[发明专利]音频压缩器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有检测器、增益发生器、释音滤波器(releasefilter)和起音滤波器(attack filter)的音频压缩器，其中所述检测器用于将来临的音频信号与阈值进行比较。音频压缩器是衰减器，其自身将他们的衰减调节为输入信号电平的大小的函数。电平相关性是由压缩器的静态特征曲线和动态特性与时间的相关性描述的。

背景技术

术语动态范围被理解为指在能够由声源产生或者已产生的最大声音和最静声音之间的差值。例如，CD具有96dB的动态范围；人声的动态范围高达120dB，整个管弦乐队的动态范围高达140dB。音频压缩器促使动态地适应为所希望的理想标准。

例如，US6757396B1揭示了这样一个音频压缩器，其适合于处理立体声信号，并具有所谓的输入信号的“均方根估计量”(RMS)。增益计算器根据预置参数计算线性域中每个到达的样本的增益并作为RMS的输出的函数，其中静态特征由所述预置参数构成。将US6757396B1公开的全部内容结合到当前说明书中以供参考。

WO99/00896A公开了一种利用起音/释音电路和可变增益放大器的助听器。可变增益放大器的增益取决于两个阈值，在可变增益放大器之前采用的与信号相比的第一阈值，在可变增益放大器下游采用的与信号相比的第二阈值。输入AGC(automatic gain control，自动增益控制)信号和输出AGC信号被求和并且是总计信号，通过起音/释音电路的处理，用来控制可变增益放大器的增益。通过在起音/释音电路中提供电容器、并使得可变增益放大器的增益成为电容器两端电压的函数来执行平滑功能。也就是，随着电容器两端电压的增加，可变增益放大器的增益减小。在控制电路和电容器之间电阻串联连接。电容器充电的速率(起音/释音电路的所谓的“起音时间(attack time)”)因此取决于电阻和电容器的RC时间常数。电容器两端还设置另外的电阻。这创建了一条放电路径，通过所述放电路径电容器可以通过电阻放电。因此电容器放电的速率(所谓的“释音时间(release time)”)取决于电阻的RC时间常数。因此，起音时间和释音时间与音频压缩器的输入信号和输出信号无关。

US5434922A公开了一种通过模数转换和自适应数字滤波经由对车辆内音乐电平和噪声电平进行测量来补偿车辆内部噪声电平的系统。压缩器用来确定信号的增益。

US2004/0258246A1涉及一种利用压缩器来放大音频信号的低音频率的装置。

音频压缩器不断地监控瞬间输入电平，并施加必要的控制。压缩器仅仅在输入电平超出某一阈值的情况下执行，因为其根据压缩条件或者比值来衰减信号。这表明了输出电平相对于输入电平改变的量。2∶1的压缩比因此表示输入端的动态范围与输出端的动态范围的两倍相对应。例如，输入电平的2dB的改变意味着输出电平1dB的改变。

在输入和输出电平之间的相关性由静态特征曲线表示。它在静态条件下应用，也就是输入信号量不改变或者仅仅非常慢地改变。随着电平的快速升高，其只是在所谓的起音时间以后运行，随着电平的快速下降，其只是在所谓的释音时间以后运行。

压缩器的动态特性因此取决于可调参数、起音和释音。起音时间在某程度上确定压缩器的反应时间。它是可调的时间间隔，在阈值被超出之后，在压缩器的作用即衰减根据静态特征曲线启动之前，随着电平增加而经过。

释音时间定义了随着电平下降到阈值以下直到根据静态特征曲线启动对输入信号的作用所经过的可调时间间隔。

一些音频压缩器还装备有所谓的拐点控制器(knee controller)，利用所述拐点控制器可以在几个步骤中在硬软属性之间执行调合。如果压缩器的衰减始于刚好等于阈值的比值，而很少在阈值以下，那么信号仍利用1∶1的比值传送，这样的压缩器称为具有硬拐点的压缩器。已经确定，在很多情况下，如果从1∶1的比值柔和地转变到关于阈值在某一域的设置的比值，那么声音会更悦耳。特征曲线柔和地从左下方转变到右上方区域，其由此称为软拐点。拐点参数仅改变压缩的特征而不改变它的强度。

如果压缩器必须判断电平是否已经超出阈值(或者，利用软拐点压缩，电平接近阈值的程度)，那么例如可以利用峰值电平或者RMS电平。后者更加接近地对应于能感知的音量。