專利名稱：慢級(jí)和快級(jí)中的音頻限峰的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及音頻數(shù)字信號(hào)處理和音頻限峰。更具體地，本發(fā) 明涉及音頻信號(hào)的可變?cè)鲆鏈p小以使音頻信號(hào)限于闊值。
背景技術(shù)：
音頻限峰是50年來(lái)音頻制作、傳輸和再現(xiàn)的基本部分。如圖1 所示，作為最基本的形式，音頻限峰器提供的輸入到輸出信號(hào)電平特 性滿足輸出電壓等于輸入電壓，直到限峰閾值。對(duì)于振幅大于閾值 的輸入音頻信號(hào)，輸出音頻信號(hào)電平被約束(限制)為不超過(guò)閾值。 關(guān)于其它音頻動(dòng)態(tài)增益控制系統(tǒng)，修改增益的方法對(duì)引入到輸出音頻 信號(hào)中的偽像(artifact)的性質(zhì)和可聽(tīng)性具有顯著的影響。
在音頻限峰的最早用途之一中，音頻限峰控制音頻信號(hào)振幅以防 止無(wú)線電廣播期間的過(guò)調(diào)制?，F(xiàn)今，音頻限峰仍常用來(lái)防止電臺(tái)和電 視廣播中的過(guò)調(diào)制。
音頻限峰也是唱片母版制作的重要部分。唱片母版制作涉及在唱 片母盤中切割出表示音頻波形的凹槽的車床。在這種情況下，限峰約 束音頻的振幅，從而限制唱片的凹槽的寬度和深度，以使它們限于留 聲機(jī)介質(zhì)的物理極限內(nèi)。
隨著數(shù)字音頻技術(shù)的到來(lái)，使用限峰的音頻振幅控制在記錄和再 現(xiàn)期間仍然很重要。在將模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字的數(shù)字音頻記錄期間，如果 輸入模擬音頻信號(hào)超過(guò)與數(shù)字系統(tǒng)能夠表示的最大數(shù)字音頻采樣對(duì) 應(yīng)的輸入信號(hào)電平(0dBFS),則得到的音頻的記錄數(shù)字表示將被剪 切。這是由于大于0 dBFS的模擬音頻信號(hào)電平最多可用0 dBFS表示。 類似地，如果在數(shù)字域中沒(méi)有縮放地混合多個(gè)數(shù)字音頻信號(hào)，則在播 放期間，音頻數(shù)據(jù)之和可能超過(guò)OdBFS，即在數(shù)模轉(zhuǎn)換期間可表示的
8最大數(shù)字信號(hào)。結(jié)果為被剪切的輸出模擬波形。
圖2中顯示了表示數(shù)字記錄和再現(xiàn)二者的剪切的典型例子。隨著 現(xiàn)代多聲道音頻格式(諸如Dolby Digital 5.1和MLP)和用于縮混 (downmix)在立體聲或單聲道兼容系統(tǒng)上播放的多聲道素材的再現(xiàn)系 統(tǒng)的出現(xiàn)，多個(gè)數(shù)字音頻信號(hào)的混合變得非常普遍。
最近，在母版制作數(shù)字音頻素材(即，CD和DVD音頻)中， 為了允許音頻的電平(因而，視在響度)增加而不超過(guò)用戶定義的峰 電平(例如，-O.ldBFS或0dBFS ),限峰算法是標(biāo)準(zhǔn)的。隨著產(chǎn)生越 來(lái)越大聲的音頻表示的需求增長(zhǎng)，這種做法變得日益普遍。
可在完整的全帶寬信號(hào)上執(zhí)行音頻限峰，或者以多帶方式執(zhí)行音 頻限峰，即對(duì)完全不同的音頻帶執(zhí)行各自的限峰操作。對(duì)于多帶限峰， 在限峰之后將分別處理的頻帶相加以重新產(chǎn)生合成信號(hào)。
通常，當(dāng)偏好于音頻頻譜和音色的最小改變時(shí)，諸如對(duì)于音樂(lè)母 版制作，使用多帶限峰。多帶限峰通常用于實(shí)現(xiàn)大量的限峰，但是具 有顯著改變音頻的頻語(yǔ)特性和感知音色的可能性。多帶限峰的用途包 括FM無(wú)線電傳輸，其中電臺(tái)希望具有非常大聲的感知聲音電平，同 時(shí)具有唯一的"聲音，，——通過(guò)多帶限峰器的設(shè)置來(lái)指定。
音樂(lè)母版制作中的限峰典型地要求0-約20 dB之間的增益減 小。如在DVD播放器和家庭影院接收機(jī)中進(jìn)行的，將5聲道環(huán)繞聲 音頻信號(hào)縮混到2聲道立體聲信號(hào)要求達(dá)到9dB的增益減小——其 中，例如，對(duì)于5聲道環(huán)繞聲信號(hào)來(lái)說(shuō)，立體聲左聲道為左聲道、左 環(huán)繞聲和減小3dB的中央聲道之和。
典型地，對(duì)于0-12dB的增益減小，可實(shí)現(xiàn)幾乎聽(tīng)不到的限峰， 存在在此范圍內(nèi)性能很好的一些商業(yè)產(chǎn)品。需要大于約12dB的增益 減小的限峰可變得完全聽(tīng)得到，在這個(gè)討論中，認(rèn)為大于約12dB的 增益減小為相當(dāng)大或顯著的。

發(fā)明內(nèi)容
這里教導(dǎo)了用于限制音頻信號(hào)的絕對(duì)幅度的方法和設(shè)備。該方法
9可包括第一可變?cè)鲆娴販p小音頻信號(hào)的增益；然后，比第一可變?cè)?益減小更快地第二可變?cè)鲆娴販p小音頻信號(hào)的增益，從而將音頻信號(hào) 的絕對(duì)幅度限制到閾值。第一可變?cè)鲆鏈p小可包括在第一級(jí)中可變?cè)?益地減小音頻信號(hào)的增益，第二可變?cè)鲆鏈p小可包括在第二級(jí)中可變 增益地減小音頻信號(hào)的增益，第二級(jí)比第一級(jí)更快地減小增益。
第一可變?cè)鲆鏈p小可包括檢測(cè)音頻信號(hào)中超過(guò)閾值的偏移，使用
檢測(cè)到的偏移計(jì)算慢增益和將慢增益應(yīng)用于音頻信號(hào)。
第二可變?cè)鲆鏈p小可包括延遲音頻信號(hào)，查找延遲的音頻信號(hào)中
的峰、利用找到的峰計(jì)算快增益和用計(jì)算出的快增益修改延遲的音頻 信號(hào)。延遲步驟可包括對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行緩沖，查找步驟可包括檢查緩 沖的音頻信號(hào)。各虛像的視在方向和各個(gè)矩陣編碼的音頻信號(hào)的方向 可被保持。第二可變?cè)鲆鏈p小可產(chǎn)生比如以上構(gòu)成的除了沒(méi)有延遲之 外的方法更少聽(tīng)得到的頻譜飛濺。緩沖步驟可包括為第二可變?cè)鲆鏈p 小提供有限的時(shí)間量來(lái)滑動(dòng)以遇到超過(guò)閾值的峰。延遲步驟可包括至 少lms的延遲，可包括約1.5ms的延遲。查找峰的步驟可包括確定在 延遲的音頻信號(hào)的各時(shí)間段中的最大值，延遲音頻信號(hào)最大值和基于 延遲的最大值計(jì)算用于減小音頻信號(hào)的增益的控制信號(hào)。
上面第一次提及的延遲步驟可與接下來(lái)記載的延遲步驟相匹配。
計(jì)算步驟可包括利用延遲的最大值的低通濾波的函數(shù)來(lái)計(jì)算控制信 號(hào)。計(jì)算步驟可包括利用加權(quán)平均后的延遲的最大值的函數(shù)來(lái)計(jì)算控 制信號(hào)。
計(jì)算步驟可包括使用濾波系數(shù)，所述系數(shù)是Hamiing窗的平方 根的函數(shù)。該使用步驟可包括將Hanning窗的大小調(diào)整為與延遲緩沖 器的長(zhǎng)度相同。
計(jì)算步驟可包括使用加權(quán)值，所述加權(quán)值是Hanning窗的平方 根的函數(shù)。該使用步驟可包括將Hanning窗的大小調(diào)整為與延遲緩沖 器的長(zhǎng)度相同。
快增益的計(jì)算可包括基本上顛倒查找峰的步驟所包括的確定、 延遲和計(jì)算步驟?？煸鲆娴挠?jì)算可包括快增益被計(jì)算為等于l加上計(jì)算出的用于減小增益的控制信號(hào)之和的倒數(shù)。
快增益的計(jì)算可包括利用Newton-Rhapson逼近法計(jì)算快增益。
計(jì)算可包括利用收斂減慢的Newton-Rhapson逼近法來(lái)計(jì)算。計(jì)算可
包括利用收斂速度S被限制為滿足 1 1
的減'艮Newton-Rhapson逼近法來(lái)計(jì)算
計(jì)算可包括利用收斂速度S約為0.3的減慢Newton-Rhapson逼
近法來(lái)計(jì)算。
這里還教導(dǎo)了一種包含用于執(zhí)行以上方法之一的計(jì)算機(jī)程序的 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
這里還教導(dǎo)了 一種包括CPU、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)之一和耦合CPU 和介質(zhì)的總線的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
這里還教導(dǎo)了一種音頻限峰器。該限峰器可包括第一可變?cè)鲆?減小器，用于可變?cè)鲆娴販p小音頻信號(hào)的增益；和第二可變?cè)鲆鏈p小 器，用于比第一可變?cè)鲆鏈p小更快地進(jìn)一步可變?cè)鲆娴販p小音頻信號(hào) 的增益，從而將音頻信號(hào)的絕對(duì)幅度限制到閾值。
第一可變?cè)鲆鏈p小器可包括對(duì)音頻信號(hào)的增益進(jìn)行可變?cè)鲆鏈p
小的第一級(jí)，第二可變?cè)鲆鏈p小器可包括對(duì)音頻信號(hào)的增益進(jìn)行可變
增益減小的第二級(jí)，第二級(jí)比第一級(jí)更快地減小增益。
第一可變?cè)鲆鏈p小器可包括延遲音頻信號(hào)的延遲部分；查找延
遲的音頻信號(hào)內(nèi)的峰的峰查找器；快增益計(jì)算器，利用找到的峰計(jì)算 快增益減小；和修改器，用計(jì)算出的快增益修改延遲的音頻信號(hào)。
延遲部分可包括緩沖器，峰查找器可包括緩沖的音頻信號(hào)的檢查 器。各虛像的視在方向和各矩陣編碼的音頻信號(hào)的方向可被保持。第 二可變?cè)鲆鏈p小可產(chǎn)生比如上的除了沒(méi)有延遲部分之外的限峰器更 少聽(tīng)得到的頻鐠飛濺。延遲部分可包括至少lms的延遲，可包括約 1.5ms的延遲。峰查找器可包括用于確定延遲的音頻信號(hào)的各時(shí)間 段中的最大值的差引擎；延遲緩沖器，用于延遲音頻信號(hào)最大值；和 計(jì)算器，基于延遲的最大值來(lái)計(jì)算用于減小音頻信號(hào)的增益的控制信號(hào)。
峰查找器的延遲緩沖器可匹配限峰器的延遲部分。計(jì)算器可包括 利用延遲最大值的低通濾波的函數(shù)來(lái)計(jì)算控制信號(hào)的計(jì)算器。計(jì)算器 可包括利用加權(quán)平均后的延遲的最大值的函數(shù)來(lái)計(jì)算控制信號(hào)的計(jì) 算器。
濾波系數(shù)可以是Hanning窗的平方根的函數(shù)。Hanning窗的長(zhǎng) 度可與延遲緩沖器相同。
加權(quán)值可以是Hanning窗的平方根的函數(shù)。Hanning窗的長(zhǎng)度 可與延遲緩沖器相同。
快增益計(jì)算器可包括通過(guò)將峰查找器的操作基本顛倒次序來(lái)計(jì) 算快增益減小的快增益計(jì)算器?？煸鲆嬗?jì)算器可包括將快增益計(jì)算為 等于i和計(jì)算出的用于減小增益的控制信號(hào)之和的倒數(shù)的快增益計(jì)算器。
快增益計(jì)算器可包括用于計(jì)算快增益的快增益計(jì)算器。快增益計(jì) 算器可包括利用收斂減慢的Newton-Rhapson逼近法來(lái)計(jì)算的快增益
計(jì)算器。快增益計(jì)算器可包括利用收斂速度S被限制為滿足
1 1 ,;《S*《(xe*a》-I)《？
的減慢Newton-Rhapson逼近法來(lái)計(jì)算的快增益計(jì)算器。
快增益計(jì)算器可包括利用收斂速度S約為0.3的減慢
Newton-Rhapson逼近法來(lái)計(jì)算的快增益計(jì)算器。
通過(guò)參考以下討論和附圖，可更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)選實(shí)施例
的各個(gè)特征。


圖1總結(jié)了典型的音頻限峰器的操作，示出系統(tǒng)級(jí)的音頻限峰 器，顯示典型的具有任意閾值的音頻限峰器的輸入/輸出電壓特性，并 提供限峰處理之前和之后的音頻信號(hào)的例子。
圖2顯示代表數(shù)字記錄和再現(xiàn)的剪切的典型例子。 圖3a示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的兩級(jí)音頻限峰器。
12圖3b進(jìn)一步詳細(xì)示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖3a的音頻限峰器。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的幾百個(gè)輸入信號(hào)采樣和偏移(excursion)檢測(cè)器輸出的對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。
圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的慢增益計(jì)算器的處理的示意圖。
圖6描繪根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的慢增益計(jì)算器304的伸縮(warping )函數(shù)。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的慢增益電路的RC模型的電阻值的更新。
圖8對(duì)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的慢增益計(jì)算器的RC電路建模。
圖9描繪根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的輸出電阻器R自和先前的慢增益減小值之間以及輸入電阻器Rin和超過(guò)限峰器閾值的連續(xù)輸入音頻釆樣的數(shù)量之間的關(guān)系。
圖IO詳細(xì)示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的峰采樣查找器。
圖11顯示與真實(shí)值重疊的、對(duì)幾百個(gè)采樣的逼近"Newton-Rhapson"估計(jì)的快增益減小值。
圖12描繪根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的剪切3- 18dB的信號(hào)的快增益減小、以及更大的增益減小量與相應(yīng)更高的頻鐠離散量的關(guān)系。
圖13顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例計(jì)算得到的典型的44.1kHz數(shù)字音頻內(nèi)容在半秒內(nèi)的限峰增益減小信號(hào)。
圖14顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例計(jì)算得到的典型的44.1kHz數(shù)字音頻內(nèi)容在一秒半內(nèi)的另 一限峰增益減小信號(hào)。
圖15顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的限峰器的兩級(jí)如何在大量的持續(xù)的剪切減小條件下工作。
圖16為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的慢峰采樣查找器的處理的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖3a示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的兩級(jí)音頻限峰器102。限峰
13器102包括慢增益減小器202和快增益減小器204。慢增益減小器202接收閾值信號(hào)201和音頻信號(hào)101作為輸入，并生成中間音頻信號(hào)203?？煸鲆鏈p小器204接收中間音頻信號(hào)203以及閾值信號(hào)201作為輸入，并生成音頻信號(hào)103作為輸出。
限峰器102如下操作慢增益減小器202利用輸入信號(hào)101接收一個(gè)或多個(gè)音頻聲道，利用閾值信號(hào)201接收表示限峰器閾值的信號(hào)。音頻聲道的絕對(duì)峰可能超過(guò)限峰器閾值。
快增益減小器204輸出信號(hào)103，即輸入音頻信號(hào)101的可能被限峰的音頻聲道。限峰器102將輸入音頻信號(hào)101中超過(guò)限峰器閾值的任何絕對(duì)峰都限制(增益減小)為不大于限峰器閾值。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，輸入音頻信號(hào)101和輸出音頻信號(hào)103分別可以是線性PCM采樣。閾值信號(hào)201可以是以dBFS為單位的值。于是，x表示輸入音頻信號(hào)101， M表示輸入音頻信號(hào)101中的輸入聲道的數(shù)量，在表示式x/附，/i/中，m為從0到M-l的聲道索引，n為采樣索引。
圖3b進(jìn)一步詳述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的限峰器102。慢增益減小器202包括偏移/超過(guò)量檢測(cè)器302、慢增益計(jì)算器304和乘法器306。偏移檢測(cè)器302接收閾值信號(hào)201和音頻信號(hào)101作為輸入，并生成控制信號(hào)g/w/303作為輸出。慢增益計(jì)算器304接收控制信號(hào)j2pi/303作為輸入，并生成當(dāng)前慢增益值G^,/"/信號(hào)305作為輸出。乘法器306接收輸入音頻信號(hào)101和當(dāng)前慢增益值Gkow/"/信號(hào)305作為輸入，并生成增益減小的音頻信號(hào)JC，/柳，"/307作為輸出。
快增益減小器204包括快增益計(jì)算器312、峰采樣查找器311、延遲308和乘法器315。延遲308接收增益減小的音頻信號(hào);c，/附，w/ 307作為輸入，并生成延遲的增益減小的音頻信號(hào)JC"/w，w/314作為輸出。延遲308還使其延遲的音頻信號(hào)的完整緩沖可用作信號(hào)309。峰采樣查找器310接收延遲緩沖信號(hào)309和閾值信號(hào)201作為輸入，并生成控制信號(hào),Ai/ 311作為輸出?？煸鲆嬗?jì)算器312接收控制信號(hào)311作為輸入，并生成快增益減小值GFM7/w/ 313作為輸出。乘法器
14315接收快增益減小值(^ast//1/ 313和延遲的增益減小的音頻信號(hào) x"/m，w/ 314作為輸入，并生成最終的增益減小的釆樣x"，/w，"/ 103 作為輸出。
在慢增益減小器202和快增益減小器204的每次迭代操作中，對(duì) 來(lái)自每個(gè)輸入聲道的一個(gè)采樣進(jìn)行處理，計(jì)算單個(gè)慢增益減小值和單 個(gè)快增益減小值，并將二者應(yīng)用于所有聲道。由于所有聲道接受相同 的慢增益減小和快增益減小，所以虛像的碎見(jiàn)在方向和矩陣編碼的音頻 信號(hào)的方向被保持。
檢測(cè)偏移(檢測(cè)超過(guò)限峰器閾值的音頻)
當(dāng)輸入音頻信號(hào)101的所有M個(gè)聲道上的最大絕對(duì)采樣不大于 限峰器閾值T時(shí)，偏移檢測(cè)器302將控制信號(hào)^/"/303設(shè)置為0。當(dāng) 所有M個(gè)聲道上的最大絕對(duì)采樣超過(guò)限峰器閾值T時(shí)，偏移檢測(cè)器 302將控制信號(hào)設(shè)置為與輸入信號(hào)超過(guò)限峰器閾值T的程度 成比例的信號(hào)。
因而，僅當(dāng)輸入信號(hào)101超過(guò)限峰器閾值T時(shí)，慢增益減小器 202才減小輸入音頻信號(hào)101以輸出中間音頻信號(hào)307。
因而，在生成中間音頻信號(hào)307時(shí)，當(dāng)輸入音頻信號(hào)IOI超過(guò)限 峰器閾值T時(shí)，慢增益減小器202響應(yīng)——但是，在音頻信號(hào)303下 降到閾值T以下之后，可繼續(xù)減小增益。
在一個(gè)實(shí)施例中，如果輸入信號(hào)的所有M個(gè)聲道上的最大絕對(duì) 采樣大于限峰器閾值T,則將控制信號(hào)^/"/^:置為最大絕對(duì)采樣與閱 值T之比減1。方程(l)詳述這個(gè)實(shí)施例。<formula>formula see original document page 15</formula>
圖4根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出輸入信號(hào)的幾百個(gè)采樣和對(duì) 應(yīng)的控制信號(hào)j2/w/303。輸入信號(hào)為具有-3 dB峰振幅的500Hz的數(shù)字正弦波，限峰器閾值T為0.5或-6.02 dB。如圖4所示，對(duì)于每個(gè) 輸入的PCM采樣計(jì)算控制信號(hào)g/"/303采樣值。
(為了減小計(jì)算復(fù)雜性，不采用所顯示的除法操作，而是乘以 1/T即可實(shí)現(xiàn)g/"/的計(jì)算)。
計(jì)算慢增益
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的慢增益計(jì)算器304的處理的示 意圖。接收控制信號(hào)和前一慢增益值Gko^/"-J/305作為輸 入，慢增益計(jì)算器304修改控制信號(hào)303 (步驟601)，對(duì)修改 后的控制信號(hào)602進(jìn)行平滑處理(步驟603 )，并且根據(jù)經(jīng)過(guò)平滑處 理的、修改后的控制信號(hào)604計(jì)算當(dāng)前慢增益值G^^/"/ 305 (步驟 605)。
在一個(gè)實(shí)施例中，平滑步驟603包含信號(hào)相關(guān)的發(fā)起(attack)和 釋放(release)特性。
修改控制信號(hào)
慢增益計(jì)算器304用前一慢增益值G^o^"-7/修改(伸縮)控制 信號(hào)2/"/ 303以產(chǎn)生修改的控制信號(hào)g，/w/ 602。前一慢增益值 G^o^/w-J/被初始設(shè)置為單位值或1.0的值。
當(dāng)增益減小已經(jīng)為非單位值時(shí)——即，如果增益減小已經(jīng)在被應(yīng) 用，則該修改過(guò)程放大(增大)控制信號(hào)g/fi/303對(duì)增益減小量增大 的影響。有利的是，信號(hào)剪切(也就是說(shuō)，將被剪切的偏移)的不頻 繁發(fā)生對(duì)產(chǎn)生慢增益減小具有較小的影響，但快速連續(xù)的頻繁發(fā)生導(dǎo) 致顯著增多的增益減小。因而，對(duì)于不頻繁的剪切發(fā)生，這一級(jí)幾乎 不工作，并且避免了聽(tīng)得見(jiàn)的抽吸的可能性。
方程2a和2b顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的伸縮操作，圖6 描繪這個(gè)伸縮函數(shù)。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試確定方程2a和2b及圖6 的伸縮操作。當(dāng)前一慢增益值約為-6dB時(shí)，它的效果最突出(如可 從圖6看出)。<formula>formula see original document page 17</formula>
對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行平滑
根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例，具有信號(hào)相關(guān)的發(fā)起時(shí)間和釋放時(shí)間 的濾波器對(duì)修改后的控制信號(hào)g，/"/ 602進(jìn)行平滑處理。這些信號(hào)相 關(guān)的技術(shù)使因應(yīng)用增益減小而產(chǎn)生的聽(tīng)得見(jiàn)的偽像最小化，尤其是在 要求大量增益減小的情況下。
在一個(gè)實(shí)施例中，在壓縮器/限峰器領(lǐng)域公知的模擬RC電路的 數(shù)字仿真對(duì)修改后的控制信號(hào)2，/"/ 602進(jìn)行平滑處理。這里，改變 電阻值影響信號(hào)相關(guān)的發(fā)起和釋放行為。
圖8對(duì)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的這樣的電路進(jìn)行建模。為了簡(jiǎn) 化模型，假設(shè)二極管兩端的電壓降為零，并且在對(duì)電容器C充電期間 忽略輸出電阻器R⑧t。 C的優(yōu)選值為ljiF。圖7示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電阻值的更新。如果修改的控 制信號(hào)2，/ /602大于0——即，當(dāng)前輸入采樣幅度超過(guò)限峰器閾值， 則采樣剪切計(jì)數(shù)遞增(步驟708)，從而增加剪切時(shí)間長(zhǎng)度的度量， 并輸入電阻器Rin被計(jì)算為剪切時(shí)間長(zhǎng)度的函數(shù)(步驟709)。此夕卜， 利用前一增益減小值G^o^/w-7/的函數(shù)來(lái)計(jì)算輸出電阻器R。ut (步驟 709)。
如果修改的控制信號(hào)Q，[n]602不大于0 (步驟702)——即，當(dāng) 前采樣幅度不超過(guò)限峰器閾值——?jiǎng)t將電阻器設(shè)置為默認(rèn)值(步驟 705和706),并將采樣剪切計(jì)數(shù)設(shè)置為0 (步驟704)，從而使剪切 時(shí)間長(zhǎng)度的度量復(fù)位。
通過(guò)用檢測(cè)偏移的時(shí)間長(zhǎng)度的函數(shù)來(lái)計(jì)算輸入電阻Rin,平滑器 以頻率相關(guān)的方式改變它的發(fā)起時(shí)間。剪切發(fā)生頻率更短或更高導(dǎo)致 快的發(fā)起時(shí)間，剪切發(fā)生頻率更長(zhǎng)或更低導(dǎo)致逐漸變慢的發(fā)起時(shí)間。 這降低了較低頻率內(nèi)容上劇烈的增益波動(dòng)的可能性，從而使聽(tīng)得到的 砰砰聲最小化。對(duì)于聽(tīng)覺(jué)頻率掩蔽更占優(yōu)的、更短時(shí)間或更高頻率的
(2a) (2b)剪切發(fā)生，可容忍快的增益減小的發(fā)起行為。
在圖9中，曲線圖"b)"描繪根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的輸入電阻 Rin和超過(guò)限峰器閾值的連續(xù)輸入音頻釆樣的數(shù)量之間的關(guān)系。用歐 姆表示電阻，用在44.1kHz的采樣率下剪切的采樣數(shù)量(剪切計(jì)數(shù)) 表示剪切持續(xù)時(shí)間。
圖9b中的曲線圖的形狀從實(shí)驗(yàn)和聽(tīng)力測(cè)試獲得。對(duì)于小于~ 13ms的剪切長(zhǎng)度(44.1kHz下的600個(gè)采樣)，R化為非線性。對(duì)于
長(zhǎng)于~ 13ms的剪切長(zhǎng)度，Rh為線性——如方程5中
4 = 16,+2 J3 * (C爭(zhēng)Dil - , (5)
其中，ClipCnt為44.1kHz下剪切的采樣數(shù)量。
在低剪切時(shí)間長(zhǎng)度下，Rin隨著剪切時(shí)間增加而快速上升。在長(zhǎng) 剪切時(shí)間長(zhǎng)度下，Rin更慢地上升。較低的Rin值給予慢增益計(jì)算器304 更快的發(fā)起時(shí)間，較高的Rin值給予慢增益計(jì)算器304更慢的發(fā)起時(shí) 間。
通過(guò)用前一慢增益減小值的函數(shù)來(lái)計(jì)算輸出電阻R。ut，慢增益計(jì) 算器304可與所使用的減小量成比例地改變它的釋放行為。當(dāng)使用很 小的增益減小時(shí)，更快的釋放時(shí)間允許增益減小更快速地返回到單位 值。當(dāng)使用大數(shù)量的增益減小時(shí)，釋放時(shí)間增加以使聽(tīng)得到的抽吸偽 像最小化。這還意味著，當(dāng)要求大的持續(xù)的增益減小量時(shí)，更慢的第 一級(jí)比更快的第二級(jí)產(chǎn)生更多的增益減小。這有助于使當(dāng)應(yīng)用大量增 益減小時(shí)笫二級(jí)可產(chǎn)生的聽(tīng)得到的頻鐠飛濺最小化。
(將音頻乘以可變?cè)鲆嬉蜃涌杀徽J(rèn)為是振幅調(diào)制。這樣，根據(jù)音 頻的頻語(yǔ)、可變?cè)鲆嬉蜃拥念l語(yǔ)和增益變化的程度，運(yùn)算引入可聽(tīng)得 到的額外的頻語(yǔ)分量。這里，這些分量被稱為"頻譜飛賊"。)
在圖9中，曲線圖"a)"描繪才艮據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的輸出電阻 R。ut和前一慢增益減小值Gkow/w"/之間的關(guān)系。先前所使用的增益 減小的量越多，R。ut的值越低，從而，平滑電路的釋放行為越快。
方程3計(jì)算輸出電阻值
J 偶,-21950*(2墨^5加,《顆1〗) n、對(duì)于許多計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，平方根的計(jì)算在計(jì) 算上昂貴。然而，在計(jì)算上更便宜的方法可逼近平方根函數(shù)。優(yōu)選方 法為方程4中顯示的"Newton Iteration"迭代平方根估計(jì)方程。
,胸誠(chéng),一幽，f,":"〗
在這個(gè)方程中，第k次迭代的平方根估計(jì)為先前的第k-l次估計(jì) 和正對(duì)其計(jì)算平方根的值——在這種情況下Gslow[ii-1的函數(shù)。
正常情況下，要求多次迭代以獲得單個(gè)相對(duì)精確的估計(jì)。然而， 由于慢增益減小值隨時(shí)間相對(duì)慢地改變，所以執(zhí)行一次迭代并使用前 一采樣的平方根估計(jì)或慢增益減小計(jì)算就足夠精確了。然而，這需要 單次除法運(yùn)算，它在計(jì)算上可被容忍或者可用離散值的查找表代替 ——不過(guò)可能以精度為代價(jià)。
用建模的RC電路對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行平滑操作。如果控制信號(hào)2，/"/ 602大于源自前一計(jì)算2"/"-// 602的電容器電壓，則如下所述，通
過(guò)Rin對(duì)電容器充電并通過(guò)R。ut ;改電。
0 —fl
及？C， (6a)
(6b)
否則，電容器只是通過(guò)R。ut放電，如下所示
0
(參數(shù)/s為以Hz為單位的采樣率。)然后將平滑后的控制信號(hào) g，Y"/ 604用于計(jì)算慢增益減小值。
由于在許多計(jì)算機(jī)和DSP上除法運(yùn)算在計(jì)算上昂貴，所以可將
1/Rin和1/R。ut的值的使用范圍作為離散值存儲(chǔ)在查找表中。從方程6
和7的理想情況，這可以容忍，而沒(méi)有控制信號(hào)(g，，/w/604的聽(tīng)得見(jiàn) 的變化。
19計(jì)算慢增益值
方程l之后，慢增益減小值將典型地為經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)和平滑的控制信
號(hào)g"/"/604的倒數(shù)的函數(shù)。方程8顯示這一關(guān)系
然而，由于平滑特性且在大量實(shí)驗(yàn)之后，優(yōu)選函數(shù)具有如方程9 所示的減法形式。
(常數(shù)s具有1.65的值)
盡管優(yōu)選這個(gè)函數(shù)，但是它在理論上可導(dǎo)致對(duì)于控制信號(hào)^"/"/ 604的大值的負(fù)增益。為了實(shí)現(xiàn)的目的，在所要求的增益減小的典型 量小于20dB的地方，平滑確保慢增益減小總是大于零。
最后，乘法器306將慢增益減小值C7^cw/fi/305乘以來(lái)自每個(gè)輸 入聲道m(xù)的PCM采樣以產(chǎn)生增益減小的采樣x，/zw，"/307。
jc'[w,w] = x[m,"]*GSiCW[>],對(duì)于所有w (10)
快增益減小 延遲
慢增益減小的采樣jc，/m,zi/307穿過(guò)延遲308。這為快增益減小器 204提供前瞻(look-ahead)，從而快增益減小器204可知道超過(guò)限 峰器閾值的偏移將在什么時(shí)候發(fā)生，并可計(jì)算確保輸出音頻信號(hào)不超 過(guò)閾值的快增益減小。與沒(méi)有前瞻的限峰器相比，前瞻允許用于快增 益減小的有限時(shí)間量滑過(guò)(slew)以遇到超過(guò)限峰器閾值的偏移，因 此減小因增益軌跡產(chǎn)生的聽(tīng)得見(jiàn)的頻譜飛濺量。
延遲308的一個(gè)實(shí)施例為延遲線，更具體地講，具有約1.5ms 的前瞻或者在44.1kHz的采樣率下N=66個(gè)采樣的延遲線308。延遲 線308可以是先入先出(FIFO )緩沖器，輸出為音頻采樣信號(hào)x"/附，w/ 314。在多于一個(gè)聲道存在的情況下，每個(gè)聲道m(xù)被延遲相同數(shù)量的 采樣。
20關(guān)于延遲308的長(zhǎng)度，更長(zhǎng)的增益變化是期望的。然而，在一個(gè) 實(shí)施例中，更高的目標(biāo)是保持盡可能低的等待時(shí)間。實(shí)驗(yàn)表明，快于 lms的增益變化可以是完全聽(tīng)得到的，而且令人厭煩的。約1.5ms的 前瞻為好的折衷。
在以下描述中假設(shè)用延遲線實(shí)現(xiàn)延遲308 。
查找峰采樣
圖10詳述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的峰采樣查找器310。在這個(gè) 實(shí)施例中，峰釆樣查找器包括用于存儲(chǔ)濾波器系數(shù)的存儲(chǔ)器1004、 CPU 1003或其它計(jì)算裝置1003、延遲緩沖器1002以及比較器和差引 擎IOOI。(當(dāng)然，CPU 1003或其它計(jì)算裝置1003可與比較器和差引 擎1001相同)。
比較器和差引擎1001接收延遲308的延遲緩沖信號(hào)309作為輸 入，并輸出中間控制信號(hào)。延遲緩沖器1002接收中間控制信號(hào)作為 輸入，并將其緩沖器的內(nèi)容產(chǎn)生為輸出。計(jì)算裝置1003接收延遲緩 沖器1002的內(nèi)容和存儲(chǔ)器1004的內(nèi)容作為輸入，并輸出控制信號(hào) 311。
峰采樣查找器310找到在定義的時(shí)間長(zhǎng)度上的峰值并保存該峰 值。它取出延遲308的輸出309，并產(chǎn)生控制信號(hào)iP，/w/311， Py /311 為在延遲308的內(nèi)容中(這里，在整個(gè)延遲線308的長(zhǎng)度上，實(shí)際上 為之前的 1.5ms)超過(guò)限峰器閾值T的最大采樣值的函數(shù)。
圖16是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的峰采樣查找器310的處理1600 的示意圖。對(duì)于每個(gè)輸入采樣，峰采樣查找器310找到在延遲線308 的長(zhǎng)度上且在所有m個(gè)聲道上的最大絕對(duì)值(步驟1605)。它310 然后將最大絕對(duì)值除以限峰器闊值T,并減去1，以產(chǎn)生中間控制信 號(hào)(步驟1610 )。(如方程(1)中，乘以1/T可有效地實(shí)現(xiàn)除 以T。)
21<formula>formula see original document page 22</formula>這個(gè)中間控制信號(hào)iy"/穿過(guò)FIFO延遲線或延遲緩沖器1002， 延遲緩沖器1002具有與延遲線308相同的長(zhǎng)度(步驟1615)。
峰采樣查找器310然后利用經(jīng)過(guò)低通濾波或加權(quán)平均的中間控 制信號(hào)/Y"/計(jì)算輸出控制信號(hào)311 (步驟1620 )。延遲線1002 用于第(N-1)階濾波或平均。
峰采樣查找器310利用長(zhǎng)度N的Hanning窗(與延遲緩沖器1002 相同的長(zhǎng)度)的平方根來(lái)計(jì)算優(yōu)選的濾波器系數(shù)或加權(quán)值1004。
經(jīng)驗(yàn)上，這些產(chǎn)生最小的聽(tīng)得到的偽像。
飼
嚴(yán)〖"〗* ￡ ￡>《1一 *邵]
飼
m) (12a)
其中，
" (12b)
其中，
F/| = ^/Aw"iwgL/〗，forO< /<W-l (12c)
方程12b中的規(guī)范化步驟確保濾波器系數(shù)H[i] 1004之和為單位
值,
計(jì)算快增益
在一個(gè)實(shí)施例中，快增益減小值為1加上平滑后的峰控制信號(hào) 311的倒數(shù)。這本質(zhì)上為方程11中的峰采樣查找運(yùn)算的逆。參 見(jiàn)方程13:
(13)由于兩個(gè)延遲線308和1002的長(zhǎng)度相同，所以在從延遲線308 出現(xiàn)峰采樣的同時(shí)，方程13中的快增益減小值達(dá)到將絕對(duì)峰減小到 限峰器閾值T的水平所需的值。偶數(shù)延遲長(zhǎng)度N導(dǎo)致從音頻信號(hào)307 直到控制信號(hào)311和對(duì)應(yīng)的快增益減小值C^^t/"/的整數(shù)采樣群 延遲。
如前所述，由于在許多計(jì)算機(jī)和DSP上除法運(yùn)算可能在計(jì)算上 昂貴，所以用于在方程13中計(jì)算快增益減小值的基于非除法的方法 將是有利的。然而，包含離散值的查找表的使用需要較大的存儲(chǔ)器來(lái) 保證精度，并避免因粗取值的查找表引起的寄生頻譜飛濺。
一種替換方法是使用"Newton-Rhapson"迭代估計(jì)方程逼近快增 益減小值。"Newton-Rhapson，，估計(jì)迭代地對(duì)以下形式的方程求解
/") = 0 (14)
公知的"Newton-Rhapson"迭代逼近法使用x的初始估計(jì)值或者 i兌xo，并計(jì)算x的更新值或者說(shuō)x!。 4吏用"Newton-Rhapson，，逼近方程 對(duì)初始值和更新值進(jìn)行運(yùn)算
■/fa)
A — & — 7771
其中，/r力表示方程14、 15和16中顯示的函數(shù)，/Y》為該函數(shù) 的導(dǎo)數(shù)。
對(duì)于我們?cè)噲D求解的快增益減小值方程13, GV^7/"/W的值因而 方程13采取以下的一般形式
—1 — !
—1 + P關(guān)fl (15)
那么，"Newton-Rhapson"逼近法以方程14的形式對(duì)方程15進(jìn) 行求解
(16)
其中，a-(l+戶，/w/)。對(duì)于我們嘗試在方程16中求解的方程，方 程17的"Newton-Rhapson，，逼近法采取以下形式fl (18)
然而，這種形式仍要求除以a,沒(méi)有效率地執(zhí)行方程15。但是， 對(duì)于快增益減小計(jì)算，我們可借用以下事實(shí)1/a近似Xo。在假設(shè)這個(gè) 近似的情況下，方程18采取以下形式
給出"Newton-Rhapson，，方法
Xj =*(i ((^ (20) 這個(gè)逼近法以每次計(jì)算迭代雙倍精度的小數(shù)位的數(shù)值非?？焖?地收斂到x值。
為了使逼近法的計(jì)算成本保持低，低如單次迭代中的有用收斂是 期望的。然而，對(duì)于單次迭代，方程20在采樣之間表現(xiàn)出不期望的 波動(dòng)?？墒沟氖諗孔兟蕴峁┮敫賯蜗竦慕鉀Q方案。如果收 斂速度項(xiàng)S,皮應(yīng)用于方程20，則該方程采取以下形式
^-:0*(14*((:0*"),) (21)
其中，S=l指示完全的"Newton-Rhapson", S=0.001意味著有意 非常慢地收斂的方法。實(shí)際上，避免方程21不期望的收斂行為需要 正確地選擇S的值。例如，優(yōu)選地，由于這個(gè)表達(dá)式的更大的值可引
起收斂中的"過(guò)度反應(yīng)"，所以S為這樣的值
1 1
2 2 (22) 應(yīng)用在GpAST[n計(jì)算中使用的控制參數(shù)，方程21采取以下形式，
G雕W = C 賺〖"〗*(1 -0.3*((l + ，〗)*< 匿〖《+1)) (23)
在這個(gè)方程中，快增益減小值G/r^j/w/為來(lái)自前一時(shí)間采樣n-l 的前一值和方程的輸入值——在這種情況下,/w/的函數(shù)。如前所述， 精確的估計(jì)典型地需要多次迭代。然而，在這種方法中，緩慢地使快 增益減小值Gf^;r/w/滑向期望的1/(l+x)值的單次迭代導(dǎo)致比更精確的 估計(jì)、甚至準(zhǔn)確的計(jì)算更少的聽(tīng)得到的偽像。聽(tīng)力實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，S=0.3的值提供具有音頻中的最小聽(tīng)得到的偽像的非常好的結(jié)果。圖11顯
示與使用方程13計(jì)算的真實(shí)值重疊的對(duì)幾百個(gè)采樣的逼近 "Newton-Rhapson" F"WGfl/"(快增益)值的例子。
最后，快增益減小值G/^t/"/313與從延遲線308輸出的前一個(gè) 增益減小的采樣x7w，/i/的相乘產(chǎn)生最后的增益減小的采樣x"/附，w/
103 (步驟1625)。
x"[m，"] = x'[w，"]*GF^r["]，對(duì)于所有m (24)
在圖12中，曲線圖"a)"描繪根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的關(guān)于剪切3 -18dB的信號(hào)的快增益減小。剪切進(jìn)行約1.5ms，曲線圖顯示前瞻如 何預(yù)計(jì)剪切發(fā)生。更大的增益減小量導(dǎo)致更高速率的增益變化，對(duì)應(yīng) 地，圖12的曲線圖"b)，，中顯示的更高的頻鐠分散量。然而，由于首先， 慢增益減小級(jí)在該增益減小級(jí)之前，所以快級(jí)不必提供如單獨(dú)使用那 么多的增益減小，因而，聽(tīng)得到的頻譜分散被最小化。圖15中顯示 這的例子，以下進(jìn)一步討論這。
在圖12中，曲線圖"b)"顯示由于在峰平滑中使用FIR濾波器 而導(dǎo)致的頻譜分散中的波紋。IIR濾波器可去除波紋，但是，平滑器 中得到的隨頻率變化的群延遲將不保證音頻信號(hào)精確地減小到限峰 器閱值的水平?？煸鲆鏈p小值可能下降得太早或太晚以至于不能遇到 需要增益減小的采樣，將不會(huì)精確地達(dá)到要求的增益值。
性能
圖13顯示利用本發(fā)明的實(shí)施例計(jì)算得到的半秒的典型的 44.1kHz數(shù)字音頻內(nèi)容的限峰增益減小信號(hào)。在顯示的例子中，限峰 器閾值T為0.5或-6dB。示意圖的下半部顯示輸入的PCM信號(hào)(語(yǔ) 音)的絕對(duì)振幅，示意圖的上半部顯示合成的慢和快增益減小信號(hào)。 在圖13中，慢增益分量提供(在附圖的整個(gè)寬度上)最小的、緩慢 變化的增益減小信號(hào)，而快增益分量對(duì)于超過(guò)限峰器閾值的短期信號(hào) 分量提供更顯著的增益減小。
圖14顯示利用本發(fā)明的實(shí)施例計(jì)算得到的一秒半的典型的44.1kHz數(shù)字音頻內(nèi)容的另一限峰增益減小信號(hào)。在顯示的例子中， 限峰器閾值為0.25或-12dB。在圖14中，慢增益分量提供(在附圖的 整個(gè)寬度上)適中量的、緩慢變化的增益減小信號(hào)，而快增益分量對(duì) 于超過(guò)限峰器閾值的短期信號(hào)分量提供臨時(shí)的短期增益減小。由于圖 像縮放，短期增益減小分量顯現(xiàn)為垂直線，所以圖14還放大了增益 減小信號(hào)的一部分，更詳細(xì)地顯示短期增益減小分量。圖14中的短 期增益減小分量具有與圖13類似的形狀和持續(xù)時(shí)間。
圖15顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的兩級(jí)如何在大量的、持續(xù)的剪切 減小條件下工作。曲線圖顯示需要 10dB的持續(xù)增益減小的突發(fā)性定 調(diào)管信號(hào)的組合增益減小軌跡。在圖15中，曲線圖"a)"給出在約1 秒的時(shí)間間隔上增益減小的示意圖。在圖15中，曲線圖"b)"顯示約 0.2秒的非常精細(xì)的細(xì)節(jié)。在這個(gè)例子中，第一級(jí)的緩慢變化的增益 減小級(jí)提供約0.2或-14dB的大部分的增益減小，第二級(jí)的快動(dòng)作的 增益減小級(jí)負(fù)責(zé)約土ldB的波動(dòng)。
權(quán)利要求
1. 一種用于限制音頻信號(hào)的絕對(duì)幅度的方法，該方法包括第一可變?cè)鲆娴販p小音頻信號(hào)的增益；以及然后，比所述第一可變?cè)鲆鏈p小更快地第二可變?cè)鲆娴販p小所述音頻信號(hào)的增益，從而將所述音頻信號(hào)的絕對(duì)幅度限制到閾值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一可變?cè)鲆鏈p小包括在第一級(jí)中可變?cè)鲆娴販p小所述音頻信號(hào)的增益；并且其中所述 第二可變?cè)鲆鏈p小包括在第二級(jí)中可變?cè)鲆娴販p小所述音頻信號(hào)的增益，所述第二級(jí)比 所述第一級(jí)更快地減小增益。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述第一可變?cè)鲆鏈p 小包括檢測(cè)所述音頻信號(hào)中超過(guò)所述閾值的偏移； 使用檢測(cè)到的偏移來(lái)計(jì)算慢增益；以及 將所述慢增益應(yīng)用于所述音頻信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述笫二可變?cè)鲆鏈p小包括延遲音頻信號(hào)；查找延遲的音頻信號(hào)中的峰；利用找到的峰計(jì)算快增益；以及利用計(jì)算出的快增益來(lái)修改所述延遲的音頻信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述延遲步驟包括 緩沖所述音頻信號(hào)；并且其中，所述查找步驟包括 檢查緩沖的音頻信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中各虛像的視在方向和各矩陣編碼的音頻信號(hào)的方向被保持。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第二可變?cè)鲆鏈p小與 按權(quán)利要求4來(lái)構(gòu)建、但缺少所述延遲步驟的方法相比，產(chǎn)生更少的聽(tīng)得到的頻譜飛濺。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述緩沖步驟包括為所述第二可變?cè)鲆鏈p小提供有限的時(shí)間量來(lái)滑動(dòng)以遇到超過(guò) 所述閾值的峰。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述延遲步驟包括 延遲至少1 ms。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述延遲步驟包括 延遲約1.5 ms。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中查找峰的步驟包括 確定在所述延遲的音頻信號(hào)的各時(shí)間段中的最大值； 延遲所述音頻信號(hào)最大值；以及基于延遲的最大值來(lái)計(jì)算用于減小所述音頻信號(hào)的增益的控制信號(hào)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在權(quán)利要求11中首次記 載的延遲步驟與在權(quán)利要求4中首次記載的延遲步驟匹配。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述計(jì)算步驟包括 利用所述延遲的最大值的低通濾波的函數(shù)來(lái)計(jì)算所述控制信號(hào)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述計(jì)算步驟包括 利用加權(quán)平均后的所述延遲的最大值的函數(shù)來(lái)計(jì)算所述控制信號(hào)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述計(jì)算步驟包括 使用所述濾波的系數(shù)，所述系數(shù)是Hanning窗的平方根的函數(shù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述使用步驟包括 裁剪所述Haiming窗的長(zhǎng)度，使其與延遲緩沖器的長(zhǎng)度相同。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述計(jì)算步驟包括 使用加權(quán)值，所述加權(quán)值是Hanning窗的平方根的函數(shù)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述使用步驟包括 裁剪所述Hanning窗的長(zhǎng)度，使其與延遲緩沖器的長(zhǎng)度相同。
19. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中計(jì)算快增益的步驟包括: 基本上顛倒所述查找峰的步驟所包括的確定、延遲和計(jì)算步驟。
20. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中計(jì)算快增益的步驟包括 計(jì)算所述快增益等于計(jì)算出的用于減小增益的控制信號(hào)加1之和的倒數(shù)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中計(jì)算快增益的步驟包括 利用Newton-Rhapson逼近法來(lái)計(jì)算所述快增益。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述計(jì)算步驟包括 利用收斂減慢的Newton-Rhapson逼近法來(lái)計(jì)算。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述計(jì)算步驟包括利用收斂速度S被限制為滿足<formula>formula see original document page 4</formula>的減'匱Newton-Rhapson逼近法來(lái)計(jì)算。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述計(jì)算步驟包括 利用收斂速度S約為0.3的減慢Newton-Rhapson逼近法來(lái)計(jì)算。
25. —種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含用于執(zhí)行如權(quán)利要求1或2所 述的方法的計(jì)算機(jī)程序。
26. —種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含用于執(zhí)行如權(quán)利要求1或3所 述的方法的計(jì)算機(jī)程序。
27. —種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括 CPU;如權(quán)利要求25所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)；和 耦合所述CPU和所述介質(zhì)的總線。
28. —種計(jì)算;f幾系統(tǒng)，包括 CPU;如權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)；和 耦合所述CPU和所述介質(zhì)的總線。
29. —種音頻限峰器，包括第一可變?cè)鲆鏈p小器，用于可變?cè)鲆娴販p小音頻信號(hào)的增益；和 第二可變?cè)鲆鏈p小器，用于比所述第一可變?cè)鲆鏈p小更快地進(jìn)一步可變?cè)鲆娴販p小所述音頻信號(hào)的增益，從而將所述音頻信號(hào)的絕對(duì)幅度限制到閾值。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的限峰器，其中所述第一可變?cè)鲆鏈p 小器包括用于可變?cè)鲆娴販p小所述音頻信號(hào)的增益的第一級(jí)；并且其中所 述第二可變?cè)鲆鏈p小器包括用于可變?cè)鲆娴販p小所述音頻信號(hào)的增益的第二級(jí)，所述第二級(jí) 比所述第一級(jí)更快地減小增益。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的限峰器，其中所述第一可變?cè)?益減小器包括用于延遲音頻信號(hào)的延遲部分；用于查找延遲的音頻信號(hào)中的峰的峰查找器；利用找到的峰計(jì)算快增益減小的快增益計(jì)算器；以及利用計(jì)算出的快增益來(lái)修改所述延遲的音頻信號(hào)的修改器。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的限峰器， 其中所述延遲部分包括緩沖器；并且 其中所述峰查找器包括緩沖的音頻信號(hào)的檢查器。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的限峰器，其中各虛像的視在方向和 各矩陣編碼的音頻信號(hào)的方向被保持。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的限峰器，其中所述第二可變?cè)鲆鏈p 小與按權(quán)利要求31來(lái)構(gòu)建、但缺少所述延遲部分的P艮峰器相比，產(chǎn) 生更少的聽(tīng)得到的頻譜飛濺。
35. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的限峰器，其中所述延遲部分包括 至少1 ms的延遲部分。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的限峰器，其中所述延遲部分包括 約1.5 ms的延遲部分。
37. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的限峰器，其中所述峰查找器包括 用于確定在所述延遲的音頻信號(hào)的各時(shí)間段中的最大值的差引用于延遲所述音頻信號(hào)最大值的延遲緩沖器；以及 基于延遲的最大值來(lái)計(jì)算用于減小所述音頻信號(hào)的增益的控制 信號(hào)的計(jì)算器。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的限峰器，其中所述峰查找器的延遲 緩沖器與所述限峰器的延遲部分匹配。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的限峰器，其中所述計(jì)算器包括 利用所述延遲的最大值的低通濾波的函數(shù)來(lái)計(jì)算所述控制信號(hào)的計(jì)算器。
40. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的限峰器，其中所述計(jì)算器包括 利用加權(quán)平均后的延遲的最大值的函數(shù)來(lái)計(jì)算所述控制信號(hào)的計(jì)算器。
41. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的限峰器，其中所述濾波的系數(shù)是 Hanning窗的平方根的函數(shù)。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的限峰器，其中所述Hanning窗與所 述延遲緩沖器具有相同的長(zhǎng)度。
43. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的限峰器，其中所述加權(quán)值是Hanning 窗的平方根的函數(shù)。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的限峰器，其中所述Hanning窗與所 述延遲緩沖器具有相同的長(zhǎng)度。
45. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的限峰器，其中所述快增益計(jì)算器包括通過(guò)基本上顛倒所述峰查找器的操作來(lái)計(jì)算快增益減小的快增 益計(jì)算器。
46. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的限峰器，其中所述快增益計(jì)算器包括用于將所述快增益計(jì)算為等于計(jì)算出的用于減小增益的控制信 號(hào)加1之和的倒數(shù)的快增益計(jì)算器。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的限峰器，其中所述快增益計(jì)算器包括用于計(jì)算快增益的快增益計(jì)算器。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的限峰器，其中所述快增益計(jì)算器包括利用收斂減慢的Newton-Rhapson逼近法來(lái)計(jì)算的快增益計(jì)算器。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的限峰器，其中所述快增益計(jì)算器包括利用收斂速度S ^皮限制為滿足一定條件的減'隄Newton-Rhapson 逼近法來(lái)計(jì)算的快增益計(jì)算器。
全文摘要
一種用于限制音頻信號(hào)的絕對(duì)幅度的方法和設(shè)備。所述方法可包括第一可變?cè)鲆娴販p小音頻信號(hào)的增益；然后，比第一可變?cè)鲆鏈p小更快地第二可變?cè)鲆娴販p小音頻信號(hào)的增益，從而將音頻信號(hào)的絕對(duì)幅度限制到閾值。第一可變?cè)鲆鏈p小可包括在第一級(jí)中對(duì)音頻信號(hào)的增益進(jìn)行可變?cè)鲆鏈p小，第二可變?cè)鲆鏈p小可包括在第二級(jí)中對(duì)音頻信號(hào)的增益進(jìn)行可變?cè)鲆鏈p小，第二級(jí)比第一級(jí)更快地減小增益。第二可變?cè)鲆鏈p小可包括延遲音頻信號(hào)，查找延遲的音頻信號(hào)中的峰，利用找到的峰計(jì)算快增益和用計(jì)算出的快增益修改延遲的音頻信號(hào)。
文檔編號(hào)H03G7/00GK101501988SQ200780029647
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月9日
發(fā)明者B·G·克羅克特, D·S·邁克格拉斯, M·J·斯密斯?fàn)査?申請(qǐng)人:杜比實(shí)驗(yàn)室特許公司