[发明专利]音频信号处理方法及其音频信号处理设备

说明书

技术领域

与本公开一致的设备和方法涉及音频信号处理，更具体地讲，涉及输入音频信号的sigma-delta（三角积分）调制的音频信号处理。

背景技术

类A、B、C和类D放大器用于接收音频信号并输出听觉感知信号。类D放大器减小在类A、B和C放大器中发生的放大效率的降低。类D放大器表现出比类A、B和C放大器更高的放大效率。因此，类D放大器被广泛使用。

类D放大器是对模拟输入的音频信号进行调制以生成数字音频信号并且放大并输出数字调制的音频信号的数字放大器。

数字放大器不具有数据转换损失，并且在理论上实现100%的放大效率，因此被广泛使用。

数字放大器对输入的音频信号进行调制以生成脉冲信号，并放大这些脉冲信号。sigma-delta调制可用于对音频信号进行调制以生成脉冲信号。使用sigma-delta调制的调制器被称为sigma-delta调制器。

高阶sigma-delta调制器可用于增强噪声整形（noise shaping）。

然而，高阶sigma-delta调制器累积信号值，这使得随着sigma-delta调制器的阶数增大而发生大量振荡。振荡的发生会阻碍sigma-delta调制器执行调制操作的能力，因此可能不能确保sigma-delta调制器的操作稳定性。

发明内容

技术问题

本公开的一方面提供一种确保sigma-delta调制期间的操作稳定性的音频信号处理方法及其音频信号处理设备。

本公开的另一方面在于提供一种精确地检测输入音频信号的稳定性以便确保sigma-delta调制期间的操作稳定性的音频信号处理方法及其音频信号处理设备。

本公开的另一方面在于提供一种在提供高稳定性的同时提供增大的信噪比（SNR）的音频信号处理方法及其音频信号处理设备。

解决方案

根据示例性实施例的一方面，提供一种音频信号处理设备，所述音频信号处理设备包括：稳定性确定单元，将输入音频信号在至少一个子频带中的每个子频带内的电平与子频带的阈值进行比较，并根据比较结果来产生稳定性确定信号；sigma-delta调制单元，根据稳定性确定信号对输入音频信号进行sigma-delta调制，并输出第一调制信号。

所述至少一个子频带中的每个子频带可具有针对每个子频带被设置为与子频带的频率值成比例的值的不同阈值。

所述设备还可包括延迟单元，所述延迟单元接收输入音频信号，向输入音频信号补偿在稳定性确定单元中确定稳定性所花费的时间，并将补偿后的输入音频信号输出到sigma-delta调制单元。

如果输入音频信号在子频带中的电平等于或大于所述子频带的阈值，则稳定性确定单元可确定输入音频信号在所述子频带中不稳定，并且可将稳定性确定信号的电平设置为指示输入音频信号不稳定。

稳定性确定单元可包括：检测单元，将输入音频信号的频带划分成所述至少一个子频带，并将输入音频信号在所述至少一个子频带中的每个子频带内的电平与子频带的阈值进行比较；调整单元，根据比较结果确定输入音频信号的稳定性并产生稳定性确定信号。

sigma-delta调制单元可包括：环路滤波器，对输入音频信号进行积分，并输出积分后的输入音频信号；量化单元，对环路滤波器的输出信号进行量化，并产生第一调制信号。

sigma-delta调制单元还可包括：反馈回路，对第一调制信号进行反馈，并输出第一反馈信号；求和单元，从输入音频信号减去反馈信号，并输出减去后的输入音频信号。

检测单元可包括：信号电平检测单元，将输入音频信号的频带划分成多个子频带，并在一时间段内将所述多个子频带中的每个子频带内的输入音频信号与子频带的阈值进行比较；计数器单元，累积在所述时间段期间的所述比较的结果。

检测单元可包括：频率转换单元，将输入音频信号转换为频带信号；电平检测单元，通过使用频带信号将输入音频信号在所述至少一个子频带中的每个子频带内的电平与子频带的阈值进行比较。

所述设备还可包括：驱动信号产生单元，根据第一调制信号产生用于控制开关放大操作的至少一个驱动信号；功率开关放大器，包括响应于所述至少一个驱动信号中的相应的一个驱动信号而导通或截止的至少一个开关装置，执行开关放大操作，并通过使用所述至少一个开关装置来输出与输入音频信号相应的放大音频信号，其中，所述至少一个开关装置包括氮化镓（GaN）晶体管、砷化镓（GaAs）晶体管和碳化硅（SiC）晶体管中的至少一个。