專利名稱：配合和弦鈴聲的自適應(yīng)振鈴裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于各種便攜式移動(dòng)通信終端的來電振鈴裝置，具體地說，是一種利用音頻信號(hào)的特征和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)于立體聲，和弦，類MIDI(Music Instrument Digital Interface樂器數(shù)字接口)振鈴的功能的自適應(yīng)調(diào)節(jié)和效率的改進(jìn)裝置。
本發(fā)明的目的就是著手解決便攜式移動(dòng)通信終端振鈴的技術(shù)問題，而提供一種配合和弦鈴聲的自適應(yīng)振鈴裝置，使既能保證在安靜的環(huán)境里以柔和悅耳的鈴聲來提醒來電，凸現(xiàn)個(gè)性，又能在嘈雜的環(huán)境中智能的達(dá)到不易錯(cuò)失來電的目的，同時(shí)考慮到便攜式移動(dòng)產(chǎn)品的特征，不盲目造成功率的浪費(fèi)。
為了確定本發(fā)明的技術(shù)解決方案首先考察一下各種柔和悅耳的類MIDI振鈴方式，它們都采用了口徑和輸出功率更大的揚(yáng)聲器，這便帶來了更大的電流消耗，其輸出的樂音在響度和聲壓上都不遜色于采用Buzzer的傳統(tǒng)方式，然而確容易讓人產(chǎn)生聲音“小”的感覺。這其中牽涉到人耳的聽覺心理模型。
在人耳的聽覺模型中，人耳本身對(duì)聽覺有一定的限制門限，就是所謂的靜態(tài)掩蔽曲線，聲音越響(聲壓電平越大)比聲音較輕(聲壓電平小)更容易掩蔽，低頻部分比高頻部分易于掩蔽。這樣就造成了高頻的聲音雖然其聲壓較小，但是容易被感受到，也既有很強(qiáng)的滲透力，就好比洗衣機(jī)的蜂鳴器，雖然聲音不大，但是隔著很遠(yuǎn)都可以感受到。同時(shí)聲音有一個(gè)馬赫效應(yīng)，在一個(gè)頻率上的大聲音會(huì)造成對(duì)鄰近頻率的較小聲音難以感受到，即造成了一個(gè)馬赫帶。對(duì)于柔和的類MIDI振鈴，為了滿足音樂上人耳對(duì)中頻信息感受豐富的特性，因此，其音樂信息主要集中在中頻部分，同時(shí)很關(guān)鍵的一點(diǎn)在于其數(shù)字音頻信息要經(jīng)過DAC才進(jìn)入模擬部分放大，而在便攜式移動(dòng)通信終端中，因?yàn)槌杀竞腕w積的原因，其DAC的轉(zhuǎn)換頻率一般在3～4KHz左右，因此，相當(dāng)于一個(gè)LPF(低通濾波器)，不能發(fā)出很高頻率的聲音，從而在嘈雜的環(huán)境中容易被周圍環(huán)境的噪聲掩蓋，即使以較大的功率也產(chǎn)生聲音小的錯(cuò)覺。而對(duì)于采用Buzzer的傳統(tǒng)方式振鈴來說，因?yàn)镻WM不經(jīng)過DAC，所以能產(chǎn)生更多的高頻分量，不容易被周圍嘈雜的環(huán)境所掩蓋，因此不易錯(cuò)失來電。
基于以上分析，本發(fā)明提出自適應(yīng)鈴聲調(diào)節(jié)裝置的技術(shù)方案，利用當(dāng)前便攜式移動(dòng)通信終端中普遍存在的DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的富余運(yùn)算能力，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)對(duì)周圍環(huán)境聲音進(jìn)行采樣，為了提高效率，節(jié)省運(yùn)算時(shí)間，只需要對(duì)很小的時(shí)間段采樣后，經(jīng)過高效的時(shí)頻變換，如SFT(短時(shí)富里葉變換)來判斷其等效的頻譜，從而對(duì)當(dāng)前所處的環(huán)境背景噪聲強(qiáng)度有一個(gè)自定義的等級(jí)判定。然后根據(jù)所定義的閾值，在環(huán)境噪聲達(dá)到一定程度時(shí)自適應(yīng)的臨時(shí)跳高和弦音樂的音量；在環(huán)境噪聲極大的時(shí)候直接采用PWM的方式驅(qū)動(dòng)發(fā)聲體，采用傳統(tǒng)的方式來振鈴發(fā)聲，從而避開環(huán)境噪聲造成的馬赫效應(yīng)。
綜上所述，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，其包括依次以電路聯(lián)結(jié)的麥克風(fēng)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器、主控(微處理器)、數(shù)據(jù)模轉(zhuǎn)換器、音頻放大器和發(fā)聲體，以及與主控成雙向聯(lián)結(jié)的數(shù)字信號(hào)處理器，該主控設(shè)有一樂器數(shù)字輸出口將樂器數(shù)字信號(hào)輸送數(shù)模轉(zhuǎn)換器，特點(diǎn)是；a、該主控還設(shè)有一個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)輸出口且與音頻放大器成可控電路聯(lián)結(jié)，按需向該音頻放大器輸送脈寬調(diào)制信號(hào)；b、在該通信終端的非易失性內(nèi)存中駐留接受主控運(yùn)控的配合和弦鈴聲的自適應(yīng)控制程序，以及c、在該通信終端非易失性內(nèi)存的程序存儲(chǔ)區(qū)中預(yù)先設(shè)定并存儲(chǔ)背景噪聲閾值表，其接受該自適應(yīng)控制程序的調(diào)用。
所說的發(fā)聲體是一只揚(yáng)聲器或所說的發(fā)聲體是一只Buz/Speaker雙模揚(yáng)聲器；所說的自適應(yīng)控制程序由預(yù)設(shè)定時(shí)間間隔或接受基站來電呼叫啟動(dòng)，所說的自適應(yīng)控制程序包括開啟麥克風(fēng)電路并采樣環(huán)境背景聲、將背景聲進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、由數(shù)字信號(hào)處理器作頻譜分析并計(jì)算出當(dāng)前背景聲值、查預(yù)設(shè)背景噪聲閾值表、判定當(dāng)前背景聲值是否落入預(yù)設(shè)的背景噪聲閾值表中，若處于預(yù)設(shè)閾值表，便選擇合適的樂器數(shù)字接口和弦振鈴音量、并將音樂數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬量送入音頻放大器后由發(fā)聲體發(fā)音；若當(dāng)前背景聲超出預(yù)設(shè)閾值表的上邊界，則直接采用PWM送音頻放大器放大后由發(fā)聲體發(fā)聲；該主控還可與無線調(diào)制解調(diào)模塊成雙向電路聯(lián)線，且該無線調(diào)制解調(diào)模塊包含該數(shù)字信號(hào)處理器。本發(fā)明有益效果本發(fā)明裝置是對(duì)優(yōu)美的立體聲和弦MIDI振鈴音效的有益補(bǔ)充，其一，克服了柔和振鈴在嘈雜環(huán)境中容易錯(cuò)失來電的弊端；其二，自適應(yīng)的調(diào)節(jié)比已有技術(shù)的“情景模式”的設(shè)定更為方便和有實(shí)效，在講究“智能化，模糊化”的今天尤現(xiàn)重要；其三，仍然在相對(duì)安靜的環(huán)境中保持了和弦鈴聲優(yōu)美動(dòng)聽的特點(diǎn)，凸現(xiàn)個(gè)性，而在嘈雜環(huán)境中也可以用PWM的方式來發(fā)出音樂，使人不至于心煩意亂；其四，在很嘈雜的環(huán)境中不是盲目的提高功率，加大響度，以求遮掩噪聲，而是另辟蹊徑，以PWM的方式來減小功耗，同樣達(dá)到提醒來電的目的。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例電路原理2是本發(fā)明的另一實(shí)施例電路原理圖。
圖3是本發(fā)明的程序流程圖。
實(shí)施例1請(qǐng)參閱圖1和圖3如圖1所示，其安裝在手機(jī)中，本實(shí)施例中的主控3，采用32位內(nèi)核的ARM7TDMIE核心，數(shù)字信號(hào)處理器7采用德州儀器公司16位定點(diǎn)的TMS320C54X系列Lead Mega Module內(nèi)核或模擬器件公司的ADSP21XX內(nèi)核，這些器件具有較高的靈活度和可定制性；發(fā)聲體6采用日本三洋公司的微型揚(yáng)聲器S016J06，其額定阻抗80hm，額定輸入功率0.2瓦，頻率響應(yīng)平坦范圍在1K～8K之間；麥克風(fēng)1采用日本松下公司的適用于GSM雙頻手機(jī)的WM64-BK型，主要指標(biāo)為信噪比在58dB左右，拾音靈敏度在F＝1KHz，聲壓為1Pa時(shí)為-45dB左右。音頻放大器5采用美國國家半導(dǎo)體公司的LM4862音頻放大器，主要指標(biāo)為峰值差分輸出功率0.5瓦，總諧波失真及噪聲(THD+N)小于0.55％，功率抑制比PSRR大于50dB。數(shù)模轉(zhuǎn)換器4作為一般通用外部設(shè)備，集成在手機(jī)的ABB(模擬基帶芯片)中，分辨力為10bit典型建立時(shí)間Tsetting為10μs，輸出數(shù)字電平為2.2伏。模數(shù)轉(zhuǎn)換器2也集成在ABB中，分辨力為10bit，參考電平在1.8伏左右。又在手機(jī)的非易失性內(nèi)存的程序存儲(chǔ)區(qū)中建立預(yù)先設(shè)定的背景噪聲閾值表，和駐留接受主控3運(yùn)控的配合和弦鈴聲的自適用控制程序，其流程如圖3所示，背景噪聲閾值表此程序調(diào)用。整個(gè)工作過程為每隔一個(gè)確定的時(shí)間段，(比如10或20分鐘)，或是在手機(jī)接收到來電信息的同時(shí)，開啟MIC(麥克風(fēng))電路1，采樣環(huán)境背景聲200～500ms，并通過ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器2變成數(shù)字量，在MCU(主控3)的控制下，送入DSP(數(shù)字信號(hào)處理器7)進(jìn)行頻譜分析計(jì)算，根據(jù)對(duì)1～4K附近白噪聲譜的分布，來確定當(dāng)前的值。然后MCU將DSP運(yùn)算的結(jié)果與閾值表進(jìn)行比較，選擇適當(dāng)?shù)恼疋徱袅?。如果?jì)算值在閾值表設(shè)定范圍內(nèi)，就通過控制進(jìn)入DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器4)前的數(shù)值來控制MIDI和弦振鈴的音量，相當(dāng)于自動(dòng)套用情景模式，這個(gè)時(shí)候的音樂數(shù)值通過DAC，再經(jīng)過音頻放大器5和揚(yáng)聲器6放出；如果計(jì)算值超出了最大的閾值，MCU就不啟動(dòng)調(diào)用MIDI和弦數(shù)字音樂播放的程序模式，而調(diào)用另一段程序，就是PWM脈寬調(diào)制，也通過音頻放大器5，來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器6。主控3中入口33接受ADC的數(shù)字信號(hào)的輸入口，輸出口31為向DAC輸出MIDI的數(shù)字信號(hào)輸出口，口32為向音頻放大器5輸出PWM信號(hào)的出口。
實(shí)施例2請(qǐng)參閱圖2和圖3，其應(yīng)用于PDA上，無線PDA中的自適應(yīng)振鈴裝置本質(zhì)上和手機(jī)中的一致，如圖2所示，區(qū)別在于器件的選擇不同，其MCU一般都是選基于ARM9內(nèi)核的RISC處理器，或者Intel公司的StrongARM，或者M(jìn)otoroal公司的Dragon Ball(龍珠)系列處理器。由于無線PDA基于無線調(diào)制解調(diào)模塊的技術(shù)特點(diǎn)，其中不一定提供可自由定制DSP算法的可能，所以原來由DSP完成的頻譜分析和時(shí)頻變換計(jì)算工作將視具體情況完全或部分地由MCU來完成，這時(shí)就需要修改軟件，簡(jiǎn)化分析算法，減小MCU的計(jì)算負(fù)擔(dān)，在這種情況下，框圖調(diào)整如圖2所示。數(shù)字信號(hào)處理器7被包含在無線調(diào)制解調(diào)模塊9中。
在PDA的非易失性內(nèi)存中所駐留的自適應(yīng)控制程序的工作流程與預(yù)設(shè)定背景噪聲閾值表基本與實(shí)施例l的相同。
參閱圖3，事先在生產(chǎn)時(shí)將預(yù)先設(shè)計(jì)時(shí)生成的閾值表作為程序文件中的常量段存儲(chǔ)在硬件的非易失性存儲(chǔ)器(如Flash，E2PROM等)的程序存儲(chǔ)區(qū)中。在整個(gè)無線終端系統(tǒng)工作時(shí)，提供兩種觸發(fā)重新運(yùn)算當(dāng)前背景噪聲值的可能，其一是步驟201系統(tǒng)的RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)離前一次運(yùn)算Na值(當(dāng)前背景噪聲歸一化值)經(jīng)過了15分鐘(這個(gè)時(shí)間間隔是可以由設(shè)計(jì)者指定的，此處以15分鐘為例)，或是其二，步驟202接受到基站傳來的對(duì)方呼叫，此時(shí)系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生中斷如步驟20所示，并由專門的Voice Band Codec中ADC采樣電路來刷新當(dāng)前系統(tǒng)中存放的背景噪聲值，如步驟21、22、23所示。在步驟21中，正式由軟件控制將MIC所連接的ADC所采樣到的在一段時(shí)間內(nèi)的背景噪聲值(時(shí)間長度可以在具體設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)驗(yàn)擬定，此處以350ms為例)讀入系統(tǒng)RAM(隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器)，如步驟21、22所示。在步驟22中主要是完成MIC采樣的模擬音頻到數(shù)字音頻的轉(zhuǎn)換，例如通常的8KHz為速率來采樣，并完成數(shù)模轉(zhuǎn)換。然后將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量通過DSP的語音接口和存儲(chǔ)器接口送入DSP的內(nèi)部DARAM中，運(yùn)行由軟件控制的T-F時(shí)頻變換程序段，達(dá)到頻譜分析的目的，從而產(chǎn)生一個(gè)當(dāng)前噪聲的值，如步驟23所示。然后將值存入隨機(jī)存儲(chǔ)器，并通過存儲(chǔ)器接口送入主控MCU.由主控MCU來查在內(nèi)存中設(shè)置好的閾值表，如步驟24、25所示，如果發(fā)現(xiàn)在閾值表范圍內(nèi)有這個(gè)值，就依照步驟26、27，在MCU中選擇合適的類MIDI振鈴音量值，這個(gè)值就是程控音頻輸出DAC的增益值，由此來調(diào)節(jié)音量。然后將音頻數(shù)據(jù)通過DAC轉(zhuǎn)化成模擬量輸出。如果步驟23中產(chǎn)生的值超出了閾值表的上界(閾值表的特性決定了它是沒有下界的)，那么就一定要用PWM式發(fā)聲原理才能達(dá)到在嘈雜環(huán)境中提醒來電的作用，因此就要如步驟28所示，由硬件驅(qū)動(dòng)打開PWM端口，將原先存儲(chǔ)好的振鈴信息采用脈寬調(diào)制的方式產(chǎn)生，籍以得到超出環(huán)境背景噪聲譜掩蓋之外的音頻信號(hào)，提醒來電。這兩種方式都要通過音頻放大器來增大輸出功率，如步驟29所示，同時(shí)為了保證發(fā)聲電路在阻抗上的匹配性，所采用的發(fā)聲設(shè)備最好是采用如前所推薦的Buz/Speaker雙模揚(yáng)聲器，如步驟30所示。
權(quán)利要求
1.一種配合和弦鈴聲的自適應(yīng)振鈴裝置，用于便攜式移動(dòng)通信終端，其包括依次以電路聯(lián)結(jié)的麥克風(fēng)(1)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)、主控(3)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(4)、音頻放大器(5)和發(fā)聲體(6)，以及與主控(3)成雙向電路聯(lián)結(jié)的數(shù)字信號(hào)處理器(7)，該主控(3)有一樂器數(shù)字輸出口(31)將樂器數(shù)字信號(hào)輸送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器(4)，特征在于，a、該主控(3)還設(shè)有一個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)輸出口(32)且與音頻放大器(5)成可控電路聯(lián)結(jié)，按需向該音頻放大器(5)輸送脈寬調(diào)制信號(hào)；b、在該通信終端的非易失性內(nèi)存中駐留接受主控(3)運(yùn)控的配合和弦鈴聲的自適應(yīng)控制程序，以及c、在該通信終端非易失性內(nèi)存的程序存儲(chǔ)區(qū)中預(yù)先設(shè)定并存儲(chǔ)背景噪聲閾值表，其接受該自適應(yīng)控制程序的調(diào)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配合和弦鈴聲的自適應(yīng)振鈴裝置，其特征在于，所說的發(fā)聲體(6)是一只揚(yáng)聲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配合和弦鈴聲的自適應(yīng)振鈴裝置，其特征在于，所說的發(fā)聲體(6)是一只Buz/Speaker雙模揚(yáng)聲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配合和弦鈴聲的自適應(yīng)振鈴裝置，其特征在于，所說的自適應(yīng)控制程序由預(yù)設(shè)定時(shí)間間隔或接受基站來電呼叫啟動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的配合和弦鈴聲的自適應(yīng)振鈴裝置，其特征在于，所說的自適應(yīng)控制程序包括開啟麥克風(fēng)電路并采樣環(huán)境背景聲、將背景聲進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、由數(shù)字信號(hào)處理器作頻譜分析并計(jì)算出當(dāng)前背景聲值、查預(yù)設(shè)背景噪聲閾值表、判定當(dāng)前背景聲值是否落入預(yù)設(shè)的背景噪聲閾值表中，若處于預(yù)設(shè)閾值表，便選擇合適的樂器數(shù)字接口和弦振鈴音量、并將音樂數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬量送入音頻放大器后由發(fā)聲體發(fā)音；若當(dāng)前背景聲超出預(yù)設(shè)閾值表的上邊界，則直接采用PWM送音頻放大器放大后由發(fā)聲體發(fā)聲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配合和弦鈴聲的自適應(yīng)振鈴裝置，其特征在于，該主控(3)還可與無線調(diào)制解調(diào)模塊(9)成雙向電路聯(lián)線，且該無線調(diào)制解調(diào)模塊(9)包含該數(shù)字信號(hào)處理器(7)。
全文摘要
一種配合和弦鈴聲的自適應(yīng)振鈴裝置，用于便攜式移動(dòng)通信終端，其包括依次以電路聯(lián)結(jié)的麥克風(fēng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、主控、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、音頻放大器和發(fā)聲體，以及與主控成雙向電路聯(lián)結(jié)的數(shù)字信號(hào)處理器，該主控有一樂器數(shù)字輸出口將樂器數(shù)字信號(hào)輸送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器，特點(diǎn)是，a、該主控還設(shè)有一個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)輸出口且與音頻放大器成可控電路聯(lián)結(jié)，按需向該音頻放大器輸送脈寬調(diào)制信號(hào)；b、在該通信終端的非易失性內(nèi)存中駐留接受主控運(yùn)控的配合和弦鈴聲的自適應(yīng)控制程序，以及c、在該通信終端非易失性內(nèi)存的程序存儲(chǔ)區(qū)中預(yù)先設(shè)定并存儲(chǔ)背景噪聲閾值表，其接受該自適應(yīng)控制程序的調(diào)用。本發(fā)明既能仍具柔和振鈴、凸現(xiàn)個(gè)性，又有克服在嘈雜環(huán)境中易錯(cuò)失來電并無須提高功耗的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04M1/57GK1446013SQ0211104
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2002年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月14日
發(fā)明者劉偉 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司