用于增强音频信号的装置和方法、声音增强系统制造方法及图纸

一种用于增强音频信号的装置包括：信号处理器，用于处理音频信号以便减少或消除处理后的信号的瞬变和音调部分，以及解相关器，用于根据处理后的信号产生第一解相关信号和第二解相关信号。该装置还包括组合器，用于通过使用时变加权因子来加权组合第一和第二解相关信号以及音频信号或通过相干增强从音频信号导出的信号，并获得双声道音频信号。该装置还包括控制器，用于通过分析音频信号来控制时变加权因子，使得音频信号的不同部分乘以不同的加权因子并且双声道音频信号具有时变的解相关度。

Apparatus and method for enhancing an audio signal, and voice enhancement system

A device for enhancing the audio signal including a signal processor for transient and partial tone processing audio signals in order to reduce or eliminate the processed signal, and the decorrelator, for generating a first signal and a second solution of related solution related signal according to the signal processing after. The device also comprises a combiner for through the use of variable factor to a weighted combination of the first and second solutions of related signal and audio signal or signal from the audio signal by coherent enhancement is derived, and dual channel audio signal. The apparatus also includes a controller for controlling the audio signal by analyzing the variable factor, so that different parts of the audio signal multiplied by different weighting factors and dual channel audio signal has a time-varying correlation solution.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强音频信号的装置和方法、声音增强系统
本申请涉及音频信号处理，具体涉及单声道或双单声道信号的音频处理。
技术介绍
听觉场景可以被建模为直接声音和环境声音的混合。直接(或定向)声音由声源(例如乐器、歌唱者或扬声器)发出，并以最短可能路径到达接收器，例如收听者的耳朵或麦克风。当使用一组间隔的麦克风捕获直接声音时，接收的信号是相干的。相比之下，环境(或漫射)声音由许多间隔的声源或声音反射边界发出，声音反射边界造成了例如室内混响、掌声或嗡嗡声。当使用一组间隔的麦克风捕获环境声场时，接收到的信号至少部分地不相干。单声道声音再现被认为适用于一些再现场景(例如舞蹈俱乐部)或某些类型的信号(例如语音记录)，但是大多数音乐记录、电影声音和电视声音是立体声信号。立体声信号可以产生环境(或漫射)声音的感觉以及声源的方向感和宽度感。这通过用空间线索编码的立体声信息实现。最重要的空间线索是声道间声级差(ICLD)、声道间时间差(ICTD)和声道间相干性(ICC)。因此，立体声信号和相应的声音再现系统具有多于一个的声道。ICLD和ICTD产生方向感。ICC引发声音的宽度感，并且在环境声音的情况下，感觉到声音来自所有方向。尽管存在各种格式的多声道声音再现，但是大多数音频记录和声音再现系统仍然具有两个声道。双声道立体声是娱乐系统的标准，听众也习惯了它。然而，立体声信号不限于仅有两个声道信号，而是可以具有多于一个的声道信号。类似地，单声道信号不限于仅具有一个声道信号，而是可以具有多个但相同的声道信号。例如，包括两个相同声道信号的音频信号可被称为双单声道信号。单声道信号而非立体声信号可用于收听者有着各种原因。首先，旧式录音是单声道的，因为当时没有使用立体声技术。第二，传输带宽或存储介质的限制可能导致立体声信息的损失。一个显著的例子是使用频率调制(FM)的无线电广播。这里，干扰源、多路失真或其他传输损伤可能导致有噪声的立体声信息，其用于传输通常被编码为两个声道之间的差信号的双声道信号。当接收条件差时，通常的做法是部分或完全丢弃立体声信息。立体声信息的损失可能导致声音质量的降低。一般来说，与包括较少数量声道的音频信号相比，包括较多数量声道的音频信号可能具有较高的音质。收听者可能更喜欢收听具有高音质的音频信号。出于效率的原因，例如在介质中传输或存储的数据速率，通常降低音质。因此，需要提高(增强)音频信号的音质。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种用于增强音频信号和/或增加对再现音频信号的感觉的装置或方法。该目的通过根据权利要求1的用于增强音频信号的装置、根据权利要求14的用于增强音频信号的方法、或根据权利要求13的声音增强系统或根据权利要求15的计算机程序来实现。本专利技术基于如下发现：通过将接收到的音频信号分成至少两个份额并对接收信号的份额中的至少一个份额进行解相关来人为产生空间线索，可以增强接收到的音频信号。份额的加权组合允许接收被感知为立体声的音频信号，因此音频信号被增强。控制所应用的权重允许不同的解相关度，因此允许不同的增强度，使得当解相关可能导致降低音质的烦人效果时增强度可以较低。因此，可以增强变化音频信号，其包括应用了低解相关或没有应用解相关的部分或时间段(例如语音信号)，并且包括应用了更多或高度解相关的部分或时间段(例如音乐信号)。本专利技术的实施例提供一种用于增强音频信号的装置。该装置包括用于处理音频信号以便减少或消除处理后的信号的瞬变和音调部分的信号处理器。所述装置还包括用于根据处理后的信号产生第一解相关信号和第二解相关信号的解相关器。该装置还包括组合器和控制器。组合器被配置为使用时变加权因子来加权组合第一解相关信号、第二解相关信号和音频信号或通过相干增强从音频信号导出的信号，并获得双声道音频信号。控制器被配置为通过分析音频信号来控制时变权重因子，使得音频信号的不同部分乘以不同的加权因子并且双声道音频信号具有时变的解相关度。具有很少或没有立体声(或多声道)信息的音频信号，例如具有一个声道的信号或具有多个但几乎相同的声道信号的信号，可以在应用增强后被感知为多声道，例如立体声信号。接收的单声道或双单声道音频信号可以在不同路径中被不同地处理，其中，在一个路径中，减少或消除音频信号的瞬变和/或音调部分。信号被解相关并且解相关的信号与包括音频信号或从其导出的信号的第二路径加权组合，以这种方式处理信号允许获得两个信号声道，两个信道声道可以包括相对于彼此的高解相关因子，使得两个声道被感知为立体声信号。通过控制用于加权组合解相关信号和音频信号(或从其导出的信号)的加权因子，可以获得时变的解相关度，使得可以在增强音频信号可能导致不想要的效果的情况下减少或跳过增强。例如，无线电扬声器的信号或其他显著声源信号不希望被增强，因为感知来自多个源位置的扬声器可能对收听者产生烦人的效应。根据另一实施例，一种用于增强音频信号的装置包括用于处理音频信号以便减少或消除处理后的信号的瞬变和音调部分的信号处理器。该装置还包括解相关器、组合器和控制器。解相关器被配置为根据处理后的信号产生第一解相关信号和第二解相关信号。组合器被配置为使用时变加权因子来加权组合第一解相关信号和音频信号或通过相干增强从音频信号导出的信号，并获得双声道音频信号。控制器被配置为通过分析音频信号来控制时变权重因子，使得音频信号的不同部分乘以不同的加权因子并且双声道音频信号具有时变的解相关度。这允许将单声道信号或类似单声道信号的信号(如双单声道或多单声道)感知为立体声声道音频信号。为了处理音频信号，控制器和/或信号处理器可以被配置为在频域中处理音频信号的表示。该表示可以包括多个或若干个频带(子带)，每个频带(子带)分别包括音频信号的频谱的一部分，即音频信号的一部分。针对每个频带，控制器可以被配置为预测双声道音频信号中的感知的解相关等级。控制器还可以被配置为增大音频信号中允许较高解相关度的部分(频带)的加权因子，并减小音频信号中允许较低解相关度的部分的加权因子。例如，相比包括显著声源信号的部分，包括非显著声源信号(如掌声或冒泡噪声的)的部分可以用允许较高解相关的加权因子组合，其中，术语显著声源信号用于信号中被感知为直接声音的部分，例如语音、乐器、歌唱者或扬声器。处理器可以被配置为针对频带中的一些或全部中的每一个，确定频带是否包括瞬变或音调分量，并且确定允许瞬变或音调部分的减少的频谱加权。频谱权重和缩放因子可以各自包括多个可能的值，使得可以减少和/或避免由于二进制判决引起的令人厌烦的效果。控制器还可以被配置为缩放加权因子，使得双声道音频信号中感知的解相关等级保持在目标值附近的范围内。该范围可以延伸到例如目标值的±20％、±10％或±5％。目标值可以是例如针对音调和/或瞬变部分的测量的先前确定的值，使得例如获得包括变化的瞬变和音调部分变化的目标值的音频信号。这允许在音频信号被解相关或者不要解相关时(例如针对显著声源信号(如语音)，执行低解相关甚至不执行解相关，以及如果信号未被解相关和/或要解相关，则进行高解相关。加权因子和/或频谱权重可以被确定和/或调整为多个值，或者甚至几乎连续。解相关器可以被配置为基于音频信号的混响或延迟来产生第一解相关信号。控制器可以被配置为也基于音频信号的混响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增强音频信号(102)的装置(100；200)，包括：信号处理器(110；210)，用于处理音频信号(102)，以减少或消除处理后的信号(112；212)的瞬变和音调部分；解相关器(120；520)，用于根据处理后的信号(112；212)产生第一解相关信号和第二解相关信号(124；r2)；组合器(140；240)，用于使用时变加权因子(a，b)来加权组合第一解相关信号(122；522，r1)、第二解相关信号(124；r2)以及音频信号或通过相干增强从音频信号(102)导出的信号，并获得双声道音频信号(142；242)；以及控制器(130；230)，用于通过分析音频信号(122)来控制时变加权因子(a，b)，使得音频信号的不同部分(fb1‑fb7)乘以不同的加权因子(a，b)并且双声道音频信号(142；242)具有时变的解相关度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.30 EP 14179181.41.一种用于增强音频信号(102)的装置(100；200)，包括：信号处理器(110；210)，用于处理音频信号(102)，以减少或消除处理后的信号(112；212)的瞬变和音调部分；解相关器(120；520)，用于根据处理后的信号(112；212)产生第一解相关信号和第二解相关信号(124；r2)；组合器(140；240)，用于使用时变加权因子(a，b)来加权组合第一解相关信号(122；522，r1)、第二解相关信号(124；r2)以及音频信号或通过相干增强从音频信号(102)导出的信号，并获得双声道音频信号(142；242)；以及控制器(130；230)，用于通过分析音频信号(122)来控制时变加权因子(a，b)，使得音频信号的不同部分(fb1-fb7)乘以不同的加权因子(a，b)并且双声道音频信号(142；242)具有时变的解相关度。2.根据权利要求1所述的装置，其中，控制器(130；230)被配置为增大音频信号(102)中允许较高解相关度的部分(fb1-fb7)的加权因子(a，b)，并减小音频信号(102)中允许较低解相关度的部分的加权因子(a，b)。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，控制器(130；230)被配置为缩放加权因子(a，b)，使得双声道音频信号(142；242)中的感知解相关等级保持在目标值附近的范围内，所述范围延伸到目标值的±20％。4.根据权利要求3所述的装置，其中，控制器(130；230)被配置为通过对音频信号(102)进行混响以获得混响音频信号以及通过将混响音频信号(102)和音频信号进行比较以获得比较结果来确定目标值，其中控制器被配置为基于比较的结果确定感知的解相关等级(232)。5.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，控制器(130；230)被配置为确定音频信号(102)中的显著声音源信号部分，并且与音频信号(102)中不包括显著声源信号的部分相比，减小显著声源信号部分的加权因子(a，b)；以及其中，控制器(130；230)被配置为确定音频信号(102)中的非显著声音源信号部分，并且与音频信号(102)中不包括非显著声源信号的部分相比，增大非显著声源信号部分的加权因子(a，b)。6.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，控制器(130；230)被配置为：根据音频信号(102)的部分产生测试解相关信号；根据音频信号的所述部分和测试解相关信号导出感知的解相关等级的测量；以及根据感知的解相关等级的测量导出加权因子(a，b)。7.根据权利要求6所述的装置，其中，解相关器(120，520)被配置为基于具有第一混响时间的音频信号(102)的混响产生第一解相关信号(122；r1)，控制器(130；230)被配置为基于具有第二混响时间的音频信号(102)的混响产生测试解相关信号，其中第二混响时间短于第一混响时间。8.根据前述权利要求之一所述的装置，其中控制器(130；230)被配置为控制加权因子(a，b)，使得每个加权因子(a，b)包括第一多个可能值中的一个值，所述第一多个可能值包括至少三个值，包括最小值、最大值和在最小值和最大值之间的值；以及其中信号处理器(110；210)被配置为确定第二多个频带的频谱权重(217，219)，其中每个频带表示音频信号(102)在频域中的一部分，其中每个频谱权重(217，219)包括第三多个可能值中的一个值，所述第三多个可能值包括至少三个值，包括最小值、最大值和在最小值和最大值之间的值。9.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，信号处理器(110；210)被配置为：处理音频信号(102)，使得音频信号(102)转换到频域中，并且使得第二多个频带(fb1-fb7)表示所述音频信号(102)在频域中的第二多个部分；针对每个频带(fb1-fb7)确定表示用于音频信号(102)的瞬变处理(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯丁·乌勒，帕特里克·甘普，奥立弗·赫尔穆特，斯蒂凡·瓦加，塞巴斯蒂安·沙勒，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE