專利名稱：用于具有音質(zhì)保護的失真減少多頻帶壓縮器的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及音頻呈現(xiàn)，并且尤其涉及在呈現(xiàn)期間的失真減少。
背景技術(shù)：
回放設(shè)備(例如膝上型計算機、蜂窩無線電話、便攜式音樂播放器和電視)包括具有受限輸出能力的放大器和音頻換能器(例如揚聲器)。在這些設(shè)備中，音頻回放可感知地 失真，并且常常在呈現(xiàn)期間隨著回放水平增加而明顯失真。此外，這種失真對于回放設(shè)備常常是頻率相關(guān)的。例如，當(dāng)輸出信號通常超過特定水平時，電視的波形因數(shù)可能在特定頻率處展現(xiàn)諧振響應(yīng)，產(chǎn)生煩人的聲音。多頻帶壓縮可以在回放之前應(yīng)用于音頻信號，以減少失真并且嘗試最大化回放水平。對于壓縮器的每個頻帶指定失真閾值。壓縮器獨立地將不同增益值應(yīng)用于每個頻帶，以確保輸出信號不超過任何對應(yīng)失真閾值。然而，該方法可能劇烈地改變音質(zhì)(timbre)或聽者感知的屬性，其中相等響度和音調(diào)(pitch)的兩個聲音可能被感知為不相似。也就是說，當(dāng)某些頻率達到失真閾值并且其它未達到時，壓縮器通過改變這些頻率之間的相對平衡而引入其自身的缺陷。每個頻帶隔離地操作。所得的聲音顯現(xiàn)為畸變的或另外不自然的。據(jù)此，發(fā)明人理解，為了清晰自然的收聽體驗，通過多頻帶壓縮的用于音質(zhì)保護的技術(shù)是期望的。該部分中描述的方法是可以貫徹實施的方法，但不一定是先前已被構(gòu)思或貫徹實施的方法。因此，除非另外指示，否則不應(yīng)假設(shè)該部分中描述的任何方法僅僅由于它們包含在該部分中而被當(dāng)作現(xiàn)有技術(shù)。相似地，除非另外指示，否則相對于一個或多個方法標(biāo)識的問題不應(yīng)基于該部分而被假定在任何現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)被認(rèn)識到。

發(fā)明內(nèi)容
提供用于多頻帶壓縮器中的音質(zhì)保護的方法和裝置。通過確定多個頻帶中的每一個中的時變閾值來實現(xiàn)音質(zhì)保護，該時變閾值與(i)用于該頻帶的相應(yīng)固定閾值以及至少部分地與(ii )第二頻帶中的音頻信號水平(無論是數(shù)字還是模擬音頻信號)以及(iii )第二頻帶中的固定閾值有關(guān)。因此，每個時變閾值是輸入信號自適應(yīng)的。如果特定頻帶由于高于其固定閾值(或替代地，接近固定閾值)而受到顯著增益減少(gain reduction),貝Ij一個或多個其它頻帶的時變閾值也下降以受到若干增益減少。在本發(fā)明實施例中，提供或另外確定用于第一頻帶的固定閾值。確定所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號的第一水平。所述第一水平可以小于所述固定閾值。還確定第二頻帶的音頻信號的第二水平。使用所述第二水平對于所述第一頻帶計算時變閾值，所述時變閾值小于所述固定閾值。所述音頻信號在所述第一頻帶內(nèi)衰減為等于或小于所述時變閾值，或替代地，所述音頻信號可以隨著接近所述時變閾值而在所述第一頻帶內(nèi)逐漸衰減?？梢杂擅總€頻帶中的音頻輸入信號與其相應(yīng)固定閾值的平均差來計算所述時變閾值?？蛇x地，可以進一步確定用于所述第二頻帶的第二固定閾值。所述音頻信號的第二水平可以超過所述第二固定閾值，導(dǎo)致所述第二頻帶內(nèi)的音頻信號衰減到所述第二固定閾值。在另一實施例中，壓縮器包括多頻帶濾波器組、壓縮函數(shù)元件(compressionfunction element)以及至少一個音質(zhì)保護元件。各壓縮函數(shù)元件可以專用于一個頻帶。所述音質(zhì)保護元件耦合到所述多頻帶濾波器組和所述壓縮函數(shù)元件。所述音質(zhì)保護元件接收用于每個頻帶的固定閾值并且對每個頻帶提供時變閾值。用于一個頻帶的時變閾值部分地由該頻帶外部的音頻信號的水平確定。在本發(fā)明又一實施例中，系統(tǒng)包括多頻帶濾波器組、音質(zhì)保護元件和壓縮函數(shù)元件。所述音質(zhì)保護元件接收用于多個頻帶中的每一個的固定閾值，并且進而對于頻帶提供時變閾值。所述時變閾值至少部分地由該頻帶外部的音頻信號的水平確定。在具體實施例 中，時變閾值是每個頻帶中的音頻輸入信號與其相應(yīng)的固定閾值的平均差的函數(shù)。作為本發(fā)明另一實施例，系統(tǒng)包括多頻帶濾波器裝置、壓縮函數(shù)裝置和音質(zhì)保護裝置。所述音質(zhì)保護裝置接收用于多個頻帶中的每一個的固定限值，并且對于這些頻帶中的每一個提供時變閾值。這些時變閾值至少部分地由相應(yīng)頻帶外部的音頻信號的水平和關(guān)聯(lián)的固定閾值確定。作為本發(fā)明實施例，提供用于第一頻帶的預(yù)定閾值。確定所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號的第一水平。所述第一水平可以小于所述預(yù)定閾值。還確定第二頻帶的音頻信號的第二水平。使用所述第二水平對于所述第一頻帶計算信號自適應(yīng)閾值，所述信號自適應(yīng)閾值小于所述預(yù)定閾值。所述音頻信號基于所述信號自適應(yīng)閾值而在所述第一頻帶內(nèi)衰減。在具體實施例中，所述預(yù)定閾值可以與所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號的水平無關(guān)，或?qū)嶋H上與任何頻帶中的水平無關(guān)。反之，所述信號自適應(yīng)閾值依賴于音頻信號，尤其依賴于所述第一頻帶外部的音頻信號的水平。


在附圖中通過示例的方式而不是限制的方式示出本發(fā)明實施例，并且其中，相似標(biāo)號指代相似元件，并且其中圖IA示出根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性壓縮器；圖IB和圖IC提供了根據(jù)本發(fā)明實施例的壓縮函數(shù)的示例性輸入/輸出特性；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性結(jié)果的簡化圖；以及圖3示出根據(jù)本發(fā)明實施例的簡化流程圖。
具體實施例方式圖IA示出根據(jù)本發(fā)明實施例的具有音質(zhì)保護約束的示例性多頻帶壓縮器100。壓縮器100接收輸入信號X [η]，其通過濾波器組102被分為多個頻帶(例如B個頻帶，其可以是2、3、4、5、……20或更多個頻帶)。作為示例，濾波器組102的每個頻帶的輸出可如輸入信號x[n]與帶通濾波器響應(yīng)hb [η]卷積被計算 xb[n] = hb [η] *x [n], b = I. . . B接下來，每個帶信號連同相應(yīng)時變閾值Tb[n] —起傳送到相應(yīng)壓縮函數(shù)CF 104
(a)、104 (b)、......104 (B)。圖 IB 提供作為 Tb[n]的函數(shù)的 CF 104 (a)、104 (b)、......
104 (B)的示例性輸入/輸出特性。壓縮函數(shù)的輸入水平可以多種方式作為帶信號xb[n]的函數(shù)被計算。例如，快速起音/緩慢釋放(Fast attack/slow release)單極點平滑器(例如能量估計器108)可以應(yīng)用于信號^[11]的平方，以計算每個頻帶中的時變能量eb[n]的估計
權(quán)利要求
1.一種用于音頻呈現(xiàn)的方法，所述方法包括 確定用于第一頻帶的第一固定閾值； 確定所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號的第一水平，所述第一水平小于所述固定閾值； 確定第二頻帶的音頻信號的第二水平，所述第二頻帶與所述第一頻帶不同； 確定用于所述第二頻帶的第二固定閾值； 使用所述第二水平和所述第二固定閾值來計算用于所述第一頻帶的時變閾值，所述時變閾值小于或等于所述第一固定閾值；以及 基于所述時變閾值而使得所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號衰減； 其中，通過包括處理器的一個或多個設(shè)備執(zhí)行所述方法。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述衰減將第一頻帶內(nèi)的音頻信號減少到小于或等于所述時變閾值。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括 如果音頻信號的第二水平超過所述第二固定閾值，則將第二頻帶內(nèi)的音頻信號衰減為小于或等于所述第二固定閾值。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述時變閾值是每個頻帶中的音頻輸入信號與其相應(yīng)固定閾值的平均差的函數(shù)。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括通過回放設(shè)備的至少一個輸出換能器可聽地呈現(xiàn)經(jīng)衰減的音頻信號。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述回放設(shè)備是以下中的至少一個電視、蜂窩無線電話、無線電臺、個人音樂播放器、膝上型計算機、臺式計算機和便攜式DVD播放器。
7.—種壓縮器，包括 多頻帶濾波器組，所述多頻帶濾波器組對于多個頻帶而劃分音頻信號， 壓縮函數(shù)元件，各壓縮函數(shù)元件專用于一個頻帶；以及 音質(zhì)保護元件，耦合到所述多頻帶濾波器組和所述壓縮函數(shù)元件，所述音質(zhì)保護元件接收用于每個頻帶的固定閾值并且提供用于每個頻帶的時變閾值， 其中，用于第一頻帶的時變閾值通過所述第一頻帶外部的所述音頻信號的至少一個水平和所述第一頻帶外部的多個相應(yīng)固定閾值被確定。
8.一種系統(tǒng),包括 多頻帶濾波器組，所述多頻帶濾波器組對于多個頻帶劃分音頻信號， 壓縮函數(shù)元件，各壓縮函數(shù)元件專用于一個頻帶； 音質(zhì)保護元件，耦合到所述多頻帶濾波器組和所述壓縮函數(shù)元件，所述音質(zhì)保護元件接收用于每個頻帶的固定限值并且提供用于每個頻帶的時變閾值，以及至少一個音頻換能器， 其中，用于第一頻帶的時變閾值通過所述第一頻帶外部的音頻信號的至少一個水平被確定。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，用于第一頻帶的時變閾值進一步通過所述第一頻帶外部的多個固定閾值被確定。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述第一頻帶外部的所述音頻信號的所述至少一個水平是多個頻帶的多個估計功率水平。
11.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述第一頻帶外部的所述音頻信號的所述至少一個水平是多個頻帶的多個估計功率水平。
12.—種系統(tǒng),包括 多頻帶濾波器裝置，用于對于多個頻帶劃分音頻信號， 壓縮函數(shù)裝置，各壓縮函數(shù)裝置專用于一個頻帶；以及 音質(zhì)保護裝置，耦合到所述多頻帶濾波器裝置和所述壓縮函數(shù)裝置，所述音質(zhì)保護裝置接收用于每個頻帶的固定限值并且提供用于每個頻帶的時變閾值， 其中，用于第一頻帶的時變閾值通過所述第一頻帶外部的音頻信號的水平被確定。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，用于第一頻帶的時變閾值進一步通過所述第一頻帶外部的多個固定閾值被確定。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述第一頻帶外部的音頻信號的水平是估計功率水平。
15.一種處理器能夠執(zhí)行的存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)包括用于確定用于第一頻帶的固定閾值的代碼； 用于確定所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號的第一水平的代碼，所述第一水平小于所述固定閾值； 用于確定第二頻帶的音頻信號的第二水平的代碼，所述第二頻帶與所述第一頻帶不同； 使用所述第二水平計算用于所述第一頻帶的時變閾值的代碼，所述時變閾值小于所述固定閾值；以及 用于使得所述第一頻帶內(nèi)的音頻信號衰減為所述時變閾值的代碼。
全文摘要
提供具有音質(zhì)保護的失真減少多頻帶壓縮器。通過確定多個頻帶中的每一個中的時變閾值來實現(xiàn)音質(zhì)保護，該時變閾值與該頻帶的相應(yīng)固定閾值以及至少部分地與該頻帶外部的音頻信號水平和固定閾值有關(guān)。如果特定頻帶由于高于或接近其固定閾值而受到顯著增益減少，則一個或多個其它頻帶的時變閾值也下降以受到若干增益減少。在具體實施例中，可以從每個頻帶中的音頻輸入信號及其相應(yīng)的固定閾值的平均差來計算時變閾值。
文檔編號H03G9/18GK102812636SQ201180014412
公開日2012年12月5日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者A·J·西非爾特 申請人:杜比實驗室特許公司