[發明專利]音頻信號動態范圍壓縮

有效

• 申請號: 201811443857.5
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN110728985B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 游余立
• 申請（專利權）人: 國光電器股份有限公司
• 主分類號: G10L19/00
• 分類號: G10L19/00;G10L21/02;G10L25/51;G10L21/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 陸建萍;楊明釗

本申請公開了音頻信號動態范圍壓縮。提供了用于壓縮音頻信號的動態范圍的系統、方法和技術。在一個實現方式中：獲得輸入音頻信號，并基于該信號和期望的輸出范圍提供時變增益信號。隨后將時變的初步增益信號施加到輸入音頻信號以提供輸出音頻信號。時變增益信號的提供包括使用攻擊增益響應時間和釋放增益響應時間作為濾波參數對基于輸入音頻信號的信號進行低通濾波，其中響應于確定輸入音頻信號中出現瞬變，攻擊增益響應時間減少，而釋放增益響應時間增加。

發明領域

本發明除其他方面之外涉及與音頻信號范圍的動態壓縮(例如，從信號的最小電平到其最大電平)相關的并且可以用于例如在更好地防止或限制音頻失真和/或對輸出設備(諸如揚聲器或耳機)的損壞的同時提高音頻信號的音量，以及總體上改善收聽體驗的系統、方法和技術。

背景

某些音頻通道的動態范圍有時比可用的輸出設備(諸如擴音器)能夠精確或清晰地產生的范圍寬得多。例如，當音頻信號低時，重現的聲音可能聽不見，而當音頻信號高時，重現的聲音可能削波或過載。看電影的人可能需要在喧鬧場景過程中調低音量，而在安靜場景的過程中調高音量。

動態范圍壓縮試圖解決這些問題。它指的是一類用于減小音頻信號的動態范圍以適應回放設備和/或情景要求的技術。在D.Giannoulis、M.Massberg和J.Reiss于2012年在Journal of Audio Engineering Society 60：第399-408頁發表的“Digital DynamicRange Compressor Design-A Tutorial and Analysis”(其在本文中被稱為“Giannoulis2012”)中給出了這種技術的回顧。

一種傳統的實現方式是圖1中所示的動態范圍壓縮器(DRC)5。在那里，Abs模塊10執行絕對值運算，而Log模塊12執行對數函數。在更具體的實現方式中，Log模塊12將輸入值轉換成分貝，如下所示：

X_G(n)＝20log₁₀(|x(n)|)，

其中，x(n)表示輸入信號，并且X_G(n)表示在第n個采樣周期處的轉換信號。

增益計算機14然后實現靜態范圍壓縮，例如，如下(來自Giannoulis 2012)：

其中，T、R和w分別是指定閾值、壓縮比和拐點寬度(knee width)。如本文所用，術語“靜態”指的是不參考其他輸入值(即，其他時間點處的輸入值)對單獨輸入值的修改。增益計算機14的其他實現方式也是可能的，諸如在Rane Corporation于2005年的“DynamicProcessors-TechnologyApplication Tips”(在本文中稱為“Rane 2005”)中給出的任何實現方式，例如包括前述壓縮與擴展器和限制器的組合。

如圖1所示，然后在減法器15中從增益計算機14的輸入中減去增益計算機14的輸出，以獲得以下負增益信號：

X_L＝X_G-Y_G 方程2

其被輸入到電平檢測器16中，用于基本上對X_L，應用平滑化操作以獲得信號電平的平滑化表示。電平檢測器16有許多可能的實現方式，包括Giannoulis 2012中描述的那些中的任一個。在一個特定示例中，電平檢測器16執行以下運算：

Y₁(n)＝max(X_L(n)，α_RY₁(n-1)+(1-α_R)X_L(n))