[发明专利]使用复位的音频动态处理

说明书

技术领域

本发明涉及音频信号处理。具体来说，本发明涉及使用复位机制或复 位处理以快速适应于音频信号的内容变化的音频动态处理器或音频动态 处理方法。可以通过分析音频信号自身来产生复位信号，或者可以从诸如 电视机上的频道变化或者音频/视频接收机上的输入选择变化等的外部事 件来触发复位。在外部触发的情况下，对用于当前音频源的动态处理器的 状态的一个或多个指示器可以被保存且与切换到新的音频源之前的音频 源相关联。然后，如果该系统切换回到第一音频源，则动态处理器可以被 复位到先前存储的状态或该状态的近似状态。本发明还涉及用于实施这种 方法或控制这种设备的计算机程序。

背景技术

音频动态处理的目的是将音频信号的电平或动态特性改变为处于某 些期望的范围内。这一般是通过以下方式来实现的：建立对音频信号的电 平(例如均方根值电平或峰值电平)的时变测量，然后计算和应用取决于 电平估计的时变信号修正(例如增益改变)。使用这种操作模式的动态处 理器包括自动增益控制(AGC)、动态范围控制(DRC)、扩展器、限幅 器、噪声门限等。在2006年5月4日被公开为WO2006/047600的、Alan Jeffrey Seefeldt的国际专利申请PCT/US 2005/038579中提出了各种类型 的信号动态处理。该申请尤其指定了美国。该申请的全部内容通过引用合 并于此。

图1示出了一般的音频动态处理器的高层次框图。该处理器可以被认 为具有两个通路：上部“信号”通路2和下部“控制”通路4。在下部通 路上，动态控制处理或控制器(“动态控制”)6测量音频信号的电平，并 产生取决于该电平测量的一个或更多个时变修正参数。如同所示出的，该 修正参数源自输入的音频信号。或者，该修正参数可以源自处理后的(输 出)音频或者源自输入音频信号和输出音频信号的结合。在上部音频通路 2上，由动态控制6产生的修正参数被应用于音频，以产生处理后的音频。 对音频信号应用修正参数可以以许多已知的方式来完成，并且由乘法器符 号8一般地示出。例如，在简单的自动增益控制装置或自动增益控制处理 的情况下，可以存在对主通路中的可变增益/损耗装置或可变增益/损耗处 理的增益进行控制的单个宽带增益修正参数。实际上，还可以在应用修正 参数之前延迟该音频，以对该动态控制处理中与修正参数的计算相关联的 任何延迟进行补偿。为了陈述的简明起见，在图1或这里的其它图示中没 有示出延迟。

在动态控制处理中，典型的是时间上连续地计算信号电平度量和作为 结果的修正参数这二者。另外，信号电平度量和修正参数之一或这二者通 常被跨时间地进行平滑，以使被引入到处理后的音频中的、可感知的伪影 (artifact)最小化。最经常使用“快速启动(fast attack)”和“缓慢释放 (slow release)”来进行平滑，这意味着：响应于信号电平的增大而相对 快速地改变修正参数，并随着信号电平的减小而较慢地进行响应。这种平 滑符合自然声音的动态特性以及人类对响度在时间上的变化进行感知的 方式。因此，这种时间平滑在音频动态处理器中几乎是通用的。

对于一些动态处理应用，与这种平滑相关的时间常数可以是相当大 的，可以约为一秒或更多秒。例如，AGC可以使用大的时间常数来计算 对信号的长期平均电平的估计，然后使用作为结果的估计来产生缓变的修 正参数，该缓变的修正参数使音频的平均电平移动到更接近于所期望的目 标电平。在这种情况下，为了保持音频信号的短期动态特性，大的时间常 数可能是合乎需要的。假定这种AGC对电视机的音频进行操作，其目的 是保持跨节目编排和跨不同频道的一致的平均电平。在这种情况下，例如 当频道被改变时，由AGC处理的音频信号的内容可能突然改变或具有中 断，并且该音频信号的相关的平均电平也可能因此而突然改变或具有中 断。但是，AGC利用其大的时间常数而占用相当大的量的时间来收敛到 新的电平和使处理后的音频的修正的电平符合所期望的目标电平。在这种 适应时间期间，电视的观看者可能感到音频的电平过响或过轻。结果，观 看者可能很快就伸手去拿遥控器以调节音量，可是发现他或她自己正在随 着AGC的收敛而对抗AGC。