压缩音频信号的以信号质量为基础的增强和补偿制造技术

采样器模块可将音频信号分成一系列顺序样本。信号质量检测器模块可识别所述音频信号的在所述音频信号开端跨越多个顺序样本的一致砖墙频率，并且确定与所述砖墙频率成比例的信号处置指示。信号增强器模块可顺序地接收并分析所述音频信号的一个或多个样本分量，以识别各自顺序样本的所述一个或多个样本分量中的所述音频信号的丢失部分，并且根据所述信号质量指示生成用于具有对应识别的丢失部分的各自顺序样本的所述一个或多个样本分量中每一个的对应信号处置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年1月7日提交的美国临时申请序列号61/924,641的权益，所述申请的公开内容以引用方式整体并入本文。
本公开的方面涉及音频信号处理，并且更具体地说，涉及信号增强和恢复。
技术介绍
压缩音频信号是已经历由感知音频编解码器进行的某种形式的数据压缩的信号。感知音频编解码器通过丢弃音频信号中被感知为可听度较低或感知上不太重要的分量，来减少用于存储、转移或传输音频信号的数据量。数据压缩过程通常引入原始(未压缩的)音频信号与压缩音频信号之间的不希望的可听差异。不同的感知音频编解码器可采用不同的策略来丢弃原始音频信号的部分，但可听差异的感知特性通常是类似的。
技术实现思路
采样器模块可将音频信号分成一系列顺序样本。信号质量检测器模块可识别所述音频信号的在所述音频信号开端跨越多个顺序样本的一致砖墙频率(consistent brick wall frequency)，并且确定与所述砖墙频率成比例的信号处置指示。信号增强器模块可顺序地接收并分析所述音频信号的一个或多个样本分量，以识别各自顺序样本的所述一个或多个样本分量中的所述音频信号的丢失部分，并且根据所述信号
质量指示生成用于具有对应识别的丢失部分的各自顺序样本的所述一个或多个样本分量中每一个的对应信号处置。附图说明参阅以下附图和描述可更好地理解所述系统。附图中的部件不一定按比例绘制，而是强调示出本专利技术的原理。此外，在附图中，相同参考数字在所有不同视图中指示对应的部分。图1为包括与感知音频编码器和解码器结合使用的示例性信号增强器系统的方框图。图2为包括整合到信号增强器系统中的感知音频解码器的实例的方框图。图3为信号增强器系统的实例的方框图。图4为对立体声信号的中侧部分操作的信号增强器系统的实例的方框图。图5为对音频信号的单独空间片段操作的分离式信号增强器模块的实例的方框图。图6描绘在以块为基础的分解的表示的情况下的示例性脉冲响应的分量。图7为图3中所示的混响填充模块的示例性方框图。图8为在给定频率下的样本的输入混响系列的样本分量的示例性估计。图9a为信号质量分析器、处置水平调整器和显示模块的示例性方框图。图9b为自动重新调整每个流或每个音轨的处置增益的压缩检测
和处置算法的过程的示例性方框图。图10为具有带宽增强信号处置的输出信号的示例性显示。图11a和图11b描绘示例性频谱图(频域)以示出由信号增强器系统进行的压缩。图12a和图12b描绘示例性频谱图以示出由信号增强器系统进行的瞬时增强。图13为示例性计算系统。具体实施方式按照要求，本文公开了本专利技术的详细实施方案；然而，应当理解的是，所公开的实施方案仅仅是可以各种和替代形式体现的本专利技术的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以展示特定部件的细节。因此，本文中公开的特定结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域技术人员以不同方式使用本专利技术的代表性基础。压缩音频信号是含有音频内容的已经历如由感知音频编解码器进行的某种形式的数据压缩的信号。常见类型的感知音频编解码器包括MP3、AAC、杜比数字(Dolby Digital)和DTS。这些感知音频编解码器通过丢弃音频信号的显著部分来减少音频信号的大小。感知音频编解码器可用来减少存储音频信号所需要的空间(存储器)量，或减少传输或转移音频信号所需要的带宽量。以90％或更多来压缩音频信号并不罕见。感知音频编解码器可使用人类听觉系统如何感知声音的模型。以此方式，感知音频编解码器可丢弃音频信号中被视为听不见或与收听者感知声音最不相关的那些部分。因此，感知音频编解码器能够减少音频信号的大小，同时对于剩余信号仍维持相对好的感知音频质量。一般来说，压缩音频信号的感知质量可取决于压缩信号的比特率。较低的比特率可指示原始音频信号的较大部分被丢弃，并且因此，
一般来说，压缩音频信号的感知质量可能较差。存在许多类型的感知音频编解码器，并且每种类型可在确定原始音频信号的哪些部分将在压缩过程中被丢弃中使用一组不同的准则。感知音频编解码器可包括编码过程和解码过程。编码器接收原始音频信号，并且可确定信号的哪些部分将被丢弃。编码器随后可将剩余信号置于适合于压缩存储和/或传输的格式中。解码器可接收压缩音频信号、解码所述压缩音频信号，并且随后可将解码后音频信号转换成适合于音频回放的格式。在大多数感知音频编解码器中，可包括感知模型的使用的解码过程可确定压缩音频信号的所得质量。在这些情况下，解码器可充当将信号自压缩格式(通常某种形式的频域表示)转换成适合于音频回放的格式的格式转换器。信号增强器系统可修改已由感知音频编解码器处理的压缩音频信号，以使得已在压缩过程中丢弃或更改的信号分量和特性被感知以便在处理后输出信号中恢复。如本文所使用，术语音频信号可指代表示音频内容的电信号，或可听声音，除非另有描述。当使用感知音频编解码器来压缩音频信号时，不可能检索丢弃的信号分量。然而，信号增强器系统可分析压缩音频信号中的剩余信号分量，并且生成新信号分量以感知上替换丢弃的分量。在一些情况下，压缩音频信号源的质量可由音频源明确地指定，或可基于音频源推断。在一个实例中，卫星无线电内容可已知以特定质量和比率编码。在另一个示例性中，如用于音频源的当前比特率和编解码器信息的元数据可通过总线消息或通过正被解码的音频文件的标头信息来指定。在此类情况下，信号增强器可被配置来基于由音频源指定的质量来施加处置水平。在其他情况下，源质量可为未知的或不容易预测的。此类音频源的一些实例可包括如iPod的音乐播放器、USB驱动器、通过蓝牙连接接收的音频、通过辅助连接接收的音频，或来自未知音乐流应用的音频流。在此类情况下，信号增强器
可被配置来基于输入音频自身的内容的特性来自动检测适合于音频源的处置水平。自动检测可被配置来基于输入信号开端的测量质量施加成比例量的处置。例如，如果检测到砖墙斜坡(例如，高于12kHz的频率的硬截止)，则音频源可被认为是压缩的并且可施加处置。如果未检测到砖墙斜坡，则音频源可被认为是未压缩的，并且处置可被视为不必要的且未被施加。将要施加的特定量的处置可基于砖墙的频率截止点。例如，较低截止频率可指示需要较大量的处置的相对较多压缩的音频流，而较高截止频率可指示需要较少量的处置的相对较少压缩的音频流。在一些情况下，如果截止频率低于最小阈值，则信号增强器可确定音频源质量过低而不能被压缩，并且可不施加处置。作为另一种可能性，如果截止频率高于最大阈值，则信号增强器可确定音频源具有充分的质量而不需要处置。如果音频轨道缺乏充分的高频率内容，则信号增强器可确定没有处置应被施加，尽管音频的低音频质量或低比特率。在一个实例中，钢琴的音频轨道可能缺乏高频率内容，以使得砖墙可能并不是可容易检测的。或者，如果轨道在记录水平中过低，则信号增强器也可确定将不施加处置。当初始化时，或当检测到间隙(例如，静音或轨道变化)时，信号增强器可重置锁存器并且将检测的处置水平设定至无。当音频初始化或重新开始时，自动检测机构可寻找压缩(例如，通过执行砖墙截止频率检测)。当轨道被识别为压缩的时，处置水平可被设定(即锁存)，以使得处置水平可保持在窄范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于压缩音频信号的处置的系统，所述系统包括：处理器；采样器模块，其由所述处理器执行以将音频信号分成一系列顺序样本；信号质量检测器模块，其由所述处理器执行以识别所述音频信号的在所述音频信号开端跨越多个所述顺序样本的一致砖墙频率，并且确定与所述砖墙频率成比例的信号处置指示；以及信号增强器模块，其由所述处理器执行以顺序地接收并分析所述音频信号的一个或多个样本分量，以识别各自顺序样本的所述一个或多个样本分量中的所述音频信号的丢失部分，并且在根据所述信号质量指示的级，将用于具有对应识别的丢失部分的各自顺序样本的所述一个或多个样本分量中每一个的对应信号处置施加于所述音频信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.07 US 61/924,6411.一种用于压缩音频信号的处置的系统，所述系统包括：处理器；采样器模块，其由所述处理器执行以将音频信号分成一系列顺序样本；信号质量检测器模块，其由所述处理器执行以识别所述音频信号的在所述音频信号开端跨越多个所述顺序样本的一致砖墙频率，并且确定与所述砖墙频率成比例的信号处置指示；以及信号增强器模块，其由所述处理器执行以顺序地接收并分析所述音频信号的一个或多个样本分量，以识别各自顺序样本的所述一个或多个样本分量中的所述音频信号的丢失部分，并且在根据所述信号质量指示的级，将用于具有对应识别的丢失部分的各自顺序样本的所述一个或多个样本分量中每一个的对应信号处置施加于所述音频信号。2.如权利要求1所述的系统，其中所述系列顺序样本包括使用快速傅里叶变换确定的频域中的顺序频格，并且其中所述信号质量检测器模块还可执行来通过将所述顺序频格中的一个识别为包括所述砖墙频率的候选频格，来识别所述一致砖墙频率。3.如权利要求2所述的系统，其中识别所述一致砖墙频率还包括以下各项中的一个或多个：确认低于所述砖墙频率的频谱能量存在；确认高于预定阈值的所述砖墙频率的高度，所述预定阈值超过下一个较高频率顺序频格的砖墙频率；以及确认高于预定阈值的所述砖墙频率的截止的陡度，所述预定阈值超过所述下一个较高频率顺序频格的砖墙频率。4.如权利要求1所述的系统，其中所述信号处置指示被设定成以下各项中的一个：(i)当所述砖墙频率不超过最小频率阈值时，无信号处置；(ii)当所述砖墙频率超过最大频率阈值时，无信号处置；以及(iii)当所述砖墙频率在所述最小频率阈值与所述最大频率阈值之间时，信号处置级随着所述砖墙频率增加而减少。5.如权利要求1所述的系统，其中所述信号质量检测器模块进一步可执行以：设定所述信号处置指示，以在检测到所述音频信号的所述一致砖墙频率之前不施加信号处置；并且锁存所述信号处置指示，以在识别指示所述音频信号的所述一致砖墙频率的连序预定义数目的样本时，将所述处置施加于所述音频信号。6.如权利要求5所述的系统，其中所述连序预定义数目的样本为二十个。7.如权利要求5所述的系统，其中所述连序预定义数目的样本表示在所述音频信号的近似十分之一秒到二分之一秒之间的时间段。8.如权利要求1所述的系统，其中所述信号质量检测器模块进一步可执行以：响应于所述音频信号的所述开端的检测重置自动计时器；评估所述多个顺序样本以识别所述音频信号的所述一致砖墙频率，直到所述自动计时器期满；并且一旦所述自动计时器期满，中止所述多个顺序样本的评估。9.如权利要求1所述的系统，其中所述信号质量检测器模块还可执行来在识别低于用于预定时间段的预定阈值的音频信号强度的时段时，重置所述质量指示。10.如权利要求1所述的系统，其中以下各项中的一个或多个：所述样本分量是频率分量，并且所述对应信号处置是向具有高于截止频率阈值的缺失频率分量的样本分量施加的频率分量；所述样本分量是瞬变分量，并且所述对应信号处置是向具有缺失瞬变的样本分量施加的瞬变分量，以增强所述音频信号中存在的现有瞬变的初动；以及所述样本分量是混响分量，并且所述对应信号处置施加于具有缺失混响的样本分量以减少所述音频信号的衰减速率。11.如权利要求1所述的系统，其中所述对应信号处置是包括带宽扩展处置、瞬变增强处置和混响填充处置的多个信号处置。12.如权利要求1所述的系统，其中所述信号增强器模块包括多个信号增强器模块，并且其中所述信号增强器模块中每一个由所述处理器执行，以独立地对收听者感知的音场的空间片段操作来添加至少一个信号处置，所述收听者感知的音场在所述音频信号的播放期间由收听者感知。13.如权利要求1所述的系统，其中所述信号增强器模块被配置来生成多个对应信号处置，所述对应信号处置被添加到所述音频信
\t号。14.一种计算机可读存储介质，其存储计算机可读指令，所述计算机可读指令可由处理器执行来处置压缩音频信号，所述计算机可读介质包括：指令，其由所述处理器执行以创建音频信号的顺序样本序列；指令，其由所述处理器执行以识别所述音频信号的在所述音频信号开端跨越多个所述顺序样本的一致砖墙频率，并且确定与所述砖墙频率成比例的信号处置指示；指令，其由所述处理器执行以顺序地接收并分析所述音频信号的一个或多个样本分量，以识别各自顺序样本的所述一个或多个样本分量中的所述音频信号的丢失部分；以及指令，其由所述处理器执行以在根据所述信号质量指示的级，将用于具有对应识别的丢失部分的各自顺序样本的所述一个或多个样本分量中每一个的对应信号处置施加于所述音频信号。15.如权利要求14所述的计算机可读存储介质，其中所述顺序样本序列包括使用快速傅里叶变换确定的频域中的顺序频格，并且其中由所述处理器执行的所述指令还包括用于通过将所述顺序频格中的一个识别为包括所述砖墙频率的候选频格来识别所述一致砖墙频率的指令。16.如权利要求14所述的计算机可读存储介质，其中由所述处理器执行以识别所述一致砖墙频率的所述指令还包括以下各项中的一个或多个：指令，其由所述处理器执行以确认低于所述砖墙频率的频谱能量存在；指令，其由所述处理器执行以确认高于预定阈值的所述砖墙频率的高度，所述预定阈值超过下一个较高频率顺序频...

【专利技术属性】
技术研发人员：KE希伯，GAJ索洛德雷，
申请(专利权)人：哈曼国际工业有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US