专利名称：用于确定采样率差的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于确定两个信息信号之间(例如，受干扰的信息信号与无干扰的信息信号之间)的采样率差的设备和方法。例如，可以将该确定采样率差的设备和方法用于改善针对信号质量评估的所谓客观测量。
背景技术：
在例如声音、音频和视频质量测量等应用中，通常需要将无干扰的参考信号和受干扰的测试信号逐部分地进行精确的时间上对准。实现具备高精度的这种时间对准的方法是可能的。为了通过测量技术评估编码的音频和视频的质量，现今使用标准化感知测量。 这种已知的标准化方法例如是所谓的PESQ方法(PESQ =语音质量感知评估，PESQ(ITURec. P862))，用于按照听觉上精确的方式正确地评估声音或语音质量。然而常见问题是所使用信号的采样率/帧率没有精确匹配，这是因为所使用的传输方法可能部分出于某种目的、 部分由于容限而对所使用信号的采样率/帧率进行显著改变。在这种情况下，只有时间上对准的信号的较短分段才真正地匹配。随着部分或分段的长度增大，相对于采样率/帧率，信号之间的差异也增大。尽管人们几乎难以感知这些差异，但是已知的质量测量方法却将这些差异评估为较强干扰。为了正确地评估干扰并从而能够执行客观优良的质量测量，有必要在信号的时间对准之前校正采样率。然而，困难在于确定两个信号的采样率的比率。在已知方法中，这通过检测信号的谱分量的移位来实现。例如，在专利文档EP19 189 09A1中就公开了这样的方法。然而，这种方法需要检查极大的信号窗口长度(例如，可能在几秒的范围内)来实现足够的精确度。此外，因为现今的传输系统通常将附加的时间干扰和谱干扰插入到信号中，所以只可以非常严格地应用基于检测谱分量的移位的这种方法。如果在分析窗口中在该方法期间发生上述干扰，那么结果通常是不可用的。例如，对于通常用于声音质量测量方法的持续IOs的典型测量序列，没有足够的数据可用于对采样率或采样率差的可靠评估。为了计算采样率差，常规方法可能使用傅立叶变换。
发明内容
本发明的目的在于提供用于确定采样率差的改进设备和用于确定第一信息信号与第二信息信号之间的采样率差的改进方法。这个目的如下实现根据权利要求1的用于确定第一信息信号与第二信息信号之间的采样率差的设备，根据权利要求13的用于确定第一信息信号与第二信息信号之间的采样率差的方法，以及根据权利要求14的计算机程序。本发明基于以下发现可以提供用于确定两个信息信号之间的采样率差的设备， 允许通过根据两个信息信号之间的偏移值确定采样率差，来可靠地确定采样率差，甚至针对具有小采样率差的非常短的信号也是如此。本发明的一个有益效果在于，即使对于非常短的信号或非常短的分析窗口及小的采样率/帧率偏差，用于确定采样率差的设备和方法对于例如抵抗谱干扰也是非常鲁棒的，并且可靠地操作。例如，通过使用相关联分段的偏移值以及统计评估这些偏移值的分布，可以容易地去除分布中的异常值。谱划分或分解以及基于谱分解的信息信号的比较并非是绝对必要的。本发明的设备可以使用相对于谱分析而言短的多个帧，使得按照这种方式，相对多数目的测量点是可用的。
在下文中，将参考附图更详细地说明本发明的优选实施例，其中图Ia示出了根据本发明一个实施例的用于确定第一信息信号和第二信息信号之间的采样率差的设备的示意图；图Ib示出了根据本发明另一实施例的用于确定第一信息信号和第二信息信号之间的采样率差的设备的示意图；图2示出了根据本发明另一实施例的借助于直方图分析确定采样率差的图；图3示出了借助于直方图分析基于偏移值来确定采样率差的示意图；图4示出了借助于回归分析基于偏移值来确定采样率差的示意图；图如示出了根据本发明另一实施例的利用采样率改变装置以及可选的用于使第一和第二信息信号在时间上对准的装置来确定采样率差的设备的示意图；图恥示出了根据本发明另一实施例的利用质量确定装置来确定采样率差的设备的示意图；以及图6示出了根据本发明实施例的用于确定第一信息信号与第二信息信号之间的采样率差的方法的流程图。
具体实施例方式参考以下描述，应该注意，在不同的实施例中，相似或看似相似的功能元件包括相同参考数字，因而在以下示出的不同实施例中，这些功能元件的描述可以互换。还应该注意，在下文中，第一信息信号ISl和第二信息信号IS2的含意可以互换。图Ia示出了根据本发明的一个实施例的用于确定第一信息信号ISl和第二信息信号IS2之间的采样率差的设备10。用于确定采样率差的设备10包括偏移确定装置20， 对于第一信息信号ISl的多个分段Sl (i)中的每个分段，偏移确定装置20确定用于使多个分段Sl(i)在时间上对准第二信息信号IS2的相关联的偏移值VW(i)。此外，设备10包括基于偏移值VW⑴计算采样率差的装置40。例如，第一信息信号ISl和第二信息信号IS2可以是音频信号或视频信号，以及可以是数字或模拟信息信号。两个信息信号都表示相同的内容，但是由于不同原因，信息信号例如可以在空间分辨率、视频颜色、位深度等方面不相同，而并非只是采样率不相同。使用特定的采样率分别对信息信号ISl和IS2进行采样，或者信息信号ISl和IS2 至少包括相应的采样率。在音频信号的情况下，这种音频信号例如每采样时间包括一个音频采样值。在视频信号的情况下，这种视频信号例如每采样时间包括一帧或一个图像。由于传输方法或传输网络的不精确、由于代码转换或代码变换等，信息信号可以包括采样率差。第一信息信号ISl和第二信息信号IS2中的匹配内容会由于采样率差而具有不同的长度。对于短的分段，这种采样率差只会引起轻微的偏差，但是对于较长的分段， 信号之间的差异会增大，并且会作为强干扰而出现。可以向偏移确定装置20提供第一信息信号ISl和第二信息信号IS2。偏移确定装置被实现为将第一信息信号ISl划分为多个分段Sl (i)。每个分段Sl (i)可以包括多个连续的采样时间。例如，如果第一信息信号ISl是音频信号，则第一信息信号ISl的分段可以包括数目为Al多个采样点，Al ^ 256，如果第一信息信号ISl是视频信号，则可以包括数目为A2的多个采样时间，A2 ^ 50(例如10)。图1中，在相应的关联采样时间轴(Abtw，Abtw2)上示意性地布置了信息信号ISl 和IS2。现在，每个分段Sl (i)可以包括第一信息信号ISl的具体特征或信息部分。此外， 这些分段中的每个分段可以包括不同数目的连续采样时间或不同数目的帧。例如，如图Ia 的分段Sl(I)和Sl⑵所示意性示出的一样，分段Sl (i)可以包括相同的时间长度，相同数目的采样时间或相同数据的帧。与第一信息信号ISl的其它分段相比，分段(例如Sl(3)) 还可以包括不同时间长度，或者不同数目的采样时间或帧。例如，音频信号的分段可以包括IOM个采样值或采样，其中这IOM个采样可以被组合成256个平均能量密度值，可以随后使用所述平均能量密度值，针对第一音频信号ISl 与第二音频信号IS2的时间对准来执行互相关。因此，可以执行所谓的二次采样。如图Ia所示意性地示出一样，各个单独分段还可以重叠，例如分段Sl (2)和分段 Sl (3)。多个分段Sl (i)还可以包括“间隙”，例如分段Sl (3)和分段Sl (4)之间的情况。即， 偏移确定装置20可以将第一信息信号ISl完全分离为多个分段，或者可以只部分地或一部分接一部分地将第一信息信号ISl划分为多个分段。这些分段Sl (i)可以包括间隙或重叠， 并且可以包括不同的时间段或不同数目的采样或用于确定偏移的其它值。例如，借助于偏移确定装置20，可以基于信息单元的相同特征或相似特征，使多个分段Sl(i)与第二信息信号IS2相关联。偏移确定装置20被实现为确定用于使多个分段 Sl(i)在时间上相对于第二信息信号IS2而对准的偏移值VW(i)。在当前极度简化的情况下(图la)，基于相同或类似信号形状将分段分配给第二信息信号。例如，借助于互相关，偏移确定装置将分段Sl (i)分配给第二信息信号。例如，可以基于视频信号的相同或类似的帧或图像、或者相同或类似的信息信号形状、或者其它特征(例如，信号的平均能量值、亮度值、颜色值等)，执行此处的分配。相对于第一信息信号IS1，第二信息信号IS2可以包括不同的采样率，因而还可以包括不同的相对采样时间轴(Abzp》。即，与第一信息信号ISl和IS2相关的相应参考轴可以是按照不同尺度的轴。因此，例如，偏移确定装置20可以将偏移值VM⑴与分段Sl(I)相关联、将偏移值 VM⑵与分段Sl (2)相关联、将偏移值VM(3)与分段Sl (3)相关联、将偏移值VM(4)与分段 Sl (4)相关联等。例如，偏移值VM⑴可以与特定时间段或范围、特定数目的采样时间或特定数目的帧相对应。分段Sl(l至i)的序列与相应的偏移值VW(1至i)的序列相关联，基于此，装置40可以确定第一信息信号ISl与第二信息信号IS2之间的采样率差。为了这个目的，向用于计算采样率差的装置GO)提供偏移值VW(i)。在一些实施例中，第一信息信号和第二信息信号可以是类似的或相同的信号，其中经由通信通道发送至少一个信息信号。两个信息信号IS1、IS2之一还可以是无干扰的参考信号，而另一个信息信号则可以是在经由(电信)通信连接和传输网络传输之后受干扰或劣化的相应信息信号。例如，信息信号isi、IS2之一可以是要测试的信号，例如，要检查的(电信)通信系统或网络或一般的要检查的元件的输出信号。信息信号IS1、IS2中的另外一个信号可以是原始信号或参考信号，一般作为输入信号分别向要检查的传输元件或通信通道提供，或向传输测试系统等提供，并且在传输之后，将与输出信号相比较。除了借助于本发明设备10，通过确定采样率差来进行信息信号的时间对准以及进行特征或信号形状的相应分配之外，还可以通过采样率(可以基于信息信号的传输路径而改变)的适配来进行改进的或更客观的比较。例如，由于输入侧与输出侧的不同时钟或者由于使用的传输方法和相应软件，其可以部分地是出于某种目的或部分地由于容限，导致了信息信号IS1、IS2 之间的这种采样率差。如图Ib示意性地示出的一样，受干扰的第二信息信号IS2可以是干扰测试系统或电信系统的输出信号，关于传输质量，可以将受干扰的第二信息信号IS2与第一信息信号 ISl (输入信号)相比较。在图Ib中，例如，信息信号IS2可以包括相对于第一信息信号ISl 的两个误差El、E2。例如，这些误差El、E2可能由受干扰的传输导致。根据实施例，用于确定第一信息信号ISl和第二干扰信息信号IS2之间的采样率差的设备10可以包括偏移确定装置20。该偏移确定装置20可以确定使第一信息信号ISl 的多个分段Sl (i)在时间上对准第二干扰信息信号IS2的偏移值VW(i)。然后，可以向基于偏移值VW(i)计算采样率差的装置40提供确定的偏移值。然后，所述装置40可以确定采样率差。装置40确定的采样率差可以是平均采样率差。然后，根据采样率差，还可以确定第一和第二信息信号之间的采样率之比。在本发明的实施例中，用于计算采样率差的装置40可以被实现为确定与第一信息信号ISl的不同分段Sl⑴相关联的偏移值VW⑴之间的差，来获得差分偏移值DVW⑴。 用于计算采样率差的装置40还可以被实现为使得能够基于差分偏移值DVW(i)来计算采样率差。因此，差分偏移值可以例如是连续偏移值之间的差或绝对差。例如，差分或差偏移值 DVff (i)可以等于 VW(i+l)-VW(i)或绝对值 | VW(i+l) _VW(i) |。在本发明的实施例中，用于计算采样率差的装置40可以被实现为通过依据偏移值VW(i)对分布进行统计评估，来确定或计算第一信息信号ISl和第二信息信号IS2之间的采样率差。例如，偏移值可以与多个采样时间或采样相对应，可以包括不同值，借助于用于计算采样率差的装置，可以对这些偏移值进行统计评估，从而可以确定采样率差。根据一些实施例，借助于直方图分析，可以执行这种统计评估。关于这个方面，例如，可以在直方图中或以直方图类型的方式(即，按照区间或类别)，划分、排序和绘制偏移值VW(i)或差分偏移值DVW(i)。可以借助于具有程序代码的计算机程序，执行统计评估， 其中所述程序代码执行用于确定采样率差的方法。具体地，本发明因而还基于执行稍后将更详细地描述的执行用于确定采样率差的方法的计算机程序或计算机程序产品。如图2所示，可以在直方图中绘制偏移值VW(i)或差分偏移值DVW(i)。在直方图的X轴上，绘制了偏移值VW(i)。这里，偏移值VW(i)例如可以是帧。在其它实施例中，在χ轴上，例如可以绘制差分偏移值，采样时间或针对采样率差的其它信息单元。如常见的直方图情况一样，可以将各自的值范围划分到具有预定区间宽度的不同类别或区间中。所述不同的类别或区间不必具有相同的宽度。在每个类别或每个区间中，可以设立矩形，所述矩形的区域与测量值的类别特定频率成比例。在这种情况下，这意味着在直方图的y轴上，绘制了各个偏移值的频率。因此，用于计算采样率差的装置40可以基于偏移确定装置确定的偏移值来执行对分布的统计评估。因此，例如，偏移确定装置20确定的偏移值VW(i)或差分偏移值DVW(i) 的频率分布可以用于计算第一和第二信息信号ISl和IS2之间的采样率差。如图2所示， 对于直方图，存在统计趋势结果，例如，标准偏差(MdDev)为3. 77和可靠性为94. 444%的大致160帧的平均值(中心)。例如，依据偏移值VW (i)对分布进行统计评估来计算采样率差的装置40可以被实现为使得分布值的异常值或非常粗略的偏差或误差可以从分布中被去除，或者可以在以后的评估中不予考虑。根据直方图，例如借助于概率密度函数(PDF)，可以确定集中趋势，例如直方图的中值、平均数或平均值。该中值或平均值可以与所确定的采样率差相对应。该直方图还可以是归一化的直方图。在图3中，示意性地示出了关于确定第一信息信号ISl和第二信息信号IS2之间的采样率差的方法的极简化形式的实施例。在图3的A部分中，在采样值轴上，象征性地布置了第一信息信号IS1。此外，偏移确定装置可以将信息信号ISl划分为分段Sl(I)至 Sl (7)的序列。还可以在第二采样值轴上象征性地布置第二信息信号IS2，其中两个轴的轴尺度可以不同。即，第一信息信号ISl的采样值轴独立于第二信息信号的采样值轴。然后， 偏移确定装置将各个单独的分段Sl(I)至Sl (7)与第二采样值轴上的第二信息信号IS2以及相应的信号点或分段S2(l)至S2(7)相关联。现在，对于第一信息信号ISl的多个分段 Sl(I)至Sl (7)，偏移确定装置20确定相关联的偏移值VW(I)至VW (7)，所述相关联的偏移值VW(I)至VW(7)使多个分段Sl(I)至Sl (7)在时间上或关于采样值，与第二信息信号以及相应的信息信号点或分段S2(l)至S2(7)对准。在本实施例中，例如，第一信息信号ISl的分段Sl(I)包括采样值的相对偏移值 VW(I) 101。相对于信息信号IS2和相应信息分段S2 O)，第二分段Sl (2)具有采样值的相对偏移值釋0)103。对于第三分段Sl (3)，得到相对于S2 (3)的值VW(3)103。对于第四分段Sl (4)的第四偏移值VWG)，相对于第二信息信号分段S2G)，得到值103。分段Sl (5) 包括相对于相应分段S2 (5)的采样值的偏移值VW (5) 103，分段Sl (6)包括相对于相应分段 S2(6)的采样值的偏移值VW (6) 102，以及例如，分段Sl (7)具有相对于第二信息信号IS2的相应信息信号分段S2(7)的采样值的偏移值VW(7) 102。根据一些实施例，偏移确定装置可以被实现为确定分段Sl (i)与相应信息信号点或分段S2(i)之间的相对偏移值。如图3的B部分所示意性地示出的一样，可以将这些偏移值输入表格中。基于偏移值来计算采样率差的装置40可以被实现为将偏移值和确定的相应数值输入到表格或列表中。在第一列中，例如，将所确定的相应数值与偏移值一起绘制，即VW(I) = 101以及VW⑵ =103等。可选地，计算采样率差的装置40还被实现为根据偏移值VW(i)计算已经在上文提及的差分偏移值DVW(i)。例如，由第二偏移值VW(2)与第一偏移值VW(I)之差产生第一差分偏移值DVW(I)， 值为2。即第一信息信号相对于第二信息信号的移动不仅包括恒定部分，而且还由于采样率差而在分段之间存在不同的偏移值。如果信息信号ISl和IS2的某些分段只包括恒定的时间偏移，那么将产生恒定的偏移值，例如对于偏移值VW(2)至VW(5)的情况，其包括偏移值为103的恒定偏移值，以及包括相应的差分偏移值DVW(2)至DVW(4) = 0。根据一些实施例，用于计算采样率差的装置40可以被实现为针对N个(N32)连续的相同偏移值VW(i)的序列，分配与偏移值相关联的N个连续的相同的归一化差分偏移值NDVM(i)的序列。这些归一化差分偏移值NDVM(i)可以对应于第N+1个偏移值VW(N+1) 和第N个偏移值VW(N)之间的差分偏移值除以数目N得到的商。因此，对于N个相关联归一化偏移值的序列，适用以下等式NDVW = ((Vff (N+1) -Vff (N)) /N)。因此，在图3的简化示例中，对于N = 4个的连续相同偏移值VW⑵至VW(5)，与偏移值相关联的N = 4个相应的连续归一化差分偏移值NDVW (2)至NDVW (5)的值为1/4。如以上所描述的，该值由第N+1个偏移值(这里即是VW(6))和第N个偏移值(这里是VW(5)) 之间的差分偏移值的商产生。该值与差分偏移值DVW(5) = 1相对应，然后由所述差分偏移值DVW(5) =1除以连续相同的偏移值的数目N = 4。因此，对于N = 4个的连续相同归一化差分偏移值NDVW(2)至NDVW(5)序列，均得到值1/4，即，在前述恒定的差分偏移值上，等距地分布差分偏移值跳变(leap)。在另一实施例中，用于计算采样率差的装置40被实现为在前述恒定的偏移值上等距地分配偏移值跳变。因此，例如将偏移值VW(6) = 102分布到在前的恒定偏移值VWO) 至VW(5) = 103上，使得值102. 8被分配给这些偏移值中的每个值。如图3的C部分所示，例如，可以直方图的形式绘制归一化差分偏移值NDVW(i)。 在该实施例中，在直方图的X轴上，绘制了归一化差分偏移值。这里，以具有1/4区间宽度的类别或区间来绘制差分偏移值。在y轴上，绘制了相应值的频率。因此，在本示例中，对于归一化差分值1/4，绘制高度高达4的条形柱，并相应地输入归一化差分偏移值NDVW(I) 和NDVW(6)。如以上已经提及的，用于计算采样率差的装置40可以被实现为去除分布值中的异常值(例如值NDVW(I) = 2)，并且在直方图的评估中不考虑该异常值。例如，用于计算采样率差的装置40根据频率分布，可以确定集中趋势，以及对于每个采样值，可以确定相应的平均差分偏移值或延迟跳变(每采样的延迟差)。关于这个方面，例如，借助于概率密度函数(PDF)的，可以根据直方图或频率分布，读出每采样值的最频繁发生的平均数或平均延迟跳变。如果该值包括足够的频率，则该值可以用作针对采样率/或帧率的偏差的可靠测量。为了获得相对多的偏移值或测量点，可以将第一信息信号 ISl划分为非常短的时间部分或分段或帧。这些分段的持续时间可以例如更小，例如^，例如Is或甚至更小，例如0. Is。在图4中，示意性地示出了用于确定采样率差的方法的另一实施例。此外，在A部分中，在相应的采样值轴上示出了第一信息信号ISl和第二信息信号IS2。偏移确定装置 20将第一信息信号ISl划分为分段Sl(I)至Sl (7)。此外，与结合图3描述的类似，这些分段也包括相对于第二信息信号(IS2)的相应位置或分段S2(l)至S2(7)的相应偏移值 VW(I)至VW(7)。由偏移确定装置20确定这些偏移值VW(i)。偏移值VW(I)至VW(7)使分段Sl(I)至Sl (7)在时间上对准第二信息信号IS2。在图4的实施例中，与图3的实施例相反，偏移值是绝对偏移值。因此，分段Sl(I)包括相对于信息信号IS2的采样的绝对偏移值VW(I) 100。与此类似，对于相应分段Sl⑴，得到以下绝对偏移值VW(2) = 180, Vff (3) =310、VW (4) = 345、VW (5) = 500、VW (6) = 560 以及 VW (7) = 630。根据本实施例，基于偏移值计算采样率差的装置40现在可以被实现为借助于回归分析执行对该分布的统计评估。关于这个方面，如图4的B部分所示意性地示出的一样，在图表中，可以在第一信息信号的分段Sl (i)的采样值上绘制相关联的绝对偏移值VW(I)至VW(7)。用于计算采样率差的装置40根据得到的回归线77，可以根据线的斜度(pitch)m计算采样率差，并且根据与y 轴的交叉点t计算平均绝对偏移值。在图fe中，示出了用于确定第一信息信号ISl与第二信息信号IS2之间的采样率差的设备10的另一实施例的示意图。在该实施例中，用于确定采样率差的设备10还包括采样率改变装置80，所述采样率改变装置80被实现为在采样率差大于预定阈值的情况下减小第一信息信号ISl和第二信息信号IS2的采样率的偏差。因此，采样率改变装置80可以基于由计算第一信息信号与第二信息信号之间的采样率差的装置40确定的采样率差， 来减少采样率的这种偏差，即，使第一与第二信息信号之间的采样率近似或对准。关于这个方面，采样率改变装置18可以被实现为例如改变第一信息信号或第二信息信号的采样率或两个信息信号IS1、IS2的采样率，从而使得两个信息信号之间的采样率差减小。关于这个方面，采样率改变装置可以执行采样率转换。采样率改变装置80可以被实现为使得第一信息信号与第二信息信号的采样率完全近似。采样率改变装置可以根据预定阈值减小第一信息信号与第二信息信号之间的采样率差。例如，可以定义该阈值，使得第一信息信号与第二信息信号之间不容许存在采样率差，即，只容许采样率差为0。然而，该预定阈值可以例如在每帧一个采样至每帧或分段十个采样之间。在本发明的另一实施例中，还可以不同地定义该预定阈值。如图如所示意性地示出的一样，用于确定采样率差的设备10还可以包括用于将第一信息信号ISl与第二信息信号IS2相对于彼此在时间上对准的装置100。用于将第一信息信号ISl与第二信息信号IS2在时间上对准的装置100可以被实现为通过时间上的对准来产生信息信号ISl与IS2的相应布置的第二状态。该相应布置的第二可以对应于相应地在在时间上对准或布置的第二状态。关于这个方面，装置100可以被实现为使第一信息信号ISl对准第二信号IS2，或使第二信息信号IS2对准第一信息信号ISl。当然，第一信息信号ISl与第二信息信号IS2彼此相互在时间上对准也是可能的。然后，如图fe所示意性地示出的一样，在理想的情况下，使分段Sl(I)至Sl (4)完全地对准相应的信息分段或信息点S2(l)至S2(4)。用于使第一信息信号ISl和第二信息信号IS2在时间上对准的装置 100还可以被实现为使得在减小了第一与第二信息信号之间的采样率差的偏差之后执行时间上的对准，以产生第一信息信号ISi与第二信息信号之间的时间上对准的第二状态。在理想情况下，可以完全地平衡掉采样率差(即，不再存在任何采样率差)，使得偏移值VW (1) 至VW(4)包括零值，即，在第一信息信号的分段Sl (i)与第二信息信号的分段S2(i)之间没有偏移及采样率差。根据一些实施例，采样率差改变装置80可以被实现为迭代地执行采样率偏差减小，直到满足终止准则。关于这个方面，例如，还可以插入用于确定采样率差的装置40，以迭代地执行基于偏移值来计算或确定采样率差，并向采样率改变装置80提供这些迭代计算的采样率差值，从而采样率改变装置80可以迭代地减小采样率的偏差，直到满足终止准贝U。终止准则例如可以是以上提及的阈值、时间值、由其上执行本发明方法的计算机的性能给定的值、或本发明设备的操作者给出的设置。如图恥所示意性地示出的一样，用于确定第一信息信号ISl与第二信息信号IS2之间的采样率差的设备10还可以包括质量确定装置120，所述质量确定装置120被实现为确定第一信息信号ISl与第二信息信号IS2之间的信息质量差。例如，质量确定装置120 可以被实现为确定由在时间上校准的装置100所确定的相应布置的第二状态中的第一信息信号与第二信息信号之间的信息质量差。此外，质量确定装置120还可以被实现为确定处于相应布置第二状态中(即，在减小了采样率差的偏差之后)的第一信息信号与第二信息信号之间的信息质量差。在图恥中，将第一信息信号ISl和第二信息信号IS2在时间上对准(时间对准)， 以及采样率改变装置80将采样率对准直至预定阈值。现在，向质量确定装置120提供这两个信息信号IS1、IS2，使得借助于质量确定装置，可以确定第一信息信号与第二信息信号之间的客观信息质量差。例如，质量确定装置可以将进入网络(例如，电信网络或一般的传输网络)的第一输入信息信号ISl与经由该网络传输之后的输出信息信号IS2相比较。例如， 如图恥所示意性地示出的一样，如果与原始信息信号ISl相比，传输信息信号IS2包括误差E1、E2，则质量确定装置可以确定或量化这个客观信息质量差。关于这种确定，第一信息信号ISl和第二信息信号IS2可以处于相应对准或在时间上对准的第二状态。以上描述的用于信息信号的时间对准的装置100可以关于时间布置来执行这种对准，以及采样率改变装置80可以减小两个信息信号ISl和IS2之间的采样率的偏差。然后，质量确定装置120 可以确定不同网络或传输系统或电信信道之间的信息质量传输差，其中使用所述不同网络或传输系统或电信信道来传输信息或信息信号。例如，如果相同的原始信息信号ISl在经由不同网络或变化的网络的传输中包括附加干扰(例如另外的误差E3)，那么可以通过确定具有干扰E1、E2的第二信息信号与具有误差E1、E2和E3的传输之间的信息质量差，来推断其它或变化的网络的“劣化”传输质量。当然，这是用于说明质量测量的一个极简化的描述。本发明代表了用于检测、计算或确定第一信息信号与第二信息信号之间的采样率差的鲁棒方法。本发明的设备及方法可以可靠地用于非常短的信号或非常短的分段，并且用于略微的采样率/帧率偏差。当然，所述设备和方法也可以被用于较长或长的分段，并且用于较大的采样率偏差。在图6中，示出了根据本发明实施例的用于确定第一信息信号ISl与第二信息信号IS2之间的采样率差的方法的流程图。所述方法包括对于第一信息信号ISl的多个分段中的每个分段，确定200使多个分段在时间上对准第二信息信号IS2的相关联的偏移值，以及基于这些偏移值计算或确定210采样率差。根据采样率差的大小以及相应的终止准则， 所述方法还可以包括减小220采样率差，并迭代执行步骤200、210，直到达到终止准则。根据一个实施例，首先将信号IS1、IS2划分为非常短的时间部分(帧或分段)。然后，将这些帧彼此相关联。这些时间部分(帧或分段)可以比为了根据信息信号的谱分量的移动得到采样率差而所需的分析窗口短得多。由于非常短的分析窗口，延迟测量或偏移值测量的可靠性可能受到影响，但是却由于可能的采样率差，在一个帧内得到较小的偏差。 此外，以这种方式，相对较大数目的测量点可用于后续的方法步骤。大数目的测量点对于成功应用统计方法是很重要的。根据用于确定采样率差的方法的一些实施例，对于每帧或每个分段，在表格中输入相对于其在前分段或在前帧的延迟差或差分偏移值。例如，可以借助于具有相应程序代码的计算机程序，电子地执行该操作。根据一些实施例，可以通过具有恒定延迟或偏移值的在前帧的数目来归一化每个延迟跳变。在接下来的步骤中，根据这个表格，利用每个出现的归一化延迟跳变的频率，建立直方图。根据一些实施例，可以从多个确定的值或确定的值的分布中去除差为0的延迟跳变或差分偏移值(在延迟跳变序列的结尾处)或非常大的值 (异常值)，并且可以不在进一步的评估中考虑它们。通过使用直方图分析，可以校正直方图的非常粗略的误差。借助于概率密度函数(PDF)，可以从直方图中获得每采样的最频繁发生的平均延迟跳变，即所谓的每采样的延迟差。如果该值包括足够的频率，那么该值就可以用作针对采样率或帧率的偏差(即，采样率差)的可靠测量。根据一些实施例，还可以基于采样率差来确定第一信息信号ISl和第二信息信号 IS2的采样率比率。可以通过以下公式描述采样率比率。采样率比率=1. 0/(1. 0-每采样的延迟差)。一般而言，本发明方法和本发明设备可以应用于对其可以计算延迟或偏移值的所有信号对。尽管作为用于确定第一信息信号与第二信息信号之间的采样率差的本发明实施例的框图，示出了图Ia至5b中的一些，但是这些附图同时还用于示出用于确定第一信息信号与第二信息信号之间的采样率差的方法的一些实施例。可以将相对于附图描述的块功能实现为本发明方法的步骤。应特别注意，还可以根据情况，将方法实现为软件或计算机程序。例如，这种实现可以在与可编程计算机系统协同工作的具有电子可读控制信号的数字存储介质(具体地， 软盘、⑶或DVD)上，使得可以执行相应的方法。一般而言，本发明还包括具有在机器可读载体上存储的程序代码的计算机程序产品，用于在计算机上时执行上述方法。换句话说，当在计算机上执行计算机程序产品时，可以将本发明实现为具有程序代码的用于执行方法的计算机程序。因此，本发明的典型应用例如是一种新的声音质量测量方法。这种声音质量测量方法可以类似于以上提及的PESQ来执行，但是包括改进的时间对准。根据本发明实施例， 用于确定第一信息信号ISl与第二信息信号IS2之间的采样率差的方法，首先可以包括使信号IS1、IS2在时间上对准或适配。随后根据所测量的延迟或偏移值，来测量或确定采样率差。如果必要，即如果测量的采样率差大于预定阈值，则可以通过相对于彼此转换信息信号的采样率来适配采样率，然后可以再执行时间上的对准。在采样率转换中，可以将数字信息信号的采样率从一种采样率转换到另一种采样率，同时尽可能少地改变在信息信号中包括的信息。可以迭代地重复这个原理，直到采样率偏差足够小为止，即例如小于预定阈值为止。如果处于该时间上对准的第二状态中的信息信号包括减小的采样率差，则可以执行质量测量，即例如声音质量测量。与常规的声音质量测量方法相比，这种客观的声音质量测量方法可以提供更精确的或更客观的声音质量测量结果，因为除了已知的时间对准之外，还可以减小要检查的信号之间的采样率差。这里，用于确定采样率差的本发明方法和本发明设备包括的有益效果在于，它们仍然能够可靠地用于非常短的信号，以及小的采样/帧率偏差。此外，另一种可能的应用是校正音频信号的音调，所述音调可能由于偏离的采样率而发生偏离。因此，可以执行所谓的音调校正。
根据本发明的一个实施例，质量确定装置120还可以借助于互相关，确定处于时间上对准的第二状态中的第一信息信号与第二信息信号的信息质量差。例如，如果信息信号是视频序列或视频信号，则分段可以与视频信号的一个或若干图像相对应。如果第一和第二信息信号IS1、IS2是音频信号(例如，音乐或声音信号)， 则分段例如可以包括数字音频流的一定数目的采样。以上描述的实施例或多或少基于如下事实在第一和/或第二信息信号上，采样率差是全局的或恒定。不用必须满足这种假设。例如，根据传输信息信号之一的传输路径， 可以是如下情况相对于相应的另一信息信号(例如参考信号)，采样率差在时间上波动。 在实施例不仅能够检测恒定的或全局的采样差而且能够检测到采样率差的时间过程的情况下，可以容易地扩展以上实施例。此外，一种可能例如是将以上描述的实施例局部地用于第一或第二信息信号的预定时间分段中，以在假设这些预定时间分段内的采样率差是恒定的情况下，对于这些预定时间分段中的每个时间分段，分别单独地确定采样率差。可以通过均勻时间划分或另一准则给出预定时间分段，以及所述预定时间分段可以重叠、不重叠、彼此相邻或甚至彼此隔开。将在下一段落中描述具体示例。还可能的是，通过将相应的采样率差随时间的函数拟合到偏移值的时间序列中(例如高阶多项式，而不是回归线77)，来检测采样率差的连续变化，其中偏移值的时间序列例如是针对第一信息信号的多个分段而确定的。考虑了到采样率差可以随时间改变的用于确定采样率差的一个示例是，检测第一信息信号(例如，电话声音信号)中的停顿，即对话者没有说话的时间部分，其中该时间部分超过了特定时间段并且在该时间部分内信号电平没有超过特定阈值。存在检测停顿的多种不同可能方法。然后，可以将由检测到的停顿隔开的余下的时间部分一个接一个地分离地提供给以上提及的用于确定采样率差的实施例，以确定针对每个声音部分的采样率差。 或者只在预分析中确定在各个单独分段中确定的偏移值在不同的时间声音部分中表现得不同，尽管只有在后一情况下分离地处于时间声音部分。当然，还可以将以上描述的方法应用于除声音信号之外的其它信号。停顿的定义还可以与以上提及的那个不同。此外，换句话说，可以不同方式扩展以上提及的实施例，使得对时间上变化的采样率差进行检测是可能的。根据一种变型，首先通过分析各个单独分段的单独偏移值，来确定这些偏移值是否在预定的不同信号部分中表现得不同，其中，依据这些部分是否是分离地处理的。根据另一变型，通过以下事实来确定时间部分时间部分包括声音或语音，而忽略将声音或语音隔开的停顿。可以任何方式检测停顿。然后，将由停顿隔开的时间部分分别单独地提供给以上提及的用于确定采样率差的实施例。
权利要求
1.一种用于确定第一信息信号(ISl)和第二信息信号(IS2)之间的采样率差的设备 (10)，包括偏移确定装置(20)，针对第一信息信号(ISl)的多个分段(Sl(i))中的每个分段，所述偏移确定装置00)确定相关联的偏移值(VW(i))，所述偏移值(VW(i))使所述多个分段 (Sl(i))在时间上与第二信息信号(IS2)对准；用于基于所述偏移值(vw(i))计算采样率差的装置00)。
2.根据权利要求1的设备，其中用于计算采样率差的装置GO)被实现为通过对取决于所述偏移值(vw (i))的分布进行统计评估来计算采样率差。
3.根据权利要求2的设备，其中用于计算采样率差的装置00)被实现为执行对分布的统计评估，使得去除分布中的异常值。
4.根据权利要求1至3中任一项的设备，其中用于计算采样率差的装置00)被实现为借助于以下方法中的至少一种来执行统计评估回归分析、集中趋势确定、直方图分析。
5.根据权利要求1至4中任一项的设备，其中用于计算采样率差的装置被实现为确定与第一信息信号(ISl)的不同分段(Sl(i))相关联的偏移值(VW(i))之间的差，以获得差分偏移值(DVW(i))，其中用于计算采样率差的装置00)被实现为基于差分偏移值 (DVff (i))计算采样率差。
6.根据权利要求5的设备，其中用于计算采样率差的装置00)被实现为向N个连续的相同偏移值(VW(i))的序列分配N个连续的相同归一化差分偏移值(NDVW(i))的序列， 所述归一化差分偏移值(NDVW(i))对应于第N+1个偏移值(VW((N+1))和第N个偏移值 (Vff(N))之间的差分偏移值除以数目N所得到的商((VW((N+1)-VW(N))/N)，其中N彡2。
7.根据权利要求1至6中任一项的设备，其中第一和第二信息信号是音频信号，或第一和第二信息信号是视频信号。
8.根据权利要求1至7中任一项的设备，其中如果第一信息信号是音频信号，则第一信息信号(ISl)的一个分段包括第一信息信号(ISl)的数目为Al的多个连续采样时间， Al彡256，或者如果第一信息信号是视频信号，则第一信息信号(ISl)的一个分段包括第一信息信号(ISl)的数目为A2的多个连续采样时间，A2彡50。
9.根据权利要求1至8中任一项的用于确定第一信息信号(ISl)与第二信息信号 (IS2)之间的采样率差的设备，包括采样率改变装置(80)，所述采样率改变装置(80)被实现为如果采样率差大于预定阈值，则减小第一和第二信息信号的采样率的偏差。
10.根据权利要求9的设备，还包括用于使第一信息信号(ISl)与第二信息信号 (IS2)相对于彼此在时间上对准的装置(100)，其中在减小了第一信息信号(ISl)与第二信息信号(IS》的采样率的偏差之后执行该时间上的对准，以产生相应的第二时间对准状态。
11.根据权利要求10的设备，还包括质量确定装置(120)，所述质量确定装置(120)被实现为确定在所述相应的第二时间对准状态中第一信息信号与第二信息信号之间的信息质量差。
12.根据权利要求9至11中任一项的设备，其中采样率改变装置(80)被实现为确定采样率差，并迭代地减小偏差，直到满足终止准则为止。
13.一种用于确定第一信息信号与第二信息信号之间的采样率差的方法，包括针对第一信息信号的多个分段中的每个分段，确定(200)相关联的偏移值，所述偏移值使所述多个分段在时间上与第二信息信号对准；以及基于偏移值计算(210)采样率差。
14. 一种计算机程序，包括用于执行根据权利要求13的方法的程序代码。
全文摘要
在实施例中，示出了用于确定第一信息信号与第二信息信号之间的采样率差的设备，所述设备包括偏移确定装置和用于基于偏移值计算采样率差的装置，其中针对第一信息信号的多个分段中的每个分段，所述偏移值确定装置确定使多个分段在时间上对准第二信息信号的相关联的偏移值。
文档编号H04N17/00GK102484739SQ201080037463
公开日2012年5月30日 申请日期2010年5月5日 优先权日2009年6月24日
发明者克里斯汀·施密德莫, 米夏埃尔·凯尔, 罗兰·毕托 申请人:米夏埃尔·凯尔光学通讯有限公司