CN1281328A - 音频信号处理器 - Google Patents

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Abstract

用于处理多通道音频信号的方法和设备,其中由交替可选择的处理之一来处理这些通道,以产生交替可选择数目的输出通道,该处理响应于包含在输入信号中的信息。

Description

音频信号处理器
本发明涉及音频信号的处理，尤其涉及对定向通道(channel)的数目变化且均衡(equalization)特性变化的音频信号处理。
本发明的一个重要目的是提供一种改进的系统，该系统通过检测音频信号的某些特性并处理这些信号来处理音频信号，以产生具有所需数目的通道及低频均衡特性的输出信号。
依据本发明用于处理具有一个或多个定向输入通道的音频信号的方法包括：检测定向输入通道的数目和定向标志符(designator)；以及通过多个可选择处理之一来处理每个定向输入通道，应用于每个定向输入通道的可选择处理响应于依据预定方式的检测步骤，而无需用户干预。
在本发明的另一个方面，用于处理具有一个或多个定向输入通道的音频信号的方法包括：检测定向输入通道的数目和定向标志符；以及处理定向输入通道，以产生数目交替(alternatively)可选择的输出定向通道，输出定向通道交替可选择的数目及输出定向通道的内容响应于依据预定方式的检测步骤，而无需用户干预。
在本发明的又一个方面，用于处理音频信号的方法包括：确定该音频信号是模拟信号还是数字信号；响应于该信号是模拟信号的确定，对信号进行解码以产生左通道、右通道、中央通道、左环绕通道和右环绕通道；响应于该音频信号是数字信号的确定，检测音频信号中的定向输入通道的数目和定向标志符；以及通过多个可选择处理之一来处理每个定向输入通道，应用于每个定向输入通道的可选择处理响应于依据预定方式的检测步骤，而无需用户干预。
在本发明的再一个方面，用于处理音频信号的方法包括：确定该音频信号是模拟信号还是数字信号；响应于该信号是模拟信号的确定，对信号进行解码以产生左通道、右通道、中央通道、左环绕通道和右环绕通道；响应于该音频信号是数字信号的确定，检测音频信号中的定向输入通道的数目和定向标志符；以及处理定向输入通道，以产生多个输出定向通道，输出定向通道的数目及输出定向通道的定向标志符响应于依据预定方式的检测步骤，而无需用户干预。
在本发明的又一个方面，用于处理具有一个或多个定向输入通道的音频信号的方法包括：检测音频信号中环绕通道的数目，并通过多个可选择处理之一来处理定向输入通道，以产生两个立体声环绕定向输出通道，应用于每个定向输入通道的可选择处理响应于依据预定方式的检测步骤，而无需用户干预。
在本发明的再一个方面，用于处理音频信号的方法包括：确定是否已对于一大的房间进行了音频信号的均衡，并响应于已对于一大的房间进行了音频信号的均衡的确定，在阈值频率以下应用预选增益。
在本发明的另一个方面，用于处理具有一个或多个定向输入通道的音频信号的设备包括：输入特性确定器，用于检测定向输入通道的数目和定向标志符；以及处理器，用于处理每个定向输入通道，该处理器设计构成通过多个可选择处理之一来处理音频信号，应用于每个定向输入通道的可选择处理响应于依据预定方式的输入特性确定器，而无需用户干预。
在本发明的另一个方面，用于处理具有一个或多个定向输入通道的音频信号的设备包括：输入特性确定器，用于检测定向输入通道的数目和定向标志符；以及处理器，用于处理定向输入通道，该处理器设计构成产生交替可选择数目的输出定向通道，输出定向通道的数目及输出定向通道的内容响应于依据预定方式的输入特性确定器，而无需用户干预。
在本发明的又一个方面，用于处理音频信号的设备包括：输入特性确定器，用于确定该音频信号是模拟信号还是数字信号并确定数字信号的数目和定向标志符；响应于输入特性确定器的第一处理器，用于对模拟信号进行解码以产生左通道、右通道、中央通道、左环绕通道和右环绕通道；响应于输入特性确定器的第二处理器，用于通过多个可选择处理之一来处理数字信号的每个定向输入通道，应用于每个定向输入通道的可选择处理响应于依据预定方式的输入特性确定器，而无需用户干预。
在本发明的再一个方面，用于处理音频信号的设备包括：输入特性确定器，用于确定该音频信号是模拟信号还是数字信号并确定数字信号中的定向输入通道的数目和定向标志符；响应于输入特性确定器的解码器，用于对模拟信号进行解码以产生左通道、右通道、中央通道、左环绕通道和右环绕通道；处理器，用于处理数字信号中的定向输入通道，以产生多个输出定向通道，输出定向通道的数目及输出定向通道的定向标志符响应于依据预定方式的输入特性确定器，而无需用户干预。
在本发明的再一个方面，用于处理音频信号的设备包括：输入特性确定器，用于确定是否已对于一大的房间进行了音频信号的均衡；以及响应于输入特性确定器的均衡器，用于在阈值频率以下应用预选增益。
从以下详细描述并结合以下附图将使其它特征、目的和优点变得明显起来，其中：
图1是依据本发明的音频信号处理系统的逻辑配置；以及
图2是有助于描述本发明的低频均衡方面的一组均衡曲线。
现在参考附图尤其是图1，其中示出依据本发明的系统的方框图。音频信号源10和用户输入端28耦合到输入特性确定器12，继而输入特性确定器12通过信号线16和定向通道合成器控制线18耦合到定向通道合成器14，并通过均衡器控制线22耦合到均衡器20。定向通道合成器14通过信号线24耦合到均衡器20。均衡器20耦合到输出端26。
在操作中，输入特性确定器14确定有关从音频信号源10接收到的输入音频信号的某些特性。根据输入音频信号的特性，在某些情况下根据从用户输入端28接收到输入，输入特性确定器12依据预定公式确定待由定向通道合成器14进行的处理及待由均衡器20进行的均衡。然后，这些信号由定向通道合成器14和均衡器20处理并在输出端26处输出。
把输入端28和输出端26图示为单条线。在本系统的实际实施例中，输入端26可包括多个输入端，例如两个模拟输入端和一数字输入端。
输入特性确定器14可包括确定音频信号是模拟还是数字及确定输入音频信号中定向通道的数目的逻辑。该逻辑可包括用于检测输入信号存在于数字输入端上还是一个或多个模拟输入端上的检测器，并可进一步通过用户设定来修改。例如，本系统可具有包括一FM无线电接收设定的输入选择器，在此情况下，该逻辑确定音频信号为模拟。如果信号为数字信号，则该逻辑可读取数字信号的标题(header)中的信息，以确定定向通道的数目。
定向通道合成器14可包括一个或多个各种音频信号处理系统，诸如从加里福尼亚州旧金山市的Dolby Laboratories Licensing Corporation获得的Pro Logic或AC-3、从密歇根州罗切斯特山的RSP Technologies获得的CircleSurround或如08/796285号未决美国专利申请中所述的系统，或者把音频信号解码成为多个定向通道的其它模拟或数字解码系统。
这里所使用的“定向输入通道”指音频信息，该信息以这样的方式编码，从而可在相对于听众的位置处对该信息进行解码和再现，从而听众感觉到声音象是来源于空间中的某一方向。依据想要使人感觉到经解码的声音到来的那个方向，通常以诸如“左”、“右”、“中央”、“环绕”、“左环绕”及“右环绕”等定向标志符来指示定向输入通道。为了本申请的目的，由唯一的输入通道的数目来确定音频信号中定向输入通道的数目。某些音频信号可包含不止一个定向输入通道，但两个或多个定向通道中的信息不可能是唯一的，在此情况下，两个或多个定向通道被计数为一。一个定向通道的音频信号叫做“单声道”音频信号。只有一个环绕通道或具有相关且同相的一个左环绕通道和一个右环绕通道的多个定向通道的音频信号叫做“单声道环绕”信号。具有两个环绕通道的多个定向通道的音频信号叫做“立体声环绕”信号。
这里所使用的“定向输出通道”是适用于由扬声器(通常相对于听众置于声音想要到来的位置处)再现的经解码的输入通道。因此，例如，“左输出通道”包含想要由置于听众左边的扬声器再现的信息。
某些音频信号可具有频谱有限的部分，该部分仅包含某一频率范围内的频率，但对这些音频信号不进行这样的编码(从而可进行解码使听众感觉到声音来自空间中的某个方向)。虽然有时把这些部分叫做低音通道、低频效果通道或低频均衡通道，但这些部分可以不是如上所定义的“定向通道”。这些频谱有限的通道常包含来自所有定向通道的某一频率范围内的辐射，从而定向通道基本上只包含其余频率。某些定向通道合成系统可从音频信号中滤除某一频带并使用经滤波的频带来产生定向通道。
可把音频信号作为不止一个信号分量(通常沿分离的实际路径发送)来发送。例如，把典型的立体声音频信号作为两个分量(指定为“左”和“右”)来发送。虽然有时把这些分量叫做“通道”，它们可以不是如上所述定义的“定向通道”。在立体声系统中，每个信号分量不代表一定向通道，而在模拟环绕编码的系统中，两个信号分量可代表三个、四个或五个定向通道。为了避免混乱，在所揭示的内容中把这些分量叫做“信号分量”。
如果定向通道特性确定器12确定该信号为数字，则定向通道合成器14的处理依据表1进行。对音频输入信号中所存在的定向通道的某些组合，可由定向通道合成器14来执行默认的动作及交替的用户可选择处理。用户可通过在用户输入端28处输入请求来选择交替处理。如果不输入用户请求，则定向通道合成器执行默认的动作。
如果输入确定器确定输入信号为模拟，则定向通道合成器14所进行的处理可依据用户输入(诸如分离地处理指定为CD或FM的输入，并把指定为视频的输入解码成为五个定向通道)，或者，如果与确定在模拟信号中编码的定向通道的数目和定向标志符(例如，请求用户指定定向通道的数目及定向标志符)的系统相结合，依据表1来处理模拟信号。在一个实施例中，定向通道合成器把所有的模拟输入解码成为五个定向通道。存在于音频输入信   由输出定向通道合成器所       注意号中的定向通道     执行的动作左(L)、右(R)、中   分离地处理定向通道央(C)、左环绕(LS)、右环绕(RS)L、R、C            分离地处理C；处理L和R来
               提供LS和RSL、R、LS、RS       分离地处理定向通道           默认
               或
               处理L和R来提供C              如果用户选择L、R、C、单声道环  依据绕S(即，LS＝RS)    Lnew＝L+.707S
               Rnew＝R-.707S
               来处理L和R；处理Lnew和Rnew
               来提供LS和RSL、R、S            依据
               Lnew＝L+.707S
               Rnew＝R-.707S
               来处理L和R；处理Lnew和Rnew
               来提供LS、RS和CL、R               处理L和R来形成C、LS和         默认
               RS或处理L(或R)来形成Lnew、
            Rnew、C、LS、RS            如果用户选择(例如，
                                        在输入是作为立体声发
                                        送的单声道(即L＝R)时
                                        有用)C(即，单声道)   处理C来形成Cnew、L、R、LS
            和RS
                           表1
输入特性确定器12还包括通过读取数字音频信号中的信息来确定输入信号的均衡特性的逻辑，该数字音频信号被编码成为在数字位流中包含此信息。一个例子是Dolby AC-3编码系统，该系统识别要均衡音频信号对应的房间类型(“roomtyp”控制字)、数字信号是否被环绕编码(“dsurrmod”控制字)、存在还是不存在低频效果(LFE)通道(“lfeon”控制字)，该通道是一包含约120Hz以下的低音能量的通道。根据这些确定的特性，输入特性确定器12给均衡器20发出把低频均衡应用于音频信号的信号。
参考图2，其中示出有助于说明均衡器20的低频方面的一组均衡曲线。如果存在LFE通道，则如上所述由曲线36把LFE频率范围提升(boost)10dB。如果不存在LFE通道，则输入特性确定器12确定房间类型及音频信号是否被环绕编码，并依据表2来施加低频提升。如曲线37所示，低频提升具有以30Hz为中心的10dB的二次峰值(second order peak)。如果系统具有动态均衡器，则该均衡器使用动态均衡器以辅助方式起作用，以施加10dB的增益。因此，例如，如果动态均衡器施加10dB或更大的增益，则均衡器20不施加附加的增益。如果动态均衡器施加小于10dB的增益，则均衡器20施加等于10dB与动态均衡器所加增益之差的增益。例如，还示出没有LFE通道也没有低频提升的曲线38。
                   所确定的输入特征                          用户
                              施加10dB的     施加低频膜   施加低频膜存在LFE？ 房间类型     环绕编码？LFE提升？    (film)EQ增益？  EQ增益？否       不知道       不知道       否              否           是否       不知道         否         否              否           是否       不知道         是         否              是否         大         不知道       否              是
否        大          否         否        是
否        大          是         否        是
否        小        不知道       否        否       是
否        小          否         否        否       是
否        小          是         否        否
是     所有情况    所有情况      是        否
                               表2
依据本发明的系统是有利的，因为它提供具有适当的低频均衡的所需数目的音频定向通道，而不需要用户找出输入信号的特性、知道一源的适当低频均衡或人工地设定定向通道配置或均衡曲线。
其它实施例在权利要求书的范围内。

Claims (45)

1.一种用于处理具有一个或多个定向输入通道的音频信号的方法，其特征在于包括：
检测所述定向输入通道的数目和定向标志符；以及
通过多个可选择处理之一来处理每个所述定向输入通道，应用于每个定向输入通道的可选择处理响应于依据预定方式的所述检测步骤，而无需用户干预。
2.如权利要求1所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述可选择处理包括其中包括把所述定向输入通道与其它定向输入通道相组合的处理。
3.如权利要求2所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述处理包括衰减所述其它定向输入通道。
4.如权利要求2所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述可选择处理包括其中包括对所述其它定向输入通道进行相移的处理。
5.如权利要求1所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于响应于检测单声道环绕通道的所述检测步骤，所述确定方式包括左通道信号及右通道信号，一可选择处理包括处理所述左通道信号以产生修改的左通道信号并处理所述右通道信号以产生修改的右通道信号。
6.如权利要求5所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述修改的左通道信号和所述修改的右通道信号包括环绕通道分量，所述左通道环绕通道分量和所述右通道环绕通道分量不同相。
7.如权利要求1所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述处理产生一定数目的输出定向通道，所述输出定向通道的数目和所述输出定向通道的定向标志符响应于依据预定方式的所述检测步骤。
8.一种用于处理具有一个或多个定向输入通道的音频信号的方法，其特征在于包括：
检测所述定向输入通道的数目和定向标志符；以及
处理所述定向输入通道，以产生交替可选择数目的输出定向通道，所述输出定向通道的交替可选择的数目及所述输出定向通道的内容响应于依据预定方式的所述检测步骤，而无需用户干预。
9.如权利要求8所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述交替可选择的数目仅包括等于及大于所述定向输入通道的数目的数目。
10.如权利要求8所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述输入通道的数目是从一到五的数目，包括一和五在内，所述交替可选择的数目包括四和五。
11.一种用于处理音频信号的方法，其特征在于包括：
确定所述音频信号是模拟信号还是数字信号；
响应于所述信号是模拟信号的确定，对所述信号进行解码以产生左通道、右通道、中央通道、左环绕通道和右环绕通道；
响应于所述音频信号是数字信号的确定，检测所述音频信号中的定向输入通道的数目和定向标志符；以及
通过多个可选择处理之一来处理每个所述定向输入通道，应用于每个定向输入通道的可选择处理响应于依据预定方式的所述检测步骤，而无需用户干预。
12.如权利要求11所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述可选择处理包括其中包括把所述定向输入通道与其它定向输入通道相组合的处理。
13.如权利要求12所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述处理包括衰减所述其它定向输入通道。
14.如权利要求11所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述可选择处理包括其中包括对所述其它定向输入通道进行相移和组合的处理。
15.如权利要求11所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于响应于检测单声道环绕通道的所述检测步骤，所述确定方式包括左通道信号及右通道信号，一可选择处理包括处理所述左通道信号以产生修改的左通道信号并处理所述右通道信号以产生修改的右通道信号。
16.如权利要求15所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述修改的左通道信号和所述修改的右通道信号包括环绕通道分量，所述左通道环绕通道分量和所述右通道环绕通道分量不同相。
17.如权利要求11所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述处理产生一定数目的输出定向通道，所述输出定向通道的数目和所述输出定向通道的定向标志符响应于依据预定方式的所述检测步骤。
18.一种用于处理音频信号的方法，包括：
确定所述音频信号是模拟信号还是数字信号；
响应于所述信号是模拟信号的确定，对所述信号进行解码以产生左通道、右通道、中央通道、左环绕通道和右环绕通道；
响应于所述音频信号是数字信号的确定，检测所述音频信号中的定向输入通道的数目和定向标志符；以及
处理所述定向输入通道，以产生多个输出定向通道，所述输出定向通道的数目及所述输出定向通道的定向标志符响应于依据预定方式的所述检测步骤，而无需用户干预。
19.如权利要求18所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述可选择处理包括其中包括把所述定向输入通道与其它定向输入通道相组合的处理。
20.如权利要求19所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述处理包括衰减所述其它定向输入通道。
21.如权利要求18所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述可选择处理包括其中包括对所述其它定向输入通道进行相移和组合的处理。
22.如权利要求18所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于响应于检测单声道环绕通道的所述检测步骤，所述确定方式包括左通道信号及右通道信号，一可选择处理包括处理所述左通道信号以产生修改的左通道信号并处理所述右通道信号以产生修改的右通道信号。
23.如权利要求22所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述修改的左通道信号和所述修改的右通道信号包括环绕通道分量，所述左通道环绕通道分量和所述右通道环绕通道分量不同相。
24.如权利要求18所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述处理产生一定数目的输出定向通道，所述输出定向通道的数目和所述输出定向通道的定向标志符响应于依据预定方式的所述检测步骤。
25.一种用于处理具有一个或多个定向输入通道的音频信号的方法，其特征在于包括：
检测所述音频信号中环绕通道的数目；以及
通过多个可选择处理之一来处理所述定向输入通道，以产生两个立体声环绕定向输出通道，应用于所述定向输入通道的可选择处理响应于依据预定方式的所述检测步骤，而无需用户干预。
26.如权利要求25所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述环绕通道的数目为零。
27.一种用于处理音频信号的方法，其特征在于包括：
确定是否已对于一大的房间对所述音频信号进行了均衡；以及
响应于已对于一大的房间对所述音频信号进行了均衡的确定，在阈值频率以下应用预选增益。
28.如权利要求27所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述阈值频率接近120Hz。
29.如权利要求27所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述预选增益接近10dB。
30.如权利要求27所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述确定进一步确定所述音频信号是否包括低频均衡通道；以及
响应于所述音频信号包括所述低频均衡通道的确定，把预选增益用于所述低频均衡通道。
31.如权利要求30所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述音频信号具有一定向通道，响应于所述音频信号具有所述低频均衡通道的确定，把所述预选增益应用于所述低频均衡通道而不把所述预选增益应用所述定向通道；以及
响应于所述音频信号没有所述低频均衡通道的确定，把所述预选增益应用于所述定向通道。
32.如权利要求27所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于响应于未对于一大的房间对所述音频信号进行了均衡的确定，确定所述音频信号是否被环绕编码，以及
响应于所述音频信号被环绕编码的确定，在所述阈值频率以下应用所述预选增益，以及
响应于所述音频信号没有被环绕编码的确定，不在所述阈值频率以下应用所述预选增益。
33.如权利要求27所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于响应于不知道是否对于一大的房间对所述音频信号进行了均衡的确定，确定所述音频信号是否被环绕编码，以及
响应于所述音频信号被环绕编码的确定，在所述阈值频率以下应用所述预选增益，以及
响应于所述音频信号没有被环绕编码的确定，不在所述阈值频率以下应用所述预选增益。
34.一种用于处理具有一个或多个定向输入通道的设备，其特征在于包括：
输入特性确定器，用于检测所述定向输入通道的数目和定向标志符；以及
处理器，用于处理每个所述定向输入通道，所述处理器设计构成通过多个可选择处理之一来处理所述音频信号，应用于每个定向输入通道的可选择处理响应于依据预定方式的所述输入特性确定器，而无需用户干预。
35.如权利要求34所述的用于处理音频信号的设备，其特征在于所述处理器被设计构成产生一定数目的输出定向通道，所述输出定向通道的数目和所述输出定向通道的定向标志符响应于依据预定方式的所述输入特性确定器。
36.一种用于处理具有一个或多个定向输入通道的音频信号的设备，其特征在于包括：
输入特性确定器，用于检测所述定向输入通道的数目和定向标志符；以及
处理器，用于处理所述定向输入通道，所述处理器设计构成产生交替可选择数目的输出定向通道，所述输出定向通道的数目及所述输出定向通道的内容响应于依据预定方式的所述输入特性确定器，而无需用户干预。
37.一种用于处理音频信号的设备，其特征在于包括：
输入特性确定器，用于确定所述音频信号是模拟信号还是数字信号并确定数字信号的数目和定向标志符；
响应于所述输入特性确定器的第一处理器，用于对所述模拟信号进行解码以产生左通道、右通道、中央通道、左环绕通道和右环绕通道；
响应于所述输入特性确定器的第二处理器，用于通过多个可选择处理之一来处理所述数字信号的每个所述定向输入通道，应用于每个定向输入通道的可选择处理响应于依据预定方式的所述输入特性确定器，而无需用户干预。
38.如权利要求37所述的用于处理音频信号的设备，其特征在于所述处理产生交替可选择数目的输出定向通道，所述输出定向通道的数目和所述输出定向通道的定向标志符响应于依据预定方式的所述检测步骤。
39.一种用于处理音频信号的设备，其特征在于包括：
输入特性确定器，用于确定所述音频信号是模拟信号还是数字信号并确定数字信号中的定向输入通道的数目和定向标志符；
响应于所述输入特性确定器的解码器，用于对所述模拟信号进行解码以产生左通道、右通道、中央通道、左环绕通道和右环绕通道；
处理器，用于处理所述数字信号中的定向输入通道，以产生多个输出定向通道，所述输出定向通道的数目及所述输出定向通道的定向标志符响应于依据预定方式的所述输入特性确定器，而无需用户干预。
40.如权利要求39所述的用于处理音频信号的设备，其特征在于构成和安排所述处理器产生交替可选择数目的输出定向通道，所述输出定向通道的交替可选的数目和所述输出定向通道的定向标志符响应于依据预定方式的所述检测步骤。
41.一种用于处理音频信号的设备，其特征在于包括：
输入特性确定器，用于确定是否已对于一大的房间对所述音频信号进行了均衡；以及
响应于所述输入特性确定器的均衡器，用于在阈值频率以下应用预选增益。
42.如权利要求41所述的用于处理音频信号的设备，其特征在于所述阈值频率接近120Hz。
43.如权利要求41所述的用于处理音频信号的设备，其特征在于所述预选增益接近10dB。
44.如权利要求41所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述输入特征确定器配置构成确定所述音频信号是否包括低频均衡通道。
45.如权利要求41所述的用于处理音频信号的方法，其特征在于所述输入特征确定器进一步配置构成确定所述音频信号是否被环绕编码。
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