TWI491277B - 動態音量控制和多空間處理保護（二） - Google Patents

Description

動態音量控制和多空間處理保護(二)

本申請案是有關於美國臨時專利申請案US 61/114,684(於2008年11月14日由Christopher M. Hanna,Gregory Benulis及Scott Skinner提出申請)，以及US 61/114,777(於2008年11月14日由Christopher M. Hanna及Gregory Benulis提出申請)；這兩件申請案納為本案之參考資料。本申請案亦有關於共同審理中的美國臨時專利申請案　　　　 (Attorney’s Docket No. 56233-427─THAT-26)，由Christopher M. Hanna,Gregory Benulis及Scott Skinner與本申請案同時提出；並且受讓給本受讓人。

本應用乃關乎聲音訊號處理，尤指聲音訊號之音量控制及多空間處理保護。

觀看電視之際，音量的改變可能會使人煩躁，且往往需要觀看者手動調整音量。有一例子即是，轉換電視頻道時往往會發生可察覺音量(perceived volume)的變化。另一例子則是，電視節目與商業廣告之間可能產生之可察覺音量變化。這些大的相對變化，一般歸因於該廣播點欠缺位準控制，或者欠缺製作之際所引入之訊號壓縮。感知之響度增多，有一些不為人知的原因即是多元空間處理。在工作室進行某些節目材料中之聲音處理時，將二聲道系統之環繞空間效果(模擬環繞)引入。倘若此一類型之廣播聲音於電視中再予處理，以引入二聲道環繞效果(一如目前眾多電視機型之做法)，感知之位準可能會劇烈變化。額外的空間處理，可導致中心影像(一般為對話)幾乎難以理解。在所有情況下，自動音量控制技術可讓收聽者之不適感極小化，並維持一個較為一致之音量位準。當專心調整該廣播點之音量位準時，似乎對此一問題之緩和少有助益。事實上，隨著高動態範圍數位電視(DTV)廣播之演進，電視收視者目前已可察覺較廣之響度差異。

依據所揭露的系統與方法之一方面，一系統提供動態控制其包括左右聲道訊號之立體聲節目的感知音量，包含：一動態音量控制器，其組成與配置方式可維持該立體聲節目於感知之定常音量位準；以及超量空間處理保護處理器，其組成與配置乃供控制其由左聲道訊號減去右聲道訊號(L-R)之函數所產生之差訊號(difference signal)位準，相對於其由右聲道訊號加上左聲道訊號之函數所產生之和訊號(sum signal)位準；而且超量空間處理保護處理器進行聲音訊號處理，俾得以控制差訊號(L-R)之增強。

依據另一方面，一系統提供動態控制其包括左右聲道之立體聲訊號節目的感知音量，乃包含：動態音量控制器，其組成與配置方式可維持該立體聲節目於感知之定常音量位準；以及節目轉換偵測器，其組成與配置可提供一節目轉換訊號，指出左聲道與右聲道訊號已降低至閥限位準以下至少持續一閥限期，因而促成左右聲道訊號之聲音位準上有一可能之改變；而且動態音量控制器乃對節目轉換訊號進行回應。

依據又另一方面，一系統提供動態控制其包括左右聲道之立體訊號聲節目的感知音量，乃包含：動態音量控制器，其組成與配置方式可維持該立體聲節目於感知之定常音量位準，而該動態音量控制器至少包括其對高低上升(Attack)與釋放(Release)比閥限值進行回應之壓縮器，俾得以界定感知之輕聲、常態與大聲的音量位準。

仍然依據又另一方面，一系統提供動態控制其包括左右聲道之立體聲訊號節目的感知音量，乃包含：超量空間處理保護處理器，其組成與配置乃供控制其由左聲道訊號減去右聲道訊號(L-R)所產生之差訊號位準；以及可供形成差訊號之一輪廓濾波器。

依據又另一方面，一系統提供動態控制其包括左右聲道之立體聲訊號節目的感知音量。此一系統包含：超量空間處理保護處理器，其組成與配置乃供控制其由左聲道訊號減去右聲道訊號(L-R)所產生之差訊號位準；以及可供形成差訊號之一輪廓濾波器。

現在探討實施方式之圖說。其他實施方式，亦另外使用或取代使用。明顯可知或不必要的細節，可予省略，以便節省篇幅或使說明更為有效。反之，某些實施方式之實作，可不必具有所揭露之一切細節。

動態音量控制(DVC)系統

說明一DVC系統係用於動態控制一聲音訊號之音量。該系統，其組成與配置方式於突發情況發生時可供動態操持並修改音量。此處所描述之實施方式，其組成與配置可供維持聲音頻帶應用於感知之定常音量位準。該DVC系統可屬完全數位式，且實作於軟體(C，組合語言等)或數位硬體(HDL描述)上可以經濟有效，雖然該系統應屬完全類比式或混合類比數位式系統。市場的應用包括電視聲音、DVD播放器聲音、機頂盒(STB)聲音、收音機聲音，以及其他高度傳真性(hifi)與非高度傳真性(non-hifi)音響產品。如果未有此處所描述之該類型DVC系統，則當一廣播或來源內之節目材料改變時，或當聲音廣播或來源改變時，感知之音量位準可能劇烈變動。此等音量變化可能會使人煩躁，且往往需要收聽者之手動音量調整。一特定例子，即是轉換電視頻道時所發生之音量變化。另一例子，如電視節目與電視廣告間之音量變化。在此二例子中，DVC系統即可消除收聽者之不適感，並維持一個更為一致之音量位準。

圖1顯示此一DVC系統100之一個實施方式。該系統100接收二個輸入訊號：在輸入102處之一左聲道訊號L，以及在輸入104處之一右聲道訊號。在所描述之此一實施方式中的該DVC系統構造乃基於一古典壓縮器設計(THAT公司Design Note 118)之數位實作，僅可能於數位實作中具有彈性與額外修飾。系統100包括一RMS位準偵測器110用於提供一訊號表示該等左右聲道訊號L與R之該RMS平均值之和、對數(Log)變換方塊112，以及一訊號平均AVG方塊114。對數變換方塊112將該RMS位準偵測器110之輸出，由線性域變換為對數域(logarithmic domain)。系統100回應一些控制訊號各指示某一情況是否存在而須從該系統回應。該系統100亦包括一主處理器(未顯示)，其組成與配置在於在於進行該DVC系統100之作業。所解說之實施方式回應一些控制訊號，包括：一目標位準訊號係由該目標訊號產生器116所提供、一上升閥限訊號係由該上升閥限訊號裝置118所產生、一釋放閥限值(未顯示)、一閘道閥限訊號係由閘道閥限訊號裝置120所產生、一上升比閥限值(未顯示)、一釋放比閥限值(未顯示)、一比例訊號係由該比例訊號裝置122所產生，以及由靜音鎖定裝置124回應一節目轉換偵測器(PCD；未顯示)所產生之一靜音鎖定訊號。裝置116、118、120、122可僅屬便於使用者調整之控制器。裝置124可經配置以接收來自電視頻道轉換時之控制器之一訊號，或者來自當輸入102與104二者皆已靜音時之一靜音偵測器(未顯示)。該目標位準訊號116以分貝(dB)表示其位準，相對於全尺度輸入，即該目標音量。該上升閥限值118，表示於該上升時間(attack time)降低N倍(N可為任意數)之前，REF一定超出AVG值之dB數；在一實施釋例中，N=10。該釋放閥限訊號，表示於該釋放時間(release time)降低M倍(M可為任意數)之前，REF一定低於AVG值之dB數；而在一實施釋例中，M=10。該閘道閥限值120，表示於所有左右聲道增益調整鎖住之前，REF可低於AVG值之量(負dB數)。該上升比閥限值，表示於該音量控制器開始衰減輸入訊號之前，REF可超出目標位準訊號116之絕對量(以dB表示)。該釋放比閥限值，表示於該音量控制器開始添加增益至輸入訊號之前，REF可低於目標位準訊號116之絕對量(以dB表示)。該比例訊號122，則依所要之壓縮比進行AVG值調整。

目標位準訊號116，乃由對數變換方塊112之輸出減去訊號加法器126，因而提供REF訊號予其由該訊號平均AVG方塊114、一比較器128及一第二比較器130。該REF訊號表示該輸入訊號相對於所要收聽閥限值之音量位準。該AVG訊號可視為瞬間(先於上升或釋放處理)之理想增益推薦值。該訊號平均方塊114之輸出即是該AVG訊號，該訊號為該REF訊號平均值之函數。該AVG訊號，施加於該訊號加法器加法器132，並於該處添加至該上升閥限訊號118。在一類似方式中(未顯示)，該AVG訊號乃與一釋放閥限合計。該AVG訊號亦施加於該訊號加法器加法器134，並於該處添加至該閘道閥限訊號120。該訊號加法器132之輸出，施加於該上升閥限比較器128，並於該處與該REF訊號進行比較；此時該訊號加法器134之輸出，施加於該閘道閥限比較器130，並於該處與該REF訊號進行比較。該AVG訊號亦由該訊號倍增器136經由該比例訊號122予以倍增。該比較器128之輸出，施加於該上升/釋放選擇方塊138，從而該處提供一Att(上升)訊號或者一Rel(釋放)訊號予該訊號平均方塊114，端視該靜音鎖定訊號124之現況而回應。該釋放閥限值AVG(未顯示)之輸出亦與該REF訊號進行比較，並施加於上升釋放選擇方塊。該比較器130提供一輸出至訊號平均方塊114之該Hold輸入。最後該訊號倍增器136提供一輸出至一對數線性(log-to-linear)訊號變換器140，從而由該處提供一輸出施加於各個該等訊號倍增器142與144，於該處分別標度其由對應該等輸入102與104所提供之該等左右聲道訊號，因而提供左右聲道訊號之修飾輸出Lo與Ro。

參考圖1，該RMS位準偵測器110感應該輸入訊號的聲音位準。應該注意的是，在顯示RMS位準偵測器的同時，可使用任何型態的訊號位準偵測器。例如，一峰值偵測器、平均偵測器、以感知為主的位準偵測器(譬如ITU1770響度偵測器或CBS響度偵測器)，或可使用來感應聲音位準的其他偵測器。這些位準偵測器通常具有可動態與獨立調整的時間常數。一種調整這些時間常數的方法係為依據該輸入訊號之封包或一般形狀，以致於該時間常數會隨著該訊號改變。在其他實施例中，該時間常數是固定的。為了簡化資料處理，聲音位準可使用對數轉換方塊112轉換成對數域，如圖所示。在一多頻帶系統中，一分開的RMS偵測器可使用於各個頻帶。該訊號平均方塊114係予以架構與排列以計算REF相對於上升與釋放時間的平均。該訊號平均方塊114的輸出訊號AVG係經由倍增器136，藉由所要之壓縮比來調整，以產生欲施加的增益值。最後，該增益可藉由該對數線性轉換器140而往後轉換成線性域(linear domain)，以施加到左右訊號L與R，以便產生修飾的左右訊號Lo與Ro。

該目標位準訊號116所表示之一目標輸出位準，係藉由該對數變換方塊112輸出處之所感測位準中予以減去，以決定真實與所要聲音位準間之差異。此一差異，表示該輸入訊號相對於該目標位準訊號116之位準，稱為參考(REF)訊號。該目標位準訊號可為一使用者輸入，如一簡單旋鈕或其他預設值，因而控制所要之聲音位準。此一閥限值可為固定，或者可依較佳壓縮位置之輸入訊號位準相對於輸入動態範圍之一函數來變動。一旦取得REF訊號，即可作為一輸入提供該平均方塊114、上升閥限比較器128及閘道閥限比較器130。上升閥限比較器128之輸出，施加於該上升/釋放選擇方塊138，而在該處接收來自一節目轉換偵測器之一MuteHold訊號124。

該閘道閥限訊號120，當於添加至現有平均值AVG時，表示該最低REF值於左右聲道增益調整(142與144)鎖住之前能夠達成。該閘道閥限比較器130接收該瞬間訊號位準(REF)訊號，並決定REF所表示之聲音位準是否減降至該一定閥限值以下。如果該瞬間訊號位準(REF)多於該閘道閥限值之量，而該量低於方塊114輸出處出現之該平均訊號位準(AVG)，則施加於該訊號路徑中訊號之增益保持定常，以迄該訊號位準上升至該閥限值之上。其用意在於防止該系統100施加更多增益至甚低位準輸入訊號，如雜訊。在一無限鎖定之系統中，該增益可以永遠固定，以迄該訊號位準上升為止。在一缺漏鎖定之系統中，增益可緩慢加多(遠慢於釋放時間)。在一實施方式，此種閘道鎖定閥限值可予以調整；而在另一實施方式，閘道閥限值134所設定之閥限值可予以固定。

節目轉換偵測器或MuteHold，於輸入為「無聲」時進行感測。當使用者轉換電視(TV)頻道，兩個聲道間之聲音位準可能改變，大為增加或減少。一般而言，電視機廠商會使頻道於轉換時出現靜音，使觀視者不致厭煩聲音之暫態現象。節目轉換偵測器之設計，藉由確定聲音位準是否減降至一預定閥限值(MuteLev)之下來查核此種靜音，並持續一預定時間量(MuteTime)。如果該瞬間聲音位準(REF)居於該閥限值之下有一段期間或「靜音時間」，則可偵出節目轉換。如果偵出節目轉換，則該等上升與釋放時間(稍後有更詳盡說明)之速度則會增加。隨著速度增加，若由大聲頻道轉換至輕聲頻道，則所增加之釋放時間可令更快的增益增加，以符合目標聲音輸出位準。反之，若由輕聲頻道轉換至大聲頻道，則所增加之上升時間可令增益更快速增加，以符合目標。如果聲音位準於「靜音時間」截止前上升至閥限值之上的話，則無法偵出節目轉換。在替代實施方式，「靜音時間」與靜音閥限值可予以固定、使用者可調整、改變，或其他方式。

圖2說明該節目轉換偵測器作業上之一靜音偵測演算法之狀態圖的一個實施方式。作業200包括三個狀態：靜音關閉(MUTE OFF)狀態202,靜音開啟(MUTE ON)狀態208及靜音鎖定(MUTE HOLD)狀態212。在MUTE OFF狀態202中，該訊號加法器加法器126之REF訊號可與在204處之MuteLev閥限位準進行週期性比較，以確定究係REF>MuteLev或者REF<MuteLev。如果REF>MuteLev，則該作業停留於狀態202，並於該狀態繼續。在此一狀態中，MUTE ON=0,MUTE HOLD=0，而該等上升與釋放時間皆處於正常設定值。唯如REF<MuteLev，則偵出靜音，而作業由206處過渡到狀態208 MUTE ON。一旦過渡到狀態208，MUTE ON=1，且於狀態208，該節目轉換偵測器從而確定靜音情況是否停留一預定期間。如果該靜音情況並未持續夠久，且REF>MuteOffLev發生在計時器過期之前的話，該偵測器則過渡回到狀態202。此可能發生於節目無聲暫停時。然而，當計時器確定MuteTime已經過期，節目轉換已經發生。在REF>MuteOffLev歸返之此一狀態，該偵測器將由201處過渡至MUTE HOLD狀態212。在此一狀態下，該等上升與釋放時間會加速，以至相對大聲之訊號轉為輕聲，而相對輕聲之訊號則於一預定時限(MuteTime)轉為大聲。在圖2中，在狀態208計時器所顯示之設定值會與狀態212中相同。顯然，此等設定值亦可不同。而在狀態212，倘若REF於MuteTime過期之前降低至MuteLev設定值以下(亦即，REF<MuteLev)，狀態即由214處過渡回到狀態208。然而，倘若MuteTime確實過期，偵測器將由216處過渡回到狀態202。

在一實施方式中，MuteTime(靜音時間)與MuteLev(靜音位準)可供調整。於既定之實施方式中，該靜音時間與該靜音位準亦可固定。該靜音閥限值經設定低於該閘道閥限值。該靜音偵測演算法可以在自動或手動模式下作用。在自動模式下，該系統100於一頻道轉換之際偵出靜音情況。該節目轉換偵測器亦可於手動模式中作業，其間由電視機或其他裝置所接收之「靜音」訊號指出頻道正在轉換。進一步，該節目轉換偵測器亦可接收來自使用者遙控之訊號，以譯解使用者是否轉換頻道。該系統100亦可利用上升與釋放閥限值進行作業。在既定時間窗，如果聲音位準跳至其穿越上升閥限值118之界限，該系統100則可於「快速上升」模式下作業。在一實施方式中，如果REF藉由上升閥限值超出AVG，那此一快速上升模式會增加上升時間常數，以便快速降低此增加聲音位準之增益。同樣地，如果該穿越釋放閥限值，則該系統會於快速釋放模式下作業，而該增益快速地增加。這些上升與釋放時間常數彼此間可獨立調整，且於多頻道系統之高頻帶與低頻帶間亦然。

在某些實作上，施加於輸入訊號之最大增益可予以限制。此即限制其施加於輕聲段之增益量。如果大聲段(電影中雷聲)緊隨於輕聲段之後，則未經限制之增益於上升時間之增益降低前可能產生重大聲音過衝。

平均方塊114接收該等REF、上升、釋放及鎖定訊號，並基於該等上升、釋放及鎖定訊號之函數而決定該REF訊號之該平均值(AVG)。隨後可藉由施加到原始訊號的壓縮比率來調整AVG訊號，以用於音量控制。該AVG訊號表示以上升或釋放時間常數所處理之該REF訊號。通過該平均方塊114之REF漣波一旦發生變化而影響AVG訊號，首須依所要之壓縮比予以調整。應該理解的是，系統100並不會無限地壓縮。一旦該AVG訊號之值依壓縮比予以調整，該AVG訊號即經由比例設定裝置122與倍增器136乘以-(1-比值)。因此，以4:1壓縮比為例，即可對該AVG訊號乘以-(1-1/4)或-3/4。所以，如果聲音為20dB(閥限值之上)，則該AVG訊號即等於20dB(在上升時間常數消逝之後)。將20dB乘以-3/4，產生之值為-15dB。因此，閥限值之上的20dB聲音，於施加-15dB增益之後即衰減至5dB。20/5=4，此即4:1壓縮比。

施加於該訊號之該壓縮比可屬單一斜率比。例如，4:1比可施加於該進入訊號，端視該位準閥限值而定。如果AVG在該閥限值之上，則該訊號減少四倍(以上升比率)。反之，如果AVG在閥限值之下，則該訊號放大四倍(以釋放比率)。

在另一實施方式，壓縮比可以不同，端視該AVG訊號究係高於或低於裝置116所提供之該目標位準閥限值而定。舉例言之，倘若該AVG訊號高於該目標位準閥限值，則該訊號可以減少四倍(如前例所示)。相對之下，倘若該AVG訊號低於該閥限值，則可施加不同比例以放大該輸入訊號，稱為1.5:1比率。此種配置可令大聲訊號於比例閥限值之上進行壓縮，並可保持該聲音位準可供輕聲對話(如低語)。以上所描述之配置可視為電影模式；拿掉大聲訊號之刺耳波緣，但讓輕聲訊號(樹葉沙沙聲等)得以維持原來位準。此乃大聲音量設定值之一良好模式。因此，可望達成更完全動態範圍，而仍壓縮大聲煩人訊號。另一配置方式，則涉及該AVG值於該位準閥限值之上或之下的重度壓縮(如10:1)。重度壓縮於此意指「夜間模式」，因可收聽節目之所有聲音(大聲與輕聲二者)，而無須音量轉大(對輕聲)或轉小(對大聲)。夜間模式乃低音量設定值之良好模式，往往受到深夜時段觀視者之喜愛。

更進一步，另一實施方式在於考量高與低上升釋放比閥限值之使用。在此種實施方式中，二個閥限值界定一響度空間之三個區域：輕聲、常態及大聲。在其中各窗口，可施加不同之壓縮比。舉例言之，比例1.5:1可用以放大輕聲訊號，比例1:1可用以保持常態訊號，而比例4:1可用以衰減大聲訊號。在此一多窗口系統，原始動態範圍可更準確保持，而邊緣之大聲與輕聲訊號可分別予衰減或放大。

最後，若於該對數域進行處理，則在施加增益於該輸入訊號之前，算出之壓縮比可於140處上「線性化」。

圖3顯示一單頻道系統300，其中一個DVC系統302可施加相同的增益至該等左聲道(L)與右聲道(R)訊號。特定地，如圖3所示該DVC系統302之輸出(由對數線性訊號變換器140提供)分別動態設定各放大器308與310之增益，從而放大其施加於該系統300之二的輸入對應的左右聲道訊號，以提供Lout與Rout訊號在輸出316與318處。DVC系統302可對各個L與R訊號之整個頻率範圍回應，或者僅回應各訊號之選取頻帶，例如圖3所示，高通濾波器312與314各僅個別L與R訊號之高頻部份通過至該DVC系統302，因而後者僅就各訊號之高頻內容回應。

或者，一多頻道系統之組成方式可供少數精選頻道由其各自DVC系統予以個別處理，因而獨立控制該等L與R訊號。如圖4所示，雙頻道系統400採用兩個DVC系統406與408以提供L與R各訊號，因而施加於該等輸入402與404之L與R訊號獲有獨立之增益控制。如圖所示，該L訊號施加於一高通濾波器410及低通濾波器412，而該R訊號施加於該高通濾波器414及低通濾波器416。在圖4含有高頻道與低頻道之一雙頻道系統中，一DVC系統(406與408)可藉由施加各DVC系統之輸出至高和低通濾波器之個別之輸出，而可施加增益至高頻道L與R訊號。特別地，施加DVC系統406之輸出，以控制各個該等放大器418與420之增益，而放大器418與420乃接收並放大高通濾波器410與412之高頻輸出。同樣地，施加DVC系統408之輸出，以控制422與424各放大器之增益，而放大器422與424乃接收並放大低通濾波器412與416之低頻輸出。該等放大器418與420之輸出經添加至訊號加法器426，因而於輸出428處產生輸出訊號Lout；該等放大器422與424之輸出，則添加至訊號加法器430，因而於輸出432處產生輸出訊號Rout。

在另一實施方式，如於多頻道訊號中想要進行各個L與R訊號之獨立增益控制，則L與R各訊號之各頻帶可使用個別DVC系統。進一步，捨去多頻道系統，亦可使用一高通濾波器以消除低頻部份，而配合其不回應低頻之系統，如圖3所示。

關於配合該多頻道DVC系統所使用之濾波器，各接鄰頻道(為低通與高通頻道之雙頻道系統)間之交叉頻率(Crossover frequency)可予以調整。讓該交叉頻率固定不變，亦有可能。其中一個實例係為基於導出式濾波器(Derived filter)數位實作來交叉。導出式濾波器之說明，可參照THAT公司Application Note 104,Audio Handbook (5.2.4節)。導出式濾波器實作之一範例，其中交叉利用第二級Butterwortrh LPF及所得的HPF，合計為一單元，如圖5所示。在另一範例，交叉乃利用第四級Linkwitz-Riley濾波器，合計為一單元，如圖7所示。在單頻道音量控制上，高通濾波器則控制RMS偵測器之輸入。

多空間處理保護(MPP)

電視廠商往往將虛擬環繞(擬似環繞)技術(如SRS Tru-Surround,Spatializer等)納入二聲道電視聲音輸出路徑中。此種二聲道電視聲音，可能傳到外接擴音器，或者安放於電視機座之擴音器。此等虛擬環繞技術，藉由操縱及增強目前於立體廣播中之差頻道(L-R)，而製造環繞聲音之幻覺。收聽者仍然察覺完整無缺之中心影像(L+R)，唯亦往往聽到差頻道(L-R)，不論加寬攝影棚，或者作為位居擴音位置以外的源點。此一類型之空間增強，往往於聲音節目規劃之際進行。這特別適用於為了吸引觀眾注意力而增強的電視廣告。當聲音節目有兩串聯階段的空間增強(如於製作點及在電視聲音處理上)時，其聲音品質便可能大打折扣。預先處理之聲音，相對於L+R能量，較易於產生明顯之L-R能量。空間增強處理之第二級、串級階段傾向於更增加L-R能量之量。最近研究亦已顯示，超量之L-R增強乃收聽者疲累的主因之一。同樣地，可能大為增加音量。

因此，依據本發明之一個態樣，可提供一MPP系統。在一實施方式，在電視之立體增強技術之前，該MPP係一雙重處理保護(DPP)系統乃屬電視聲音訊號接收及回播系統之一部份。該MPP系統，此後意指擬似環繞訊號處理器。釋例中之DPP系統，其所處理之聲音訊號可令製作點所引入之差(L-R)增強極小化；亦即，極小化其相對於和(L+R)訊號之差(L-R)訊號能量位準。此可令電視之空間增強技術得以心理聲學取悅聽眾的方式來處理聲音訊號。該DPP系統於電視之空間增強聲音處理前之串級，已獲證明在緩和雙空間處理之刺耳效果上十分有效。在一實施方式，該DPP系統乃屬完全數位式，且可經濟有效利用軟體(C,組合語言等)或數位硬體(HDL描述語言)予以實作。應該理解的是，該DPP系統可屬完全類比式，或屬類比與數位組件之混合。

在一實施方式，相對於相應的L+R位準，該DPP系統會減少L－R增強。該實施方式，降低多元二聲道空間效果處理之效果。此一系統之實施方式，如圖8之800處所示。左聲道訊號L與右聲道訊號R，分別施加於系統800之輸入802與804。訊號L與R，施加於其由二訊號加法器806與808所表示之矩陣。訊號加法器806與808所構成之矩陣，乃提供和(L+R)與差(L-R)訊號。

在和(L+R)路徑中，該訊號一般未受影響。該和訊號，通常含有聲音內容，並不必然須予局部化。然而，在替換之實施方式中，進行頻率輪廓形成可增強聲音內容，諸如對話。如圖示，和訊號於訊號倍增器810處先經乘以中心(Center)常數，始可提供予二訊號加法器812與814所繪示之矩陣。中心常數使中心影像(L+R)之位準於必要時得予以調整，以協助對話之理解。L+R與L-R訊號相加，乃於輸出816處提供左聲道輸出訊號L；而由L+R減去L-R，則於輸出818處提供右聲道輸出訊號R。

在圖8所繪示之實施方式，大多數處理乃發生於差路徑中。對L+R與L-R進行比較，可決定L-R訊號相對於L+R之位準。比較之前，和(SUM)與差(DIF)此二訊號可分別通過高通濾波器820與822，諸如擴音器頻率響應並未包括低頻之情況。右聲道訊號R。L-R DIF訊號可進而通過多頻道等化器824，以便加重耳朵最敏銳之頻率，亦即中頻範圍，而補足L-R訊號之可察覺響度位準。等化器824，可讓差聲道位準之偵測取決於頻率。例如，於處理廉價電視擴音器的有限低音響應時，可最小化低頻訊號。而高頻可予以最小化，以限制暫態聲音事件之響應。一般言之，中範圍頻率，若於耳朵最敏銳時，可經等化器以掌控差位準偵測。一旦算出差與和訊號之位準，DIF/SUM比即可確定。

這些訊號的每一個會運行經過個別訊號位準偵測器828與830。上列偵測器皆可使用，諸如RMS位準偵測器，雖則任何類型之位準偵測器(諸如上述各偵測器)亦可使用。同時，此種處理，全部可於對數域進行，俾經由對數域處理方塊832與834予以處理而增進效率。

該等方塊832與834之輸出，施加於訊號加法器，其中所處理之SUM訊號乃由所處理之DIF訊號中減去。在對數域中由一訊號減去另一訊號，即有如提供一訊號，其於線性域中為該過程SUM訊號之比對DIF訊號之比。一旦算出L+R與L-R訊號之位準(其中L-R訊號位準於位準偵測之前可能已然等化，以增進中範圍頻率)，此二個訊號位準乃由比較器838予以比較，以便預設閥限值840。二個訊號間之比((L-R)/(L+R))乃與比較器838之閥限比進行比較，以決定所擬推薦之L-R增益調整。限制器階段842，可用以限制其施加於L-R訊號之增益的數量與方向。所繪示之實施方式，限制增益於0dB，因而僅容許L-R訊號之衰減，雖則某些應用可能想要放大L-R訊號。一平均階段844，以一相對較長之時間常數將該限制器階段842之輸出進行平均，因而防止該DPP系統追蹤短暫的暫存聲音事件。由線性域方塊846變換回線性域之後，該L-R訊號之位準因而由該訊號倍增器848予以調整，以達成目標比率。

即若未有多階段空間處理，目標比(L-R)/(L+R)可設定低，俾可如節目對話得以增進理解。

另一雙重處理保護之方法與系統，即在於「預告」其對L-R訊號所進行之預先處理，並由該預告補足預先處理。舉例言之，如果SRS Tru-Surround已知用於L-R，則訊號可因此補足以移除L-R增強。或者，訊號能量可予隨時監視，以推斷其對L-R訊號所進行之預先處理。經此演繹，推斷可藉移除任何L-R增強予以補足。預先處理可能改變差聲道(及和聲道之類)之頻率響應，以及L-R/L+R比例。預先處理器之反轉濾波器，於現有L-R/L+R比調整仍在使用之時可施加於各路徑。

進一步，當圖8所示之該DPP系統作為一前饋系統，其中DIF訊號之感測先於可變增益控制放大器848，一反饋系統，而於可變增益控制放大器之後進行和與差訊號位準之偵測。

組合DVC與DPP

由於各DVC與MPP皆提供增進之收聽經驗，二者可予組合以結合雙方優點。有許多方式，可以結合DVC與DPP方塊。一個有用的拓撲例子，首先置放DPP方塊902，繼而以串級設計DVC方塊904，如圖9所示。在此一實施方式，L與R訊號施加於DPP方塊902之輸入906與908。DPP方塊902，其輸出910與912之L’與R’訊號，施加於DVC方塊904之二輸入914與916。DVC方塊之輸出918與920，則提供個別輸出訊號Lo與Ro。此種串級設計，可讓DPP方塊先行移除差(L-R)訊號增強，從而以DVC方塊維持維持其立體聲節目之感知定常位準，而無需周圍能量的存在。

另一拓撲例子，則將DPP方塊1004置放於DVC方塊1002之反饋路徑中，如圖10所示。該等L與R輸入，分別施加於輸入1006與1008。此二訊號施加於矩陣(由訊號加法器1010與1012表示)，因而產生SUM(L+R)訊號及DIF(L-R)訊號。該DVC方塊1002的輸出1014與1016提供輸出訊號Lo與Ro。此二個輸出1014與1016提供反饋路徑之二反饋訊號。特別地，該等Lo與Ro訊號施加於矩陣，以加法器1018與1020顯示，因而Lo+Ro形成DPP方塊1004之一個輸入，而Lo-Ro則形成DPP方塊1004之另一個輸入。DPP方塊1004之輸出，表示所校正之增益，從而以訊號倍增器1022施加於DIF訊號；倍增器之形式，可屬可變增益控制放大器。應該理解的是，雖然結合DVC與DPP方塊之二實施方式如圖9與圖10所繪示，其他組合方式仍屬可能。

因此，目前所揭露之實施方式，可供增進聲音訊號重製之性能，降低聲音節目規劃上非所要音量變化之效應。

所經討論之組件、步驟、特色、益處及優點，僅在於闡述而已。彼等之中或其相關討論，無一意圖以任何方式限制保護之範圍。其他諸多實施方式，亦可採行。此外，目前所揭露之實施方式，其組件、步驟、特色、益處及優點，可較此處所表明者更少、另增及(或)有所不同。此等亦包括實施方式中，其組件及(或)步驟之不同配置及(或)次序。

除非另行提及，所有測度、價值、評比、名次、大小、尺寸，以及在本規格中所明示之其他規格(包括稍後請求之專利範圍)，乃就大略而言(並非完全真確)。彼等意在有一合理範圍，與其相關功能一致，且與其所屬技術慣例一致。

本發明所引用之所有文章、專利、專利應用及其他出版品，於此納為參考資料。

「意指」一詞使用於一專利範圍請求中時，其意圖及所應解釋乃在於涵蓋所描述之對應結構與材料，以及其同等物。同理，「步驟」一詞使用於一專利範圍請求中時，乃涵蓋所描述之對應動作及其同等物。如未使用此等用詞，則表示該一專利範圍請求並未意圖及不應解釋為，其受限於任一對應之結構、材料或動作，或限於其同等物。

所提及或繪示者，不論是否於專利範圍請求中再予引用，其中無一意圖或應解釋為導致任何組件、步驟、特色、益處、優點或同等物之奉獻予大眾。

保護範圍，僅受限於以下之專利範圍請求。該一範圍所意圖及所應解釋者，即是當根據本規格及下述檢舉歷史時其廣度乃與專利範圍請求中所使用語言之正常意義一致，且及於所有結構上與功能上之同等物。

100．．．DVC系統

102．．．輸入

104．．．輸入

110．．．RMS位準偵測器

112．．．對數轉換方塊

114．．．訊號平均AVG方塊

116．．．目標訊號產生器

118．．．上升閥限訊號裝置

120．．．閘道閥限訊號裝置

122．．．比率訊號裝置

124．．．靜音鎖定裝置

126．．．訊號加法器

128．．．比較器

130．．．比較器

132．．．訊號加法器

134．．．訊號加法器

136．．．訊號倍增器

138．．．上升/釋放選擇方塊

140．．．訊號轉換器

142．．．訊號倍增器

144．．．訊號倍增器

200．．．作業

202．．．靜音關閉狀態

208．．．靜音開啟狀態

212．．．靜音鎖定狀態

300．．．單一頻道系統

302．．．DVC系統

304．．．輸入

306．．．輸入

308．．．放大器

310．．．放大器

312．．．高通濾波器

314．．．高通濾波器

316．．．輸出

318．．．輸出

400．．．頻道系統

402．．．輸入

404．．．輸入

406．．．DVC系統

408．．．DVC系統

410．．．高通濾波器

412．．．低通量波器

414．．．高通量波器

416．．．低通量波器

418．．．放大器

420．．．放大器

422．．．放大器

424．．．放大器

426．．．訊號加法器

428．．．輸出

430．．．訊號加法器

432．．．輸出

800．．．系統

802．．．輸入

804．．．輸入

806．．．訊號加法器

808．．．訊號加法器

810．．．訊號倍增器

812．．．訊號加法器

814．．．訊號加法器

816．．．輸出

818．．．輸出

820．．．高通濾波器

822．．．高通濾波器

824．．．多頻帶等化器

828．．．訊號位準偵測器

830．．．訊號位準偵測器

832．．．對數域處理方塊

834．．．對數域處理方塊

838．．．比較器

840．．．預設閥限值

842．．．限制器階段

844．．．平均階段

846．．．線性域方塊

848．．．訊號倍增器

902．．．DPP方塊

904．．．DVC方塊

906．．．輸入

908．．．輸入

910．．．輸出

912．．．輸出

914．．．輸入

916．．．輸入

918．．．輸出

920．．．輸出

1002．．．DVC方塊

1004．．．DPP方塊

1006．．．輸入

1008．．．輸入

1010．．．訊號加法器

1012．．．訊號加法器

1014．．．輸出

1016．．．輸出

1018．．．訊號加法器

1020．．．訊號加法器

1022．．．訊號倍增器

該等圖式之揭露，乃在於說明實施方式，並非提出所有實施方式。其他實施方式，亦可另予或替代使用。為節省篇幅或為更有效說明，對於明顯可知或不必要的細節，亦可能予以省略。反之，某些實施方式，在實作上則可能並未出現所揭露之一切細節。不同圖式中出現之相同編號，乃意指其相同或相似之組件或步驟。

此處所揭露各方面，當下述說明與伴隨諸圖式(本質上可視為圖解而非限制)一起閱讀時，可獲有更完整認識。圖式並不必然依比例繪製，反之乃在於強調所揭露各原理。在諸圖式中：

圖1為動態音量控制系統之一實施方式的簡化方塊圖；

圖2為狀態圖，說明一節目轉換偵測其作業之一實施方式；

圖3為動態音量控制系統其單頻帶之一實施方式的簡化方塊圖；

圖4為多頻帶動態音量控制系統之一實施方式的簡化方塊圖；

圖5至圖7則為多頻帶動態音量控制系統之頻率響應；

圖8為雙重處理保護系統之一實施方式的簡化方塊圖；

圖9為組合系統配置(包括動態音量控制系統與雙重處理保護系統)之一實施方式的簡化方塊圖；以及

圖10為組合系統配置(包括動態音量控制系統與雙重處理保護系統)之第二實施方式的簡化方塊圖。

Claims (7)

1. 一種用於動態控制其包括左右聲道訊號之一立體聲節目之感知音量(perceived volume)的系統，包含：一動態音量控制系統，其組成與配置方式可維持該立體聲節目的一感知定常音量位準，其中該動態音量控制系統包括一訊號位準感測器，用以感測該等左右聲道訊號位準和之該平均位準；以及一訊號平均方塊，其組成與配置用以提供一上升時間與一釋放時間，而依據一壓縮比產生訊號壓縮，其中該訊號平均方塊更配置成，對於要被應用到該等左右聲道訊號的一增益值，相對於該上升時間和該釋放時間，計算並提供一參考(REF)訊號的一平均值(AVG)作為一輸出訊號，其中該參考(REF)訊號代表相對於所要收聽閥限值的輸入訊號的音量位準；以及一超量空間處理保護處理器，其組成與配置用於控制其由該左聲道訊號減去該右聲道訊號(L-R)之函數所產生之一差訊號位準，相對於其由右聲道訊號加上左聲道訊號之函數所產生之一和訊號位準；其中該超量空間處理保護處理器進行該聲音訊號處理，俾得以控制其相對於該和(L+R)訊號之該差(L-R)訊號。
2. 如請求項1之系統，其中該超量空間處理保護處理器乃與該動態音量控制器串聯。
3. 如請求項2之系統，其中該超量空間處理保護處理器乃串級連接於動態音量控制器之前方，因而首先控制其相對於和(L+R)訊號之差(L-R)訊號增強，從而以該動態音量控制系統維持該立體聲節目的該感知定常位準，而未出現不正常之外圍差異能量。
4. 如請求項1之系統，其中該超量空間處理保護處理器乃居於該動態音量控制系統之一反饋路徑中。
5. 如請求項1之系統，其中該動態音量控制系統對下列一個或多個訊號進行回應：一目標位準訊號，表示該等左右聲道訊號位準之和的該所要音量位準，其中一差訊號表示該感測平均位準與該目標位準訊號間之差；一上升閥限訊號，表示差訊號之該dB數於上升時間增加N倍之前必須在設定點之上；一釋放閥限訊號，表示差訊號之該dB數於釋放時間增加M倍之前必須在設定點之下；一上升比閥限訊號，表示於該動態音量控制系統開始衰減該等左右聲道訊號之前，一差訊號可超出一設定點之該dB絕對量；一釋放比閥限訊號，表示於該動態音量控制系統開始添加增益至該等左右聲道訊號之前，一差訊號可低於一設定點之該dB絕對量；一比例訊號，可依所要之一壓縮比用於調整該感測平 均位準。
6. 如請求項5之系統，其中N與M之值各為10。
7. 一種可供動態控制其包括左右聲道訊號之一立體聲節目之感知音量的方法，該方法包含：動態控制一立體聲節目之一音量位準，因而維持該音量位準於一感知之定常音量位準，其中動態控制該音量位準包括感測該等左右聲道訊號位準和之該平均位準；及提供一上升時間與一釋放時間，而依據一壓縮比產生訊號壓縮，並計算及提供一參考(REF)訊號的一平均值(AVG)作為一輸出訊號，其中該參考(REF)訊號代表相對於所要收聽閥限值的輸入訊號的音量位準；以及控制一差訊號之該位準，其由該左聲道訊號減去該右聲道訊號(L-R)之函數所產生，相對於其添加該右聲道訊號至該左聲道訊號之函數所產生之一和訊號；其中控制包括處理該聲音訊號，因而控制增強其相對於該和訊號(L+R)之差(L-R)訊號。