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      用于數(shù)字音頻信號的多頻帶信號處理器的制造方法_2

      文檔序號:9304128閱讀:來源:國知局
      帶選擇器可因此根據(jù)帶更新調(diào)度控制以哪種順序,以哪一更新速率(多久一次)重新計算或更新任何特定頻帶的信號頻譜值。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,緊接在特定帶中的信號頻譜值的更新之后優(yōu)選地是對所討論的頻帶的電平估計和頻域增益系數(shù)的對應(yīng)更新。重復(fù)頻帶更新調(diào)度可以多種方式設(shè)計,例如通過利用如下文在附加的細(xì)節(jié)并參考附圖所述的所謂調(diào)度矩陣。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,重復(fù)頻帶更新調(diào)度的使用對頻域變換處理器的操作在任何特定頻帶多久被更新,即頻帶更新速率,以及獨立的頻帶被更新的順序方面提供了顯著的可伸縮性。該特征可被開發(fā)以優(yōu)化特定頻帶的更新速率,已知其用于改進(jìn)數(shù)字音頻輸入信號的頻譜覆蓋范圍,即減少由帶響應(yīng)覆蓋的時間-頻率頻譜的調(diào)制或間隙。
      [0018]當(dāng)前多頻帶信號處理器的信號處理功能可由專用的數(shù)字硬件執(zhí)行或可執(zhí)行為運(yùn)行于軟件可編程信號處理器的一個或多個計算機(jī)程序,例程和執(zhí)行線程。每個計算機(jī)程序,例程和執(zhí)行線程可包含復(fù)數(shù)個可執(zhí)行程序指令??蛇x地,信號處理功能可由專用的數(shù)字硬件和計算機(jī)程序,運(yùn)行于軟件可編程信號處理器的例程和執(zhí)行線程的組合執(zhí)行。例如以上提到的每個“頻域變換處理器”,“信號卷積處理器”,“逆頻域變換處理器”,“處理增益計算器”和“電平估計器”,可包含可執(zhí)行于合適的微處理器的計算機(jī)程序,程序例程或執(zhí)行線程,特別是數(shù)字信號處理器。微處理器和/或?qū)S玫臄?shù)字硬件可集成于ASIC或?qū)崿F(xiàn)于FPGA設(shè)備。
      [0019]頻域變換處理器可配置以以多種方式計算M個延遲數(shù)字音頻信號樣本的信號頻譜值而不依靠FFT算法。頻域變換處理器優(yōu)選的實施例使用離散傅里葉變換通過依靠向量乘向量的內(nèi)積計算單個頻帶的信號頻譜值。該頻域變換處理器的實施例配置以:
      [0020]將每個頻帶的信號頻譜值計算為M個延遲數(shù)字音頻信號樣本和對應(yīng)于頻帶的離散傅里葉變換矩陣行的窗口化或未窗口化離散傅里葉變換系數(shù)之間的內(nèi)向量積。
      [0021]逆頻域變換處理器可配置以:通過執(zhí)行一組標(biāo)量向量乘法將更新和保持的頻域增益系數(shù)轉(zhuǎn)換為M個時變?yōu)V波器系數(shù);
      [0022]其中標(biāo)量包含更新或保持的頻域增益系數(shù),而向量包含基于IFFT的合成矩陣的一行或一列的系數(shù)。
      [0023]當(dāng)前多頻帶信號處理器實現(xiàn)的特定信號處理功能可方便地由頻帶增益法則的控制特性定義。處理增益計算器的頻帶增益法則可在不同的頻帶之間不同。在一個示例性實施例,所有頻帶增益法則可配置以提供頻帶中各個信號的動態(tài)范圍壓縮,但特定壓縮參數(shù)諸如壓縮比率和時間常量可在獨立的頻帶之間變化。在一個示例性實施例,頻帶增益法則可在不同的頻帶之間不同,以使預(yù)定義數(shù)量的頻帶的第一子集配置以提供動態(tài)范圍壓縮,另一頻帶子集提供動態(tài)范圍擴(kuò)展或噪聲降低等。
      [0024]優(yōu)選地,處理增益計算器的一個或多個頻帶增益法則配置以提供以下一者:
      [0025]音頻輸入信號的多頻帶動態(tài)范圍壓縮,
      [0026]音頻輸入信號的多頻帶動態(tài)范圍擴(kuò)展,
      [0027]音頻輸入信號的噪聲降低。
      [0028]如在該說明書所使用的,術(shù)語“頻帶增益法則”指代配置以提供關(guān)聯(lián)于音頻輸入信號的特定特征的任何函數(shù),關(guān)系,公式和/或算法。頻帶增益法則可在某些實施例任意定義。
      [0029]本公開的第二方面涉及用戶使用的聽覺儀器。聽覺儀器包含第一麥克風(fēng),用于響應(yīng)于接收聲音而生成第一麥克風(fēng)信號,音頻輸入通道,耦接于第一麥克風(fēng)信號并且配置以生成對應(yīng)數(shù)字音頻輸入信號,根據(jù)任何上述實施例的多頻帶信號處理器,其耦接或連接于數(shù)字音頻輸入信號。多頻帶信號處理器配置用于根據(jù)用戶的聽覺損失接收并處理第一麥克風(fēng)信號。聽覺儀器包含聲音再現(xiàn)通道,用于接收多頻帶信號處理器的處理的數(shù)字輸出信號并轉(zhuǎn)換為傳輸至用戶的可聽聲音。
      [0030]本公開的第三方面涉及處理數(shù)字輸入音頻信號以生成處理的數(shù)字輸出信號的方法,包含步驟:
      [0031]a)通過數(shù)字全通濾波器的級聯(lián)對數(shù)字輸入音頻信號全通濾波,以生成M個延遲數(shù)字音頻信號樣本,
      [0032]b)將M個延遲數(shù)字音頻信號樣本轉(zhuǎn)換為預(yù)定義數(shù)量頻帶的頻域表示N,以計算各信號頻譜值,
      [0033]c)基于信號頻譜值估計預(yù)定義數(shù)量的頻帶的各信號電平,
      [0034]d)基于各信號電平估計和各帶增益法則計算預(yù)定義數(shù)量的頻帶的各頻域增益系數(shù),
      [0035]e)變換頻域增益系數(shù)至?xí)r域表示以生成處理濾波器的M個時變?yōu)V波器系數(shù),
      [0036]f)利用處理濾波器的M個時變?yōu)V波器系數(shù)卷積M個延遲數(shù)字音頻信號樣本以生成處理的數(shù)字輸出信號,
      [0037]g)根據(jù)逐樣本率或預(yù)定義塊速率更新M個延遲數(shù)字音頻信號樣本;其中至少兩個不同的頻帶的信號頻譜值以不同的速率更新并且M和N的每一個為正整數(shù)。
      [0038]根據(jù)處理數(shù)字輸入音頻信號的方法的優(yōu)選的實施例,在M個延遲數(shù)字音頻信號樣本的每個樣本更新,或每個塊更新之后:
      [0039]步驟b)包含利用各信號頻譜值更新預(yù)定義數(shù)量的頻帶子集,
      [0040]步驟c)包含更新頻帶子集的各個信號電平估計,
      [0041]步驟d)包含更新頻帶子集的各頻域增益系數(shù)并保持剩余頻帶的先前頻域增益系數(shù),
      [0042]步驟e)包含將更新和保持的頻域增益系數(shù)轉(zhuǎn)換為處理濾波器的N個時變?yōu)V波器系數(shù)的更新值。
      [0043]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,頻帶子集可僅包含單個頻帶。在后者的實施例,單個頻帶的信號頻譜值更新用于每個步驟f)的執(zhí)行,其中M個延遲數(shù)字音頻信號樣本利用處理濾波器的M個時變?yōu)V波器系數(shù)卷積。其當(dāng)卷積處理器運(yùn)行于先前討論的逐樣本模式時特別有利,因為其通過先前討論的帶更新調(diào)度的合適的設(shè)計使某些頻帶具有高更新速率。
      [0044]優(yōu)選地,不同的頻帶子集根據(jù)預(yù)定義重復(fù)頻帶更新調(diào)度在M個延遲數(shù)字音頻信號樣本的連貫樣本更新,或連貫塊更新之間更新。
      [0045]本公開的第四方面涉及計算機(jī)可讀數(shù)據(jù)載體,包含可執(zhí)行程序指令,配置以使信號處理器執(zhí)行上述處理數(shù)字輸入音頻信號的方法的方法步驟a)-g)以生成處理的數(shù)字輸出信號。計算機(jī)可讀數(shù)據(jù)載體可包含磁盤,光盤,存儲棒或其他任何合適的數(shù)據(jù)存儲媒體。
      [0046]多頻帶信號處理器包括:信號輸入,用于接收數(shù)字音頻輸入信號;數(shù)字全通濾波器的級聯(lián),配置成接收所述數(shù)字音頻輸入信號,并且在所述數(shù)字全通濾波器之間插入的各引出節(jié)點生成M個延遲數(shù)字音頻信號樣本;信號卷積處理器,配置成利用處理濾波器的M個時變?yōu)V波器系數(shù)卷積所述M個延遲數(shù)字音頻信號樣本,以生成處理的數(shù)字輸出信號;頻域變換處理器,配置成將該M個延遲數(shù)字音頻信號樣本轉(zhuǎn)換至頻域表示,以在N個頻帶中提供各信號頻譜值;電平估計器,配置成基于各信號頻譜值計算所述N個頻帶中的各信號電平估計;處理增益計算器,配置成基于各信號電平估計和頻帶增益法則計算N個頻帶的每個的頻域增益系數(shù);以及逆頻域變換處理器,配置成將N個頻域增益系數(shù)轉(zhuǎn)換為該處理濾波器的M個時變?yōu)V波器系數(shù);其中所述頻域變換處理器配置成以不同的頻帶更新速率提供至少兩個頻帶的至少兩個信號頻譜值;并且其中M為正整數(shù),且N為正整數(shù)。
      [0047]可選地,信號卷積處理器配置以逐樣本更新或以塊更新,其中每個塊包含復(fù)數(shù)個數(shù)字音頻信號樣本。
      [0048]可選地,頻域變換處理器配置以:以第一頻帶更新速率計算N個頻帶中的第一頻帶的信號頻譜值中的一個,以比第一頻帶更新速率更低的更新速率計算N個頻帶中的第二頻帶信號頻譜值中的另一個;其中第一頻帶的中心頻率高于第二頻帶的中心頻率。
      [0049]可選地,信號卷積處理器配置以在多個更新中更新,并且其中對每個更新:所述頻域變換處理器配置成更新N個頻帶的子集的信號頻譜值的子集;所述電平估計器配置成更新N個頻帶的子集的信號電平估計的子集;并且所述該處理增益計算器配置成更新N個頻帶的子集的頻域增益系數(shù)子集,并且保持N個頻帶的剩余頻帶的剩余的頻域增益系數(shù)。
      [0050]可選地,頻帶子集由N個頻帶的單個頻帶形成。
      [0051]可選地,逆頻域變換處理器配置以:將更新的頻域增益系數(shù)和保持的頻域增益系數(shù)通過執(zhí)行一組標(biāo)量向量乘法轉(zhuǎn)換為M個時變?yōu)V波器系數(shù);其中包括于標(biāo)量向量乘法的標(biāo)量包含更新的頻域增益系數(shù)或保持的頻域增益系數(shù),并且包括于標(biāo)量向量乘法的向量包含基于IFFT的合成矩陣的一行或一列的系數(shù)。
      [0052]可選地,頻域變換處理器配置以對各頻帶在恒定更新速率更新信號頻譜值。
      [0053]可選地,頻域變換處理器配置以根據(jù)預(yù)定義重復(fù)頻帶更新調(diào)度更新信號頻譜值。
      [0054]可選地,頻域變換處理器配置以將至少一個信號頻譜值計算為M個延遲數(shù)字音頻信號樣本和離散傅里葉變換矩陣的行的窗口化或未窗口化離散傅里葉變換系數(shù)之間的內(nèi)向量積。
      [0055]可選地,一個或多個頻帶增益法則配置以提供數(shù)字音頻輸入信號的多頻帶動態(tài)范圍壓縮,數(shù)字音頻輸入信號的多頻帶動態(tài)范圍擴(kuò)展,或數(shù)字音頻輸入信號的噪聲降低。
      [0056]—種用戶使用的聽覺儀器,該聽覺儀器包含:多頻帶信號處理器;第一麥克風(fēng),耦接于多頻帶信號處理器;和揚(yáng)聲器,耦接于多頻帶信號處理器。
      [0057]—種處理數(shù)字音頻輸入信號以生成處理的數(shù)字輸出信號的方法,包括:通過數(shù)字全通濾波器的級聯(lián)對數(shù)字音頻輸入信號全通濾波,以生成M個延遲數(shù)字音頻信號樣本;將M個延遲數(shù)字音頻信號樣本轉(zhuǎn)換為N個頻帶的頻域表示以計算各信號頻譜值;基于信號頻譜值確定N個頻帶中的各信號電平估計;基于各自的信號電平估計和頻帶增益法則計算N個頻帶的各頻域增益系數(shù);將頻域增益系數(shù)變換為時域表示以生成處理濾波器的M個時變?yōu)V波器系數(shù);利用處理濾波器的M個時變?yōu)V波器系數(shù)卷積M個延遲數(shù)字音頻信號樣本以生成處理的數(shù)字輸出信號;以及根據(jù)逐樣本率或預(yù)定義塊速率更新M個延遲數(shù)字音頻信號樣本;其中至少兩個N個頻帶的至少兩個信號頻譜值以不同的速率更新;并且其中M為正整數(shù),N為正整數(shù)。
      [0058]可選地,該方法進(jìn)一步包括:更新N個頻帶子集的信號頻譜值的子集;更新N個頻帶子集的信號電平估計的子集;更新N個頻帶子集的頻域增益系數(shù)的子集;并且保持N個頻帶的剩余頻帶的剩余頻域增益系數(shù)。
      [0059]可選地,根據(jù)預(yù)定義重復(fù)頻帶更新調(diào)度更新M個延遲數(shù)字音頻信號樣本。
      [0060]一種計算機(jī)產(chǎn)品,包含存儲可執(zhí)行程序指令的非瞬時性介質(zhì),其由信號處理器執(zhí)行將使任何先前的方法被執(zhí)行。
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