专利名称：用于基于代数不变式来分析和优化信号的设备和方法
技术领域：
本发明涉及信号(例如音频信号)和用于产生、传输、分析、变换和再现该信号的设备和方法。本发明尤其是涉及一种方法和一种设备或者一种系统，以便基于一个或多个信号的一个任意映射(Abbildung)或多个任意映射或者也基于两个或更多个信号的一个组合(Verknuepfung)或多个组合能够进行推断。在立体声音频信号x(t)、y (t)的实例情况中，其中x(t)是左输入信号在时刻t的函数值，y(t)是右输入信号在时刻t的函数值，例如可
观察到如下传递函数之和
权利要求
1.一种用于评估如下内容的方法， -两个或更多个信号(Sl(t)、S2(t).....sfflω)或其传递函数(tiha))、t2(s2(t)).....tm(Sma)))的组合(r ⑴)或者多个组合(fr(t),f2~(t).....fp~a))，其能够被表示在实数平面或复数平面上，其中(S1 α))是第一信号在时刻t的函数值，(S2 a))是第二信号在时刻t的函数值.....(sm (t))是第m信号在时刻t的函数值， 或者 -一个信号(S#(t))或多个信号(Sl#(t)、s2#(t).....sfi#(t))的可任意定义的映射(f#(t))或多个可任意定义的映射^#(0，4#(0，...，匕#(0)，其能够被表示在实数平面或复数平面上，其中(Sl#(t))是第一信号在时刻t的函数值，(s2#(t))是第二信号在时刻t的函数值.....(Sfi#(t))是第Ω信号在时刻t的函数值， 其特征在于， -针对一个或多个信号段(t1、t2，.....tx)确定所述组合(f~(t))或者所述多个组合(fr (t)、f2~ (t).....fp~ (t))的一个映射或多个映射的不变式， 或者 -针对一个或多个信号段(t1、t2.....t,)确定所述可任意定义的映射或所述多个可任意定义的映射(fjahf/a)、...、f/a))的一个映射或多个映射的不变式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， -针对两个或更多个信号(Sla)、S2a).....sfflω)或其传递函数(tiha))、t2(s2(t)).....tm(Sma)))的组合(r ⑴)或多个组合(fr(t),f2~(t).....fp~a))，其能够被表示在实数平面或复数平面上， 或者 -针对一个信号(S#(t))或多个信号(Sl#(t)、s2#(t).....sfi#(t))的可任意定义的映射(f#(t))或多个可任意定义的映射^#(0，4#(0，...，匕#(0)，其能够被表示在实数平面或复数平面上， -针对一个或多个信号段(t1、t2，.....tx)确定所述组合(f~(t))或所述多个组合(fr (t)、f2~ (t).....fp~ (t))的一个映射或多个映射的不变式，所述不变式必要时在相对应的变换之后包含借助(AV12+BV22+CV32+2FV2V3+2GV3V1+2HV1V2 = O)形式的等式的映射， 或者 -针对一个或多个信号段，t,)确定所述可任意定义的映射或所述多个可任意定义的映射f2#(t)，...，f/(t))的一个映射或多个映射的不变式，所述不变式必要时在相对应的变换之后包含借助(AV12+BV22+CV32+2FV2V3+2GV3V1+2HV1V2 = O)形式的等式的映射。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，不变式必要时在相对应的变换之后能够作为不变式或向量的线性组合而被表示在平面上，该平面必要时在相对应的变换之后垂直于实数平面或复数平面，并且该平面必要时在转动或者相对应的变换之后在第一象限和第三象限的对角线中穿过所述实数平面或复数平面。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，使用所述不变式或向量与如下实数平面或复数平面的交点: -所观察的组合(f~(t))或者所观察的多个组合(fr(t)、f2~(t).....fp~(t))，或者 -所观察的可任意定义的映射(f#(t))或者所观察的多个可任意定义的映射( \#α)、f2# (t)、…、f/(t)), 必要时在相对应的变换之后能够被表示在所述实数平面或复数平面上。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述的信号(Sl(t)、S2(t).....Sm(t)或 s#(t)或 S1It)、s2#(t)、...、8Ω#( )(或 x(t)、y(t)或 x#(t)、y#(t)))是音频信号。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，依据所确定的不变式，或者必要时在相对应的变换之后，依据所述不变式或向量与如下实数平面或复数平面的交点:-所观察的组合(f~(t))或者所观察的多个组合(fr(t)、f2~(t).....fp~(t))， 或者 -所观察的可任意定义的映射(f#(t))或者所观察的多个可任意定义的映射( \#α)、f2# (t)、…、f/(t)), 必要时在相对应的变换之后位于所述实数平面或复数平面上，或者也依据所述不变式或交点的选择，根据统计学或其他准则作出选择。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，-所观察的组合(f~(t))或者所观察的多个组合(fr(t)、f2~(t).....fp~(t))或者所使用的两个或更多个信号(Sl(t)、S2(t).....Sffl (t))或者所使用的传递函数(tjsjt))、 t2(s2(t)).....tm(Sm(t)))在其幅度或其他特性方面被标准化，所述信号或传递函数或组合能够被表示在实数平面或复数平面上， 或者 -所观察的可任意定义的映射(f#(t))或者所观察的多个可任意定义的映射( \#α)、f2#(t).....f/(t))或所使用的一个信号(s#(t))或者所使用的多个信号(Sl#(t)、S2#(t).....sfi#(t))在其幅度或其他特性方面被标准化，所述信号或可任意定义的映射能够被表示在实数平面或复数平面上。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，标准化依据信号电平来进行。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，标准化依据均方能量来进行。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，-确定两个或更多个信号(S1 (ti)、S2U1).....SfflU1))或其传递函数U1(S1U1))'t2(s2(t1))、…、tm(sm(t1)))的组合(f~ U1))或多个组合(f厂(ti)、f2~ (ti)、…、fp~ (t))与必要时在相对应的变换之后位于复数或实数平面的第一象限中的半平面的交点(ξ hl)，所述信号或其传递函数或组合能够被表示在实数平面或复数平面上， 或者-确定一个信号(SsU1))或者多个信号(s/aj、S2sU1).....Sja1))的可任意定义的映射(Pa1))或多个可任意定义的映射(f/aj^2sU1)、...^1Za1))与必要时在相对应的变换之后位于复数或实数平面的第一象限中的半平面的交点(ξ hl)，所述信号或可任意定义的映射能够被表示在实数平面或复数平面上，ki 并且紧接着算出其平均值(ξ°ι_:= (Σ ^h1 ) / ki),hi = I其中所述半平面通过向量(1，1，-2)和(1，1，1)或者也通过向量(-1，-1,2)和(1，1，I)来撑开，其中在下面，所述实数平面的横坐标轴与所述复数平面的实轴相同，并且所述实数平面的纵坐标轴与所述复数平面的虚轴相同； -确定两个或更多个信号(Sl(t2)、s2(t2).....sffl(t2))或其传递函数U1(S1U2))'t2(s2(t2))、…、tm(sm(t2)))的组合(f~ (t2))或多个组合(fi~ (t2)、f2~ (t2)、…、fp~ (t2))与必要时在相对应的变换之后位于复数或实数平面的第一象限中的半平面的交点(ξ h2)，所述信号或其传递函数或组合能够被表示在实数平面或复数平面上， 或者 -确定一个信号(S#(t2))或者多个信号(Sl#(t2)、S2#(t2).....sfi#(t2))的可任意定义的映射(f#(t2))或多个可任意定义的映射(f/(t2)、f2#(t2)、...、f/(t2))与必要时在相对应的变换之后位于复数或实数平面的第一象限中的半平面的交点(ξ J，所述信号或可任意定义的映射能够被表示在实数平面或复数平面上，
11.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于， -确定成对信号(Xa1Kya1))的复传递函数(fXtj]=[x (tx) /V 2] * (-1 + i)和 g*[y (ti) ] = [y (ti) /V 2 ] * (I + i))的和与位于复数平面或实数平面的第一象限中的半平面的交点(Ihl)，所述信号或复传递函数必要时在相对应的变换之后能够被表示在实数平面或复数平面上，所述半平面通过向量(1，·1,-2)和(1，1，1)或者也通过向量(_1，-1，2)和(1，1，1)来撑开，其中在下面，所述实数平面的横坐标轴与所述复数平面的实轴相同，并且所述实数平面的纵坐标轴与所述复数平面的虚轴相同，并且紧接着算出其平均值(
12.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于附加地应用压缩方法或者数据缩简方法或者其他选择性的分析方法。
13.一种设备，其具有:-用于评估两个或更多个信号(Sl(t)、S2(t).....Sffl (t))或其传递函数(tjsjt))、t2(s2(t)).....tm(sm(t)))的组合(r ⑴)或者多个组合(fr(t),f2~(t).....fp~(t))的装置，所述信号或其传递函数或组合能够被表示在实数平面或复数平面上，其中(S1 (t))是第一信号在时刻t的函数值，( (t))是第二信号在时刻t的函数值.....(sm (t))是第m 信号在时刻t的函数值， 或者-用于评估一个信号(S#(t))或多个信号(Sl#(t)、s2#(t).....sfi#(t))的可任意定义的映射(f#(t))或多个可任意定义的映射(f^a)，f2#a)，...，f/ω)的装置，所述信号或可任意定义的映射能够被表示在实数平面或复数平面上，其中(Sl#a))是第一信号在时刻t的函数值，(s2#(t))是第二信号在时刻t的函数值.....(sfi#(t))是第Ω信号在时刻t的函数值， 其特征在于，-用于针对一个或多个信号段(h、t2.....tx)确定所述组合(f~(t))或者所述多个组合(fr (t)、f2~ (t)、...、fp~ (t))的一个映射或多个映射的不变式的装置， 或者-用于针对一个或多个信号段(t1、t2.....t,)确定所述可任意定义的映射(f#a))或所述多个可任意定义的映射(fjahf/a)、...、f/a))的一个映射或多个映射的不变式的装置。
14.根据权利要求13所述的设备，其具有，-用于评估两个或更多个信号(Sl(t)、s2(t).....Sffl(t))或其传递函数(tjsjt))、t2(s2(t)).....tm(sm(t)))的组合(r ⑴)或多个组合(fr(t),f2~(t).....fp~(t))的装置，所述信号或其传递函数或组合能够被表示在实数平面或复数平面上， 或者-用于评估一个信号(S#(t))或多个信号(Sl#(t)、s2#(t).....sfi#(t))的可任意定义的映射(产⑴)或多个可任意定义的映射(f/ahf/a).....f/ω)的装置，所述信号或可任意定义的映射能够被表示在实数平面或复数平面上， 其特征在于， -用于针对一个或多个信号段(h、t2.....tj确定所述组合(ra))或所述多个组合.....fp~a))的一个映射或多个映射的不变式的装置，所述不变式必要时在相对应的变换之后包含借助(AV12+BV22+CV32+2FV2V3+2GV3V1+2HV1V2 = O)形式的等式的映射， 或 -用于针对一个或多个信号段(t1、t2.....t,)确定所述可任意定义的映射或所述多个可任意定义的映射(fjahf/a)、...、f/a))的一个映射或多个映射的不变式的装置，所述不变式必要时在相对应的变换之后包含借助(AV12+BV22+CV32+2FV2V3+2GV3V1+2HV1V2 = O)形式的等式的映射。
15.根据权利要求13或14所述的设备，其特征在于，不变式必要时在相对应的变换之后能够作为不变式或向量的线性组合而被表示在平面上，该平面必要时在相对应的变换之后垂直于实数平面或复数平面，并且该平面必要时在转动或者相对应的变换之后在第一象限和第三象限的对角线中穿过所述实数平面或复数平面。
16.根据权利要求13至15之一所述的设备，其特征在于如下装置:所述装置使用不变式或向量与如下实数平面或复数平面的交点: -所观察的组合(f~(t))或者所观察的多个组合(fr(t)、f2~(t).....fp~(t))， 或者 -所观察的可任意定义的映射(f#(t))或者所观察的多个可任意定义的映射( \#α)、f2# (t)、…、f/(t)), 必要时在相对应的变换之后能够被表示在所述实数平面或复数平面上。
17.根据权利要求13至16之一所述的设备，其特征在于，所述的信号(Sl(t)、s2(t)、...、sm(t)或 s#(t)或 S1It)、s2#(t)、...、sfi#(t)(或 x(t)、y (t)或 x#(t)、y#(t)))是音频信号。
18.根据权利要求13至17之一所述的设备，其特征在于用于进行选择的装置，所述用于进行选择的装置依据所确定的不变式、或者必要时在相对应的变换之后依据所述不变式或向量与如下实数平面或复数平面的交点: -所观察的组合(f~(t))或者所观察的多个组合(fr(t)、f2~(t).....fp~(t))， 或者 -所观察的可任意定义的映射(f#(t))或者所观察的多个可任意定义的映射(f^a)，f2# (t),..., f/(t)), 必要时在相对应的变换之后位于所述实数平面或复数平面上，或者也依据所述不变式或交点的选择而根据统计学或其他准则作出选择。
19.根据权利要求13至18之一所述的设备，其特征在于用于对如下内容在其幅度或其他特性方面进行标准化的装置: -所观察的组合(f~(t))或者所观察的多个组合(fr(t)、f2~(t).....fp~a))或者所使用的两个或更多个信号(Sl(t)、S2(t).....Sffl (t))或者所使用的传递函数(tjsjt))、t2 (S2 (t) ).....tm (Sm (t)))，所述信号或传递函数或组合能够被表示在实数平面或复数平面上， 或者 -所观察的可任意定义的映射(f#(t))或者所观察的多个可任意定义的映射(f^a)，f2#(t)，...，f/(t))或所使用的一个信号(s#(t))或者所使用的多个信号(Sl#(t)、S2#(t).....S￡2#(t))，所述信号或可任意定义的映射能够被表示在实数平面或复数平面上。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于用于依据信号电平进行标准化的装置。
21.根据权利要求19或20所述的设备，其特征在于用于依据均方能量进行标准化的装置。
22.根据权利要求13至21之一所述的设备，其特征在于，用于确定如下内容的装置: -两个或更多个信号(S1 (^、S2U1).....SfflU1))或其传递函数U1(S1U1))'t2(s2(t1))、…、tm(sm(t1)))的组合(f~ U1))或多个组合(f厂(ti)、f2~ (ti)、…、fp~ (t))与必要时在相对应的变换之后位于复数或实数平面的第一象限中的半平面的交点(ξ hl)，所述信号或其传递函数或组合能够被表示在实数平面或复数平面上， 或者 -一个信号(SsU1))或者多个信号(s/aj、S2sU1).....Sja1))的可任意定义的映射(^a1))或多个可任意定义的映射(^a1),^a1).....Va1))与必要时在相对应的变换之后位于复数或实数平面的第一象限中的半平面的交点(ξ hl)，所述信号或可任意定义的映射能够被表示在实数平面或复数平面上， ki 并且紧接着确定其平均值(ξ°1_:= (Σ ) / k!),hi = I 其中所述半平面通过向量(1，1，-2)和(1，1，1)或者也通过向量(-1，-1,2)和(1，1，I)来撑开，其中在下面，所述实数平面的横坐标轴与所述复数平面的实轴相同，并且所述实数平面的纵坐标轴与所述复数平面的虚轴相同； 以及在于用于紧接着确定如下内容的装置: -两个或更多个信号(Sl(t2)、s2(t2).....sffl(t2))或其传递函数U1(S1U2))'t2(s2(t2))、…、tm(sm(t2)))的组合(f~ (t2))或多个组合(fi~ (t2)、f2~ (t2)、…、fp~ (t2))与必要时在相对应的变换之后位于复数或实数平面的第一象限中的半平面的交点(ξ h2)，所述信号或其传递函数或组合能够被表示在实数平面或复数平面上， 或者 -一个信号(S#(t2))或者多个信号(Sl#(t2)、S2#(t2).....sfi#(t2))的可任意定义的映射(f#a2))或多个可任意定义的映射.....f/a2))与必要时在相对应的变换之后位于复数或实数平面的第一象限中的半平面的交点(ξ κ)，所述信号或可任意定义的映射能够被表示在实数平面或复数平面上，并且紧接着确定其平均值
23.根据权利要求13至22之一所述的设备，其特征在于装置， -用于确定成对信号Ua1Kya1))的复传递函数UXt1)]=[X (ti) /V 2 ] * (-1 + i)和 gjy (tj ] = [y (ti) /λ/ 2] * (I + i))的和与位于复数平面或实数平面的第一象限中的半平面的交点(Ihl)，所述信号或复传递函数必要时在相对应的变换之后能够被表示在实数平面或复数平面上，所述半平面通过向量(1，.1,-2)和(1，1，1)或者也通过向量(_1，-1，2)和(1，1，1)来撑开，其中在下面，所述实数平面的横坐标轴与所述复数平面的实轴相同，并且所述实数平面的纵坐标轴与所述复数平面 的虚轴相同，并且紧接着确定其平均值
24.根据权利要求13至23之一所述的设备，其具有用于进行压缩或进行数据缩减或进行其他选择性分析的装置。
全文摘要
本发明涉及信号(例如音频信号)，所述信号看来完全为随机原理所决定，然而对于所述信号要作出普遍有效的陈述，例如以平均来说合乎实际的参数化为形式的陈述，所述参数化仅可依据短的信号段来确定。不是例如对高斯过程的仿真，而是例如观察所述信号段的(位于实数平面或复数平面上的)的代数运算的投影，并且证明所述代数不变式令人惊讶得简单。这些不变式紧接着被用作“标签”，以便例如根据其频度进行选择。平均来说，本系统被证明为比目前已知的方法更有效。本系统的实际商业应用几乎涉及整个信号处理。在本文献中，尤其是深入研究了音频信号的随机观察，如其例如在数字音频广播领域中公知的那样。
文档编号G06F17/10GK103250146SQ201180048313
公开日2013年8月14日 申请日期2011年8月2日 优先权日2010年8月3日
发明者C.帕尔 申请人:斯托明瑞士有限责任公司