专利名称：动态范围控制的混音输出装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种动态范围控制的混音输出装置及方法，特别是针对一数字影音译码器解压缩后的声音，所提出的一有效解决混音后的增益控制。
背景技术：
家庭电影院的目的简单来说，就是随着科技的进步，电影院中所上演的影片已能借助录像带、VCD、DVD……等影音软件在家庭中重现，因此便利用先进的影音器材，在家庭中重现如同电影院般的效果，于是就诞生了家庭电影院这个想法。
要在家中重现电影院般的效果，影像与音效是两大关键；影像部份主要是画面要够大、够精细，就能越接近电影院般光学投影的效果；而在音效部份则有赖于优异的环绕音效录音与高品质的环绕声器材，也就是说当软件录音越进步，家用环绕声器材越好的时候，音效部份越接近电影院中专业的效果。
于是在家庭DVD播放机上常看到DTS(Digital Theater sysytems；数码剧院效果系统)与Dolby Digital(Dolby Digital；杜比数位音效)这两种音效规格技术，该音效规格技术是为了满足家中电影院环绕音效的需要。其中Dolby Digital(AC-3)编码规格为杜比公司(Doldy Laboratories)所制定，Dolby Digital(Dolby Digital；杜比数位音效)的声音采用的是12比1的破坏性压缩方式储存。是为了声音资料不必占用太多储存空间，且在进行数字资料传送时也不会占用太多频宽。Dolby Digital(Dolby Digital；杜比数位音效)规格对资料进行压缩时，会舍弃一些人类听觉不易察觉的细节，这样的做法反而与高传真理念(尽可能达到原音重现)相反。
而DTS(Digital Theater System)音效编码技术为dts(Digital TheaterSystems，数字化剧院用系统)公司推出的一种电影多声道系统，该编码技术采用了另类的思考观点，来解决声音信号储存的问题。它所使用的压缩比例仅有3比1。虽然同样采取了破坏性压缩的方式，但是对于声音的再生程度而言，已经超越了Dolby Digital(Dolby Digital；杜比数位音效)。
请参阅图1，其为公知的音效编码混音输出示意图1，其包括一延迟电路单元10、一测量准位单元12、一曲线控制单元14、一增益控制单元16及一混音单元18。
无论是使用上述何种音效编码技术，都会发现在编码技术方面需要使用很复杂的数学运算。对于家用影音设备而言，就需要有强大的中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)及庞大的物理内存(Physical Memory)才能处理这复杂的运算。这样无疑增加了购买设备的成本。
发明内容
因此，为解决上述现有的缺陷，本发明提出一种动态范围控制的混音输出装置及方法。该方法是将声道音源的增益作一比例的衰减，再做混音的动作，在这同时该声道音源须经过一整流器并取绝对值，将所整流出的值用来计算功率增益值，所计算出来的增益值作为混音后声道音源的最后增益调整值。
该方法的具体技术方案如下本发明的动态范围控制的混音输出方法，其将输入信号经由混音后转换成输出信号的方法，该方法包含下列步骤计算环绕及中央声道功率；调整动态范围控制的增益；进行增益的运算；及获得增益，即获得一正确的增益值。
本发明还提供了一种动态范围控制的混音输出装置，其将一输入信号经由该装置混音后转换成一输出信号，该装置包括一增益衰减单元，是将一第一输入信号作一比例衰减；一混音单元，是将该增益衰减单元输出的信号加以混音；一整流单元，是将一第二输入信号作一反向整流并取绝对值；一计算功率增益单元，是将该整流单元输出的信号计算其功率增益；及一调整增益单元，是将该混音单元所输出的信号依据该计算功率增益单元的增益值作一比例调整；由此，该输入信号将同时输入给该增益衰减单元及该整流单元，该第一输入信号经由该增益衰减单元及该混音单元后得到一输出信号且送至该调整增益单元，而由该第二输入信号经过该整流单元及计算功率增益单元后得到一增益值，将该增益值输出给该调整增益单元，最后依据该增益值将该输出信号作一比例调整后输出。
图1为公知的音效编码混音输出示意图；图2为本发明的动态范围控制的混音输出装置示意图；图3为本发明的动态范围控制的混音输出方法流程图；图4A为本发明的增益淡入曲线图；及图4B为本发明的增益淡出曲线图。
其中，附图标记说明如下1公知的音效编码混音输出示意图10延迟电路单元12测量准位单元14曲线控制单元16增益控制单元18混音单元2动态范围控制的混音输出装置示意图20增益衰减单元22混音单元24整流单元26计算功率增益单元28调整增益单元具体实施方式
为了能更进一步了解本发明为达到所述目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
请参阅图2，其为本发明的动态范围控制的混音输出装置示意图2，包括有一增益衰减单元20、一混音单元22、一整流单元24、一计算功率增益单元26及一调整增益单元28。
声道音源输入至本装置后，首先本装置会将所有音源进入该增益衰减单元20作一比例地衰减，将衰减后的音源进入该混音单元22进行混音的动作。再此同时该声道音源也会进入该整流单元24进行反向整流并取绝对值的动作，将整流后的音源送至该计算功率增益单元26进行增益的计算，本装置会将混音后的音源及计算出的增益一同送至该调整增益单元28，进行声道音源的增益的调整并将增益调整后的声音音源输出至外接喇叭(未示出)。
利用上述装置可有效进行混音输出增益控制，并与现有技术作比较可发现本装置可将复杂电路简化，如此可达到降低购买成本又同样达到相同增益控制的功效。
烦请参阅图3，其为本发明的动态范围控制的混音输出方法流程图，在此请同时配合参考图2来相互对照。该方法为一数字信号处理器(DSP)内的程序流程步骤，该程序一开始(即步骤S100)先计算环绕及中央声道功率(即步骤S102)，判断环绕及中央声道是否饱和(即步骤S104)，若没有饱和则继续下一步骤，否则进入该饱和处理(即步骤S106)。上述动作为图2的增益衰减单元20及混音单元22的动作。
调整动态范围控制(DRC)的增益(即步骤S108)，该动作为图2的整流单元24的动作。进行增益的运算(即步骤S110)，该动作为图2的计算功率增益单元26的动作。改变增益(即步骤S112)，判断是否达到预先设计的增益值(即步骤S114)，该动作为图2的调整增益单元28的动作，该预先设计的增益值为程序的内定增益值，该内定增益值最低为1，最高为2。程序在执行此判断时，其程序内部设有一测试表(Look-Up Table)来作实时的判断。
当判断的增益值小于最低内定增益值时，所获得的增益为1。当所判断的增益值介于最低内定增益值和最高内定增益值时，所获得的增益为小于1。当所判断的增益值大于最高内定增益值时，所获得的增益为2。
在这增加或减少增益的过程中，并非急速增加或急速减少而是非常平滑地增加，也就是以淡入(fade-in)及淡出(fade-out)的方式(请参阅图4A及图4B)，慢慢地增加增益或减少增益。因为是以此方式增加或减少增益的，故不会有破音现象的产生。
若所判断的增益值已达到则进行下一步骤，若所判断的增益值尚未达到，则回到该进行增益的运算步骤(即步骤S110)重新运算。如此可获得该调整的增益值(即步骤S116)。并结束此程序(即步骤S118)。
其中，在上述实施例中环绕声道可为一左环绕声道及一右环绕声道。
综上所述，借助本发明所提出的方法，可有效进行混音输出增益控制，运算量又不会太大，且不会使用到除法运算。故在实际应用上，并不会因复杂地运算量而需增加内存或强化中央处理器(CPU)或数字信号处理器(DSP)的能力，如此可达到降低购买成本又同样达到相同增益控制的功效。本发明通过上述揭示的技术，提供了一种迥然不同于公知的设计，可提高整体的使用价值。
另外，上述所揭示的图式、说明，仅为本发明的实施例而已，对于本领域的普通技术人员可依据上述说明进行其它各种改良，这些改变仍应属于本发明的发明构思及本发明权利要求保护的范围。
权利要求
1.一种动态范围控制的混音输出装置，其将输入信号经由该装置混音后转换成输出信号，该装置包括一增益衰减单元，是将一第一输入信号作一比例衰减；一混音单元，是将该增益衰减单元输出的信号加以混音；一整流单元，是将一第二输入信号作一反向整流并取绝对值；一计算功率增益单元，是将该整流单元输出的信号计算其功率增益；及一调整增益单元，是将该混音单元所输出的信号依据该计算功率增益单元的增益值作一比例调整；由此，该输入信号将同时输入给该增益衰减单元及该整流单元，该第一输入信号经由该增益衰减单元及该混音单元后得到一输出信号且送至该调整增益单元，而由该第二输入信号经过该整流单元及计算功率增益单元后得到一增益值，将该增益值输出给该调整增益单元，最后依据该增益值将该输出信号作一比例调整后输出。
2.如权利要求1所述的动态范围控制的混音输出装置，其特征在于，该整流单元将该输入信号反向整流后并取绝对值。
3.一种动态范围控制的混音输出方法，其将一输入信号经由混音后转换成一输出信号的方法，该方法包含下列步骤计算环绕及中央声道功率；调整动态范围控制的增益；进行增益的运算；及获得增益，即获得一正确的增益值。
4.如权利要求3所述的动态范围控制的混音输出方法，其特征在于，该计算环绕及中央声道功率步骤中该环绕声道为一左环绕声道及一右环绕声道。
5.如权利要求3所述的动态范围控制的混音输出方法，其特征在于，该计算环绕及中央声道功率步骤中还包含一判断环绕及中央声道是否饱和的步骤。
6.如权利要求5所述的动态范围控制的混音输出方法，其特征在于，该判断环绕及中央声道是否饱和的步骤是判断左环绕声道、右环绕声道及中央声道是否饱和，如果判断为否，则继续下一个步骤，否则进入饱和处理。
7.如权利要求3所述的动态范围控制的混音输出方法，其特征在于，该调整动态范围控制的增益步骤是将该输入信号作一反向再取绝对值。
8.如权利要求3所述的动态范围控制的混音输出方法，其特征在于，该进行增益的运算步骤还包括改变增益，其是将该进行增益的运算步骤所运算的增益作一改变后输出；及判断是否达到预设的增益值，该增益值是以一增益控制的淡入及淡出方式来增加该增益值或减少该增益值。
9.如权利要求8所述的动态范围控制的混音输出方法，其特征在于，该判断是否达到预设的增益值步骤中，若所判断的结果为是，则继续下一个步骤，否则回到该进行增益的运算步骤。
10.如权利要求8所述的动态范围控制的混音输出方法，其特征在于，该默认值的最低增益值为1，最高增益值为2。
全文摘要
本发明涉及一种动态范围控制的混音输出装置及方法。本发明的方法为计算一调整增益值。该方法的步骤包括首先计算环绕声道功率及中央声道功率；判断环绕及中央声道增益是否饱和。若否，则进入调整动态范围控制的增益步骤，否则进入饱和处理；进行增益的运算；改变增益及判断是否达到预设的增益值，若判断的结果为已达到预先设计的增益值则可获得该调整增益，否则持续进行增益的运算及改变增益的步骤。而本发明的装置是将一输入信号经由该装置混音后转换成一输出信号，该输出信号是由所获得的该调整增益值输入给一调整增益单元，该调整增益单元依据该值自动调整混音后的信号增益并输出而得到。
文档编号G10H1/00GK1624759SQ200310119758
公开日2005年6月8日 申请日期2003年12月3日 优先权日2003年12月3日
发明者吴俊德 申请人:扬智科技股份有限公司