CN1175819A - 供声扬处理∑△调制过的数字信号的信号处理设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种信号处理方法和信号处理设备,在该方法和设备中,限幅时为限制∑△调制过的1位数字信号,将该1位数字信号临时转换成多位信号,为再量化转换过的多位信号,用限幅器控制构成∑△再调制器的积分器。这样就可以数字信号的形式控制1位数字信号的幅度而无需将1位数字信号转换成模拟信号。

Description

供声场处理∑Δ调制过的数字信号的 信号处理设备和方法

本发明涉及一种用以对∑Δ调制时获得的1位数字信号进行特殊效果处理的特殊效果处理设备。

∑Δ调制过的短时(fast)1位信号其取抽样频率极高、数据字长度小，例如抽样频率等于64×44.1千赫，数据字长为1位，因而传输频率范围比迄今一般数字声频中使用的抽样频率等于44.1千赫、数字字长为16位的所谓多位数字信号的宽。20千赫的声频频段比起64×44.1千赫的附加抽样频率来是够低的了，因而确保高的动态范围。这种特点可加以利用，用在高音质的录音机或数据传输上。

应用∑Δ调制的线路本身并不是什么新技术，经常用于模/数转换器中，这是因为其电路构件采用集成电路，因而使模/数转换器较容易制造所致。∑Δ调制过的信号能通过结构较简单的模拟低通滤波器反过来转换成模拟声频信号。

另一方面，要对短时1位声频信号直接进行特殊效果处理(例如失真处理)有困难，而这正是数字声频编辑程序不可或缺的。因此没有其它选择只有对模拟信号进行特殊效果处理，再将模拟信号通过∑Δ调制处理成短时1位声频信号。

另一方面，产生用上述方法进行特殊效果处理的短时1位声频信号时需要一个模拟操纵装置来对模拟声频信号进行特殊效果处理。另一方面，用特殊效果处理处理1位形式的声频信号时需要将其倒过来转换成模拟声频信号，再进行特殊效果处理和∑Δ调制，从而使电路结构复杂化。此外，1位信号转换成模拟声频信号是瞬时进行的，因而降低了1位声频信号固有的信号质量。

因此本发明的目的是提供一种以简化的结构就能直接对1位数字信号进行特殊效果处理的特殊效果设备。

本发明提供的用以对∑Δ调制时获得的1位数字信号进行声场处理的信号处理设备包括：转换装置，用以将1位数字信号转换成多位信号；∑Δ再调制装置，包括一个积分器用以将转换装置转换成的多位信号再进行∑Δ调制；和限幅值控制装置，用以控制组成∑Δ再调制装置的积分器的限幅值。

有了本发明的特殊效果处理设备，将1位数字信号转换成多位信号的转换装置的多位输出由∑Δ再调制装置的积分器再进行∑Δ调制，积分器的限幅值由限幅值控制装置加以控制，因而可以简化的结构直接对1位数字信号进行特殊效果处理。

此外，有了本发明的特殊效果处理设备，将1位数字信号转换成多位信号的转换装置的多位输出由∑Δ再调制装置的积分器再进行∑Δ调制，经积分的值由控制装置加以控制，从而可以再次以简化的结构直接对1位数字信号进行特殊效果处理。

图1是本发明第一实施例的信号处理设备的方框图。

图2是本发明的∑Δ调制器的方框图。

图3是图1所示的信号处理设备装有限幅器的积分器的结构方框图。

图4A示出了由位长转换器转换的位长转换信号S_M。

图4B示出了输入第一带限幅器的积分器中的信号S_I。

图4C示出了在第一带限幅器的积分器中经限幅控制的限幅器输入值S_L。

图4D示出了作为对限幅器输入值S_L进行限幅处理的触发脉冲的效果控制信号S_E。

图4E示出了第一带限幅器的积分器输出的信号S_o。

图5A示出了作为对限幅器输入值SL进行限幅处理的触发脉冲的效果控制信号。

图5B示出了限幅器的限幅值S_D。

图5C示出了1位数字声频信号的低频段模拟信号分量。

图5D示出了用作为触发脉冲的效果控制信号限幅处理过的1位数字声频输入信号的低频段模拟信号分量。

图6是本发明第二实施例的信号处理设备的方框图。

图7是图6中所述的信号处理设备第一积分器连同效果控制器的结构方框图。

图8A示出了输入第一带效果控制器的积分器的信号S_I。

图8B示出了第一积分器在第一带效果控制器中经限幅控制的积分值S_G。

图8C示出了作为对第一积分器的积分值S_G进行限幅处理的触发脉冲的效果控制信号。

图8D示出了效果层次超检测信号S_D。

图8E示出了根据效果等级超检测信号S_D加到第一积分器的积分值S_G的补偿值S_J。

图8F示出了第一带效果控制器的积分器输出的信号S_o。

参看附图，现在详细说明本发明特殊效果处理设备的一些最佳实施例。

本实施例涉及用以对∑Δ调制时得出的1位数字声频信号进行特殊效果处理的一种特殊效果处理设备。

参看图1，这种特殊效果设备包括：位长转换器8，用以将输入的1位数字声频信号转换成例如16位信号的多位信号；∑Δ再调制器9，用以对采用积分器的位长转换器8输出的多位输出进行第二次∑Δ调制；和限幅值控制器10，用以限制装有限幅器的第一积分器的限幅值(这稍后即将说明)，以便在∑Δ再调制器9中积分多位输出。

输入位长转换器8的1位数字声频信号是在图2所示的∑Δ调制器中产生的。∑Δ调制器将进入输入端1的声频输入信号经加法器2发送给积分器3。信号从积分器3馈到比较器4以便与例如供每抽样周期进行1位量化的输入声频信号的中心点电位(“0”伏)相比较。抽样周期的频率(抽样频率)取一般48千赫或44.1千赫频率的64倍或128倍。经量化的数字馈到1抽样延迟单元6使其延迟1个抽样周期。此延迟数据经1位数/模转换器7发送给加法器2以便和来自输入端1的输入声频信号相加。这使比较器4经输出端5输出从输入的声频信∑Δ调制的1位声频信号。

位长转换器8将1位数字声频信号转换成16位多位数据，再按一定路径发送给∑Δ再调制器9。

∑Δ再调制器9由五级具五个带限幅器的积分器的∑Δ调制器构成。16位信号从位长转换器8出来，经加法器11由具限幅器12的积分器进行积分，从而由第一系数乘法器13乘以一个系数(例如1/16)，再从系数乘法器13馈到第二级。输入到第二级的信号经加法器14由带限幅器的积分器进行积分，从而由第二系数乘法器16乘以一个系数(例如1/8)，再从第二系数乘法器16馈到第三级积分器。输入第三级的信号经加法器17由带限幅器18的积分器进行积分，从而由第三系数乘法器19乘以一个系数(例如1/4)，再从第三系数乘法器1 9馈到第四级积分器。输入到第四级的信号经加法器20由带限幅器21的积分器进行积分，从而由第四系数乘法器22乘以一个系数(例如1/2)，再从第四系数乘法器22馈到第五级积分器。输入到第五级的信号经加法器23由带限幅器24的积分器进行积分，从而由1位量化器25再量化成1位数字声频信号输出出去。1位数字声频信号也由1位长转换器26转换成16位信号，再馈到加法器11，14，17，20和23。

限幅值控制器10根据经中央处理单元(CPU)从操作板供来的效果控制信号控制第一积分器12限幅器的限幅值。

第一至第五带限幅器12，15，18，21和24的积分器，其各限幅器的作用是防止∑Δ再调制器9振荡。

具体地说，本发明的特殊效果处理设备借助于限幅值控制器10根据效果控制信号控制第一积分器12限幅器的限幅值。

参看图3。带限幅器12的第一积分器由加法器28、移相器29和限幅器30组成，且构制得用以将限幅器30所限幅的输出反馈到加法器28上。图3中为简明起见没有示出带限幅器的第三和第四积分器。

现在参看图4A至4E说明特殊效果处理设备的工作过程。位长转换信号(16位信号)S_M馈到∑Δ调制器9，成为位长转换器8的输出，如图4A中所示。输入第一带限幅器12的积分器的信号S₁进入带限幅器12的第一积分器中。

输入第一带限幅器12的积分器的信号S₁按经过加法器28和移相器20的路径传送，成为幅度电平最大的限幅器输入值S_L，如图4G所示。

在本特殊效果处理设备中，限幅值控制器10根据用操作板对限幅值控制器10的驱动相应的效果控制信号S_E的作用时段产生限幅值S_D，如图4D所示，并按一定的路径将限幅值S_D传送给限幅器30。

接着，限幅器30输出第一带限幅器的积分器的输出信号S_o。输出信号S_o的阴影部分被截除了，如图4E所示。

接着第一带限幅器的积分器的输出信号S_o由第一系数乘法器13乘以上述系数，并按一定路径传送到图1中各元件的下游测，从而作为1位数字声频信号输出出去。

若图2中所示∑Δ调制器来的1位输入信号的低频段模拟信号分量其波形如图3中所示，且限幅器的限幅值S_D在效果控制信号S_E的作用时限馈到限幅器30，则来自∑Δ调制器9通过积分器的1位输入信号的低频段模拟信号分量，其最大值部分超过限幅值，从而使低频段模拟信号分量的波形因效果控制信号的作用时限而成为有削波部分的波形。

这样，用本发明的这种特殊效果处理设备就可以以简化的结构直接对1位数字声频信号进行特殊效果处理。

本发明的特殊效果处理设备可以取图6所示的结构。可供选择的这种结构方案也是可以对∑Δ调制得出的1位数字声频信号进行象失真处理之类的特殊效果处理的特殊效果处理设备。

参看图6。所述特殊效果处理设备具有位长转换器31和∑Δ再调制器32，前者用以将输入的1位数字声频信号转换成象16位信号之类的多位信号，后者用以用积分器再调制位长转换器31的多位输出。

∑Δ再调制器32构制成具五个积分器的五级∑Δ调制器。具体地说，第一积分器具有一个效果控制器，因而用作第一带效果控制器34的积分器。

第一带效果控制器34的积分器根据经CPU馈自操作板的效果控制信号对输入的多位信号进行特殊效果处理。稍后即将对第一带效果控制器34一积分器进行说明。

从位长转换器31提供给∑Δ再调制器32的16位信号经加法器33由第一带效果控制器34的积分器进行积分，再由第一系数乘法器35将其乘上一个系数(例如1/16)，从而馈到第二级。此输入到第二级的信号经加法器36由第二积分器37进行积分，再由第二系数乘法器38将其乘以一个系数(例如1/8)，从而馈到第三级。输入第三级的信号经第三级加法器39由第三积分器40进行积分，再由第三系数乘法器将其乘以一个系数(例如1/4)，从而馈到第四级。输入第五级的信号经加法器45由第五积分器46进行积分，再由1位量化器47量化成1位数字声频信号输出出去。1位数字声频信号还由位长转换器48转换成16位信号反馈到加法器33，36，39，42和45。

第一带效果控制器34的积分器具有加法器51、移相器52和效果控制器53，如图7中所示。

效果控制器53具有效果等级设定单元57和效果等级超检测器55，前者用以在效果控制信号的作用时限设定在变窄方向上的效果等级S_N，后者用以在移相器52供来的只分值S_O超过效果等级S_N时输出效果等级超检测信号S_D。效果控制器53还具有效果补偿值控制器56供根据效果等级超检测信号S_D用加法器54将特定的效果补偿值S_J加到积分值S_C。

现在参看图8A至8F说明图6和图7中所示的特殊效果处理设备的工作过程。若经加法器3进入第一带效果控制器34的积分器的输入信号S₁的波形如图8A所示，则移相器52输出的积分值S_G的波形如图8B所示。

若效果等级设定单元57根据操作板的操作相应的效果控制信号S_E的作用时限设定效果等级S_N，则效果等级超检测器55输出如图8D所示的效果等级检测信号。

效果补偿值控制器56根据此效果等级检测信号S_D通过加法器54将效果补偿值S_J加到积分值S_C。

于是效果控制器53发出的输出其最大值部分附近明显减小，如图8F所示。

第一带效果控制器的积分器的输出S_O由第一系数乘法器35乘以上述系数，再从第一系数乘法器35提供给图6中所示的下游测的元件，从而作为1位数字声频信号输出出去。

这样，有了本发明结构简化了的特殊效果处理设备就可以直接对1位数字声频信号进行处理，达到明显压缩最大幅度电平的特殊效果。

虽然上述第一和第二实施例中控制的是第一带限幅器12的积分器和第一带效果控制器34的积分器，但同样也可以对采用适当限幅值和效果等级值的第二和以后的各积分器进行积分值控制处理。

此外，在上述第一和第二实施例中，∑Δ处理过的1位数字声频信号是经位长转换器8和31输入特殊效果设备的。作为另一种选择方案，模拟声频信号也可以直接加到∑Δ再调制器9和32以控制到恰当的限幅值和恰当的效果等级从而达到所要求的特殊效果处理的目的。

Claims (6)

1.一种信号处理设备，用以对∑Δ调制时得出的1位数字信号进行声场处理，其特征在于，它包括：

转换装置，用以将1位数字信号转换成多位信号；

∑Δ再调制装置，包括一个积分器，供再调制所述转换装置所转换的多位信号；和

限幅值控制装置，用以控制组成所述∑Δ再调制装置的积分器的限幅值。

2.如权利要求1所述的信号处理设备，其特征在于，所述组成所述∑Δ再调制装置的积分器构制成多级连接的多个积分器，且所述限幅值控制装置控制的积分器为至少其中一个多级积分器。

3.如权利要求1所述的信号处理设备，其特征在于，所述限幅值控制装置有一个信号电平判断装置供判断所控制的积分器输出端的信号电平是否超过预定电平，若所控制的积分器一输出端的信号电平经所述信号电平判断装置判断超过预定电平，则补偿所控制积分器输出端的信号电平。

4.一种信号处理方法，用以声场处理∑Δ调制时得出的1位数字信号，其特征在于，它包括下列步骤：

将1位数字信号转换成多位信号；

再∑Δ调制所述转换装置所转换的多位信号；和

在再∑Δ调制时控制组成∑Δ再调制器的积分器的限幅值。

5.如权利要求4所述的信号处理方法，其特征在于，所述组成所述∑Δ再调制装置的积分器构制成多级连接的多个积分器，且限幅值受控的积分器为起码其中一个多级积分器。

6.如权利要求4所述的信号处理方法，其特征在于，它还包括下列步骤：

判断限幅值受控的积分器一个输出端的信号电平是否超过预定电平；和

若所控制的积分器输出端的信号电平经判断超过预定电平，则补偿所控制积分器输出端的信号电平。

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