[发明专利]用于上混系统的去相关器

说明书

技术领域

本发明涉及可用于改善所谓的“上混(upmixing)”设备的性能的去相关技术，所述“上混”设备从一组较少的音频信号产生多个音频信号。

背景技术

用于从一组较少的音频信号产生多个音频信号的技术已被开发多年，并且被用于多种上混设备中，诸如在Gundry的“A New Active Matrix Decoder for Surround Sound”，19th AES Conference，2001年5月中描述的Dolby Pro Logic II解码器。一般可通过去相关来改善上混设备的感知性能，这是因为，上混的信号中的至少某种程度的去相关通常增大由上混的信号的重放所实现的听觉图像(aural image)的感知宽度。可以以多种已知方式获得去相关，所述方式包括简单的延迟和更复杂的全通格型滤波器(lattice filter)。

许多常规的上混设备使用一个或更多个矩阵结构从数量为N的输入音频信号导出数量为M的输出音频信号，其中N小于M。一些设备使用有源(active)或变量矩阵结构，所述有源或变量矩阵结构响应于从输入音频信号导出的控制信号而被适应性调整。在使用去相关时，有源矩阵结构有时被分为两个级(stage)。第一级从N个输入音频信号导出2M个中间信号，第二级从2M个中间信号导出M个输出音频信号。去相关技术被施加到2M个中间信号中的一半。第二级通过将响应于所述控制信号而被适应性调整的大量的去相关的和未去相关的信号进行混合，产生具有变化的相关度的输出音频信号。

对去相关技术的选择可对上混设备的性能具有意义重大的影响。发明人已确定，如果去相关技术可以同时满足三个要求，则可显著地改善上混设备的性能，这三个要求为：提供不与未去相关的信号听起来显著不同的去相关的信号，提供足以确保去相关的信号听起来相对于未去相关的信号可分开或有区别的去相关量，以及使得能够混合去相关的和未去相关的信号而不产生可听到的伪信号。这种技术的另外一个优点是，上混的信号可被下混为较少数量的输入音频信号而不产生令人反感的伪信号。

发明内容

本发明的一个目的是提供心理声学去相关的信号，所述心理声学去相关的信号听起来未畸变，具有足以确保心理声学去相关的信号听起来相对于输入音频信号可分开或有区别的去相关量，并且使得能够混合心理声学去相关的信号和未去相关的信号而不产生可听到的伪信号。

本发明针对实现在此被称作心理声学去相关的类型的去相关，所述心理声学去相关与常规的数值相关有关，但与其不同。可以使用多种已知的数值算法来计算两个信号的数值相关。这些算法产生被称为相关系数的数值相关的度量，所述相关系数在负相关系数和正相关系数之间不同。具有等于或接近一的幅值(magnitude)的相关系数表明这两个信号紧密相关。具有等于或接近零的幅值的相关系数表明这两个信号一般彼此独立。

心理声学相关指的是跨具有所谓的临界带宽(critical bandwidth)的多个频率子带而存在的音频信号的相关性质。人类听觉系统的频率分辨能力在整个音频谱中随着频率而改变。人耳在低于约500Hz的较低频率处可辨识在频率方面更紧凑的谱分量，但是随着频率向上前进到听力的极限，不能辨识那么紧凑的谱分量。此频率分辨率的宽度被称作临界带宽，如刚刚说明的，临界带宽随着频率而改变。

如果跨临界带宽的平均数值相关系数等于或接近零，那么两个信号是心理声学去相关的。相关系数不需要在所有频率处等于或者接近零，但是如果其的确在某些频率处具有显著离开零的幅值，则数值相关必须以临界带宽中的平均数值相关系数等于或者接近零的方式改变。

通过在独立权利要求中阐述的发明实现以上陈述的目的。在从属权利要求中阐述有益的实施方式。

通过参照以下的讨论和附图，可更好地理解本发明的特征及其优选实施方式。以下的讨论和附图的内容仅作为例子被阐述，而不应被理解为代表对本发明的范围的限制。

附图说明

图1是示例性上混设备的示意性框图。

图2是去相关器的示意性框图。

图3是示例性Hilbert变换的冲击响应的绘图图示。

图4是示例性Hilbert变换的复频率响应的虚部的绘图图示。

图5是示例性稀疏Hilbert变换的冲击响应的绘图图示。

图6是示例性稀疏Hilbert变换的复频率响应的虚部的绘图图示。

图7是示例性截断(truncated)稀疏Hilbert变换的频域幅值响应的绘图图示。