用于具有音質(zhì)保護(hù)的失真減少多頻帶壓縮器的技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于具有音質(zhì)保護(hù)的失真減少多頻帶壓縮器的技術(shù)。提供具有音質(zhì)保護(hù)的失真減少多頻帶壓縮器。通過(guò)確定多個(gè)頻帶中的每一個(gè)中的時(shí)變閾值來(lái)實(shí)現(xiàn)音質(zhì)保護(hù)，該時(shí)變閾值與該頻帶的相應(yīng)固定閾值以及至少部分地與該頻帶外部的音頻信號(hào)水平和固定閾值有關(guān)。如果特定頻帶由于高于或接近其固定閾值而受到顯著增益減少，則一個(gè)或多個(gè)其它頻帶的時(shí)變閾值也下降以受到若干增益減少。在具體實(shí)施例中，可以從每個(gè)頻帶中的音頻輸入信號(hào)及其相應(yīng)的固定閾值的平均差來(lái)計(jì)算時(shí)變閾值。
【專利說(shuō)明】用于具有音質(zhì)保護(hù)的失真減少多頻帶壓縮器的技術(shù)
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01180014412. 5、申請(qǐng)日為2011年3月15日、發(fā)明名稱為"用 于具有音質(zhì)保護(hù)的失真減少多頻帶壓縮器的技術(shù)"的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003] 本發(fā)明要求于2010年3月18日提交的美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/315, 172的優(yōu)先 權(quán)，通過(guò)引用而將其全文合并到此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004] 本發(fā)明總體涉及音頻呈現(xiàn)，并且尤其涉及在呈現(xiàn)期間的失真減少。

【背景技術(shù)】
[0005] 回放設(shè)備（例如膝上型計(jì)算機(jī)、蜂窩無(wú)線電話、便攜式音樂(lè)播放器和電視）包括具 有受限輸出能力的放大器和音頻換能器（例如揚(yáng)聲器）。在這些設(shè)備中，音頻回放可感知地 失真，并且常常在呈現(xiàn)期間隨著回放水平增加而明顯失真。此外，這種失真對(duì)于回放設(shè)備常 常是頻率相關(guān)的。例如，當(dāng)輸出信號(hào)通常超過(guò)特定水平時(shí)，電視的波形因數(shù)可能在特定頻率 處展現(xiàn)諧振響應(yīng)，產(chǎn)生煩人的聲音。
[0006] 多頻帶壓縮可以在回放之前應(yīng)用于音頻信號(hào)，以減少失真并且嘗試最大化回放水 平。對(duì)于壓縮器的每個(gè)頻帶指定失真閾值。壓縮器獨(dú)立地將不同增益值應(yīng)用于每個(gè)頻帶， 以確保輸出信號(hào)不超過(guò)任何對(duì)應(yīng)失真閾值。
[0007] 然而，該方法可能劇烈地改變音質(zhì)（timbre)或聽(tīng)者感知的屬性，其中相等響度和 音調(diào)（pitch)的兩個(gè)聲音可能被感知為不相似。也就是說(shuō)，當(dāng)某些頻率達(dá)到失真閾值并且 其它未達(dá)到時(shí)，壓縮器通過(guò)改變這些頻率之間的相對(duì)平衡而引入其自身的缺陷。每個(gè)頻帶 隔離地操作。所得的聲音顯現(xiàn)為畸變的或另外不自然的。
[0008] 據(jù)此，發(fā)明人理解，為了清晰自然的收聽(tīng)體驗(yàn)，通過(guò)多頻帶壓縮的用于音質(zhì)保護(hù)的 技術(shù)是期望的。
[0009] 該部分中描述的方法是可以貫徹實(shí)施的方法，但不一定是先前已被構(gòu)思或貫徹實(shí) 施的方法。因此，除非另外指示，否則不應(yīng)假設(shè)該部分中描述的任何方法僅僅由于它們包含 在該部分中而被當(dāng)作現(xiàn)有技術(shù)。相似地，除非另外指示，否則相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)方法標(biāo)識(shí)的 問(wèn)題不應(yīng)基于該部分而被假定在任何現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)被認(rèn)識(shí)到。
[0010] 公布號(hào)為W02008/057173的國(guó)際專利申請(qǐng)描述了用于動(dòng)態(tài)處理的分級(jí)控制路 徑，其中關(guān)于音頻信號(hào)動(dòng)態(tài)處理的約束被以分級(jí)方式施加以提供改進(jìn)的性能。公布號(hào)為 EP1251715的歐洲專利申請(qǐng)描述了多頻帶數(shù)字助聽(tīng)器設(shè)備，其使頻率范圍中的助聽(tīng)器易于 振蕩的窄頻帶衰減。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 提供用于多頻帶壓縮器中的音質(zhì)保護(hù)的方法和裝置。通過(guò)確定多個(gè)頻帶中的每一 個(gè)中的時(shí)變閾值來(lái)實(shí)現(xiàn)音質(zhì)保護(hù)，該時(shí)變閾值與（i)用于該頻帶的相應(yīng)固定閾值以及至少 部分地與（ii)第二頻帶中的音頻信號(hào)水平（無(wú)論是數(shù)字還是模擬音頻信號(hào)）以及（iii) 第二頻帶中的固定閾值有關(guān)。因此，每個(gè)時(shí)變閾值是輸入信號(hào)自適應(yīng)的。如果特定頻帶由 于高于其固定閾值（或替代地，接近固定閾值）而受到顯著增益減少（gain reduction)，則 一個(gè)或多個(gè)其它頻帶的時(shí)變閾值也下降以受到若干增益減少。
[0012] 在本發(fā)明實(shí)施例中，提供或另外確定用于第一頻帶的固定閾值。確定所述第一頻 帶內(nèi)的音頻信號(hào)的第一水平。所述第一水平可以小于所述固定閾值。還確定第二頻帶的音 頻信號(hào)的第二水平。使用所述第二水平對(duì)于所述第一頻帶計(jì)算時(shí)變閾值，所述時(shí)變閾值小 于所述固定閾值。所述音頻信號(hào)在所述第一頻帶內(nèi)衰減為等于或小于所述時(shí)變閾值，或替 代地，所述音頻信號(hào)可以隨著接近所述時(shí)變閾值而在所述第一頻帶內(nèi)逐漸衰減?？梢杂擅?個(gè)頻帶中的音頻輸入信號(hào)與其相應(yīng)固定閾值的平均差來(lái)計(jì)算所述時(shí)變閾值。可選地，可以 進(jìn)一步確定用于所述第二頻帶的第二固定閾值。所述音頻信號(hào)的第二水平可以超過(guò)所述第 二固定閾值，導(dǎo)致所述第二頻帶內(nèi)的音頻信號(hào)衰減到所述第二固定閾值。
[0013] 在另一實(shí)施例中，壓縮器包括多頻帶濾波器組、壓縮函數(shù)元件（compression function element)以及至少一個(gè)音質(zhì)保護(hù)元件。各壓縮函數(shù)元件可以專用于一個(gè)頻帶。 所述音質(zhì)保護(hù)元件耦合到所述多頻帶濾波器組和所述壓縮函數(shù)元件。所述音質(zhì)保護(hù)元件接 收用于每個(gè)頻帶的固定閾值并且對(duì)每個(gè)頻帶提供時(shí)變閾值。用于一個(gè)頻帶的時(shí)變閾值部分 地由該頻帶外部的音頻信號(hào)的水平確定。
[0014] 在本發(fā)明又一實(shí)施例中，系統(tǒng)包括多頻帶濾波器組、音質(zhì)保護(hù)元件和壓縮函數(shù)元 件。所述音質(zhì)保護(hù)元件接收用于多個(gè)頻帶中的每一個(gè)的固定閾值，并且進(jìn)而對(duì)于頻帶提供 時(shí)變閾值。所述時(shí)變閾值至少部分地由該頻帶外部的音頻信號(hào)的水平確定。在具體實(shí)施例 中，時(shí)變閾值是每個(gè)頻帶中的音頻輸入信號(hào)與其相應(yīng)的固定閾值的平均差的函數(shù)。
[0015] 作為本發(fā)明另一實(shí)施例，系統(tǒng)包括多頻帶濾波器裝置、壓縮函數(shù)裝置和音質(zhì)保護(hù) 裝置。所述音質(zhì)保護(hù)裝置接收用于多個(gè)頻帶中的每一個(gè)的固定限值，并且對(duì)于這些頻帶中 的每一個(gè)提供時(shí)變閾值。這些時(shí)變閾值至少部分地由相應(yīng)頻帶外部的音頻信號(hào)的水平和關(guān) 聯(lián)的固定閾值確定。
[0016] 作為本發(fā)明實(shí)施例，提供用于第一頻帶的預(yù)定閾值。確定所述第一頻帶內(nèi)的音頻 信號(hào)的第一水平。所述第一水平可以小于所述預(yù)定閾值。還確定第二頻帶的音頻信號(hào)的第 二水平。使用所述第二水平對(duì)于所述第一頻帶計(jì)算信號(hào)自適應(yīng)閾值，所述信號(hào)自適應(yīng)閾值 小于所述預(yù)定閾值。所述音頻信號(hào)基于所述信號(hào)自適應(yīng)閾值而在所述第一頻帶內(nèi)衰減。在 具體實(shí)施例中，所述預(yù)定閾值可以與所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號(hào)的水平無(wú)關(guān)，或?qū)嶋H上與 任何頻帶中的水平無(wú)關(guān)。反之，所述信號(hào)自適應(yīng)閾值依賴于音頻信號(hào)，尤其依賴于所述第一 頻帶外部的音頻信號(hào)的水平。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 在附圖中通過(guò)示例的方式而不是限制的方式示出本發(fā)明實(shí)施例，并且其中，相似 標(biāo)號(hào)指代相似元件，并且其中：
[0018] 圖1A示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性壓縮器；
[0019] 圖1B和圖1C提供了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的壓縮函數(shù)的示例性輸入/輸出特性；
[0020] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性結(jié)果的簡(jiǎn)化圖；以及
[0021] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的簡(jiǎn)化流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 圖1A示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有音質(zhì)保護(hù)約束的示例性多頻帶壓縮器100。壓 縮器100接收輸入信號(hào)X [η]，其通過(guò)濾波器組102被分為多個(gè)頻帶（例如B個(gè)頻帶，其可以 是2、3、4、5、……20或更多個(gè)頻帶）。作為示例，濾波器組102的每個(gè)頻帶的輸出可如輸 入信號(hào)X [η]與帶通濾波器響應(yīng)hb [η]卷積被計(jì)算：
[0023] xb [n] = hb [η] *χ [η], b = 1 . . . Β
[0024] 接下來(lái)，每個(gè)帶信號(hào)連同相應(yīng)時(shí)變閾值Tb[n] -起傳送到相應(yīng)壓縮函數(shù)CF104(a)、 104(b)、……104(B)。圖 1B 提供作為 Tb[n]的函數(shù)的 CF104(a)、104(b)、……104(B)的 示例性輸入/輸出特性。壓縮函數(shù)的輸入水平可以多種方式作為帶信號(hào)x b[n]的函數(shù)被計(jì) 算。例如，快速起音/緩慢釋放（Fast attack/slow release)單極點(diǎn)平滑器（例如能量估 計(jì)器108)可以應(yīng)用于信號(hào)xb[n]的平方，以計(jì)算每個(gè)頻帶中的時(shí)變能量e b[n]的估計(jì)：
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于音頻呈現(xiàn)的方法，所述方法包括： 確定用于第一頻帶的第一固定閾值； 確定所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號(hào)的第一水平，所述第一水平小于所述第一固定閾值； 確定第二頻帶的音頻信號(hào)的第二水平，所述第二頻帶與所述第一頻帶不同； 確定用于所述第二頻帶的第二固定閾值； 使用所述第二水平和所述第二固定閾值來(lái)計(jì)算用于所述第一頻帶的時(shí)變閾值，所述時(shí) 變閾值小于或等于所述第一固定閾值；以及 基于所述時(shí)變閾值而使得所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號(hào)衰減。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述衰減將第一頻帶內(nèi)的音頻信號(hào)減少到小于或 等于所述時(shí)變閾值。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括： 如果音頻信號(hào)的第二水平超過(guò)所述第二固定閾值，則將第二頻帶內(nèi)的音頻信號(hào)衰減為 小于或等于所述第二固定閾值。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述時(shí)變閾值是每個(gè)頻帶中的音頻輸入信號(hào)與其 相應(yīng)固定閾值的平均差的函數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括：通過(guò)回放設(shè)備的至少一個(gè)輸出換能器可聽(tīng)地呈 現(xiàn)經(jīng)衰減的音頻信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述回放設(shè)備是以下中的至少一個(gè)：電視、蜂窩無(wú) 線電話、無(wú)線電臺(tái)、個(gè)人音樂(lè)播放器、膝上型計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)和便攜式DVD播放器。
7. -種多頻帶壓縮系統(tǒng)，包括： 多頻帶濾波器裝置，用于對(duì)于多個(gè)頻帶劃分音頻信號(hào)； 壓縮函數(shù)裝置，各壓縮函數(shù)裝置專用于一個(gè)頻帶；以及 音質(zhì)保護(hù)裝置，耦合到所述多頻帶濾波器裝置和所述壓縮函數(shù)裝置，所述音質(zhì)保護(hù)裝 置接收用于每個(gè)頻帶的固定限值并且提供用于每個(gè)頻帶的時(shí)變閾值， 其中，用于第一頻帶的時(shí)變閾值通過(guò)所述第一頻帶外部的音頻信號(hào)的水平被確定。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，用于第一頻帶的時(shí)變閾值進(jìn)一步通過(guò)所述第一頻 帶外部的多個(gè)固定閾值被確定。
9. 一種用于音頻呈現(xiàn)的設(shè)備，所述設(shè)備包括： 用于確定用于第一頻帶的第一固定閾值的裝置； 用于確定所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號(hào)的第一水平的裝置，所述第一水平小于所述第一 固定閾值； 用于確定第二頻帶的音頻信號(hào)的第二水平的裝置，所述第二頻帶與所述第一頻帶不 同； 用于確定用于所述第二頻帶的第二固定閾值的裝置； 用于使用所述第二水平和所述第二固定閾值來(lái)計(jì)算用于所述第一頻帶的時(shí)變閾值的 裝置，所述時(shí)變閾值小于或等于所述第一固定閾值；以及 用于基于所述時(shí)變閾值而使得所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號(hào)衰減的裝置。
10. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，用于衰減的裝置將第一頻帶內(nèi)的音頻信號(hào)減少到 小于或等于所述時(shí)變閾值。
11. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，還包括： 用于如果音頻信號(hào)的第二水平超過(guò)所述第二固定閾值，則將第二頻帶內(nèi)的音頻信號(hào)衰 減為小于或等于所述第二固定閾值的裝置。
12. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述時(shí)變閾值是每個(gè)頻帶中的音頻輸入信號(hào)與其 相應(yīng)固定閾值的平均差的函數(shù)。
13. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，還包括：用于可聽(tīng)地呈現(xiàn)經(jīng)衰減的音頻信號(hào)的裝置。
【文檔編號(hào)】H03G9/00GK104242853SQ201410333591
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2010年3月18日
【發(fā)明者】A·J·西非爾特 申請(qǐng)人:杜比實(shí)驗(yàn)室特許公司