 下的压縮器的助听器的技术，所述压縮器具有不依赖于增益的微小的延迟 并具有低功耗。特别是在日本专利文献特开2004-248298号公报所记载的 助听器中，通过用于补偿动态范围的听觉下降的多通道压縮器而使低频特 性再现能力提高。
然而，在日本专利文献特开2004-112414号公报或日本专利文献特开 2004-248298号公报所记载的技术中，不执行使整体的声压、音量感提高 的声音处理。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种执行以下的声音处理的电子设备用声 音处理系统以及方法，所述声音处理通过使低频衰减并使高频的平均声压 大幅地提高来提高整体的声压和音量感。
为了解决上述问题，本发明提供一种对来自音频数字音源的信号进行 解调和解码并对进行信号格式转换的信号进行各种声音处理而输出声音的 电子设备用声音处理系统。
本发明的电子设备用声音处理系统包括对每一频率分量提升或衰减 被进行了声音处理的数字信号的均衡处理器；从来自所述均衡处理器的信 号提取低频信号并输出的低通滤波器；从来自所述均衡处理器的信号提取 高频信号并输出的高通滤波器；压縮所述高频信号的高频压縮器；将所述 低频信号与所述压縮后的高频信号相加的加法器；以及输出与所述相加后 的信号相对应的声音的扬声器。
另外，本发明的电子设备用声音处理方法包括以下步骤对每一频率 分量提升或衰减被进行了声音处理的数字信号；从进行了所述提升、衰减 的信号提取低频信号；从进行了所述提升、衰减的信号提取高频信号；压 縮所述被提取的高频信号；将所述被提取的低频信号与所述压縮后的高频 信号相加；以及输出与所述相加后的信号相对应的声音。
7另外，本发明的电子设备用声音处理装置优选安装在便携电话终端上。
如上所述，即使在通过均衡处理器来更大幅地提升高频信号的情况 下，也能够通过高频压縮器而仅抑制被提升了的高频信号的过大的波峰， 并压縮动态范围。由此，时间区域中的输出信号的信号电平的平均值比输 入信号提高，并能够在不改变对微型扬声器的输入电压波峰的情况下提高 执行声压。另外，通过将低频信号和被高频压縮器压縮后的高频信号相加 而得到的信号来生成声音。因此，能够提高执行声压并大幅地提高音量 感。
结合附图并通过对实施方式的说明来使上述发明的目的、效果、以及 特征更加清楚。
图1是说明基于现有技术的电子设备内部的微型扬声器再现音频路径
的信号处理示例的图2是表示基于现有技术的均衡处理器的设定示例的图3是表示本发明的电子设备用声音处理系统的实施方式的简要构成
的框图4是表示本发明的均衡处理器的设定示例的图5是表示本发明的电子设备用声音处理系统中的输入输出信号的频 率特性的图6是表示本发明的电子设备用声音处理系统的时间区域中的特性的
图7是本发明的电子设备用声音处理系统的实施方式的第一变形例的 简要构成的框图8是本发明的电子设备用声音处理系统的实施方式的第二变形例的 简要构成的框图9是本发明的电子设备用声音处理系统的实施方式的第三变形例的 简要构成的框图；图10是本发明的电子设备用声音处理系统的实施方式的第四变形例 的简要构成的框图11是本发明的电子设备用声音处理系统的实施方式的第五变形例 的简要构成的框图12是本发明的电子设备用声音处理系统的实施方式的第六变形例 的简要构成的框图13是本发明的电子设备用声音处理系统的实施方式的第七变形例 的简要构成的框图。
具体实施例方式
以下，参考附图来说明本发明的电子设备用声音处理系统的实施方 式。在图中，相同或类似的参考标号表示相同、类似、或等同的构成要 素。
图3是本发明的电子设备用声音处理系统的简要构成的框图。图3所 示的电子设备用声音处理系统被适当地内置在便携电话终端中。电子设备 用声音处理系统100包括音频数字音源101、解调解码电路102、各种 声音处理处理器103、均衡处理器104、低通滤波器111、高通滤波器 112、高频压縮器113、加法器114、 D/A (数字/模拟)转换器105、带通 滤波器106、放大器107、带通滤波器108、以及微型扬声器109。
解调解码电路102对来自音频数字音源101的信号进行解调和解码， 并转换信号格式。各种声音处理处理器103对来自解调解码电路102的信 号进行包括3D效果、混音效果、合音效果、延迟效果、增强效果、频段 提升效果等的声音处理。均衡处理器104对被进行了声音处理的信号的每 一频率执行提升或衰减处理。低通滤波器111提取均衡处理器104输出的 频率的低频侧的分量并作为低频信号输出。高通滤波器112提取均衡处理 器104输出的频率的高频侧的分量并作为高频信号输出。高频压縮器113 压縮被均衡处理器104提升后的高频信号。加法器114将低频信号与压縮 后的高频信号相加。D/A转换器105将在加法器114中相加而得到的数字 信号转换为模拟信号。带通滤波器106对转换后的模拟信号进行低频切除、谐波切除、噪声切除。放大器107放大来自带通滤波器106的信号。 带通滤波器108根据需要而设置，对经放大器107放大后的信号进行低频 切除、谐波切除、噪声切除。微型扬声器109将来自带通滤波器108的电 信号转换为声音并输出。
解调解码电路102、声音处理处理器103、均衡处理器104的各个模 块既可以通过DSP (数字信号处理器)来实现而获得，也可以通过单独的 专用LSI (大规模集成电路)来实现而获得。其他的构成元件也是既可以 使用DSP在一个LSI芯片、模块中互相整合而获得，也可以通过单独的 LSI、 IC (集成电路)来构成而获得。
考虑被均衡处理器104提升的各频率来决定低通滤波器111和高通滤 波器112的截止频率即可，但是在后述的图4所示的均衡处理器104的设 定中，将减少了 3dB的截止频率设定为lkHz即可。
作为高频压縮器113的参数，可以举出门限电平、比率、增高时间、 释放时间等，其能够根据各种声音而进行调谐。例如，作为高频压縮器的
参数，门限电平被设定为一5--15dB，比率被设定为1: 4 1: 8，增高
时间被设定为0 25msec，释放时间被设定为0 50msec。通过如上地设 定，通过插入高频压縮器113，与现有例子相比，均衡处理器104能够实 现高频的提升。
图4是表示图3所示的均衡处理器104的设定示例的图。例如，如图 4所示的线314所示，均衡处理器104被设定成将500Hz以下最大衰减 6dB并将500Hz以上的中高频最大提升12dB。另外，在低通滤波器lll和 高通滤波器112中，例如分别设定lkHz来作为截止频率。
图5是表示如上地设定的电子设备用声音处理系统100中的输入信号 的频率特性160和输出信号的频率特性170的图。另外，图6是表示如上 地设定的电子设备用声音处理系统IOO中的输入信号的时间特性180和输 出信号的时间特性190的图。
在图5和图6中表示了在从音频数字音源101输入了 20Hz 24kHz的 白色噪声时的电子设备用声音处理系统100的输入输出特性。此时，解调 解码电路102与各种声音处理处理器103不执行会影响到频率特性和动态范围的处理。
参考图5，在频率区域中，输出信号中的高频信号的信号电平被从输 入信号中的高频信号的信号电平大幅地提升6dB以上。另一方面，参考图 6，在时间区域中，输出信号的信号电平的波峰被抑制，但是输出信号的 信号电平的平均值从输入信号的信号电平的平均值大幅地提高了。即，被 均衡处理器104提升后的高频信号通过高频压縮器113而仅被抑制了过大 的波峰，并且动态范围被压縮。由此，输出信号的时间区域中的平均电平 提高，能够在不改变对微型扬声器109的输入电压波峰的情况下使执行声 压(executed acoustic pressure)升高。此外，根据本发明，通过将低频信 号与通过高频压縮器113压縮后的高频信号相加而得到的信号来生成声 音。因此，提高了执行声压并大幅地提高了音量感。
图7是表示图3所示的电子设备用声音处理系统100的第一变形例的 简要构成的框图。参考图7，在电子设备用声音处理系统100的第一变形 例中，在加法器114与D/A转换器105之间插入总压縮器(total compressor) 120。其他的结构与图3所示的结构相同。
总压縮器120压縮通过加法器114相加而得到的信号(相加后的信 号)并输出给D/A转换器105。通过总压縮器120，能够对输入信号中的 所有波段的信号抑制波峰电平，从而能够实现动态范围的压縮、执行声压 和音量感的提高。
图8是表示图3所示的电子设备用声音处理系统100的第二变形例的 简要构成的框图。参考图8，在电子设备用声音处理系统100的第二变形 例中，在加法器114与D/A转换器105之间插入总压縮器120，并进一步 设置参数表115。其他的结构与图3所示的结构相同。
在参数表115中，根据各个功能而保存与均衡处理器104、高频压縮 器113、各种声音处理处理器103、总压縮器120、低通滤波器111、以及 高通滤波器112等相对应的参数。参数表115例如被适当地存储在非易失 性存储器中。另外，在参数表115中设定的参数也可以能够被用户任意地 设定(变更)。在该情况下，能够由用户在任意的时期按照其喜好来设定 声音。作为例子，在便携电话的情况下，按照通话功能(通常为免提通 话)、音乐再现功能(摇滚、经典等各种音乐种类用设定)等不同的功能
来设定参数。在该情况下，图8的各种声音处理处理器103、均衡处理器 104、低通滤波器111、高通滤波器112、高频压縮器113、以及总压縮器 120各自被设定为从参数表115读取的参数，由此按照各个功能来适当地 改变动作状态。例如，与通常通话功能时相比，音乐再现功能时的执行声 压和音量被设定得更大。
图9是表示图3所示的电子设备用声音处理系统100的第三变形例的 简要构成的框图。参考图9，在电子设备用声音处理系统100的第三变形 例中，在加法器114与D/A转换器105之间插入总压縮器120，另外还设 置了前置增益(pre gain)放大器121、 122和后置增益(post gain)放大器 123。前置增益放大器121被插入在均衡处理器104与低通滤波器111和高 通滤波器112之间。前置增益放大器122被插入在高通滤波器112与高频 压縮器113之间。后置增益放大器123被插入在高频压縮器113与加法器 114之间。其他的结构与图3所示的结构相同。
通过插入前置增益放大器121、前置增益放大器122、以及后置增益 放大器123，即使不使用均衡处理器104，也能够设定频率增益。
图IO是表示图3所示的电子设备用声音处理系统100的第四变形例的 简要构成的框图。参考图10，在电子设备用声音处理系统100的第四变形 例中，在加法器114与D/A转换器105之间插入总压縮器120，在均衡处 理器104与低通滤波器111和高通滤波器112之间插入总压縮器124。其 他的结构与图3所示的结构相同。
总压縮器124压縮对低通滤波器111和高通滤波器112的输入。由 此，能够在对低通滤波器111和高通滤波器112的输入的所有波段中压縮 动态范围，均衡处理器104、高频压縮器113、以及总压縮器120各自能 够幅度更宽地调整参数。
图ll是表示图3所示的电子设备用声音处理系统100的第五变形例的 简要构成的框图。参考图ll，第五变形例中的D/A转换器105被插入在均 衡处理器104与低通滤波器lll和高通滤波器112之间。在该情况下，第
12五实施例中的低通滤波器111、高通滤波器112、高频压縮器113、以及加 法器114对输入的模拟信号进行和前述一样的处理。
第五实施例中的低通滤波器111、高通滤波器112、高频压縮器113 设置在D/A转换器105的后级，形成为以模拟方式进行高频的动态范围压 縮处理的音频路径。因此，能够获得与图3所示的电子设备用声音处理系 统100同等的效果。
图12是表示图3所示的电子设备用声音处理系统IOO的第六变形例的 简要构成的框图。参考图12，第六变形例中的D/A转换器105被插入在各 种声音处理处理器103与均衡处理器104之间。在该情况下，第六实施例 中的均衡处理器104、低通滤波器111、高通滤波器112、高频压縮器 113、以及加法器114对输入的模拟信号执行和前述一样的处理。
第六变形例中的均衡处理器104、低通滤波器lll、高通滤波器112、 以及高频压縮器113设置在D/A转换器105的后级，形成为以模拟方式进 行高频的动态范围压縮处理的路径。因此，能够获得与第四变形例中的电 子设备用声音处理系统100同等的效果。
图13是表示图3所示的电子设备用声音处理系统100的第七变形例的 简要构成例的框图。参考图13，第七变形例中的D/A转换器105被插入在 均衡处理器104与低通滤波器lll和高通滤波器112之间。此外，设置有 模拟式的前置增益放大器121、 122、 123。前置放大器121被插入在D/A 转换器105与低通滤波器111和高通滤波器112之间。前置增益放大器 122被插入在高通滤波器112与高频压縮器113之间。前置增益放大器123 被插入在高频压縮器113与加法器114之间。在该情况下，第七实施例中 的低通滤波器111、高通滤波器112、高频压縮器113、加法器114、前置 增益放大器121、 122、以及后置放大器123对输入的模拟信号执行和前述 一样的处理。
通过插入前置增益放大器121、前置增益放大器122、以及后置增益 放大器123，即使不使用均衡处理器104也能够与第三变形例一样地设定 频率增益。
如上所述，根据本发明，即使在通过均衡处理器来更大地提升了高频信号的情况下，也能够通过高频压縮器而仅抑制被提升了的高频信号的过 大的波峰，并压縮动态范围。由此，时间区域中的输出信号的信号电平的 平均值比输入信号提高，并能够在不改变微型扬声器的输入电压波峰的情 况下提高执行声压。另外，通过将低频信号和被高频压縮器压縮了的高频 信号相加而得到的信号来生成声音。因此，能够提高执行声压并大幅地提 高音量感。
以上详细地说明了本发明的实施方式，但是具体的构成方式不限于上 述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内的变更也包括在本发明中。
权利要求
1.一种电子设备用声音处理系统，包括对每一频率分量提升或衰减被进行了声音处理的数字信号的均衡处理器；从来自所述均衡处理器的信号提取低频信号并输出的低通滤波器；从来自所述均衡处理器的信号提取高频信号并输出的高通滤波器；压缩所述高频信号的高频压缩器；将所述低频信号与所述压缩后的高频信号相加的加法器；以及输出与所述相加后的信号相对应的声音的扬声器。
2. 根据权利要求1所述的电子设备用声音处理系统，其中， 还包括与所述加法器连接的第一总压縮器， 所述第一总压縮器对所述相加后的信号的所有波段进行压縮。
3. 根据权利要求1所述的电子设备用声音处理系统，其中， 还包括存储了参数表的存储装置，在所述参数表中设定有决定所述均衡处理器、所述低通滤波器、所述 高通滤波器、所述高频压縮器的各自的处理能力的参数。
4. 根据权利要求1所述的电子设备用声音处理系统，其中，还包括 被插入在所述均衡处理器与所述低通滤波器和所述高通滤波器之间的第一前置增益放大器；被插入在所述高通滤波器与所述高频压縮器之间的第二前置增益放大 器；以及被插入在所述高频压縮器与所述加法器之间的后置增益放大器。
5. 根据权利要求2所述的电子设备用声音处理系统，其中， 还包括被插入在所述均衡处理器与所述低通滤波器和所述高通滤波器之间的第二总压縮器，所述第二总压縮器对从所述均衡处理器到所述低通滤波器和所述高通 滤波器的输出信号的所有波段进行压縮。
6. 根据权利要求1所述的电子设备用声音处理系统，其中，还包括被插入在所述均衡处理器与所述低通滤波器和所述高通滤波器之间的D/A转换器，所述D/A转换器将来自所述均衡处理器的输出信号转换为模拟信号并 输出给所述低通滤波器和所述高通滤波器。
7. 根据权利要求1所述的电子设备用声音处理系统，其中， 还包括与所述均衡处理器的前级连接的D/A转换器，所述D/A转换器将所述被进行了声音处理的数字信号转换为模拟信号 并输出给所述均衡处理器，所述均衡处理器对每一频率分量提升或衰减所述模拟信号。
8. 根据权利要求1所述的电子设备用声音处理系统，其中，还包括 被插入在所述均衡处理器与所述低通滤波器和所述高通滤波器之间的D/A转换器；被插入在所述D/A转换器与所述低通滤波器和所述高通滤波器之间的 第一前置增益放大器；被插入在所述高通滤波器与所述高频压縮器之间的第二前置增益放大 器；以及被插入在所述高频压縮器与所述加法器之间的后置增益放大器； 所述D/A转换器将来自所述均衡处理器的输出信号转换为模拟信号并 输出给所述低通滤波器和所述高通滤波器。
9. 根据权利要求1所述的电子设备用声音处理系统，其中， 所述均衡处理器将所述被进行了声音处理的数字信号中的500Hz以下的低频信号最大衰减6dB，并将500Hz以上的中高频信号最大提升 12dB。
10. —种电子设备用声音处理方法，包括以下步骤对每一频率分量提升或衰减被进行了声音处理的数字信号；从进行了所述提升、衰减的信号提取低频信号； 从进行了所述提升、衰减的信号提取高频信号； 压縮所述被提取的高频信号；将所述被提取的低频信号与所述压縮后的高频信号相加；以及输出与所述相加后的信号相对应的声音。
11.一种便携电话终端，包括对每一频率提升或衰减被进行了声音处理的数字信号的均衡处理器;从来自所述均衡处理器的信号提取低频信号并输出的低通滤波器； 从来自所述均衡处理器的信号提取高频信号并输出的高通滤波器； 压縮所述高频信号的高频压縮器；将所述低频信号与所述压縮后的高频信号相加的加法器；以及 输出与所述相加后的信号相对应的声音的扬声器。
全文摘要
本发明的电子设备用声音处理系统包括对每一频率分量提升或衰减被进行了声音处理的数字信号的均衡处理器；从来自所述均衡处理器的信号提取低频信号并输出的低通滤波器；从来自所述均衡处理器的信号提取高频信号并输出的高通滤波器；压缩所述高频信号的高频压缩器；将所述低频信号与所述压缩后的高频信号相加的加法器；以及输出与所述相加后的信号相对应的声音的扬声器。
文档编号H04R3/04GK101641965SQ200880009232
公开日2010年2月3日 申请日期2008年2月28日 优先权日2007年3月20日
发明者森右京, 细川知志, 黑田淳 申请人:日本电气株式会社