用于生成下混音信号的构思制造技术

一种用于将第一输入信号(X1)和第二输入信号(X2)下混音为下混音信号(XD)的音频信号处理设备(1)包括：相异性提取器(2)，被配置为接收第一输入信号(X1)和第二输入信号(X2)并且输出提取的信号()，其中与第二输入信号(X2)相比，提取的信号()与第一输入信号(X1)较不相关；以及组合器(3)，被配置为对第一输入信号(X1)和提取的信号()进行组合以获得下混音信号(XD)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成下混音信号的构思
本专利技术涉及音频信号处理，具体地，涉及将多个输入信号下混音为下混音信号。
技术介绍
在信号处理中，通常必须将两个或更多个信号混音为一个和信号。混音过程通常伴随着一些信号损坏，特别是在要混音的两个信号包含类似但相移的信号部分的情况。如果对这些信号进行求和，则由此产生的信号包含严重的梳状滤波器伪影。为了防止这些伪影，已经提出了不同的方法，这些方法在在计算复杂度方面的代价非常高或者基于将校正增益或校正项应用于已经受损的信号。将多声道音频信号转换为较少量的声道通常意味着对数个音频声道进行混音。例如，ITU推荐使用具有静态增益的时域无源混音矩阵以从特定的多声道设置下转换为另一个多声道设置[1]。在[2]中，提出了非常类似的方法。为了提高对话清晰度，在[3]中提出了使用基于ITU的下混音和基于矩阵的下混音的组合方法。此外，音频编码器例如在一些参数模块中利用声道的无源下混音[4、5、6]。[7]中描述的方法对每一个输入和输出声道(即，在混音过程之前和之后的每一个单个声道)执行音量测量。通过获得输入能量之和(即，假定要混音的声道的能量)和输出能量(即，经混音的声道的能量)之比，可以得到增益，从而减小信号能量损耗和染色效应。[8]中所述的方法执行无源下混音，然后无源下混音被转换到频域。然后，通过空间校正级对下混音进行分析，其中空间校正级试图检测任何空间不一致性并通过对声道间电平差和声道间相位差进行修改来校正该空间不一致性。然后，向信号应用均衡器以确保下混音信号具有与输入信号相同的功率。在最后一个步骤中，将下混音信号转换回时域。在[9、10]中公开了不同的方法，其中，要下混音的两个信号被转换到频域并且构建期望/实际的值对。期望值作为单个能量之和的根来计算，而实际值作为和信号的能量的根来计算。然后，对两个值进行比较，并且根据实际值大于还是小于期望值，对实际值应用不同的校正。备选地，存在目的是对齐信号的相位使得不会由于相位差而出现信号抵消效应的方法。例如针对参数立体声编码器提出了这些方法[11、12、13]。在[1、2、3、4、5、6]中进行的无源下混音是对信号进行混音的最直接的方法。但是，如果不采取进一步动作，则由此产生的下混音信号可能遭受严重的信号损耗和梳状滤波效应。[7、8、9、10]中所述的方法在第一步骤中在对两个信号进行等同混音的意义上执行无源下混音。此后，对经下混音的信号应用一些校正。这可以帮助减小梳状滤波器效应，但是另一方面，将引入调制伪影。这是由于随着时间快速地改变校正增益/校正项引起的。此外，要下混音的信号之间180度的相移仍然导致零值下混音，并且不能通过应用例如校正增益来得到补偿。例如[11、12、13]中提到的相位对齐方法可以帮助避免不期望的信号抵消；但是由于仍然对经相位对齐的信号执行简单的相加过程，因此如果未对相位进行正确的估计，则可能出现梳状滤波器和抵消。此外，鲁棒地估计两个信号之间的相位关系并不是一项容易的任务，并且计算量很大，特别是在针对多于两个信号执行该过程的情况下。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供将多个输入信号下混音为下混音信号的改进构思。该目的是通过根据权利要求1所述的设备、根据权利要求16所述的系统、根据权利要求17所述的方法或根据权利要求18所述的计算机程序来实现的。提供了一种用于将第一输入信号和第二输入信号下混音为下混音信号的音频信号处理设备，其中第一输入信号(X1)和第二输入信号(X2)至少部分地相关，所述音频信号处理设备包括：相异性提取器，被配置为接收第一输入信号和第二输入信号并且输出提取的信号，其中与第二输入信号相比，提取的信号与所述第一输入信号较不相关，以及组合器，被配置为对第一输入信号和提取的信号进行组合以获得下混音信号。将在时频域中描述该设备，但是所有考虑对于时域信号也成立。第一输入信号和第二输入信号是要混音的信号，其中第一输入信号用作参考信号。两个信号被馈送到相异性提取器，在相异性提取器中，第二输入信号的关于第一输入信号的相关信号部分被拒绝并且仅第二输入信号的不相关信号部分被传送到提取器的输出端。所提出的构思的改进在于对信号进行混音的方式。在第一步骤中，一个信号被选择用作参考。然后，确定参考信号的哪一部分已经存在于另一信号中，并且仅不存在于参考信号的那些部分(即，不相关信号)被添加到参考以构建下混音信号。因为仅关于参考的低相关信号部分或不相关信号部分与参考进行组合，因此使引入梳状滤波器效应的风险最小化。总的来说，提出了将两个信号混音为一个下混音信号的新颖构思。该新颖方法的目的在于防止如梳状滤波一样产生下混音伪影。此外，所提出的方法的计算效率较高。在本专利技术的一些实施例中，组合器包括能量缩放系统，所述能量缩放系统被配置为使得下混音的能量与第一输入信号和第二输入信号的总和能量之比与第一输入信号和第二输入信号的相关性无关。这种能量缩放设备可以确保下混音过程是能量守恒的(即，下混音信号包含与原始立体声信号相同的能量)或者至少确保感知的声音保持相同，而与第一输入信号和第二输入信号的相关性无关。在本专利技术的实施例中，能量缩放系统包括第一能量缩放设备，所述第一能量缩放设备被配置为基于第一比例因子对第一输入信号进行缩放以获得经缩放的输入信号。在本专利技术的一些实施例中，能量缩放系统包括第一比例因子供应器，所述第一比例因子供应器被配置为提供第一比例因子，其中第一比例因子供应器优选地被设计为处理器，所述处理器被配置为根据第一输入信号、第二输入信号、提取的信号和/或提取的信号的比例因子来计算第一比例因子。在下混音期间，可以自动地对参考信号(第一输入信号)进行缩放以使总能量水平守恒或者使能量水平与输入信号的相关性无关。在本专利技术的实施例中，能量缩放系统包括第二能量缩放设备，所述第二能量缩放设备被配置为基于第二比例因子对提取的信号进行缩放，以获得经缩放的提取信号。在本专利技术的一些实施例中，能量缩放系统包括第二比例因子供应器，所述第二比例因子供应器被配置为提供第二比例因子，其中，所述第二比例因子供应器优选地被设计为人机界面，所述人机界面被配置用于手动地输入第二比例因子。第二比例因子可以被视为均衡器。通常，这可以是依赖于频率来完成的，并且在优选的实施例中，这可以是由录音师手动完成的。当然，许多不同的混音比例是可能的，并且这些混音比例高度依赖于录音师的经验和/或品味。备选地，第二比例因子供应器优选地被设计为处理器，所述处理器被配置为根据第一输入信号、第二输入信号和/或提取的信号来计算第一比例因子。在本专利技术的一些实施例中，组合器包括求和设备，所述求和设备用于基于第一输入信号并且基于提取的信号来输出下混音信号。因为仅向参考添加关于参考的低相关信号部分或者甚至不相关信号部分，因此使引入梳状滤波器效应的风险最小化。此外，使用求和设备的计算效率很高。在本专利技术的一些实施例中，相异性提取器包括：相似性估计器，所述相似性估计器被配置为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将第一输入信号(X1)和第二输入信号(X2)下混音为下混音信号的音频信号处理设备(1)，其中所述第一输入信号(X1)和所述第二输入信号(X2)至少部分地相关，所述音频信号处理设备(1)包括：相异性提取器(2)，被配置为接收所述第一输入信号(X1)和所述第二输入信号(X2)并且输出提取的信号其中与所述第二输入信号(X2)相比，所述提取的信号与所述第一输入信号(X1)较不相关，以及组合器(3)，被配置为对所述第一输入信号(X1)和所述提取的信号进行组合以获得所述下混音信号

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.27 EP 13186480.3;2014.03.21 EP 14161059.21.一种用于将第一输入信号(X1)和第二输入信号(X2)下混音为下混音信号的音频信号处理设备(1)，其中所述第一输入信号(X1)和所述第二输入信号(X2)至少部分地相关，所述音频信号处理设备(1)包括：
相异性提取器(2)，被配置为接收所述第一输入信号(X1)和所述第二输入信号(X2)并且输出提取的信号其中与所述第二输入信号(X2)相比，所述提取的信号与所述第一输入信号(X1)较不相关，以及
组合器(3)，被配置为对所述第一输入信号(X1)和所述提取的信号进行组合以获得所述下混音信号
其中，所述相异性提取器(2)包括相似性估计器(9)，所述相似性估计器(9)被配置为提供用于根据所述第一输入信号(X1)获得所述第一输入信号(X1)的存在于所述第二输入信号(X2)中的信号部分(WX1、|WX1|)的滤波器系数(W、|W|)，
所述相异性提取器(2)包括相似性减小器(10)，所述相似性减小器(10)被配置为基于所述滤波器系数(W，|W|)来减小所获得的所述第一输入信号的存在于所述第二输入信号(X2)中的信号部分(WX1、|WX1|)，
所述相似性减小器(10)包括信号抑制级(10b、10b’)，所述信号抑制级(10b、10b’)具有信号抑制设备(14)，所述信号抑制设备(14)被配置为将所述第二输入信号(X2)或根据所述第二输入信号(X2)得到的信号(X′2)与抑制增益因子(G)相乘以获得所述提取的信号
其中所述抑制增益因子(G)被选择为使得所述提取的信号与所述第二输入信号(X2)的与所述第一输入信号(X1)不相关的信号部分(U2)之间的均方误差最小化。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述组合器(3)包括能量缩放系统(4、5、6、7)，所述能量缩放系统(4、5、6、7)被配置为使得所述下混音信号的能量与所述第一输入信号(X1)和所述第二输入信号(X2)的总和能量之比与所述第一输入信号(X1)和所述第二输入信号(X2)的相关性无关。


3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述能量缩放系统(4、5、6、7)包括第一能量缩放设备(4)，所述第一能量缩放设备(4)被配置为基于第一比例因子对所述第一输入信号(X1)进行缩放以获得经缩放的输入信号(X1s)。


4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述能量缩放系统(4、5、6、7)包括第一比例因子供应器(5)，所述第一比例因子供应器(5)被配置为提供所述第一比例因子


5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述能量缩放系统(4、5、6、7)包括第二能量缩放设备(6)，所述第二能量缩放设备(6)被配置为基于第二比例因子对所述提取的信号进行缩放，以获得经缩放的提取信号


6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述能量缩放系统(4、5、6、7)包括第二比例因子供应器(7)，所述第二比例因子供应器(7)被配置为提供所述第二比例因子


7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述组合器(3)包括求和设备(8)，所述求和设备(8)用于基于所述第一输入信号(X1)并且基于所述提取的信号来输出所述下混音信号


8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述相似性减小器(10)包括抵消级(10a、10a’)，所述抵消级(10a、10a’)具有信号抵消设备(12)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·阿达米，伊曼纽尔·哈比兹，于尔根·赫勒，
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