Система и способ обработки аудиосигнала для представления в среде с высоким уровнем шума

Система и способ обработки аудиосигнала для представления в среде с высоким уровнем шума

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка представляет собой частичное продолжение и испрашивает приоритет в соответствии с 35 U.S.C § 120, заявки № 10/914,234 на патент США, поданной 10 августа 2004 г., которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к новым системам, способам и схемам, используемым для достижения качественного представления звука в средах с высоким уровнем шума. В частности, настоящее изобретение направлено на системы, способы и схемы для обработки аудиосигналов. Настоящее изобретение, кроме того, обеспечивает способы постоянно программируемых регулировок в многодиапазонном эквалайзере, которые компенсируют аномалии, ассоциированные с ожидаемой окружающей средой для прослушивания.

Уровень техники

Обеспечение представления качественного звука в средах с высоким уровнем шума, таких как движущиеся транспортные средства, остается довольно трудной задачей. Например, отклик басов системы в такой среде обычно является неадекватным. Хотя для компенсации этой неадекватности отклик басов может быть усилен с помощью эквалайзера, такой подход обычно приводит к приглушенному отклику в верхнем диапазоне звуковых частот, что ухудшает качество звука. Кроме приглушенных высоких частот усиление басов может нежелательно увеличивать динамический диапазон представления звука. В среде с шумом существует очень малый аудиодиапазон между минимальным уровнем громкости, установленным уровнем шумов (обычно приблизительно 80 дБ в движущемся транспортном средстве) и максимальным уровнем громкости, установленным физиологическими особенностями органов слуха (обычно приблизительно 110 дБ). Расширение динамического диапазона звука, представляемого в среде с шумами, может быть эстетически нежелательным, поскольку уровень шума может приближаться к физиологическому максимальному уровню громкости, воспринимаемому ухом, что приводит к неприятному, раздражающему или даже причиняющему боль отклику. В соответствии с этим требуется новый подход для качественного представления аудио в среде с высоким уровнем шума.

Типичные потребительские преобразователи звука, такие как коммерчески доступные громкоговорители, акустически эффективны в диапазоне от приблизительно 600 до 1000 Гц. Для компенсации недостаточных рабочих характеристик таких преобразователей за пределами этого диапазона в системах часто используются различные специальные громкоговорители и усилители, которые могут быть весьма дорогостояшими. Поэтому была бы предпочтительной система, которая компенсирует такие неэффективные рабочие характеристики без необходимости введения дополнительных и часто дорогостоящих аппаратных средств.

В настоящее время динамический диапазон звукового сопровождения кинофильмов устанавливают и микшируют в среде, которая имеет размер кинотеатра. Качественное воспроизведение звукового сопровождения кинофильма в ограниченной среде, например в домашних условиях или в автомобиле, является, в лучшем случае, трудноосуществимым. В ограниченной среде часто образуются стоячие звуковые волны, в результате чего возникает раздражающий акустический сигнал на частоте стоячей волны. Компенсация таких специфических стоячих волн в конкретной ограниченной среде позволила бы обеспечить более высокое качество представления звука.

Наконец, в отличие от внимания, уделяемого звуковому сопровождению кинофильмов и музыке, звук в электронных видеоиграх часто микшируют бессистемно. Такое бессистемное микширование часто не обеспечивает полного, сбалансированного аудио для слушателя. Улучшение аудиосигнала на всех частотах в полном динамическом диапазоне позволило бы получить более высококачественный аудиосигнал.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к новым системам, способам и схемам, используемым для достижения качественного представления звука в средах с высоким уровнем шума. В одном аспекте настоящее изобретение обеспечивает систему, предназначенную для обработки аудиосигнала. В одном варианте выполнения такая система может содержать первичный эквалайзер, который формирует скорректированный аудиосигнал путем регулировки амплитуды низкочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым звукам басов, и регулировки в противоположном направлении амплитуды высокочастотных компонентов аудиосигналов, соответствующих слышимым высоким звукам, при этом упомянутая регулировка и регулировка в противоположном направлении пересекаются в диапазоне пересечения частот, создавая по существу незначительное усиление в диапазоне пересечения; компрессор, который формирует сжатый аудиосигнал путем сжатия динамического диапазона аудиосигнала; и зеркальный эквалайзер, действие которого по существу противоположно действию первичного эквалайзера.

В другом варианте выполнения система может содержать первичный эквалайзер, который формирует скорректированный аудиосигнал путем уменьшения амплитуды низкочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым звукам басов, и увеличивает амплитуду высокочастотных компонентов аудиосигналов, соответствующих слышимым высоким звукам, при этом упомянутое уменьшение и увеличение пересекаются в диапазоне частот, создавая по существу незначительное усиление в этом диапазоне; компрессор, который формирует сжатый аудиосигнал путем сжатия динамического диапазона аудиосигнала; и зеркальный эквалайзер, действие которого по существу противоположно действию первичного эквалайзера.

В альтернативном варианте выполнения система может содержать первичный эквалайзер, который формирует скорректированный аудиосигнал путем регулировки амплитуды низкочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым звукам басов, и регулировки в противоположном направлении амплитуды высокочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым высоким звукам, при этом упомянутая регулировка и регулировка в противоположном направлении пересекаются в диапазоне частот, создавая по существу незначительное усиление в этом диапазоне; компрессор, который формирует сжатый аудиосигнал путем сжатия динамического диапазона аудиосигнала; зеркальный эквалайзер, действие которого по существу противоположно действию первичного эквалайзера; и конечный эквалайзер, который регулирует амплитуду сигнала на частотах, заданных так, чтобы они соответствовали аномалиям представления аудио, ассоциированным с предполагаемой средой для прослушивания.

В еще одном варианте выполнения система может содержать первичный эквалайзер, который формирует скорректированный аудиосигнал путем уменьшения амплитуды низкочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым звукам басов, и увеличения амплитуды высокочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым высоким звукам, при этом уменьшение и увеличение пересекаются в диапазоне частот, создавая по существу незначительное усиление в этом диапазоне; компрессор, который формирует сжатый аудиосигнал путем сжатия динамического диапазона аудиосигнала; зеркальный эквалайзер, действие которого по существу противоположно действию первичного эквалайзера; и конечный эквалайзер, который регулирует амплитуду сигнала на частотах, заданных так, чтобы они соответствовали аномалиям представления звука, ассоциированным с предполагаемой средой для прослушивания.

Системы в соответствии с настоящим изобретением могут дополнительно содержать систему громкоговорителя, которая работает в соответствии с выходным сигналом зеркального эквалайзера.

В одном варианте выполнения диапазон пересечения может составлять приблизительно от 600 Гц до приблизительно 1000 Гц. В другом варианте выполнения первичный эквалайзер и зеркальный эквалайзер могут регулировать амплитуду в соответствии с по существу линейной функцией частот.

В одном варианте выполнения компрессор может сжимать аудиосигнал путем ослабления компонентов аудиосигнала с большой амплитудой. В качестве альтернативы компрессор может сжимать аудиосигнал путем усиления компонентов аудиосигнала с малой амплитудой. В конкретном варианте выполнения компрессор может сжимать динамический диапазон аудиосигнала менее чем приблизительно на 10 дБ.

В другом варианте выполнения в первичном эквалайзере может использоваться, по меньшей мере, один фильтр для регулировки амплитуды высокочастотных компонентов аудиосигнала, и в зеркальном эквалайзере может использоваться, по меньшей мере, один фильтр для получения по существу противоположного результата для высокочастотных компонентов аудиосигнала относительно первичного эквалайзера; при этом фильтры могут оказывать по существу одинаковое по величине и противоположное по направлению действие на аудиосигнал.

В качестве альтернативы в первичном эквалайзере может использоваться, по меньшей мере, один фильтр для регулировки амплитуды низкочастотных компонентов аудиосигнала, а в зеркальном эквалайзере может использоваться, по меньшей мере, один фильтр для получения по существу противоположного результата для низкочастотных компонентов аудиосигнала по сравнению с первичным эквалайзером; при этом фильтры могут оказывать одинаковое по величине и противоположное по направлению действие на аудиосигнал.

В одном варианте выполнения первичный эквалайзер может уменьшать амплитуду низкочастотных компонентов сигнала приблизительно на 10 дБ на частоте 100 Гц. В другом варианте выполнения первичный эквалайзер может увеличивать амплитуду высокочастотных компонентов сигнала приблизительно на 8 дБ на частоте 8 кГц.

Первичный эквалайзер может увеличить амплитуду низкочастотных компонентов сигнала на приблизительно 10 дБ на частоте 100 Гц. В качестве альтернативы первичный эквалайзер может уменьшать амплитуду высокочастотных компонентов сигнала приблизительно на 8 дБ на частоте 8 кГц.

В еще одном варианте выполнения зеркальный эквалайзер может увеличивать амплитуду низкочастотных компонентов сигнала приблизительно на 10 дБ на частоте 100 Гц. В дополнительном варианте выполнения зеркальный эквалайзер может уменьшать амплитуду высокочастотных компонентов сигнала приблизительно на 8 дБ на частоте 8 кГц.

В дополнительном варианте выполнения зеркальный эквалайзер может уменьшать амплитуду низкочастотных компонентов сигнала приблизительно на 10 дБ на частоте 100 Гц. В качестве альтернативы зеркальный эквалайзер может увеличивать амплитуду высокочастотных компонентов сигнала приблизительно на 8 дБ на частоте 8 кГц.

В другом аспекте в настоящем изобретении предусмотрены способы обработки аудиосигнала. В одном варианте выполнения способ может содержать первичную коррекцию аудиосигнала путем регулировки амплитуды низкочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым звукам басов, и регулировки в противоположном направлении амплитуды высокочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым высоким звукам, при этом упомянутая регулировка и регулировка в противоположном направлении пересекаются в диапазоне частот, создавая по существу незначительное усиление в этом диапазоне; сжатие динамического диапазона аудиосигнала и зеркальную коррекцию аудиосигнала по существу в противоположном направлении относительно первичной коррекции.

В другом варианте выполнения способ может содержать первичную коррекцию аудиосигнала путем регулировки амплитуды низкочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым звукам басов, и регулировки в противоположном направлении амплитуды высокочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым высоким звукам, при этом упомянутая регулировка и регулировка в противоположном направлении пересекаются в диапазоне частот, создавая по существу незначительное усиление в этом диапазоне; сжатие динамического диапазона аудиосигнала; зеркальную коррекцию аудиосигнала по существу в противоположном направлении по сравнению с первичной коррекцией и регулировку амплитуды сигнала на частотах, заданных так, чтобы они соответствовали аномалиям представления звука, ассоциированным с предполагаемой средой для прослушивания.

В другом аспекте в настоящем изобретении предусмотрены схемы для обработки аудиосигнала. В одном варианте выполнения схема может содержать первичный эквалайзер, который формирует скорректированный аудиосигнал путем регулировки амплитуды низкочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым звукам басов, и регулировки в противоположном направлении амплитуды высокочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым высоким звукам, при этом упомянутая регулировка и регулировка в противоположном направлении пересекаются в диапазоне частот, создавая по существу незначительное усиление в этом диапазоне; компрессор, который формирует сжатый аудиосигнал путем сжатия динамического диапазона аудиосигнала, и зеркальный эквалайзер, действие которого по существу противоположно действию первичного эквалайзера.

В альтернативном варианте выполнения схема может содержать первичный эквалайзер, который формирует скорректированный аудиосигнал путем регулировки амплитуды низкочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым звукам басов, и регулировки в противоположном направлении амплитуды высокочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым высоким звукам, при этом упомянутая регулировка и регулировка в противоположном направлении пересекаются в диапазоне частот, создавая по существу незначительное усиление в этом диапазоне; компрессор, который формирует сжатый аудиосигнал путем сжатия динамического диапазона аудиосигнала; зеркальный эквалайзер, действие которого по существу противоположно действию первичного эквалайзера; и конечный эквалайзер, который регулирует амплитуду сигнала на частотах, заданных так, чтобы они соответствовали аномалиям представления звука, ассоциированным с предполагаемой средой для прослушивания.

В еще одном аспекте в настоящем изобретении предусмотрены способы постоянного программирования регулировок, по меньшей мере, в одном многодиапазонном эквалайзере, который компенсирует аномалии, ассоциированные с предполагаемой средой для прослушивания. В одном варианте выполнения способ может содержать представление тестового аудиосигнала в предполагаемой среде для прослушивания; обнаружение аномалий аудиопредставления, ассоциированных с предполагаемой средой для прослушивания, по откликам тестового аудиосигнала; определение частоты, ассоциированной с аномалиями аудиосигнала; регулировку амплитуды на этой частоте для компенсации аномалий в многодиапазонном эквалайзере и постоянное программирование регулировки на этой частоте, по меньшей мере, в одном многодиапазонном эквалайзере.

В альтернативном варианте выполнения способ может содержать представление тестового аудиосигнала в предполагаемой среде для прослушивания, в котором тестовый аудиосигнал выбирают из группы, состоящей из широкополосного шума и сигнала с качающейся частотой; детектирование аномалий представления аудио, ассоциированных с предполагаемой средой для прослушивания, по откликам тестового аудиосигнала, причем аномалии детектируют с помощью устройства, выбранного из группы, состоящей из быстрого анализатора Фурье и компьютерного анализатора частоты; определение частоты, ассоциированной с аномалиями аудиосигнала, путем анализа результатов, полученных с помощью устройства детектирования; регулирование амплитуды на этой частоте с использованием многодиапазонного эквалайзера для компенсации аномалий и постоянное программирование регулировок на этой частоте в многодиапазонном эквалайзере.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема и пример системы, в которой эквалайзер, компрессор и зеркальный эквалайзер соединены вместе.

Фиг.2 - схема эквалайзера, компрессора и зеркального эквалайзера, соединенных вместе, где эквалайзеры усиливают и ослабляют в противоположных направлениях по сравнению с фиг.1.

Фиг.3 - подробная схема одного примера варианта выполнения настоящего изобретения.

Фиг.4 - схема эквалайзера, компрессора и зеркального эквалайзера, соединенных с громкоговорителем.

Фиг.5 - схема эквалайзера, компрессора, зеркального эквалайзера и многодиапазонного эквалайзера, последовательно соединенных вместе.

Фиг.6 - схема эквалайзера, компрессора, зеркального эквалайзера и усилителя, последовательно соединенных вместе.

Фиг.7 - схема процесса детектирования аномалий, определения частоты, на которой возникает аномалия, и последующей регулировки амплитуды на этой частоте.

Фиг.8 - схема эквалайзера, компрессора, зеркального эквалайзера и конечного эквалайзера, соединенных вместе.

Фиг.9 - схема эквалайзера, компрессора, зеркального эквалайзера, конечного эквалайзера, усилителя, многодиапазонного эквалайзера и громкоговорителя, соединенных вместе.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается описанными конкретными методами, составами, материалами, технологиями производства, использованием и применением, поскольку они могут изменяться. Также следует понимать, что используемая здесь терминология применяется только с целью описания конкретных вариантов выполнения и не предназначена для ограничения объема настоящего изобретения. Следует отметить, что используемые здесь и в приложенной формуле изобретения формы единственного числа включают ссылку на множественное число, если только в контексте не будет явно указано другое. Таким образом, например, ссылка на "элемент" представляет собой ссылку на один или больше элементов и включает его эквиваленты, известные специалистам в данной области техники. Аналогично, в другом примере, ссылка на "этап" или "средство" представляет собой ссылку на один или больше этапов или средств и может включать в себя подэтапы и зависимые средства. Все союзы, используемые здесь, следует понимать в самом широком возможном включительном смысле. Таким образом, слово "или" следует понимать как имеющее определение логического "или", а не логического "исключающего или", если только в контексте не будет явно обязательно указано другое. Формулировки, которые могут применяться для выражения приближения, следует понимать таким образом, если только в контексте не будет явно указано противоположное.

Если только не будет определено противоположное, все используемые технические и научные термины имеют те же значения, как они понимаются специалистами в области техники, которой принадлежит настоящее изобретение. Здесь описаны предпочтительные способы, методы, устройства и материалы, хотя любые способы, методы, устройства или материалы, аналогичные или эквивалентные описанным, можно использовать на практике или при тестировании настоящего изобретения. Описанные структуры следует также понимать, как относящиеся к функциональным эквивалентам таких структур. Все приведенные ссылки включены полностью в настоящее описание посредством ссылки.

Описанные система, способы и схемы предназначены для обеспечения преобразования аудиосигналов с широким динамическим диапазоном в узкий динамический диапазон без искажения или изменения исходной работы и для компенсации факторов окружающей среды. Такая система особенно пригодна для проигрывания музыки, кинофильмов или видеоигр в средах с высоким уровнем шумов, таких как автомобиль, самолет, корабль, клуб, театр, парк развлечений, торговый центр и т.д. Кроме того, система, способы и схемы в соответствии с настоящим изобретением направлены на улучшение представления звука путем обработки аудиосигнала за пределами частотного диапазона слышимости органа слуха человека и аудиопреобразователей, диапазон которых составляет от приблизительно 600 Гц до приблизительно 1000 Гц. Путем обработки аудио вне этого диапазона может быть получено более полное и более широкое его представление.

На фиг.1 представлена схема одного варианта выполнения настоящего изобретения. Система содержит первичный эквалайзер 20, компрессор 30 и зеркальный эквалайзер 40. Графическое представление функций каждого отдельного компонента показано внутри изображения каждого из них. Входной аудиосигнал 10 подается в первичный эквалайзер 20, и улучшенный выходной аудиосигнал 50 формируется на выходе зеркального эквалайзера 40. Первичный эквалайзер 20 в данном варианте выполнения принимает входной аудиосигнал 10, ослабляет амплитуду части сигнала, соответствующего звуковому спектру басов, и усиливает амплитуду сигнала, соответствующего спектру высоких звуков. Например, уровень низкого слышимого компонента басов (около 100 Гц) может быть уменьшен приблизительно на 10 дБ, и уровень компонентов высоких звуков (около 8 кГц) может быть усилен приблизительно на 8 дБ, а компоненты между ними регулируются в соответствии с линейной функцией частоты. Различные соответствующие эквалайзеры известны в данной области техники. Один такой аналоговый эквалайзер показан в блоке 11 на фиг.3.

На некоторой частоте между этим высокочастотным усилением и низкочастотным ослаблением действия усиления и ослабления пересекаются в точке пересечения. В этой точке пересечения воздействия этих двух процессов на аудиосигнал точно компенсируют друг друга, и в результате создается нулевое суммарное усиление. Вокруг этой точки пересечения расположен диапазон частот, где эти два процесса по существу компенсируют свое влияние на аудиосигнал. В одном варианте выполнения настоящего изобретения этот диапазон расположен от приблизительно 600 Гц до приблизительно 1000 Гц. В данном варианте выполнения диапазон пересечения специально разработан, чтобы находиться в пределах диапазона эффективности стандартного звукового преобразователя и органа слуха человека. В других вариантах выполнения эта точка пересечения может быть смещена в соответствии с необходимостью в конкретных вариантах применения.

Как показано на фиг.1, первичный эквалайзер 20 передает сигнал в компрессор 30. Компрессор усиливает и ослабляет сигнал обратно пропорционально амплитуде сигнала. Таким образом, для малых амплитуд обеспечивается высокое усиление (или малое ослабление), в то время как для больших амплитуд предусмотрена высокая степень сжатия (или малое усиление). В результате получают меньший динамический диапазон сигнала. Динамический диапазон сигнала, например, может быть уменьшен всего лишь до 10 дБ или меньше. Кроме того, в другом варианте выполнения настоящего изобретения компрессор может ослаблять большие амплитуды аудиосигнала в большей степени, чем малые амплитуды. В еще одном варианте выполнения компрессор может усиливать малые амплитуды аудиосигнала в большей степени, чем большие амплитуды. В данной области техники известны самые разные соответствующие компрессоры.

Один вариант выполнения компрессора показан в блоке 12 на фиг.3.

Как показано на фиг.1, после сжатия аудиосигнал подается в зеркальный эквалайзер 40. Зеркальный эквалайзер 40 выполняет функцию, противоположную первичному эквалайзеру 20. Здесь, в данном конкретном варианте выполнения, зеркальный эквалайзер увеличивает амплитуду компонента сигнала, соответствующего спектру басов звука, и уменьшает амплитуду сигнала, соответствующего спектру высоких звуков. Такой зеркальный эквалайзер 40 также имеет точку пересечения, которая по существу представляет собой ту же точку пересечения, что и у первичного эквалайзера 20. Например, компонент низких слышимых басов (около 100 Гц) может быть усилен приблизительно на 10 дБ, компонент высоких слышимых звуков (около 8 кГц) может быть ослаблен приблизительно на 8 дБ, и компоненты между ними регулируются линейно в функции от частоты. Первичный эквалайзер 10 и зеркальный эквалайзер 30 выбираются так, чтобы они были идеально взаимодополняющими так, чтобы они оказывали одинаковый по величине и противоположный по знаку эффект. В одном варианте выполнения зеркальный эквалайзер показан в блоке 13 на фиг.3.

После первичной коррекции, сжатия и зеркальной коррекции обработанный аудиосигнал может быть передан непосредственно в систему громкоговорителей, может быть передан в систему громкоговорителей через многодиапазонный эквалайзер или может быть передан в систему громкоговорителей через усилитель. Поскольку компонент басов может быть уменьшен перед сжатием и усилен после сжатия, звук, представленный в громкоговорителе, имеет спектр с насыщенными тонами басов, и при этом не возникает эффект приглушения, наблюдаемый при обычном сжатии. Кроме того, в данном варианте выполнения получают богатый звук даже в малых системах громкоговорителей, например в системах, имеющих магнит, меньший чем 10 унций. Кроме того, поскольку динамический диапазон был уменьшен с помощью сжатия, звук может быть представлен в пределах ограниченного диапазона громкости. Например, эта система позволяет комфортабельно представлять качественный звук в среде с высоким уровнем шумов, с нижним уровнем шумов 80 дБ и пороговым значением звука 110 дБ.

На фиг.2 показан другой вариант выполнения настоящего изобретения. Этот вариант выполнения аналогичен представленному на фиг.1. В данном варианте выполнения первичный эквалайзер 20 принимает входной аудиосигнал 10, усиливает амплитуду компонента сигнала, соответствующего спектру звука басов, и ослабляет амплитуду сигнала, соответствующего спектру высоких звуков. В варианте выполнения по фиг.2 сигнал усиливается там, где в варианте выполнения по фиг.1 он ослабляется. Аналогично, в варианте выполнения по фиг.2 сигнал ослабляется там, где в варианте выполнения по фиг.1 он усиливается. Зеркальный эквалайзер по фиг.4 также выполняет функции, противоположные зеркальному эквалайзеру по фиг.1.

На фиг.3 показана схема одного конкретного варианта выполнения настоящего изобретения. Этот вариант выполнения воплощен с использованием аналоговых компонентов. Эквалайзер показан в блоке 11, компрессор - в блоке 12, зеркальный эквалайзер - в блоке 13, и используемый в случае необходимости источник питания показан в блоке 20, и 10-канальный эквалайзер - в блоке 21. Все показанные компоненты являются стандартными, коммерчески доступными компонентами. Каждый отдельный модуль может быть выполнен с использованием другого приемлемого заменителя, известного в данной области техники.

На фиг.4 представлен другой вариант выполнения настоящего изобретения. На фиг.4 показан вариант выполнения по фиг.1, соединенный с системой 60 громкоговорителя.

На фиг.5 представлен еще один другой вариант выполнения настоящего изобретения. В этом варианте выполнения многофазный эквалайзер 100 соединен с зеркальным эквалайзером 40 перед выводом 50 аудиосигнала. В дополнительном варианте выполнения изобретения такой сигнал выводится из многодиапазонного эквалайзера 100 в систему громкоговорителя, который не показан на чертежах.

На фиг.6 представлен другой вариант выполнения настоящего изобретения. В этом варианте выполнения усилитель 110 соединен с зеркальным эквалайзером 40 перед выходом 50.

В еще одном варианте выполнения изобретения такой сигнал выводится из усилителя 110 в систему громкоговорителя, который не показан на чертеже.

На фиг.7 представлен другой вариант выполнения настоящего изобретения. На фиг.7 отклик 15 представления аудио вводится, и аномалии в представлении звука детектируются с помощью процесса 70. Графическое представление такого сигнала с аномалией аудио показано на чертеже в процессе 70. Можно видеть чрезвычайно большую амплитуду представления аудио на одной частоте 71. Некоторые сигналы могут представлять несколько аномалий или отсутствие аномалий. Например, в конкретной среде для прослушивания могут формироваться такие аномальные отклики аудио в результате образования стоячих волн. Например, такие стоячие волны часто возникают в ограниченной среде прослушивания, такой как автомобиль. Длина автомобиля, например, соответствует приблизительно 400 периодам сигнала. В такой среде некоторые стоячие волны устанавливаются на этой частоте и некоторые на более низкой частоте. Стоячие волны присутствуют в усиленном сигнале на своих частотах и могут представлять собой раздражающий акустический сигнал. На фиг.7, для простоты, показана только одна аномалия. Таким образом, в процессе 70 детектируется аномальное представление сигнала, такого как часть сигнала на заданной частоте, усиленной в результате образования стоячей волны. Затем процесс 80 определяет частоту, в которой возникает такое аномальное представление 81 аудио. На чертеже ссылочной позицией 81 указана точка на графике с частотой, на которой возникает аномальное представление аудио. После того как будет определена частота, на которой возникает аномальное представление, амплитуда сигнала на этой частоте затем уменьшается, как показано в ссылочной позиции 90. Следует отметить, что в функциональном представлении, показанном на чертеже в позиции 90, аномально высокая амплитуда уменьшается, что компенсирует аномалии в представлении аудио. Автомобили такого же размера, формы и с такими же характеристиками, например автомобили одной модели, могут представлять те же аномалии. Частота и величина выполняемой регулировки в дополнительном варианте выполнения могут быть заранее установлены в эквалайзере для уменьшения аномальных откликов для будущего представления в среде для прослушивания. Например, частота и величина регулировки аномальных откликов в определенной модели автомобиля могут быть заранее установлены в эквалайзере, который встроен в автомобильную систему воспроизведения аудио, для компенсации таких акустических аномалий.

На фиг.8 показан вариант выполнения изобретения, представленный на фиг.1, с конечным эквалайзером 70, который регулирует амплитуду аудиосигнала на частотах, заранее определенных так, чтобы они соответствовали аномалиям представления аудио, ассоциированным с предполагаемой средой для прослушивания.

На фиг.9 представлен вариант выполнения по фиг.8 с усилителем 110 для усиления аудио, многодиапазонным эквалайзером 100 для дополнительной тонкой настройки и системой 60 громкоговорителя для представления аудио.

Варианты выполнения настоящего изобретения выполнены на основе предположения, что большинство преобразователей аудио эффективно работают в диапазоне от приблизительно 600 Гц до приблизительно 1000 Гц. Кроме того, орган слуха человека очень эффективно работает в пределах этого диапазона. Учитывая эту эффективность, настоящее изобретение позволяет выполнять большую часть обработки аудио за пределами этого диапазона для улучшения общего качества представления звука.

В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения предусмотрена система, предназначенная для обработки аудиосигнала, с первичным эквалайзером, компрессором и зеркальным эквалайзером. Первичный эквалайзер формирует скорректированный аудиосигнал путем регулировки амплитуды низкочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым звукам басов, и регулировки в противоположном направлении амплитуды высокочастотных компонентов аудиосигнала, соответствующих слышимым высоким звукам. Такие регулировки выполняют с использованием по существу линейной функции частоты. Указанная выше регулировка низкочастотных компонентов сигнала и регулировка в противоположном направлении высокочастотных компонентов сигнала пересекаются в диапазоне частот, в результате чего образуется по существу незначительное усиление в пределах этого диапазона. Точка, в которой эти регулировки пересекаются, представляет собой точку пересечения, усиление в которой равно нулю. Диапазон вокруг этой точки представляет собой диапазон пересечения. Например, такая точка пересечения может находиться между приблизительно 600 Гц и приблизительно 1000 Гц. Вариант выполнения может дополнительно содержать компрессор, который формирует сжатый аудиосигнал путем сжатия динамического диапазона аудиосигнала, путем ослабления сигналов с большой амплитудой, усиления сигналов с малой амплитудой или с использованием комбинации обоих подходов. Компрессор может сжимать динамический диапазон аудиосигнала менее чем приблизительно до 10 дБ. Наконец, зеркальный эквалайзер оказывает на аудиосигнал по существу противоположное действие относительно первичного эквалайзера. Такой зеркальный эквалайзер имеет по существу ту же точку пересечения и диапазон, что и первичный эквалайзер.

В точке пересечения влияния на аудиосигнал двух регулировок, выполняемых в первичном и в зеркальном эквалайзерах, точно компенсируют друг друга, в результате чего получается нулевое суммарное усиление. Вокруг этой точки пересечения расположен диапазон пересечения с частотами, где две регулировки по существу компенсируют воздействие друг друга на аудиосигнал. Диапазон пересечения, в одном варианте выполнения настоящего изобретения, находится между приблизительно 600 Гц и приблизительно 1000 Гц. В данном варианте выполнения диапазон пересечения может быть специально разработан, чтобы находиться в пределах диапазона эффективности стандартных аудиопреобразователей и органа слуха человека. В других вариантах выполнения такая точка пересечения может быть сдвинута в соответствии с необходимостью в определенных вариантах применения.

В одном конкретном варианте выполнения системы первичный эквалайзер усиливает высокочастотные компоненты аудиосигнала и ослабляет низкочастотные компоненты аудиосигнала. Зеркальный эквалайзер выполняет противоположную функцию; он ослабляет высокочастотные компоненты аудиосигнала и усиливает низкочастотные компоненты аудиосигнала. В каждом эквалайзере на одной и той же частоте между усилением высокой частоты и ослаблением низкой частоты влияние усиления и ослабления пересекается в точке пересечения.

В другом конкретном варианте выполнения системы первичный эквалайзер ослабляет высокочастотные компоненты аудиосигнала и усиливает низкочастотные компоненты аудиосигнала. Зеркальный эквалайзер выполняет противоположную функцию; он усиливает высокочастотные компоненты аудиосигнала и ослабляет низкочастотные компоненты аудиосигнала.

В еще одном конкретном варианте выполнения системы в первичном эквалайзере и зеркальном эквалайзере используется, по меньшей мере, один фильтр. В эквалайзерах могут, например, использоваться фильтр верхних частот и фильтр нижних частот. Фильтр, который работает на высокочастотном участке аудиосигнала в первичном эквалайзере, оказывает такое же по величине, но противоположное по направлению влияние на аудиосигнал, что и фильтр зеркального эквалайзера. Таким образом, например, если фильтр верхних частот первичного эквалайзера усиливает сигнал на 8 дБ на частоте 8 кГц, то фильтр верхних частот зеркального эквалайзера ослабляет сигнал на 8 дБ на частоте 8 кГц. Например, если фильтр верхних частот в первичном эквалайзере ослабляет сигнал на 8 дБ на частоте 8 кГц, то фильтр верхних частот в зеркальном эквалайзере усиливает сигнал на 8 дБ на частоте 8 кГц. Например, если фильтр нижних частот в первичном эквалайзере усиливает сигнал на 10 дБ на частоте 100 Гц, то фильтр нижних частот в зеркальном эквалайзере ослабляет сигнал на 10 дБ на частоте 100 Гц. Наконец, например, если фильтр нижних частот в первичном эквалайзере ослабляет сигнал на 10 дБ на частоте 100 Гц, то фильтр нижних частот в зеркальном эквалайзере усиливает сигнал на 10 дБ на частоте 100 Гц. В диапазоне между этими частотами фильтры усиливают и ослабляют сигнал в соответствии с, по существу, линейной функцией частоты.

Другой вариант выполнения системы включает в себя конечный эквалайзер, который после зеркальной коррекции позволяет регулировать амплитуду аудиосигнала на частотах, заранее определенны