CN1121677C - 用于判定信号处理电路产生的输出信号质量的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
用于判定来自一个信号处理电路的输出信号的质量的一种装置包括用于接收该输出信号的一个第一串联电路和用于接收一个基准信号的一个第二串联电路，并利用与两个串联电路连接的一个复合电路产生一个客观质量信号。通过在复合电路内将已经对于频率积分的一个微分信号与一个预定值进行比较，然后根据比较结果将该信号对于时间积分或者不进行积分，和/或将左声道质量信号与右声道质量信号进行比较并选择具有最大值的质量信号和根据这些积分信号调整该质量信号，而改善所说客观质量信号与主观质量信号之间的不良相关性。
Description
技术领域
本发明涉及用于判定由一个信号处理电路产生的一个输出信号相对于一个基准信号的质量的一种装置，该装置包括具有用于接收该输出信号的一个第一输入端的一个第一串联电路、具有用于接收该基准信号的一个第二输入端的一个第二串联电路、和与该第一串联电路的一个第一输出端和该第二串联电路的一个第二输出端相连的一个复合电路，以用于在该复合电路的输出端产生一个质量信号，该第一串联电路包括：
- 一个第一信号处理单元，其与第一串联电路的第一输入端相连，用于产生作为时间和频率函数的第一信号参量，和
- 一个第一压缩单元，其与第一信号处理单元相连，用于压缩第一信号参量和产生一个第一压缩信号参量，
该第二串联电路包括：
- 一个第二压缩单元，其与第二输入端相连，用于产生一个第二压缩信号参量，
该复合电路包括：
- 一个微分单元，其与两个压缩单元相连，用于根据两个压缩信号参量确定一个微分信号，
- 一个积分单元，其与微分单元相连，用于将微分信号相对于频率进行积分，和
- 一个时间平均单元，其与积分单元相连，用于将该积分的微分信号对于时间积分。
背景技术
在第一篇参考文献中(J.Audio Eng.Soc.，Vol.40，No.12，1992年12月，主题为“A Perceptual Audio Quality Measure Based ona Psychoacoustic Sound Representtation”，由John G.Beerends和Jan A.Stemerdink撰写，963-978页，特别参见图7)公开了这样一种装置。其中所述的装置判定由一个信号处理电路，例如一个编码器/解码器，或编解码器产生的一个输出信号相对于一个基准信号的质量。所说基准信号是例如传送到信号处理电路的一个输入信号，尽管也可以使用输出信号的一个预先计算的理想值作为基准信号。第一信号参量由与第一串联电路中的第一信号处理单元响应该输出信号而产生，它是时间和频率的函数，在第一信号参量产生之后，与第一串联电路中的第一压缩单元对其进行压缩。关于这一点，所说第一信号参量的中间运算处理过程是根本不应排除的。第二串联电路中的第二压缩单元响应基准信号对第二信号参量进行压缩。关于这一点，对于所说第二信号参量的其它运算处理也是根本不应排除的。复合电路中的微分单元根据这两个压缩信号参量确定微分信号，之后，复合电路中的积分单元对微分信号相对于频率进行积分，然后复合电路中的时间平均单元将积分得到的微分信号相对于时间进行积分，进而产生质量信号。
这种装置的主要缺点在于由所说装置评定的客观质量信号与由观测者本身评定的主观质量信号之间相关性很差。
发明内容
本发明的目的主要是提供在前序部分中所述类型的一种装置，利用所说装置评定的客观质量信号与由观测者本身评定的主观质量信号之间具有良好的相关性。
为此，根据本发明构成的装置的特征在于，复合电路还包括：
- 用于将两个信号之一与另外一个信号进行比较的一个比较单元，所说的两个信号是积分单元和时间平均单元的输出信号，和
- 用于按照比较结果对所产生的质量信号进行选择的一个选择单元。
由于所提供的装置具有比较单元和选择单元，能够将较为相关的信号与较少相关的信号区别开来。由于进行了所说的比较和选择，能够获得由所说装置评定的客观质量信号与由观测者评定的主观质量信号之间良好的相关性。
本发明基于这样的发现，由已知装置评定的客观质量信号与由观测者评定的主观质量信号之间较差的相关性主要是因为观测者对于某些扰动比对于其它一些扰动更为敏感，本发明还基于这样的事实，在复合电路内部，某些(时间间隔)信号比其它(时间间隔)信号更为相关。
因此，通过将较为相关的信号从较少相关的信号中区别出来可以解决相关性较差的问题。
本发明装置的第一实施例的特征在于所说比较单元和选择单元位于积分单元与时间平均单元之间，以便在每个时间间隔将积分单元的输出信号与具有预定值的其它信号进行比较，在该积分单元的输出信号大于其它信号的情况下，将该积分单元的输出信号传送到时间平均单元，在该积分单元的输出信号小于其它信号的情况下，不将该积分单元的输出信号传送到时间平均单元。
由于将比较单元和选择单元设置在积分单元与时间平均单元之间，可以在每个时间间隔将积分的微分信号与具有预定值的其它信号进行比较。通过在积分的微分信号大于其它信号的情况下将该积分的微分信号传送到时间平均单元，和在积分的微分信号小于其它信号的情况下不将积分的微分信号传送到时间平均单元，增强了具有相关较高值的积分微分信号的较大相关性。
除了分别将积分的微分信号传送或者不传送到时间平均单元以外，还可以，例如，将积分的微分信号分别乘以一个大数值或者一个小数值，等等，以增强某些信号较大的相关性。
根据本发明构成的装置的第二实施例的特征在于该时间平均单元用于在第一输出端产生信号处理电路左声道的第一质量信号和在第二输入端产生信号处理电路右声道的第二质量信号，其特征在于还在于该比较单元和选择单元与时间平均单元的第一和第二输出端相连，用于将第一质量信号与第二质量信号进行比较，和选择具有最大值的质量信号。
通过将比较单元和选择单元与时间平均单元的一个输出端串联，可以将信号处理电路左声道中的一个质量信号与信号处理电路右声道中的一个质量信号进行比较，并从中选择具有最大值的质量信号。由于根据该实施例信号处理电路具有一个左声道和一个右声道，必须确定两个质量信号：一个用于左声道，一个用于右声道。这可以通过以下方式实现，或者让本发明装置判定整个左声道输出信号的质量，然后再让所说装置判定整个右声道输出信号的质量，或者，让所说装置在每个时间间隔判定左声道和右声道输出信号的质量。
根据本发明构成的装置的第三实施例的特征在于：在第二质量信号大于第一质量信号与具有另一预定值的一个信号之和的情况下，选择第二质量信号，而在第二质量信号小于小于第一质量信号与具有另一预定值信号之和的情况下，选择第一质量信号。
由于在右声道的质量信号大于左声道的质量信号与具有另一预定值之和的情况下，选择右声道的质量信号，而在右声道的质量信号小于左声道质量信号与具有另一预定值信号之和的情况下，选择左声道的质量信号，所以增强了信号处理电路左声道输出信号相对于右声道输出信号的较大的相关性。
根据本发明构成的第四实施例的特征在于所说选择单元包括一个乘法单元，该乘法单元用于将所选择的质量信号与具有一定值的一个信号相乘，所说的一定值至少依赖于左声道积分微分信号与右声道积分微分信号之间的相关性。
通过使所说选择单元包括一个乘法单元，该乘法单元用于将所选择的质量信号与具有一定值的一个信号相乘，所说的一定值至少依赖于左声道积分微分信号与右声道积分微分信号之间的相关性，可以获得借助于所说装置评定的客观质量信号与由观测者评定的主观质量信号之间良好的相关性。
尽管可以将第一实施例以及第二、第三和第四实施例认为是彼此无关的实施例，但是如果将第一、第二、第三和第四实施例结合使用，能够获得最好的相关性。
根据本发明构成的装置的第五实施例的特征在于所说第二串联电路还包括：
- 与第二输入端相连的一个第二信号处理单元，其用于作为时间和频率函数的一个第二信号参量，所说第二压缩单元与该第二信号处理单元相连以压缩所说第二信号参量。
如果第二串联电路还包括第二信号处理单元，则第二信号参量是作为时间和频率两者的函数而产生的。在这种情况下，使用传输到信号处理电路，例如编码器/解码器、或编解码器中对其质量进行判定的输入信号作为基准信号，与此相反，在没有使用第二信号处理单元的情况下，应当使用预先计算的输出信号的理想值作为基准信号。
根据本发明构成的第六实施例的特征在于信号处理单元包括：
- 一个乘法单元，用于在时间域中将传输到信号处理单元输入端的信号与一个窗函数相乘，和
- 与乘法单元相连的一个变换单元，用于将从乘法单元产生的信号变换到频率域，该变换单元在确定其绝对值之后产生作为时间和频率函数的信号参量。
关于这一点，该信号参量是由第一和/或第二信号处理单元由于使用乘法单元和变换单元而作为时间和频率的函数产生的，该变换单元还执行例如绝对值确定操作。
根据本发明构成的装置的第七实施例的特征在于信号处理单元包括：
- 一个子带滤波单元，用于对传输到信号处理单元输入端的信号进行滤波，该子带滤波单元在确定绝对值之后，产生作为时间和频率函数的信号参量。
关于这一点，该信号参量是由第一和/第二信号处理单元由于使用子带滤波单元而作为时间和频率的函数产生的，该子带滤波单元还执行例如绝对值确定操作。
根据本发明构成的装置的第八实施例的特征在于信号处理单元还包括：
- 一个转换单元，用于将用时间谱和频率谱表示的信号参量转换成用时间谱和巴克(bark)谱表示的信号参量。
关于这一点，由第一和/或第二信号处理单元产生并用时间谱和频率谱表示的信号参量转换成用时间谱和巴克谱表示的信号参量是使用转换单元完成的。
本发明还涉及用于判定由信号处理电路产生的输出信号相对于基准信号质量的一种方法，该方法包括以下步骤：
- 响应该输出信号产生作为时间和频率的一个第一信号参量，
- 压缩第一信号参量和产生一个第一压缩信号参量，
- 响应基准信号产生一个第二压缩信号参量，
- 根据这些压缩信号参量确定一个微分信号，和
- 通过将该微分信号相对于频率和时间积分产生一个质量信号。
本发明方法的特征在于产生质量信号的步骤还包括以下步骤：
- 将两个信号之一与另外一个信号进行比较，所说的两个信号是分别对于频率和时间积分的已积分微分信号，和
- 根据比较结果对所选择的质量信号作出选择。
本发明方法的第一实施例的特征在于比较分步骤包括在每个时间间隔将已经对于频率积分的微分信号与具有预定值的另外的信号进行比较，在积分微分信号大于另外的信号的情况下，将所说积分微分信号对于时间积分，在已经对于频率积分的微分信号小于另外的信号的情况下，不将所说积分微分信号对于时间积分。
本发明方法的第二实施例的特征在于产生质量信号的步骤还包括产生信号处理电路左声道的一个第一质量信号和信号处理电路右声道的一个第二质量信号的分步骤，其特征在于还在于所说比较分步骤包括将所说第一质量信号与第二质量信号进行比较的步骤，进行选择的分步骤包括选择具有最大值的质量信号的步骤。
本发明方法的第三实施例的特征在于：在第二质量信号大于第一质量信号与具有另一预定值的一个信号之和的情况下，选择第二质量信号，而在第二质量信号小于第一质量信号与具有另一预定值的信号之和的情况下，选择第一质量信号。
本发明方法的第四实施例的特征在于：将所选择的质量信号与一个信号相乘，该信号的值至少依赖于已经对于频率积分的左声道的微分信号与已经对于频率积分的右声道的微分信号之间的相关性。
本发明方法的第五实施例的特征在于：响应基准信号产生第二压缩信号参量的步骤包括以下分步骤：
- 响应所说基准信号产生作为时间和频率的函数的一个第二信号参量，和
- 压缩第二信号参量。
附图说明
下面参照附图中所示的一个示例性实施例更加详细地解释本发明。在这些附图中；
图1表示根据本发明构成的一个装置，该装置包括已知的信号处理单元、已知的压缩单元、一个定标电路和本发明的一个复合电路，
图2表示用于根据本发明构成的装置中的已知信号处理单元，
图3表示用于根据本发明构成的装置中的已知压缩单元，
图4表示用于根据本发明构成的装置中的一个定标电路，
图5表示用于根据本发明构成的装置中的本发明的复合电路的第一实施例，和
图6表示用于根据本发明构成的装置中的本发明的复合电路的第一实施例。
具体实施方式
图1所示的根据本发明构成的装置包括一个第一信号处理单元1，其具有用于接收由一个信号处理电路，例如一个编码器/解码器，或编解码器，产生的输出信号的一个第一输入端7。第一信号处理单元1的一个第一输出端通过联接器9与一个定标电路3的一个第一输入端相连。根据本发明构成的装置还包括一个第二信号处理单元2，其具有用于接收传输到信号处理电路，例如编码器/解码器，或编解码器的输入信号的一个第二输入端8。第二信号处理单元2的一个第二输出端通过联接器10与定标电路3的一个第二输入端相连。定标电路3的一个第一输出端通过一个联接器11与一个第一压缩单元4的一个第一输入端相连，定标电路3的一个第二输出端通过联接器12与一个第二压缩单元5的一个第二输入端相连。第一压缩单元4的一个第一输出端通过联接器13与一个复合电路6的一个第一输入端相连，第二压缩单元5的一个第二输出端通过联接器16与复合电路6的一个第二输入端相连。定标电路3的一个第三输出端通过联接器14与复合电路6的一个第三输入端相连，第二压缩单元5的第二输出端，或联接器16，通过联接器15与复合电路6的一个第四输入端相连，所说复合电路具有一个输出端17用于产生质量信号。第一信号处理单元1进而第一压缩单元4结合相当于一个第一串联电路，第二信号处理单元2和第二压缩单元5结合相当于一个第二串联电路。
图2中所示的已知的第一(或第二)信号处理单元1(或2)包括一个第一(或第二)乘法单元20，其用于在时间域将来自信号处理电路，例如编码器/解码器，或编解码器并传输到第一(或第二)信号处理单元1(或2)第一输入端7(或第二输入端8)的输出信号(或输入信号)与一个窗函数相乘；与所说第一(或第二)乘法单元20相连的一个第一(或第二)变换单元21，其用于将来自第一(或第二)乘法单元20的信号变换到频率域；一个第一(或第二)绝对值单元22，其用于确定来自第一(或第二)变换单元21的信号的绝对值以产生作为时间和频率函数的一个第一(或第二)正信号参量；一个第一(或第二)转换单元23，其用于将来自第一(或第二)绝对值单元22并用时间谱和频率谱表示的第一(或第二)正信号参量转换成用时间谱和巴克谱表示的一个第一(或第二)信号参量；和一个第一(或第二)折扣单元24，其用于在第一(或第二)信号参量来自第一(或第二)转换单元并用时间谱和巴克谱表示的情况下对一个听觉函数进行折扣，然后将该信号参量通过联接器9(或10)传输。
图3中所示的已知的第一(或第二)压缩单元4(或5)通过联接器11(或12)接收传输到一个第一(或第二)加法器30的一个第一(或第二)输入端的信号参量，另一方面，所说加法器的第一(或第二)输出端通过一个联接器31与一个第一(或第二)乘法器32的一个第一(或第二)输入端相连，此外还与一个第一(或第二)非线性卷积单元36相连，该卷积单元还与一个第一(或第二)压缩单元37相连以通过联接器13(或16)产生一个第一(或第二)压缩信号参量。第一(或第二)乘法器32具有用于接收一个馈入信号的另一个第一(或第二)输入端，并具有与一个第一(或第二)延迟单元34的第一(或第二)输入端相连的一个第一(或第二)输出端，该延迟单元的一个第一(或第二)输出端与第一加法器30的另一个第一(或第二)输入端相连。
图4所示定标电路3包括另一个积分单元40，该积分单元40的一个第一输入端与定标电路3的第一输入端相连，进而与联接器9相连，用于接收一个第一串联电路信号(用时间谱和巴克谱表示的第一信号参量)，该积分单元40的一个第二输入端与定标电路3的第二输入端相连，进而与联接器10相连，用于接收一个第二串联电路信号(用时间谱和巴克谱表示的第二信号参量)。另一个积分单元40用于产生积分第一串联电路信号的的一个第一输出端与另一个比较单元4 1的一个第一输入端相连，另一个积分单元40用于产生积分第二串联电路信号的一个第二输出端与另一个比较单元41的一个第二输入端相连。定标电路3的第一输入端与第一输出端相连，联接器9借助于定标电路3又与联接器11相连。定标电路3的第二输入端与另一个定标单元42的一个第一输入端相连，其第二输出端与另一个定标单元42的一个输出端相连，联接器10借助于定标电路3以及另一个定标单元42又与联接器12相连。另一个比较单元41用于产生一个控制信号的一个输出端与另一个定标单元42的一个控制输入端相连。定标电路3的第一输入端，或联接器9或联接器11，与一个比率确定单元43的一个第一输入端相连，另一个定标电路42的输出端，或联接器12，与比率确定单元43的一个第二输入端相连，比率确定单元的一个输出端与定标电路3的第三输出端相连，进而与联接器14相连以产生另一个定标信号。
图5和图6所示的复合电路6包括又一个比较单元50，该比较单元50，其一个第一输入端与复合电路6的第一输入端相连，用于经由联接器13接收第一压缩信号参量，该比较单元的一个第二输入端与复合电路6的第二输入端相连，用于经由联接器16接收第二压缩信号参量。复合电路6的第一输入端还与一个微分单元54、56的一个第一输入端相连。又一个比较单元50用于产生定标信号的一个输出端通过联接器51与定标单元52的一个控制输入端相连，定标单元52的一个输出端与复合电路6的第二输入端相连，用于经由联接器16接收第二压缩信号参量，定标单元52的一个输出端通过联接器53与微分单元54、56的一个第二输入端相连，所说微分单元用于根据相互标定的压缩压缩信号参量确定一个微分信号。该微分单元54、56的一个第三输入端与复合电路6的第四输入端相连，用于经由联接器15接收经由联接器16接收的第二压缩信号参量。微分单元54、56包括用于产生一个微分信号的一个微分器54和用于确定微分信号绝对值的另一个绝对值单元56，该绝对值单元的一个输出端与定标单元57的一个输入端相连，该绝对值单元的一个控制输入端与复合电路6的第三输入端相连，用于经由联接器14接收另一个定标信号。定标单元57的一个输出端与一个积分单元58的一个输入端相连，用于将经过定标的微分信号绝对值对于频率积分。
根据复合电路的第一实施例(图5)，积分单元58的一个输出端与选择单元61的一个输入端和比较单元60的一个第一输入端相连。比较单元60的一个第二输入端与一个联接器62相连用于接收具有预定值的另一个信号。比较单元60的一个输出端通过联接器63与选择单元61的一个控制输入端相连。选择单元61的一个输出端与时间平均单元59的一个输入端相连，时间平均单元59的输出端与复合电路6的输出端17相连用以产生质量信号。
根据复合电路6的第二实施例(图6)，积分单元5 8的一个输出端与时间平均单元59的一个输入端相连，时间平均单元59的一个第一输出端通过联接器72与选择单元71的第一输入端相连，其第二输出端通过联接器73与选择单元71的一个第二输入端相连。积分单元58的输出端还通过联接器75与选择单元71的一个第三输入端相连。时间平均单元59的各个第一和第二输出端还分别通过各个联接器72和73与比较单元70的各个第一和第二输入端相连，比较单元70的一个输出端通过联接器74与选择单元71的一个控制输入端相连，选择单元71的一个输出端与复合电路6的输出端17相连用以产生质量信号。
在图4中更加详细地表示出用以判定由信号处理电路，例如编码器/解码器、或编解码器产生的输出信号的质量的标准装置的操作，其中所说标准装置中不包括定标电路3，从而使联接器10和12相互连通，该已知装置是利用一个标准复合电路6构成的，从而如下所述，亦如在第一篇参考文献中所述，省略了微分单元54、56的第三输入端和定标单元57、比较单元60和/或70、以及选择单元61和/或71，在图5和图6中更加详细地表示了这个装置。
信号处理电路，例如编码器/解码器，或编解码器的输出信号传送到输入端7，之后第一信号处理电路1将所说输出信号转换成用时间谱和巴克谱表示的一个第一信号参量。这是借助于第一乘法单元20完成的，该乘法单元20将用时间谱表示的输出信号乘以用时间谱表示的一个窗函数，然后，利用第一变换单元21将如此获得的并用时间谱表示的信号变换到频率域，例如通过FFT变换，或者快速富里叶变换，接着，利用第一绝对值单元22确定如此获得并用时间谱和频率谱表示的信号的绝对值，例如通过求平方，之后，利用第一转换单元23将如此获得并用时间谱和频率谱表示的转换成用时间谱和巴克谱表示的信号参量，例如通过在非线性频率标度，也称之为巴克标度，的基础上重新取样，然后利用第一折扣单元将该信号参量调整到一个听觉函数，或者进行滤波，例如乘以用巴克谱表示的一个特征函数。
然后，利用第一压缩单元4将如此获得并用时间谱和巴克谱表示的第一信号参量转换成用时间谱和巴克谱表示的第一压缩信号参量。这是利用第一加法器30、第一乘法器32和第一延迟单元34完成的，用时间谱和巴克谱表示的信号参量与用巴克谱表示的一个馈入信号，例如一个指数下降信号相乘，之后，将如此获得并用时间谱和巴克谱表示的信号参量，在一定时间延迟之后，与用时间谱和巴克谱表示的信号参量相加，然后，利用第一非线性卷积单元36将如此获得并用时间谱和巴克谱表示的信号参量与用巴克谱表示的一个扩展函数作卷积运算，之后利用第一压缩单元37将如此获得并用时间谱和巴克谱表示的信号参量进行压缩。
按照相应的方式，信号处理电路，例如编码器/解码器，或编解码器的输入信号传送到输出端8，之后，该第二信号处理电路2将所说输入信号转换成一个用时间谱和巴克谱表示的第二信号参量，利用第二压缩单元5将后者转换成用时间谱和巴克谱表示的一个第二压缩信号参量。
然后通过各个联接器13和16分别将第一和第二压缩信号参量传送到复合电路6，这时假定这是一个标准复合电路，其中省去了微分单元54、56的第三输入端和定标单元57，图5中更加详细地表示了这些。这两个压缩信号参量由又一个比较单元50积分并且互相比较，之后，该又一个比较单元50产生定标信号，该信号表示例如两个压缩信号参量之间的平均比值。所说定标信号传送到定标单元52，该定标单元52响应该信号，对第二压缩信号参量进行定标(就是说，将其作为定标信号的函数增大或减小)。显然，还可以以本领域技术人员已知的方式使用定标单元52对第一压缩信号参量进行定标，而不是对第二压缩信号参量进行定标，进一步还可以以本领域技术人员已知的方式使用两个定标单元同时对两个压缩信号参量进行相互标定。利用微分器54根据相互定标的压缩信号参量求得微分信号，然后利用另一个绝对值单元56确定该微分信号的绝对值。利用积分器58将如此获得的信号对于巴克谱积分，并利用时间平均单元59对于时间谱积分，进而从输出端17产生质量信号，该质量信号以客观的方式指示出信号处理电路，例如编码器/解码器，或编解码器的质量。
图4中更加详细地表示了用以判定由信号处理电路例如编码器/解码器，或编解码器产生的输出信号质量的一种改进装置的操作，从而本发明的装置包括定标电路3，联接器10和12通过另一个定标单元相互连接，所说的改进装置包括本发明的一个扩展复合电路6，从而如上所述，其中增加了图5、6中详示的微分单元54、56的第三输入端和定标单元57，下面进行补充说明。
将通过联接器9和定标电路3的第一输入端接收的第一串联电路信号(用时间谱和巴克谱表示的第一信号参量)传送到另一个积分单元40的第一输入端，将通过联接器10和定标电路3的第二输入端接收的第二串联电路信号(用时间谱和巴克谱表示的第一信号参量)传送到另一个积分单元40的第二输入端，该积分单元将两个串联电路信号对于频率积分，之后将积分的第一串联电路信号通过另一个积分单元40的第一输出端传送到另一个比较单元41的第一输入端，将积分的第二串联电路信号通过另一个积分单元40的第二输出端传送到另一个比较单元41的第二输入端。比较单元41将两个积分的串联电路信号进行比较，并响应该比较结果产生控制信号，传送到另一个定标单元42的控制输入端。定标单元42对通过联接器10和定标电路3的第二输入端接收到的第二串联电路信号(用时间谱和巴克谱表示的第二信号参量)作为所说控制信号的函数进行定标(就是说，增大或减小所说第二串联电路信号的幅值)，并从另一个定标单元42的输出端产生(原文如此)经过定标的第二串联电路信号，传送到定标电路3的第二输出端，在本例中，定标单元3的第一输入端同时直接连接到定标电路3的第一输出端。在本例中，第一串联电路信号和经过定标的第二串联电路信号分别通过定标电路3传送到第一压缩单元4和第二压缩单元5。
由于进行了进一步定标，在利用本发明装置评定的客观质量信号与由观测者评定的主观质量信号之间建立了良好的相关性。本发明主要是基于这样的认识，利用已知装置评定的客观质量信号与由观测者评定的主观质量信号之间不良的相关性主要是由于某些干扰对于观测者的影响比其它干扰更加明显，通过使用两个压缩单元改善了这种不良的相关性，本发明还尤其基于这样的认识，由于使用了定标电路3，两个压缩单元4和5彼此更好地发挥作用，这进一步改善了相关性。从而通过使用定标电路3改善两个压缩单元4和5相对于彼此的功能而解决了不良相关性的问题。
由于定标电路3的第一输入端，或联接器9或联接器11与比率确定单元43的第一输入端相连，另一个定标单元42的输出端，或联接器12与比率确定单元43的第二输入端相连，比率确定单元43能够确定第一串联电路信号与经过定标的第二串联电路信号的相互比值，并从比率确定单元43的输出端产生作为其函数的另一个定标信号，所说的另一个定标信号通过定标电路3的第三输出端，进而通过联接器14传送到复合电路6的第三输入端。所说另一个定标信号在复合电路6中传送到定标单元57，该单元将来自微分单元54、56的微分信号的绝对值作为所说另一个定标信号的函数进行标定(就是说增大或减小所说绝对值的幅值)。从而使得已经改善的相关性由于下述事实得到进一步改善，即由于仍然存在的第一串联电路信号与经过定标的第二串联电路信号之间的(幅值)差在复合电路中被折扣，进而使得积分单元58和时间平均单元59的工作性能更佳。
如果微分器54(或另一个绝对值单元56)包括另一个调节单元，附图中没有示出，例如减法电路，就能够进一步改善相关性，所说减法电路在一定程度上减小了微分信号的幅值。可取的是，微分信号的幅值作为串联电路信号的函数减小，正如在本例中，它是作为来自第二压缩单元5的经过定标和压缩的第二信号参量减小的，从而使得积分单元58和时间平均单元59的工作性能更佳。结果，已经非常好的相关性得到进一步改善。
还发现，比率确定单元43可以设置在联接器13与16之间(换句话说，就是设置在压缩单元4和5与复合电路6之间)。在这种情况下，通过以较佳的方式使用压缩单元4和5改善了相关性。
上文中介绍了根据本发明构成的用于确定由信号处理电路例如编码器/解码器，或编解码器产生的输出信号质量的装置的操作，下文中还将补充说明，根据本发明构成的这种装置或者至少由图5详示、包括比较单元60和选择单元70的复合电路6的第一实施例构成，或者至少由图6详示、包括比较单元61和选择单元71的复合电路6的第二实施例构成。
在第一实施例的情况(图5)，已经由积分单元58对于频率积分的微分信号传送到比较单元60和选择单元61。比较单元60在每一时间间隔例如40毫秒将所说信号值与具有预定值的另一个信号进行比较。在积分微分信号大于(较多失真)另一个信号的情况下，比较单元60控制选择单元61使得积分的微分信号被传送到(或者乘以一个大数值)时间平均单元59。在积分微分信号小于(较少失真)了另一个信号的情况下，比较单元60控制选择单元61使得不将积分微分信号传送到(或者乘以一个小数值)时间平均单元59。因此，相对于指示较少失真信号(的时间间隔)强调了指示较多失真信号(的时间间隔)的较大关联性，从而建立较好的相关性。
在第二实施例的情况(图6)，已经由积分单元58对于频率积分的微分信号传送到时间平均单元59和选择单元71的第三输入端。时间平均单元产生两个质量信号，一个是信号处理电路左声道的第一质量信号，另一个是信号处理电路右声道的第二质量信号。这可以通过让本发明的装置判定整个左声道输出信号的质量，然后再让本发明的装置判定整个右声道输出信号的质量，或者在每一时间间隔(例如10秒)让所说装置首先判定左声道信号质量然后判定右声道输出信号来实现。对于本领域技术人员来说，在上述两种情况中至少一种情况下至少某些电路和/或单元必须包括存储器是显而易见的。
比较单元70比较这两个质量信号。在右声道的第二质量信号大于左声道的第一质量信号与具有另一预定值的一个信号总和的情况下，控制选择单元71选择右声道的第二质量信号。在右声道的第二质量信号小于左声道的第一质量信号与所说具有预定值的信号总和的情况下，控制选择单元71选择左声道的第一质量信号。然后，在选择单元71内，将所选择的质量信号与其值为例如(1.2-c)4的一个信号相乘，上述数值至少依赖于左声道积分微分信号与右声道积分微分信号之间的相关性(c)。此外，选择单元70包括例如用于将所选择的质量信号与所说数值相乘的一个乘法单元、用于使两个积分微分信号相关的一个相关单元、和用于存储积分微分信号的一个存储器。因此，强调了引起立体声声像偏移的失真干扰。
如上所述，对于如图2所示的第一信号处理电路1中的各个部分以第一篇对比文献所属技术领域技术人员熟知的方式给予了充分的描述。第一乘法单元20将来自信号处理电路例如编码器/解码器或编解码器、并且在时间和幅值方面都是不连续的数字输出信号与一个窗函数例如所谓的用时间谱表示的余弦平方函数相乘，之后，将如此获得的并用时间谱表示的信号利用第一变换单元21变换到频率域，例如通过FFT变换、或快速富里叶变换方法，然后，利用第一绝对值单元22确定如此获得和用时间谱和频率谱表示的信号的绝对值，例如采用平方方法。最后，得到每单位时间/频率的功率密度函数。获得所说信号的另一种方式是使用一个子带滤波单元，用于对数字输出信号进行滤波，该子带滤波单元在确定绝对值之后，以每单位时间/频率的功率密度函数的形式产生作为时间和频率函数的信号参量。第一转换单元23通过例如根据非线性标度，也称之为巴克标度，重新取样将所说每单位时间/频率的功率密度函数转换成每单位时间/巴克的功率密度函数，该转换公式记载在第一篇对比文献的附录A中，第一折扣单元24将所说每单位时间/巴克的功率密度函数乘以例如用巴克谱表示的一个特征函数，以对听觉函数进行调整。
如上所述，上文以第一篇对比文献所属技术领域技术人员熟知的方式充分地介绍了图3所示的第一压缩单元4的各个部分。乘法器32将每单位时间/巴克的功率密度函数乘以一个指数递减信号例如exp{-T/τ(z))以调整听觉函数。这里T等于窗函数长度的50％，从而表示一定的时间间隔的一半，在这之后一定的时间间隔第一乘法单元20总是将输出信号乘以用时间谱表示的一个窗函数(例如40毫秒的一半是20毫秒)。在这个表示式中，τ(z)是用巴克谱表示的一个特征函数，并且在第一对比文献的图6中详细示出。第一延迟单元34将该乘积延迟时间长度T，或者一定时间间隔的一半。第一非线性卷积单元36将输入的信号与用巴克谱表示的一个扩展函数作卷积运算，或者按照巴克标度扩展每单位时间/巴克的功率密度函数，有关卷积的内容记载在第一对比文件附录B的中。第一压缩单元37将以每单位时间/巴克的功率密度函数形式输入的信号用一个函数压缩，该函数例如将该每单位时间/巴克的功率密度函数提高到幂α，其中0＜α＜1。
图4所示的定标电路3的各个部分可以以本领域技术人员熟知的方式构成。另一个积分单元40包括例如两个独立的积分器，它们对用巴克谱表示的两个串联电路信号分别积分，之后，另一个比较单元41，例如除法器，将这两个积分信号彼此相除，并将相除结果或相除结果倒数作为控制信号传送到另一个定标单元42，该定标单元，例如乘法器或除法器，将第二串联电路信号与相除结果或相除结果倒数相乘或相除以使两个串联电路信号，平均来看，具有相等大小。比率确定单元43接收压缩的、每单位时间/巴克的扩展功率密度函数形式的第一串联电路信号和经过定标的第二串联电路信号，并根据定标单元57是否由乘法器或除法器构成而将它们彼此相除以产生用每单位时间/巴克表示的相除结果形式或其倒数形式的另一个定标信号。
上文中以第一对比文献所属领域技术人员熟知方式充分地介绍了图5和图6所示的复合电路6的各个部分，除了单元57和单元54的一部分，以及比较单元60和61以及选择单元70、71。又一个比较单元50包括例如两个独立的积分器，它们对形成在例如巴克谱的三个不同部分上的两个串联电路信号分别积分，并且包括例如一个除法器，该除法器将每个巴克谱部分上的两个积分信号彼此相除，并将相除结果或相除结果倒数作为定标信号传送到定标单元52，该定标单元，例如乘法器或除法器，将各个串联电路信号与相除结果或相除结果倒数相乘或相除以使每个巴克谱部分上的两个串联电路信号，平均来看，具有相等的大小。所有这些内容都包含在第一对比文献的附录F中。微分器54确定两个相互定标的串联电路信号之间的差值。根据改进的装置，如果该差值为负值，则可以将所说差值增大一个常数值，如果该差值为正值，则可以将所说差值减小一个常数值，例如通过检测它是否小于或大于零值，然后加上或减去该常数值。但是，也可以利用另一个绝对值单元56首先确定该差值的绝对值，然后从所说绝对值中减去该常数值，显然必须禁止在该节点获得负值的最终结果。在后一种情况，绝对值单元56应当包括一个减法电路。此外，根据改进的装置，可以以类似的方式从该差值中减去串联电路信号部分而不是常数值，或者同时减去该常数值。
根据本发明(图5)积分单元58将来自定标单元57的信号对于巴克谱积分，比较单元60将该积分的微分信号的值(例如每40毫秒时间间隔的一个值)与通过联接器62输入的其它信号的预定值进行比较。选择单元61响应比较结果，阻断所说积分微分信号或者将所说积分微分信号传送到时间平均单元59，该单元将如此获得的信号对于时间谱积分，从而获得质量信号，质量信号的值越小，信号处理电路的质量越高。因此，选择单元61可以是开关结构，或者是例如乘法器结构，用以将所说积分微分信号乘以一个小数值或一个大数值。
根据本发明(图6)，积分单元58将来自定标单元57的信号对于巴克谱积分，时间平均单元59将如此获得的信号对于时间谱积分，从而获得第一和第二质量信号，它们的值越小，信号处理电路的左声道和右声道质量越高。比较单元70将两个质量信号进行比较，选择单元71响应该比较结果，选择两个质量信号之一。选择单元71包括用于存储积分微分信号的一个存储器、用于使左声道积分微分信号与右声道积分微分信号相关并获得相关值c的一个相关单元、用于计算值(1.2-c)4的一个计算单元和用于将选定的质量信号与所说值(1.2-c)4相乘的一个乘法单元。
如上所述，通过在本发明装置的复合电路6中增添比较单元60和/或70以及选择单元61和/或71，改善了利用本发明装置评定的客观质量信号与由观测者评定的主观质量信号之间的相关性。两种因素可以相互参照观察：
-使用比较单元60和选择单元61，和
-使用比较单元70和选择单元71。
同时使用所有可能的改进措施可以获得最好的相关性。
术语“信号处理电路”应当具有最广义的含义，例如，它可以是所有种类的音频和/或视频设备。因此，信号处理电路可以是一个编解码器，在这种情况下，输入信号为基准信号，应当相对于该信号判定输出信号的质量。信号处理电路还可以是一个均衡器，在这种情况下应当相对于根据已经存在的虚拟理想均衡器计算出的或者简单计算出的一个基准信号判定输出信号的质量。信号处理电路甚至可以是一个扬声器，在这种情况下，可以使用圆润的输出信号作为基准信号，然后相对于该信号判定声音输出信号的质量(在本发明装置中已经自动进行了定标)。信号处理电路还可以是一个扬声器计算机模型，该模型用于根据在该扬声器计算机模型中设定的值设计扬声器，在这种情况下，用所说扬声器计算机模型的一个低音输出信号作为基准信号，然后将所说扬声器计算机模型的高音输出信号作为信号处理电路的输出信号。
在计算的基准信号情况下，由于在计算基准信号时可以免除由第二信号处理单元执行的操作，所以可以省略第二串联电路的第二信号处理单元。
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在这些参考文献中引用的所有文献都结合在本申请中。
Claims (20)
1、用于相对于一个基准信号判定由一个信号处理电路产生的输出信号质量的装置，该装置包括具有用于接收所说输出信号的一个第一输入端(7)的一个第一串联电路、具有用于接收所说基准信号的一个第二输入端(8)的一个第二串联电路和与所说第一串联电路的一个第一输出端(13)和所说第二串联电路的一个第二输出端(16)相连的一个复合电路(6)，用于在该复合电路(6)的输出端(17)产生质量信号，所说第一串联电路包括：
一个第一信号处理单元(1)，其与所说第一串联电路的第一输入端(7)相连，用于产生作为时间和频率函数的一个第一信号参量，和
- 一个第一压缩单元(4)，其与所说第一信号处理单元(1)相连，用于压缩第一信号参量和产生一个第一压缩信号参量，
所说第二串联电路包括：
- 一个第二压缩单元(5)，其与所说第二输入端(8)相连，用于产生一个第二压缩信号参量，
所说复合电路(6)包括：
- 一个微分单元，其与所说的两个压缩单元(4、5)相连，用于根据两个压缩信号参量确定一个微分信号，
- 一个积分单元(58)，其与所说微分单元相连，用于将微分信号相对于频率进行积分，和
- 一个时间平均单元(59)，其与积分单元相连，用于将已积分的微分信号对于时间积分，
其特征在于所说复合电路还包括：
- 一个比较单元，用于将两个信号之一与另外一个信号进行比较，所说的两个信号是所说积分单元和时间平均单元的输出信号，和
- 一个选择单元，用于按照比较结果对所产生的质量信号进行选择。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于所说比较单元(60)和所说选择单元(61)设置在所说积分单元(58)与时间平均单元(59)之间，用于在每一时间间隔将积分单元(58)的输出信号与具有预定值的另一个信号进行比较，在积分单元的输出信号大于所说另一个信号的情况下将所说积分单元(58)的输出信号传送到所说时间平均单元(59)，和在所说积分单元(58)的输出信号小于所说的另一个信号时不将所说积分单元(58)的输出信号传送到所说时间平均单元(59)。
3、如权利要求1所述的装置，其特征在于所说时间平均单元用于在一个第一输出端产生信号处理电路左声道的一个第一质量信号，和在一个第二输出端产生信号处理电路右声道的一个第二质量信号，所说比较单元(70)和选择单元(71)分别地与所说时间平均单元(59)的第一和第二输出端相连，用于将所说第一质量信号与第二质量信号进行比较，和选择具有最大值的质量信号。
4、如权利要求3所述的装置，其特征在于：在所说第二质量信号大于所说第一质量信号与具有另一个预定值的信号之和的情况下，选择所说第二质量信号，在所说第二质量信号小于所说第一质量信号与具有所说另一个预定值的信号之和的情况下，选择所说第一质量信号。
5、如权利要求4所述的装置，其特征在于所说选择单元(71)包括一个乘法单元，用于将所选择的质量信号与一个信号相乘，所说信号的值至少依赖于左声道的积分微分信号与右声道的积分微分信号之间的相关性。
6、如权利要求1、2、3、4或5所述的装置，其特征在于所说第二串联电路还包括：
- 一个第二信号处理单元(2)，其与所说第二输入端(8)相连，用于产生作为时间和频率函数的一个第二信号参量，所说第二压缩单元(5)与所说第二信号处理单元相连，以压缩所说第二信号参量。
7、如权利要求1、2、3、4或5所述的装置，其特征在于信号处理单元包括：
- 一个乘法单元(20)，用于在时间域将输入所说信号处理单元的一个输入端的信号与一个窗函数相乘，和
- 一个变换单元(21)，其与所说乘法单元相连，用于将来自乘法单元的信号变换到频率域，所说变换单元在确定一个绝对值之后，产生作为时间和频率函数的一个信号参量。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于信号处理单元包括：
- 一个乘法单元(20)，用于在时间域将输入所说信号处理单元的一个输入端的信号与一个窗函数相乘，和
- 一个变换单元(21)，其与所说乘法单元相连，用于将来自乘法单元的信号变换到频率域，所说变换单元在确定一个绝对值之后，产生作为时间和频率函数的一个信号参量。
9、如权利要求1、2、3、4或5所述的装置，其特征在于信号处理单元包括
- 一个子带滤波单元，用于对输入信号处理单元输入端的信号进行滤波，所说子带滤波单元在确定绝对值之后，产生作为时间和频率函数的一个信号参量。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于信号处理单元包括
- 一个子带滤波单元，用于对输入信号处理单元输入端的信号进行滤波，所说子带滤波单元在确定绝对值之后，产生作为时间和频率函数的一个信号参量。
11、如权利要求7所述的装置，其特征在于所说信号处理单元还包括：
- 一个转换单元(23)，用于将用时间谱和频率谱表示的信号参量转换成用时间谱和巴克谱表示的信号参量。
12.如权利要求8所述的装置，其特征在于所说信号处理单元还包括：
- 一个转换单元(23)，用于将用时间谱和频率谱表示的信号参量转换成用时间谱和巴克谱表示的信号参量。
13.如权利要求9所述的装置，其特征在于所说信号处理单元还包括：
- 一个转换单元(23)，用于将用时间谱和频率谱表示的信号参量转换成用时间谱和巴克谱表示的信号参量。
14.如权利要求10所述的装置，其特征在于所说信号处理单元还包括：
- 一个转换单元(23)，用于将用时间谱和频率谱表示的信号参量转换成用时间谱和巴克谱表示的信号参量。
15、用于判定由一个信号处理电路产生的输出信号相对于一个基准信号的质量的方法，该方法包括以下步骤：
- 响应该输出信号产生作为时间和频率的一个第一信号参量，
- 压缩第一信号参量和产生一个第一压缩信号参量，
- 响应所说基准信号产生一个第二压缩信号参量，
- 根据这些压缩信号参量确定一个微分信号，和
- 通过将该微分信号对于频率和时间积分产生一个质量信号，
该方法的特征在于它还包括以下分步骤：
- 将两个信号之一与另外一个信号进行比较，所说的两个信号为分别对频率和时间积分的已积分微分信号，和
- 根据比较结果对所产生的质量信号作出选择。
16、如权利要求15所述的方法，其特征在于所说比较分步骤包括在每个时间间隔将已经对于频率积分的微分信号与具有预定值的另外一个信号进行比较，在积分微分信号大于另一个信号的情况下，将所说积分微分信号对于时间积分，在已经对于频率积分的微分信号小于另一个信号的情况下，不将所说积分信号对于时间积分。
17、如权利要求15所述的方法，其特征在于所说产生质量信号的步骤还包括分步骤：
- 产生所说信号处理电路左声道的一个第一质量信号和所说信号处理电路右声道的一个第二质量信号，以及
所说比较分步骤包括将第一质量信号与第二质量信号进行比较的步骤，进行选择的分步骤包括选择具有最大值的质量信号的步骤。
18、如权利要求17所述的方法，其特征在于：在所说第二质量信号大于所说第一质量信号与具有另一预定值的信号之和的情况下，选择所说第二质量信号，在所说第二质量信号小于所说第一质量信号与具有所说另一预定值的信号之和的情况下，选择所说第一质量信号。
19、如权利要求18所述的方法，其特征在于将所选择的质量信号与一个信号相乘，所说信号的值至少依赖于已经对于频率积分的左声道微分信号与已经对于频率积分的右声道微分信号之间的相关性。
20、如权利要求15、16、17、18或19所述的方法，其特征在于响应所说基准信号产生一个第二压缩信号参量的步骤包括以下分步骤：
- 响应所说基准信号产生作为时间和频率函数的一个第二信号参量，和
- 压缩第二信号参量。
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