DE102019124285A1

DE102019124285A1 - Dekorrelation von eingangssignalen

Info

Publication number: DE102019124285A1
Application number: DE102019124285.1A
Authority: DE
Inventors: Markus Christoph
Original assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH
Current assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: KR20210030860A; DE102019124285B4; CN112566007A; US11765504B2; US20210076133A1

Abstract

Das Dekorrelieren eines Eingangssignals beinhaltet Allpassfilterung zur Phasenverschiebung des ersten Eingangssignals um eine Phasenverschiebung, wobei die Allpassfilterung eine Filterung mit einer oder mehreren nachfolgenden steuerbaren Allpassfilterstufen umfasst, wobei jede steuerbare Allpassfilterstufe eine Filterqualität und eine Grenzfrequenz aufweist. Das Dekorrelieren beinhaltet ferner das Steuern von mindestens einem von der Filterqualität und der Grenzfrequenz der steuerbaren Allpassfilterstufen, um sich mit der Zeit zu ändern.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die Offenbarung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren (allgemein als „System“ bezeichnet) zum Dekorrelieren eines Eingangssignals.
Verwandte Technik
In einigen Fällen, z. B. bei mehrkanaligen adaptiven Systemen, kann es notwendig sein, dass die verwendeten Referenz- oder Eingangssignale statistisch voneinander unabhängig sind, d. h. einen möglichst hohen Grad an Dekorrelation zueinander aufweisen. Zum Beispiel können Änderungen in einem Raum automatisch erkannt und kompensiert werden, basierend auf kontinuierlich geschätzten Raumimpulsantworten (room impulse response - RIR) eines mehrkanaligen adaptiven Systems zur Unterdrückung akustischer Echos (AEC). Dabei werden die durch Raumübertragungsfunktionen zwischen im Raum installierten Lautsprechern und Mikrofonen repräsentierten RIR bestimmt (z. B. berechnet, geschätzt usw.) und mit gespeicherten, zuvor in einem Referenzraum bestimmten Referenzdaten verglichen. Die daraus resultierende Spektralabweichung bildet dann die Grundlage für die Bestimmung des Kompensationsfilters, mit dem schließlich ein subjektiv immer gleicher Klangeindruck erzeugt werden kann, unabhängig von den aktuell im Raum herrschenden akustischen Bedingungen. Solange das mehrkanalige adaptive System nur Monosignale verwendet, also z. B. nur omnidirektional abstrahlt, treten keine Probleme bei der Bestimmung oder Verwendung der adaptiv geschätzten RIRs auf. Wird das Gerät jedoch in Stereo oder allgemein in einem Mehrkanal-Wiedergabemodus betrieben - in dem z. B. zahlreiche verschiedene Signale wiedergegeben werden, die räumlich vektorisiert sein können - kann es je nach Korrelationsgrad zwischen den verwendeten Signalen zu Mehrdeutigkeiten zwischen den adaptiv bestimmten RIRs kommen. In diesem Fall wird es nicht mehr möglich sein, das eingangs erwähnte Verfahren zum automatischen Kompensieren von Raumänderungen anzuwenden, die bekanntlich auf ständig bestimmten RIR beruht.
Solche Mehrdeutigkeiten bei der Schätzung der RIRs lassen sich verhindern, indem sichergestellt wird, dass die verschiedenen wiederzugebenden Eingangssignale ausreichend dekorreliert voneinander sind. In der Regel sind beide Kanäle eines Stereosystems ausreichend dekorreliert voneinander, sodass bei einer reinen Stereowiedergabe dieses Problem nicht auftritt. Es entsteht jedoch in der Tat, wenn sogenannte „Upmixing“-Algorithmen, wie z. B. Logic7 oder Dolby Pro Logic, verwendet werden. Diese erzeugen ein Mehrkanalsignal (z.B. ein 5.1-Signal aus einem Stereo-Eingangssignal), wobei die so erzeugten Zusatzsignale keinen hohen Grad an Dekorrelation zueinander mehr aufweisen, wodurch die Gefahr der Mehrdeutigkeit bei der Schätzung der RIRs entsteht. Aus diesem Grund ist die Verwendung eines Dekorrelators notwendig. Daher besteht ein Bedarf an einem zuverlässigen Dekorrelationssystem und -verfahren.
KURZDARSTELLUNG
Ein beispielhafter Dekorrelator zum Dekorrelieren eines Eingangssignals beinhaltet eine steuerbare Allpassfilteranordnung, die zur Phasenverschiebung des ersten Eingangssignals um eine Phasenverschiebung konfiguriert ist, wobei die Allpassfilteranordnung eine oder mehrere steuerbare Allpassfilterstufen umfasst, die in Reihe geschaltet sind, und jede steuerbare Allpassfilterstufe eine Filterqualität und eine Grenzfrequenz aufweist. Der Dekorrelator beinhaltet ferner eine Filtersteuerung, die operativ mit der steuerbaren Allpassfilteranordnung verbunden und dazu konfiguriert ist, eines von der Filterqualität und der Grenzfrequenz der steuerbaren Allpassfilterstufen zu steuern, um sich mit der Zeit zu ändern.
Ein beispielhaftes Dekorrelationsverfahren zum Dekorrelieren eines Eingangssignals beinhaltet Allpassfilterung zur Phasenverschiebung des ersten Eingangssignals um eine Phasenverschiebung, wobei die Allpassfilterung eine Filterung mit einer oder mehreren nachfolgenden steuerbaren Allpassfilterstufen umfasst, wobei jede steuerbare Allpassfilterstufe eine Filterqualität und eine Grenzfrequenz aufweist. Das Verfahren beinhaltet ferner das Steuern von mindestens einem von der Filterqualität und der Grenzfrequenz der steuerbaren Allpassfilterstufen, um sich mit der Zeit zu ändern.
Andere Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile werden dem Fachmann bei Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Figuren (FIG.) offensichtlich sein oder werden. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen zusätzlichen Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile, die in dieser Beschreibung enthalten sind, in den Umfang der Erfindung fallen und durch die nachstehenden Patentansprüche geschützt sind.
Figurenliste
Das System und das Verfahren können unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen und die Beschreibung besser verstanden werden. Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird der Schwerpunkt auf die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt. Darüber hinaus geben gleiche Bezugsziffern in den Figuren entsprechende Teile in den unterschiedlichen Ansichten an.

1 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines beispielhaften zeitlich variablen Dekorrelators, bei dem die Filter-Grenzfrequenzen zeitlich invariabel und die Filterqualitätsfaktoren zeitlich variabel sind.
2 ist eine schematische Darstellung, die ein Zwei-Multiplikator-Design eines Allpassfilters M-ter Ordnung veranschaulicht.
3 ist ein Bode-Diagramm, das Größen- und Phasenkurven von zwei beispielhaften Allpassfilterketten zeigt.
4 ist eine Darstellung, die die Gruppenverzögerung über die Frequenz jeder Kette veranschaulicht.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Dekorrelieren eines Eingangssignals veranschaulicht.
6 ist eine Signalflussdarstellung einer beispielhaften Anwendung eines Dekorrelators.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt einen beispielhaften zeitlich variablen Dekorrelator, bei dem die Filter-Grenzfrequenzen fc_m,(n) zeitlich invariabel sind und die Filterqualitätsfaktoren Q_n (n) zeitlich variabel sind, wobei n ein diskreter Zeitparameter ist, m = [1,..., M] und M = die (ganzzahlige) Anzahl der im Dekorrelator enthaltenen Allpassfilterstufen ist. Zum Beispiel können M Allpassfilterstufen 2. Ordnung AP2 in Reihe geschaltet sein, die eine Kette 101 von Allpassfilterstufen AP2 bilden, wobei eine Filtersteuerung 102 den Filterqualitätsfaktor Q_n (n) jeder Allpassfilterstufe AP2 so steuert, dass er sich über die Zeit ändert. Alternativ sind die Qualitätsfaktoren Q_m(n) zeitlich invariabel und die Grenzfrequenzen fc_m(n) zeitlich variabel. In diesem Fall können die Pole, deren spektrale Lage im Einheitskreis ausschließlich durch die Grundfrequenz des Filters bestimmt wird, also z. B. nichtlinear über die Frequenz ähnlich der des menschlichen Ohres verteilt sein, was aus psychoakustischer Sicht sinnvoll ist. Der Dekorrelator empfängt ein Eingangssignal x(n), das dekorreliert werden soll, und stellt ein dekorreliertes Signal y(n) bereit.
Zusätzlich oder alternativ sollten nur Filtergrundfrequenzen mit einer Maximalfrequenz von fs/4 gewählt werden, um sicherzustellen, dass die resultierende Gruppenlaufzeit der Allpassfilterkette durch die Akkumulation der einzelnen, ständig fallenden Phasenantwort nicht nur bis zu dieser Frequenz ansteigt, sondern nach Erreichen der Maximalfrequenz von fs/4 auch wieder abzufallen beginnt, um einen übermäßigen und ungewollten Aufbau der Gruppenlaufzeit zu vermeiden. Unabhängig davon können die vorstehend genannten Optionen sowie eine Option, bei der beide Filterparameter, d. h. die Grenzfrequenzen fc_n(n) und die Qualitätsfaktoren Q_n(n), zeitlich variabel sind, verwendet werden.
Eine einfache Möglichkeit, parametrische Allpassfilterstufen M-ter Ordnung umzusetzen, bieten z. B. Gitterleiterfilter, von denen es verschiedene Designs gibt, wie z. B. das Ein-Multiplikator-, Zwei-Multiplikator- und Vier-Multiplikator-Design. Bei Allpassfiltern ist die Dämpfung des Filters bei allen Frequenzen konstant, aber die relative Phase zwischen Eingang und Ausgang variiert mit der Frequenz. 2 veranschaulicht einen beispielhaften Signalfluss des 2-fach multiplizierenden Designs eines Allpassfilters M-ter Ordnung. Wie aus 2 ersichtlich ist, beinhaltet eine beispielhafte Allpassfilterstufe mit Gitterleiterdesign mehrere Gitterstufen 201, 202 und 203, die jeweils die gleiche Grundstruktur aufweisen. Jede einzelne Stufe 201, 202, 203 hat einen Vorwärtspfadeingang, einen Vorwärtspfadausgang, einen Rückwärtspfadeingang und einen Rückwärtspfadausgang. Der Vorwärtspfadeingang ist operativ mit einem Eingang eines Vorwärtsaddierers 204, 205, 206 gekoppelt, dessen Ausgang als Vorwärtspfadausgang dient. Der Rückwärtspfadeingang ist operativ über eine Zeitverzögerung 207, 208, 209 mit einem Eingang eines Rückwärtsaddierers 210, 211, 212 gekoppelt, dessen Ausgang als Rückwärtspfadausgang dient. Ein weiterer Eingang des Vorwärtsaddierers 204, 205, 206 ist über einen ersten Multiplikator 213, 214, 215 und die Zeitverzögerung 207, 208, 209 mit dem Rückwärtspfadeingang operativ gekoppelt. Ein weiterer Eingang des Rückwärtsaddierers 210, 211, 212 ist über einen zweiten Multiplikator 216, 217, 218 mit dem Vorwärtspfadausgang operativ gekoppelt.
Der Vorwärtspfadeingang der Stufe 201 empfängt ein Filtereingangssignal x(n) = f_M(n) und stellt an seinem Rückwärtspfadausgang ein Filterausgangssignal x'(n) = g_M(n) bereit. Darüber hinaus empfängt der Rückwärtspfadeingang der Stufe 201 ein Signal g_M-1(n) und stellt an seinem Vorwärtspfadausgang ein Signal f_M-1(n) bereit. Wenn beispielsweise n = 3 ist, ist das Signal g_M-1(n) g₂(n) und das Signal f_N-1(n) f₂(n). In dem in 2 gezeigten Beispiel wird das Signal g₂(n) am Rückwärtspfadausgang der Gitterstufe 202 bereitgestellt und das Signal f₂(n) am Vorwärtspfadeingang der Gitterstufe 202 empfangen. Weiterhin stellt die Gitterstufe 201 an ihrem Vorwärtspfadausgang ein Signal f₂(n) bereit, das an den Vorwärtspfadeingang der Gitterstufe 203 gesendet wird, und empfängt an ihrem Rückwärtspfadeingang ein Signal gi(n) vom Rückwärtspfadausgang der Gitterstufe 203. Der Vorwärtspfadausgang der Gitterstufe 203 stellt ein Signal f₀(n) bereit, das als ein Signal g₀(n) dient, das dem Rückwärtspfadeingang der Gitterstufe 203 zugeführt wird.
Ein Vorteil von Gitterleiterfiltern ist, dass ihre Filterkoeffizienten den Reflexionskoeffizienten entsprechen, die z. B. mit Hilfe der Levinson-Durbin-Rekursion bestimmt werden können. Eine der Eigenschaften der Reflexionskoeffizienten ist, dass sie dafür sorgen, dass das Filter stabil ist, solange ihr Wert kleiner als 1 bleibt, d. h. solange K_m ≤ |1|, wobei m = 1, ..., M ist und M die Ordnung des Filters ist.
Im Falle eines Gitterketten-Allpassfilters 2. Ordnung entspricht der erste Filter(oder Reflexions)-Koeffizient K₁ der Filtergrenzfrequenz fc und der zweite Filterkoeffizient K₂ dem Filterqualitätsfaktor Q. Damit lassen sich Filterkoeffizienten K_c einfach über die Zeit erzeugen, z. B. mit Hilfe eines gewöhnlichen Pseudozufallszahlengenerators (Generator für weißes Rauschen), der quasi zufällige Werte aus dem Bereich von [-1,..., + 1] bereitstellt. Der verwendete Wertebereich kann weiter begrenzt werden, z. B. um zu verhindern, dass der Filterqualitätsfaktor zu groß wird, und zwar gemäß: $K2 {(n)}_{1, \dots M} \in [0, \dots, {K2}_{Max}],$
wobei K2_Max ≤ 1 ist und M ist die Anzahl der Allpassfilter in der Kette ist.
Um die Erzeugung von störenden akustischen Artefakten zu verhindern, wird die zeitliche Dynamik des/der zeitlich variablen Filterparameter(s) bzw. Filterkoeffizienten begrenzt, d. h. der/die zeitlich variable(n) Filterparameter bzw. Filterkoeffizient(en) ändern sich nicht zu stark. Um dies zu erreichen, wird entweder der Dynamikbereich, innerhalb dessen sich der/die betreffende(n) Filterparameter (fc und/oder Q) von einem Sample zur nächsten ändern dürfen, entsprechend begrenzt (z. B. darf fc sich von einem Sample zum nächsten nicht um mehr als Δfc = 1 [Hz] ändern), oder die Zeitdauer, über die sich der/die Filterparameter unbegrenzt ändern darf/dürfen, ist sehr lang, wobei in diesem Fall zwischendurch interpoliert werden darf.
Hier zeigt sich noch einmal der Vorteil des Einsatzes von Gitterleiterfiltern zum Umsetzen der Allpassfilter und der zugehörigen Reflexionsfilterkoeffizienten, da durch eine solche Struktur die Parameteränderungen direkt in den Filterkoeffizienten durchgeführt werden können. Im Gegensatz dazu müssen bei der Verwendung üblicher Allpassfilter, z. B. in einer direkten Formstruktur, die Filterkoeffizienten aus den begrenzten oder interpolierten Filterparametern ständig neu berechnet werden, was mit einem erheblichen Rechenaufwand verbunden ist, der bei Gitterleiterfiltern nicht erforderlich ist.
In der Praxis kann eine Aktualisierungszeit von etwa t_ud = 1[s] sinnvoll sein, z. B. werden mit jedem t_ud neue zeitlich variable Filterkoeffizienten K2_c, wobei c = 1, ..., C und C die Anzahl der Allpassfilter 2. Ordnung ist, mittels eines Pseudozufallszahlengenerators aus einem Bereich von K2_c ∈ [0,..., K2_max] berechnet und angewendet. Innerhalb der durch t_ud bestimmten Zeitspanne werden diese dann (z. B. linear) interpoliert, sodass am Ende von t_ud alle zeitlich variablen Filterkoeffizienten K2_c(n) den neuen, durch den Pseudozufallszahlengenerator erzeugten Werten entsprechen. Auf diese einfache Art und Weise und ohne übermäßigen Rechenaufwand können störende akustische Artefakte so stark reduziert werden, dass sie kein akustisches Problem mehr darstellen.
3 ist ein Bode-Diagramm, das Größenkurven (obere Kurven in 3) und Phasenkurven (untere Kurven in 3) von zwei beispielhaften Allpassfilterketten zeigt, die mit einer Abtastrate f_s von 16 [kHz] betrieben wurden, wobei jede Kette 16 Allpassfilterstufen zweiter Ordnung enthält. Die Filtergrenzfrequenz ist auf ein Band zwischen 100 [Hz] und f_s/2-f_s/8 [Hz] begrenzt und kann linear oder nach einer psychoakustischen Skala (z. B. der Bark-Skala) innerhalb dieses Bereichs verteilt sein. Der maximal zulässige Qualitätsfaktor wird durch K2_max = 0,99 und den zeitlich variablen Filterparameter K2_c(n) ∈ [0, ..., K2_max] bestimmt. Die Interpolation des zeitlich variablen Filterparameters erfolgt linear, und die zu dekorrelierenden Signale sind die Signale des linken und rechten Kanals eines Mehrkanalsignals, wobei das Signal des mittleren Kanals nicht verarbeitet wird. Das Signal des linken Kanals wird der einen Allpassfilterkette und das des rechten Kanals der anderen zugeführt. Aus den oberen Kurven von 3 ist ersichtlich, dass die durch die Allpassfilterketten verursachten Pegelverschlechterungen vernachlässigbar sind.
4 ist eine Darstellung, in der die Gruppenverzögerung [Samples] über der Frequenz [Hz] dargestellt ist, wobei veranschaulicht wird, dass die Gruppenverzögerung jeder Kette in Abhängigkeit von den vorstehend begrenzten Filtergrenzfrequenzen bei höheren Frequenzen nicht zunimmt, sondern zur Nyquist-Frequenz f_s/2 hin abnimmt.
Unter Bezugnahme auf 5 enthält ein beispielhaftes Dekorrelationsverfahren zum Dekorrelieren eines Eingangssignals Allpassfilterung zur Phasenverschiebung des ersten Eingangssignals x(n) um eine Phasenverschiebung, wobei die Allpassfilterung eine Filterung mit einer oder mehreren nachfolgenden steuerbaren Allpassfilterstufen umfasst, wobei jede steuerbare Allpassfilterstufe eine Filterqualität und eine Grenzfrequenz aufweist (Vorgang 501). Das Verfahren beinhaltet ferner das Steuern von mindestens einem von der Filterqualität (Vorgang 502) und der Grenzfrequenz (Vorgang 503) der steuerbaren Allpassfilterstufen, um sich mit der Zeit zu ändern.
6 ist eine Signalflussdarstellung einer beispielhaften Anwendung eines Dekorrelators. Wie in 6 veranschaulicht, extrahiert ein Upmixer 601, der einen Upmixing-Algorithmus verwenden kann, ein Mittensignal C(n) aus zwei Stereo-Eingangssignalen L(n) und R(n). Anschließend werden diese drei Signale in einem Dekorrelator 602 dekorreliert und mit entsprechenden Strahlformungsfiltern eines Strahlformers 603 in verschiedene Richtungen im Raum gerichtet, wobei das extrahierte Mittensignal C(n) auf den Hörplatz gerichtet wird und die beiden Stereosignale L(n) und R(n) in entgegengesetzter Richtung, d. h. nach hinten, wo sich idealerweise massive Wände befinden, emittiert werden, wodurch aus der resultierenden Diffusion ein spezifischer akustischer Effekt entsteht. Bei einer Option ist das extrahierte Mittensignal C(n) dekorreliert, da die beiden Stereosignale L(n) und R(n) bereits ausreichend unkorreliert zueinander sein können und somit für die Strahlformung so genommen werden können, wie sie sind. Alternativ dazu ist nicht der Direktschall dekorreliert, d. h. der mittlere Kanal, der aus den beiden Stereosignalen erzeugt wird, sondern die beiden Effektkanäle, d. h. die beiden Stereosignale L(n) und R(n), da die Dekorrelation die Diffusion dieser Signale weiter erhöhen kann.
In einem weiteren Beispiel werden die Allpassfilterparameter, Grenzfrequenzen und/oder Qualitätsfaktoren in Abhängigkeit von einer Korrelationsanalyse des Eingangssignals und mindestens eines Vergleichssignals (z. B. der anderen Eingangs- oder Referenzsignale) so gesteuert, dass eine Dekorrelation (z. B. in bestimmten Spektralbereichen) nur dann angewendet wird, wenn eine bestimmte Korrelation zwischen Referenzsignalen detektiert wird. Die in der Figur gezeigte Filtersteuerung 102 kann für die Durchführung dieses Vorgangs angepasst werden, z. B. enthält ein Prozessor, der die Filtersteuerung 102 umsetzt, eine Software, die es ermöglicht, einen Wert zu bewerten, der einem Korrelationsgrad entspricht, und diesen Wert mit einem Schwellenwert zu vergleichen.
Bei einigen Anwendungen, z. B. in mehrkanaligen, adaptiven Systemen, wie z. B. einem mehrkanaligen akustischen Echokompensator (multi-channel acoustic echo canceller - MCAEC), kann es sinnvoll sein, die Referenzsignale so zu dekorrelieren, dass diese statistisch unabhängig werden und damit eine eindeutige, d. h. eindeutige Abschätzung der „reellen“ Raumimpulsantworten (RIR) ermöglichen. Dies ist z. B. in einem automatischen Entzerrungssystem anwendbar, das unterschiedliche Raumcharakteristika ausgleichen soll, um im Idealfall eine subjektiv ähnliche tonale Balance zu erreichen, unabhängig von dem Raum, in dem das Gerät eingesetzt wird, und/oder der Position des Gerätes im Raum.
Der vorstehend beschriebene Nachteil besteht nicht, wenn ein Monosignal als Referenz verwendet wird. Wenn ein Stereosignal als Referenz verwendet wird, gibt es in der Regel auch keine negativen Auswirkungen, da ein typisches Stereo-Eingangssignal einen ausreichend hohen Grad an Dekorrelation zwischen seinem linken und rechten Kanal bietet. Wenn jedoch ein Upmixing-Algorithmus verwendet wird, um mehrere Signale auf der Grundlage seines (hauptsächlich) Stereoeingangs zu erzeugen, stehen wir vor dem Problem der Mehrdeutigkeit, wenn keine weiteren Maßnahmen zur Dekorrelation seiner Ausgangssignale ergriffen werden, die als Referenzsignale für den MCAEC verwendet werden können. In solchen Fällen ist es notwendig, eine zusätzliche Dekorrelation zu einem oder mehreren Ausgangssignalen des Upmixers einzuführen, bevor sie als Referenz für den MCAEC verwendet werden.
Die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren bieten eine einfache und effiziente Möglichkeit, einen Dekorrelator umzusetzen, der darüber hinaus keine signifikanten akustischen Artefakte von übergeordneter Bedeutung erzeugt. Es wird eine Kette von Allpassfiltern (AP) verwendet, die z. B. parametrische Filter beinhaltet, um eine einfache zeitliche Variation bestimmter Parameter, wie z. B. ihrer Filtereigenschaften und/oder ihrer Grenzfrequenzen, zu ermöglichen. Weiterhin kann ein fester Satz von Grenzfrequenzen, verteilt über einen bestimmten, begrenzten Frequenzbereich, in Kombination mit zeitlich veränderlichen Qualitätsfaktoren verwendet werden, wobei letztere ebenfalls auf einen definierten, einstellbaren Bereich begrenzt sind, um akustische Artefakte zu vermeiden, die z. B. bei zu hohen Qualitätsfaktorwerten auftreten können.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann in einem computerlesbaren Medium, wie etwa einer CD-ROM, einer Platte, einem Flash-Speicher, einem RAM oder einem ROM, einem elektromagnetischen Signal oder einem anderen maschinenlesbaren Medium als Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor codiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine beliebige Art von Logik verwendet werden und kann als analoge oder digitale Logik, die Hardware verwendet, wie etwa einen oder mehrere integrierte Schaltungen (einschließlich Verstärker, Addierer, Verzögerungen und Filter), einen oder mehrere Prozessoren, die Verstärkungs-, Addierungs-, Verzögerungs- und Filteranweisungen ausführen; oder in Software in einer Anwendungsprogrammschnittstelle (application programming interface - API) oder in einer Dynamic Link Library (DLL), in Funktionen in einem geteilten Speicher oder als lokale oder entfernte Prozeduraufrufe; oder als eine Kombination aus Hardware und Software umgesetzt sein.
Das Verfahren kann durch Software und/oder Firmware umgesetzt werden, die auf oder in einem computerlesbaren Medium, einem maschinenlesbaren Medium, einem Verbreitungssignalmedium und/oder einem signaltragenden Medium gespeichert ist/sind. Die Medien können eine beliebige Vorrichtung umfassen, die ausführbare Anweisungen zur Verwendung durch ein(e) oder in Verbindung mit einem System, einem Gerät oder einer Vorrichtung, das/die Anweisungen ausführen kann, enthält, speichert, kommuniziert, verbreitet oder transportiert. Das maschinenlesbare Medium kann wahlweise ein elektronisches, ein magnetisches, ein optisches, ein elektromagnetisches oder ein Infrarotsignal oder ein Halbleitersystem, ein Halbleitergerät, eine Halbleitervorrichtung oder ein Verbreitungsmedium sein. Eine unvollständige Liste von Beispielen für ein maschinenlesbares Medium beinhaltet: eine magnetische oder eine optische Platte, einen flüchtigen Speicher wie etwa einen Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory - RAM), einen Festwertspeicher (Read-Only Memory - ROM), einen löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (d. h. Erasable Programmable Read-Only Memory - EPROM) oder einen Flash-Speicher oder eine optische Faser. Ein maschinenlesbares Medium kann auch ein physisches Medium beinhalten, auf dem ausführbare Anweisungen gedruckt sind, wie auch die Logik als ein Bild oder in einem anderen Format (z. B. durch einen optischen Scan) elektronisch gespeichert sein, dann kompiliert und/oder interpretiert oder auf andere Weise verarbeitet werden kann. Das verarbeitete Medium kann dann in einem Computer und/oder in einem Maschinenspeicher gespeichert werden.
Die Systeme können zusätzliche oder andere Logik beinhalten und können auf viele verschiedene Arten umgesetzt werden, einschließlich einer Steuerung, die die Filterkette und/oder die Filtersteuerung umsetzt. Eine Steuerung kann als ein Mikroprozessor, eine Mikrosteuerung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit - ASIC), eine diskrete Logik oder eine Kombination von anderen Arten von Schaltungen oder Logik umgesetzt sein. Gleichermaßen können die Speicher DRAM, SRAM, Flash oder andere Arten von Speicher sein. Parameter (z. B. Bedingungen und Schwellenwerte) und andere Datenstrukturen können getrennt voneinander gespeichert und verwaltet, können in einen einzelnen Speicher oder eine einzelne Datenbank integriert oder können logisch und physisch auf viele verschiedene Arten organisiert werden. Programme und Anweisungssätze können Teile eines einzelnen Programms, von getrennten Programmen oder über mehrere Speicher und Prozessoren verteilt sein.
Die Beschreibung der Ausführungsformen wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Geeignete Modifikationen und Variationen der Ausführungsformen können im Hinblick auf die vorstehende Beschreibung durchgeführt werden oder können aus der Umsetzung der Verfahren erhalten werden. Beispielsweise können, sofern nicht anders angegeben, eines oder mehrere der beschriebenen Verfahren durch eine geeignete Vorrichtung und/oder eine Kombination von Vorrichtungen durchgeführt werden. Die beschriebenen Verfahren und zugehörigen Handlungen können zusätzlich zu der in dieser Anmeldung beschriebenen Reihenfolge auch in anderen Reihenfolgen, parallel und/oder gleichzeitig durchgeführt werden. Die beschriebenen Systeme sind beispielhafter Natur und können zusätzliche Elemente enthalten und/oder Elemente weglassen.
Wie in dieser Anmeldung verwendet, sollte ein Element oder ein Schritt, das/der im Singular aufgeführt ist und mit dem Wort „ein“ oder „eine“ fortgeführt wird, so verstanden werden, dass mehrere der Elemente oder Schritte nicht ausgeschlossen werden, es sei denn, ein solcher Ausschluss ist angegeben. Zudem sollen Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“ oder „ein Beispiel“ der vorliegenden Offenbarung nicht so ausgelegt werden, dass sie das Vorhandensein zusätzlicher Ausführungsformen ausschließen, die auch die genannten Merkmale enthalten. Die Begriffe „erste/r/s“, „zweite/r/s“ und „dritte/r/s“ usw. werden lediglich als Kennzeichnungen verwendet und sollen keine numerischen Anforderungen oder eine bestimmte positionsmäßige Reihenfolge der Objekte, auf die sie sich beziehen, vorschreiben.
Wenngleich verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist es für den Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass im Rahmen der Erfindung viel mehr Ausführungsformen und Umsetzungen möglich sind. Insbesondere wird der Fachmann die Austauschbarkeit verschiedener Merkmale aus unterschiedlichen Ausführungsformen erkennen. Wenngleich diese Techniken und Systeme im Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen und Beispielen offenbart wurden, versteht es sich, dass diese Techniken und Systeme über die spezifisch offenbarten Ausführungsformen hinaus auf andere Ausführungsformen und/oder Verwendungen und offensichtliche Modifikationen davon ausgedehnt werden können.

Claims

Dekorrelator zum Dekorrelieren eines Eingangssignals, umfassend: eine steuerbare Allpassfilteranordnung, die zur Phasenverschiebung des ersten Eingangssignals um eine Phasenverschiebung konfiguriert ist, wobei die Allpassfilteranordnung eine oder mehrere steuerbare Allpassfilterstufen umfasst, die in Reihe geschaltet sind, und jede steuerbare Allpassfilterstufe eine Filterqualität und eine Grenzfrequenz aufweist; und eine Filtersteuerung, die operativ mit der steuerbaren Allpassfilteranordnung verbunden und dazu konfiguriert ist, eines von der Filterqualität und der Grenzfrequenz der steuerbaren Allpassfilterstufen zu steuern, um sich mit der Zeit zu ändern.
Dekorrelator nach Anspruch 1, wobei die Grenzfrequenzen fest und die Qualitätsfaktoren zeitlich veränderlich sind.
Dekorrelator nach Anspruch 2, wobei die Grenzfrequenzen über einen begrenzten Frequenzbereich verteilt sind.
Dekorrelator nach Anspruch 3, wobei die Grenzfrequenzen nach einer psychoakustischen Skala verteilt sind.
Dekorrelator nach einem der Ansprüche 2-4, wobei die Qualitätsfaktoren so begrenzt sind, dass sie innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen.
Dekorrelator nach Anspruch 5, wobei der vorgegebene Bereich der Qualitätsfaktoren einstellbar ist.
Dekorrelator nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Allpassfilterstufen eine parametrische Filterstruktur aufweisen.
Dekorrelator nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Allpassfilterstufen eine Gitterleiter-Filterstruktur aufweisen.
Dekorrelator nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Filtersteuerung einen Zufallsgenerator umfasst, der dazu konfiguriert ist, Zufallssteuersignale zu erzeugen, um mindestens eines von der Filterqualität und der Grenzfrequenz der steuerbaren Allpassfilterstufen zu steuern.
Dekorrelator nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Filtersteuerung dazu konfiguriert ist, eine Korrelation zwischen dem Eingangssignal und mindestens einem Vergleichssignal zu erkennen und mindestens eines von der Filterqualität und der Grenzfrequenz der steuerbaren Allpassfilterstufen in Abhängigkeit von der erkannten Korrelation zu steuern.
Dekorrelator nach einem der Ansprüche 1-10, wobei mindestens eines von der Filterqualität und einer Grenzfrequenz über die Zeit interpoliert wird.
Dekorrelationsverfahren zum Dekorrelieren eines Eingangssignals, umfassend: Allpassfilterung zur Phasenverschiebung des ersten Eingangssignals um eine Phasenverschiebung, wobei die Allpassfilterung eine Filterung mit einer oder mehreren nachfolgenden steuerbaren Allpassfilterstufen umfasst, wobei jede steuerbare Allpassfilterstufe eine Filterqualität und eine Grenzfrequenz aufweist; und Steuern von mindestens einem von der Filterqualität und der Grenzfrequenz der steuerbaren Allpassfilterstufen, um sich mit der Zeit zu ändern.
Dekorrelationsverfahren nach Anspruch 12, wobei die Grenzfrequenzen fest und die Qualitätsfaktoren zeitlich veränderlich sind.
Dekorrelationsverfahren nach Anspruch 13, wobei die Grenzfrequenzen über einen begrenzten Frequenzbereich verteilt sind.
Dekorrelationsverfahren nach Anspruch 14, bei der die Grenzfrequenzen nach einer psychoakustischen Skala verteilt werden.
Dekorrelationsverfahren nach einem der Ansprüche 13-15, wobei die Qualitätsfaktoren so begrenzt sind, dass sie innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen.
Dekorrelationsverfahren nach Anspruch 16, wobei der bestimmte Bereich der Qualitätsfaktoren einstellbar ist.
Dekorrelationsverfahren nach einem der Ansprüche 12-17, wobei die Allpassfilterstufen eine parametrische Filterstruktur aufweisen.
Dekorrelationsverfahren nach einem der Ansprüche 12-18, wobei die Allpassfilterstufen eine Gitterleiter-Filterstruktur aufweisen.
Dekorrelationsverfahren nach einem der Ansprüche 12-19, wobei die Steuerung der Allpassfilterstufen das Erzeugen von Zufallssteuersignalen zur Steuerung von mindestens einem von der Filterqualität und der Grenzfrequenz der steuerbaren Allpassfilterstufen umfasst.
Dekorrelationsverfahren nach einem der Ansprüche 12-19, wobei das Steuern der Allpassfilterstufen das Detektieren einer Korrelation zwischen dem Eingangssignal und mindestens einem Vergleichssignal und das Steuern von mindestens einem von der Filterqualität und der Grenzfrequenz der steuerbaren Allpassfilterstufen in Abhängigkeit von der detektierten Korrelation umfasst.
Dekorrelationsverfahren nach einem der Ansprüche 12-21, wobei mindestens eines von der Filterqualität und einer Grenzfrequenz über die Zeit interpoliert wird.
Computerprogrammprodukt, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach den Ansprüchen 11-22 durchzuführen.