CN112585868A - 响应于压缩反馈进行音频增强 - Google Patents

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Abstract

在一些实施例中，本发明揭示一种方法，所述方法用于响应于指示对经增强音频信号的至少一个频带施加的压缩量的反馈而对音频信号执行增强以产生所述经增强音频信号。在典型实施例中，所述增强是或包含低音增强。在其它实施例中执行的其它类型的增强的实例包含对话增强、升混、频率移位、谐波注入或换位、次谐波注入、虚拟化及均衡。其它方面是经配置以执行所述方法的任何实施例的系统(例如，经编程处理器)及装置(例如，低音再现能力在物理上受限的装置，例如笔记本计算机、平板计算机、移动电话或具有小型扬声器的其它装置)。

Description

响应于压缩反馈进行音频增强
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2018年6月22日提出申请的第62/688,625号美国临时专利申请案的优先权及权益，所述美国临时专利申请案的全部内容特此以引用方式并入。
技术领域
本发明涉及以下方法及系统：响应于指示对经增强音频信号的至少两个频带中的每一者施加的压缩的反馈而对音频信号执行增强(例如，低音增强)及压缩以产生经增强音频信号。在一些实施例中，该增强包含心理声学低音增强(例如，谐波换位)及均衡型低音增强中的至少一者，所述增强是响应于指示对经低音增强音频信号的个别频带施加的压缩量的反馈而执行。
背景技术
有几种已知方法来修改音频信号(从而产生经增强音频信号)以在经增强音频信号的播放期间增强所感知的低频率(低音)内容。这些可被归类为：
“均衡型低音增强”技术，其经由均衡策略强化低频率内容来增强用于播放的扬声器的真实(物理)低音响应，或
“心理声学低音增强”技术，其经由心理声学策略(例如，“虚拟低音”合成或产生方法)增强用于播放的扬声器(例如，小型扩音器)的所感知低音响应，所述心理声学策略经设计以在由无法物理地再现音频信号的低音频率的至少一个扩音器进行的播放期间增大对音频信号的低音内容的感知水平。
均衡策略实施起来更简单且一般来说认为比心理声学策略提供更好的收听体验。因此，如果扬声器(用于播放音频信号)能够再现真实/物理低频率内容，那么通常对信号施加均衡型低音增强而非心理声学低音增强。在一些情形中(例如，当用于播放的扬声器不能再现真实/物理低频率内容时)，采用心理声学低音增强来取代或补充均衡型低音增强。然而，直到本发明按照由对所得低音增强信号(例如，低音增强子系统的输出)的个别频带施加的压缩量来加以控制的方式施加两种类型的低音增强(例如，以选择性地施加一者或另一者或施加这两者)才知道何时可对音频信号(例如，在总音频信号处理系统的低音增强子系统中)施加两种类型的低音增强。
在明显低于扬声器的最大操作电平的(经历增强及播放的输入音频信号的)音量级下，均衡型低音增强策略通常效果好。然而，在较高音量级下，通过均衡型低音增强强化真实/物理低频率内容可导致扬声器在这些低频率下失真。
已知通过使用根据频带能量阈值使音频信号的个别频带衰减的多频带压缩器(例如，杜比音频API的音频调节器)来防止扬声器失真，所述频带能量阈值可基于播放系统在个别频带中的真实能量失真特性来进行配置。多频带压缩器(有时在本文中被称为“调节器”)可限制或衰减而不是强化其所操作的音频信号的任何频带中的信号电平。
然而，用于强化低频率内容的均衡型低音增强可被多频带压缩(通过调节器实施)抵消(尤其是当希望以高音量播放时)以减小扬声器失真，有时减小到完全对消低音增强的程度。施加此低音增强及压缩甚至可具有减小总播放音量的意外结果，原因在于调节器也可试图保留音色(例如，通过不仅衰减至少一个频带以防止失真而且试图将邻近频带衰减达类似的量)。
用于低音增强的心理声学策略(例如，由杜比音频API的“虚拟低音”处理实施的低音增强)是利用扬声器能够再现的较高频带中的能量来补充较低频带(播放扬声器无法再现)的能量。通常当扬声器由于扬声器的基本物理限制而不能以任何音量级再现低频率内容时，使用此种类型的低音增强处理。然而，当扬声器能够但不期望(例如，由于细微系统限制)扬声器再现相关低频率内容时，也可使用此种类型的低音增强处理(在本发明的一些实施例中使用)。
一种常规的心理声学低音增强类型是低音合成，其是将分量添加至音频信号的低频率范围以增强在播放经增强信号期间感知到的低音的一类技术的统称。一些此类技术(有时被称为次低音合成方法)形成低于信号的现有频率分量的低频率分量以延伸及增大最低频率范围。所述类别中的其它技术(被称为“虚拟音高”算法)从听不到低音范围(例如，当由小型扩音器渲染信号时听不到的低音范围)产生听得到谐波，使得所产生谐波改进所感知到的低音响应。虚拟音高方法通常利用众所周知的“基波缺失”现象，在“基波缺失”现象中，当基波及较低谐波(例如，每一基波的第一谐波)本身缺失时低音高(一或多个低频率基波及每一基波的较低谐波)有时可由人类听觉系统从低频率基波的上谐波推断。
一些虚拟音高方法经设计以在由无法物理地再现音频信号的低音频率的一或多个扩音器播放信号期间增大对音频信号的低音内容的感知水平。此方法通常包含以下步骤：分析输入音频中存在的低音频率；及通过产生有助于感知在播放经增强音频(例如，由无法物理地再现遗漏的较低频率的小型扩音器播放)期间遗漏的较低频率的听得到谐波(并将所述听得到谐波包含在经增强音频中)来增强输入音频。此类方法对输入音频中的预期在所述输入音频的播放期间听不到的频率分量(即，频率太低以至在于预期扬声器上播放期间听不到)执行谐波换位，以产生听得到的较高频率分量(即，频率足够高以使得在预期扬声器上播放期间听得到)。举例来说，音频信号可具有听不到的频率分量范围以及高于听不到范围的听得到的频率分量范围。对听不到范围中的频率分量进行谐波换位可在听得到范围的一部分中产生经换位频率分量，此可在播放期间增强对音频信号的低音内容的感知水平。此谐波换位可包含对输入音频的每一相关频率分量施加多个换位因数以产生分量的多个谐波。
发明内容
在实施例的第一类别中，本发明是一种方法，该方法用于响应于指示对经增强音频信号的至少两个频带中的每一者施加的压缩量的反馈而对音频信号执行增强以产生所述经增强音频信号。在此类别中的典型实施例中，所述增强是低音增强或包含低音增强。在其它实施例中执行的其它类型的增强的实例包含(但不限于)：对话增强、升混、频率移位、谐波注入或换位、次谐波注入、虚拟化及均衡。
第一类别中之一些实施例包含以下步骤：增强音频信号(例如，在增强级或子系统)以产生经增强音频信号；及对所述经增强音频信号(例如，力图防止在播放时失真)执行多频带压缩(例如，在耦合到增强级或子系统的输出的调节器中)，其中所述增强是响应于指示对经增强音频信号的至少两个频带中的每一者施加的压缩量的压缩反馈而执行。在一些此类实施例中，所述增强是或包含心理声学低音增强(例如，谐波换位)及均衡型低音增强中的一者或两者以响应于输入音频信号产生经低音增强音频信号，且所述低音增强是响应于指示对经低音增强音频信号的至少两个频带中的每一者施加的压缩量的反馈而按照由反馈控制的方式执行(例如，以对输入音频信号选择性地施加两个类型的低音增强中的一者或另一者或这两者)。
在一些实施例中，本发明方法及系统实施动态混合方法以使用均衡型低音增强及心理声学低音增强两者(或选定一者)以产生经增强信号，后续接着对经增强信号施加多频带压缩(有时被称为调节)以力图(即，以期望)防止在播放时失真。当(例如，在输入信号的较低音量级下)所述增强在若干频带(通常，低频带)中强化输入音频信号的电平以使得增强将不会在播放时导致失真(或在所述频带中受调节器限制)时，使用均衡型低音增强(例如，比心理声学低音增强相对更均衡型低音增强)来增大频带中的水平(能量)且改进总低音响应。当(例如，在输入信号的较高音量级下)所述增强在低频带中强化输入信号的电平以使得所述增强将导致在播放时失真(或在所述频带中受调节器限制)时，采用心理声学低音增强(例如，比均衡型低音增强相对更好的心理声学低音增强)，以在不增大在失真/限制边缘的任何较低频带的能量的情况下增大较高频带的水平(增加能量)从而改进总体感知到的低音响应。在典型实施例中，确定何时均衡型增强优于心理声学增强是通过以下方式逐块地自动进行：产生指示对经增强信号的每一频带施加的压缩量的反馈，并实施其中采用反馈来控制经增强信号的产生的反馈回路。
本发明的另一方面是一种系统(例如，低音再现能力在物理上受限或在其它方面受限的的装置，例如笔记本计算机、平板计算机、移动电话或具有小型扬声器的其它装置)，该系统经配置以对输入音频信号执行本发明方法的任何实施例。
在一类实施例中，本发明是一种音频播放系统(例如，笔记本计算机、平板计算机、移动电话或具有小型扬声器的其它装置或者具有有限的(例如，在物理上有限的)低音再现能力的播放系统)，且经配置以响应于压缩反馈(根据本发明方法的任何实施例)而对音频执行音频增强(例如，低音增强)以产生经增强音频，并播放所述经增强音频。
在一些实施例中，本发明系统是或包含通用处理器或专用处理器，该通用处理器或专用处理器被编程有软件(或固件)及/或经配置以执行本发明方法的实施例。在一些实施例中，本发明系统是通用处理器，其经耦合以接收输入音频数据，且经编程(利用恰当软件)以通过执行本发明方法的实施例产生输出音频数据。在一些实施例中，本发明系统是数字信号处理器，其经耦合以接收输入音频数据，且经配置(例如，经编程)以响应于所述输入音频数据通过执行本发明方法的实施例而产生输出音频数据。
本发明的方面包含一种经配置(例如，经编程)以执行本发明方法的任何实施例的系统以及一种储存用于实施本发明方法的任何实施例的代码的计算机可读媒体(例如，磁盘)。
附图说明
图1是根据本发明实施例的经配置以执行音频增强(例如，低音增强)的系统的框图。
图2是图1系统的增强子系统1的实施例的框图。
概念及命名法
在本发明通篇，包含在权利要求书中，表达“频带”及“频带”可作为同义词互换使用。
在本发明通篇，包含在权利要求书中，表达音频信号的或对频信号(例如，对指示经增强音频信号或其它音频信号的频域数据或对多声道音频信号的一或多个声道)的“多频带压缩”代表限制不在任何频带中增大信号的电平的逐频带压缩(在至少两个不同频带中)。在每一频带中，多频带压缩减小(或不改变或不改变达很大的量或明显量)信号的电平。多频带压缩在本文中有时被称为“调节”，且执行或经配置以执行多频带压缩的压缩器有时在本文中被称为“调节器”。
在本发明通篇，包含在权利要求书中，表达音频信号的“增强”(或“音频增强”)或对音频信号的“增强”(例如，对指示音频信号的频域数据，或多声道音频信号的一或多个声道)代表对信号执行的任何增强操作。举例来说，增强可以是对信号逐频带执行的增强操作(在信号的至少两个不同频带中)。音频增强的实例包含但不限于低音增强(例如，均衡型低音增强或心理声学低音增强)、对话增强、升混、频率移位、谐波注入或换位、次谐波注入、虚拟化及均衡。
在本发明通篇，包含在权利要求书中，表达“对”信号或数据执行操作(例如，对信号或数据滤波、缩放、变换或施加增益)旨在广义上用于代表直接对信号或数据或者对信号或数据的经处理版本(例如，对信号的已经历初步滤波或预处理的版本，再对所述信号的版本执行操作)执行操作。
在本发明通篇包含在权利要求书中，表达“系统”在广义上用于代表装置、系统或子系统。举例来说，实施解码器的子系统可被称为解码器系统，且包含此子系统的系统(例如，响应于多个输入而产生X个输出信号的系统，其中子系统产生M个输入且自外部源接收另一X–M个输入)也可被称为解码器系统。
在本发明通篇，包含在权利要求书中，术语“处理器”在广义上用于代表可编程或者可配置(例如，利用软件或固件)以对数据(例如，音频或视频或其它图像数据)执行操作的系统或装置。处理器的实例包含现场可编程门阵列(或其它可配置集成电路或芯片组)、经编程及/或者经配置以对音频或其它声音数据执行管线式处理的数字信号处理器、可编程通用处理器或计算机以及可编程微处理器芯片或芯片组。
在本发明通篇，包含在权利要求书中，术语“耦合”或“经耦合”用于意指直接连接或间接连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，那么所述连接可通过直接连接或通过经由其它装置及连接的间接连接。
具体实施方式
本发明的很多实施例在技术上是可能的。所属领域的技术人员依据本发明将明了如何实施这些实施例。将参考图1及2描述本发明系统、方法及媒体的实施例。
图1是根据本发明实施例的经配置以执行音频增强的系统(9)的框图。在图1的系统中，增强子系统1经耦合且经配置以对输入音频信号执行音频增强，从而产生经增强音频信号。调节器3(有时被称为多频带压缩子系统3)耦合至增强子系统1且经配置以对经增强音频信号执行多频带压缩，从而产生输出音频信号，所输出的音频信号是经压缩的经增强音频信号。在操作中，子系统3逐频带地对经增强音频信号施加压缩(即，以减小或留下经增强音频信号的在一系列时间中的每一时间处的每一频带的未经改变电平)以旨在在播放从子系统3输出的经压缩的经增强音频信号时防止失真。子系统3也经配置以产生压缩信号，该压缩信号指示由子系统3对经增强音频信号的至少一个频带中的每一者(例如，对至少两个个别频带中的每一者，或对整组个别频带中的每一者)施加的压缩量(电平衰减)，且提供此压缩信号作为对增强子系统1的反馈。因此，压缩信号是指示由调节器子系统3对经增强音频信号的至少一个频带(或至少两个频带中的每一者)施加的压缩量的反馈信号。
增强子系统1经配置以响应于压缩信号(指示对至少一个频带(例如，至少两个个别频带中的每一者施加的压缩量的反馈信号)而对经增强音频信号执行音频增强。
图1的系统还包含渲染子系统5(耦合至调节器3)及扬声器7(耦合至渲染子系统5)。在操作中，将自调节器3输出的经压缩的经增强音频信号提供至渲染子系统5，且子系统5(具有扬声器7)对经压缩的经增强音频信号的音频内容执行播放。子系统5经配置以响应于经压缩的经增强音频信号而产生扬声器馈送音。将扬声器馈送音提供给扬声器7，且扬声器7经配置以响应于所述扬声器馈送音而发出声音。通常，由调节器3执行的压缩防止声音失真。
因此，子系统5经配置以通过将音频内容转换成经压缩的经增强音频信号的扬声器馈送音渲染所述内容(由经压缩的经增强音频信号指示)，且子系统5(与扬声器7一起)经配置以通过将内容转换成扬声器馈送音并将所述扬声器馈送音转换成声音来渲染此音频内容。
图1的系统9可以是经编程(或以其它方式经配置)以执行本发明增强方法的实施例的处理器，且其中图1的元件1及3(且任选地也包括元件5及7)被实施为处理器的子系统(例如，级)。在另一实例中，图1的系统9是经配置以执行本发明增强方法的实施例的播放装置，且其中图1的元件1、3、5及7被实施为播放装置的子系统(例如，级)。
在一些实施例中，本发明系统(例如，图1的增强子系统1)经配置以响应于输入音频信号而执行心理声学低音增强(例如，谐波换位)及均衡型低音增强中的一者或两者以产生经低音增强音频信号，且所述低音增强是响应于指示由调节器(例如，调节器3)对经低音增强音频信号的至少两个频带中的每一者施加的压缩量的反馈(例如，以对输入音频信号选择性地施加两个类型的低音增强中的一者或另一者或两者)按照受所述反馈控制的方式而执行。图2是图1系统的增强子系统1的此实施例的实例的框图。
在图2中，变换元件6经配置以对输入音频信号执行时域到频域的变换(例如，FFT)以产生指示输入音频信号的音频内容的频带式输入音频，使得频带式输入音频包含一组频带中的每一不同频带的一系列频率分量。因此，在图2的实施例中(如在本发明的一些其它实施例中)，将被增强的输入数据是指示输入音频信号的音频内容的频带式频域音频数据。心理声学低音增强(“PBE”)子系统8经耦合且经配置以对频带式输入音频执行心理声学低音增强(通常，包含通过强化除最低频带之外的频带中的内容(增大电平))。均衡型低音增强子系统(“均衡器”)10经耦合且经配置以对频带式输入音频执行均衡型低音增强(通常，以强化在低频带中的内容)。组合子系统12经耦合以接收子系统8及10中的每一者的音频输出以及由图1的调节器3产生的压缩反馈信号(“压缩反馈”)，且经配置以响应于所述压缩反馈信号而产生频带式经增强音频。频带式经增强音频是增强子系统1的图2实施例的输出且被提供到图1的调节器3。压缩反馈指示由调节器3对频带式经增强音频的至少两个频带中的每一者施加的压缩量。通常，频带式经增强音频(从组合子系统12输出)的频带与调节器3施加压缩的频带相同(且与从变换子系统6输出的频带式音频相同)，且压缩反馈指示由调节器3对这些频带中的每一者施加的压缩量。
组合子系统12经配置以时分多路复用或组合子系统8的输出与子系统10的输出以产生频带式经增强音频以作为(在任何时间)：子系统8及10中的一者或另一者在所述时间内的输出；或在所述时间内从子系统8及10输出的频率分量的组合(例如，线性组合)。
组合子系统12通常经配置以产生频带式经增强音频作为一系列频带式经增强音频值，其中频带式经增强音频值对应于由若干个不同频带中的每一者的值组成的每一时间(或时间间隔)，且使得一段时间(或时间间隔)及一个频带的值中的每一者是：
所述时间(或时间间隔)内从子系统8及10输出的频率分量的组合(例如，线性组合)及频带(例如，响应于对应时间或间隔的压缩反馈的一些值)，或
在所述时间(或时间间隔)内从子系统8及10中的一者或另一者输出的频率分量及频带(例如，响应于对应时间或间隔内的压缩反馈的一些其它值)。
举例来说，当压缩反馈指示调节器3未在任何频带中施加压缩时，子系统12针对每一频带(在对应时间或时间间隔处)的输出可以是从子系统10输出的频率分量。而如果压缩反馈(对应于稍后的时间或时间间隔)指示调节器3在每一频带中施加压缩(以防止失真)，那么子系统12针对每一频带(在对应时间或间隔处)的输出可以是从子系统8输出的频率分量。
针对另一实例，当压缩反馈指示调节器3未在频带中施加压缩(或施加少量衰减)时，子系统12针对所述频带(在对应时间或时间间隔处)的输出可以是从子系统8输出的频率分量与从子系统10输出的频率分量的第一线性组合(例如，aX+bY，其中a及b是因数，X是从子系统8输出的频率分量，且Y是从子系统10输出的频率分量)。如果压缩反馈(对应于稍后时间或时间间隔)指示调节器3在频带中施加压缩(或施加较大量的衰减)，那么子系统12针对每一频带(在对应时间或间隔)的输出可以是从子系统8输出的频率分量与从子系统10输出的频率分量的第二线性组合(不同于第一线性组合)(例如，cX+dY，其中c是不同于a的因数，d是不同于b的因数，X是从子系统8输出的频率分量，且Y是从子系统10输出的频率分量)。
另一选择为(或另外)，将压缩反馈提供到子系统8及/或子系统10(由图2中的虚线指示)以控制子系统8及/或子系统10执行低音增强的方式。举例来说，可响应于压缩反馈而启用或停用子系统8及10中的一或两者的操作(在时间间隔期间)，及/或子系统8及10中的一者或两者对频带式输入音频执行增强的方式可由压缩反馈控制。
举例来说，PBE子系统8可响应于压缩反馈的一些值而使用偶次谐波执行谐波换位，及/或响应于压缩反馈的一些其它值而使用奇次谐波执行谐波换位。在图2系统的典型操作中，控制由子系统8及/或子系统10进行的低音增强(通过压缩反馈)以防止低音增强在任何具体频带中导致失真(在播放时)(鉴于由调节器3在所述频带中施加的压缩量)，及/或防止调节器3在一或多个具体频带中施加压缩。在调节器3在频带中施加大量衰减的情形中，可期望子系统8(或子系统10)在所述频带中的处理更少(或不同类型的处理)，以防止失真。
举例来说，在反馈指示调节器3在频带中施加大量衰减(例如，超出预定阈值量的衰减)的情形中，例如在利用高压缩(通过调节器3)进行过多强化(通过子系统10)可导致失真的情形中，可减少在所述频带中的强化(由子系统10施加)。在一些实施例中，由子系统8或10中的一者进行的处理的量或程度响应于由子系统8或10中的另一者进行的处理的量或程度确定(继而由压缩反馈确定)，例如以保持由子系统8及10两者进行的处理的总量或程度恒定或在期望的量下。
除非PBE子系统8响应于指示由调节器3施加的压缩的压缩反馈而操作，否则调节器3通常无法提供可靠扬声器失真保护，原因在于感知性低音增强显然是非线性的。
在图1的系统9的典型实施方案中，将全带宽压缩反馈信号(指示由调节器3在全组频带的每一频带中施加的压缩)馈送到增强子系统1(有时被称为增强层)中。作为响应，增强子系统1生成馈送到调节器3中的经增强音频信号，且调节器3及渲染子系统5操作以生成非失真扬声器馈送音。压缩反馈信号可具有一些门控以确保从调节器3输出的信号不存在不期望的波动。
由调节器3(在至少一个频带中)施加的限制(衰减)量的改变的典型原因包含由于用户控制而在播放音量上的改变或提供到本发明系统或由本发明系统产生的音频信号的电平的改变。非常重要的是将调节器串联放置于增强层之后(以使得调节器操作增强层的输出)以确保扬声器不被馈送将导致其失真的信号。
本发明的典型实施例部分地基于发明人的以下认识：
由于扬声器失真孔相关联保护机制(例如多频带压缩)，低音增强的均衡策略在高系统音量下失败，以及
均衡低音增强及心理声学低音增强算法的常规配置不取决于指示对低音经增强信号施加的压缩的反馈，以及
尽管有时在采用了均衡型低音增强的系统中根本未采用心理声学低音增强，但经常将期望有条件地采用心理声学低音增强以补充均衡型低音增强(例如，在经低音增强音频信号的低频带中高能量/高压缩水平的条件下)。
在一些实施例中，本发明系统(例如，图1的增强子系统1)经配置以使用压缩反馈执行增强(除低音增强之外)以产生经增强音频信号(响应于输入音频信号)。接下来在本发明的一些实施例中，描述可使用压缩反馈控制的一些类型的此种增强(例如，由增强子系统1的实施例执行)的实例。所述实例包含：
1.对话增强
当执行对话增强(例如，通过操作增强子系统1的实施例)时，可响应于来自调节器(例如，调节器3)的压缩反馈减小对话增强信号(例如，由增强子系统1的实施例产生)的电平以限制断言到调节器的经对话增强音频信号的最大电平(在一或多个具体频带中)，以使得导致此最大电平低到足以在这些频带中防止调节器压缩(限制)音频。如果当调节器限制经对话增强音频信号(在至少一个频带中)时对话增强信号的电平未如此减小，对话增强经常将使得对话(由从调节器输出的经压缩的经对话增强音频信号指示)更难理解而不是更容易理解。
在一些替代实施例中，可响应于压缩反馈而改变对话增强曲线(用于执行对话增强)的形状，以在每一频带中(在典型语音频率范围之外，即300–3000Hz，且由调节器按照由压缩反馈的指示压缩)减小经对话增强音频信号的增益，以防止调节器(例如，调节器3)继续在经对话增强音频信号的每一此频带中施加压缩。举例来说，当增强子系统1经配置以执行对话增强时，子系统1的输出在语音频率范围内的每一频带中的增益将通常不会响应于压缩反馈而减小(但在一些情形中子系统1的输出在语音频率范围之外的每一频带中的增益将减小)。此可达成以确保调节器(例如，调节器3)的音色保留模式不会导致具有太安静对话的经压缩的经对话增强音频信号(从调节器输出)且仍确保用户控制音量的增大达成对话音量的增大；
2.升混
当执行升混(例如，通过操作增强子系统1的实施例)时，当来自调节器(例如，调节器3)的压缩反馈指示调节器限制升混音频信号的相关频带(即，多声道升混音频的至少一个声道的相关频带)以减小馈送到调节器中的升混音频信号的能量的量时，可响应于所述压缩反馈而减少(而不触及直接内容)扩散内容(例如，由增强子系统1的实施例产生)的量。另一选择为，可在压缩反馈指示应停用的具体时间间隔内响应于所述压缩反馈而停用升混(使得根本不执行升混)；
3.音量调平、建模或自动增益控制(例如，通过杜比音量实施)。当执行音量建模(例如，通过操作增强子系统1的实施例)时，音量建模器可分析传入音频，将类似频率分组成关键频带，并按照来自压缩音量建模器的输出的调节器(例如，调节器3)的压缩反馈控制的方式对每一频带施加恰当增益量。响应于压缩反馈，音量建模器可调整不同播放水平(相对于通常大约是85分贝的假定参考水平)的频率响应以补偿在不同播放水平下进行播放期间人感知音频的方式。因此，无论高水平还是低播放水平，音量建模均可确保用户始终听到正确音调平衡。
当执行音量调平(例如，通过操作增强子系统1的实施例)时，音量调平器可按照由来自压缩音量调平器的输出的调节器(例如，调节器3)的压缩反馈控制的方式操作。无论源选择及内容如何，音量调平器均可控制输入音频的播放水平以维持一致的播放水平。
在增强子系统1的实施方案的一些实例中，可响应于压缩反馈而按照以下方式中的任一者控制增强子系统：
可响应于压缩反馈而调整音量调平器的目标参考电平或音量建模器(由子系统1实施)的参考电平以确保子系统1不会驱动(例如，连续地驱动)调节器3来使调节器在一或多个具体频带中压缩音频；或
可响应于压缩反馈调整由子系统1实施的自动增益控制(AGC)的增益摆动以将子系统1的输出的最大电平(在一或多个具体频带中)限制成低到足以防止调节器3在这些频带中压缩音频；
4.频率移位块
为增大(例如，在会议电话期间捕获的音频的)语音可理解性，可将增强子系统1实施为频率移位块。当操作增强子系统1的此实施例时，频率移位块可按照由来自压缩频率移位块的输出的调节器(例如，调节器3)的压缩反馈控制的方式操作。通常，当用户增大音量且调节器开始限制在典型语音的范围中的频带时，频率移位块将把播放装置的能力(且任选地周围环境的噪声水平)考虑在内而使所有频率在将增大感知音量的方向上移位；
5.谐波注入
在被调节器限制的频带中，可将来自调节器的压缩反馈提供到增强子系统1的实施例。增强子系统可响应于压缩反馈而操作以将谐波心理声学频率注入到音频输入信号中(例如，以提供虚拟低音)且从而产生被断言到调节器的输入的经增强信号。应注意，此情况中的谐波注入并不仅限于传统低音频率。可在所有频率下(在高达12KHz的基频下；此后第二谐波高于人类听觉阈值)执行所述谐波注入；
6.次谐波注入
当调节器在较高频段中限制信号时，可将来自调节器的压缩反馈提供到增强子系统1的实施例。增强子系统可响应于压缩反馈而操作以产生次谐波(具有等于(基频)/(n)的频率，其中n是整数)且将次谐波插入到音频输入信号中，从而产生被断言到调节器的输入的经增强信号。此具有甚至高达24Khz仍有效的优点。当用户增大音量控制时，此将允许感知音量增大；
7.虚拟化
当执行虚拟化(例如，通过操作由增强子系统1的实施例)时，虚拟化器可按照由来自压缩虚拟化器的输出的调节器(例如，调节器3)的压缩反馈控制的方式操作。虚拟化器一般来说会致使音量改变，所述音量改变可能致使调节器限制特定频段。在一些情形中，此将导致空间音频崩溃，除非由压缩反馈控制(根据本发明实施例)虚拟化器的操作。
在此虚拟化的一个实例中，虚拟化器在正在致使(如压缩反馈所指示)调节器限制频带的情形中不将高度滤波器虚拟化，而是将音频渲染到收听器平面。在此虚拟化的另一实例中，当调节器正在限制相关频段(如由压缩反馈指示)时，虚拟化器减小信号内的混响(“湿”分量)的量且仅保持消声馈送(“干”分量)；或
8.均衡
当执行均衡(例如，通过操作由增强子系统1的实施例)时，均衡器可按照由来自压缩均衡器的输出的调节器(例如，调节器3)的压缩反馈控制的方式操作。均衡器预设可使得调节器开始限制特定频段。均衡器可决定(响应于压缩反馈)改变到另一预设以避免由于调节器组件而出现的限制(如由压缩反馈指示)。
在一些实施例中，本发明系统(例如，图1的增强子系统1)经配置以响应于指示仅在一个频带中施加压缩的压缩反馈而执行增强(例如，压缩反馈指示另一频带中不施加压缩(零量))。举例来说，如果调节器3是频带1Hz到1000Hz及1000Hz到20000Hz的多频带限制器，且如果内容由500Hz正弦波组成且此致使扬声器失真，那么调节器将不对高频带(1000Hz到20000Hz)施加压缩且压缩反馈将对此做出指示。
在一些实施例中，本发明系统(例如，图1的增强子系统1)经配置以在时域中执行增强(响应于压缩反馈)。举例来说，增强可施加参数滤波器(可被实施为时域双二阶滤波器)。这些参数滤波器可用于实施均衡低音增强。举另一实例，增强可施加参数低通滤波器，所述参数低通滤波器基于压缩反馈来调整其拐点。
本发明的所列举实例性实施例(EEE)包含以下实施例：
EEE1.一种用于进行音频信号压缩及增强的方法，其包含：
对输入音频信号执行增强以产生经增强音频信号；及
对所述经增强音频信号执行多频带压缩从而产生经压缩的经增强音频信号，其中所述增强是响应于指示对所述经增强音频信号的至少两个频带中的每一者施加的压缩量的压缩反馈而执行。
EEE2.根据EEE1所述的方法，其中所述增强是低音增强，所述低音增强是或包含心理声学低音增强或均衡型低音增强中的至少一者，且所述经增强音频信号是经低音增强音频信号。
EEE3.根据EEE2所述的方法，其中所述低音增强是响应于所述压缩反馈而执行，包含通过以受所述压缩反馈控制的方式对所述输入音频信号选择性地施加所述心理声学低音增强或所述均衡型低音增强中的一者或另一者或两者来执行。
EEE4.根据EEE1所述的方法，其中所述增强是或包含以下各项中的至少一者：对话增强、升混、频率移位、谐波注入、谐波换位、次谐波注入、虚拟化、均衡、音量建模、音量调平或自动增益控制。
EEE5.根据EEE1所述的方法，其中对所述经增强音频信号执行所述多频带压缩以旨在在播放所述经压缩的经增强音频信号时防止失真。
EEE6.根据EEE1所述的方法，其中所述输入音频信号指示音频内容，所述方法包含以下步骤：
响应于所述输入音频信号，产生指示所述音频内容的频带式频域音频数据，以使得所述频带式频域音频数据包含一组频带中的每一不同频带的一系列频率分量，且其中所述增强是对所述频带式频域音频数据执行。
EEE7.根据EEE1所述的方法，其中所述增强是或包含自动增益控制。
EEE8.一种系统，其包含：
增强子系统，其经耦合且经配置以对输入音频信号执行增强以产生经增强音频信号；及
多频带压缩器，其经耦合且经配置以对所述经增强音频信号执行多频带压缩，从而产生经压缩的经增强音频信号，且向所述增强子系统提供压缩反馈，其中所述压缩反馈指示由所述多频带压缩器对所述经增强音频信号的至少两个频带中的每一者施加的压缩量，且其中所述增强子系统经配置以响应于所述压缩反馈而执行所述增强。
EEE9.根据EEE8所述的系统，其中所述增强是低音增强，所述低音增强是或包含心理声学低音增强或均衡型低音增强中的至少一者，且所述经增强音频信号是经低音增强音频信号。
EEE10.根据EEE9所述的系统，其中所述增强子系统经配置以响应于所述压缩反馈而以受所述压缩反馈控制的方式包含通过对所述输入音频信号选择性地施加所述心理声学低音增强或所述均衡型低音增强中的一者或另一者或两者来执行所述低音增强。
EEE11.根据EEE8所述的系统，其中所述增强是或包含以下各项中的至少一者：对话增强、升混、频率移位、谐波注入、谐波换位、次谐波注入、虚拟化或均衡、音量建模、音量调平或自动增益控制。
EEE12.根据EEE8所述的系统，其中所述增强是或包含自动增益控制。
EEE13.根据EEE8所述的系统，其中所述系统是音频播放系统。
EEE14.根据EEE8所述的系统，其中所述系统是经编程以实施所述增强子系统及所述多频带压缩器的处理器。
EEE15.根据EEE14所述的系统，其中所述系统是经配置以实施所述增强子系统及所述多频带压缩器的数字信号处理器。
在一些实施例中，本发明是一种经配置以对输入音频信号执行本发明方法的任何实施例的系统或装置(例如，低音再现能力在物理上受限或在其它方面受限的播放装置或其它装置，例如笔记本计算机、平板计算机、移动电话或具有至少一个小型扬声器的其它装置)。举例来说，图1的系统9可以是：播放装置，其包含图1的元件1、3、5及7全部(使得装置实施所有这些元件)；或音频处理器，其包含(在某种意义上其实施)图1的元件1、3及5全部。
在一类实施例中，本发明是一种音频播放系统(例如，被实施为笔记本计算机、平板计算机、移动电话或具有小型扬声器的其它装置的系统9或低音再现能力受限(例如，在物理上受限)的播放系统)，且经配置以响应于压缩反馈(根据本发明方法的任何实施例)而对音频执行音频增强(例如，低音增强)以产生经增强音频，且播放所述经增强音频。
在典型实施例中，本发明系统是或包含经编程有软件(或固件)及/或以其它方式经配置以执行本发明方法的实施例的通用处理器或专用处理器(例如，图1的系统9的元件1、3及5的实施方案，或图1或图2的元件1的实施方案)。在一些实施例中，本发明系统是通用处理器，其经耦合以接收输入音频数据，且经编程(利用恰当软件)以响应于输入音频数据而通过执行本发明方法的实施例产生输出音频数据。在一些实施例中，本发明系统是数字信号处理器(例如，图1的系统9的元件1、3及5的实施方案，或图1或图2的元件1的实施方案)，其经耦合以接收输入音频数据且经配置(例如，经编程)以响应于输入音频数据通过执行本发明方法的实施例产生输出音频数据。
虽然本文中已描述本发明的具体实施例及本发明的应用，但所属领域的技术人员将明了可对本文中所描述的实施例及应用的做出很多变化，而此不背离本发明描述及本文中所主张的范围。应理解虽然已展示且描述本发明的某些形式，但本发明不被限制于所描述及所展示的具体实施例或所描述的具体方法。

Claims (15)

1.一种用于进行音频信号压缩及增强的方法，其包含以下步骤：
对输入音频信号执行增强以产生经增强音频信号；及
对所述经增强音频信号执行多频带压缩，从而产生经压缩的经增强音频信号，其中所述增强是响应于指示对所述经增强音频信号的至少两个频带中的每一者施加的压缩量的压缩反馈而执行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述增强是低音增强，所述低音增强是或包含心理声学低音增强或均衡型低音增强中的至少一者，且所述经增强音频信号是经低音增强音频信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述低音增强是响应于所述压缩反馈而执行，包含通过以受所述压缩反馈控制的方式对所述输入音频信号选择性地施加所述心理声学低音增强或所述均衡型低音增强中的一者或另一者或两者来执行。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述增强是或包含以下各项中的至少一者：对话增强、升混、频率移位、谐波注入、谐波换位、次谐波注入、虚拟化、均衡、音量建模、音量调平或自动增益控制。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述增强是或包含自动增益控制。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其中对所述经增强音频信号的所述多频带压缩是以旨在在播放所述经压缩的经增强音频信号时防止失真的方式执行。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中所述输入音频信号指示音频内容，所述方法包含以下步骤：
响应于所述输入音频信号，产生指示所述音频内容的频带式频域音频数据，以使得所述频带式频域音频数据对于一组频带中的每一不同频带包含一系列频率分量，且其中所述增强是对所述频带式频域音频数据执行。
8.一种系统，其包含：
增强子系统，其经耦合且经配置以对输入音频信号执行增强以产生经增强音频信号；及
多频带压缩器，其经耦合且经配置以对所述经增强音频信号执行多频带压缩，从而产生经压缩的经增强音频信号，且向所述增强子系统提供压缩反馈，其中所述压缩反馈指示由所述多频带压缩器对所述经增强音频信号的至少两个频带中的每一者施加的压缩量，且
其中所述增强子系统经配置以响应于所述压缩反馈而执行所述增强。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述增强是低音增强，所述低音增强是或包含心理声学低音增强或均衡型低音增强中的至少一者，且所述经增强音频信号是经低音增强音频信号。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述增强子系统经配置以响应于所述压缩反馈而执行所述低音增强，包含通过以受所述压缩反馈控制的方式对所述输入音频信号选择性地施加所述心理声学低音增强或所述均衡型低音增强中的一者或另一者或两者来执行。
11.根据权利要求8所述的系统，其中所述增强是或包含以下各项中的至少一者：对话增强、升混、频率移位、谐波注入、谐波换位、次谐波注入、虚拟化或均衡、音量建模、音量调平或自动增益控制。
12.根据权利要求8所述的系统，其中所述增强是或包含自动增益控制。
13.根据权利要求8、9、10、11或12所述的系统，其中所述系统是音频播放系统。
14.根据权利要求8、9、10、11或12所述的系统，其中所述系统是经编程以实施所述增强子系统及所述多频带压缩器的处理器。
15.根据权利要求8、9、10、11或12所述的系统，其中所述系统是经配置以实施所述增强子系统及所述多频带压缩器的数字信号处理器。
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