CN102790933A - 区分信号信息内容和控制信号处理功能的音频系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及区分信号信息内容和控制信号处理功能的音频系统和方法。一种消费者音频系统具有被耦合用于接收音频信号的信号处理器。将音频信号采样成多个帧。根据声音生成源的类型或者频率内容将采样的音频帧分离成子帧。时域处理器根据分离子帧生成时域参数。频域处理器根据分离子帧生成频域参数。时域处理器或者频域处理器可以检测音频信号的音符的开始。签名数据库具有签名记录，每个签名记录具有时域参数和频域参数以及控制参数。识别检测器匹配分离子帧的时域参数和频域参数与签名数据库的签名记录。匹配签名的控制参数记录信号处理器的控制操作。

Description

区分信号信息内容和控制信号处理功能的音频系统和方法
国内优先权要求
本申请是于2011年5月17日提交的美国专利申请号13/109,665的部分继续申请并且按照35 U.S.C. § 120要求对前述母申请的优先权。
技术领域
本发明主要地涉及音频系统并且更具体地涉及一种使用自适应智能区分消费者音频生成的音频信号的动态内容并且控制与音频信号关联的信号处理功能的音频系统和方法。
背景技术
音频音响系统常用来放大信号并且再现可听声音。声音生成源（诸如蜂窝电话、移动音响系统、多媒体播放器、家庭娱乐系统、因特网流发送、计算机、笔记本计算机、视频游戏或者其他电子设备）生成电音频信号。向音频放大器路由音频信号，该音频放大器控制量值并且对音频信号执行其他信号处理。音频放大器可以执行滤波、调制、失真增强或者减少、声音效果和其他信号处理功能以增强音频信号的音质和频率性质。向扬声器发送放大的音频信号以将电信号转换成可听声音并且用信号处理功能引入的增强来再现声音生成源。
在一个示例中，声音生成源可以是移动音响系统。移动音响系统从发射器或者卫星接收无线音频信号或者从光盘（CD）、存储器驱动器、音频带或者移动音响系统的内部存储器接收记录的声音信号。向音频放大器路由音频信号。音频放大器提供诸如放大、滤波、音调均衡和声音效果的特征。用户调整音频放大器的前面板上的旋钮以拨动（dial-in）所需音量、音响效果和声音效果。音频放大器的输出连接到扬声器以生成可听声音。在一些情况下，音频放大器和扬声器为分离单元。在其他系统中，单元集成到一个机箱（chassis）中。
在音频再现中，普遍根据音频信号的内容来使用多种信号处理技术以实现更佳声音质量并且否则增强收听者对音频内容的享受和欣赏。例如收听者可以调整用于不同音乐风格的音频放大器设置和声音效果。音频放大器可以使用不同压缩器和均衡设置以增强声音质量，例如优化古典、流行或者摇滚音乐的再现。
通常用控制前面板开关和控制旋钮控制音频放大器和其他信号处理设备。为了适应针对不同音频内容的处理要求，用户收听并且通过设置开关位置并且转动控制旋钮来手动选择所需功能（诸如放大、滤波、音调均衡和声音效果）。当音频内容改变时，用户必须对音频放大器或者其他信号处理设备手动进行调整以维持音频信号的最优声音再现。在一些数字或者模拟音频音响系统中，用户可以配置并且保存优选设置作为预设并且然后以后手动选择用于系统的保存的设置或者工厂预设。
在如果并非所有则为多数情况下，由于用户为了对音频放大器或者其他信号处理设备进行手动调整而需要的时间，所以在来自声音生成源的音频内容的改变与声音的最优再现之间存在固有延迟。如果音频内容从一个作品到另一个作品改变，或者甚至在回放单个作品期间并且用户想要改变信号处理功能（例如增加音量或者添加更多低音），则用户必须手动改变音频放大器设置。通常需要对音频放大器的频繁手动调整以在多个音乐作品的过程中或者甚至在单个作品内维持最优声音再现。在跟上改变音频内容的尝试中，多数用户很快厌倦对音频放大器设置持续进行手动调整。很少针对音频内容优化音频放大器，因为用户放弃进行手动调整或者因为用户不能进行足够快的调整以跟踪改变音频内容。
发明内容
存在对实时动态地控制音频放大器或者其他信号处理设备的需要。因而在一个实施例中，本发明是一种包括信号处理器的消费者音频系统，该信号处理器被耦合用于从消费者音频源接收音频信号。音频信号的动态内容控制信号处理器的操作。
在另一实施例中，本发明是一种控制消费者音频系统的方法，该方法包括以下步骤：提供信号处理器，该信号处理器适于用于从消费者音频源接收音频信号；并且使用音频信号的动态内容来控制信号处理器的操作。
在另一实施例中，本发明是一种包括信号处理器的消费者音频系统，该信号处理器被耦合用于从消费者音频源接收音频信号。时域处理器被耦合用于接收音频信号并且生成音频信号的时域参数。频域处理器被耦合用于接收音频信号并且生成音频信号的频域参数。签名数据库包括多个签名记录，每个签名记录具有时域参数和频域参数以及控制参数。识别检测器匹配音频信号的时域参数和频域参数与签名数据库的签名记录。匹配签名记录的控制参数控制信号处理器的操作。
在另一实施例中，本发明是一种控制消费者音频系统的方法，该方法包括以下步骤：提供信号处理器，该信号处理器适于用于从消费者音频源接收音频信号，生成音频信号的时域参数，生成音频信号的频域参数，提供包括多个签名记录的签名数据库，每个签名记录具有时域参数和频域参数以及控制参数，匹配音频信号的时域参数和频域参数与签名数据库的签名记录，并且基于匹配签名记录的控制参数控制信号处理器的操作。
附图说明
图1图示了音频声源生成音频信号并且通过信号处理设备向扬声器路由音频信号；
图2图示了汽车，该汽车具有连接到扬声器的音频音响系统；
图3图示了汽车音响系统的进一步细节，该系统具有连接到扬声器的音频放大器；
图4a-4b图示了连接到记录设备的乐器和声乐（vocal）；
图5a-5b图示了音频信号的波形绘图；
图6图示了具有自适应智能控制的音频放大器的框图；
图7图示了频域和时域分析块的框图；
图8a-8b图示了经采样的音频信号的时序帧；
图9图示了音频信号的分离时序子帧；
图10图示了时域分析块的框图；
图11图示了频带中的时域能级隔离块的框图；
图12图示了时域音符（note）检测器块的框图；
图13图示了时域起奏（attack）检测器的框图；
图14图示了时域起奏检测器的另一实施例；
图15图示了频域分析块的框图；
图16图示了频域音符检测器块的框图；
图17图示了频率仓中的能级隔离的框图；
图18图示了频域起奏检测器的框图；
图19图示了频域起奏检测器的另一实施例；
图20图示了具有参数值、加权值和控制参数的帧签名数据库；
图21图示了与帧签名数据库的计算机接口；
图22图示了用于运行时矩阵和帧签名数据库的识别检测器；
图23图示了具有音频放大器的蜂窝电话，该音频放大器具有自适应智能控制；
图24图示了具有音频放大器的家庭娱乐系统，该音频放大器具有自适应智能控制；并且
图25图示了具有音频放大器的计算机，该音频放大器具有自适应智能控制。
具体实施方式
参照附图在下文描述中在一个或者多个实施例中描述本发明，在这些附图中，同样标号代表相同或者相似元素。尽管在用于实现本发明的目的的最佳模式方面描述本发明，但是本领域技术人员将理解它旨在于覆盖如可以在如所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内包括的替代、修改和等同物及其由下文公开和附图支持的它们的等同物。
参照图1，音频音响系统10包括音频声源12，该音频声源12提供代表声音内容的电信号。音频声源12可以是从发射器或者卫星接收音频信号的天线。替代地，音频声源12可以是光盘（CD）、存储器驱动器、音频带或者蜂窝电话、移动音响系统、多媒体播放器、家庭娱乐系统、计算机、笔记本计算机、因特网流发送、视频游戏或者能够回放声音内容的其他消费者电子设备的内部存储器。通过音频线缆14向信号处理设备16路由来自音频声源12的电信号用于信号调节和功率放大。信号处理设备16可以是音频放大器、蜂窝电话、家庭影院系统、计算机、音频架（audio rack）或者能够对音频信号执行信号处理功能的其他消费者设备。信号处理功能可以包括放大、滤波、均衡、声音效果和用户限定的模块，这些模块调整功率电平并且增强音频信号的信号性质。通过音频线缆17向扬声器18路由信号调节的音频信号以用信号处理设备16向音频信号中引入的增强来再现音频声源12的声音内容。
图2示出了作为音频声源12的移动音响系统（在这一情况下为安装于汽车24的仪表板22内的汽车音响系统20）。移动音响系统可以安装于任何基于陆地的车辆、船舶或者航空器。移动音响系统也可以是手持单元（例如MP3播放器、蜂窝电话或者其他便携音频播放器）。用户可以如图3中所示经由可视显示器26以及位于前控制面板30上的控制旋钮、开关和旋转转盘28手动操作汽车音响系统20以在音频信号的不同源之间选择。例如汽车音响系统20通过天线32从发射器或者卫星接收无线音频信号。替代地，数字记录的音频信号可以存储于CD 34、存储器驱动器36或者音频带38上并且向汽车音响系统20的槽40、42和44中插入用于回放。数字记录的音频信号可以存储于汽车音响系统20的内部存储器中用于回放。
对于给定声源，用户可以使用前控制面板30在多种信号处理功能（诸如放大、滤波、均衡、声音效果和用户限定的模块，这些模块增强音频信号的信号性质）之间手动选择。前控制面板30可以完全可编程、菜单驱动并且使用软件以用可视显示器26以及控制旋钮、开关和旋转转盘28配置和控制声音再现特征。可视显示器26与位于前控制面板30上的控制旋钮、开关和转盘28的组合提供用于用户接口的对不同操作模式的控制、对用于选择和编辑功能的菜单的访问以及汽车音响系统20的配置。向汽车音响系统20内的音频放大器路由音频信号。向安装于汽车24内的一个或者多个扬声器46路由信号调节的音频信号。功率放大增加或者减少音频信号的功率电平和信号强度以驱动扬声器并且用音频放大器向音频信号中引入的增强来再现声音内容。
在音频再现中，普遍根据音频源的内容（例如演奏或者弹奏风格）来使用多种信号处理技术以实现更佳声音质量并且否则增强收听者对音频内容的享受和欣赏。例如音频放大器可以使用不同压缩器和均衡设置以增强声音质量（例如优化古典或者摇滚音乐的再现）。
汽车音响系统20从音频声源12（例如天线32、CD 34、存储器驱动器36、音频带38或者内部存储器）接收音频信号。音频信号可以源于多种音频源（诸如乐器或者记录的并且向汽车音响系统20传输的或者数字记录于CD 34、存储器驱动器36或者音频带38上并且向汽车音响系统20的槽40、42和44中插入用于回放的声乐）。数字记录的音频信号可以存储于汽车音响系统20的内部存储器中。乐器可以是电子吉他、低音吉他、小提琴、号（horn）、铜管、鼓、管乐器、钢琴、电子键盘或者打击乐器。音频信号可以源于男性或者女性操纵的音频麦克风，该男性或者女性具有包括女高音、女中高音、女低音、男高音、男中音和男低音的音域。在诸多情况下，音频声音信号包含根据作品的旋律和歌词而混合在一起的与乐器（例如吉他、鼓、钢琴和嗓音）的组合关联的声音内容。很多作品包含多个乐器和多个声乐分部。
在一个示例中，音频信号部分地包含如图4a中所示电子低音吉他50原创的声音。当用音乐家的手指或者吉他拨子来激发低音吉他50的琴弦52时，琴弦开始由拾取器54检测的强振动或者振荡。琴弦振动随时间衰减并且返回到静止状态，这假设在振动终止之前未再次激发琴弦。琴弦52的初始激发称为起奏阶段。起奏阶段跟随有维系阶段（sustain phase），在该维系阶段期间琴弦振动保持相对强。衰退阶段在琴弦振动衰减时跟随维系阶段并且在琴弦返回到静止状态时最终跟随释放阶段。拾取器54将在起奏阶段、维系阶段、衰退阶段和释放阶段期间的琴弦振荡转换成电信号（即模拟音频信号），该信号在基频和基频的谐波具有初始并且然后衰退的幅度。图5a-5b图示了音频信号在时域中与琴弦在各种弹奏模式中的起奏阶段和维系阶段并且根据该图而与衰退阶段和释放阶段对应的幅度响应。在图5b中，下一起奏阶段在完成先前衰退阶段或者甚至开始释放阶段之前开始。
艺术家可以在弹奏低音吉他50时使用多种弹奏风格。例如艺术家可以将他的或者她的手放置于琴颈拾取器（neck pickup）或者琴桥拾取器（bridge pickup）附近并且用手指拨弄激发琴弦52（称为“指弹奏（fingering）风格”（用于现代流行、节奏和蓝调以及前卫风格））。艺术家可以用手指或者手掌拍击琴弦52（称为“拍击风格”（用于现代爵士、乡土爵士、节奏和蓝调以及摇滚风格））。艺术家可以用拇指激发琴弦52（称为“拇指风格”（用于摩城节奏和蓝调））。艺术家可以用双手（每只手拨动（fret）音符）轻拍琴弦52（称为“轻拍风格”（用于前卫和现代爵士风格））。在其他弹奏风格中，已知艺术家使用指弹奏附件（诸如拨子或者签子）。在每种情况下，琴弦52以特定幅度和频率振动并且根据诸如图5a和5b中所示琴弦振动阶段生成唯一音频信号。
通过音频线缆56向记录设备58路由来自低音吉他50的音频信号。记录设备58在CD 34、存储器驱动器36或者音频带38上以数字或者模拟格式存储音频信号用于在汽车音响系统20上回放。替代地，音频信号存储于记录设备58上用于经由天线32向汽车音响系统20传输。通过示例方式示出了吉他50生成的并且存储于记录设备58中的音频信号。在许多情况下，音频信号包含如图4b中所示例如由乐队或者乐团根据作品的旋律和歌词来混合在一起的与乐器（例如吉他60、鼓62、钢琴64和嗓音66）的组合关联的声音内容。仅举数例，作品可以是古典、乡村、前卫、流行、爵士、摇滚、节奏和蓝调、说唱或者轻音乐（easy listening）。通过音频线缆67路由并且在记录设备68上记录复合音频信号。记录设备68以数字或者模拟格式存储复合音频信号。向CD 34、存储器驱动器36、音频带38或者内部存储器传送记录的复合音频信号用于在汽车音响系统20上回放。替代地，复合音频信号存储于记录设备68上用于经由天线32向汽车音响系统20传输。
回顾图3，通过汽车音响系统20中的音频放大器处理从CD 34、存储器驱动器36、音频带38、天线32或者内部存储器接收的音频信号用于多种信号处理功能。向安装于汽车24内的一个或者多个扬声器46路由信号调节的音频信号。
图6是包含于汽车音响系统20内的音频放大器70的框图。音频放大器70对音频信号执行放大和其他信号处理功能（诸如均衡、滤波、声音效果和用户限定的模块）以调整功率电平并且否则增强信号性质用于收听体验。音频源块71代表天线32、CD 34、存储器驱动器36、音频带38或者汽车音响系统20的内部存储器并且提供音频信号。音频放大器70具有用于音频信号的信号处理路径，该路径包括前滤波器块72、前效果块74、非线性效果块76、用户限定的模块78、后效果块80、后滤波器块82和功率放大块84。前滤波块72和后滤波块82提供各种滤波功能（诸如音频信号的低通滤波和带通滤波）。前滤波和后滤波可以包括在各种频率范围上的音调均衡功能，这些功能用于提升或者衰减具体频率的电平而不影响邻近频率（诸如低音频率调整和高音（treble）频率调整）。例如音调均衡可以运用倾斜均衡（shelving equalization）用于提升或者衰减在目标频率或者基频以上或者以下的所有频率、铃形均衡用于提升或者衰减在目标频率或者基频周围的窄范围频率、图形均衡或者参数均衡。前效果块74和后效果块80向音频信号中引入声音效果（诸如回响、延迟、合唱、哇（wah）、自动音量、移相器、哼声取消器、噪声门、颤音、音高移位、颤声和动态压缩）。非线性效果块76向音频信号中引入非线性效果（诸如m建模、失真、过载（overdrive）、模糊和调制）。用户限定的模块块78允许用户限定定制的信号处理功能（诸如添加伴奏乐器、声乐和合成器选项）。功率放大块84提供音频信号的功率放大或者衰减。向汽车24中的扬声器46路由后信号处理音频信号。
对于图3中的前控制面板30，音频放大器70内的前滤波器块72、前效果块74、非线性效果块76、用户限定的模块78、后效果块80、后滤波器块82和功率放大块84可选择并且可控制。通过查看显示器26并且转动控制旋钮、开关和转盘28，用户可以手动控制音频放大器70内的信号处理功能的操作。
音频放大器70的特征是有能力根据音频信号的动态内容控制信号处理功能。音频放大器70运用动态自适应智能特征，该特征涉及在逐帧基础上对音频信号的频域分析和时域分析以自动并且自适应地控制音频放大器内的信号处理功能的操作和设置以实现最优声音再现。音频放大器70的动态自适应智能特征在逐帧基础上检测和隔离音频信号的频域特性和时域特性并且使用该信息控制放大器的信号处理功能的操作。
图6进一步图示了音频放大器70的由频域和时域分析块90、帧签名块92以及自适应智能控制块94提供的动态自适应智能控制特征。向频域和时域分析块90路由音频信号，在分析块90中用模数（A/D）转换器对音频信号采样并且将音频信号布置成多个时间渐进帧1、2、3、…n，每个帧包含预定数量的采样。根据音频源的音频源类型或者频率内容将每个采样的音频帧分成子帧。在逐帧基础上分析音频信号的每个分离子帧以确定它的时域和频域内容和特性。
向帧签名块92路由块90的输出，其中比较音频信号的传入子帧与建立或者学习的帧签名的数据库以确定传入子帧与帧签名的数据库的最佳匹配或者最接近相关。来自数据库的帧签名包含用于配置音频放大器70的信号处理部件的控制参数。
向自适应智能控制块94路由块92的输出，其中最佳匹配帧签名实时控制音频放大器70以对信号处理功能连续并且自动进行调整以求最优声音再现。例如基于帧签名，可以针对音频信号的该特定子帧自动增加或者减少音频信号的放大。可以针对弹奏的音符自动加入或者去除预设和声音效果。依次的下一子帧可以与相同音符关联并且与数据库中的相同帧签名匹配，或者依次的下一子帧可以与不同音符关联并且与数据库中的不同对应帧签名匹配。音频信号的每个子帧被识别并且与帧签名匹配，该帧签名又控制音频放大器70内的信号处理功能的操作用于最优声音再现。根据与音频信号的每个个别传入子帧对应的最佳匹配帧签名调整音频放大器70的信号处理功能以增强它的再现。
音频放大器70的自适应智能特征可以学习音频信号的每个音符的属性并且基于用户反馈进行调整。例如，如果用户需要更多或者更少放大或者均衡或者插入用于给定音符的特定声音效果，则音频放大器向信号处理功能的控制参数中构建那些用户偏好以实现最优声音再现。具有相关控制参数的帧签名数据库对信号处理功能进行实时调整。用户可以限定向音频放大器70的数据库中集成的音频模块、效果和设置。利用自适应智能，音频放大器70可以基于当前帧签名来检测并且向音频信号自动应用音调模块和设置。音频放大器70可以按照需要在相似匹配帧签名之间插值以选择用于即时信号处理功能的最佳选择。
图7图示了频域和时域分析块90的进一步细节，该块包括采样音频块96、源分离块98-104、频域分析块106和时域分析块108。向采样音频块98呈现模拟音频信号。采样音频块96使用A/D转换器对模拟音频信号采样（例如每秒32至1024个采样）。将采样的音频信号112组织成一系列时间渐进帧（帧1至帧n），每个帧包含音频信号的预定数量的采样。图8a示出了帧1（该帧包含音频信号112在时间序列中的1024个采样）、帧2（该帧包含音频信号112在时间序列中的接下来1024个采样）、帧3（该帧包含音频信号112在时间序列中的接下来1024个采样）并且以此类推至帧n（该帧包含音频信号112在时间序列中的1024个采样）。图8b示出了在如图15中所描述的时域到频域转换中使用的帧1-n的重叠窗114。
向源分离块98-104路由采样的音频信号112以隔离与具体类型的声源关联的声音分量。源分离块98-104将采样的音频信号112分成子帧n、s，其中n为帧号并且s为分离子帧号。假设采样的音频信号包括与多种乐器和声乐关联的声音分量。例如音频声音块71提供包含声音分量的音频信号，该声音分量来自吉他60、鼓62、钢琴64和声乐66（见图4b）。源分离块98被配置成标识和隔离与吉他60关联的声音分量。源分离98标识与吉他60关联的频率特性并且分离具有采样的音频信号112的那些声音分量。可以通过例如用带通滤波器分析吉他60的频率特性的幅度和频率内容来隔离并且标识吉他60的频率特性。源分离块98的输出是包含与吉他60关联的隔离声音内容的分离子帧n,1。以相似方式，源分离块100被配置成标识并且隔离与鼓62关联的声音分量。源分离块100的输出是包含与鼓62关联的隔离声音内容的分离子帧n，2。源分离块102被配置成标识并且隔离与钢琴64关联的声音分量。源分离块102的输出是包含与钢琴64关联的隔离声音内容的分离子帧n,3。源分离块104被配置成标识并且隔离与声乐66关联的声音分量。源分离块104的输出是包含与声乐66关联的隔离声音内容的分离子帧n,s。
在另一实施例中，源分离块98标识特定频带1（例如100-500Hz）内的声音内容并且根据频带1内的频率内容分离采样的音频信号112。可以通过例如用带通滤波器分析采样的音频信号112的声音内容的幅度和频率内容来隔离并且标识该声音内容。源分离块98的输出是包含频带1内的隔离频率内容的分离子帧n,1。以相似方式，源分离块100标识与频带2（例如500-1000Hz）关联的频率特性并且根据频带2内的频率内容分离采样的音频信号112。源分离块100的输出是包含频带2内的隔离频率内容的分离子帧n,2。源分离块102标识与频带3（例如1000-1500Hz）关联的频率特性并且根据频带3内的频率内容分离采样的音频信号112。源分离块102的输出是包含频带3内的隔离频率内容的分离子帧n,3。源分离块104标识与频带4（例如1500-2000Hz）关联的频率特性并且根据频带4内的频率内容分离采样的音频信号112。源分离块104的输出是包含频带4内的隔离频率内容的分离子帧n,4。
图9图示了源分离块98-104的作为源分离子帧116的输出。源分离子帧116由分离子帧n,s指明，其中n为帧号并且s为分离子帧号。分离子帧1,1是吉他60的声音内容或者图8a的帧1中的频带1的频率内容；分离子帧2,1是吉他60的声音内容或者帧2中的频带1的频率内容；分离子帧3,1是吉他60的声音内容或者帧3中的频带1的频率内容；分离子帧n,1是吉他60的声音内容或者帧n中的频带1的频率内容。分离子帧1,2是鼓62的声音内容或者图8a的帧1中的频带2的频率内容；分离子帧2,2是鼓62的声音内容或者帧2中的频带2的频率内容；分离子帧3,2是鼓62的声音内容或者帧3中的频带2的频率内容；分离子帧n,2是鼓62的声音内容或者帧n中的频带2的频率内容。分离子帧1,3是钢琴64的声音内容或者图8a的帧1中的频带3的频率内容；分离子帧2,3是钢琴64的声音内容或者帧2中的频带3的频率内容；分离子帧3,3是钢琴64的声音内容或者帧3中的频带3的频率内容；分离子帧n,3是钢琴64的声音内容或者帧n中的频带3的频率内容。分离子帧1,s是声乐66的声音内容或者图8a的帧1中的频带4的频率内容；分离子帧2,s是声乐66的声音内容或者帧2中的频带4的频率内容；分离子帧3,s是声乐66的声音内容或者帧3中的频带4的频率内容；分离子帧n,s是声乐66的声音内容或者帧n中的频带4的频率内容。向频域分析块106和时域分析块108路由分离子帧n,s。
图10图示了时域分析块108的进一步细节，该时域分析块108包括能级隔离块120，该能级隔离块120在多个频带中隔离采样的音频信号112的每个分离子帧n,s的能级。在图11中，能级隔离块120处理滤波器频带122a-122c内的在时间序列中的每个分离子帧n,s以分离并且隔离音频信号的具体频率。滤波器频带122a-122c可以隔离音频范围100-1000Hz中的具体频带。在一个实施例中，滤波器频带122a是具有以100Hz为中心的通带的带通滤波器，滤波器频带122b是具有以500Hz为中心的通带的带通滤波器，并且滤波器频带122c是具有以1000Hz为中心的通带的带通滤波器。滤波器频带122a的输出包含以100Hz为中心的分离子帧n,s的能级。滤波器频带122b的输出包含以500Hz为中心的分离子帧n,s的能级。滤波器频带122c的输出包含以1000Hz为中心的分离子帧n,s的能级。其他滤波器频带的输出中的每个包含用于给定具体频带的分离子帧n,s的能级。峰检测器124a监视并且存储以100Hz为中心的分离子帧n,s的峰能级。峰检测器124b监视并且存储以500Hz为中心的分离子帧n,s的峰能级。峰检测器124c监视并且存储以1000Hz为中心的分离子帧n,s的峰能级。平滑滤波器126a去除寄生分量并且否则稳定以100Hz为中心的分离子帧n,s的峰能级。平滑滤波器126b去除寄生分量并且否则稳定以500Hz为中心的分离子帧n,s的峰能级。平滑滤波器126c去除峰能级的寄生分量并且否则稳定以1000Hz为中心的分离子帧n,s。平滑滤波器126a-126c的输出是在每个频带1-m中的用于每个分离子帧n,s的能级函数E(m,n)。
图7的时域分析块108如图10中所示也包括音符检测器块130。块130检测每个音符的开始。音符检测器块130关联琴弦52的起奏阶段为音符的开始。也就是说，吉他50或者60上的振动琴弦52的起奏阶段与具体音符的检测重合。对于其他乐器，音符检测与艺术家的不同身体动作（例如按压钢琴或者电子键盘的键、激发竖琴的琴弦、在按压号上的一个或者多个键之时向号中吐入空气或者用鼓槌打击鼓面）关联。在每种情况下，音符检测器块130监视分离子帧n,s的时域动态内容并且标识音符的开始。
图12示出了包括起奏检测器132的音符检测器块130的进一步细节。一旦为分离子帧n,s的每个频带1-m确定能级函数E(m,n)，一个分离子帧n-1,s的能级1-m如图13中所示存储于起奏检测器132的块134中。如滤波器频带122a-122c、峰检测器124a-124c和平滑滤波器126a-126c确定的用于下一分离子帧n,s的频带1-m的能级存储于起奏检测器132的块136中。差值块138确定当前分离子帧n,s和先前分离子帧n-1,s的对应频带的能级之间的差。例如从用于分离子帧n,s的频带1的能级减去用于分离子帧n-1,s的频带1的能级。从用于分离子帧n,s的频带2的能级减去用于分离子帧n-1,s的频带2的能级。从用于分离子帧n,s的频带m的能级减去用于分离子帧n-1,s的频带m的能级。用于分离子帧n-1,s和分离子帧n,s的每个频带1-m的能级之差在求和器140中求和。
求和器140累积分离子帧n-1,s和分离子帧n,s的每个频带1-m的能级E(m,n)之差。音符的开始将出现于用于分离子帧n,s的跨全部受监视频带1-m的能级E(m,n)之差的合计超过预定阈值时。比较器142比较求和器140的输出与阈值144。如果求和器140的输出大于阈值144，则用于分离子帧n,s的在整个频率频谱上的能极E(m,n)之差的累积超过阈值144并且在即时分离子帧n,s中检测到音符的开始。如果求和器140的输出小于阈值144，则未检测到音符的开始。
在每个分离子帧n,s结束时，起奏检测器132将标识即时分离子帧是否包含音符的开始或者即时分离子帧是否不含音符的开始。例如基于分离子帧n,s在频带1-m的整个频谱上的能级E(m,n)之差的和超过阈值144，起奏检测器132可以将图9的分离子帧1,s标识为包含音符的开始，而图9的分离子帧2,s和分离子帧3,s没有音符的开始。图5a图示了音符在分离子帧1,s中的点150的开始（基于采样的音频信号在频带1-m内的能级E(m,n)）并且音符在分离子帧2,s或者分离子帧3,s中未开始。图5a具有音符在点152的另一次开始检测。图5b示出了音符在点154、156和158的开始检测。
图14图示了起奏检测器132在直接用求和器160对能级E(m,n)求和时的另一实施例。求和器160累积分离子帧n,s在每个频带1-m中的能级E(m,n)。音符的开始将出现在用于分离子帧n,s的跨全部受监视频带1-m的能级E(m,n)的合计超过预定阈值时。比较器162比较求和器160的输出与阈值164。如果求和器160的输出大于阈值164，则用于分离子帧n,s的在整个频率频谱上的能级E(m,n)的累积超过阈值164并且在即时分离子帧n,s中检测到音符的开始。如果求和器160的输出小于阈值164，则未检测到音符的开始。
在每个帧结束时，起奏检测器132将标识即时分离子帧是否包含音符的开始或者即时分离子帧是否不含音符的开始。例如基于分离子帧n,s在频带1-m内的能级E(m,n)的和超过阈值164，起奏检测器132可以将图9的分离子帧1,s标识为包含音符的开始，而图9的分离子帧2,s和分离子帧3,s无音符的开始。
等式（1）提供音符的开始检测的另一示例。
Figure 195614DEST_PATH_IMAGE001
其中：g(m,n)是在m个频带的n个分离子帧上的能级的最大值函数
                        E(m,n)是频带m的分离子帧n,s的能级
                        E(m,n-1)是频带m的分离子帧n-1,s的能级。
函数g(m,n)具有用于每个频带1-m和每个分离子帧n,s的值。如果比值E(m,n)/E(m,n-1)（即在分离子帧n,s中的频带m的能级与在分离子帧n-1,s中的频带m的能级之比）小于一，则[E(m,n)/E(m,n-1)]-1为负。在分离子帧n,s中的频带m的能级不大于在分离子帧n-1,s中的频带m的能级。函数g(m,n)为零，其指示未发起起奏阶段并且因此未检测到音符的开始。如果比值E(m,n)/E(m,n-1)（即在分离子帧n,s中的频带m的能级与在分离子帧n-1,s中的频带m的能级之比）大于一（假如值二），则[E(m,n)/E(m,n-1)]-1为正（即值一）。在分离子帧n,s中的频带m的能级大于在分离子帧n-1,s中的频带m的能级。函数g(m,n)为 [E(m,n)/E(m,n-1)]-1的正值，其指示发起起奏阶段并且因此可能检测到音符的开始。
回顾图12，起奏检测器132向静默门166、重复门168和噪声门170路由音符的开始检测。并非音符的每个开始检测都是真实的。静默门166监视分离子帧n,s在音符的开始检测之后的能级E(m,n)。如果分离子帧n,s在音符的开始检测之后的能级E(m,n)由于静默而为低（例如-45dB），则触发音符开始的分离子帧n,s的能级E(m,n)视为寄生并且被拒绝。例如艺术家可能已经无意地触摸一个或者多个琴弦52而未有意地弹奏音符或者和弦。由于无意接触所致的分离子帧n,s的能级E(m,n)可能已经足以检测音符的开始，但是由于弹奏未继续（即分离子帧n,s在音符的开始检测之后的能级E(m,n)指示静默），所以拒绝开始检测。
重复门168监视出现于时间段内的开始检测数量。如果在重复检测时间段（例如50毫秒（ms））内检测到音符的多个开始，则仅记录第一开始检测。也就是说，拒绝在重复检测时间段内在第一开始检测之后检测到的音符的任何后续开始。
噪声门170监视分离子帧n,s在音符的开始检测周围的能级E(m,n)。如果分离子帧n,s在音符的开始检测周围的能级E(m,n)一般在低噪声范围中，例如能级E(m,n)为-90dB，则开始检测被视为可疑并且因为不可靠而被拒绝。用于即时分离子帧n,s的音符的有效开始检测存储于运行时矩阵174中。
图7的时域分析块108如图10中所示也包括节拍检测器块172。块172确定每时间单位的音符检测数量（即作品的拍子）。音符检测器130确定音符的开始检测。在给定时间段中记录音符开始检测的数量。在给定时间段中的音符开始检测数量为节拍。节拍检测器是用于所有频带1-m的每个分离子帧n,s的时域参数或者特性并且在逐帧基础上存储为运行时矩阵174中的值。
响度检测器块176使用能量函数E(m,n)确定分离子帧n,s的功率谱。功率谱可以是分离子帧n,s的能量函数E(m,n)的平均值或者均方根（RMS）。节拍检测器是用于所有频带1-m的每个分离子帧n,s的时域参数或者特性并且在逐帧基础上存储为运行时矩阵174中的值。
音符时间块178确定分离子帧n,s的起奏阶段、维系阶段、衰退阶段和释放阶段的时间段。音符时间是用于所有频带1-m的每个分离子帧n,s的时域参数或者特性并且在逐帧基础上存储为运行时矩阵174中的值。
图7中的频域分析块106如图15中所示包括STFT块180。块180使用恒定重叠相加（COLA）短时间傅里叶变换（STFT）或者其他快速傅里叶变换（FFT）来执行分离子帧116在逐帧基础上的时域到频域转换。COLA STFT 180如图8b中所示使用重叠分析窗114来执行时域到频域转换。采样窗114在COLA STFT分析中针对附加采样点按照音频信号的预定采样数量（称为跳跃大小）重叠以保证在相继帧中对数据相等地加权。等式（2）提供对分离子帧116的时域到频域转换的一般形式。
Figure 34126DEST_PATH_IMAGE002
其中：Xm是在频域中的音频信号
                        x(n)是音频输入信号的第m个子帧
                        m是当前子帧号
                        k是频率仓
                        N是STFT大小。
在另一实施例中，块180在逐帧基础上使用自回归函数来执行分离子帧116的时域到频域转换。
图7的频域分析块106如图15中所示也包括音符检测器块182。一旦分离子帧116在频域中，块182检测每个音符的开始。音符检测器块182关联琴弦52的起奏阶段为音符的开始。也就是说，吉他50或者60上的振动琴弦52的起奏阶段与具体音符的检测重合。对于其他乐器，音符检测与艺术家的不同身体动作（例如按压钢琴或者电子键盘的键、激发竖琴的琴弦、在按压号上的一个或者多个键之时向号中吐入空气或者用鼓槌打击鼓面）关联。在每种情况下，音符检测器块182监视分离子帧116的频域动态内容并且标识音符的开始。
图16示出了频域音符检测器块182的进一步细节，该频域音符检测器块182包括能级隔离块184，该能级隔离块184将分离子帧116的能级隔离到多个频率仓中。在图17中，能级隔离块184处理滤波器频率仓188a-188c内的每个频域分离子帧n,s以分离并且隔离音频信号的具体频率。滤波器频率仓188a-188c可以隔离100-1000Hz的音频范围中的具体频带。在一个实施例中，滤波器频率仓188a以100Hz为中心，滤波器频率仓188b以500Hz为中心，并且滤波器频率仓188c以1000Hz为中心。滤波器频率仓188a的输出包含以100Hz为中心的分离子帧n,s的能级。滤波器频率仓188b的输出包含以500Hz为中心的分离子帧n,s的能级。滤波器频率仓188c的输出包含以1000Hz为中心的分离子帧n,s的能级。其他滤波器频率仓的输出中的每个包含用于给定具体频带的分离子帧n,s的能级。峰检测器190a监视并且存储以100Hz为中心的分离子帧n,s的峰能级。峰检测器190b监视并且存储以500Hz为中心的分离子帧n,s的峰能级。峰检测器190c监视并且存储以1000Hz为中心的分离子帧n,s的峰能级。平滑滤波器192a去除寄生分量并且否则稳定以100Hz为中心的分离子帧n,s的峰能级。平滑滤波器192b去除寄生分量并且否则稳定以500Hz为中心的分离子帧n,s的峰能级。平滑滤波器192c去除峰能级的寄生分量并且否则稳定以1000Hz为中心的分离子帧n,s。平滑滤波器192a-192c的输出是在每个频率仓1-m中的用于每个分离子帧n,s的能级函数E(m,n)。
一个分离子帧n-1,s的能级E(m,n)如图18中所示存储于起奏检测器194的块196中。如滤波器频率仓188a-188c、峰检测器190a-190c和平滑滤波器192a-192c确定的用于下一分离子帧n,s的每个频率仓1-m的能级存储于起奏检测器194的块198中。差值块200确定当前分离子帧n,s和先前分离子帧n-1,s的对应仓的能级之间的差。例如从用于分离子帧n,s的频率仓1的能级减去用于分离子帧n-1,s的频率仓1的能级。从用于分离子帧n,s的频率仓2的能级减去用于分离子帧n-1,s的频率仓2的能级。从用于分离子帧n,s的频率仓m的能级减去用于分离子帧n-1,s的频率仓m的能级。用于分离子帧n,s和分离子帧n-1,s的每个频率仓1-m的能极之差在求和器202中求和。
求和器202累积分离子帧n-1,s和分离子帧n,s的每个频率仓1-m的能级E(m,n)之差。音符的开始将出现于用于分离子帧n,s的跨全部受监视频率仓1-m的能级E(m,n)之差的合计超过预定阈值时。比较器204比较求和器202的输出与阈值206。如果求和器202的输出大于阈值206，则用于分离子帧n,s的在整个频率频谱上的能极E(m,n)之差的累积超过阈值206并且在即时分离子帧n,s中检测到音符的开始。如果求和器202的输出小于阈值206，则未检测到音符的开始。
在每个子帧结束时，起奏检测器194将标识即时分离子帧n,s是否包含音符的开始或者即时分离子帧n,s是否不含音符的开始。例如，基于分离子帧n,s在频率仓1-m的整个频谱上的能级E(m,n)之差的和超过阈值206，起奏检测器194可以将图9的子帧1,s标识为包含音符的开始，而图9的子帧2,s和子帧3,s无音符的开始。图5a图示了音符在子帧1,s中的点150开始（基于分离子帧n,s在频率仓1-m内的能级E(m,n)）并且音符在子帧2,s或者子帧3,s中未开始。图5a具有音符在点152的另一开始检测。图5b示出了音符在点154、156和158的开始检测。
图19图示了起奏检测器194在直接用求和器208对能级E(m,n)求和时的另一实施例。求和器208累积每个分离子帧n,s和每个频率仓1-m的能级E(m,n)。音符的开始将出现在用于分离子帧n,s的跨全部受监视频率仓1-m的能级E(m,n)的合计超过预定阈值时。比较器210比较求和器208的输出与阈值212。如果求和器208的输出大于阈值212，则用于分离子帧n,s的在整个频率频谱上的能级E(m,n)的累积超过阈值212并且在即时分离子帧n,s中检测到音符的开始。如果求和器208的输出小于阈值212，则未检测到音符的开始。
在每个分离子帧n,s结束时，起奏检测器194将标识即时分离子帧n,s是否包含音符的开始或者即时分离子帧n,s是否不含音符的开始。例如基于分离子帧n,s在频率仓1-m内的能级E(m,n)的和超过阈值212，起奏检测器194可以将图9的子帧1,s标识为包含音符的开始，而图9的子帧2,s和子帧3,s无音符的开始。
等式（1）提供音符的开始检测的另一图示。函数g(m,n)具有用于每个频率仓1-m和每个分离子帧n,s的值。如果比值E(m,n)/E(m,n-1)（即在分离子帧n,s中的仓m的能级与在分离子帧n-1,s中的仓m的能级之比）小于一，则[E(m,n)/E(m,n-1)]-1为负。在分离子帧n,s中的仓m的能级不大于在分离子帧n-1,s中的仓m的能级。函数g(m,n)为零，其指示未发起起奏阶段并且因此未检测到音符的开始。如果比值E(m,n)/E(m,n-1)（即在分离子帧n,s中的仓m的能级与在分离子帧n-1,s中的仓m的能级之比）大于一（假如值二），则[E(m,n)/E(m,n-1)]-1为正（即值一）。在分离子帧n,s中的仓m的能级大于在分离子帧n-1,s中的仓m的能级。函数g(m,n)为 [E(m,n)/E(m,n-1)]-1的正值，其指示发起起奏阶段并且可能检测到音符的开始。
回顾图16，起奏检测器194向静默门214、重复门216和噪声门218路由音符的开始检测。并非音符的每个开始检测都是真实的。静默门214监视分离子帧n,s在音符的开始检测之后的能级E(m,n)。如果分离子帧n,s在音符的开始检测之后的能级E(m,n)由于静默而为低（例如-45dB），则触发音符开始的分离子帧n,s的能级E(m,n)被视为寄生并且被拒绝。例如艺术家可能已经无意地触摸一个或者多个琴弦52而未有意地弹奏音符或者和弦。由于无意接触所致的分离子帧n,s的能级E(m,n)可能已经足以检测音符的开始，但是由于弹奏未继续（即分离子帧n,s在音符的开始检测之后的能级E(m,n)指示静默），所以拒绝开始检测。
重复门216监视出现于时间段内的开始检测数量。如果在重复检测时间段（例如50ms）内检测到音符的多次开始，则仅记录第一开始检测。也就是说，拒绝在重复检测时间段内在第一开始检测之后检测到的音符的任何后续开始。
噪声门218监视分离子帧n,s在音符的开始检测周围的能级E(m,n)。如果分离子帧n,s在音符的开始检测周围的能级E(m,n)一般在低噪声范围中（例如能级E(m,n)为-90dB），则开始检测被视为可疑并且因为不可靠而被拒绝。用于即时分离子帧n,s的音符的有效开始检测存储于运行时矩阵174中。
回顾图15，音高检测器块220确定频域分离子帧n,s的基频。给定基频为通常以Hz为单位的数值。音高检测器是每个分离子帧n,s的频域参数或者特性并且在逐帧基础上存储为运行时矩阵174中的值。
音符频谱块222确定频域分离子帧n,s的基频和二次-n次谐波以分析音频信号的三色刺激（tristimulus）。第一三色刺激（tr1）测量基频的功率谱。第二三色刺激（tr1）测量频域分离子帧n,s频率的2次谐波、3次谐波和4次谐波的平均功率谱。第三三色刺激（tr3）测量频域分离子帧n,s频率的5次谐波至n次谐波的平均功率谱。音符频谱是每个分离子帧n,s的频域参数或者特性并且在逐帧基础上存储为运行时矩阵174中的值。
音符泛音（partial）块224确定频域分离子帧n,s的亮度（幅度）。亮度B可以由等式（3）确定。音符泛音是每个分离子帧n,s的频域参数或者特性并且逐帧基础上存储为运行时矩阵174中的值。
其中：f0是音频信号的基频
                        partialk是音频信号的k次谐波泛音量值
                        N是在噪声门（例如-45dB）上方的谐波泛音数量。
音符不调和度（inharmonicity）块226确定频域分离子帧n,s的基频和2次-n次谐波。理想地，2次-n次谐波是基频的整数倍。可以通过确定整数倍关系是否在基频与2次-n次谐波之间成立来区分并且标识一些乐器。如果2次-n次谐波并非基频的整数倍，则与整数倍关系的分离程度指示乐器的类型。例如钢琴64的2次谐波通常并非基频的整数倍。音符不调和度是每个分离子帧n,s的频域参数或者特性并且在逐帧基础上存储为运行时矩阵174中的值。
起奏频率块228确定分离子帧n,s的起奏阶段的频率内容。具体而言，测量并且记录更高分量的亮度（幅度）。起奏频率是每个分离子帧n,s的频域参数或者特性并且在逐帧基础上存储为运行时矩阵174中的值。
谐波导数块230确定频域分离子帧n,s的2次-n次谐波的谐波导数以便测量频率分量的改变速率。谐波导数是每个分离子帧n,s的频域参数或者特性并且在逐帧基础上存储为运行时矩阵174中的值。
运行时矩阵174包含在频域分析块106中确定的频域参数和在时域分析块108中确定的时域参数。每个时域参数和频域参数1-j具有在逐帧基础上存储于运行时矩阵174中的数字参数值Pvn,j，其中n是沿着时间序列112的帧并且j是参数。例如节拍检测器参数1具有子帧1,s中的值PV1,1、子帧2,s中的值PV2,1和子帧n,s中的值PVn,1；音高检测器参数2具有子帧1,s中的值PV1,2、子帧2,s中的值PV2,2和子帧n,s中的值PVn,2；响度因子参数3具有子帧1,s中的值PV1,3、子帧2,s中的值PV2,3和子帧n,s中的值PVn,3；并且以此类推。表1示出了具有在运行时分析期间生成的时域和频域参数值PVn,j的运行时矩阵174。时域和频域参数值PVn,j是具体子帧的特性以及因此在子帧之间进行区分中有用。
参数                 子帧1,s                子帧2,s …        子帧n,s
节拍检测器                  PV1,1                   PV2,1                   PVn,1
音高检测器                  PV1,2                   PV2,2                   PVn,2
响度因子                      PV1,3                   PV2,3                   PVn,3
音符时间因子              PV1,4                   PV2,4                   PVn,4
音符频谱因子              PV1,5                   PV2,5                   PVn,5
音符泛音因子            PV1,6                   PV2,6                   PVn,6
音符不调和度因子      PV1,7                   PV2,7                   PVn,7
起奏频率因子              PV1,8                   PV2,8                   PVn,8
谐波导数因子              PV1,9                   PV2,9                   PVn,9
表1 – 具有来自运行时分析的时域参数和频域参数的运行时矩阵174。
表2示出了运行时矩阵174的一个分离子帧n,s，该矩阵174具有由频域分析块106和时域分析块108生成的时域和频域参数，这些块被分配用于源于古典风格的音频信号的采样数值。按照表1，运行时矩阵174包含用于源于古典风格的音频信号的其他子帧的时域和频域参数值PVn,j。
参数                       子帧值
节拍检测器                        68
音高检测器                        428
响度因子                            0.42
音符时间因子                    0.62，0.25，0.81，0.33
音符频谱因子                    1.00，0.83，0.39
音符泛音因子                  0.94
音符不调和度因子            0.57
起奏频率因子                    0.16
谐波导数因子                    0.28
表2 – 来自对古典风格的一个子帧的运行时分析的时域和频域参数。
表3示出了运行时矩阵174的一个分离子帧n,s，该矩阵174具有由频域分析块106和时域分析块108生成的时域和频域参数，这些块被分配用于源于摇滚风格的音频信号的采样数值。按照表1，运行时矩阵174包含用于源于摇滚风格的音频信号的其他子帧的时域和频域参数值PVn,j。
参数                        子帧值
节拍检测器                        113
音高检测器                        267
响度因子                            0.59
音符时间因子                    0.25，0.23，0.32，0.73
音符频谱因子                    1.00，0.33，0.11
音符泛音因子                  0.27
音符不调和度因子            0.17
起奏频率因子                    0.28
谐波导数因子                    0.20
表3 – 来自对摇滚风格的一个子帧的运行时分析的时域参数和频域参数。
回顾图6，帧签名数据库92维护于音频放大器70的存储器部件中并且包含多个帧签名记录1、2、3、…i，每个帧签名记录具有与运行时矩阵174对应的时域参数和频域参数。此外，帧签名记录1-i包含用于每个时域和频域参数的加权因子1、2、3、…j以及多个控制参数1、2、3、…k。
图20示出了数据库92，该数据库92具有用于每个帧签名1-i的时域和频域参数1-j、用于每个帧签名1-i的加权因子1-j以及用于每个帧签名1-i的控制参数1-k。每个帧签名记录i由作为帧签名的特性的参数1-j和关联的权重1-j限定并且将用来将来自运行时矩阵174的传入子帧n,s标识为与帧签名i最佳匹配或者最接近相关。一旦来自运行时矩阵174的传入子帧n,s与特定帧签名i匹配，自适应智能控制94就使用用于匹配帧签名的控制参数1-k设置音频放大器70的信号处理块72-84的操作状态。例如在匹配帧签名记录i中，控制参数i,1设置前滤波器块72的操作状态；控制参数i,2设置前效果块74的操作状态；控制参数i,3设置非线性效果块76的操作状态；控制参数i,4设置用户限定的模块78的操作状态；控制参数i,5设置后效果块80的操作状态；控制参数i,6设置后滤波器块82的操作状态；并且控制参数i,7设置功率放大块84的操作状态。
在帧签名数据库92中的时域参数和频域参数包含制造商预设的或者用户录入的或者从一个或者多个乐器和一个或者多个声乐随时间学习的值。音频放大器70的工厂或者制造商可以初始预设时域和频域参数1-j以及加权因子1-j和控制参数1-k的值。参见图21，用户可以使用具有用户接口屏幕或者显示器238的计算机236直接改变用于数据库92中的每个帧签名1-i的时域和频域参数1-j、加权因子1-j以及控制参数1-k。用接口屏幕236呈现用于时域和频域参数1-j、加权因子1-j以及控制参数1-k的值以允许用户录入用于数据库92中的每个帧签名1-i的更新值。
在另一实施例中，时域和频域参数1-j、加权因子1-j以及控制参数1-k可以由弹奏吉他60、鼓62或者钢琴64或者对着麦克风66演唱的艺术家学习。艺术家将音频放大器70设置成学习模式。艺术家反复弹奏乐器或者对着麦克风演唱。图7的频域分析106和时域分析108创建如图9中限定的运行时矩阵174，该矩阵174具有用于每个分离子帧n,s的关联频域参数和时域参数1-j。在数据库92中累积并且存储用于每个分离子帧n,s的频域参数和时域参数。
艺术家可以经由前控制面板30对音频放大器70进行手动调整。音频放大器70按照如艺术家手动设置的信号处理块72-84的设置来学习与分离子帧n,s关联的控制参数1-k。当学习模式完成时，用帧签名参数限定数据库92中的帧签名记录，这些参数是在数据库92中累积的频域参数和时域参数1-j的平均值以及数据库92中的根据音频放大器70的信号处理块72-84的手动调整而取得的控制参数1-k的平均值。在一个实施例中，平均值是数据库92中的系列累积频域和时域参数1-j以及累积控制参数1-k的均方根。
可以通过监视学习的时域和频域参数1-j并且基于该比较的接近度或者统计相关增加或者减少加权因子来学习加权因子1-j。如果特定参数表现一致的统计相关，则可以增加用于该参数的权重因子。如果特定参数表现不同的统计不同相关，则可以减少用于该参数的加权因子。
一旦为数据库92建立帧签名1-i的时域和频域参数1-j、加权因子1-j以及控制参数1-k，就可以在逐帧基础上比较运行时矩阵174中的参数1-j与每个帧签名1-i以发现最佳匹配或者最接近相关。在正常弹奏模式中，艺术家演演唱词并且弹奏乐器以生成具有帧时序的音频信号。对于每个帧，运行时矩阵174由如图6-19中描述的那样根据音频信号的时域分析和频域分析而确定的时域参数和频域参数填充。
在逐个基础上比较运行时矩阵174中的用于每个分离子帧n,s的时域和频域参数1-j与每个帧签名1-i中的参数1-j并且记录差值。图22示出了具有比较块242的识别检测器240，该比较块242用于确定运行时矩阵174中的用于一个子帧的时域和频域参数1-j与每个帧签名1-i中的参数1-j之间的差。例如对于分离子帧1,1的每个参数，比较块242确定运行时矩阵174中的参数值与帧签名1中的参数值之间的差并且在识别存储器244中存储差值。将运行时矩阵174中的每个分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1的参数1-j之间的差求和以确定在分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1的参数1-j之间的总差值。
接着对于分离子帧1,1的每个参数，比较块242确定运行时矩阵174中的参数值与帧签名2中的参数值之间的差并且在识别存储器244中存储差值。将运行时矩阵174中的分离子帧1,1的参数1-j与帧签名2的参数1-j之间的差求和以确定在分离子帧1,1的参数1-j与帧签名2的参数1-j之间的总差值。
如针对帧签名1和2描述的那样，比较运行时矩阵174中的用于分离子帧1,1的时域参数和频域参数1-j与数据库92中的剩余帧签名3-i中的时域和频域参数1-j。在运行时矩阵174的分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1-i的参数1-j之间的最小总差值是最佳匹配或者最接近相关，并且用具有在对应参数之间的最小总差值的帧签名标识运行时矩阵174的与分离子帧1,1关联的帧。在这一情况下，运行时矩阵174中的分离子帧1,1的时域和频域参数1-j与帧签名1中的时域和频域参数1-j更接近对准。
利用与帧签名1匹配的在运行时矩阵174中的分离子帧1,1的时域和频域参数1-j，图7的自适应智能控制块94使用与数据库92中的匹配帧签名1关联的控制参数1-k控制音频放大器70的信号处理块72-84的操作。通过前滤波器块72、前效果块74、非线性效果块76、用户限定的模块78、后效果块80、后滤波器块82和功率放大块84处理音频信号，每个分别如帧签名1的控制参数1,1、控制参数1,2至控制参数1,k设置的那样操作。向汽车24中的扬声器46路由增强的音频信号。收听者听见用音频信号的动态内容确定的特性实时增强的再现音频信号。
针对分离子帧1,2至1,s重复该过程。在一个实施例中，子帧1,1至1,s的控制参数1,k中的每个控制音频放大器70的信号处理块72-84内的不同功能。替代地，由于分离子帧1,1至1,s出现于相同时间段内，所以控制参数1,k可以是为每个分离子帧1,1至1,s确定的控制参数的平均值或者其他组合。
在逐个基础上比较运行时矩阵174中的用于每个分离子帧2,1至2,s的时域和频域参数1-j与每个帧签名1-i中的参数1-j并且记录差值。对于分离子帧2,1的每个参数1-j，比较块242确定运行时矩阵174中的参数值与帧签名i中的参数值之间的差并且在识别存储器244中存储差值。将运行时矩阵174中的分离子帧2,1的参数1-j与帧签名i的参数1-j之间的差求和以确定在分离子帧2,1的参数1-j与帧签名i的参数1-j之间的总差值。在运行时矩阵174的分离子帧2,1的参数1-j与帧签名1-i的参数1-j之间的最小总差值是最佳匹配或者最接近相关，并且用具有在对应参数之间的最小总差值的帧签名标识运行时矩阵174的与分离子帧2,1关联的帧。在这一情况下，运行时矩阵174中的分离子帧2,1的时域和频域参数1-j与帧签名2中的时域和频域参数1-j更接近对准。自适应智能控制块94使用与数据库92中的匹配帧签名2关联的控制参数1-k以控制音频放大器70的信号处理块72-84的操作。
针对分离子帧2,2至2,s重复该过程。在一个实施例中，子帧2,1至2,s的控制参数1,k中的每个控制音频放大器70的信号处理块72-84内的不同功能。替代地，由于分离子帧2,1至2,s出现于相同时间段内，所以控制参数1,k可以是为每个分离子帧2,1至2,s确定的控制参数的平均值或者其他组合。该过程针对运行时矩阵174的每个分离子帧n,s继续。
在另一实施例中，在逐个基础上比较运行时矩阵174中的用于每个分离子帧n,s的时域和频域参数1-j与每个帧签名1-i中的参数1-j并且记录加权差值。对于分离子帧1,1的每个参数，比较块242确定如权重1,j确定的在运行时矩阵174中的参数值与帧签名1中的参数值之间的加权差并且在识别存储器244中存储加权差。将在运行时矩阵174中的分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1的参数1-j之间的加权差求和以确定在分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1的参数1-j之间的总加权差。
接着对于分离子帧1,1的每个参数，比较块242按照权重2,j确定在运行时矩阵174中的参数值与帧签名2中的参数值之间的加权差并且在识别存储器244中存储加权差。将在分离子帧1,1的参数1-j与帧签名2的参数1-j之间的加权差求和以确定在分离子帧1,1的参数1-j与帧签名2的参数1-j之间的总加权差。
如针对帧签名1和2描述的那样，比较运行时矩阵174中的用于分离子帧1,1的时域参数和频域参数1-j与数据库92中的剩余帧签名3-i中的时域和频域参数1-j。在运行时矩阵174中的分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1-i的参数1-j之间的最小总加权差是最佳匹配或者最接近相关，并且用具有在对应参数之间的最小总加权差的帧签名标识运行时矩阵174的与分离子帧1,1关联的帧。自适应智能控制块94使用数据库92中的与匹配帧签名关联的控制参数1-k控制音频放大器70的信号处理块72-84的操作。
针对分离子帧1,2至1,s重复该过程。在一个实施例中，子帧1,1至1,s的控制参数1,k中的每个控制音频放大器70的信号处理块72-84内的不同功能。替代地，由于分离子帧1,1至1,s出现于相同时间段内，所以控制参数1,k可以是为每个分离子帧1,1至1,s确定的控制参数的平均值或者其他组合。
在逐个基础上比较运行时矩阵174中的用于分离子帧2,1的时域和频域参数1-j与每个帧签名1-i中的参数1-j并且记录加权差。对于分离子帧2,1的每个参数1-j，比较块242按照权重i,j确定在运行时矩阵174中的参数值与帧签名i中的参数值之间的加权差并且在识别存储器244中存储加权差。将在运行时矩阵174中的分离子帧2,1的参数1-j与帧签名i的参数1-j之间的加权差求和以确定在分离子帧2,1的参数1-j与帧签名i的参数1-j之间的总加权差值。在运行时矩阵174的分离子帧2,1的参数1-j与帧签名1-i的参数1-j之间的最小总加权差是最佳匹配或者最接近相关，并且用具有在对应参数之间的最小总加权差的帧签名标识运行时矩阵174的与分离子帧2,1关联的帧。自适应智能控制块94使用数据库92中的与匹配帧签名关联的控制参数1-k控制音频放大器70的信号处理块72-84的操作。
针对分离子帧2,2至2,s重复该过程。在一个实施例中，子帧2,1至2,s的控制参数1,k中的每个控制音频放大器70的信号处理块72-84内的不同功能。替代地，由于分离子帧2,1至2,s出现于相同时间段内，所以控制参数1,k可以是为每个分离子帧2,1至2,s确定的控制参数的平均值或者其他组合。该过程针对运行时矩阵174的每个分离子帧n,s继续。
在用于确定在运行时矩阵174中的用于每个帧的时域和频域参数1-j与用于每个帧签名1-i的参数1-j之间的最佳匹配或者最接近相关的参数比较过程的示例数值示例中，表4示出了数据库92的具有用于帧签名1（古典风格）的采样参数值的时域和频域参数1-j。表5示出了数据库92的具有用于帧签名2（摇滚风格）的采样参数值的时域和频域参数1-j。
参数                  值                                              加权
节拍检测器                  68                                              0.83
音高检测器                  440                                            0.67
响度因子                      0.46                                           0.72
音符时间因子              0.60，0.25，0.78，0.30          0.45
音符频谱因子              1.00，0.85，0.35                     1.00
音符泛音因子            0.90                                           0.37
音符不调和度因子      0.50                                           0.88
起奏频率因子              0.12                                           0.61
谐波导数因子              0.25                                           0.70
表4 – 用于帧签名1（古典风格）的时域参数和频域参数
参数                 值                                              加权
节拍检测器                  120                                            0.80
音高检测器                  250                                            0.71
响度因子                      0.55                                           0.65
音符时间因子              0.25，0.20，0.30，0.68          0.35
音符频谱因子              1.00，0.25，0.15                     1.00
音符泛音因子            0.25                                           0.27
音符不调和度因子      0.10                                           0.92
起奏频率因子              0.26                                           0.69
谐波导数因子              0.20                                           0.74
表5 – 帧签名2（摇滚风格）中的时域参数和频域参数。
在逐个基础上比较运行时矩阵174中的用于分离子帧的时域和频域参数1-j与每个帧签名1-i中的参数1-j并且记录差值。例如运行时矩阵174中的分离子帧1,1的节拍检测器参数具有值68（见表2），并且帧签名1中的节拍检测器参数具有值60（见表4）。图22示出了具有比较块242的识别检测器240，该比较块242用于确定运行时矩阵174中的用于一个分离子帧n,s的时域和频域参数1-j与帧签名i中的参数1-j之间的差。分离子帧1,1与帧签名1之间的差68-60存储于识别存储器244中。运行时矩阵174中的分离子帧1,1的音高检测器参数具有值428（见表2），并且帧签名1中的音高检测器参数具有值440（见表4）。比较块242确定差值428-440并且在识别存储器244中存储差值。对于分离子帧1,1的每个参数，比较块242确定运行时矩阵174中的参数值与帧签名1中的参数值之间的差并且在识别存储器244中存储差值。将分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1的参数1-j之间的差求和以确定在分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1的参数1-j之间的总差值。
接着运行时矩阵174中的分离子帧1,1的节拍检测器参数具有值68（见表2），并且帧签名2中的节拍检测器参数具有值120（见表5）。比较块242确定差值68-120并且在识别存储器244中存储分离子帧1,1与帧签名2之间的差。运行时矩阵174中的分离子帧1,1的音高检测器参数具有值428（见表2），并且帧签名2中的音高检测器参数具有值250（见表5）。比较块242确定差值428-250并且在识别存储器244中存储差值。对于分离子帧1,1的每个参数，比较块212确定运行时矩阵174中的参数值与帧签名2中的参数值之间的差并且在识别存储器244中存储差值。将运行时矩阵174中的用于分离子帧1,1的参数1-j与帧签名2的参数1-j之间的差求和以确定在运行时矩阵174中的用于分离子帧1,1的参数1-j与帧签名2的参数1-j之间的总差值。
如针对帧签名1和2描述的那样，比较运行时矩阵174中的用于分离子帧1,1的时域和频域参数1-j与数据库92中的剩余帧签名3-i中的时域和频域参数1-j。在运行时矩阵174中的用于分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1-i的参数1-j之间的最小总差值是最佳匹配或者最接近相关。在这一情况下，运行时矩阵174中的用于分离子帧1,1的时域和频域参数1-j与帧签名1中的时域和频域参数1-j更接近对准。将运行时矩阵174的分离子帧1,1标识为古典风格作品的帧。
利用与帧签名1匹配的根据音频信号生成的在运行时矩阵174中的分离子帧1,1的时域参数和频域参数1-j，图6的自适应智能控制块94使用数据库92中的与匹配帧签名1关联的控制参数1-k控制音频放大器70的信号处理块72-84的操作。在帧签名1之下的控制参数1,1、控制参数1,2至控制参数1,k中的每个具有数值（例如1-10）。例如控制参数1,1具有值5并且将前滤波器块72的操作状态设置成在200Hz具有低通滤波器功能；控制参数1,2具有值7并且将前效果块74的操作状态设置成加入回响声音效果；控制参数1,3具有值9并且将非线性效果块76的操作状态设置成引入失真；控制参数1,4具有值1并且将用户限定的模块78的操作状态设置成添加鼓伴奏；控制参数1,5具有值3并且将后效果块80的操作状态设置成加入哼声取消器声音效果；控制参数1,6具有值4并且将后滤波器块82的操作状态设置成实现铃形均衡；并且控制参数1,7具有值8并且将功率放大块84的操作状态设置成将放大增加3dB。通过前滤波器块72、前效果块74、非线性效果块76、用户限定的模块78、后效果块80、后滤波器块82和功率放大块84处理处理音频信号，每个如帧签名1的控制参数1,1、控制参数1,2至控制参数1,k设置的那样操作。向汽车24中的扬声器46路由增强的音频信号。收听者听见用音频信号的动态内容确定的特性实时增强的再现音频信号。
子帧1,1至1,s的控制参数1,k中的每个控制音频放大器70的信号处理块72-84内的不同功能。替代地，由于分离子帧1,1至1,s出现于相同时间段内，所以控制参数1,k可以是为每个分离子帧1,1至1,s确定的控制参数的平均值或者其他组合。
接着在逐个基础上比较运行时矩阵174中的用于分离子帧2,1的时域和频域参数1-j与每个帧签名1-i中的参数1-j并且记录差值。对于分离子帧2,1的每个参数1-j，比较块242确定运行时矩阵174中的参数值与帧签名i中的参数值之间的差并且在识别存储器244中存储差值。将分离子帧2,1的参数1-j与帧签名i的参数1-j之间的差求和以确定在分离子帧2,1的参数1-j与帧签名i的参数1-j之间的总差值。在运行时矩阵174的分离子帧2,1的参数1-j与帧签名1-i的参数1-j之间的最小总差值是最佳匹配或者最接近相关。用具有在对应参数之间的最小总差值的帧签名标识运行时矩阵174的分离子帧2,1。在这一情况下，运行时矩阵174中的分离子帧2,1的时域和频域参数1-j与帧签名1中的时域和频域参数1-j更接近对准。将运行时矩阵174的分离子帧2,1标识为用于古典风格作品的另一个帧。自适应智能控制块94使用数据库92中的与匹配帧签名1关联的控制参数1-k控制音频放大器70的信号处理块72-84的操作。
子帧2,1至2,s的控制参数1,k中的每个控制音频放大器70的信号处理块72-84内的不同功能。替代地，由于分离子帧2,1至2,s出现于相同时间段内，所以控制参数1,k可以是为每个分离子帧2,1至2,s确定的控制参数的平均值或者其他组合。该过程针对运行时矩阵174的每个分离子帧n,s继续。
在另一数值示例中，运行时矩阵174中的分离子帧1,1的节拍检测器参数具有值113（见表3），并且帧签名1中的节拍检测器参数具有值60（见表4）。分离子帧1,1与帧签名1之间的差113-60存储于识别存储器244中。运行时矩阵174中的分离子帧1,1的音高检测器参数具有值267（见表3），并且帧签名1中的音高检测器参数具有值440（见表4）。比较块242确定差值267-440并且在识别存储器244中存储差值。对于分离子帧1,1的每个参数，比较块242确定运行时矩阵174中的参数值与帧签名1中的参数值之间的差并且在识别存储器244中存储差值。将运行时矩阵174中的分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1的参数1-j之间的差求和以确定在分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1的参数1-j之间的总差值。
接着运行时矩阵174中的分离子帧1,1的节拍检测器参数具有值113（见表3），并且帧签名2中的节拍检测器参数具有值120（见表5）。比较块242确定差值113-120并且在识别存储器244中存储差值。运行时矩阵174中的分离子帧1,1的音高检测器参数具有值267（见表3），并且帧签名2中的音高检测器参数具有值250（见表5）。比较块242确定差值267-250并且在识别存储器244中存储差值。对于分离子帧1,1的每个参数，比较块242确定运行时矩阵174中的参数值与帧签名2中的参数值之间的差并且在识别存储器244中存储差值。将分离子帧1,1的参数1-j与帧签名2的参数1-j之间的差求和以确定分离子帧1,1的参数1-j与帧签名2的参数1-j之间的总差值。
如针对帧签名1和2描述的那样，比较运行时矩阵174中的用于分离子帧1,1的时域和频域参数1-j与数据库92中的剩余帧签名3-i的时域和频域参数1-j。在运行时矩阵174的分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1-i的参数1-j之间的最小总差值是最佳匹配或者最接近相关。用具有在对应参数之间的最小总差值的帧签名标识运行时矩阵174的分离子帧1,1。在这一情况下，运行时矩阵174中的分离子帧1,1的时域和频域参数1-j与帧签名2中的时域和频域参数1-j更接近对准。将运行时矩阵174的分离子帧1,1标识为摇滚风格作品的帧。
利用与帧签名2匹配的根据模拟信号生成的在运行时矩阵174中的分离子帧1,1的时域参数和频域参数1-j，图6的自适应智能控制块94使用数据库92中的与匹配帧签名2关联的控制参数1-k控制音频放大器70的信号处理块72-84的操作。通过前滤波器块72、前效果块74、非线性效果块76、用户限定的模块78、后效果块80、后滤波器块82和功率放大块84处理音频信号，每个分别如帧签名2的控制参数2,1、控制参数2,2至控制参数2,k设置的那样操作。向汽车24中的扬声器46路由增强的音频信号。收听者听见用音频信号的动态内容确定的特性实时增强的再现音频信号。
子帧1,1至1,s的控制参数2,k中的每个控制音频放大器70的信号处理块72-84内的不同功能。替代地，由于分离子帧1,1至1,s出现于相同时间段内，所以控制参数2,k可以是为每个分离子帧1,1至1,s确定的控制参数的平均值或者其他组合。
在逐个基础上比较运行时矩阵174中的用于分离子帧2,1的时域和频域参数1-j与每个帧签名1-i中的参数1-j并且记录差值。对于分离子帧2,1的每个参数1-j，比较块212确定运行时矩阵174中的参数值与帧签名i中的参数值之间的差并且在识别存储器244中存储差值。将分离子帧2,1的参数1-j与帧签名i的参数1-j之间的差求和以确定在帧2的参数1-j与帧签名i的参数1-j之间的总差值。在运行时矩阵174的分离子帧2,1的参数1-j与帧签名1-i的参数1-j之间的最小总差值是最佳匹配或者最接近相关。用具有在对应参数之间的最小总差值的帧签名标识运行时矩阵174的分离子帧2,1。在这一情况下，运行时矩阵174中的分离子帧2,1的时域和频域参数1-j与帧签名2中的时域和频域参数1-j更接近对准。将运行时矩阵174的分离子帧2,1标识为摇滚风格作品的另一个帧。自适应智能控制块94使用数据库92中的与匹配帧签名2关联的控制参数1-k控制音频放大器70的信号处理块72-84的操作。
子帧2,1至2,s的控制参数2,k中的每个控制音频放大器70的信号处理块72-84内的不同功能。替代地，由于分离子帧2,1至2,s出现于相同时间段内，所以控制参数2,k可以是为每个分离2,1至2,s确定的控制参数的平均值或者其他组合。该过程针对运行时矩阵174的每个分离子帧n,s继续。
在另一实施例中，在逐个基础上比较运行时矩阵174中的用于每个分离子帧n,s的时域和频域参数1-j与每个帧签名1-i中的参数1-j并且记录加权差。例如运行时矩阵174中的分离子帧1,1的节拍检测器参数具有值68（见表2），并且帧签名1中的节拍检测器参数具有值60（见表4）。比较块242确定加权差（68-60）*权重1,1并且在识别存储器244中存储加权差值。运行时矩阵174中的分离子帧1,1的音高检测器参数具有值428（见表2），并且帧签名1中的音高检测器参数具有值440（见表4）。比较块242确定加权差（428-440）*权重1,2并且在识别存储器244中存储加权差。对于分离子帧1,1的每个参数，比较块242确定如权重1, j确定的在运行时矩阵174中的参数值与帧签名1中的参数值之间的加权差并且在识别存储器244中存储加权差。将在分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1的参数1-j之间的加权差求和以确定在分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1的参数1-j之间的总加权差。
接着运行时矩阵174中的分离子帧1,1的节拍检测器参数具有值68（见表2），并且帧签名2中的节拍检测器参数具有值120（见表5）。比较块242确定加权差（68-120）*权重2,1并且在识别存储器244中存储加权差。运行时矩阵174中的分离子帧1,1的音高检测器参数具有值428（见表2），并且帧签名2中的音高检测器参数具有值250（见表5）。比较块242确定加权差（428-250）*权重2,2并且在识别存储器244中存储加权差。对于分离子帧1,1的每个参数，比较块212按照权重2,j确定在运行时矩阵174中的参数值与帧签名中的参数值之间的加权差并且在识别存储器244中存储加权差。将在运行时矩阵174中的帧1的参数1-j与帧签名2的参数1-j之间的加权差求和以确定在帧1的参数1-j与帧签名2的参数1-j之间的总加权差值。
如针对帧签名1和2描述的那样，比较运行时矩阵174中的用于分离子帧1,1的时域和频域参数1-j与数据库92中的剩余帧签名3-i中的时域和频域参数1-j。在运行时矩阵174的分离子帧1,1的参数1-j与帧签名1-i的参数1-j之间的最小总加权差是最佳匹配或者最接近相关。用具有在对应参数之间的最小总加权差的帧签名标识运行时矩阵174的分离子帧1,1。自适应智能控制块94使用数据库92中的与匹配帧签名关联的控制参数1-k控制音频放大器70的信号处理块72-84的操作。
子帧1,1至1,s的控制参数1,k中的每个控制音频放大器70的信号处理块72-84内的不同功能。替代地，由于分离子帧1,1至1,s出现于相同时间段内，所以控制参数1,k可以是为每个分离子帧1,1至1,s确定的控制参数的平均值或者其他组合。
在逐个基础上比较运行时矩阵174中的用于分离子帧2,1的时域和频域参数1-j与每个帧签名1-i中的参数1-j并且记录加权差值。对于分离子帧2,1的每个参数1-j，比较块242按照权重i,j确定在运行时矩阵174中的参数值与帧签名i中的参数值之间的加权差并且在识别存储器244中存储加权差。将在分离子帧2,1的参数1-j与帧签名i的参数1-j之间的加权差求和以确定在分离子帧2,1的参数1-j与帧签名i的参数1-j之间的总加权差值。在运行时矩阵174的分离子帧2,1的参数1-j与帧签名1-i的参数1-j之间的最小总加权差是最佳匹配或者最接近相关。用具有在对应参数之间的最小总加权差的帧签名标识运行时矩阵174的分离子帧2,1。自适应智能控制块94使用数据库92中的与匹配帧签名关联的控制参数1-k控制音频放大器70的信号处理块72-84的操作。
子帧2,1至2,s的控制参数1,k中的每个控制音频放大器70的信号处理块72-84内的不同功能。替代地，由于分离子帧2,1至2,s出现于相同时间段内，所以控制参数1,k可以是为每个分离子帧2,1至2,s确定的控制参数的平均值或者其他组合。该过程针对运行时矩阵174的每个分离子帧n,s继续。
在另一实施例中，确定在运行时矩阵174与帧签名1-i中的对应参数之间的相关概率。换而言之，将相关概率确定为运行时矩阵174中的给定参数可能与帧签名i中的对应参数相同的百分比。百分比是匹配的可能性。如上文描述的那样，在逐帧基础上存储运行时矩阵174中的时域参数和频域参数。对于运行时矩阵174中的每个参数j的每个分离子帧n,s由Pn,j=[Pn1, Pn2, … Pnj]代表。
在运行时矩阵174中的每个参数j的每个分离子帧n,s与每个帧签名i的每个参数j之间确定概率等级列表R。可以通过等式（4）中针对Pn,j和帧签名数据库Si,j的均方根分析来确定概率值ri：
Figure 412335DEST_PATH_IMAGE004
概率值R为(1-ri)×100%。在等式（5）中给定用于Pn,j和音符数据库Si,j的总等级值。
在一些情况下，匹配过程标识与当前帧接近的两个或者更多帧签名。例如运行时矩阵174中的帧可以具有它与帧签名1匹配的52%概率和它与帧签名2匹配的48%概率。在这一情况下，在按照匹配的概率加权的控制参数1,1、控制参数1,2至控制参数1,k与控制参数2,1、控制参数2,2至控制参数2,k之间执行插值。净有效控制参数1是0.52*控制参数1,1+0.48*控制参数2,1。净有效控制参数2是0.52*控制参数1,2+0.48*控制参数2,2。净有效控制参数k是0.52*控制参数1,k+0.48*控制参数2,k。净有效控制参数1-k控制音频放大器70的信号处理块72-84的操作。通过前滤波器块72、前效果块74、非线性效果块76、用户限定的模块78、后效果块80、后滤波器块82和功率放大块84处理音频信号，每个分别如净有效控制参数1-k设置的那样操作。向汽车24中的扬声器46路由音频信号。收听者听见用音频信号的动态内容确定的特性实时增强的再现音频信号。
信号处理功能可以与除了汽车音响系统20之外的设备关联。图23示出了具有显示器252和小键盘254的蜂窝电话250。音乐作品或者音频/视频（AV）数据可以存储于蜂窝电话250的存储器内用于以后回放。替代地，音乐作品或者AV数据可以通过蜂窝电话250的无线通信链路向它传输。当用户选择音乐作品或者AV数据时，根据存储或者传输的音乐作品或者AV数据生成音频信号。蜂窝电话250包括对与音乐作品或者AV数据关联的音频信号执行信号处理功能的电子器件，诸如中央处理单元（CPU）或者数字信号处理器（DSP）和软件。可以如图6中所示来实施信号处理功能。向扬声器256或者适于接收头戴式受话器插件的音频插孔258路由信号调节的音频信号以用蜂窝电话250向音频信号中引入的增强来再现音乐作品或者AV数据的声音内容。
为了适应针对音频源的动态内容的信号处理要求，蜂窝电话250运用动态自适应智能特征（该特征涉及到在逐帧基础上对音频信号的频域分析和时域分析）并且自动和自适应第控制蜂窝电话内的信号处理功能的操作和设置以实现最优声音再现（见图6的块90-94）。如图6-19中描述的那样，检测并且分析音频信号的每个传入分离子帧以确定它的时域和频域内容和特性。如图20-22中描述的那样，比较传入分离子帧与建立或者学习的帧签名的数据库以确定传入帧与帧签名数据库的最佳匹配或者最接近相关。来自数据库的最佳匹配帧签名包含信号处理功能的控制配置（见图6的块72-84）。最佳匹配帧签名在逐帧基础上实时控制信号处理块的操作以对信号处理功能连续并且自动地进行调整以求最优声音再现。
图24示出了具有视频显示器262和音频设备架264的家庭娱乐系统260。音乐作品或者AV数据可以存储于音频设备架264的存储器部件（例如CD或者DVD）内用于以后回放。替代地，音乐作品或者AV数据可以通过蜂窝电话250的线缆或卫星链路向它传输。当用户选择音乐作品或者AV数据时，根据存储或者传输的音乐作品或者AV数据生成音频信号。音频设备架262包括对与音乐作品或者AV数据关联的音频信号执行信号处理功能的电子器件。可以如图6中所示来实施信号处理功能。向扬声器266路由信号调节的音频信号以用音频设备架262向音频信号中引入的增强来再现音乐作品或者AV数据的声音内容。
为了适应针对音频源的动态内容的信号处理要求，音频设备架262运用动态自适应智能特征（该特征涉及到在逐帧基础上对音频信号的频域分析和时域分析）并且自动和自适应地控制蜂窝电话内的信号处理功能的操作和设置以实现最优声音再现（见图6的块90-94）。如图6-19中描述的那样，检测并且分析音频信号的每个传入分离子帧以确定它的时域和频域内容和特性。如图20-22中描述的那样，比较传入分离子帧与建立或者学习的帧签名的数据库以确定传入帧与帧签名数据库的最佳匹配或者最接近相关。来自数据库的最佳匹配帧签名包含信号处理功能的控制配置（见图6的块72-84）。最佳匹配帧签名在逐帧基础上实时控制信号处理块的操作以对信号处理功能连续并且自动地进行调整以求最优声音再现。
图25示出了具有视频显示器272的计算机270。音乐作品或者音频/视频（AV）数据可以存储于计算机270的存储器内用于以后回放。替代地，音乐作品或者AV数据可以通过计算机270的有线或者无线通信链路向它传输。当用户选择音乐作品或者AV数据时，根据存储或者传输的音乐作品或者AV数据生成音频信号。计算机270包括对与音乐作品或者AV数据关联的音频信号执行信号处理功能的电子器件（诸如CPU或者DSP和软件）。可以如图6中所示来实施信号处理功能。向扬声器274或者适于接收头戴式受话器插件的音频插孔276路由信号调节的音频信号以用计算机270向音频信号中引入的增强来再现音乐作品或者AV数据的声音内容。
为了适应针对音频源的动态内容的信号处理要求，计算机270运用动态自适应智能特征（该特征涉及到在逐帧基础上对音频信号的频域分析和时域分析）并且自动和自适应地控制蜂窝电话内的信号处理功能的操作和设置以实现最优声音再现（见图6的块90-94）。如图6-19中描述的那样，检测并且分析音频信号的每个传入分离子帧以确定它的时域和频域内容和特性。如图20-22中描述的那样，比较传入分离子帧与建立或者学习的帧签名的数据库以确定传入帧与帧签名数据库的最佳匹配或者最接近相关。来自数据库的最佳匹配帧签名包含信号处理功能的控制配置（见图6的块72-84）。最佳匹配帧签名在逐帧基础上实时控制信号处理块的操作以对信号处理功能连续并且自动地进行调整以求最优声音再现。
尽管已经详细举例说明本发明的一个或者多个实施例，但是本领域技术人员将理解可以进行对那些实施例的修改和适配而不脱离如在所附权利要求书中记载的本发明范围。

Claims (17)

1.一种消费者音频系统，包括被耦合用于从消费者音频源接收音频信号的信号处理器，其中所述音频信号的动态内容控制所述信号处理器的操作。
2.根据权利要求1所述的消费者音频系统，还包括：
时域处理器，被耦合用于接收所述音频信号并且生成所述音频信号的时域参数；
频域处理器，被耦合用于接收所述音频信号并且生成所述音频信号的频域参数；
签名数据库，包括多个签名记录，每个签名记录具有时域参数和频域参数以及控制参数；以及
识别检测器，用于匹配所述音频信号的时域参数和频域参数与所述签名数据库的签名记录，其中匹配签名记录的控制参数控制所述信号处理器的操作。
3.根据权利要求2所述的消费者音频系统，其中所述时域处理器或者频域处理器检测所述音频信号的音符的开始。
4.根据权利要求2所述的消费者音频系统，其中所述时域参数包括节拍检测器、响度检测器和音符时间。
5.根据权利要求2所述的消费者音频系统，其中所述频域参数包括音高检测器、音符频谱、音符泛音、音符不调和度、起奏频率和谐波导数。
6.根据权利要求1所述的消费者音频系统，其中所述信号处理器包括前滤波器、前效果、非线性效果、用户限定的模块、后效果、后滤波器或者功率放大。
7.根据权利要求1所述的消费者音频系统，其中将所述音频信号采样成采样的音频信号的多个帧。
8.根据权利要求1所述的消费者音频系统，其中将采样的音频信号被分离成子帧。
9.根据权利要求1所述的消费者音频系统，其中所述音频信号由乐器、声乐、计算机或者电子设备生成。
10.一种控制消费者音频系统的方法，包括：
提供适于从消费者音频源接收音频信号的信号处理器；并且
使用所述音频信号的动态内容来控制所述信号处理器的操作。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
生成所述音频信号的时域参数；
生成所述音频信号的频域参数；
提供包括多个签名记录的签名数据库，每个签名记录具有时域参数和频域参数以及控制参数；
匹配所述音频信号的时域参数和频域参数与所述签名数据库的签名记录；并且
基于匹配签名记录的控制参数控制所述信号处理器的操作。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将所述音频信号采样成多个帧；
将采样的音频信号分离成子帧；并且
基于分离的子帧生成所述时域参数和频域参数。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述时域处理器或者频域处理器检测所述音频信号的音符的开始。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述时域参数包括节拍检测器、响度检测器和音符时间。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述频域参数包括音高检测器、音符频谱、音符泛音、音符不调和度、起奏频率和谐波导数。
16.根据权利要求10所述的方法，其中所述信号处理器包括前滤波器、前效果、非线性效果、用户限定的模块、后效果、后滤波器或者功率放大。
17.根据权利要求10所述的方法，还包括用乐器、声乐、计算机或者电子设备生成所述音频信号。
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