[發(fā)明專利]具有噪聲檢測(cè)和響度下降檢測(cè)的響度控制

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380037168.3
• 申請(qǐng)日: 2013-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104471855B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·史密斯;A·沃納;J·湯普森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: DTS公司
• 主分類號(hào): H03G3/20
• 分類號(hào): H03G3/20
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 宋巖

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求享有于2012年7月12日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.61/670,991、以及于2012年7月12日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.61/671,005的權(quán)益，這些申請(qǐng)通過(guò)引用合并于此，如同充分闡述一樣。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及響度控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

響度控制系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成根據(jù)具有不同響度水平的輸入音頻信號(hào)生成具有均勻響度水平的輸出音頻信號(hào)。這些系統(tǒng)可以在例如音頻廣播鏈的應(yīng)用中使用，以及在音頻回放設(shè)備中使用，在所述音頻回放設(shè)備中，可以使用不同響度水平的多內(nèi)容源。響度控制系統(tǒng)的一個(gè)示例目標(biāo)可以是自動(dòng)提供具有均勻的平均響度水平的輸出信號(hào)，消除了聽(tīng)者要持續(xù)調(diào)整對(duì)他們的回放設(shè)備的音量控制的需要。

與響度控制系統(tǒng)有關(guān)的是自動(dòng)增益控制(AGC)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)范圍控制(DRC)系統(tǒng)。AGC系統(tǒng)是現(xiàn)代響度控制系統(tǒng)的先驅(qū)，并且在通信和廣播應(yīng)用方面具有較長(zhǎng)的歷史，其中，許多早期設(shè)計(jì)被實(shí)施為模擬電路。AGC系統(tǒng)可以通過(guò)將輸入信號(hào)與時(shí)變?cè)鲆嫘盘?hào)相乘來(lái)運(yùn)行，其中，所述增益信號(hào)被控制以使輸出信號(hào)的客觀測(cè)量被標(biāo)準(zhǔn)化(normalize)成預(yù)定的目標(biāo)水平。可以使用例如均方根(RMS)測(cè)量、峰值測(cè)量、幅度測(cè)量、或能量測(cè)量之類的客觀測(cè)量。現(xiàn)有的AGC設(shè)計(jì)的一個(gè)缺陷在于感知的輸出信號(hào)的響度仍然會(huì)不可預(yù)測(cè)。這是因?yàn)樾睦砺晫W(xué)現(xiàn)象——感知的響度是主觀測(cè)量，其僅大致與客觀測(cè)量(例如，RMS水平、峰值水平、幅度水平或能量水平)相關(guān)。因此，盡管AGC可能足以控制輸出信號(hào)的RMS值，但是其不能必然導(dǎo)致感知的響度是均勻的。

DRC系統(tǒng)也與響度控制系統(tǒng)有關(guān)，但是具有稍微不同的目標(biāo)。DRC系統(tǒng)假設(shè)信號(hào)的長(zhǎng)期平均水平已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)化成期望的水平，并且試圖僅修改短期動(dòng)態(tài)。DRC系統(tǒng)可以將所述動(dòng)態(tài)壓縮，以使響亮的事件衰減，并且安靜的事件放大。這不同于響度控制系統(tǒng)要對(duì)信號(hào)的平均響度水平進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、同時(shí)保持短期信號(hào)動(dòng)態(tài)的目標(biāo)。

現(xiàn)代響度控制系統(tǒng)試圖通過(guò)從心里聲學(xué)和響度感知的領(lǐng)域引入知識(shí)來(lái)改善AGC設(shè)計(jì)和DRC設(shè)計(jì)。響度控制系統(tǒng)可以通過(guò)估計(jì)輸入信號(hào)的感知響度和控制時(shí)變?cè)鲆妗⑹沟幂敵鲂盘?hào)的平均響度水平可以被標(biāo)準(zhǔn)化成預(yù)定的目標(biāo)響度水平的方式來(lái)運(yùn)行。

現(xiàn)有的響度控制系統(tǒng)的問(wèn)題在于沒(méi)有在期望的內(nèi)容與不期望的噪聲之間做出區(qū)別，使得大于預(yù)定閾值的所有低水平音頻內(nèi)容都被放大。針對(duì)現(xiàn)有的響度控制系統(tǒng)的常見(jiàn)的問(wèn)題信號(hào)是具有平穩(wěn)的背景噪聲的演講。如果在演講中存在長(zhǎng)間歇，那么響度控制系統(tǒng)會(huì)開(kāi)始放大背景噪聲。所導(dǎo)致的信噪比(SNR)的降低對(duì)于一些聽(tīng)者而言會(huì)是反感的。期望的是，響度控制系統(tǒng)避免噪聲水平的相對(duì)放大，因此保持輸入信號(hào)的SNR。

對(duì)于響度控制系統(tǒng)的另一挑戰(zhàn)的場(chǎng)景是在不負(fù)面地限制內(nèi)容內(nèi)短期信號(hào)動(dòng)態(tài)的情況下，維持均勻的平均響度水平。對(duì)響度變化快速反應(yīng)的系統(tǒng)可以始終實(shí)現(xiàn)期望的目標(biāo)水平，但是以降低的短期信號(hào)動(dòng)態(tài)為代價(jià)。另一方面，對(duì)響度變化反應(yīng)較慢的系統(tǒng)可能不能有效地控制響度水平，或者可能呈現(xiàn)出明顯的偽像(artifact)，例如，在輸入信號(hào)響度水平的較大變化期間的斜坡。較大的長(zhǎng)期響度變化在內(nèi)容間轉(zhuǎn)變期間最常見(jiàn)，例如，程序轉(zhuǎn)變或內(nèi)容源變化。期望的是，通過(guò)不同方式解決響度控制系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)容內(nèi)和內(nèi)容間波動(dòng)，使得保持內(nèi)容內(nèi)短期信號(hào)動(dòng)態(tài)、同時(shí)快速控制較大的內(nèi)容間響度轉(zhuǎn)變。

發(fā)明內(nèi)容

響度控制系統(tǒng)和方法可以將音頻內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化成預(yù)定的響度水平。如果音頻內(nèi)容包括平穩(wěn)的背景噪聲，那么該背景噪聲也會(huì)被標(biāo)準(zhǔn)化成目標(biāo)響度水平。可以使用內(nèi)容對(duì)噪聲分類來(lái)檢測(cè)噪聲信號(hào)，并且可以基于噪聲檢測(cè)來(lái)調(diào)整響度控制系統(tǒng)或方法，以保持輸入信號(hào)的SNR。噪聲信號(hào)可以通過(guò)在頻域或時(shí)域中的信號(hào)分析來(lái)檢測(cè)。響度控制系統(tǒng)還會(huì)在內(nèi)容從高的長(zhǎng)期響度水平轉(zhuǎn)變到較低的長(zhǎng)期響度水平時(shí)產(chǎn)生不期望的音頻偽像。這種響度下降可以被檢測(cè)到，并且響度控制系統(tǒng)可以被調(diào)整以在響度水平之間的轉(zhuǎn)變期間將不期望的偽像最小化。