CN102439585B - 从任意信号对提取共同及唯一分量 - Google Patents

Abstract

一种数字信号处理系统及方法将两个时域信号变换到频域中。对频域数据执行向量运算，借此将对于输入信号中的一者是唯一的信号分量路由到输出信号中的一者，将对于所述输入信号中的另一者是唯一的信号分量路由到所述输出信号中的另一者，且将对于两个信号是共同的信号分量路由到第三输出信号并任选地路由到第四输出信号。接着将频域输出信号变换回到时域中，从而形成相等数目个输出数据信号。以保持输入数据的总体信息内容的方式执行所述向量运算。

Description

从任意信号对提取共同及唯一分量

技术领域

本发明涉及数字信号处理且涉及一种用于通过从两个任意时域输入信号创建多个时域输出信号而确定任意信号之间的相关性的方法及设备。 

背景技术

在许多应用中，确定信号之间的相似性及相异性性为有用的。两个信号具有大量共同之处(正相关)或者其不具有大量共同之处(不相关或负相关)。其振幅为相似或不同的。一些明显的应用包含：在必须分离或组合多个音频通道时的音频信号分解与重构、在可获得同一信号的在不同噪声或干扰环境中的多个版本时的噪声或干扰减少、在可获得同一信号的经延迟不同时间量或经移位不同相位角的多个版本时的时间对准或相位对准。一般来说，这些应用包含其中两个信号相似及/或不同的程度的度量为有用的或其中表示那些相似或差异的实际信号为有用的任何情形。 

常规上，针对全带宽或几乎全带宽的信号研究这些属性。 

发明内容

根据本发明的数字信号处理装置能够：接受两个任意输入信号；对来自所述信号中的每一者的数据应用可逆变换(例如离散傅里叶变换)，使得可在频域中将每一者表示为二维向量集合；在逐频率基础上比较两个信号向量集合；在每一频率下将两个信号向量数学解析成三个新向量：一个表示对于所述输入信号中的第一者是唯一的信号内容，另一者表示对于所述输入信号中的第二者是唯一的信号内容，且最后一者表示对于两个输入信号是共同的信号内容；对所述三个经解析向量中的每一者应用逆变换(例如逆离散傅里叶变换)使得其表示唯一第一、唯一第二及共同信号的时域数据。此向量分解是以保持信息内容的方式执行，使得两个输入向量的向量和恰好等于三个经导出输出向量的向量和，第一输入向量恰好等于唯一第一输出向量与共同输出向量的二分之一的向量和，且第二输入向量恰好等于唯一第二输出向量与共同输出向量的二分之一的向量和。 

根据本发明构建的数字信号处理装置任选地能够：进一步将前述输出向量集合分解 成四个输出向量集合，第一集合表示对于所述输入信号中的第一者是唯一的信号内容，第二集合表示对于所述输入信号中的第二者是唯一的信号内容，第三集合表示对于两个输入信号是共同的内容且具有两个输入信号中的相同相位角，且第四集合表示对于两个输入信号是共同的内容但具有正交于第三输出信号的相位角的相位角；对四个经解析向量集合中的每一者应用逆变换(例如逆离散傅里叶变换)使得其分别表示过剩第一、过剩第二、共同同相及共同正交信号的时域数据。此向量分解是以保持信息内容的方式执行，使得两个输入向量的和恰好等于两个经导出“过剩”输出向量与两个经导出“共同”输出向量的和的两倍的和，第一输入向量恰好等于过剩第一输出向量与共同同相输出向量与共同正交向量的和，且第二输入向量恰好等于过剩第二输出向量与共同同相输出向量与共同正交向量的负向量的和。 

此外，此装置能够通过在适当考虑圆周卷积对线性卷积考虑因素、数据渐缩窗、重叠与相加技术、时变滤波等的情况下应用基于变换的滤波的标准信号处理惯例而对相连数据流执行这些运算。 

附图说明

本发明可采取各种组件及组件布置以及各种步骤及步骤布置的形式。图式是仅出于图解说明优选实施例的目的且不应解释为限制本发明。 

图1是根据本发明构造的数字信号处理系统的框图。 

图2是将第一输入及第二输入向量分解成共同、唯一第一及唯一第二向量的类属图形表示。 

图3是针对以下特定情况将第一输入及第二输入向量分解成共同、唯一第一及唯一第二向量的图形表示：其中将共同向量的相位角约束为介于第一输入与第二输入向量的相位角中间。 

图4是针对以下特定情况将第一输入及第二输入向量分解成共同、唯一第一及唯一第二向量的图形表示：其中将共同向量的相位角约束为等于第一输入与第二输入向量的向量和的相位角。 

图5是针对以下特定情况将第一输入及第二输入向量分解成共同、唯一第一及唯一第二向量的图形表示：其中共同向量等于常数“K”乘以第一输入与第二输入向量的向量和，唯一第一向量等于常数“1-K”乘以第一输入向量，且唯一第二向量等于常数“1-K”乘以第二输入向量。 

图6是针对以下特定情况将第一输入及第二输入向量分解成共同、唯一第一及唯一第二向量的图形表示：其中将共同向量与唯一第一向量之间的角及共同向量与唯一第二向量之间的角两者均约束为60°。 

图7是针对以下特定情况将第一输入及第二输入向量分解成共同、唯一第一及唯一第二向量的图形表示：其中将唯一第一向量约束为唯一第二向量的负向量。 

图8是针对以下特定情况将第一输入及第二输入向量分解成共同、唯一第一及唯一第二向量的图形表示：其中将两个输入向量中的较短者投影到较长者上。 

图9是针对以下特定情况将第一输入及第二输入向量分解成共同、唯一第一及唯一第二向量的图形表示：其中通过将第一输入信号内容的一部分移动到第二输入信号且反之亦然而人为地增加共同向量的相对内容。 

图10是针对以下特定情况将第一输入及第二输入向量分解成共同、唯一第一及唯一第二向量的图形表示：其中通过在提取唯一第一及唯一第二向量之前用介于0与1之间的因子缩放共同向量而人为地减小共同向量的相对内容。 

图11是针对以下特定情况将第一输入及第二输入向量分解成共同同相、共同正交、过剩第一及过剩第二向量的图形表示：其中将共同同相向量的相位角约束为等于第一输入与第二输入向量的向量和的相位角。 

具体实施方式

尽管已参考本发明的若干个实施例来展示并描述了本发明，但所属领域的技术人员将认识到，在本文中可在形式及细节上做出各种改变，此并不背离所附权利要求书所界定的本发明的精神及范围。 

本发明大体来说涉及分析彼此之间具有任意或未知关系的信号对，以便确定其共同享有的信号分量及对于每一者是唯一的分量。然而，本发明还可结合各种各样的多通道或多轨道信号使用，只要可成对地考虑与此些信号相关联的至少一些通道以用于分析即可。 

如本文中所使用，术语“任意时域信号”意指由例如以下各项的信号产生或获取装置产生或捕获的信号：线性或角运动传感器、振动传感器、加速度传感器、速度传感器、位置传感器或动量传感器；距离传感器、方向传感器、角度传感器或定向传感器；大小传感器、厚度传感器、深度传感器、体积传感器、形状传感器、几何形状传感器或配置传感器；温度变换器、压力变换器或力变换器；电磁接收器；电传感器或磁性传感器； 粒子检测器；频率检测器、周期性检测器、频谱检测器、相位检测器、调制检测器或失真检测器；噪声或熵检测器；质量传感器、密度传感器或化学组成传感器；例如硬度或粗糙度或者导热性或导电性或滞后等物理特性的指示器；反射率检测器、透射率检测器、吸收率检测器、折射率检测器或偏振检测器；电压传感器、电流传感器、电阻传感器、电容传感器、电感传感器或阻抗传感器；物态检测器或物相检测器；等等；所述对由第一输入数字时域信号与第二输入数字时域信号组成。 

在利用任意输入信号的方面中，本发明涉及通过以下操作来确定共同及唯一信号分量：在频域中比较两个输入信号，并在向量意义上将信号信息解析成“唯一第一”、“共同”及“唯一第二”信号分量或解析成“过剩第一”、“共同同相”、“共同正交”及“过剩第二”信号分量。在此优选方面中，本发明利用以下假设：两个任意输入信号之间的相似性可由其共同享有的同相信号分量且任选地由其共同享有的正交相位信号分量表示，且两个任意输入信号之间的相异性可由其不共同享有的信号分量表示。 

在其它情形下，本发明可提供抵达方向的指示；如果已知仅出现在第一输入信号中的信号分量已从一个方向抵达，且已知仅出现在第二输入信号中的分量已从另一方向抵达，那么可通过本发明提取同等地出现在两个输入信号中的分量并认为所述分量已从介于那些输入方向“中间”的方向抵达，且可通过本发明提取不同等地出现在两个输入信号中的分量并认为所述分量已从成比例地介于第一与第二输入方向之间的方向抵达(视情况)。 

在一个说明性实施例中，图1中展示关于实施本发明的基于计算机的信息处置系统(例如个人计算机)的实施方案的简化框图。待在下文中描述的个人计算机设备的所有元件为常规的且在此项技术中已众所周知，且应理解，还可在本发明中利用呈硬件、软件、固件或其任何组合形式的其它计算布置。 

举例来说，在某些实施例中，可利用通用中央处理单元来执行数字信号处理功能。在其它实施例中，可采用一个或一个以上专用处理器来执行处理。在其它实施例中，可采用专用数字信号处理器来执行数字信号的计算密集型处理，且其中使用通用中央处理单元来进行任何进一步处理及/或将经处理信号表示存储于电子存储器或其它数字存储媒体中。在又一些实施例中，可采用可(举例来说)以专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等实现的专用计算装置、硬件逻辑或有限状态机来全部地或部分地实施处理功能性。 

因此，尽管本发明涵盖多个处理器或处理装置的使用，但将认识到，为便于阐述，术语“处理器”还既定包括处理函数、模块或子例程(无论是以程序或软件逻辑还是硬 件逻辑实施)，且对多个处理器的提及也包括在共同硬件中享有或实施的此多个处理函数、模块或子例程。 

在设备的输入2处接收两个数字时域输入信号1a及1b。这些信号可为多通道或多轨道信号的个别部分，或者其可为任意信号或者具有未知或歧义内容。其可能已作为数字数据存储于某种大容量存储装置(例如计算机硬驱动器或数字磁带)上，或者其可能已经过某种先前数字信号处理设备，或者其可能已直接从模/数转换器的输出获得。 

将所述数字数据传递到波形存储器3及4，在所述存储器中所述数据经指派且依序写入到对应于变换计算5及6中的点数目的数目个存储器位置。 

所属领域的技术人员将认识到，数据的预处理及/或后处理可为必要的，给定变换中所包含的数据点与先前变换中所包含的数据点之间的某种重叠为合意的，在执行输出信号提取之前及之后对时域数据应用数据渐缩窗为合意的以避免边缘效应，输入时域数据的补零可为必要的以避免圆周卷积效应，且此全部表示用于变换域滤波[4]的标准信号处理惯例。 

在原型优选实施例中，信号参数在两个输入信号1a及1b中为等同的：取样速率为44100Hz，整数输入数据经转换成浮点，变换具有长度32768，其中从一个变换到下一变换具有8192个数据点的重叠，使用总体宽度为16384的以“旧”数据与“新”数据之间的拼接为中心的升余弦输入数据渐缩窗，其中每一端上具有8192个额外经补零点，且在计算机的中央处理单元(CPU)及/或浮点单元(FPU)中执行计算。 

变换计算5及6将数据块从时域转换到频域或更一般来说从数据域转换到变换域。所述变换可为将数据从一维数据域表示转换到二维变换域表示的多种可逆变换中的任一者，但通常未必是在优选实施例中实施的离散傅里叶变换。可使用的其它变换包含(但不限于)一般数学形式的离散小波变换及可逆变换： 

$X\left(k\right)={\mathrm{\Σ}}_{n=0}^{N-1}x\left(n\right)[A\cos (2\mathrm{\πkn}/N)+B\sin (2\mathrm{\πkn}/N)]$

(其中A、B可为实数、虚数、复数或零)，或者其等效形式，包含离散傅里叶变换、离散余弦变换、离散正弦变换、离散哈特利变换及啁啾Z变换；以及其各种实施方案，包含(但不限于)使用定义方程式的直接计算、线性代数/矩阵运算、使用FIR或IIR滤波器结构的卷积、多相滤波器库、子带滤波器及尤其是所谓的“快速”算法，例如快速傅里叶变换。 

根据标准信号处理惯例来选择变换的类型、变换的长度及后续数据集合之间的重叠量作为频率解析、对信号特性的改变快速做出响应的能力、时域瞬态性能与计算负载之 间的折衷。 

一旦处于变换域中，每一变换箱7及8就含有以常规信号处理方式解释为复数的二维值，所述复数表示处于对应于所述箱的频率下的所考虑信号的信号内容。这些复值中的每一者可以常规信号处理方式表达为向量、以直角坐标表达为实部及虚部或者等效地以极坐标表达为量值及相位。将箱数据7及8传递到向量解析器9，向量解析器9对所述箱数据执行向量算术。 

如图2中所指示，在解析器9内，于每一变换箱中，将第一输入向量26及第二输入向量27分解成分别标称地指定为“共同”、“唯一第一”及“唯一第二”的三个新向量28、29及30。所述过程以创建共同向量28开始，所述共同向量在概念上为表示第一与第二信号“共同”具有的信号内容的向量。 

用于计算共同向量28的方法包含(但不限于)图3到图8中所示的那些方法。由于不存在两个向量具有“共同”内容的唯一定义，因此所属领域的技术人员将认识到，可构想出其它数学上可行的方案。 

在图2及图3所表示的原型优选实施例中，将相位角定义为第一输入信号与第二输入信号的相位角的平均值，且通过使两个输入信号向量中的较短者到沿共同向量的方向的单位向量上的垂直投影加倍(以计及来自两个输入信号中的每一者的贡献)而获得共同量值。在实践中，向量解析方案的选择可基于关于特定信号内容的性能。 

一旦已创建共同向量28，就使用向量算术按“第一输入减去¹/₂共同”来计算唯一第一向量29，且按“第二输入减去¹/₂共同”来计算第二向量30。唯一第一向量在概念上为对于第一输入信号是唯一的信号内容，且唯一第二向量在概念上为对于第二输入信号是唯一的信号内容。在每一变换箱中，信息均被保持，因为共同28、唯一第一29与唯一第二30的向量和恰好等于第一输入26与第二输入27的向量和。此外，¹/₂共同31与唯一第一29的向量和恰好等于第一输入26，且¹/₂共同31与唯一第二30的向量和恰好等于第二输入27。 

针对所有变换箱重复此过程，从而得出三个新的完整变换块(指定为唯一第一10、共同11及唯一第二12)，分别将所述变换块传递到逆变换计算13、14及15。所述逆变换将所述块转换到数据域，其中所述块经存储于波形存储器16、17及18中，且接着遵循标准信号处理惯例而经后处理(如果必要)、对准、开窗并与来自先前及后续时间块的相似数据以适于其原始重叠、开窗及补零的方式组合，以分别在三个输出22信号23、24及25中的每一者中得出相连时域数据流19、20及21。 

在原型优选实施例中，对来自逆变换计算的输出应用具有宽度16384的矩形部分及 宽度16384的余弦部分的50％余弦渐变图基输出数据渐缩窗[5]。利用重叠与相加技术来重构时域数据，因为本发明本质上为信号相依时变线性滤波的形式，且当使用时变滤波器时，重叠与相加优于重叠与保存。通过适当手段将时间数据从浮点转换回到整数。 

可监视所得数据流19、20及21、将其存储为数字数据或视需要使其经过进一步信号处理。 

所有此向量操纵的结果为，将其中在两个输入信号中数据等同且同相的等同信号分量路由到共同输出信号。将唯一地出现在第一或第二输入信号中的信号分量分别仅仅路由到唯一第一或唯一第二输出信号。将在两个输入信号中等同但异相的信号分量视为唯一信号分量且不将其路由到共同输出信号。将为以上各项的组合的信号分量相应且成比例地路由到输出信号。此外，由于此过程是在变换域中在逐频率基础上重复的，因此本发明具有通过频率以及通过量值及相位或实部与虚部分离信号分量并将其相应地路由到输出信号的空前能力。 

此技术可变化以便实现一些所期望效应。 

举例来说，如果第一输入与第二输入信号具有非常少的共同之处，那么共同信号可缺乏内容。在此情形下，可期望合成一对信号使得从其提取的共同信号具有较大内容。为完成此，可将来自第一输入信号的某一量材料移动到第二输入信号中且反之亦然，从而形成“经修改第一输入”32及“经修改第二输入”33，如图9中所示；实例性情况等同于图3，只不过将第一输入的¹/₄加到第二输入，且将第二输入的¹/₄加到第一输入。接着，经修改第一输入32及经修改第二输入33而非第一输入26及第二输入27由向量解析器9利用，且所述过程如上文所描述以其它方式继续进行。 

相反地，如果第一输入与第二输入信号具有许多共同之处，那么共同信号可压倒其它信号。在此情形下，可期望从经提取共同信号排除共同内容中的一些内容。为完成此，一旦经创建，就可将共同向量28的量值乘以0与1之间的比例因子，从而得出“经修改共同”34，如图10中所指示；实例性情况等同于图3，只不过比例因子设定为¹/₂。接着按“第一输入减去¹/₂经修改共同”来计算唯一第一向量29，且按“第二输入减去¹/₂经修改共同”来计算唯一第二向量30。在每一情况下，总体信息内容仍被保持，因为在前者中共同28、唯一第一29与唯一第二30的向量和恰好等于第一输入26与第二输入27的向量和，且在后者中，经修改共同34、唯一第一29与唯一第二30的向量和恰好等于第一输入26与第二输入27的向量和。 

不需要在所有频率下均一地应用图9及图10中所示的修改。预期一些信号可从在一些频率下的共同信号内容的增强及在其它频率下的减小(其中不对剩余部分进行修 改)中获益为相当合理的。 

最后，图11展示其中将来自图4的唯一第一29/唯一第二30向量中的每一者分解成两个分量向量的变体，所述两个分量向量中的至少一者正交于共同28向量。这些定义产生四个输出向量：共同同相35(等于¹/₂共同28)、共同正交36(其中共同正交36向量的正方向已经任意地定义使得其位于共同28的与第一输入26相同的侧上)、过剩第一37及过剩第二38。此与图2到图8的标准方法形成对比，所述标准方法仅产生三个输出向量：共同28、唯一第一29及唯一第二30。图11的四个向量是以相似于先前三向量情况的方式导出；共同正交36等于唯一第一29的投影或唯一第二30的投影的负投影(以较短者为准)，按“第一输入减去共同同相减去共同正交”来计算过剩第一37(且在一些情况下其可等于0)，并按“第二输入减去共同同相加上共同正交”来计算过剩第二38(且在一些情况下其可等于0)。在每一变换箱中，信息内容可被保持，因为共同同相35的两倍、±共同正交36、过剩第一37及过剩第二38的向量和恰好等于第一输入26与第二输入27的向量和。此外，共同同相35、共同正交36与过剩第一37的向量和恰好等于第一输入26，且共同同相35、共同正交36的负向量与过剩第二38的向量和恰好等于第二输入27。 

图11中所示的变体需要四个而非三个逆变换运算以返回到时域，但允许获得共同同相及共同正交时域数据两者。标准共同28、唯一第一29及唯一第二30信号可从共同同相35、共同正交36、过剩第一37及过剩第二38获得，如下：共同28等于共同同相35的两倍、唯一第一29等于过剩第一37加上共同正交36，且唯一第二30等于过剩第二38减去共同正交36。 

所属领域的技术人员将认识到，虽然在优选实施例中向量计算是在计算机的FPU中执行，但可在无例如正弦、余弦及反正切的显式超越函数的情况下执行相似计算。定点算术、函数近似、查找表及/或向量操纵(例如叉积、点积)及坐标旋转以及其它全部被认为是可借以解析向量的可行手段。 

虽然已以一定程度的特殊性描述了本发明，但应认识到所属领域的技术人员可在不背离本发明的精神及范围的情况下更改本发明的元素。本发明的实施例中的一者可经实施为驻存于大体如上文所描述的一个或一个以上基于计算机的信息处置系统的主存储器中的指令集合。所述指令集合可存储于另一计算机可读存储器中(例如硬盘驱动器中或可装卸存储器中，例如供在DVD-ROM或CD-ROM驱动器中利用的光盘、供在磁性媒体驱动器中利用的磁性媒体、供在磁光驱动器中利用的磁光盘、供在软光驱动器中利用的软光盘或供在卡槽中利用的存储器卡)，直到计算机系统需要为止。此外，所述指 令集合可存储于另一计算机的存储器中且在用户需要时经由局域网络或广域网络(例如因特网)传输。另外，所述指令可以小应用程序的形式经由网络传输，所述小应用程序是在传输到计算机系统之后而非在传输之前解释。所属领域的技术人员将了解，指令集合或小应用程序的物理存储以物理方式改变其以电方式、以磁性方式、以化学方式、以物理方式、以光学方式或以全息方式存储到的媒体，使得所述媒体携载计算机可读信息。 

应理解，本发明并不限于本文中作为说明性而阐述的特定实施例，而是涵盖例如其属于以上权利要求书的范围内的经修改形式。 

参考文献 

所引用的所有参考文献均以全文引用的方式并入本文中。 

[1]“环绕音效的过去、现在与未来(Surround Sound Past，Present，and Future)”，约瑟夫·赫尔(Joseph Hull)，杜比实验室公司(Dolby Laboratories Inc.)，第1-2页。 

[2]赫尔，在前面所引用的书中，第2-3页。 

[3]“5-2-5矩阵系统的进展(Progress in5-2-5Matrix Systems)”，大卫·格里辛格(David Griesinger)，词汇库，第2-3页。 

[4]“数字信号处理(Digital Signal Processing)”，艾伦V.奥本海姆(Alan V.Oppenheim)及罗纳德W.沙菲尔(Ronald W.Schafer)，普伦蒂斯霍尔公司(Prentice-Hall，Inc.)，第3.8章节。 

[5]“关于窗在具有离散傅里叶变换的谐波分析中的使用(On the use of Windows for Harmonic Analysis with the Discrete Fourier Transform)”，弗雷德里克J.哈里斯(Frederic J.Harris)，IEEE会刊，第66卷，第1期，1978年1月。 

Claims (30)

1.一种用于从第一任意时域输入信号及第二任意时域输入信号创建多个时域信号的数字信号处理方法，所述方法包括：

(a)对所述第一任意时域输入信号及对所述第二任意时域输入信号应用时域/频域变换，以便在多个频率中的每一者下将所述第一任意时域输入信号及所述第二任意时域输入信号表示为一对向量；

(b)将在步骤(a)中产生的向量对数学解析成三个经导出向量：表示对于所述第一任意时域输入信号是唯一的信号内容的唯一第一向量、表示对于所述第二任意时域输入信号是唯一的信号内容的唯一第二向量以及表示对于所述第一任意时域输入信号及所述第二任意时域输入信号两者是共同的信号内容的共同向量，使得所述唯一第一向量与所述共同向量的二分之一的向量和等于表示所述第一任意时域输入信号的所述向量，且所述唯一第二向量与所述共同向量的剩余二分之一的向量和等于表示所述第二任意时域输入信号的所述向量；及

(c)对在步骤(b)中产生的所述经导出向量应用频域/时域变换以产生唯一第一输出时域信号、唯一第二输出时域信号及共同输出时域信号；所述唯一第一输出时域信号、所述唯一第二输出时域信号及所述共同输出时域信号当在另一信号处理装置中经进一步比较、分析、操纵及/或检测及/或在示波器或其它信号显示装置上以人类可感知形式再现时共同地表示任意时域输入信号对相似或相异的程度或者指示所述任意时域输入信号的分量的抵达方向。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述唯一第一、唯一第二及共同向量中的每一者为二维的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在步骤(a)中，表示所述第一任意时域输入信号及所述第二任意时域输入信号的所述向量的所述分量表示实值及虚值。

4.根据权利要求2所述的方法，其中在步骤(a)中，表示所述第一任意时域输入信号及所述第二任意时域输入信号的所述向量的所述分量表示相位角及量值，且步骤(b)包括针对每一向量对，创建一共同向量，所述共同向量具有介于所述向量对的所述相位角之间的相位角且具有等于所述向量对中的较短向量到沿所述共同向量的方向延伸的单位向量上的垂直投影的长度的倍数的量值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中步骤(b)包括针对每一向量对，创建一共同向量，所述共同向量具有等于所述向量对的所述相位角的平均值的相位角且具有等于所述向量对中的较短向量到沿所述共同向量的方向延伸的单位向量上的垂直投影的所述长度的两倍的量值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中第一输入向量表示所述第一任意时域输入信号且第二输入向量表示所述第二任意时域输入信号，且步骤(b)包括通过使用向量算术从所述第一输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第一向量，并通过使用向量算术从所述第二输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第二向量。

7.根据权利要求4所述的方法，其中步骤(b)包括针对每一向量对，创建一共同向量，所述共同向量具有等于为构成所述向量对的两个向量的和的向量的相位角的相位角且具有等于所述向量对中的较短向量到沿所述共同向量的方向延伸的单位向量上的垂直投影的所述长度的两倍的量值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中第一输入向量表示所述第一任意时域输入信号且第二输入向量表示所述第二任意时域输入信号，且步骤(b)包括通过使用向量算术从所述第一输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第一向量，并通过使用向量算术从所述第二输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第二向量。

9.根据权利要求4所述的方法，其中步骤(b)包括针对每一向量对，创建一共同向量，所述共同向量具有等于构成所述向量对的所述向量中的一者的相位角的相位角且具有等于所述向量对中的较短向量到沿所述共同向量的方向延伸的单位向量上的垂直投影的所述长度的两倍的量值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中第一输入向量表示所述第一任意时域输入信号且第二输入向量表示所述第二任意时域输入信号，且步骤(b)包括通过使用向量算术从所述第一输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第一向量，并通过使用向量算术从所述第二输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第二向量。

11.根据权利要求1所述的方法，其中第一输入向量表示所述第一任意时域输入信号且第二输入向量表示所述第二任意时域输入信号，且步骤(b)进一步包括针对至少一些频率，在创建所述共同向量之前将所述第一输入向量的预定部分加到所述第二输入向量并在创建所述共同向量之前将所述第二输入向量的预定部分加到所述第一输入向量。

12.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)进一步包括针对至少一些频率，首先创建所述共同向量并在创建所述唯一第一及唯一第二向量之前将所述共同向量乘以比例因子。

13.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中，所述向量对中的第一输入向量表示所述第一任意时域输入信号且第二输入向量表示所述第二任意时域输入信号，且其中所述方法进一步包括在步骤(c)之前，进一步处理所述唯一第一、唯一第二及共同向量以创建等于所述共同向量的二分之一的共同同相向量、等于所述唯一第一向量及所述唯一第二向量的负向量中的较短者的共同正交向量、等于所述第一输入向量减去所述共同同相向量减去所述共同正交向量的过剩第一向量及等于所述第二输入向量减去所述共同同相向量加上所述共同正交向量的过剩第二向量。

14.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中，所述向量对中的第一输入向量表示所述第一任意时域输入信号且第二输入向量表示所述第二任意时域输入信号，且其中步骤(b)包括对在步骤(a)中产生的向量对进行数学解析使得所述共同、唯一第一与唯一第二向量的向量和恰好等于所述第一输入与第二输入向量的向量和，借此在所述多个频率中的每一者下保持信息内容。

15.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中，所述向量对中的第一输入向量表示所述第一任意时域输入信号且第二输入向量表示所述第二任意时域输入信号，且其中步骤(b)包括对在步骤(a)中产生的向量对进行数学解析使得所述共同向量的二分之一与所述唯一第一向量的所述向量和恰好等于所述第一输入向量，且所述共同向量的二分之一与所述唯一第二向量的所述向量和恰好等于第二输入向量，借此在所述多个频率中的每一者下保持信息内容。

16.一种用于从第一数字任意时域输入信号及第二数字任意时域输入信号创建多个时域信号的数字信号处理装置，所述多个时域信号可在另一信号处理装置中经比较、分析、操纵及/或检测及/或在示波器或其它信号显示装置上以人类可感知形式再现；所述装置包括：

存储器；

时域/频域变换器，其响应于所述第一数字任意时域输入信号而在多个频率中的每一者下产生表示所述第一数字任意时域输入信号的第一输入向量并响应于所述第二数字任意时域输入信号而在所述多个频率中的每一者下产生表示所述第二数字任意时域输入信号的第二输入向量，且将所述第一输入向量及所述第二输入向量存储于所述存储器中；

向量解析器，其在所述多个频率中的每一者下从所述存储器检索对应于所述频率的第一输入向量及第二输入向量并将所述第一输入向量及所述第二输入向量数学解析成三个经导出向量：表示对于所述第一数字任意时域输入信号是唯一的信号内容的唯一第一向量、表示对于所述第二数字任意时域输入信号是唯一的信号内容的唯一第二向量及表示对于所述第一数字任意时域输入信号及所述第二数字任意时域输入信号两者是共同的信号内容的共同向量，使得所述唯一第一向量与所述共同向量的二分之一的向量和等于所述第一输入向量，且所述唯一第二向量与所述共同向量的剩余二分之一的向量和等于所述第二输入向量；及

频域/时域变换器，其响应于所述唯一第一向量而产生唯一第一输出时域信号、响应于所述唯一第二向量而产生唯一第二输出时域信号并响应于所述共同向量而产生共同输出时域信号。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述唯一第一、唯一第二及共同向量中的每一者为二维的。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述时域/频域变换器用表示实值及虚值的分量产生所述第一输入向量及所述第二输入向量。

19.根据权利要求17所述的装置，其中所述时域/频域变换器用表示相位角及量值的分量产生所述第一输入向量及所述第二输入向量，且其中所述向量解析器在每一频率下创建一共同向量，所述共同向量具有介于所述第一输入向量与所述第二输入向量的所述相位角之间的相位角且具有等于所述第一输入向量及所述第二输入向量中的较短向量到沿所述共同向量的方向延伸的单位向量上的垂直投影的长度的倍数的量值。

20.根据权利要求19所述的装置，其中所述向量解析器在每一频率下创建一共同向量，所述共同向量具有等于所述第一输入向量与所述第二输入向量的所述相位角的平均值的相位角且具有等于所述第一输入向量及所述第二输入向量中的较短向量到沿所述共同向量的方向延伸的单位向量上的垂直投影的所述长度的两倍的量值。

21.根据权利要求20所述的装置，其中所述向量解析器通过使用向量算术从所述第一输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第一向量，并通过使用向量算术从所述第二输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第二向量。

22.根据权利要求19所述的装置，其中所述向量解析器在每一频率下创建一共同向量，所述共同向量具有相位角等于向量的相位角，所述向量等于所述第一输入向量与所述第二输入向量的和，且所述共同向量具有等于所述第一输入向量及所述第二输入向量中的较短向量到沿所述共同向量的方向延伸的单位向量上的垂直投影的所述长度的倍数的量值。

23.根据权利要求22所述的装置，其中所述向量解析器通过使用向量算术从所述第一输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第一向量，并通过使用向量算术从所述第二输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第二向量。

24.根据权利要求19所述的装置，其中所述向量解析器在每一频率下创建一共同向量，所述共同向量具有等于所述第一输入向量及所述第二输入向量中的一者的相位角的相位角且具有等于所述第一输入向量及所述第二输入向量中的较短向量到沿所述共同向量的方向延伸的单位向量上的垂直投影的所述长度的倍数的量值。

25.根据权利要求24所述的装置，其中所述向量解析器通过使用向量算术从所述第一输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第一向量，并通过使用向量算术从所述第二输入向量中减去所述共同向量的二分之一来产生唯一第二向量。

26.根据权利要求16所述的装置，其中所述向量解析器针对至少一些频率在创建所述共同向量之前将所述第一输入向量的预定部分加到所述第二输入向量并在创建所述共同向量之前将所述第二输入向量的预定部分加到所述第一输入向量。

27.根据权利要求16所述的装置，其中所述向量解析器针对至少一些频率首先创建所述共同向量并在创建所述唯一第一及唯一第二向量之前将所述共同向量乘以比例因子。

28.根据权利要求16所述的装置，其中所述向量解析器包括一机构，所述机构进一步处理所述唯一第一、唯一第二及共同向量以创建等于所述共同向量的二分之一的共同同相向量、等于所述唯一第一向量及所述唯一第二向量的负向量中的较短者的共同正交向量、等于所述第一输入向量减去所述共同同相向量减去所述共同正交向量的过剩第一向量、及等于所述第二输入向量减去所述共同同相向量加上所述共同正交向量的过剩第二向量。

29.根据权利要求16所述的装置，其中所述向量解析器对所述第一输入向量及所述第二输入向量进行数学解析使得所述共同、唯一第一与唯一第二向量的向量和恰好等于所述第一输入与第二输入向量的向量和，借此在所述多个频率中的每一者下保持信息内容。

30.根据权利要求16所述的装置，其中所述向量解析器对所述第一输入向量及所述第二输入向量进行数学解析使得所述共同向量的二分之一与所述唯一第一向量的所述向量和恰好等于所述第一输入向量，且所述共同向量的二分之一与所述唯一第二向量的所述向量和恰好等于第二输入向量，借此在所述多个频率中的每一者下保持信息内容。