专利名称：信号处理装置和方法、程序以及数据记录介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号处理装置和方法、一种程序以及一种数据记录介质，更具体地，涉及如下的一种信号处理装置和方法、一种程序以及一种数据记录介质，它们被配置成使得能够容易地和有效地增强音频信号的播放水平而不需要通过预先分析给出的附加信息。
背景技术：
例如，在其中在具有紧凑的内建扬声器的便携式设备上播放具有大的音频音量动态范围的影片内容或音乐内容的情况下，不仅音频音量整体变低，而且特别地诸如低音量对话的音频变得难于听到。因此，尽管存在归一化和自动增益控制技术作为用于使得这种内容的音频较易于听到的技术，但是音量控制变得在听觉上不稳定，除非足够提前地充分读取数据。还存在借助于音量的动态范围压处理来提升低音量部分并且压缩高音量部分的技术。然而，对于压缩处理，如果使用一般化的音量提升和压缩设定，则难于获得大的音频增强效果。为了获得大的效果，有必要逐个内容地改变设定。例如，存在如下技术将对话归一化指定的声压级取作基准，提升具有较低声压级的信号并且压缩具有较高声压级的信号。然而，对于该技术，有必要在对音频信号进行编码时指定提升和压缩设定以及关于对话归一化的声压级以便获得充分的效果。此外，已提出了如下技术，其中在压缩音频音量的动态范围的情况下，通过使音频信号乘以由音频信号的绝对值的平均值确定的系数，使得音频信号中的微弱声音较易于听到(参见例如专利文献1)。引用文献列表专利文献专利文献1 日本未审专利申请公布第5-275950号
发明内容
技术问题同时，诸如影片、音乐和自行记录的内容的各种类型的内容在具有紧凑的内建扬声器的便携式设备上播放。然而，许多这些内容缺乏如上文讨论的通过在编码时等进行的预先分析给出的用于有效音量控制的附加信息。出于该原因，需要如下技术即使在给定内容的音频信号中不包括通过预先分析获得的附加信息的情况下，仍有效地进行音量控制。因此，如果使用上文讨论的专利文献1中描述的技术，有可能借助于压缩处理抑制响度的突然改变，同时使得音频信号中的微弱声音较易于听到，而不需要音频信号的预先分析。然而，利用该技术不能充分地增强音频信号的播放水平。例如，利用专利文献1中描述的技术，由于通过使音频信号乘以常数来简单地阻尼幅度，因此幅度转换设定的自由度小，并且不能称其为能够有效地增强音频信号的播放水平。再者，该技术仅能用在通过音频信号的幅度转换来缩窄音量的动态范围的情况下。在不改变音量的动态范围或者不扩宽音量的动态范围的情况下，不能进行幅度转换。考虑到这种环境设计的本发明被配置成使得在不需要通过预先分析给出的附加信息的情况下，能够容易地和有效地增强音频信号的播放水平。针对问题的解决方案本发明的第一方面的信号处理装置包括分析部件，分析输入信号特性；映射处理部件，基于预定的线性函数或非线性函数进行输入信号的幅度转换；加权控制部件，使由多个映射处理部件基于互不相同的函数分别进行了幅度转换的多个输入信号分别乘以由输入信号特性的分析结果确定的权重；以及加法部件，通过将已与权重相乘的多个输入信号加在一起来生成输出信号。可以使分析部件计算表示输入信号的给定区间中包括的样本的平均样本值的值作为分析结果。可以将分析结果取为给定区间中包括的样本的样本值的均方根或移动平均值。在其中对多个通道中的每个进行输入信号的幅度转换以生成每个通道的输出信号的情况下，可以使分析部件计算由所有通道共享的一个分析结果。可以配置成针对输入信号的每个单独的样本由分析结果确定权重。可以配置成针对输入信号的每个给定数目的连续的样本，由分析结果确定权重，该给定数目是两个或更多个。本发明的第一方面的信号处理方法或程序包括以下步骤分析输入信号特性；基于预定的线性函数或非线性函数进行输入信号的幅度转换；使基于多个互不相同的函数进行了幅度转换的多个输入信号分别乘以由输入信号特性的分析结果确定的权重；以及通过将已与权重相乘的多个输入信号加在一起来生成输出信号。在本发明的第一方面，分析输入信号特性，基于预定的线性函数或非线性函数进行输入信号的幅度转换，使由多个映射处理部件基于互不相同的函数分别进行了幅度转换的多个输入信号分别乘以由输入信号特性的分析结果确定的权重，以及通过将已与权重相乘的多个输入信号加在一起来生成输出信号。本发明的第二方面的数据记录介质在其上记录输出信号，该输出信号通过如下方式获得分析输入信号特性；基于预定的线性函数或非线性函数进行输入信号的幅度转换；使基于多个互不相同的函数进行了幅度转换的多个输入信号分别乘以由输入信号特性的分析结果确定的权重；以及将已与权重相乘的多个输入信号加在一起。本发明的第三方面的信号处理装置包括分析部件，分析输入信号特性；以及映射处理部件，通过基于由输入信号特性的分析结果确定的非线性函数进行输入信号的幅度转换来生成输出信号。可以使分析部件计算表示输入信号的给定区间中包括的样本的平均样本值的值作为分析结果。可以将分析结果取为给定区间中包括的样本的样本值的均方根或移动平均值。在其中对多个通道中的每个进行输入信号的幅度转换以生成每个通道的输出信号的情况下，可以使分析部件基于多个通道中的输入信号计算由所有通道共享的一个分析结果。
可以由输入信号的每个单独的样本的分析结果确定非线性函数。可以针对输入信号的每个给定数目的连续的样本，由分析结果确定非线性函数，该给定数目是两个或更多个。本发明的第三方面的信号处理方法或程序包括以下步骤分析输入信号特性；以及通过基于由输入信号特性的分析结果确定的非线性函数进行输入信号的幅度转换来生成输出信号。在本发明的第三方面，分析输入信号特性，并且通过基于由输入信号特性的分析结果确定的非线性函数进行输入信号的幅度转换来生成输出信号。本发明的第四方面的数据记录介质在其上记录输出信号，该输出信号通过如下方式获得分析输入信号特性，以及基于由输入信号特性的分析结果确定的非线性函数进行输入信号的幅度转换。本发明的有利效果根据本发明的第一至第四方面，不需要通过预先分析给出的附加信息的情况下，能够容易地和有效地增强音频信号的播放水平。
图1是图示应用本发明的音频信号处理装置的第一实施例的示例性配置的示图
图2是说明转换处理的流程图。
图3是图示示例性映射功能的示图。
图4是图示示例性映射功能的示图。
图5是图示示例性映射功能的示图。
图6是图示音频信号处理装置的另--示例性配置的示图。
图7是说明转换处理的流程图。
图8是图示音频信号处理装置的另--示例性配置的示图。
图9是说明转换处理的流程图。
图10是图示示例性映射功能的示图,3
图11是图示音频信号处理装置的另-一示例性配置的示图。
图12是说明转换处理的流程图。
图13是图示计算机的示例性配置的框图。
具体实施例方式以下将参照附图描述应用本发明的实施例。<第一实施例>[音频信号处理装置的配置]图1是图示应用本发明的音频信号处理装置的一个实施例的示例性配置的示图。音频信号处理装置11设置在播放例如包括视频信号和音频信号的内容的便携式播放装置中，并且对输入音频信号进行幅度转换使得增强播放水平，并且输出经幅度转换的音频信号。注意，在下文中，特别地输入到音频信号处理装置11中的音频信号输入被指定为输入信号，而通过对输入信号进行幅度转换而获得的音频信号被指定为输出信号。
音频信号处理装置11包括分析器21、映射处理器22、输出单元23和驱动器对。分析器21分析所提供的输入信号的特性，并且将指示分析结果的映射控制信息提供给映射处理器22。映射处理器22使用从分析器21提供的映射控制信息对所提供的输入信号进行映射处理并且增强输入信号的播放水平。在映射处理中，对输入信号进行线性或非线性幅度转换。映射处理器22向输出单元23提供通过映射处理获得的输出信号。输出单元23可以将从映射处理器22提供的输出信号输出到后继的音频输出单元等或者将其提供给驱动器24。驱动器M将从输出单元23提供的输出信号记录到可移除介质25，可移除介质25是能够自由地插入驱动器M并且从中移除的记录介质。[转换处理的描述]接着，将描述图1中的音频信号处理装置11的操作。音频信号处理装置11在被提供输入信号时进行转换处理，并且生成并输出输出信号。下面将参照图2中的流程图描述音频信号处理装置11进行的转换处理。在步骤Sll中，分析器21分析所提供的输入信号的特性，并且生成映射控制信息。具体地，分析器21可以执行例如下式1中的计算，并且计算输入信号的第η个样本的均方根RMS (η)，作为关于第η个样本的映射控制信息。[式1]
Γ Π,~~m+N/2-1、RMS (η) =20. Ox iogio Jtt - Σ Cx(m))2■ ■ ■ C1)
* N m=n-N/2Vy在这里的式1中，x(m)表示输入信号的第m个样本的样本值(输入信号值)。再者，在式1中，使输入信号值，或者换言之，使每个输入信号样本的样本值进行归一化，使得-1彡x(m)彡1。因此，通过取得包括以第η个样本为中心的N个连续样本的区间中包括的样本的样本值的均方值的平方根的对数，并且使由此获得的值乘以常数20，获得了均方根RMS (η)。这样获得的均方根RMS(η)的值随着以正被处理的输入信号的第η个样本为中心的特定区间中的样本的样本值的绝对值的减少而减少。换言之，当整体音频音量在包括正被处理的输入信号的特定区间中减少时，均方根RMS(η)减少。一旦分析器21分析了输入信号并且映射控制信息被获得，映射控制信息被提供给映射处理器22。在步骤S12中，映射处理器22使用来自分析器21的映射控制信息对所提供的输入信号进行映射处理，并且生成输出信号。具体地，映射处理器22通过利用下式2中表示的非线性映射函数f(x)替换输入信号的第η个样本的样本值χ来对幅度进行转换。换言之，通过利用映射函数f(x)替换样本值χ而获得的值被取为输出信号的第η个样本的样本值。[式2]
权利要求
1.一种信号处理装置包括分析部件，分析输入信号特性；映射处理部件，基于预定的线性函数或非线性函数进行所述输入信号的幅度转换；加权控制部件，使由多个映射处理部件中的每个基于互不相同的函数进行了幅度转换的多个输入信号分别乘以由所述输入信号特性的分析结果确定的权重；以及加法部件，通过将已与所述权重相乘的所述多个输入信号加在一起来生成输出信号。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中所述分析部件计算表示所述输入信号的给定区间中包括的样本的平均样本值的值作为所述分析结果。
3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中所述分析结果是所述给定区间中包括的样本的样本值的均方根或移动平均值。
4.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中在其中对多个通道中的每个进行输入信号的幅度转换以生成每个通道的输出信号的情况下，所述分析部件基于所述多个通道的输入信号计算由所有通道共享的一个分析结果。
5.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中针对所述输入信号的每个单独的样本由所述分析结果确定所述权重。
6.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中针对所述输入信号的每个给定数目的连续的样本，由所述分析结果确定所述权重，其中所述给定数目是两个或更多个。
7.一种用于信号处理装置的信号处理方法，所述信号处理装置配备有分析部件，分析输入信号特性，映射处理部件，基于预定的线性函数或非线性函数进行所述输入信号的幅度转换，加权控制部件，使由多个映射处理部件中的每个基于互不相同的函数进行了幅度转换的多个输入信号分别乘以由所述输入信号特性的分析结果确定的权重，以及加法部件，通过将已与所述权重相乘的所述多个输入信号加在一起来生成输出信号，所述信号处理方法包括以下步骤所述分析部件分析所述输入信号特性；所述多个映射处理部件进行所述输入信号的幅度转换；所述加权控制部件使经幅度转换的输入信号乘以由所述分析结果确定的所述权重；以及所述加法部件通过将已与权重相乘的所述输入信号加在一起来生成所述输出信号。
8.一种使计算机执行处理的程序，所述处理包括以下步骤分析输入信号特性；基于预定的线性函数或非线性函数进行所述输入信号的幅度转换；使基于多个互不相同的函数进行了幅度转换的多个输入信号分别乘以由所述输入信号特性的分析结果确定的权重；以及通过将已与所述权重相乘的多个输入信号加在一起来生成输出信号。
9.一种记录输出信号的数据记录介质，所述输出信号通过如下方式获得分析输入信号特性，基于预定的线性函数或非线性函数进行所述输入信号的幅度转换，使基于多个互不相同的函数进行了幅度转换的多个输入信号分别乘以由所述输入信号特性的分析结果确定的权重，以及将已与所述权重相乘的多个输入信号加在一起。
10.一种信号处理装置包括分析部件，分析输入信号特性；以及映射处理部件，通过基于由所述输入信号特性的分析结果确定的非线性函数进行所述输入信号的幅度转换来生成输出信号。
11.根据权利要求10所述的信号处理装置，其中所述分析部件计算表示所述输入信号的给定区间中包括的样本的平均样本值的值作为所述分析结果。
12.根据权利要求11所述的信号处理装置，其中所述分析结果是所述给定区间中包括的样本的样本值的均方根或移动平均值。
13.根据权利要求10所述的信号处理装置，其中在其中对多个通道中的每个进行输入信号的幅度转换以生成每个通道的输出信号的情况下，所述分析部件基于所述多个通道中的输入信号计算由所有通道共享的一个分析结果
14.根据权利要求10所述的信号处理装置，其中由所述输入信号的每个单独的样本的分析结果确定所述非线性函数。
15.根据权利要求10所述的信号处理装置，其中针对所述输入信号的每个给定数目的连续的样本，由分析结果确定所述非线性函数，其中所述给定数目是两个或更多个。
16.一种用于信号处理装置的信号处理方法，所述信号处理装置配备有分析部件，分析输入信号特性，以及映射处理部件，通过基于由所述输入信号特性的分析结果确定的非线性函数进行所述输入信号的幅度转换来生成输出信号，所述信号处理方法包括以下步骤所述分析部件分析所述输入信号特性；以及所述映射处理部件基于所述非线性函数进行所述输入信号的幅度转换。
17.一种使计算机执行处理的程序，所述处理包括以下步骤分析输入信号特性；以及通过基于由所述输入信号特性的分析结果确定的非线性函数进行所述输入信号的幅度转换来生成输出信号。
18.—种记录输出信号的数据记录介质，所述输出信号通过如下方式获得分析输入信号特性，以及基于由所述输入信号特性的分析结果确定的非线性函数进行所述输入信号的幅度转
全文摘要
本发明涉及一种信号处理装置和方法、一种程序和一种数据记录介质，它们被配置成使得能够容易地和有效地增强音频信号的播放水平而不需要预先分析。分析器(21)生成具有所提供的音频信号的给定区间中的样本的均方根的形式的映射控制信息。映射处理器(22)将所取得的映射控制信息确定的非线性函数取为映射函数，并且使用该映射函数对所提供的音频信号进行幅度转换。这样，通过使用根据音频信号的各个区间中的特性改变的非线性函数进行音频信号的幅度转换，能够容易地和有效地增强音频信号的播放水平而不需要预先分析。本发明可以应用于便携式播放装置。
文档编号H03G7/00GK102598505SQ201180004404
公开日2012年7月18日 申请日期2011年9月6日 优先权日2010年9月8日
发明者知念徹, 辻实 申请人:索尼公司