信號處理裝置和方法、程序以及數據記錄介質的製作方法
2023-05-08 08:02:01
專利名稱：信號處理裝置和方法、程序以及數據記錄介質的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種信號處理裝置和方法、一種程序以及一種數據記錄介質，更具體地，涉及如下的一種信號處理裝置和方法、一種程序以及一種數據記錄介質，它們被配置成使得能夠容易地和有效地增強音頻信號的播放水平而不需要通過預先分析給出的附加信息。
背景技術：
例如，在其中在具有緊湊的內建揚聲器的可攜式設備上播放具有大的音頻音量動態範圍的影片內容或音樂內容的情況下，不僅音頻音量整體變低，而且特別地諸如低音量對話的音頻變得難於聽到。因此，儘管存在歸一化和自動增益控制技術作為用於使得這種內容的音頻較易於聽到的技術，但是音量控制變得在聽覺上不穩定，除非足夠提前地充分讀取數據。還存在藉助於音量的動態範圍壓處理來提升低音量部分並且壓縮高音量部分的技術。然而，對於壓縮處理，如果使用一般化的音量提升和壓縮設定，則難於獲得大的音頻增強效果。為了獲得大的效果，有必要逐個內容地改變設定。例如，存在如下技術將對話歸一化指定的聲壓級取作基準，提升具有較低聲壓級的信號並且壓縮具有較高聲壓級的信號。然而，對於該技術，有必要在對音頻信號進行編碼時指定提升和壓縮設定以及關於對話歸一化的聲壓級以便獲得充分的效果。此外，已提出了如下技術，其中在壓縮音頻音量的動態範圍的情況下，通過使音頻信號乘以由音頻信號的絕對值的平均值確定的係數，使得音頻信號中的微弱聲音較易於聽到(參見例如專利文獻1)。引用文獻列表專利文獻專利文獻1 日本未審專利申請公布第5-275950號
發明內容
技術問題同時，諸如影片、音樂和自行記錄的內容的各種類型的內容在具有緊湊的內建揚聲器的可攜式設備上播放。然而，許多這些內容缺乏如上文討論的通過在編碼時等進行的預先分析給出的用於有效音量控制的附加信息。出於該原因，需要如下技術即使在給定內容的音頻信號中不包括通過預先分析獲得的附加信息的情況下，仍有效地進行音量控制。因此，如果使用上文討論的專利文獻1中描述的技術，有可能藉助於壓縮處理抑制響度的突然改變，同時使得音頻信號中的微弱聲音較易於聽到，而不需要音頻信號的預先分析。然而，利用該技術不能充分地增強音頻信號的播放水平。例如，利用專利文獻1中描述的技術，由於通過使音頻信號乘以常數來簡單地阻尼幅度，因此幅度轉換設定的自由度小，並且不能稱其為能夠有效地增強音頻信號的播放水平。再者，該技術僅能用在通過音頻信號的幅度轉換來縮窄音量的動態範圍的情況下。在不改變音量的動態範圍或者不擴寬音量的動態範圍的情況下，不能進行幅度轉換。考慮到這種環境設計的本發明被配置成使得在不需要通過預先分析給出的附加信息的情況下，能夠容易地和有效地增強音頻信號的播放水平。針對問題的解決方案本發明的第一方面的信號處理裝置包括分析部件，分析輸入信號特性；映射處理部件，基於預定的線性函數或非線性函數進行輸入信號的幅度轉換；加權控制部件，使由多個映射處理部件基於互不相同的函數分別進行了幅度轉換的多個輸入信號分別乘以由輸入信號特性的分析結果確定的權重；以及加法部件，通過將已與權重相乘的多個輸入信號加在一起來生成輸出信號。可以使分析部件計算表示輸入信號的給定區間中包括的樣本的平均樣本值的值作為分析結果。可以將分析結果取為給定區間中包括的樣本的樣本值的均方根或移動平均值。在其中對多個通道中的每個進行輸入信號的幅度轉換以生成每個通道的輸出信號的情況下，可以使分析部件計算由所有通道共享的一個分析結果。可以配置成針對輸入信號的每個單獨的樣本由分析結果確定權重。可以配置成針對輸入信號的每個給定數目的連續的樣本，由分析結果確定權重，該給定數目是兩個或更多個。本發明的第一方面的信號處理方法或程序包括以下步驟分析輸入信號特性；基於預定的線性函數或非線性函數進行輸入信號的幅度轉換；使基於多個互不相同的函數進行了幅度轉換的多個輸入信號分別乘以由輸入信號特性的分析結果確定的權重；以及通過將已與權重相乘的多個輸入信號加在一起來生成輸出信號。在本發明的第一方面，分析輸入信號特性，基於預定的線性函數或非線性函數進行輸入信號的幅度轉換，使由多個映射處理部件基於互不相同的函數分別進行了幅度轉換的多個輸入信號分別乘以由輸入信號特性的分析結果確定的權重，以及通過將已與權重相乘的多個輸入信號加在一起來生成輸出信號。本發明的第二方面的數據記錄介質在其上記錄輸出信號，該輸出信號通過如下方式獲得分析輸入信號特性；基於預定的線性函數或非線性函數進行輸入信號的幅度轉換；使基於多個互不相同的函數進行了幅度轉換的多個輸入信號分別乘以由輸入信號特性的分析結果確定的權重；以及將已與權重相乘的多個輸入信號加在一起。本發明的第三方面的信號處理裝置包括分析部件，分析輸入信號特性；以及映射處理部件，通過基於由輸入信號特性的分析結果確定的非線性函數進行輸入信號的幅度轉換來生成輸出信號。可以使分析部件計算表示輸入信號的給定區間中包括的樣本的平均樣本值的值作為分析結果。可以將分析結果取為給定區間中包括的樣本的樣本值的均方根或移動平均值。在其中對多個通道中的每個進行輸入信號的幅度轉換以生成每個通道的輸出信號的情況下，可以使分析部件基於多個通道中的輸入信號計算由所有通道共享的一個分析結果。
可以由輸入信號的每個單獨的樣本的分析結果確定非線性函數。可以針對輸入信號的每個給定數目的連續的樣本，由分析結果確定非線性函數，該給定數目是兩個或更多個。本發明的第三方面的信號處理方法或程序包括以下步驟分析輸入信號特性；以及通過基於由輸入信號特性的分析結果確定的非線性函數進行輸入信號的幅度轉換來生成輸出信號。在本發明的第三方面，分析輸入信號特性，並且通過基於由輸入信號特性的分析結果確定的非線性函數進行輸入信號的幅度轉換來生成輸出信號。本發明的第四方面的數據記錄介質在其上記錄輸出信號，該輸出信號通過如下方式獲得分析輸入信號特性，以及基於由輸入信號特性的分析結果確定的非線性函數進行輸入信號的幅度轉換。本發明的有利效果根據本發明的第一至第四方面，不需要通過預先分析給出的附加信息的情況下，能夠容易地和有效地增強音頻信號的播放水平。
圖1是圖示應用本發明的音頻信號處理裝置的第一實施例的示例性配置的示圖
圖2是說明轉換處理的流程圖。
圖3是圖示示例性映射功能的示圖。
圖4是圖示示例性映射功能的示圖。
圖5是圖示示例性映射功能的示圖。
圖6是圖示音頻信號處理裝置的另--示例性配置的示圖。
圖7是說明轉換處理的流程圖。
圖8是圖示音頻信號處理裝置的另--示例性配置的示圖。
圖9是說明轉換處理的流程圖。
圖10是圖示示例性映射功能的示圖,3
圖11是圖示音頻信號處理裝置的另-一示例性配置的示圖。
圖12是說明轉換處理的流程圖。
圖13是圖示計算機的示例性配置的框圖。
具體實施例方式以下將參照附圖描述應用本發明的實施例。[音頻信號處理裝置的配置]圖1是圖示應用本發明的音頻信號處理裝置的一個實施例的示例性配置的示圖。音頻信號處理裝置11設置在播放例如包括視頻信號和音頻信號的內容的可攜式播放裝置中，並且對輸入音頻信號進行幅度轉換使得增強播放水平，並且輸出經幅度轉換的音頻信號。注意，在下文中，特別地輸入到音頻信號處理裝置11中的音頻信號輸入被指定為輸入信號，而通過對輸入信號進行幅度轉換而獲得的音頻信號被指定為輸出信號。
音頻信號處理裝置11包括分析器21、映射處理器22、輸出單元23和驅動器對。分析器21分析所提供的輸入信號的特性，並且將指示分析結果的映射控制信息提供給映射處理器22。映射處理器22使用從分析器21提供的映射控制信息對所提供的輸入信號進行映射處理並且增強輸入信號的播放水平。在映射處理中，對輸入信號進行線性或非線性幅度轉換。映射處理器22向輸出單元23提供通過映射處理獲得的輸出信號。輸出單元23可以將從映射處理器22提供的輸出信號輸出到後繼的音頻輸出單元等或者將其提供給驅動器24。驅動器M將從輸出單元23提供的輸出信號記錄到可移除介質25，可移除介質25是能夠自由地插入驅動器M並且從中移除的記錄介質。[轉換處理的描述]接著，將描述圖1中的音頻信號處理裝置11的操作。音頻信號處理裝置11在被提供輸入信號時進行轉換處理，並且生成並輸出輸出信號。下面將參照圖2中的流程圖描述音頻信號處理裝置11進行的轉換處理。在步驟Sll中，分析器21分析所提供的輸入信號的特性，並且生成映射控制信息。具體地，分析器21可以執行例如下式1中的計算，並且計算輸入信號的第η個樣本的均方根RMS (η)，作為關於第η個樣本的映射控制信息。[式1]
Γ Π,~~m+N/2-1、RMS (η) =20. Ox iogio Jtt - Σ Cx(m))2■ ■ ■ C1)
* N m=n-N/2Vy在這裡的式1中，x(m)表示輸入信號的第m個樣本的樣本值(輸入信號值)。再者，在式1中，使輸入信號值，或者換言之，使每個輸入信號樣本的樣本值進行歸一化，使得-1彡x(m)彡1。因此，通過取得包括以第η個樣本為中心的N個連續樣本的區間中包括的樣本的樣本值的均方值的平方根的對數，並且使由此獲得的值乘以常數20，獲得了均方根RMS (η)。這樣獲得的均方根RMS(η)的值隨著以正被處理的輸入信號的第η個樣本為中心的特定區間中的樣本的樣本值的絕對值的減少而減少。換言之，當整體音頻音量在包括正被處理的輸入信號的特定區間中減少時，均方根RMS(η)減少。一旦分析器21分析了輸入信號並且映射控制信息被獲得，映射控制信息被提供給映射處理器22。在步驟S12中，映射處理器22使用來自分析器21的映射控制信息對所提供的輸入信號進行映射處理，並且生成輸出信號。具體地，映射處理器22通過利用下式2中表示的非線性映射函數f(x)替換輸入信號的第η個樣本的樣本值χ來對幅度進行轉換。換言之，通過利用映射函數f(x)替換樣本值χ而獲得的值被取為輸出信號的第η個樣本的樣本值。[式2]
權利要求
1.一種信號處理裝置包括分析部件，分析輸入信號特性；映射處理部件，基於預定的線性函數或非線性函數進行所述輸入信號的幅度轉換；加權控制部件，使由多個映射處理部件中的每個基於互不相同的函數進行了幅度轉換的多個輸入信號分別乘以由所述輸入信號特性的分析結果確定的權重；以及加法部件，通過將已與所述權重相乘的所述多個輸入信號加在一起來生成輸出信號。
2.根據權利要求1所述的信號處理裝置，其中所述分析部件計算表示所述輸入信號的給定區間中包括的樣本的平均樣本值的值作為所述分析結果。
3.根據權利要求2所述的信號處理裝置，其中所述分析結果是所述給定區間中包括的樣本的樣本值的均方根或移動平均值。
4.根據權利要求1所述的信號處理裝置，其中在其中對多個通道中的每個進行輸入信號的幅度轉換以生成每個通道的輸出信號的情況下，所述分析部件基於所述多個通道的輸入信號計算由所有通道共享的一個分析結果。
5.根據權利要求1所述的信號處理裝置，其中針對所述輸入信號的每個單獨的樣本由所述分析結果確定所述權重。
6.根據權利要求1所述的信號處理裝置，其中針對所述輸入信號的每個給定數目的連續的樣本，由所述分析結果確定所述權重，其中所述給定數目是兩個或更多個。
7.一種用於信號處理裝置的信號處理方法，所述信號處理裝置配備有分析部件，分析輸入信號特性，映射處理部件，基於預定的線性函數或非線性函數進行所述輸入信號的幅度轉換，加權控制部件，使由多個映射處理部件中的每個基於互不相同的函數進行了幅度轉換的多個輸入信號分別乘以由所述輸入信號特性的分析結果確定的權重，以及加法部件，通過將已與所述權重相乘的所述多個輸入信號加在一起來生成輸出信號，所述信號處理方法包括以下步驟所述分析部件分析所述輸入信號特性；所述多個映射處理部件進行所述輸入信號的幅度轉換；所述加權控制部件使經幅度轉換的輸入信號乘以由所述分析結果確定的所述權重；以及所述加法部件通過將已與權重相乘的所述輸入信號加在一起來生成所述輸出信號。
8.一種使計算機執行處理的程序，所述處理包括以下步驟分析輸入信號特性；基於預定的線性函數或非線性函數進行所述輸入信號的幅度轉換；使基於多個互不相同的函數進行了幅度轉換的多個輸入信號分別乘以由所述輸入信號特性的分析結果確定的權重；以及通過將已與所述權重相乘的多個輸入信號加在一起來生成輸出信號。
9.一種記錄輸出信號的數據記錄介質，所述輸出信號通過如下方式獲得分析輸入信號特性，基於預定的線性函數或非線性函數進行所述輸入信號的幅度轉換，使基於多個互不相同的函數進行了幅度轉換的多個輸入信號分別乘以由所述輸入信號特性的分析結果確定的權重，以及將已與所述權重相乘的多個輸入信號加在一起。
10.一種信號處理裝置包括分析部件，分析輸入信號特性；以及映射處理部件，通過基於由所述輸入信號特性的分析結果確定的非線性函數進行所述輸入信號的幅度轉換來生成輸出信號。
11.根據權利要求10所述的信號處理裝置，其中所述分析部件計算表示所述輸入信號的給定區間中包括的樣本的平均樣本值的值作為所述分析結果。
12.根據權利要求11所述的信號處理裝置，其中所述分析結果是所述給定區間中包括的樣本的樣本值的均方根或移動平均值。
13.根據權利要求10所述的信號處理裝置，其中在其中對多個通道中的每個進行輸入信號的幅度轉換以生成每個通道的輸出信號的情況下，所述分析部件基於所述多個通道中的輸入信號計算由所有通道共享的一個分析結果
14.根據權利要求10所述的信號處理裝置，其中由所述輸入信號的每個單獨的樣本的分析結果確定所述非線性函數。
15.根據權利要求10所述的信號處理裝置，其中針對所述輸入信號的每個給定數目的連續的樣本，由分析結果確定所述非線性函數，其中所述給定數目是兩個或更多個。
16.一種用於信號處理裝置的信號處理方法，所述信號處理裝置配備有分析部件，分析輸入信號特性，以及映射處理部件，通過基於由所述輸入信號特性的分析結果確定的非線性函數進行所述輸入信號的幅度轉換來生成輸出信號，所述信號處理方法包括以下步驟所述分析部件分析所述輸入信號特性；以及所述映射處理部件基於所述非線性函數進行所述輸入信號的幅度轉換。
17.一種使計算機執行處理的程序，所述處理包括以下步驟分析輸入信號特性；以及通過基於由所述輸入信號特性的分析結果確定的非線性函數進行所述輸入信號的幅度轉換來生成輸出信號。
18.—種記錄輸出信號的數據記錄介質，所述輸出信號通過如下方式獲得分析輸入信號特性，以及基於由所述輸入信號特性的分析結果確定的非線性函數進行所述輸入信號的幅度轉
全文摘要
本發明涉及一種信號處理裝置和方法、一種程序和一種數據記錄介質，它們被配置成使得能夠容易地和有效地增強音頻信號的播放水平而不需要預先分析。分析器(21)生成具有所提供的音頻信號的給定區間中的樣本的均方根的形式的映射控制信息。映射處理器(22)將所取得的映射控制信息確定的非線性函數取為映射函數，並且使用該映射函數對所提供的音頻信號進行幅度轉換。這樣，通過使用根據音頻信號的各個區間中的特性改變的非線性函數進行音頻信號的幅度轉換，能夠容易地和有效地增強音頻信號的播放水平而不需要預先分析。本發明可以應用於可攜式播放裝置。
文檔編號H03G7/00GK102598505SQ201180004404
公開日2012年7月18日 申請日期2011年9月6日 優先權日2010年9月8日
發明者知念徹, 辻實 申請人:索尼公司