专利名称：用于具有音质保护的失真减少多频带压缩器的技术的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及音频呈现，并且尤其涉及在呈现期间的失真减少。
背景技术：
回放设备(例如膝上型计算机、蜂窝无线电话、便携式音乐播放器和电视)包括具有受限输出能力的放大器和音频换能器(例如扬声器)。在这些设备中，音频回放可感知地 失真，并且常常在呈现期间随着回放水平增加而明显失真。此外，这种失真对于回放设备常常是频率相关的。例如，当输出信号通常超过特定水平时，电视的波形因数可能在特定频率处展现谐振响应，产生烦人的声音。多频带压缩可以在回放之前应用于音频信号，以减少失真并且尝试最大化回放水平。对于压缩器的每个频带指定失真阈值。压缩器独立地将不同增益值应用于每个频带，以确保输出信号不超过任何对应失真阈值。然而，该方法可能剧烈地改变音质(timbre)或听者感知的属性，其中相等响度和音调(pitch)的两个声音可能被感知为不相似。也就是说，当某些频率达到失真阈值并且其它未达到时，压缩器通过改变这些频率之间的相对平衡而引入其自身的缺陷。每个频带隔离地操作。所得的声音显现为畸变的或另外不自然的。据此，发明人理解，为了清晰自然的收听体验，通过多频带压缩的用于音质保护的技术是期望的。该部分中描述的方法是可以贯彻实施的方法，但不一定是先前已被构思或贯彻实施的方法。因此，除非另外指示，否则不应假设该部分中描述的任何方法仅仅由于它们包含在该部分中而被当作现有技术。相似地，除非另外指示，否则相对于一个或多个方法标识的问题不应基于该部分而被假定在任何现有技术中已经被认识到。
发明内容
提供用于多频带压缩器中的音质保护的方法和装置。通过确定多个频带中的每一个中的时变阈值来实现音质保护，该时变阈值与(i)用于该频带的相应固定阈值以及至少部分地与(ii )第二频带中的音频信号水平(无论是数字还是模拟音频信号)以及(iii )第二频带中的固定阈值有关。因此，每个时变阈值是输入信号自适应的。如果特定频带由于高于其固定阈值(或替代地，接近固定阈值)而受到显著增益减少(gain reduction),贝Ij一个或多个其它频带的时变阈值也下降以受到若干增益减少。在本发明实施例中，提供或另外确定用于第一频带的固定阈值。确定所述第一频带内的音频信号的第一水平。所述第一水平可以小于所述固定阈值。还确定第二频带的音频信号的第二水平。使用所述第二水平对于所述第一频带计算时变阈值，所述时变阈值小于所述固定阈值。所述音频信号在所述第一频带内衰减为等于或小于所述时变阈值，或替代地，所述音频信号可以随着接近所述时变阈值而在所述第一频带内逐渐衰减。可以由每个频带中的音频输入信号与其相应固定阈值的平均差来计算所述时变阈值。可选地，可以进一步确定用于所述第二频带的第二固定阈值。所述音频信号的第二水平可以超过所述第二固定阈值，导致所述第二频带内的音频信号衰减到所述第二固定阈值。在另一实施例中，压缩器包括多频带滤波器组、压缩函数元件(compressionfunction element)以及至少一个音质保护元件。各压缩函数元件可以专用于一个频带。所述音质保护元件耦合到所述多频带滤波器组和所述压缩函数元件。所述音质保护元件接收用于每个频带的固定阈值并且对每个频带提供时变阈值。用于一个频带的时变阈值部分地由该频带外部的音频信号的水平确定。在本发明又一实施例中，系统包括多频带滤波器组、音质保护元件和压缩函数元件。所述音质保护元件接收用于多个频带中的每一个的固定阈值，并且进而对于频带提供时变阈值。所述时变阈值至少部分地由该频带外部的音频信号的水平确定。在具体实施例 中，时变阈值是每个频带中的音频输入信号与其相应的固定阈值的平均差的函数。作为本发明另一实施例，系统包括多频带滤波器装置、压缩函数装置和音质保护装置。所述音质保护装置接收用于多个频带中的每一个的固定限值，并且对于这些频带中的每一个提供时变阈值。这些时变阈值至少部分地由相应频带外部的音频信号的水平和关联的固定阈值确定。作为本发明实施例，提供用于第一频带的预定阈值。确定所述第一频带内的音频信号的第一水平。所述第一水平可以小于所述预定阈值。还确定第二频带的音频信号的第二水平。使用所述第二水平对于所述第一频带计算信号自适应阈值，所述信号自适应阈值小于所述预定阈值。所述音频信号基于所述信号自适应阈值而在所述第一频带内衰减。在具体实施例中，所述预定阈值可以与所述第一频带内的音频信号的水平无关，或实际上与任何频带中的水平无关。反之，所述信号自适应阈值依赖于音频信号，尤其依赖于所述第一频带外部的音频信号的水平。
在附图中通过示例的方式而不是限制的方式示出本发明实施例，并且其中，相似标号指代相似元件，并且其中图IA示出根据本发明实施例的示例性压缩器；图IB和图IC提供了根据本发明实施例的压缩函数的示例性输入/输出特性；图2是示出根据本发明实施例的示例性结果的简化图；以及图3示出根据本发明实施例的简化流程图。
具体实施例方式图IA示出根据本发明实施例的具有音质保护约束的示例性多频带压缩器100。压缩器100接收输入信号X [η]，其通过滤波器组102被分为多个频带(例如B个频带，其可以是2、3、4、5、……20或更多个频带)。作为示例，滤波器组102的每个频带的输出可如输入信号x[n]与带通滤波器响应hb [η]卷积被计算 xb[n] = hb [η] *x [n], b = I. . . B接下来，每个带信号连同相应时变阈值Tb[n] —起传送到相应压缩函数CF 104
(a)、104 (b)、......104 (B)。图 IB 提供作为 Tb[n]的函数的 CF 104 (a)、104 (b)、......
104 (B)的示例性输入/输出特性。压缩函数的输入水平可以多种方式作为带信号xb[n]的函数被计算。例如，快速起音/缓慢释放(Fast attack/slow release)单极点平滑器(例如能量估计器108)可以应用于信号^[11]的平方，以计算每个频带中的时变能量eb[n]的估计
权利要求
1.一种用于音频呈现的方法，所述方法包括 确定用于第一频带的第一固定阈值； 确定所述第一频带内的音频信号的第一水平，所述第一水平小于所述固定阈值； 确定第二频带的音频信号的第二水平，所述第二频带与所述第一频带不同； 确定用于所述第二频带的第二固定阈值； 使用所述第二水平和所述第二固定阈值来计算用于所述第一频带的时变阈值，所述时变阈值小于或等于所述第一固定阈值；以及 基于所述时变阈值而使得所述第一频带内的音频信号衰减； 其中，通过包括处理器的一个或多个设备执行所述方法。
2.如权利要求I所述的方法，其中，所述衰减将第一频带内的音频信号减少到小于或等于所述时变阈值。
3.如权利要求I所述的方法，还包括 如果音频信号的第二水平超过所述第二固定阈值，则将第二频带内的音频信号衰减为小于或等于所述第二固定阈值。
4.如权利要求I所述的方法，其中，所述时变阈值是每个频带中的音频输入信号与其相应固定阈值的平均差的函数。
5.如权利要求I所述的方法，还包括通过回放设备的至少一个输出换能器可听地呈现经衰减的音频信号。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述回放设备是以下中的至少一个电视、蜂窝无线电话、无线电台、个人音乐播放器、膝上型计算机、台式计算机和便携式DVD播放器。
7.—种压缩器，包括 多频带滤波器组，所述多频带滤波器组对于多个频带而划分音频信号， 压缩函数元件，各压缩函数元件专用于一个频带；以及 音质保护元件，耦合到所述多频带滤波器组和所述压缩函数元件，所述音质保护元件接收用于每个频带的固定阈值并且提供用于每个频带的时变阈值， 其中，用于第一频带的时变阈值通过所述第一频带外部的所述音频信号的至少一个水平和所述第一频带外部的多个相应固定阈值被确定。
8.一种系统,包括 多频带滤波器组，所述多频带滤波器组对于多个频带划分音频信号， 压缩函数元件，各压缩函数元件专用于一个频带； 音质保护元件，耦合到所述多频带滤波器组和所述压缩函数元件，所述音质保护元件接收用于每个频带的固定限值并且提供用于每个频带的时变阈值，以及至少一个音频换能器， 其中，用于第一频带的时变阈值通过所述第一频带外部的音频信号的至少一个水平被确定。
9.如权利要求8所述的系统，其中，用于第一频带的时变阈值进一步通过所述第一频带外部的多个固定阈值被确定。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述第一频带外部的所述音频信号的所述至少一个水平是多个频带的多个估计功率水平。
11.如权利要求8所述的系统，其中，所述第一频带外部的所述音频信号的所述至少一个水平是多个频带的多个估计功率水平。
12.—种系统,包括 多频带滤波器装置，用于对于多个频带划分音频信号， 压缩函数装置，各压缩函数装置专用于一个频带；以及 音质保护装置，耦合到所述多频带滤波器装置和所述压缩函数装置，所述音质保护装置接收用于每个频带的固定限值并且提供用于每个频带的时变阈值， 其中，用于第一频带的时变阈值通过所述第一频带外部的音频信号的水平被确定。
13.如权利要求12所述的系统，其中，用于第一频带的时变阈值进一步通过所述第一频带外部的多个固定阈值被确定。
14.如权利要求12所述的系统，其中，所述第一频带外部的音频信号的水平是估计功率水平。
15.一种处理器能够执行的存储介质，所述存储介质包括用于确定用于第一频带的固定阈值的代码； 用于确定所述第一频带内的音频信号的第一水平的代码，所述第一水平小于所述固定阈值； 用于确定第二频带的音频信号的第二水平的代码，所述第二频带与所述第一频带不同； 使用所述第二水平计算用于所述第一频带的时变阈值的代码，所述时变阈值小于所述固定阈值；以及 用于使得所述第一频带内的音频信号衰减为所述时变阈值的代码。
全文摘要
提供具有音质保护的失真减少多频带压缩器。通过确定多个频带中的每一个中的时变阈值来实现音质保护，该时变阈值与该频带的相应固定阈值以及至少部分地与该频带外部的音频信号水平和固定阈值有关。如果特定频带由于高于或接近其固定阈值而受到显著增益减少，则一个或多个其它频带的时变阈值也下降以受到若干增益减少。在具体实施例中，可以从每个频带中的音频输入信号及其相应的固定阈值的平均差来计算时变阈值。
文档编号H03G9/18GK102812636SQ201180014412
公开日2012年12月5日 申请日期2011年3月15日 优先权日2010年3月18日
发明者A·J·西非尔特 申请人:杜比实验室特许公司