评佑声音失真的装置和方法制造方法及图纸

一种改进的装置和方法，利用频率的和时间的两种掩蔽效应评估声音失真。该装置包括：第一估算器，对输入的音频信号估算功率密度谱；确定单元，根据输入的音频信号的功率密度谱确定一个频率掩蔽阈值；第二估算器，对表示输入的音频信号和输出的音频信号间差值的差信号的功率密度谱进行估算；第三估算器，对根据该差信号的功率密度谱和频率掩蔽阈对其感觉的能谱距离进行估算；及第四估算器，估算在输入的音频信号和输示的音频信号间的声音失真。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于评估音响系统的声音失真的装置和方法;更具体地说，是涉及一种利用频率的和时间的掩蔽效应、以与人的实际听觉一样的方式评估声音失真的改进的装置和方法。声音失真测量装置一般用于评估一个音响系统的性能;对于一个音响系统的性能或质量一般是对“失真”的水准进行测量。通常是根据“总谐波失真(THD)”和“信噪比(SNR)”测量声音失真，其中所述的THD是所有的单个谐波失真分量和/或IMD′S(互调失真)的RMS(均方根)总和，IMD是当两个或多个信号通过一个音响系统时，由所产生的和与差的成份所组成的;并且所述SNR表示输入信号的幅值与误差信号的幅值之比，以分贝为单位。然而，这样THD或SNR测量的是一个物理量值，不是根据人的声音感觉能力所直接听到的感觉。因此，一个听者可能有这样的感受，由一个具有较大THD(或较少SNR)的音响系统所产生的音响比一个具有较低THD(或较大SNR)的系统所产生的音响失真要小。因此，已经提出了各种用于逼真评估声音失真的技术和装置。这些装置其中之一公开在4706290号美国专利中，它包含用于测量扬声器次谐波的初级和次级网络，以便使得到的结果将接近人的听觉。然而，当该设备在时域中用于测量计权的谐波失真时，其结果并不能很好地反映人的实际听觉感受。此外，该设备必须使用各种模拟电路，使得例如在高保真立体声系统中很难将电路参数精确调节到所希望的水准。另外一些类型预期用于评估音响失真的装置包括公开在正在审理的序号为08/133662的普通转让的申请中，名称为“用于评估声音失真的方法和装置”。该装置根据超过频率掩蔽阈值的一个差信号的功率密度谱，通过估算其感觉的能谱距离(perceptual spectrum distance)来测定在一个音响系统中的音响失真。然而，上述装置由于在测定声音失真时没考虑时间掩蔽效应，使得要测量与人的实际听觉相一致的声音失真能力有限。因此，本专利技术的主要目的是提供一种用于评估声音失真改进的装置和方法，其考虑了声音失真的频率的和时间的两种掩蔽效应，使得由此所得到的结果与人的实际听觉有逼真的一致性。本文所用的术语“时间掩蔽效应”表示一种现象，即对某一种声音的听力的听觉限值或阈值由于在时域中另外一种暂时的邻近声音的存在而提高;而术语“频率掩蔽效应”意指对某一种声音由于存在另一种在频域中的同时存在(即掩蔽)的声音，使其听力的听觉限值或阈值有所增加。根据本专利技术的一个方面，提供一种在音响系统中使用的用于评估声音失真的装置，其按照逐帧方式工作，该失真是在输入到音响系统的输入的数字音频信号和从该音响系统输出的数字音频信号之间出现的，其中所述的输入和输出的数字音响信号分别包括若干帧，该装置包含第一估算装置，用于对现时帧的输入数字音频信号估算功率密度谱;确定装置，用于对现时帧的输入数字音频信号根据其功率密度谱确定其频率掩蔽阈值;第二估算装置，用于对表示在输入数字音频信号的现时帧与它的对应的输出数字音频信号帧之间的差的差信号的功率密度谱进行估算;第三估算装置，用于根据该差信号的功率密度谱和该频率掩蔽阈值估算一个感觉的能谱距离;以及第四估算装置，用于对在输入的数字音频信号和它的对应的输出的数字音频信号帧之间的声音失真进行估算，估算是利用将已估算的感觉的能谱距离乘以一个计权因子，该计权因子是利用输入数字音频信号的现时帧和它的至少一个先前的帧的功率密度谱来计算的。根据本专利技术的另一个方面，提供一种在音响系统中使用的用于评估声音失真的方法，其按照逐帧方式工作，该失真是在输入到音响系统的输入数字音频信号与从该音响系统输出的输出数字音频信号之间出现的，其中所述的输入和输出数字音频信号分别包含若干帧，该方法包括的步骤是估算现时帧的输入数字音频信号的功率密度谱;根据该现时帧的输入数字音频信号的功率密度谱确定一个频率掩蔽阈值;估算表示在输入的数字音频信号的现时帧和它的对应的输出的数字音频信号帧之间的差的差信号的功率密度谱;根据该差信号的功率密度谱与该频率掩蔽阈值估算感觉的能谱距离;以及估算在输入的数字音频信号的现时帧和它的对应的输出数字音频信号帧之间的声音失真，这种估算是通过将已估算的感觉的能谱距离乘以一个计权因子，该计权因子是利用输入的数字音频信号的现时帧以及它的至少一个先前的帧的功率密度谱来计算的。通过结合附图对各优选实施例的如下介绍，本专利技术的上述和其它目的和特点将更加清楚，其中附图说明图1是表示本专利技术的用于评估声音失真的新颖装置的示意方块图;图2是描述图1所示的功率密度谱估算器的详细方块图。参阅图1，本专利技术的装置包含第一和第二功率密度谱估算器20和40、频率掩蔽阈值估算器30、感觉的能谱距离估算器50、计权因子计算器60、延迟电路70和乘法器80。加到一个音响系统(未表示)的第一帧或现时帧的输入数字音频信号X(n.i)顺序加到减法器10和第一功率密度谱估算器20上，该信号包含N个取样，即n＝0、1、2...N-1，估算器20用于对该信号实行从时域到频域的快速傅利叶变换。一“帧”用在这里是指音频信号的一部分，其对应于一固定数目的音频信号采样以及是一个对音频信号进行编码和解码的处理单位。下面转阅图2，该第一功率密度谱估算器20包含一开窗口单元(windowing block)21和一个快速傅利叶变换(FFT)单元22。开窗口单元21接收输入的数字音频信号X(n.i);并通过将输入的数字音频信号乘以预定的汉宁窗口函数进行开窗口处理。该预定的汉宁(hanning)窗口函数可以表示如下h(n)=0.58/3{1-cos(2πn/N)}]]>方程(1)其中N是正整数，以及n＝0、1、2...N-1。因此由开窗口单元21得到输出函数W(n.i)可以表达如下W(n，i)＝X(n，i)×h(n)方程(2)其中i是一个帧的注脚，n与以前限定的相同。从开窗口单元21得到的输出W(n，i)然后提供到用于估算该输出的功率密度谱的FFT单元22;在本专利技术的一个优选实施例中，该单元22对于心理声学模式Ⅰ(或MPEG(动画专家组)-音响设计者Ⅰ)包含一个512点的FFT。因此，该输入数字音频信号的功率密度谱X(k，i)，正如在本
所熟知的那样，由下式计算X(k,i)=10loglo｜1NΣn=0N-1w(n.i).e-j ω｜2dB 方程(3)]]>其中，ω为2πkn/N，K＝0、1...(N/Z)-1，N和n如前所限定的具有相同的意义。回过来参阅图1，在FFT单元2所计算的、输入数字音频信号的功率密度谱然后被提供到频率掩蔽阈值估算器30，该估算器30适合于根据输入的数字音频信号估算一个掩蔽阈值，信号X(k.i)并被提供到一个下文将完整介绍的计权因子计算器60。频率掩蔽阈值代表一个听觉限值、该限值是一个声音所固有的可听得到的限值或阈值与一个增量的和，该增量是由于在频域中存在另一个(掩蔽的)同时存在的声音所引起的一个增量，如在一篇题为“动画及伴音的编码”ISO/IEC/JTC1/SC29/WG11 NO501 MPEG 93(1993.7)中所介绍的，该文结合本文可供参考，在该文中，讨论所谓的心理声学的模式Ⅰ和Ⅱ是为了例如对与第一功率密度谱估算器20相关联介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在音响系统中使用的用于评估声音失真的装置，其按逐帧方式工作，该失真出现在输入到该音响系统的输入数字音频信号和从该音响系统输出的输出数字音频信号之间，其中所述的输入和输出的数字音频信号分别包括若干帧，该装置包含：第一估算装置，用于估算 输入的数字音频信号的现时帧的功率密度谱；确定装置，用于根据输入的数字音频信号的现时帧确定一个频率掩蔽阈值；第二估算装置，用于对表示输入数字音频信号的现时帧和它的对应的输出数字音频信号帧之间之差的差信号的功率密度谱进行估算；第三估 算装置，用于根据该差信号的功率密度谱和频率掩蔽或值，估算一个感觉的能谱距离；以及第四估算装置，用于估算在输入的数字音频信号的现时帧和它对应的输出数字音频信号帧之间的声音失真，估算是通过将已估算的感觉的能谱距离乘以一个计权因子，该计权因子 是利用输入的数字音频信号的现时帧和它的至少一个的先前帧的功率密度谱来计算的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：纯健，
申请(专利权)人：大宇电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]