TWI540914B - 用於混合至少兩個音訊信號之裝置 - Google Patents

用於混合至少兩個音訊信號之裝置 Download PDF

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TWI540914B
TWI540914B TW102111005A TW102111005A TWI540914B TW I540914 B TWI540914 B TW I540914B TW 102111005 A TW102111005 A TW 102111005A TW 102111005 A TW102111005 A TW 102111005A TW I540914 B TWI540914 B TW I540914B
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賽巴斯汀 古森斯
珍 喬
克利斯汀 哈特曼
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Description

用於混合至少兩個音訊信號之裝置 【序言】
本發明係關於根據主技術方案之前序之用於混合至少兩個音訊信號之配置。該類型之一配置從WO2011/057922A1中已知且在其中用作用於實現立體聲音訊信號之環繞聲音訊信號之降混配置。
在此降混配置中使用梳狀濾波器補償以消除聲染色。在過程中假設一聲場在重現期間出現，其中將個別聲道之聲功率之平均位準相加在一起。其因此在重現區域中平均上產生一頻譜，該頻譜表現得如同將混合之輸入信號不相關。
已知降混配置具有在經梳狀濾波器補償之降混中以錯誤音量重現低頻信號分量之缺點。
聲道信號中之低頻分量在音訊產生中通常同相(或至少強相關)。在該情況中，個別聲道之聲波之相位亦因重現區域中之大波長而難以彼此偏離且聲壓(而非聲功率之位準)因此將在此處被相加在一起。
此常常導致降混梳狀濾波器補償，從而使低音範圍比音樂之其餘部分輕。其以功率求和而可謂「表現過火」。基於習用加法之降混(及因此無梳狀濾波器補償)將更適於低音範圍。產生環繞聲及立體聲之兩個分離混合物之音效工程師在傾聽時可感知聲場之此等差异且因此將其等考慮在混合物中。但是差異之設定量值無法判定，此係因為除信號本身外量值亦將取決於重現區域之特性。直接聲分量對回響聲分量之比率在此係決定性量(見T.Görne，Tontechnik[Sound Engineering]，第377頁)。
本發明係基於以下問題：提出一混合配置以確保除很大程度上保留音色及空間效應外，在環繞聲至立體聲降混中在立體聲版本之重現中達成與原始環繞聲版本中相同的感知音量，及混合物之品質因此將接近藉由音效工程師之一分離混合物之品質。
根據本發明之混合配置具有在技術方案1中對其要求之特性。根據本發明之混合配置之有利設計形式包含在附屬技術方案中。
本發明係基於提出在混合物中取决於頻率之按比例調整之步驟。特定言之，對於中間範圍頻率至高頻，此按比例調整取决於頻率具有一恆定值DU，且其在朝向低頻之過渡範圍中持續减低至一小殘餘分量a.DU。
典型重現區域之過渡範圍之實際值對於下限kL為250、...、500Hz之量級；對於上限kU為750、...、1500Hz之量級；且對於按比例調整信號之殘餘分量因子a為零。kL、kU及a值之選擇亦可用於最佳化混合物並可在過程中取决於重現區域之境況而偏離上述典型值。
使用直線函數本身建議過渡。
擴展的解决方案理念係針對待相加在一起之頻譜分量(其等面對面彼此反相關)執行按比例調整至一减小範圍(若有)。此防止按比例調整措施在低頻中亦出現梳狀濾波器陷波之情況下損及梳狀濾波器陷波之所要平衡。反相關分量可由將混合之信號之交叉相關之其等隨附值降至低於優先具有零值之一臨限之事實而識別。
解决此之方法係在降混加法器中產生用於低頻之習用加法與用於較高頻率之功率求和之間之連續過渡。
在過程中，根據本發明之按比例調整應用於頻率範圍中之功率求和，其被賦予控制其梳狀濾波器補償效應之程度之能力及視需要在面對面彼此相關及面對面彼此反相關之將相加之頻譜分量之間加以區 別之能力。
應注意DE102009052992及WO2004/084185亦揭示用於混合至少兩個音訊信號之配置。但是，在該等文獻中揭示一按比例調整信號之情況下，按比例調整因數係一常數且非頻率相依，更不用說該等文獻揭示如所主張之特定頻率相依性。
101‧‧‧第一輸入
102‧‧‧第二輸入
103‧‧‧交叉相關單元
104‧‧‧第一單元
105‧‧‧第二單元
106‧‧‧單元
107‧‧‧乘法及組合單元/區塊
108‧‧‧輸出
109‧‧‧按比例調整單元
110‧‧‧組合單元
301‧‧‧第一輸入
302‧‧‧第二輸入
303‧‧‧交叉相關單元
304‧‧‧第一單元
305‧‧‧第二單元
306‧‧‧單元
307‧‧‧乘法及組合單元/區塊
308‧‧‧輸出
309‧‧‧按比例調整單元
310‧‧‧組合單元
403‧‧‧交叉相關單元
404‧‧‧第一單元
405‧‧‧第二單元
406‧‧‧單元
406'‧‧‧單元
407‧‧‧乘法及組合單元/區塊
409‧‧‧按比例調整單元
409'‧‧‧按比例調整單元
410‧‧‧組合單元
410'‧‧‧組合單元
411‧‧‧臨限偵測器/臨限值偵測器
415‧‧‧切換控制信號/第一或第二控制信號
603‧‧‧交叉相關單元
604‧‧‧第一單元
605‧‧‧第二單元
606‧‧‧單元
606'‧‧‧單元
607‧‧‧區塊
609‧‧‧按比例調整單元
609'‧‧‧按比例調整單元
610‧‧‧區塊
610'‧‧‧組合單元
611‧‧‧臨限偵測器
615‧‧‧第一或第二控制信號
701‧‧‧輸入
701'‧‧‧第一輸入
702‧‧‧輸入
702'‧‧‧第二輸入
708‧‧‧輸出
708'‧‧‧輸出
751‧‧‧輸入端子
752‧‧‧輸入端子
753‧‧‧輸入端子
754‧‧‧電路區塊
755‧‧‧線
756‧‧‧第二子電路
757‧‧‧輸出端子
a.DU‧‧‧實質恆定值
a'.DU'‧‧‧實質恆定值
a".DU"‧‧‧實質恆定值
A[k]‧‧‧音訊信號
B[k]‧‧‧音訊信號
C[k]‧‧‧組合信號
D[k]‧‧‧按比例調整信號
D'[k]‧‧‧按比例調整信號
D"[k]‧‧‧按比例調整信號
DU‧‧‧實質恆定值
DU'‧‧‧實質恆定值
DU"‧‧‧實質恆定值
E[k]‧‧‧音訊信號
eA[k]‧‧‧第一功率信號
eB[k]‧‧‧第二功率信號
k‧‧‧頻率
kL‧‧‧第一頻率
kL'‧‧‧第一頻率
kL"‧‧‧第三頻率
kU‧‧‧第二頻率
kU'‧‧‧第二頻率
kU"‧‧‧第四頻率值
m[k]‧‧‧乘法參數
mA[k]‧‧‧乘法參數
mB[k]‧‧‧乘法參數
S[k]‧‧‧混合音訊信號
S'[k]‧‧‧音訊信號
xAB[k]‧‧‧交叉相關信號
yAB[k]‧‧‧經按比例調整之交叉相關信號
y'AB[k]‧‧‧經按比例調整之交叉相關信號
將在圖之以下描述中藉由數個實例進一步說明本發明。其中繪示下列內容：圖1繪示根據本發明之混合配置之第一實例，圖2繪示根據圖1之實例中作為頻率之函數之按比例調整信號之表現，圖3繪示根據本發明之混合配置之第二實例，圖4繪示作為第一實例之擴展版本之混合配置之第三實例，圖5繪示根據圖3之實例中作為頻率之函數之另一按比例調整信號之表現，圖6繪示作為第二實例之擴展版本之混合配置之第四實例，圖7繪示用於混合兩個以上音訊信號之混合配置，及圖8繪示在根據圖6之實例中在交叉相關信號降至低於預先建立之臨限值的情况中作為頻率之函數之按比例調整信號之表現。
圖1繪示根據本發明之混合配置之一實例。在此實例中，混合兩個音訊信號以形成一混合音訊信號。混合配置具有用以接收兩個音訊信號A[k]及B[k]之一第一輸入101及一第二輸入102，該兩個音訊信號A[k]及B[k]在此已轉換為頻率範圍。兩個輸入耦合至用於導出一交叉相關信號xAB[k]之一交叉相關單元(103)之各自輸入，該交叉相關信號xAB[k]係第一音訊信號A[k]與第二音訊信號B[k]之間之交叉相關之量 度。輸入101同樣耦合至用於導出一第一功率信號eA[k]之一第一單元104之一輸入，該第一功率信號eA[k]係第一音訊信號A[k]之功率之量度。輸入102同樣耦合至用於導出一第二功率信號eB[k]之一第二單元(105)之一輸入，該第二功率信號eB[k]係第二音訊信號B[k]之功率之量度。
混合配置進一步包括用於從第一功率信號及第二功率信號以及交叉相關信號導出至少一乘法參數之一單元106。單元106之輸入因此耦合至單元103、104及105之各自輸出。此外，提供一乘法及組合單元107以對第一音訊信號A[k]及第二音訊信號B[k]執行信號處理。乘法及組合單元107之輸入因此連接至混合配置之各自輸入101及102。乘法及組合單元107經設定以對第一音訊信號A[k]及第二音訊信號B[k]執行其信號處理，該信號處理等效於：○將第一音訊信號A[k]乘以一乘法參數mA[k]，○將第二音訊信號B[k]乘以一乘法參數mB[k]，及○組合以該方式相乘之第一音訊信號及第二音訊信號以產生一混合音訊信號S[k]並將此混合音訊信號S[k]饋送至一輸出108。
用於導出乘法參數之單元106具有一按比例調整單元109，該按比例調整單元109用於使用一按比例調整信號D[k]按比例調整用於導出乘法參數之單元106中之一信號。在本實例中，將交叉相關信號xAB[k]乘以此按比例調整信號D[k]以獲得一經按比例調整之交叉相關信號yAB[k]。
經按比例調整之交叉相關信號yAB[k]被饋送至用於導出一組合信號之一組合單元110之輸入，該組合信號係第一功率信號eA[k]及第二功率信號eB[k]與(在此情況中經按比例調整之)交叉相關信號yAB[k]之組合之一量度。第一單元104及第二單元105之輸出因此同樣耦合至組合單元110之各自輸入。
按比例調整信號D[k]具有如圖2所示之頻率特性。頻率特性係實質恆定低於一第一頻率kL，在第一頻率kL與一較高第二頻率kU之間增大且再次實質恆定高於第二頻率kU。
高於第二頻率kU之實質恆定值係DU，其位於值範圍[0.36；0.81]中且較佳等於0.49。低於第一頻率kL之實質恆定值等於a.DU；以下適用於a：0a<1。
在本實例中組合單元110經設定以根據下列公式導出組合信號：C[k]=((1+L).(eA[k]+eB[k])/((1+L).(eA[k]+eB[k])+2.yAB[k]))1/2。
L大於或等於零且限制導出之乘法參數之數量值並因此防止輸出信號之間斷且藉此减小可聽間斷性假音之概率。L之典型值位於範圍[0.05；0.5]中。
在本實例中，藉由用於導出至少一乘法參數之單元(106)導出彼此相等之兩個參數且實際上組合信號C[k]在此等於兩個相同乘法參數且因此C[k]=m[k]=mA[k]=mB[k]。
因此，乘法及組合單元107經設定以對第一音訊信號及第二音訊信號執行信號處理，該信號處理等效於：將第一音訊信號及第二音訊信號乘以此單個乘法參數；及組合以此方式相乘之第一音訊信號及第二音訊信號以獲得一混合信號S[k]。可如圖1所示般執行此乘法及組合程序。但是不言而喻，乘法及組合亦可以其他方式進行。當然亦可首先將A[k]及B[k]相加在一起且可在此之後將求和信號乘以單個乘法參數m[k]。
現將檢視圖1之混合配置操作之方式。
乘法及組合單元107引起輸入信號A[k]及B[k]之一混合物，其中以混合信號之功率在很大程度上對應於輸入信號之功率位準之總和之此一方式校正輸入信號之振幅。此對應引起梳狀濾波器效應之主要補償。此外，對此的要求係混合物所應用之信號係轉換至頻率範圍之音 訊信號且混合物係以針對各頻率k之各自信號分量描述之方式加以執行。
藉由A[k]或B[k]分別與乘法參數mA[k]或mB[k]相關相乘而校正振幅。如下文所述，繼而以特定方式從輸入信號A[k]及B[k]導出乘法參數以在程序中達成上述校正。在圖1之情况中，一聯合單個乘法參數m[k]經導出並用mA[k]及mB[k]兩者識別。
在此應注意，在mA[k]及mB[k]兩者設定為1之情況中無振幅校正，即未引起梳狀濾波器補償。此用於達成不同程度之梳狀濾波器補償效應之間之所尋求過渡。藉由mA[k]及mB[k]之導出之變動引起在無梳狀濾波器補償與主要梳狀濾波器補償之間之範圍中之一過渡。此變動係用於導出乘法參數之單元106之下列描述之標的。
用於導出乘法參數之單元106之操作方法係基於針對主要梳狀濾波器補償之乘法參數之導出，其經由組合單元110及109中之上游按比例調整實現。
待從組合單元導出之組合信號C[k]因開篇提及之功率分析而得到；現將簡述根據功率分析得出之導出：首先針對完全梳狀濾波器補償設定一功率條件且接著將任意按比例調整添加至對應於此條件之C[k]之原始導出使得mA[k]及mB[k]兩者在最大按比例調整效應下變為1且因此消除梳狀濾波器補償效應。
完全梳狀濾波器補償將意謂混合信號S[k]=A[k].mA[k]+B[k]之功率eS[k]=Re(S[k]).Re(S[k])+Im(S[k]).Im(S[k])等於輸入信號之功率位準之總和，且因此eA[k]+eB[k]。可計算推導出尤其在乘法參數之原始導出被定義為下列公式時滿足此功率方程式：mA[k]=mB[k]=C[k]=((eA[k]+eB[k])/(eA[k]+eB[k]+2.xAB[k]))1/2
已知eA[k]、eB[k]及xAB[k]之定義。如所述，在不按比例調整的情況下用此原始導出可僅達成完全梳狀濾波器補償。
可見當交叉相關xAB[k]在原始導出中為0時，結果為C[k]=1。因此，可在任意情況中用xAB[k]之一任意逐漸減小引起乘法參數逐漸接近值1。
因此關係而用交叉相關信號xAB[k]完成按比例調整。按比例調整涉及乘以頻率相依按比例調整信號D[k]，且其結果yAB[k]替換來自原始導出之xAB[k]。
隨後對於根據本發明之組合信號之導出規範僅缺少應用至功率信號eA[k]及eB[k]之額外因數(1+L)。為說明按比例調整可忽略其效應。
因數(1+L)引起L>0之情境，其中可發生相位跳變，若輸入信號之信號分量彼此抵消，則在特定情況下其可為可聽間斷性。抵消尤其具有先決條件，即輸入信號分量係反相且因此面對面彼此反相關。
按D[k]按比例調整如所尋求般導致從主要梳狀濾波器補償至减小之梳狀濾波器補償(其位於無梳狀濾波器補償與完全梳狀濾波器補償之間之範圍中)之過渡。舉例而言，按1按比例調整將引起完全梳狀濾波器補償；按0按比例調整將不引起梳狀濾波器補償。因此以頻率特性隨頻率k增大之形式實現頻率相依性。上截止頻率kU限制高信號頻率之範圍。下截止頻率kL限制低信號頻率之範圍。過渡範圍位於下截止頻率kL與截止頻率kU之間。高於上截止頻率kU之恆定按比例調整值DU導致高信號頻率用主要梳狀濾波器補償處理；低於下截止頻率kL之較小恆定按比例調整值a.DU導致低信號頻率用减小之濾波器補償處理。無間斷之過渡曲線係較佳的；因此避免假音。因此，一直線段適合作為截止頻率之間之範圍之過渡之簡單解决方案。頻率特性之此等特徵以圖2中之實例之形式繪示。其他遞增函數(舉例而言連接點(kL,a.DU)與(kU,DU)之拋物線段)亦適合作為過渡曲線；其等不導致間斷。
對kU、kL、DU及a之值之要求得自針對高頻之梳狀濾波器效應之 可感知性、針對低頻之音量之失真及假音。該等值可由製造商最佳化並指定或可供用戶進行個別調整。
圖3繪示根據本發明之混合配置之第二實例。圖3中之混合配置類似於圖1中之混合配置。混合配置具有用以接收兩個音訊信號A[k]及B[k]之一第一輸入301及一第二輸入302，該兩個音訊信號A[k]及B[k]在此已轉換為頻率範圍。兩個輸入耦合至用於導出交叉相關信號xAB[k]之交叉相關單元303之各自輸入。輸入301同樣耦合至用於導出第一功率信號eA[k]之第一單元304之一輸入。輸入302同樣耦合至用於導出第二功率信號eB[k]之第二單元305之一輸入。
混合配置再次包括用於從第一功率信號及第二功率信號以及交叉相關信號導出至少一乘法參數(在此情況中，再次係彼此相等之兩個乘法參數mA[k]和mB[k])。此外，提供乘法及組合單元307以在輸出308處產生輸出信號S[k]。
用於導出乘法參數之單元306再次具有一按比例調整單元309，該按比例調整單元309用於將用於導出一乘法參數之單元306中之一信號與按比例調整信號D'[k]調整。在本實例中，將組合單元310之輸出信號乘以此按比例調整信號D'[k]以獲得經按比例調整之組合信號。
按比例調整信號D'[k]具有如圖5中所示之頻率特性。頻率特性實質恆定低於一第一頻率kL'，在第一頻率kL'與一較高第二頻率kU'之間增大且再次實質恆定高於第二頻率kU'。
高於第二頻率kU'之實質恆定值係DU'，其位於值範圍[0.6；0.9]中且較佳等於0.7。低於第一頻率kL'之實質恆定值等於a'.DU'；以下適用於a'：0a'<1。
組合單元310經設定以導出一組合信號，該組合信號係第一功率信號eA[k]及第二功率信號eB[k]以及交叉相關信號xAB[k]之組合之量度。單元303、304及305之輸出因此耦合至組合單元310之各自輸入。
在本實例中組合單元310經設定以根據下列公式導出組合信號C[k]：C[k]=((1+L).(eA[k]+eB[k])/((1+L).(eA[k]+eB[k])+2.xAB[k]))1/2。
在按比例調整單元309中以下列方式將組合信號乘以補償信號D'[k]以根據下列公式導出經按比例調整之組合信號：(C[k]-1).D'[k]+1。
用於導出一乘法參數之單元306在本實例中進一步經設定以根據下列公式從經按比例調整之組合信號導出單個乘法參數m[k]：m[k]=(C[k]-1).D'[k]+1。
現將檢查圖3之混合配置操作之方式。
混合配置操作方式在很大程度上對應於針對圖1說明之方式，惟在用於導出一乘法參數之單元306中存在差异(即，309中之按比例調整處在組合單元310之下游)除外。
將從組合單元310導出之組合信號C[k]以與110中相同之方式得到。
可見，不同於圖1中，亦可經由C[k]與1之間之差之任意逐漸減小而引起乘法參數逐漸接近1值。
歸因於該關係而用組合信號C[k]完成按比例調整。在此，按比例調整涉及減去1，接著乘以頻率相依按比例調整信號D'[k]且接著加上1。
按比例調整以類似於109之方式引起不同程度之梳狀濾波器補償效應之間之所尋求過渡。按比例調整值1將亦引起309中之完全梳狀濾波器補償，按比例調整值0將不引起梳狀濾波器補償且頻率相依性因此以頻率特性隨頻率k增大之形式實現。但是位於0與1之間之按比例調整值對306中之乘法參數具有與對106中之乘法參數稍微不同之影響。因此(視需要)在306中定義及最佳化具有其自身特徵kU'、kL'、DU' 及a'之按比例調整信號D'[k]之分離頻率特性。以圖5中之實例之形式繪示按比例調整信號D'[k]之分離頻率特性。對kU'、kL'、DU'及a'之值的對應要求具有與106中相同之考慮。
通常，圖2中之kL將等於圖5中之kL'且圖2中之kU將等於圖5中之kU'。但是無法排除在特定情況中將針對kL及kU分別選擇與kL'及kU'值不同之值。
圖4繪示根據本發明之混合配置之第三實例。圖4中之混合配置類似於圖1中之混合配置。根據圖4之實例本質上係根據圖1之實例，但其額外具有一臨限偵測器411。臨限偵測器411具有耦合至交叉相關單元403之輸出之一輸入。在臨限偵測器411中比較交叉相關信號xAB[k]與預先指定之一臨限值T。
若交叉相關信號xAB[k]未降至低於臨限值T，則乘法參數mA[k]及mB[k]將在單元406中導出，正如其等在圖1所示之用於導出乘法參數之單元106中般。
圖4中之區塊410中之公式實際上不同於圖1中之區塊110中之公式。但是，在圖4中假設L=0。且對於L=0，圖1中之區塊110中之公式直接變化為圖4中之區塊410中之公式。此處允許規範L=0，此係因為反相關輸入信號分量由單元406從處理中排除。僅相關輸入信號分量由單元406處理。此區別由臨限偵測器之函數導致，隨後將對其進行描述。已針對圖1描述L運行之方式。從此明顯可見L(若L>0適用)僅滿足其針對反相關輸入信號分量之目的，即經由可能的抵消而防止相位跳變。抵消無法針對相關輸入信號分量進行。因此，L之效應將不為專門在單元406中處理之相關輸入信號分量所需；兩個公式之間之剩餘計算差异對於相關輸入信號分量如此微小使得其實際上無意義。規範L=0因此導致與區塊110中之導出公式面對面之區塊410中之導出公式之明顯簡化。
在單元406中執行信號xAB[k]、eA[k]及eB[k]之不同信號處理以針對交叉相關信號降至低於臨限值T之情况導出乘法參數mA[k]及mB[k]。此亦在圖4中由區塊406'指示。在下文中更詳細說明用於導出乘法參數之單元406'中之不同信號處理形式。
現將交叉相關信號乘以一不同按比例調整信號D"[k]以獲得一經按比例調整之交叉相關信號y'AB[k]。按比例調整信號D"[k]繪示於圖8中。
按比例調整信號D"[k]具有一頻率特性，該頻率特性實質恆定低於一第三頻率kL"，在第三頻率kL"與一較高第四頻率kU"之間增大且再次實質恆定高於第四頻率。高於第四頻率kU"之實質恆定值係DU"，其位於值範圍[0.5；1]中。DU"較佳等於1。低於第三頻率kL"之實質恆定值等於a".DU"；a"位於值範圍[0；1]中。
現在區塊406'中根據下列公式導出第一乘法參數mA[k]：mA[k]=((y'AB[k]/(eA[k]+L'.eB[k]))2+1)1/2-y'AB[k]/(eA[k]+L'.eB[k])。
第二乘法參數mB[k]具有等於1之值。
預先指定之臨限值T較佳等於零。臨限偵測器411具有用於遞送一控制信號之一輸出，該控制信號係饋送至用於導出乘法參數之單元406、406'之一控制輸入。若交叉相關信號xAB[k]大於或等於臨限值T，則在臨限值偵測器411之輸出處產生一第一控制信號。若交叉相關信號xAB[k]小於臨限值T，則在臨限值偵測器411之輸出處產生一第二控制信號。用於導出乘法參數之單元406回應於第一控制信號而如圖1中之區塊106中所示般進行操作；如區塊406中所示，L可為零(視需要)。用於導出乘法參數之單元回應於第二控制信號而如圖4中之區塊406'中所示般進行操作。
用於導出乘法參數之單元406(406')中之信號處理可用硬體或軟體執行且因此分別回應於第一或第二控制信號415而如圖4中之區塊406 及406'中所示般用硬體或軟體完成切換。
已借助於圖1說明根據圖4之實例在交叉相關信號xAB[k]未降至低於臨限值T之情況中運行之方式。根據區塊406'之另一信號處理將在交叉相關信號xAB[k]超過臨限值T之情况中生效。將在此簡要說明此操作方式。
根據圖4之配置在相關信號分量與反相關信號分量之間加以區別，以使反相關信號分量經受特殊處理。當隨附交叉相關信號與臨限值T之間之差異係正或負時，頻率k之信號分量分別被視作相關或反相關。此與針對典型值T=0之習用定義一致。
相關輸入信號分量藉由組合單元410處置。410中經由按比例調整單元409之梳狀濾波器補償效應之頻率相依减小以與110中相同之方式操作。
反相關輸入信號分量藉由組合單元410'處置。組合單元410'之經修改導出規範引起完全梳狀濾波器補償(正如110中的完全梳狀濾波器補償)且在輸入信號之信號分量彼此抵消之情況中防止L'>0的相位跳變。410'中經由按比例調整單元409'之梳狀濾波器補償效應之頻率相依減小以與110中相同之方式操作。
視需要再次在409'中定義及最佳化具有其自身函數特性kU"、kL"、DU"及a"之一分離函數D"[k]。以圖8中之實例之形式繪示函數D"[k]。已在上文描述對kU"、kL"、DU"及a"之值的對應要求。
D"[k]僅指代反相關信號分量及反相關信號分量不常針對低頻發生之事實引起以下情境：與在給定相同於相關信號分量之處理的情况相比，可針對該類型之信號分量達成更大梳狀濾波器補償效應。為此，藉由使a">a'而以有利方式針對D"[k]選擇比D'[k]之情況小的頻率相依性；保持kU"=kU'及kL"=kL'及DU"=DU'。其中亦包含由於最佳化所致之可能要求，即D"[k]的頻率相依性將藉由選擇a"=1而完全消失。
圖6繪示根據本發明之混合配置之第四實例。圖6中之混合配置類似於圖3中之混合配置及圖4中之混合配置。根據圖6之實例本質上係根據圖3之實例，但其額外具有一臨限偵測器611。臨限偵測器611具有耦合至交叉相關單元603之輸出之一輸入。
若交叉相關信號xAB[k]未降至低於臨限值T，則將在單元606中導出乘法參數mA[k]及mB[k]，正如其等在圖3所示的用於導出乘法參數之單元306中般。
圖6中之區塊610中之公式實際上不同於圖3中之區塊310中之公式。但是在圖6中假設L=0。且對於L=0，圖3中之區塊310中之公式直接改變為圖6中之區塊610中之公式。此因已借助於圖4描述之相同原因而獲得允許。
執行信號xAB[k]、eA[k]及eB[k]之不同信號處理以針對交叉相關信號降至低於臨限值T之情况導出乘法參數mA[k]及mB[k]。此亦在圖6中藉由區塊606'指示。
在下文中更詳細說明用於導出乘法參數之單元606'中之不同信號處理形式。
現將交叉相關信號乘以一不同按比例調整信號D"[k]以獲得經按比例調整之交叉相關信號y'AB[k]。在圖8中再次繪示按比例調整信號D"[k]且已借助於圖4詳細描述按比例調整信號D"[k]。
現根據下列公式在區塊606'中導出第一乘法參數mA[k]：mA[k]=((y'AB[k]/(eA[k]+L'.eB[k]))2+1)1/2-y'AB[k]/(eA[k]+L'.eB[k])。
第二乘法參數mB[k]具有等於1之值。
因此，在xAB[k]小於臨限值T時之操作方式相同於已借助於圖4描述之操作方式。
在610中經由按比例調整單元609針對相關輸入信號分量之梳狀濾波器補償效應之頻率相依减小以與310中相同之方式操作。
在610'中經由按比例調整單元609'針對反相關輸入信號分量之梳狀濾波器補償效應之頻率相依减小以與410'中相同之方式操作。
用於導出乘法參數之單元606(606')中之信號處理可再次用硬體或軟體執行且因此分別回應於來自臨限偵測器611之第一或第二控制信號615而如圖6中之區塊606及606'中所示般用硬體或軟體完成切換。
在已描述之所有混合配置實例中，輸入信號已經數位化並已轉換為相關頻率。
在數位解決方案中，第一單元104或304或404或604已經設定以根據下列公式導出第一功率信號eA[k]：eA[k]=Re(A[k]).Re(A[k])+Im(A[k]).Im(A[k])，如先前已指出。
第二單元105或305或405或605已經設定以根據下列公式導出第二功率信號eB[k]：eB[k]=Re(B[k]).Re(B[k])+Im(B[k]).Im(B[k])。
交叉相關單元103或303或403或603已經設定以根據下列公式導出交叉相關信號xAB[k]：xAB[k]=Re(A[k]).Re(B[k])+Im(A[k]).Im(B[k])。
混合配置亦可完全以類比方式實現。如直至此時描述為數位電路之混合配置中之所有單元接著將以類似於類比電路之方式實現。
圖7繪示用於以示意圖之形式混合三個音訊信號之混合配置之實例。混合配置具有用以接收三個音訊信號A[k]或B[k]或E[k](其等已再次轉換為頻率範圍)之三個輸入端子751、752、753。兩個輸入端子751及752耦合至在圖7中用電路區塊754指示之一子電路之各自輸入701或702。此電路區塊754含有已借助於圖1、圖3、圖4或圖6描述之該等單元之一單元。因此如已借助於圖1、圖3、圖4或圖6所描述，在子電路754中混合音訊信號A[k]及B[k]。在輸出708處提供子電路754 之音訊信號S[k]。輸出708經由一線755耦合至一第二子電路756之一第一輸入701'。第三輸入端子753耦合至第二子電路756之一第二輸入702'。
此子電路756再次含有已借助於圖1、圖3、圖4或圖6描述之該等單元之一單元。因此如已借助於圖1、圖3、圖4或圖6所描述，在子電路756中混合已在子電路754中產生之混合信號S[k]及音訊信號E[k]。在輸出708'處提供子電路756之音訊信號S'[k]。輸出708'耦合至混合配置之輸出端子757。
在此應提到本發明不限於所繪示之實例。如申請專利範圍中所述般定義本發明。已繪示之實例之不同修改因此係可行的；申請專利範圍仍涵蓋經修改實例。如所提及，混合配置可設計為類比電路之形式或結構化為一微處理中之一軟體解决方案。如所述，區塊107或307或407或607中之各種元件可以不同順序結構化。
此外，亦應提及以下解決方案亦係可行的：其中在根據圖4及圖6之實例中按比例調整單元409'或609'分別定位於組合單元410'或610'前面；依已分別在圖3或圖6之區塊306及606中所繪示之方式在下游切換組合單元之按比例調整單元。
101‧‧‧第一輸入
102‧‧‧第二輸入
103‧‧‧交叉相關單元
104‧‧‧第一單元
105‧‧‧第二單元
106‧‧‧單元
107‧‧‧乘法及組合單元
108‧‧‧輸出
109‧‧‧按比例調整單元
110‧‧‧組合單元
A[k]‧‧‧第一音訊信號
B[k]‧‧‧第二音訊信號
C[k]‧‧‧組合信號
D[k]‧‧‧按比例調整信號
eA[k]‧‧‧第一功率信號
eB[k]‧‧‧第二功率信號
m[k]‧‧‧乘法參數
mA[k]‧‧‧乘法參數
mB[k]‧‧‧乘法參數
S[k]‧‧‧混合音訊信號
xAB[k]‧‧‧交叉相關信號
yAB[k]‧‧‧經按比例調整之交叉相關信號

Claims (20)

  1. 一種用於混合至少兩個音訊信號(audio signals)之裝置，其包括：輸入(101、102)，其用於接收該至少兩個音訊信號，一第一單元(104)，其用於導出(deriving)一第一功率(power)信號，該第一功率信號係該第一音訊信號之功率之一量度(measure)，一第二單元(105)，其用於導出一第二功率信號，該第二功率信號係該第二音訊信號之功率之一量度，一交叉相關(cross-correlation)單元(103)，其用於導出一交叉相關信號，該交叉相關信號係該第一音訊信號與該第二音訊信號之間之交叉相關之一量度，一導出單元(106)，其用於從該第一功率信號及該第二功率信號以及該交叉相關信號導出至少一乘法參數，一乘法及組合(multiplication and combination)單元(107)，其用於對該第一音訊信號及該第二音訊信號執行一信號處理，該信號處理等效於將該第一音訊信號與一乘法參數相乘，將該第二音訊信號與一乘法參數相乘，組合該等如此相乘之第一音訊信號及第二音訊信號以產生一混合音訊信號，其特徵在於：用於導出一乘法參數之該導出單元(106)具有用於導出作為該第一功率信號及該第二功率信號以及該交叉相關信號之組合之一量度之一組合信號之一組合單元(110)，且具有用於使用一按比例調整(scaling)信號按比例調整用於導出一乘法 參數之該導出單元(106)中之一信號分量(component)之一按比例調整單元(109)；該按比例調整信號(D[k])具有一頻率特性，該頻率特性實質恆定於低於一第一頻率值(kL)之一頻率範圍中，在介於該第一頻率值(kL)與一第二較高頻率值(kU)之間之一頻率範圍中增大且再次實質恆定於高於該第二頻率值之一頻率範圍中；用於導出一乘法參數之該導出單元(106)經調適以從該組合信號導出一單個乘法參數(m[k])；且該乘法及組合單元(107)經調適以對該第一音訊信號及該第二音訊信號執行一信號處理，該信號處理等效於：將該第一音訊信號及該第二音訊信號與該單個乘法參數相乘，及組合該等如此相乘之第一音訊信號及第二音訊信號。
  2. 如請求項1之裝置，其中高於該第二頻率之該頻率特性之該實質恆定值等於DU，其中DU位於一值範圍[0.36；0.81]中，且低於該第一頻率之該實質恆定值等於a.DU，其中a滿足0a<1。
  3. 如請求項1或2之裝置，該等第一及第二音訊信號以及該等交叉相關信號係在頻域(A[k],B[k],S[k])中轉換之信號，其中該按比例調整單元(109)經調適以藉由一按比例調整信號按比例調整該交叉相關信號以根據下列公式導出一經按比例調整之交叉相關信號：yAB[k]=xAB[k].D[k]其中yAB[k]係該經按比例調整之交叉相關信號，xAB[k]係該交叉相關信號，D[k]係該按比例調整信號且k係一頻率參數。
  4. 如請求項3之裝置，其中該組合單元(110)經調適以根據下列公式導出該組合信號C[k]：C[k]=((1+L).(eA[k]+eB[k])/((1+L).(eA[k]+eB[k])+2.yAB[k]))1/2 其中eA[k]及eB[k]分別係該第一功率信號及該第二功率信號，且L係一恆定限制參數，其值非負且較佳位於一值範圍[0.05；0.5]中。
  5. 如請求項4之裝置，其中用於導出一乘法參數之該導出單元(106)經調適以根據下列公式從該組合信號導出該單個乘法參數：m[k]=C[k]其中m[k]係該單個乘法參數之值。
  6. 如請求項1之裝置，其中高於該第二頻率之該頻率特性之該實質恆定值等於DU'，其中DU'位於一值範圍[0.6；0.9]中，且低於該第一頻率之該實質恆定值等於a'.DU'，其中a'滿足0a'<1。
  7. 如請求項1或6之裝置，該等第一及第二音訊信號以及該等交叉相關信號係在頻域(A[k],B[k],S[k])中轉換之信號，其中用於導出該組合信號C[k]之該組合單元(310)經調適以根據下列公式執行一信號處理：C[k])=((1+L).(eA[k]+eB[k])/((1+L).(eA[k]+eB[k])+2.xAB[k]))1/2其中eA[k]及eB[k]分別係該第一功率信號及該第二功率信號，xAB[k]係該交叉相關信號，L係位於一值範圍[0.05；0.5]中之一恆定限制參數，且k係一頻率參數。
  8. 如請求項7之裝置，其中該按比例調整單元(309)經調適以藉由一按比例調整信號按比例調整該組合信號以根據下列公式導出該經按比例調整之組合信號：(C[k]-1).D'[k]+1其中D'[k]係該按比例調整信號。
  9. 如請求項8之裝置，其中用於導出一乘法參數之單元(306)經調適以根據下列公式從該經按比例調整之組合信號導出該單個乘法參數： m[k]=(C[k]-1).D'[k]+1其中m[k]係該單個乘法參數。
  10. 如請求項4之裝置，其中L=0。
  11. 如請求項1或2之裝置，其中該裝置進一步具有用於進行以下動作之一臨限偵測器(411)：確定該交叉相關信號是否低於一預設臨限值(T)，回應於該交叉相關信號小於該臨限值(T)而產生一切換控制信號，及供應該切換控制信號至用於導出一乘法參數之單元(406、406')，且用於導出一乘法參數之該單元(406、406')經調適以回應於接收該切換控制信號(415)而切換至對該第一功率信號及該第二功率信號以及該交叉相關信號之另一信號處理步驟(406')，以導出一第一乘法參數(mA[k])及具有一恆定值之一第二乘法參數(mB[k])，且該乘法及組合單元(407)進一步經調適以對該第一音訊信號及該第二音訊信號執行一信號處理步驟，該信號處理步驟等效於：將該第一音訊信號乘以該第一乘法參數；及將該第二音訊信號乘以該第二乘法參數；及組合該等如此相乘的第一音訊信號及第二音訊信號。
  12. 如請求項11之裝置，該等第一及第二音訊信號以及該等交叉相關信號係在頻域(A[k],B[k],S[k])中轉換之信號，其中按比例調整單元(409')經調適以回應於接收該切換控制信號而切換至對該交叉相關信號之另一按比例調整步驟，其根據下列公式：y' AB[k]=xAB[k].D"[k]其中y'AB[k]係該經按比例調整之交叉相關信號，xAB[k]係該交叉相關信號，D"[k]係用於另一按比例調整步驟之另一按比例調 整信號且k係一頻率參數。
  13. 如請求項12之裝置，其中該另一按比例調整信號(D"[k])具有一頻率特性，該頻率特性實質恆定於低於一第三頻率(kL")之一頻率範圍中，在該第三頻率(kL")與一較高第四頻率(kU")之間之一頻率範圍中增大且再次實質恆定於高於該第四頻率之一頻率範圍中。
  14. 如請求項13之裝置，其中高於該第四頻率值(kU")之該頻率特性之該實質恆定值等於DU"，其中DU"位於一值範圍[0.5；1]中且較佳等於1，低於該第三頻率值(kL")之該頻率特性之該實質恆定值等於a".DU"，其中a"位於一值範圍[0；1]中。
  15. 如請求項12之裝置，其中用於導出一乘法參數之單元(406')經調適以根據下列公式導出該第一乘法參數(mA[k])：(mA[k])=((y' AB[k])/(eA[k]+L’.eB[k]))2+1)1/2-y' AB[k]/(eA[k]+L’.eB[k])其中eA[k]及eB[k]分別係該第一功率信號及該第二功率信號，y'AB[k]係該經按比例調整之交叉相關信號，L'係其值非負且較佳位於一值範圍[0.05；0.5]中之一恆定限制參數，k係一頻率參數且該第二乘法參數(mB[k])等於1。
  16. 如請求項11之裝置，其中該預設臨限值(T)等於零。
  17. 如請求項13之裝置，其中該第一頻率等於該第三頻率且該第二頻率等於該第四頻率。
  18. 如請求項2或6之裝置，其中a及a'較佳等於零且a"較佳等於1。
  19. 如請求項15之裝置，其中L'=0。
  20. 如請求項3之裝置，其中該第一單元(104)經調適以根據下列公式導出該第一功率信號：eA[k]=Re(A[k]).Re(A[k])+Im(A[k]).Im(A[k]) 其中A[k]係該第一音訊信號之頻率值，其等在頻域內轉換，該第二單元(105)經調適以根據下列公式導出該第二功率信號：eB[k]=Re(B[k]).Re(B[k])+Im(B[k]).Im(B[k])其中B[k]係該第二頻率信號之頻率值，其等在頻域內轉換，及該交叉相關單元(103)經調適以根據下列公式導出該交叉相關信號：xAB[k]=Re(A[k]).Re(B[k])+Im(A[k]).Im(B[k])，及其中Re及Im分別係頻率值之實部及虛部。
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