[发明专利]可变指数求平均检测器和动态范围控制器

说明书

技术领域

本发明的VEA检测器和动态范围控制器涉及恒定或者非恒定、周期或者非周期信号的准确测量，以及使用这样的测量以控制节目信号的上游和/或下游处理，这些节目信号包括而不限于音频、视频和功率信号。

背景技术

在节目信号处理、例如音频信号处理领域中，现有技术的动态范围控制器中的“平均”或者“峰”信号电平检测器借助对信号的包络施加的非线性或者时变滤波器来检测输入电平改变。通常已经使用一阶滤波器。在DC具有单一增益的任何这样的滤波器使得动态范围控制器的静态性能不变，由此允许该滤波器的非线性处理独立控制动态信号改变。

遗憾的是，可以使用简单一阶线性滤波器来实施的用于控制自动增益控制(“AGC”)的动态响应的方法非常有限。AGC通常未限制最大和最小节目信号值，但是动态范围控制(“DRC”)确实限制最大节目信号值并且可能限制最小节目信号值。

术语“电路”意味着信号处理路径并且关于本发明意味着数字信号处理路径。布置对上升和下降的信号电平做出不同响应的电路是普遍的，然而这样的电路几乎通常简单地是基于包络改变方向选择两个线性滤波器之一。这两个滤波器几乎总是用来提供独立“冲击(attack)”和“释放”控制的简单一阶滤波器，并且不能分离节目信号的DC、静态和动态控制。

现有技术的音频DRC、AGC和压缩器通常向用户提供防止失真(例如过调制)的能力和最小节目信号值、但是很少或者未提供在艺术上“整形”节目信号以产生与节目信号动态性有关的在美感上令人愉悦的处理效果或者解决与动态改变关联的问题的能力。这一能力缺乏在很多部分上归因于静态和动态控制的不良分离以及节目信号值的均方根(“RMS”)检测的普遍使用。

现有技术的视频DRC通常未向用户提供在艺术上“整形”节目信号以产生在美感上令人愉悦的效果或者解决与动态改变关联的问题的能力。视频DRC通常对热点限幅并且使黑值变形。

动态范围控制器中的信号检测的现有技术使用各种非线性逼近以解决复杂波形和/或动态信号并且依赖于一阶滤波器，这些一阶滤波器通过传递函数的提供有限或者不良动态控制并且无法传送复杂信号动态特性。虽然一些现有技术的检测器和DRC在对数域中执行信号检测和处理，但是这样的设备的性能未明显好于(i)用于模拟信号的模拟设备或者(ii)使用“原生”数字信号的数字处理、例如WAV、AIFF、AU和PCM。

待解决的技术问题是提供一种在音频、视频和功率信号的处理、传输或者管理中分离对DC、静态和动态动作的控制的装置。优选解决方案将运用一种改进的节目信号值检测装置，该改进的检测装置将允许对节目信号的“动态特性”的更灵活控制(即如何关于动态变化的信号的“幅值”或者“响度”和可变信号的细节被减少或者增强的程度来感测信号)。

待解决的附加技术问题是改进对如人耳感知的音频节目信号的平均信号电平的确定，和对如人眼感知的显示的视频节目信号的平均信号电平的确定，并且更好地使用给定的节目输入信号的动态特性以自动或者半自动控制节目信号的动态范围。

发明内容

本发明的可变指数求平均(“VEA”)检测器和可变指数求平均动态范围控制器(“VEA DRC”)提供一种分离对DRC的DC、静态和动态动作的控制的装置。“VEA处理器”具有一个或者多个VEA检测器、可选地(但是优选地)包含控制处理器，并且控制数控放大器(“DCA”)。DCA与VEA处理器的组合是VEA DRC。“控制值”在无“DCA”前缀或者“数控放大器”前缀时，是与VEA检测器或者VEA DRC有关的控制值。“DCA控制值”涉及VEA处理器对DCA的控制。VEA DRC根据控制值处理节目信号。“节目信号”可以是感兴趣的任何数字位流或者数字数据结构、具体为(i)数字音频、(ii)数字视频(包括静止图像、运动图像、摄影测绘表示(例如光计量器)和比色(色计量器))、(iii)电功率生成、存储、分布或者消耗的数字表示(统称为“电功率信号”)以及(iv)其它数字位流，在这些数字位流中，信号值的峰和/或平均值测量是有用的和/或信号值的动态控制是有用的。