TW201838329A

TW201838329A - 具高階環繞處理之可調整多重頻段壓縮器架構

Info

Publication number: TW201838329A
Application number: TW107100368A
Authority: TW
Inventors: 馬修伊斯利; 小田幹夫
Original assignee: 美商達特公司
Priority date: 2017-01-04
Filing date: 2018-01-04
Publication date: 2018-10-16
Also published as: EP3566472C0; US20180192229A1; CN110268727B; EP3566472B1; US10652689B2; JP2020510328A; CN110268727A; TWI692937B; BR112019013154A2; KR102363056B1; MX2019008008A; EP3566472A1; JP7076824B2; KR20190099414A; WO2018129143A1

Abstract

音頻處理架構被敘述，用於實施具高階環繞處理之多重頻段音頻壓縮演算法。示範架構能改善便宜、機櫃安裝式、立體喇叭的逼真度及感受音場展開，喇叭諸如那些可在電視、無線喇叭系統及聲音棒中發現者。本揭示內容之實施例可藉由提供以下者來改善便宜、機櫃安裝式立體喇叭，例如(i)高階環繞演算法，其將深度及高度加至該左側/右側/中心音場影像，(ii)軟剪輯演算法，以使藉由壓縮器過衝所造成的感受人為失真減至最小，(iii)可調整分頻濾波器階數調整，以允許頻段間之較佳隔離，(iv)壓縮器最大增益調整，以減少過衝及使噪音增強減至最小，及/或(v)中心增益調整，以強調高環境噪音狀態中之中心影像(對話)的感知。

Description

具高階環繞處理之可調整多重頻段壓縮器架構

本揭示內容有關音頻接收及播放，且更特別地是有關用於增強便宜喇叭的逼真度及所感受之音場展開的系統、及用於增強便宜喇叭的逼真度及感受音場展開的技術，該喇叭典型併入音頻及視頻接收及播放裝置、諸如電視及電腦。

本申請案係基於2017年1月4日提出的美國臨時專利申請案第62/442,195號、標題為“具高階環繞處理之三頻段壓縮器”、代理人案號056233-0609，並主張其優先權。此著名的臨時申請案之整個內容以引用的方式併入本文中。

消費者典型對於視覺顯示器之品質比對於聲音品質更敏感。為了將成本保持至最小值，對於音頻及視頻系統、諸如電視及電腦的消費者電子設備製造商將小的、便宜之喇叭安裝於該等系統中是常見的。這些喇叭典型呈現不佳之逼真度及感受音場展開。試圖克服那些聲音問題的消費者典型購買及添加高檔喇叭，因該音頻及視頻接收及播放系統通常被建構，以致額外的喇叭能被連接至該音頻及視頻接收及播放系統，用於改善任何廣播節目之音頻部分的品質。

本揭示內容敘述用於實行具高階環繞處理之多重頻段(例如三頻段)音頻壓縮演算法的實作及架構。本揭示內容之實施例可據此改善便宜、機櫃安裝式、立體喇叭的逼真度及感受音場展開，喇叭諸如那些可在電視、無線喇叭系統及聲音棒中發現者。藉由提供例如(i)高階環繞演算法，其將深度及高度加至該左側/右側/中心音場影像，(ii)軟剪輯演算法，以使藉由壓縮器過衝所造成的感受人為失真減至最小，(iii)可調整分頻濾波器階數調整，以允許頻段間之較佳隔離，(iv)壓縮器最大增益調整，以減少過衝及使噪音增強減至最小，及/或(v)中心增益調整，以強調高環境聲狀態中之中心影像(對話)的感知，本揭示內容之實施例能改善便宜、機櫃安裝式、立體喇叭。

其可為想要的是具有這些架構及/或演算法之不同組構，取決於音頻來源素材的型式。譬如，當看動作影片時，聽眾可為對於強烈的音頻環繞效果感興趣。本揭示內容之實施例可據此提供增強的音頻環繞效果。當作另一範例，當聽音樂時，聽眾可為對於環繞效果較不感興趣及對於高傳真度、音樂廳效果、或增加低音更感興趣。體育賽事之聽眾可為通過群眾噪音及公共廣播系統而對於清晰度地收聽該播音員感興趣，同時仍然嘗試維持體育場環境的氣氛。本揭示內容之架構及演算法的改善及可調整性能如此提供多數個音頻增強模式之實作，以助長音頻素材及聽眾品味之不同型式。

由說明性實施例、所附圖面、及該等申請專利範圍之以下詳細敘述的回顧，這些、以及其他零組件、步驟、特色、目的、利益、及優點現在將變得清晰度。

1‧‧‧壓縮器

2‧‧‧壓縮器

3‧‧‧壓縮器

100‧‧‧音訊處理架構

102‧‧‧雙重處理保護方塊

104‧‧‧第一分頻網路

106‧‧‧第一壓縮器

108‧‧‧第二壓縮器

110‧‧‧第一加總單元

112‧‧‧EQ

114‧‧‧第二分頻網路

116‧‧‧第三壓縮器

118‧‧‧高通過濾器

120‧‧‧第二加總單元

122‧‧‧軟剪輯單元

124‧‧‧音量控制單元

126‧‧‧音量控制器

130‧‧‧柵閾值比較器

140‧‧‧對數到線性轉換器

200‧‧‧雙重處理保護架構

202‧‧‧輸入

204‧‧‧輸入

206‧‧‧信號加總器

208‧‧‧信號加總器

210‧‧‧信號倍增器

212‧‧‧信號加總器

214‧‧‧信號加總器

216‧‧‧輸出

218‧‧‧輸出

220‧‧‧高通濾波器

222‧‧‧高通濾波器

224‧‧‧多重頻段等化器

228‧‧‧訊號位準偵測器

230‧‧‧訊號位準偵測器

232‧‧‧對數領域處理方塊

234‧‧‧對數領域處理方塊

238‧‧‧比較器

240‧‧‧預設閾值

242‧‧‧限幅級

244‧‧‧平均級

246‧‧‧線性領域方塊

248‧‧‧訊號倍增器

300‧‧‧壓縮器架構

302‧‧‧輸入

304‧‧‧輸入

310‧‧‧位準偵測器

312‧‧‧對數轉換方塊

314‧‧‧訊號平均AVG方塊

316‧‧‧目標訊號產生裝置

318‧‧‧動作閾值訊號裝置

320‧‧‧柵閾值訊號裝置

322‧‧‧比率訊號裝置

324‧‧‧靜音鎖定裝置

326‧‧‧訊號加總器

328‧‧‧比較器

330‧‧‧第二比較器

332‧‧‧訊號加總器

334‧‧‧訊號加總器

336‧‧‧訊號倍增器

338‧‧‧動作/釋放選擇方塊

340‧‧‧訊號轉換器

342‧‧‧訊號倍增器

344‧‧‧訊號倍增器

400‧‧‧高階環繞架構/系統

402‧‧‧左通道

404‧‧‧右通道

406‧‧‧加總器

407‧‧‧差異通道

408‧‧‧加總器

409‧‧‧加總通道

410‧‧‧EQ

412‧‧‧延遲迴圈

414‧‧‧倍增器

416‧‧‧倍增器

418‧‧‧加總器

420‧‧‧加總單元

422‧‧‧濾波器

424‧‧‧延遲迴圈

426‧‧‧加總器

428‧‧‧加總單元

430‧‧‧加總器

432‧‧‧延遲單元

434‧‧‧倍增器

600‧‧‧靜態EQ

610‧‧‧左通道

612‧‧‧參數EQ

620‧‧‧右通道

622‧‧‧參數EQ

該等圖面係說明性實施例。它們未說明所有實施例。其他實施例可被除外或代替地使用。可為明顯或不需要之細節能被省略，以節省空間或用於更有效的說明。一些實施例能以額外之零組件或步驟及/或沒有被說明的所有該等零組件或步驟來實踐。當相同數字顯現在不同圖面中時，其意指相同或類似零組件或步驟。

圖1係框式圖解，顯示根據本揭示內容之示範實施例的音訊處理架構及處理順序之零組件。

圖2描述按照本揭示內容的雙重處理保護(DPP)架構之示範實施例的方塊圖。

圖3描述按照本揭示內容之單一壓縮器的示範實施例之圖解。

圖4A描述按照本揭示內容的高階環繞(AS)架構之示範實施例的圖解。

圖4B描述按照本揭示內容之示範延遲回路的圖解。

圖5描述根據本揭示內容之實施例的延遲回路組構之範例。

圖6描述按照本揭示內容的靜態(EQ)等化器之示範實施例的圖解。

圖7顯示以頻段強調之音樂模式所建構的圖1之多重頻段壓縮器架構的範例。

說明性實施例現在被敘述。其他實施例可被除外或代替地使用。可為明顯或不需要之細節能被省略，以節省空間或用於更有效的說明。一些實施例能以額外之零組件或步驟及/或沒有被敘述的所有該等零組件或步驟及/或具有已改變之零組件順序來實踐。

圖1係框式圖解，顯示根據本揭示內容的示範實施例之音訊處理架構100及處理順序的零組件。架構100包括雙重處理保護(DPP)方塊102、第一分頻網路(被指示為分頻網路1(Crossover Network1))104、第一及第二壓縮器(被指示為壓縮器1(Compressor1)及壓縮器2(Compressor2))106及108、第一加總單元110、及EQ 112。如所示，架構100亦包括第二分頻網路(被指示為分頻網路2(Crossover Network2))114、第三壓縮器(壓縮器3(Compressor3))116、高通過濾器(HPF)118、第二加總單元120、軟剪輯單元122、及音量控制單元124。該架構100之代表性輸入1及輸出2亦被指示。應注意的是雖然為單純故顯示單一通道，用於左及右立體聲通道兩者之方塊104、106、110、114、116、118、120、122及124係完全一樣的。此重複被清晰度地顯示於共同擁有及併入之美國專利第8,315,411號及美國專利第9,380,385號中。方塊102、112、114及126係含有立體聲輸入/輸出方塊。方塊間之所有連接應被當作立體聲。

當音量控制器係如圖1中所顯示地定位時，該音量控制器設定能被建構成反饋至該等壓縮器(如藉由虛線所顯示)。用於每一零組件的示範可調整參數在下面被敘述(當然其它者係在本揭示內容的範圍內)：DPP：(L-R/L+R)比率閾值及中心增益

分頻網路1(Crossover Network1)：分頻頻率，分頻次序

壓縮器1(Compressor1)：目標位準、噪音門限、動作閾值、釋放閾值、最大壓縮器增益、高於閾值壓縮比及低於閾值壓縮比

壓縮器2(Compressor2)：目標位準、噪音門限、動作閾值、釋放閾值、最大壓縮器增益、高於閾值壓縮比、低於閾值壓縮比及耦合(與壓縮器1)調整。

高階環繞：寬度、加總反饋延遲、加總反饋延遲係數、加總延遲增益、差異反饋延遲、差異反饋延遲係數、差異延遲增益、Diff通道EQ參數

EQ：中心頻率，用於七個EQ濾波器之每一個的Q及增益。

在示範實施例中，較佳組構涉及建構DPP、分頻網路1、當作動態音量控制器(DVC)之壓縮器1及壓縮器2、及亦包括EQ、分頻網路2、壓縮器3、及被建構用於以壓縮器為基礎之低音增強的HPF。與用於動態音量控制器之分頻網路及壓縮器一起使用的合適DPPs之範例包括、但不被限制於那些在2014年3月14日所提出的共同擁有之美國專利第9,380,385號中所揭示者，並以“基於壓縮器之具有EQ的動態低音增強”為其標題，其整個內容係以引用的方式併入本文中。在本偵測揭示中所敘述之另一組構使用用於音樂廳效果的高階環繞。雖然又另一組構利用DPP目標加總/差異比率、DPP中心增益及高階環繞，以建立運動收聽模式效果。

圖2描述按照本揭示內容之雙重處理保護(DPP)架構200的示範實施例之方塊圖。雙重處理保護(DPP)係更一般的多重空間處理保護(MPP)之一形式或實施例，其能意指二或更多聲音通道(例如L及R通道)的處理。電視製造商通常包括於二通道電視音頻輸出路徑中之虛擬環繞(虛擬環繞音效)技術(例如SRS虛擬環繞聲、聲場定位技術等)。此二通道電視音頻可達到電視外部的喇叭或至安裝在電視殼體中之喇叭。藉由處理及增強存在於立體聲廣播中的差異通道(L-R)，這些虛擬環繞技術建立環繞聲音之錯覺。聽眾仍然感受未受損失的中心影像(L+R)，但通常亦聽得見遍及寬廣之聲音舞台所加寬或當作位在異於該喇叭位置的某處之點聲源的差異通道(L-R)。此型式之空間增強通常是在音頻程式設計的產生期間做成。這在被增強之電視廣告是特別真實的，以吸引聽眾注意。當音頻程式具有空間增強的二個串級(譬如在產生點及於電視之音頻處理中)，於音頻品質中可有顯著的降級。該預處理之音頻傾向於相對L+R能量具有顯著的L-R能量。空間增強處理之第二、串級傾向於甚至更增加L-R能量的數量。近來之研究已顯示L-R增強的過度數量是聽眾疲勞之首要因素的其中一者。在此也可為顯著之音量增加。據此，按照本發明的一態樣，MPP系統被提供。於示範實施例中，該MPP係雙重處理保護(DPP)系統，其在電視的立體聲增強技術之前係電視音頻訊號接收及播放系統的一部份。該MPP系統可被稱為虛擬環繞音效訊號處理器。示範之DPP系統處理該音訊，以便使在產生點所導入的差異(L-R)增強(使該差異(L-R)訊號相對該加總(L+R)訊號之能量位準減至最小或減少該差異(L-R)訊號相對該加總(L+R)訊號之能量位準)減至最小。這允許該電視的空間增強技術以心理聲學性令聽眾愉快的方式處理該音訊。該DPP系統在電視的空間增強音頻處理之前的級聯於減輕雙重空間處理之刺耳效果可為非常有效的。於一實施例中，該DPP系統可為完全數位的，並可在軟體(C，組合語言等)或數位硬體(HDL敘述)中被經濟地實施。應被了解該DPP系統亦可為全部類比、或類比及數位分量之混合型式。

該DPP 200運行來基於該閾值設定限制該差異對加總比率(L-R/L+R)。應注意的是藉由調整該中心增益，該音場按比例地衰減進入該中心影像，同時升高該加總通道，吸引聽眾對典型是程式對話的中心影像之注意。此功能的詳細敘述被提供於2009年11月16日提出及標題為“動態音量控制器及多重空間處理保護”之共同擁有的美國專利第8,315,411號，其整個內容係以引用的方式併入本文中

參考圖2中所顯示之DPP系統200，左訊號L及右訊號R分別施加至系統200的輸入202及204。L及R訊號係施加至藉由該二訊號加總器206及208所代表矩陣。訊號加總器206及208構成該矩陣，其提供該SUM(L+R)及DIF(L-R)訊號。於該加總(L+R)路徑中，該訊號係大致上原封未動的。該SUM訊號通常含有不必然需要被局部化之音頻內容。然而，在替代實施例中，頻率等高線塑形可被施行，以增強諸如對話的音頻內容。如所顯示，於被提供至如訊號加總器212及214所說明的矩陣之前，該加總訊號係在訊號倍增器210乘以中心常數。假如想要，該中心常數允許該中心影像(L+R)的位準被調整，以輔助對話之可理解性。加總該等L+R及L-R訊號在輸出216提供該左輸出訊號Lo，同時在輸出218由該L+R減去該L-R提供該右輸出訊號Ro。

在圖2的所說明實施例中，大部份處理發生在該DIF路徑中。L+R及L-R被比較，以決定該L-R訊號相對L+R之位準。在比較之前，這些二SUM及DIF訊號的每一者可為通過個別之高通濾波器220及222，諸如於該喇叭頻率響應不包括低頻的情況中。該L-R DIF訊號可被進一步通過多重頻段等化器224，以強調耳朵之大部分敏感的頻率，亦即中間範圍頻率，以補償該L-R訊號之感受響度級。等化器224允許該差異通道位準偵測將為與頻率相依的。譬如，當用於具有有限之低音響應的便宜電視喇叭之處理時，低頻訊號可被減至最小。高頻可被減至最小，以將該響應限制至瞬態音頻事件。典型的中間範圍頻率被等化來控制該差異位準偵測，在此耳朵是最敏感的。一旦計算該差異及加總訊號的位準，該DIF/SUM比率被決定。

這些訊號之每一者係接著運行經過個別的訊號位準偵測器228及230。上面所列出之偵測器能被使用，諸如RMS位準偵測器，雖然任何型式的位準偵測器(諸如上述者)能被使用。該處理亦可在該對數領域中被施行，以藉由經過該對數領域處理方塊232及234處理它們來增加效率。

該等方塊232及234之輸出被施加至該訊號加總器，其中該經處理的SUM訊號係由該經處理之DIF訊號減去。於該對數領域中由另一訊號減去一訊號係與提供該製程SUM訊號對線性領域的中DIF訊號之比率的訊號相同。一旦計算該L+R及L-R訊號位準，在此該L-R訊號位準能已於位準偵測之前等化，以增加該中間範圍頻率，這些二訊號位準係藉由該比較器 238比較於預設閾值240。該二訊號((L-R)/(L+R))間之比率係藉由比較器238比較於閾值比率，以便決定該推薦的L-R訊號增益調整。限幅級242可被使用來限制施加至該L-R訊號的增益之數量及方向。所顯示實施例將該增益限制於0分貝，因此僅只允許該L-R訊號的衰減，雖然在一些應用中，可有一需求，以增強該L-R訊號。平均級244以相當長之時間常數平均該限幅級242的輸出，以便防止該DPP系統跟蹤簡短之瞬態音頻事件。在藉由線性領域方塊246轉換回至該線性領域之後，該L-R訊號的位準係藉由該訊號倍增器248對應地調整，以達成該目標比率。

圖3描述壓縮器架構300(如被使用於壓縮器1、壓縮器2及/或壓縮器3)之示範實施例的概要圖被顯示在圖3中。類似壓縮器架構之詳細敘述被提供於共同擁有的美國專利第8,315,411號中。如在圖3中所顯示，架構300接收二個輸入訊號，在輸入302接收左訊號L及在輸入304接收右訊號。於示範實施例中，該DVC系統架構可為基於古典壓縮器設計(THAT Corporation Design Note 118)之數位實作，具有僅只於數位實作中是可能的彈性及額外修改。系統300能包括RMS位準偵測器310，用於提供該左及右訊號L及R之RMS平均的加總之訊號表示、對數轉換方塊312及訊號平均AVG方塊314。對數轉換方塊112由該線性至該對數領域轉換該RMS位準偵測器310之輸出。系統300係對許多控制訊號作出回應，每一控制訊號指示某一條件是否存在需要來自該系統的響應。該系統300亦可包括被建構及配置用於執行該DVC系統300之操作的主機處理器(未示出)。所說明之實施例係對許多控制訊號作出回應，該控制訊號包括：藉由該目標訊號產生裝置316所提供的目標位準訊號、藉由該動作閾值訊號裝置318所產生之動作閾值訊號、釋放閾值(未示出)、藉由該柵閾值訊號裝置320所產生的柵閾值訊號、動作比率閾值(未示出)、釋放比率閾值(未示出)、藉由該比率訊號裝置 322所產生之比率訊號、及藉由對程式變更偵測器(PCD-未示出)作出回應的靜音鎖定裝置324所產生之靜音鎖定訊號。裝置(或零組件)316、318、320、322可僅只為能調整的使用者控制器，並可供該使用者存取。裝置324能被配置，以當該通道改變時由該電視控制器、或由偵測輸入302及304是否皆已靜音之靜音偵測器(未示出)接收訊號。該目標訊號位準316以相對全部輸入的分貝表示位準，其係該目標音量。該動作閾值318代表分貝之數目，在該動作時間被減少達N的因數之前，其REF必需在AVG以上，在此N可為任何數目。於一說明實施例中，N=10。該釋放閾值訊號較佳地係代表分貝的數目，在該釋放時間被減少達M的因數之前，其REF必需為低於AVG，在此M可為任何數目，且於一說明實施例中，M=10。該柵閾值120代表數量、負分貝數目，該REF能在所有左及右增益調整被凍結之前向下低於AVG。該動作比率閾值以分貝表示該絕對數量，該REF能在該音量控制器開始使該輸入訊號減弱之前抵達該目標訊號位準316以上。該釋放比率閾值以分貝表示該絕對數量，該REF能在該音量控制器開始將增益加至該輸入訊號之前抵達低於該目標訊號位準316。該比率訊號322藉由該想要的壓縮比率調整該AVG值。

目標位準訊號316係藉由訊號加總器326自對數轉換方塊312之輸出減去，以便將該REF訊號提供至該訊號平均AVG方塊314、比較器328、及第二比較器330。該REF訊號表示該輸入訊號相對該想要的收聽閾值之音量位準。該AVG訊號亦可被認為該即時(在動作/釋放處理之前)的理想增益推薦。該訊號平均方塊314之輸出係該AVG訊號，其係該REF訊號的平均之函數的訊號。該AVG訊號被施加至該訊號加總器332，在此其被加至該動作閾值訊號118。以類似方式(未示出)，該AVG訊號係與釋放閾值加總。該AVG訊號亦被施加至該訊號加總器334，在此其被加至該柵閾值訊號 320。訊號加總器332之輸出被施加至動作閾值比較器328，在此其被比較於該REF訊號，同時訊號加總器334的輸出被施加至柵閾值比較器130，在此其被比較於該REF訊號。該AVG訊號亦藉由該訊號倍增器336被乘以該比率訊號322。比較器328之輸出被施加至該動作/釋放選擇方塊338，其依序將Att(動作)訊號、或Rel(釋放)訊號的任一者提供至該訊號平均方塊314，視該靜音鎖定裝置324之狀態而定及對該靜音鎖定裝置324的狀態作出回應。該釋放閾值AVG加總器(未示出)之輸出亦被比較於該REF訊號及被施加至該動作/釋放選擇方塊。該比較器330提供一輸出至訊號平均方塊314的鎖定(HOLD)輸入。最後，該訊號倍增器336依序提供一輸出至對數到線性訊號轉換器340，其依序提供一被施加至該訊號倍增器342及344之每一者的輸出，其中其分別按比例增減設在該對應輸入302及304之左及右訊號，以便提供該等輸入修改的左及右訊號Lo與Ro。

持續參考圖3，該RMS位準偵測器310感測該輸入訊號之聲音位準。應注意的是雖然RMS位準偵測器被顯示，任何型式之訊號位準偵測器能被使用。譬如，峰值偵測器、平均偵測器、以感知為基礎的位準偵測器(諸如ITU 1770響度偵測器或CBS響度偵測器)、或另一偵測器可被使用於感測該聲音位準。這些位準偵測器通常具有為動態地及可獨立地調整之時間常數。調整這些時間常數的一方法係把它們建立在該輸入訊號之包絡線或一般形狀的基礎上，以致該等時間常數隨著該訊號變動。於其他實施例中，該時間常數被固定。用於容易處理資料，該聲音位準能使用對數轉換方塊312被轉換成該對數領域，如所顯示。於多重頻段系統中，分開之RMS偵測器能被使用在每一頻段。該訊號平均方塊314被建構及配置，以便相對該動作及釋放時間計算REF的平均。該訊號平均方塊314之輸出訊號AVG係經由倍增器336藉由該想要的壓縮比率所調整，以建立待施加之增益值。該增益最後藉由用於應用至該左及右訊號L及R的對數到線性轉換器140被轉換退入該線性領域，以便產生該經修改之左及右訊號Lo及Ro。

藉由該目標位準訊號316所表示的目標輸出位準係在該對數轉換方塊312之輸出由該感測位準減去，以決定該實際及想要的聲音位準間之差異。代表該輸入訊號相對該目標位準訊號316的位準之此差異係已知為該參考(REF)訊號。該目標位準訊號可為使用者輸入、諸如簡單的旋鈕或另一預設之設定，以便控制所想要的聲音之位準。此閾值能被固定或其能當作該輸入訊號位準的函數而被改變，以相對該輸入動態範圍較佳定位該壓縮。一旦REF訊號被獲得，其被提供當作至該平均方塊314、動作閾值比較器328、及柵閾值比較器130之輸入。動作閾值比較器328的輸出被施加至該動作/釋放選擇方塊338，其依序由程式變更偵測器接收一訊號、即MuteHold訊號324。

當被加至該目前平均AVG時之柵閾值訊號320代表該最低值REF係能夠在左及右增益調整(342與344)被凍結之前達成。該柵閾值比較器330接收該即時訊號位準(REF)訊號，並決定藉由REF所表示的聲音位準是否下降低於所給與之前述閾值。如果該即時訊號位準(REF)係在顯現於方塊314的輸出之平均訊號位準(AVG)以下超過該柵閾值的數量，於該訊號路徑中施加至該訊號之增益被保持恆定，直至該訊號位準上升超過該閾值。該意圖係保持該系統100免於將增加的增益施加至諸如噪音之很低的位準輸入訊號。在無限鎖定系統中，該增益可為永遠恆定的，直至該訊號位準上升。於洩漏鎖定系統中，該增益能在漸進步調下被增加(遠比該釋放時間較慢)。於一實施例中，此柵鎖定閾值係可調整的，而在另一實施例中，藉由柵閾值334所設定之閾值被固定。類似合適的壓縮器架構之詳細敘述被提供於共同擁有的美國專利第8,315,411號中，其係全部以引用的方式併入本文中。

該架構300對施加至該L及R通道之增益較佳地係(但非必須)具有可調整的最大極限。藉由限制該最大增益，當該源材料由很安靜轉移至很大聲時、諸如當電視節目轉移至大聲之商業廣告時，吾人能使壓縮器過衝之效果減至最小。另外，最大增益限制允許吾人使當該音頻為安靜時可發生的噪音升高減至最小。這對於具有高噪音基準之類比輸入來源或較舊程式素材是特別重要的。

該DPP、分頻網路1、壓縮器1及壓縮器2零組件之一組構係當作具有類似於如在美國8,315,411中所敘述的多重空間處理保護之音量控制器。合適壓縮器方塊(或子系統)的範例包括、但不被限制於那些在共同擁有之美國專利第8,315,411號中所揭示者。

該音量控制器設定被提供至當作選擇性機構的壓縮器1及壓縮器2(在圖1上之虛線)，以當作該系統音量控制器設定的函數自動地調整該壓縮器目標位準。如果該等壓縮器被建構為具有高於閾值之高壓縮(1000：1比)及沒有低於閾值的壓縮(1：1比)之訊號位準限制器，此音量控制器反饋將為寶貴的。當該音量位準被減少時，該反饋將允許該壓縮器目標位準增加，如此確保在該喇叭端子之最大允許的訊號位準總是可能的。反之，當該音量位準增加時，該壓縮器目標能被降低，以確保該最大允許訊號將不在該喇叭端子被超過。

高階環繞架構/系統400的示範實施例之圖解被顯示在圖4A中。圖4B顯示該延遲迴圈的詳細圖解。架構400包括左及右通道402及404；訊號流係藉由箭頭所指示。如在圖4A中所顯示，該高階環繞架構400包括加總器(加總單元)406及408，每一加總器接收該左及右通道402及404。加總器406被建構成倒轉一輸入，故其有效地用作減去單元。該等加總單元 406及408分別產生差異407及加總409通道當作輸出。該差異通道407中之不同EQ 410較佳地係聚焦在中間頻率上，該等中間頻率係人類耳朵最敏感者；於一些應用中挑選出或分開那些可為想要的，故它們將控制該空間定向、展開及將多數個尺寸加至該空間定向。該差異通道亦包括用於發送寬度及增益輸入/值之延遲迴圈412及倍增器414及416；加總器418亦可為存在。該加總通道409可包括HPF濾波器422，以濾出低頻訊號，因那些訊號典型不會很多地加至所感受的空間定向；HPF濾波器422較佳地係存在，但為選擇性的。該加總通道409亦可包括用於設定(發送)延遲增益之延遲迴圈424及加總器426。加總單元420及428係亦存在。

參考圖4B，延遲迴圈的示範實施例、例如於圖4A中之412被顯示。該延遲迴圈可包括用於設定或發送反饋延遲係數的加總器430、延遲單元432、及倍增器434。其他架構可被使用於本發明之範圍內的延遲迴圈。該延遲迴圈架構被重複為該L-R延遲迴圈及L+R延遲迴圈。該等高階環繞參數寬度(Width)、差異延遲增益(Diff Delay Gain)、加總延遲增益(Sum Delay Gain)、延遲(Delay(在Delay Loop中))、及反饋延遲係數(於延遲迴圈中)全部對應於可調整之參數。將該差異延遲增益及加總延遲增益設定為零(亦即無訊號通過)將該演算法轉變成類似於虛擬環繞二通道處理演算法，如在共同擁有的美國專利申請案第12/949,397號中所揭示，該演算法典型被使用於許多消費電子產品應用中。2010年11月18日提出及標題為“虛擬環繞訊號處理”之共同擁有的美國專利申請案第12/949,397號係全部以引用的方式併入本文中。持續參考圖4，該寬度(Width)參數如傳統所做成地調整音場展開之位準。該延遲迴圈提供一機制的範例，以製作該Sum及Diff訊號之鄰近反射及遠處反射。

圖5提供吾人如何可建構用於示範實施例的加總及差異延遲迴圈之更多細節。圖5.1顯示如何建構該延遲(Delay)，例如基於48kHz取樣率用於20ms或30ms；其他取樣率當然可被利用。圖5.2顯示在該延遲迴圈(Delay Loop)脈衝響應上的延遲(Delay)及反饋係數設定之脈衝。該延遲(Delay)設定決定該脈衝響應的非零值間之時間間隔。該反饋延遲係數(Feedback Delay Coefficients)被限制在少於或等於0及大於-1的值。該反饋延遲係數之絕對值越高，則該脈衝響應的減少越慢。圖5.3界定聽覺脈衝響應之早期反射及混響區域。吾人可看見藉由適當選擇該延遲(Delay)、反饋延遲係數(Feedback Delay Coefficients)及該延遲增益(Delay Gain)，該L+R及L-R的脈衝響應可被獨立地建構，以在該早期反射及晚期反射(混響)區域中如需要地定位能量。

以先前技術領域處理在該整個訊號係與該左及右通道結合回去之前，本架構允許加總及差異反射/混響之按比例變化的數量之加總。該先前技術領域演算法擅長在該水平方向中展開用於二立體聲喇叭的感受音場。如在圖4中所顯示，反射/混響成型之加至該先前技術領域將深度、一些高度及額外的寬度感知加至該虛擬音場，導致感受3D音響效果。於經由數位延遲反射及混響成型提供此寬度/深度/高度表現之折衷係音頻清晰度。其應當該需求是對便宜的喇叭提供更多逼真度時被巧妙地使用，且當該需求是建立音樂廳、劇場或體育賽事之環境時更強力地使用。應注意的是更尖端之反射/混響成型技術能被使用，諸如那些仿造劇場及音樂廳的脈衝響應者，以產生甚至更可調整及令人愉快之效果(雖然具有大幅增長的實作複雜性)。

圖6描述靜態EQ 600之示範實施例的概要圖。左及右通道610及620被指示為分別具有可調整之參數EQ 612及622。於所示實施例中，七個可調整的參數EQ二階節段被建構在左及右通道兩者中。當然，靜態 EQ、例如節段的不同階及數目之其他實施例可被利用在本揭示內容的範圍內；再者，可增加或替代地使用動態EQ。

壓縮器3(Compressor3)之一較佳實施例涉及音量控制器(Volume Control)反饋。該音量控制器(Volume Control)設定當作反饋被提供至Compressor3(圖1上的虛線)，當作選擇性機構，以如該系統音量控制器設定之函數來自動地調整該壓縮器(Compressor)目標位準(圖3中的位準)。譬如，當Compressor3被建構在低音增強組構中時，此音量位準反饋係有用的。當該音量位準被減少時，該反饋將允許該壓縮器目標位準增加，如此在該喇叭端子確保該最大低音位準係總是可能的。反之，當該音量位準增加時，該壓縮器目標能被降低，以在該喇叭端子確保該最大允許的低音位準將不被超過。一實施例會同Compressor3利用Compressor2，以於強調低音之音樂組構中提供甚至較佳的系統低音響應。在低音增強組構中，分頻網路(Crossover Network)2、壓縮器3(Compressor3)及HPF之另一示範實施例的概要圖被詳細地敘述於共同擁有之美國專利第8,315,411號中。

軟剪輯器的較佳示例係硬限制器，隨後為平滑多項式。合適之平滑多項式包括、但不被限制於第23屆歐洲訊號處理會議、“軟剪輯演算法中之混疊減少”、EUSIPCO 2015(2015年12月22日)：2014-2018的論文由Esqueda.F.,等人中所敘述的型式，其複本係以此應用提出及併入此應用；一種此合適之多項式係y=(3x/2)(1-x²/3)，在此y係該剪輯器輸出，被利用於較佳的靜態軟剪輯示例中。其他平滑多項式及方法可被使用，例如基於該理想有限帶寬斜坡函數(BLAMP)之其他方法、或該polyBLAMP多項式近似值方法等。硬剪輯器可在壓縮器過衝期間獨自產生刺耳的音頻人為失真。真實限制器可為計算密集型的，且需要較大之處理器頻寬及記憶體。軟剪輯器係良好的妥協，其使用於在滿刻度以上之短暫音頻偏移的感受音頻人為失真減至最小。

此可調整之多壓縮器(例如三個壓縮器)系統能被利用，以增強聽眾對於不同型式的程式素材之經驗。譬如，其能以在低音上強調的音樂模式來建構。其能以在回聲及混響上強調之音樂廳模式中被建構。其亦可在實況播送的體育賽事模式中被建構，其強調該播音員的聲音同時維持體育場環境之氣氛。有許多其他可能的組構、諸如HiFi、新聞報導(News)及劇場模式。

示範實施例： 音樂模式：

強調低音之音樂模式的一範例現在將被敘述。讓我們假設該系統利用一套便宜之喇叭，其具有延伸至約250Hz的低端頻率響應。此模式利用二個壓縮器(Compressor2與Compressor3)及EQ來增強低音。圖7顯示圖1之以強調低音的音樂模式所建構之多重頻段壓縮器架構100的範例。強調低音之音樂模式組構的範例將為如下面所討論。

DPP：將該L-R/L+R比率限制至0dB

壓縮器1(Compressor1)：被分開地建構以限制該中間及高頻段中之位準。在我們的範例中，那些是在250Hz以上之訊號。在閾值比率(壓縮比率)以上的高頻段(>250Hz)被設定至1000：1，以在該目標位準提供真實限制。該目標位準被決定，同時監視該喇叭輸出，使該EQ被建構及使該電視在最大音量，以決定該最大可容許之訊號。如當減少該電視音量時，該目標位準將經由內部反饋按比例地增加。換句話說，當降低該音量控制器時，該高頻段壓縮器將允許更多能量通過，因為其將於存在該等喇叭端子之前藉由該音量控制器所減弱。當該輸入位準會同該電視音量控制器設定指示更多能量將被容忍時，該最大增益(Max Gain)及低於閾值比率設定 (1.2：1)將允許一些中間及高頻段升高發生。換句話說，當該音量控制器被降低時，該高頻段壓縮器將允許更多中間及高頻能量，因為其將於存在該等喇叭端子之前藉由該音量控制器所減弱。

壓縮器2(Compressor2)：被建構成相對目標位準設定限制(或增強)該低頻段中的位準。於此案例中，該低頻段可為250Hz及更低。分頻網路1(Crossover Network1)被建構在250Hz。該濾波器階數被設定至第4階，以最佳化該二頻段之分離(<250Hz及>250Hz)。用於此頻段，該目標位準(Target Level)以dB全尺寸地設定該限制。該目標位準被設定，同時監視該喇叭輸出，使該音量控制器在最大音量及使該EQ以任何想要的靜態增強<250Hz被建構。以此方式設定該目標位準允許該最大可容許能量<250Hz(在發生失真之前)在最大音量抵達該喇叭端子。在較低音量設定，該音量控制器反饋將允許更多低音訊號通過。此組構允許該系統總是儘可能多地通過低音訊號，而不會失真，同時利用EQ，以對該低頻段提供靜態增強。該最大壓縮器增益(Maximum Compressor Gain)可被設定至低值(2-3dB)，以在低的低音輸入位準允許小數量之額外動態增強。超過及低於閾值壓縮比率被設定相當高(16：1)。

高階環繞(Advanced Surround)：以具有延遲(Delay)、延遲反饋(Delay Feedback)及延遲增益組構(Delay Gain Configuration)的適度至小數量之音場展開寬度(Width)被建構，該組構被早期反射所控制，而沒有犧牲清晰度地給與3D聲音的敏銳感覺。

EQ：被建構成使該喇叭頻率響應於中間至高頻段中變平坦，及升高該低頻段中之響應。這建立良好的整個音調平衡，同時提供想要數量之低音增強。

壓縮器3(Compressor3)：被建構成限制極低頻訊號 (<<250Hz)，其係不可藉由該等喇叭在高、或甚至中間輸出位準通過。此較低的低頻段被設定在分頻網路2(Crossover Network2)中。持續該範例，讓吾人說其被設定至100Hz。該目標位準(Target Level)能被設定至一位準(低於該壓縮器2目標位準(Compressor2 Target Level))，其將允許這些極低頻訊號仍然通過(在有限之位準)，且甚至經由該最大增益(Max Gain)及低於閾值比率參數增強它們，如果該輸入訊號位準及音量控制器設定將允許。當該電視係在最大音量時，該目標位準被設定，同時監視該喇叭輸出，以決定該最大可容許的訊號，但當減少該電視音量時將接著經由內部反饋被按比例地增加。換句話說，當降低該音量控制器時，該低-低頻段壓縮器將允許更多能量通過，因為其將於存在該等喇叭端子之前藉由該音量控制器來減弱。該HPF被較佳地建構，以移去那些絕對不能被該喇叭所再現的非常低之頻率。

軟剪輯(Soft Clip)：被建構成在0dB滿刻度以上限制訊號。

藉由將該喇叭低頻段分成二個頻段，上述組構允許低於典型的頻率通過該等喇叭。在先前技術領域中，HPF典型將被使用於由該音訊移去該較低-低頻段頻率。如果條件(低輸入位準、低音量控制器設定)值得，此新壓縮器組構允許它們通過。用於被安裝在特定殼體中之給定的喇叭組，所有這些參數設定被校正。

音樂廳模式：用於該範例喇叭，音樂廳模式可藉由以下組構被建立。

DPP：與強調低音之音樂模式相同。

壓縮器1(Compressor1)：與強調低音的音樂模式相同。

壓縮器2(Compressor2)：與強調低音之音樂模式相同。

高階環繞(Advanced Surround)：增加用於該L+R及L-R通道兩者的延遲時間(Delay Time)及延遲反饋係數(Delay Feedback Coefficient)，以致該整個脈衝響應很好地延伸進入該混響區域。

EQ：與強調低音之音樂模式相同。

壓縮器3(Compressor3)：與強調低音的音樂模式相同。

軟剪輯(Soft Clip)：與強調低音之音樂模式相同。

廣播運動模式(Broadcast Sport Mode)：廣播運動模式可被以下組構所建立：DPP：將該L-R/L+R比率限制至-6dB。這減少該周圍音頻(群眾噪音、現場播音員)。增加該中心增益(Center Gain)以強調該廣播播音員的聲音。這給與該播音員之聲音更加感受清晰度，而不會犧牲該音訊的整個頻寬。先前技術領域實作已提供帶通濾波器，以通過聲音頻率，同時使在該聲音範圍外側之訊號減弱。

壓縮器1(Compressor1)：類似於強調低音的音樂模式，建構來限制該音頻輸出，以便不會在頻率>100Hz於最大音量過度驅使該等喇叭。分頻網路1(Crossover Network1)被建構在100Hz。

壓縮器2(Compressor2)：藉由將超過閾值壓縮比率及低於閾值壓縮比率設定至1：1來失能。

高階環繞(Advanced Surround)：建構L-R延遲迴圈(延遲及延遲反饋係數(Delay and Delay Feedback Coefficients)，以在該混響區域中產生一脈衝。藉由將該加總延遲增益設定至0使L+R延遲迴圈失能。雖然該L-R通道係藉由DPP所減少，在該剩餘差異訊號上之混響保留體育場群眾噪音的包圍感覺。使該L+R延遲迴圈失能維持該廣播播音員之聲音的清晰度。

EQ：建構來補償喇叭頻率響應及提供低音增強。

壓縮器3(Compressor3)：建構成藉由相對一目標位準設定限制(或增強)該低頻段中之位準來改善該喇叭的低音響應。於此案例中，該低頻段將為250Hz及以下。分頻網路2(Crossover Network2)被建構在250Hz。該目標位準係以該音量控制器在最大音量及以該EQ設定，該EQ被充分地建構以任何想要之增強<250Hz。以此方式設定該目標位準(Target Level)允許該最大可容許的能量<250Hz(在發生失真之前)在最大音量抵達該喇叭端子。在較低的音量設定，該音量控制器反饋將允許更多低音訊號通過。此組構允許該系統總是儘可能多地通過低音訊號，而不會失真，同時利用EQ以增強該低頻段。該HPF被建構成移去不能於此組構中被該喇叭所再現之低頻。

軟剪輯：被建構成限制在0dB滿刻度以上的訊號。

已被討論之零組件、步驟、特色、目的、利益、及優點僅只係說明性。沒有它們、或有關它們之討論的任一者係意欲以任何方式限制該保護之範圍。極多其他實施例亦被考慮。這些包括具有更少、額外、及/或不同零組件、步驟、特色、目的、利益、及/或優點之實施例。這些亦包括實施例，其中該零組件及/或步驟被不同地配置及/或安排。

例如，於強調低音的音樂模式中，Compressor2及Compressor3之角色可被顛倒。Compressor2能壓縮該下低頻段；及Compressor3能壓縮該上低頻段。另外，該HPF可被定位在該加總器之後。該音量控制器可被定位在分頻網路2(Crossover Network2)之前，消除用於音量控制器反饋的需要。

除非以別的方式陳述，在此說明書中所提出、包括於隨後之申請專利範圍中的所有測量、值、額定值、位置、量值、尺寸、及其他規格是大約的、非精確的。它們係意欲具有與它們有關之功能及與它們相關的技術領域中所廣泛使用一致之合理範圍。

已在此揭示內容被引用的所有技術論文、專利、專利申請案、及其他公告係以引用的方式併入本文中。

當被使用於申請專利範圍中時，“用於...之機構”的片語係意欲及應被解釋為涵括已被敘述之對應結構及材料與其同等項。類似地，當被使用於申請專利範圍中時，“用於...的步驟”之片語係意欲及應被解釋為涵括已被敘述的對應作用與其同等項。缺少這些來自申請專利範圍之片語意指該申請專利範圍係不意欲及將不被解釋為受限於這些對應結構、材料、或作用、或其同等項。

保護的範圍獨自被現在隨後之申請專利範圍所限制。該範圍係意欲及應被寬廣地解釋，而當以此說明書及隨後的整個申請過程之觀點解釋時，與該等申請專利範圍中所使用的語言之普通意義一致，除了在此特定的意義已被提出以外，並涵括所有結構及功能性同等項。

諸如“第一”及“第二”與類似者等相關術語可被獨自地使用，以區別一實體或作用與另一者，而於它們之間不必定需要或含有任何實際關係或順序。當與該說明書或申請專利範圍中的元件之清單有關地被使用時，該術語“包含(comprises)”、“包含(comprising)”及其任何另一變動係意欲指示該清單係非排外的，且其他元件可被包括。類似地，藉由“一(a)”或“一(an)”所開始之元件不會排除完全相同型式的額外元件之存在，而沒有進一步限制。

無任何申請專利範圍係意欲涵括無法滿足專利法的101、102或103節之需求的主題，也不應被以此一方式解釋它們。此主題之任何非計劃中的涵蓋範圍據此被拒絕。除了正好在此段落中所陳述以外，沒有什麼已被陳述或說明之事物係意欲或應被解釋，以造成任何零組件、步驟、特色、目的、利益、優點、或同等項捐獻於公眾，不管其是否在該等申請專利範圍中被引用或未被引用。

該摘要被提供，以幫助讀者迅速地查明該技術揭示內容之本質。以該理解所提出者為其將不被使用於解釋或限制該等申請專利範圍的範圍或意義。此外，在各種實施例中，於該前面詳細敘述中之各種特色被組織在一起，以使該揭示內容合理化。此揭示內容的方法應不被解釋為需要所主張之實施例，以需要比在每一申請專利範圍中被明確地引用者更多的特色。反之，如以下申請專利範圍反映，發明主題在於少於單一揭示實施例的所有特色。如此，以下之申請專利範圍據此被併入該詳細敘述，使每一申請專利範圍獨立存在地當作分開主張的主題。

Claims

一種用於增強立體聲音頻的系統，該系統包含：一處理器，被建構成限制該音頻差異對加總之比率；至少一個分頻網路，被建構以便將左及右音頻輸入訊號的每一者分開成至少二個頻段，及可調整以設定該分頻網路之頻率及濾波器階數；至少二個壓縮器，被建構成對藉由該分頻網路所建立的每一頻段中之輸入訊號作出回應來產生左及右輸出訊號，及具有在閾值壓縮比率以上、在閾值壓縮比率以下、及最大增益的可調整目標位準；一二通道環繞處理器，可調整來在多數個維度中設定所感受音場展開之效果；一左及右等化器，被建構成接收該左及右音頻輸入訊號且如所想要地塑形該頻譜特徵；及一軟剪輯器，以限制短暫地超過一滿刻度輸出的左及右訊號之感受失真。
如申請專利範圍第1項的系統，其中該系統係可調整，以產生想要之聲音收聽模式。
如申請專利範圍第1項的系統，其中該分頻網路之濾波器階數係第4階。
一種用於對一立體聲音訊產生所感受之額外寬度、深度及高度的系統，包含：一差異通道寬度調整；一差異通道反饋延遲迴圈，具有藉由一差異延遲增益調整所調整之輸出；一加總器，以加總該寬度調整及該差異延遲增益調整的輸出，該加總器輸出係與一立體聲通道加總，並倒相地(180度相移)與另一立體聲通道加總；及一加總通道反饋延遲迴圈，具有首先藉由一加總延遲增益調整所調整且接著與該左及右通道結合之輸出。
如申請專利範圍第4項的系統，其中該系統係可調整，以產生所想要之聲音收聽模式。
一種用於增強一揚聲器之低頻響應的壓縮器架構，該架構包含：一等化器，被建構成對用於低音增強或剪輯之想要數量的輸入音頻響應塑形；一分頻網路，以將該低頻段分成二個頻段，該第一頻段係該上低頻段，且該第二頻段係該下低頻段；一壓縮器，用於處理該第一頻段，被建構成對該輸入音訊之低頻部份的能量位準作出回應來產生輸出訊號；一壓縮器，用於處理該第二頻段，被建構成對該輸入音訊之下低頻部份的能量位準作出回應來產生輸出訊號；一高通濾波器，被建構成移去不能被該揚聲器所再現之頻率；一加總器，以再結合第一及第二頻段與該音訊的中間及高頻段部份；及一軟剪輯器，以將短暫之訊號偏移限制進入該揚聲器的失真區域。
如申請專利範圍第6項的架構，其中該架構係可調整，以產生想要之聲音收聽模式。