[发明专利]混合数字/模拟响度补偿音量控制

说明书

技术领域

本发明涉及音频信号处理。具体而言，本发明涉及其中以混合数字域和模拟域方式来执行响度补偿音量控制的音频信号处理。可以通过一种方法、实践方法的装置或实现方法的计算机程序来实践本发明。 

引用以及通过引用的合并 

在2004年12月23日公布的Alan Jeffrey Seefeldt等人的题为“Method，Apparatus and Computer Program for Calculating andAdjusting the Perceived Loudness of an Audio Signal”的已公开国际专利申请WO 2004/111994 A2中以及在Alan Seefeldt等人的“A New ObjectiveMeasure of Perceived Loudness”，Audio Engineering Society ConventionPaper 6236，San Francisco，2004年10月28日中描述了用于测量和调节感知的(心理声学)响度的特定技术，所述特定技术对于更好地理解本发明的各个方面是有用的。所述WO 2004/111994 A2申请和所述文章通过引用而完整地合并于此。 

在2006年5月4日公布的Alan Jeffrey Seefeldt的题为“Calculatingand Adjusting the Perceived Loudness and/or the Perceived SpectralBalance of an Audio Signal”的已公开国际专利申请WO 2006/047600 A1中描述了用于测量和调节感知的(心理声学)响度的特定其它技术，所述特定其它技术对于更好地理解本发明的各个方面是有用的。所述WO2006/047600 A1申请通过引用而完整地合并于此。 

在2007年11月1日公布的Alan Jeffrey Seefeldt等人的题为“Loudness Modification of Multichannel Audio Signals”的已公开国际专利申请WO 2007/123608 A1中描述了用于测量和调节感知的(心理声学)响度的另外的特定其它技术，所述另外的特定其它技术对于更好地理解本发明的各个方面(具体而言，在多声道环境方面)是有用的。所述WO2007/123608 A1申请通过引用而完整地合并于此。 

背景技术

人们已经对响度的人类感知研究了几十年，相应地，已经发现了这种感知的很多特性并且随后对这些特性进行了建模。在20世纪30年代，Fletcher和Munson发现，在低信号电平时，中频被感知为比低频和高频更响，但这种灵敏度的变化随着声音水平增加而减少。在20世纪50年代，Zwicker和Stevens继承了Fletcher和Munson的工作并且开发出更精确和实际的模型。由E.Zwicker在“Psychoacoustics”(Zwicker的图8.4)中公开的图1示出1kHz音调和均匀激励噪声(“UEN”-在所有临界频带中具有相等功率的噪声)二者的响度的增长。对于低于一般被称为“听阈”的信号电平，感知不到响度。在该阈值以上，感知响度快速上升到其中响度随信号电平线性增长的渐近线。在图2中，ISO 226的相等响度等值线示出相同的特性，但是作为正弦音调的频率的函数。所述等值线按10方(phon)的增量示出被人耳感知为相等响度的跨频率的声压级。最低的线表示作为频率的函数“听阈”。 

人类听觉系统的非线性和频率变化特性对音频信号的感知音质以及对音频信号的成像有直接影响。以特定声压级呈现的复杂宽带音频信号(例如音乐)被感知为具有特定谱平衡或音质。如果以不同的声压级呈现同一音频信号，则如图2所示，因为感知响度的增长对于不同频率是不同的，所以感知到的音频信号的谱平衡或音质是不同的。 

在多个扬声器上呈现的复杂宽带多声道音频信号也被感知为具有特定的空间平衡。空间平衡指的是由于两个或更多扬声器之间的音频信号的相对水平而导致的混音的整体扩散以及混音中的声音元素的位置的印象。如果以不同的整体声压级来呈现同一多声道音频信号，则感知响度的非线性增长以及跨频率响度的不同增长导致多声道音频信号的感知空间平衡的改变。当声道之间在电平方面存在明显差别时，这种效应尤其明显。更安静的声道与更响亮的声道相比所受影响不同，例如，当整体电平减小时，可以导致安静声道落入听阈之下并且无法被听到。