音频处理装置以及使用该音频处理装置的音频系统

摘要

一种音频处理装置，其包括一塑形器。此塑形器接收一数字输入音频信号，以及根据数字输入音频信号于一输出端上产生一输出音频信号。上述塑形器包括一增益调整单元以及一塑形单元。增益调整单元接收数字输入音频信号，以及调整数字输入音频信号以产生一增益后音频信号。塑形单元接收增益后音频信号。当塑形器操作在一第一模式时，塑形单元对增益后音频信号之包络进行塑形以产生一塑形后音频信号，以及塑形后音频信号作为输出音频信号。

说明书

技术领域

本发明是有关于一种音频系统，特别是有关于一种音频处理装置，适用于音频系统，其可消除在音频系统之音量调整期间所产生的恼人的爆音（pop）与嘀哒（click）声。

背景技术

在现有的数字音频系统中，当数字音频系统所播放之声音的音量正被调整时，可能发生不被预期的爆音（pop）与嘀哒（click）声。在此情况下，使用者可能会听到恼人的声音。图1是表示在音频系统之音量调整期间数字音频信号的变化。在图1中，数字音频信号Saul以一个正弦波来呈现。参阅图1，当音频系统于时间点T1上将调大音量时，数字音频信号的振幅在时间点T1增加。在时间点T1的振幅增加引起音频系统之扬声器播放出爆音与嘀哒声，这降低了音频系统的播放质量。

因此，期望提供一种音频处理装置，其可消除在音量调整期间所产生的恼人的爆音与嘀哒声。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种音频处理装置，其可消除在音量调整期间所产生的恼人的爆音与嘀哒声。

本发明提出一种音频处理装置，其包括一塑形器。此塑形器接收一数字输入音频信号，以及根据数字输入音频信号于一输出端上产生一输出音频信号。上述塑形器包括一增益调整单元以及一塑形单元。增益调整单元接收数字输入音频信号，以及调整数字输入音频信号以产生一增益后音频信号。塑形单元接收增益后音频信号。当塑形器操作在一第一模式时，塑形单元对增益后音频信号之包络进行塑形以产生一塑形后音频信号，以及塑形后音频信号作为输出音频信号。

本发明提出一种音频系统，其包括一塑形器、一数字模拟转换器、以及一播放单元。塑形器接收一数字输入音频信号，以及根据数字输入音频信号于一输出端上产生一输出音频信号。数字模拟转换器接收输出音频信号，以及将输出音频信号转换为一模拟音频信号。播放单元接收模拟音频信号，且根据模拟音频信号来播放声音；上述塑形器包括一增益调整单元以及一塑形单元。增益调整单元接收数字输入音频信号，以及调整数字输入音频信号以产生一增益后音频信号。塑形单元接收增益后音频信号。当塑形器操作在一第一模式时，塑形单元对增益后音频信号之包络进行塑形以产生一塑形后音频信号，以及塑形后音频信号作为输出音频信号。

根据上述实施例，当在第一模式下增益调整单元调整数字输入音频信号以改变数字输入音频信号之振幅时，所播出的声音音量变为较大或较小。当声音音量正被调整时，由于塑形后音频信号的包络较为平滑，恼人的爆音（pop）与嘀哒（click）声不会发生，或者不会轻易地被人耳所察觉。

附图说明

图1表示在音频系统之音量调整期间数字音频信号的变化；

图2表示根据本发明一实施例之音频系统；

图3表示在图2之音频系统中的增益后音频信号；

图4表示在图2之音频系统中的塑形后音频信号；

图5表示在图2中之增益后音频信号的频谱；

图6表示在图2中之塑形后音频信号的频谱；

图7表示根据本发明另一实施例之音频系统。

具体实施方式

在本说明书以及权利要求书当中使用了某些词汇来指代特定的组件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”是一个开放式之用语，因此应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可以直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。

图2表示根据本发明一实施例之音频系统。参阅图2，音频系统2包括一输入处理单元20、一塑形器（shaper）21、一输出处理单元22、一数字-模拟转换器（digital-to-analog converter，DAC）23、以及一播放单元24。其中，输入处理单元20、塑形器21、以及输出处理单元22组成一音频处理装置200。输入处理单元20接收一数字音频数据Din，并处理此数字音频数据Din以产生一数字输入音频信号AUin。在此实施例中，输入处理单元20以一Sigma-Delta调变器来实施。Sigma-Delta调变器20对数字音频数据Din进行调变，以产生数字输入音频信号AUin。塑形器21接收数字输入音频信号AUin，并根据数字输入音频信号AUin而于塑形器21之输出端Tout产生一输出音频信号AUout。

参阅图2，塑形器21包括一增益调整单元210、一塑形单元211、一控制单元212、一侦测单元213、以及开关SW1与SW2。增益调整单元210接收数字输入音频信号AUin，且藉由一增益参数来调整数字输入音频信号AUin以产生增益后音频信号AU210。调整数字输入音频信号AUin的时机由来自侦测单元213之控制信号S213A所控制，控制信号S213A的产生将于后文叙述。在此实施例中，增益参数是可改变的，其随着由增益调整单元210所接收之一调整信号S210的值而改变。在塑形器21之一般模式下，调整信号S210的值为固定不变，增益参数亦为固定不变，且增益后音频信号AU210之振幅不会改变。当增益参数随着调整信号S210之值的变化而变为较大或较小时，塑形器21由一般模式进入至调整模式。换句话说，在调整模式下的增益参数大于或小于塑形器21操作于调整模式之前的增益参数。在调整模式下，于增益调整单元210调整数字输入音频信号AUin的期间中，增益后音频信号AU210之振幅增加或减少。

塑形单元211接收增益后音频信号AU210，对增益后音频信号AU210之包络（envelope）进行塑形，以产生塑形后音频信号AU211。塑形单元211可以一滤波器来实施。在此实施例中，塑形单元211以升余弦滤波器（raise-cosinefilter）来实施。然而，升余弦滤波器仅为一示范例，并不限制本发明。塑形单元211可以其他类型之滤波器来实施。

开关SW1耦接于塑形单元211与输出端Tout之间，且受到切换信号S212A所控制。开关SW2耦接于增益调整单元210与输出端Tout之间，且受到切换信号S212所控制。

侦测单元213耦接输出端Tout以接收输出音频信号AUout。侦测单元213侦测输出音频信号AUout之多个零交越点（zero-crossing point），并根据侦测结果来产生控制信号S213A。换句话说，控制信号S213A可指示出音频信号AUout之零交越点的发生。增益调整单元210以及控制单元213都接收控制信号S213A。

控制单元212不仅接收来自侦测单元213之控制信号S213A，也接收调整信号S210。控制单元212根据控制信号S213A以及调整信号S210来产生切换信号S212A与S212B。

下文将说明塑形器21之操作。

如上所述，当增益参数随着调整信号S210之值的变化而变为较大或较小时，塑形器21由一般模式进入调整模式。在调整模式下，输出音频信号AUout具有多个零交越点，而这些零交越点被侦测单元213侦测到。于调整模式下，根据与零交越点侦测相关联之控制信号S213A，增益调整单元210在至少一零交越点发生的时间点上调整数字输入音频信号AUin。举例来说，在此实施例中，于调整模式下，增益调整单元210在上述多个零交越点中九个零交越点发生的时间点上调整数字输入音频信号AUin以增加数字输入音频信号AUin之振幅。换句话说，由增益调整单元210来调整数字输入音频信号AUin的次数等于九。如图3所示，衍生自数字输入音频信号AUin之增益后音频信号AU210的振幅在九个零交越点发生的九个时间点上增加。接着，塑形单元211对增益后音频信号AU210之包络进行塑形，以产生塑形后音频信号AU211。如第3与4图所示，在包络塑形之后，塑形后音频信号AU211之包络EN211比增益后音频信号AU210之包络EN210较为平滑。

图5表示增益后音频信号AU210之频谱。图6则表示经包络塑形处理过之塑形后音频信号AU211的频谱。比较增益后音频信号AU210与增益后音频信号AU211，在频率20Hz至20kHa之间，除了主要频率成分以外，图6中塑形后音频信号AU211之其他频率成分的能量低于增益后音频信号AU210之其他频率成分的能量。

控制单元212也接收调整信号S210。当增益参数随着调整信号S210之值的变化而变为较大或较小时，控制单元212得知塑形器21已由一般模式进入至调整模式。在调整模式中，控制单元21根据控制信号S213A产生切换信号S212A以及切换信号S212B，以在上述九个零交越点发生的时间点上分别导通开关SW1以及关闭开关SW2。在此时，具有较平滑包络EN211之塑形后音频信号AU211透过导通之开关SW1而传送，以作为输出音频信号AUout。

根据第2-4图之实施例，在调整模式下，控制单元212导通开关SW1并关闭开关SW2九次，换句话说，由控制单元212改变开关SW1与SW2之状态的次数等于由增益调整单元210调整数字输入音频信号AUin的次数。详细来说，控制单元212在上述九个零交越点发生的时间点上，分别透过切换信号S212A与S212B来导通开关SW1以及关闭开关SW2。在其他实施例中，于调整模式下，控制单元212仅导通开关SW1并关闭开关SW2一次。详细来说，当塑形器21根据调整信号S210之值的变化而由一般模式进入调整模式时，控制单元212在输出音频信号AUout之一零交越点发生的一时间点上，分别透过切换信号S212A与S212B来导通开关SW1并关闭开关SW2。接折，直到塑形器21离开调整模式之前，开关SW1之导通状态以及开关SW2之关闭状态持续维持。

由调整模式至一般模式的切换将于下文叙述。在第2～4图中，在控制单元212于上述九个零交越点发生的时间点上导通开关SW1（或关闭开关SW2）之后，控制单元212于输出音频信号AUout之一零交越点发生的一时间点上分别透过控制信号S212A以及控制信号S212B来关闭开关SW1以及导通开关SW2，举例来说，上述一时间点为在上述九个零交越点之后发生第一个零交越点的时间点。在另一实施例中，在控制单元212导通开关SW1（或关闭开关SW2）一段既定期间后，控制单元212于输出音频信号AUout之一零交越点发生的一时间点上分别透过控制信号S212A以及控制信号S212B来关闭开关SW1以及导通开关SW2，举例来说，上述一时间点为在上述既定期间之后发生第一个零交越点的时间点。此既定期间根据用来实现塑形单元211之滤波器的类型来决定。接着，塑形器21切换为操作在一般模式。于一般模式下，增益后音频信号AU210透过导通之开关SW2而传送，以作为输出音频信号AUout。

在又一实施例中，侦测单元213更判断输出音频信号AUout是否处于一稳定状态，并根据侦测结果来产生一控制信号S213B。在调整模式下，当侦测单元213判断出输出音频信号AUout处于稳定状态时，塑形器21切换为操作在一般模式。举例来说，在控制单元212于上述九个零交越点发生的时间点上导通开关SW1且关闭开关SW2的情况下，输出音频信号AUout可能在上述九个零交越点后处于稳定状态；在控制单元212于一零交越点发生的时间点上导通开关SW1且关闭开关SW2的情况下，输出音频信号AUout可能在上述一个零交越点后处于稳定状态。在此实施例中，控制单元212更接收控制信号S213B，因此控制单元212根据与零交越点侦测相关之控制信号S213A以及与稳定状态侦测相关之控制信号S213B来产生切换信号S212A与S212B。控制单元212可根据控制信号S213B来得知塑形器21是否将操作在一般模式。当控制单元212得知塑形器21将操作在一般模式时，控制单元212产生切换信号S212A以及切换信号，以于输出音频信号AUout之一零交越点发生的一时间点上分别关闭开关SW1以及导通开关SW2。接着，塑形器21切换为操作在一般模式。于一般模式下，增益后音频信号AU210透过导通之开关SW2而传送，以作为输出音频信号AUout。在此实施例中，当输出音频信号AUout之振幅维持在由增益参数所决定之一位准时，则发生上述稳定状态。

参阅图2，输出处理单元22接收输出音频信号AUout并处理输出音频信号AUout。在此实施例中，输出处理单元22对输出音频信号AUout进行处理，以执行声音效果调整。处理过的输出音频信号AUout传送至数字模拟转换器23。数字模拟转换器23将处理过的输出音频信号AUout转换为一模拟音频信号AAUout。播放单元24接收模拟音频信号AAUout，并根据模拟音频信号AAUout来播放声音。在另一实施例中，输出处理单元22可以省略。即是，输出音频信号AUout直接传送至数字模拟转换器23以进行数字至模拟的转换。

根据上述实施例，当在调整模式下增益调整单元210调整数字输入音频信号AUin以改变数字输入音频信号AUin之振幅时，由播放单元24所播出的声音音量变为较大或较小。当声音音量正被调整时，由于塑形后音频信号AU211的包络较为平滑，恼人的爆音（pop）与嘀哒（click）声可能不会发生，或者不会轻易地被人耳所察觉。

参阅图5，在调整模式下，假使不具有包络塑形，不包含主要频率成分的音频频带能量会导致恼人的爆音与嘀哒声。根据上述，在调整模式下，于频率20Hz至20kHz之间，除了主要频率成分以外，图6中塑形后音频信号AU211之其他频率成分的能量低于图5中增益后音频信号AU210之其他频率成分的能量。因此，在包络塑形后，根据增益后音频信号AU211之其他频率成分而产生的声音不容易被人耳察觉。

图7表示根据本发明另一实施例之音频系统。如图7所示，音频系统7包括一输入处理单元70、一前置加强单元71、一塑形器72、一输出处理单元73、一数字模拟转换器（digital-to-analog converter，DAC）74、以及一播放单元75。其中，输入处理单元70、前置加强单元71、塑形器72、以及输出处理单元73组成一音频处理装置700。输入处理单元70接收一数字音频数据Din，并处理此数字音频数据Din以产生一数字输入音频信号AUin。在此实施例中，输入处理单元70以一Sigma-Delta调变器来实施。Sigma-Delta调变器70对数字音频数据Din进行调变，以产生数字输入音频信号AUin。前置加强单元71接收来自输入处理单元70之数字输入音频信号AUin，且功率增加在数字输入音频信号AUin之音频频带（20Hz～20kHz）中之多个频率成分的能量。塑形器72前置加强单元71所增加的数字输入音频信号AUin，并根据增加之数字输入音频信号AUin而于塑形器72之输出端Tout产生一输出音频信号AUout。在此实施例中，塑形器72一直处于调整模式。换句话说，塑形器72操作在单一模式下。

参阅图7，塑形器72包括一增益调整单元720、一塑形单元721、以及一侦测单元722。增益调整单元720接收数字输入音频信号AUin，且藉由一增益参数来调整数字输入音频信号AUin以产生增益后音频信号AU720。调整数字输入音频信号AUin的时机由来自侦测单元722之控制信号S722所控制，控制信号S722的产生将于后文叙述。在此实施例中，增益参数是可改变的，其随着由增益调整单元720所接收之一调整信号S720的值而改变。当调整信号S720的值为固定不变时，增益参数亦为固定不变。在此情况下。增益后音频信号AU720之振幅不会改变。当增益参数随着调整信号S720之值的变化而变为较大或较小时，增益后音频信号AU720之振幅增加或减少。

塑形单元721接收增益后音频信号AU720，对增益后音频信号AU720之包络进行塑形。，以产生塑形后音频信号AU211。塑形单元721可以一滤波器来实施。在此实施例中，塑形单元721以升余弦滤波器来实施。然而，升余弦滤波器仅为一示范例，并不限制本发明。塑形单元211可以其他类型之滤波器来实施。

侦测单元722耦接输出端Tout以接收输出音频信号AUout。侦测单元722侦测输出音频信号AUout之多个零交越点，并根据侦测结果来产生控制信号S722。换句话说，控制信号S722可指示出音频信号AUout之零交越点的发生。控制信号S722传送至增益调整单元720。因此，根据控制信号S722，增益控制单元720在至少一零交越点发生的时间点上调整数字输入音频信号AUin，以产生增益后音频信号AU720。接着，塑形单元721对增益后音频信号AU720之包络进行塑形，以产生塑形后音频信号AU721。在此实施例中，塑形后音频信号AU721直经作为输出音频信号AUout。

参阅图7，输出处理单元73接收输出音频信号AUout并处理输出音频信号AUout。在此实施例中，输出处理单元73对输出音频信号AUout进行处理，以执行声音效果调整。处理过的输出音频信号AUout传送至数字模拟转换器74。数字模拟转换器74将处理过的输出音频信号AUout转换为一模拟音频信号AAUout。播放单元75接收模拟音频信号AAUout，并根据模拟音频信号AAUout来播放声音。在另一实施例中，输出处理单元73可以省略。即是，输出音频信号AUout直接传送至数字模拟转换器74以进行数字至模拟的转换。

在此实施例中，当以滤波器（例如升余弦滤波器）来实施之塑形单元721藉由一转换函数（transfer function）对增益后音频信号AU720之包络进行塑形时，前置加强单元71藉由相反于包络塑形所使用之转换函数的另一转换函数来增加在数字输入音频信号AUin之音频带中多个频率成分的能量。

根据上述实施例，当在调整模式下增益调整单元720调整数字输入音频信号AUin以改变数字输入音频信号AUin之振幅时，由播放单元75所播出的声音音量变为较大或较小。当声音音量正被调整时，由于输出音频信号AUout的包络较为平滑，恼人的爆音与嘀哒声可能不会发生，或者不会轻易地被人耳所察觉。此外，由于前置加强单元71的操作，在数字输入音频信号AUin之音频带中多个频率成分的功率增加。因此，在包络塑形后，在数字输入音频信号AUin之音频带之原始频率成分不会减弱，避免播放出的声音失真。

虽然本发明已以较佳实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的范围内，可以做一些改动，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的范围为准。