[發(fā)明專利]用于調(diào)平音頻信號的響度變化的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380019366.7
• 申請日: 2013-04-02
• 公開（公告）號: CN104221284B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安德魯·P·賴利;邁克爾·史密瑟斯;杰弗里·里德米勒
• 申請（專利權(quán)）人: 杜比實驗室特許公司
• 主分類號: H03G7/00
• 分類號: H03G7/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 杜誠,李春暉

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2012年4月12日提交的美國臨時專利申請No.61/623,253和于2012年12月19日提交的美國臨時專利申請No.61/739,545的優(yōu)先權(quán)，在此通過引用將它們中的每個的全部內(nèi)容合并到本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容一般地涉及信號處理，更具體地，涉及用于對音頻信號的響度變化進行調(diào)平的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在許多情況下，尤其對于廣播電視網(wǎng)絡(luò)，響度調(diào)平或者音頻信號的響亮部分與柔和部分之間范圍的自動減小是所希望的。差的創(chuàng)作實踐導(dǎo)致電視節(jié)目、廣告或這兩者中響度級的廣泛變化，并且具有明顯不同的響度級的節(jié)目或廣告頻繁地連接。電視觀眾經(jīng)常發(fā)覺他們自己對他們的電視或聲音重放系統(tǒng)調(diào)節(jié)音量控制以彌補這些變化；然而，這些觀眾的反應(yīng)時間經(jīng)常不夠快得足以避免煩擾。另外，一些節(jié)目(例如電影)具有非常高的動態(tài)范圍。對家庭收聽來說這些范圍通常太寬，其中，聽到對話所要求的音量位置可能產(chǎn)生很高響度級的音效和音樂，這可能干擾家中的其他人。

現(xiàn)有的用于響度調(diào)平的方法包括壓縮器方法和限制器方法。這些方法在時間上對音頻信號水平或功率進行積分。積分時間越短，算法就能夠越快地測量和調(diào)整響度的短期波動。積分時間越長，平均響度受到的影響就越大，但是短期波動持續(xù)。通常，這些方法通過同時對整個音頻信號，即，所有頻率進行增益調(diào)整來進行操作。這可能導(dǎo)致可聽偽聲，例如“喘息效應(yīng)”或“抽氣效應(yīng)”。最近，開發(fā)出了用于響度測量和調(diào)整的心理聲學(xué)方法，例如于2007年4月26日公開的Seefeldt等人的美國專利申請公開No.2007/0092089A1中所描述的，在此通過引用將其全部內(nèi)容合并到本文中。這些算法使用譜分析和人類聽覺模型以隨頻率變化和隨所測量的響度級變化的方式來調(diào)整音頻。這些方法在調(diào)整毫秒到秒的時間尺度的短期響度中表現(xiàn)很好，具有非常少的可聽偽聲。US2010/0046765A1描述了包括第一部分和第二部分的電視裝置，第一部分被配置成估計響度的長期算術(shù)平均，第二部分被配置成抑制響度的短脈沖。US2007/0291959A1描述了計算和調(diào)整感知響度的方法。US2008/0253586A1描述了控制音頻響度的系統(tǒng)及方法。US2010/0272290A1描述了提高節(jié)目邊界處的響度一致性的方法。US2011/0150242A1描述了自適應(yīng)響度調(diào)平的方法。WO2007/127023A1描述了使用特定的基于響度的聽覺事件檢測的音頻增益控制。

區(qū)別于響度級，也存在用于客觀地測量音頻信號的感知響度的方法。示例包括A加權(quán)、B加權(quán)和C加權(quán)功率測量以及響度的心理聲學(xué)模型，例如在“Acoustics-Method for calculating loudness level”ISO 532(1997)和美國專利申請公開No.2007/0092089A1中所描述的。加權(quán)的功率測量通過以下方式操作：獲得輸入音頻信號；施加加強更可被感知的敏感頻率而削弱較不可被感知的敏感頻率的已知的濾波器；然后在預(yù)定時間長度上對經(jīng)濾波的信號的功率求平均。最近開發(fā)出的ITU-R BS.1770-2客觀響度測量標(biāo)準使用類似于B加權(quán)的加權(quán)濾波器，并且根據(jù)最終平均功率計算來消除音頻信號的安靜的或靜音的部分。

心理聲學(xué)方法通常更復(fù)雜，并且旨在更好地對人耳的工作進行建模。這種心理聲學(xué)方法將信號劃分成模仿耳朵的頻率響應(yīng)和靈敏度的頻帶，然后在考慮心理聲學(xué)現(xiàn)象的情況下對這些帶進行操作和積分，心理聲學(xué)現(xiàn)象例如頻率掩蔽和時間掩蔽以及具有變化的信號強度的響度的非線性感知。所有這些方法的目的在于得出與音頻信號的主觀印象密切匹配的數(shù)值測量。通常，這些方法對測量音頻信號的例如其中音頻信號長度是30秒或更多并且通常是數(shù)分鐘或數(shù)小時的長期感知的響度是有用的。多年來，這些客觀測量算法的發(fā)展和接受伴隨有主觀測試，即將客觀算法的測量與人的收聽進行比較。