[发明专利]用于产生音频信号的音频系统、方法，计算机系统以及音频信号

说明书

技术领域

本发明涉及用于产生音频信号的音频系统。更具体而言，本发明涉及一种音频系统，特别是音频警报系统，其用于产生音频信号，所述系统包括：用于产生所述音频信号的在基本频率（base frequency）处的成分的模块，以及用于产生所述音频信号的在基本频率之外的另外频率（other frequencies）处的额外成分（further component）的模块，其中使用分隔频带（separating frequency bands）将所述基本频率和所述另外频率彼此分离，以便增强所述音频信号的响度（loudness）。本发明还涉及用于产生音频信号的方法，计算机程序以及音频信号。

背景技术

声音报警（alarm sounds）在公共建筑物中是不可缺少的，例如用于安全目的。声音报警具有向周围人群通知危险状况的功能。而且，声音报警应该在存在背景噪声的情况下能够在整个建筑物中听到，并且由此应该满足多种规定。

声音报警经常由公共喊话系统（public address system）来提供，该公共喊话系统被调节为满足上述规定。公共喊话系统的制造商主要关注于满足规定，并且为公共喊话系统所警告的人群提供安全性。但是在考虑到这种公共喊话系统的制造成本的情况下，制造商还关注于将系统的组件控制为低成本。特别是，放大器是影响成本的组件，其中，成本随着放大器的最大输出功率的增加而增加。因此，在本领域中，希望提供这样的声音报警，其一方面符合规定，并且另一方面不需要放大器的过大的最大输出功率。同样的理由适用于扬声器的所需功率处理能力。具有较低的最大功率处理能力的扬声器比高功率扬声器便宜，并且如果需要更少的RMS功率来产生符合规定的声音报警，则系统成本会降低。

此外，这种公共喊话系统经常需要基于电池的备用电源。很多标准要求紧急报警系统应该能够在使用其备用电源的情况下连续地产生至少30分钟的警报声。因此，备用电池造成了系统成本的一大部分。用于相同响度的声音报警的较低放大器输出功率降低了备份电池的尺寸和成本。

依据心理声学，已知的是，为了增加信号的响度，信号成分应该在不交叠的关键频带中尽可能地分布在整个可听频谱上。这个与警报声（alarm tone）相关的科学知识已经在一些专利中在一定程度上得到应用，例如US3504364或US 7089176，其代表了最接近的现有技术。

发明内容

本发明涉及具有权利要求1的特征的音频系统，具有权利要求10的特征的用于产生音频信号的方法，具有权利要求11的特征的计算机程序，具有权利要求12的特征的音频信号。从属权利要求、说明书及其附图公开了本发明的优选实施例。

因此，本发明涉及音频系统，其优选地适于和/或可操作用于产生音频信号，特别是警报音频信号。所述音频信号或其主要部分位于可听频谱内，例如在200Hz至8kHz之间。所述音频信号优选地体现为人工声音（artificial tone）、例如，汽笛声或恒定声。

研究所述音频信号的频率分布，所述音频信号包括所述音频信号的具有基本频率的成分。优选地，该成分携带了所述音频信号的信息内容。如稍后解释的，该成分可以是固定频率的信号或扫频（frequency sweep），从而使得所述基本频率是与时间相关的函数f(t)。所述基本频率可以是所述音频信号中的最低频率，或者可以被随意设置或由用户定义，例如在频率分布的中间。

所述音频系统包括用于产生所述音频信号的在所述基本频率处的成分的模块，以及用于产生所述音频信号的在所述基本频率之外的另外频率处的额外成分的模块。为了增强所述音频信号的响度，以这样的方式将这些成分彼此分离：使得它们位于用分隔频带彼此分隔开的、分开的所谓关键频带中。所述分隔频带可以被实现为硬成块频带（hard blocking bands），在其他实施例中，所述音频信号在所述分隔频带中的幅度非常小，例如与所述音频信号在基本频率处的幅度相比非常小。

根据本发明，建议的是，所述音频系统包括：用于定义和/或控制所述音频信号的在所述基本频率处和在所述另外频率处的成分的相位关系的模块。