Улучшение звукового сигнала fm-стереофонического радиоприемника путем использования параметрического стереофонического кодирования

Улучшение звукового сигнала fm-стереофонического радиоприемника путем использования параметрического стереофонического кодирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область технического применения

[0001] Настоящее изобретение относится к обработке звукового сигнала и, в частности, к устройству и соответствующему способу улучшения звукового сигнала FM-стереофонического радиоприемника.

Предпосылки

[0002] В аналоговой FM-стереофонической радиосистеме (стереофонической радиосистеме с частотной модуляцией) левый канал (L) и правый канал (R) звукового сигнала передаются в среднем-побочном (M/S) представлении, т.е. как средний канал (М) и побочный канал (S). Средний канал М соответствует суммарному сигналу L и R, например, M=(L+R)/2, а побочный канал S соответствует разностному сигналу L и R, например, S=(L-R)/2. Для передачи побочный сигнал S модулируется на подавленной несущей 38 КГц и добавляется к немодулированному среднему сигналу М, образуя обратно совместимый уплотненный стереофонический сигнал. Этот уплотненный сигнал затем используется для модуляции ВЧ (высокочастотной) несущей FM-передатчика, который, как правило, функционирует в диапазоне 87,5-108 МГц.

[0003] Когда качество приема уменьшается (т.е. уменьшается соотношение сигнал-шум в радиоканале), канал S, как правило, страдает сильнее канала М. Во многих реализациях FM-приемника канал S заглушается тогда, когда условия приема становятся слишком зашумленными. Это означает, что в случае слабого ВЧ-радиосигнала приемник переходит на пониженный уровень от стереофонического сигнала к монофоническому.

[0004] Параметрическое стереофоническое (PS) кодирование представляет собой технологию из области кодирования звукового сигнала с очень низкой битовой скоростью передачи данных. PS позволяет кодировать 2-канальный стереофонический звуковой сигнал как монофонический низведенный сигнал в сочетании с дополнительной информацией PS, т.е. с параметрами PS. Монофонический низведенный сигнал получается как комбинация обоих каналов стереофонического сигнала. Параметры PS позволяют PS-декодеру реконструировать стереофонический сигнал из монофонического низведенного сигнала и дополнительной информации PS. Как правило, параметры PS являются зависящими от времени и от частоты, и обработка в PS-декодере, как правило, выполняется в области гибридного блока фильтров, включающего блок QMF. Документ «Low Complexity Parametric Stereo Coding in MPEG-4», Heiko Pumhagen, Proc. Digital Audio Effects Workshop (DAFx), pp.163-168, Naples, IT, Oct. 2004, описывает иллюстративную систему PS-кодирования для MPEG-4. Обсуждение из этого документа, относящееся к параметрическому стереофоническому кодированию, ссылкой включается в настоящее описание. Параметрическое стереофоническое кодирование поддерживается, например, MPEG-4 Audio. Параметрическое стереофоническое кодирование обсуждается в разделе 8.6.4 и приложениях 8.А и 8.С документа стандартизации MPEG-4 ISO/IEC 14496-3:2005 (MPEG-4 Audio, 3^rd edition). Эти части документа стандартизации ссылкой включаются в настоящее описание во всех отношениях. Параметрическое стереофоническое кодирование также используется в стандарте MPEG Surround (см. документ ISO/IEC 23003-1:2007, MPEG Surround). Этот документ также включается ссылкой в настоящее описание во всех отношениях. Дальнейшие примеры систем параметрического стереофонического кодирования обсуждены в документе «Binaural Cue Coding - Part I: Psychoacoustic Fundamentals and Design Principles», Frank Baumgarte and Christof Faller, IEEE Transactions on Speech and Audio Processing, vol.11, no 6, pages 509-519, November 2003, и в документе «Binaural Cue Coding - Part II: Schemes and Applications», Christof Faller and Frank Baumgarte, IEEE Transactions on Speech and Audio Processing, vol.11, no 6, pages 520-531, November 2003. В последних двух документах используется термин «бинауральное кодирование сигнала», который является примером параметрического стереофонического кодирования.

[0005] Даже в том случае, когда средний сигнал М имеет приемлемое качество, побочный сигнал S может быть зашумленным и, таким образом, может сильно уменьшать общее качество звукового сигнала при микшировании в левый и правый каналы выходного сигнала (которые выводятся, например, в соответствии с соотношениями L=M+S и R=M-S). Если побочный сигнал S имеет лишь плохое или среднее качество, существует две возможности: приемник либо выбирает прием шума, связанного с побочным сигналом S, и выводит реальный стереофонический сигнал, либо сбрасывает побочный сигнал S и переходит на пониженный уровень монофонического сигнала.

[0005а] В документе WO 2008/032255 описан декодер, который располагается для модификации зоны наилучшего восприятия пространственного М-канального звукового сигнала путем модификации пространственных параметров. А именно: приемник принимает N-канальный звуковой сигнал, где N<M. М-канальный сигнал может представлять собой звуковой сигнал MPEG Surround, а N-канальный звуковой сигнал может представлять собой стереофонический сигнал. Блок параметров определяет пространственные параметры, связывающие N-канальный звуковой сигнал с М-канальным звуковым сигналом, и блок модификации модифицирует зону наилучшего восприятия пространственного М-канального звукового сигнала путем модификации, по меньшей мере, одного из пространственных параметров. Затем блок генерирования генерирует пространственный М-канальный звуковой сигнал путем повышающего микширования N-канального звукового сигнала с использованием, по меньшей мере, одного модифицированного пространственного параметра.

Краткое описание изобретения

[0006] Первая особенность изобретения относится к устройству для улучшения звукового сигнала FM-стереофонического радиоприемника. Устройство генерирует стереофонический звуковой сигнал. Звуковой сигнал, который необходимо улучшить, может представлять собой звуковой сигнал в представлении L/R, т.е. звуковой сигнал L/R, или, в альтернативном варианте осуществления изобретения, - звуковой сигнал в представлении M/S, т.е. звуковой сигнал M/S. Как правило, звуковой сигнал, подвергаемый улучшению представляет собой звуковой сигнал в представлении L/R, поскольку традиционные FM-радиоприемники используют выходной сигнал L/R.

[0007] В качестве одного из иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения, устройство предназначено для FM-стереофонического радиоприемника, сконфигурированного для приема FM-радиосигнала, включающего средний сигнал и побочный сигнал.

[0008] Устройство включает этап оценки параметров параметрического стереофонического кодирования (PS). Этап оценки параметров сконфигурирован для определения одного или нескольких параметров PS на основе звукового сигнала L/R, или M/S, зависящим от частоты, или не зависящим от частоты, образом. Один или несколько параметров могут включать параметр, указывающий различия в интенсивности между каналами (IID, которые также называются CLD - различия в уровне каналов), и/или параметр, указывающий взаимную корреляцию между каналами (ICC). Эти параметры PS предпочтительно являются зависящими от времени и от частоты.

[0009] Кроме того, устройство включает этап повышающего микширования. Этап повышающего микширования сконфигурирован для генерирования стереофонического сигнала на основе первого звукового сигнала и одного или нескольких параметров PS.

[0010] Первый звуковой сигнал получается из звукового сигнала L/R, или M/S, например, посредством операции понижающего микширования на этапе понижающего микширования. В случае L/R-представления первый звуковой сигнал может быть получен из звукового сигнала посредством операции понижающего микширования в соответствии со следующей формулой: DM=(L+R)/а, где DM соответствует первому звуковому сигналу. Параметр а выбирается равным, например, 2. В случае DM=(L+R)/a первый звуковой сигнал в значительной мере соответствует принимаемому среднему сигналу М. В более совершенных схемах адаптивного понижающего микширования параметры а ₁ и a ₂, предназначенные для комбинирования двух каналов в соответствии с формулой DM=L/a ₁+R/a ₂, могут быть различными и/или могут зависеть от параметров PS и/или других свойств сигнала.

[0011] В случае M/S-представления на выходе FM-стереофонического радиоприемника первый звуковой сигнал может просто соответствовать сигналу М звукового сигнала M/S на выходе.

[0012] Этап оценки параметров PS может составлять часть PS-кодера. Этап повышающего микширования может составлять часть PS-декодера.

[0013] Устройство основывается на идее, что, по причине шума, побочный сигнал может быть недостаточно хорош для реконструкции стереофонического сигнала путем простого комбинирования принимаемых побочного и среднего сигналов; тем не менее, в этом случае побочный сигнал, или составляющая побочного сигнала в сигнале L/R, может быть достаточно хорош для анализа стереофонических параметров на этапе оценки параметров PS. Указанные параметры PS могут затем использоваться для реконструкции стереофонического сигнала.

[0014] Таким образом, устройство позволяет осуществлять улучшенный прием стереофонического сигнала в условиях среднего, или даже высокого, шума в побочном сигнале. Следует отметить, что термин «шум» обычно используется в данном описании в отношении шума, вносимого ограничениями радиопередающего канала (в отличие от шумоподобной составляющей сигнала, возникающей в фактическом звуковом сигнале, передаваемом посредством радиовещания).

[0015] Для создания стереофонического звукового сигнала вместо принимаемого зашумленного побочного сигнала может использоваться улучшенный побочный сигнал, генерируемый в приемнике. Улучшенный побочный сигнал может генерироваться при помощи технологий PS-кодирования. Они включают, например, генерирование составляющих улучшенного побочного сигнала при помощи декоррелятора, действующего на первый звуковой сигнал как на входной сигнал. Данные об условиях приема и/или об анализе принимаемого стереофонического сигнала могут быть использованы для адаптивного управления генерированием улучшенного побочного сигнала, а также для генерирования выходных звуковых сигналов.

[0016] Согласно другому варианту осуществления изобретения, устройство также включает декоррелятор, сконфигурированный для генерирования декоррелированного сигнала на основе первого звукового сигнала. Этап повышающего микширования может генерировать стереофонический сигнал на основе первого звукового сигнала, одного или нескольких параметров PS и декоррелированного сигнала, или, по меньшей мере, одной из частотных полос декоррелированного сигнала.

[0017] Вместо использования декоррелированного сигнала этап повышающего микширования может, например, в случае хороших условий приема, когда уровень шума в принимаемом сигнале является низким, использовать для повышающего микширования принимаемый побочный сигнал. Поэтому, согласно одному из вариантов осуществления изобретения для повышающего микширования, селективно используется принимаемый побочный сигнал или декоррелированный сигнал. Более предпочтителен выбор, зависящий от частоты. Например, этап повышающего микширования может использовать принимаемый побочный сигнал для низких частот и декоррелированный сигнал - в качестве псевдо-побочного сигнала для более высоких частот, поскольку чем выше частота, тем больше интенсивность шума. Это свойство является типичным свойством FM-демодуляции в случае аддитивного (белого) шума в радиоканале. Оно будет подробно разъяснено в описании позднее.

[0018] Принимаемый побочный сигнал, или, по меньшей мере, одна или несколько его частотных составляющих, могут использоваться для повышающего микширования, если первый сигнал соответствует среднему сигналу. В случае отличающейся схемы понижающего микширования (которая отличается от (L+R)/a при генерировании первого звукового сигнала), вместо принимаемого побочного сигнала может использоваться остаточный сигнал. Остаточный сигнал указывает на ошибку, связанную с представлением оригинальных каналов их низведенным сигналом и параметрами PS и часто используется в схемах PS-кодирования. Приведенные выше замечания об использовании принимаемого побочного сигнала также применимы и к остаточному сигналу.

[0019] Выбор между принимаемым побочным сигналом и декоррелированным сигналом для повышающего микширования может зависеть от сигнала или, иными словами, быть адаптивным к сигналу.

[0020] Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, выбор зависит от условий приема, указываемых индикатором приема радиосигнала, таким как индикатор уровня сигнала, и/или индикатором, указывающим качество принимаемого побочного сигнала. В случае хороших условий приема (например, высокого уровня) для повышающего микширования предпочтительно может использоваться принимаемый побочный сигнал (в некоторых случаях, не для самых высоких частот), в то время как в случае средних условий приема (например, при менее высоком уровне) для повышающего микширования может использоваться декоррелированный сигнал.

[0021] При очень плохих условиях приема с высокими уровнями шума в побочном сигнале FM-приемник может переключаться в режим монофонического выходного сигнала с целью уменьшения уровня шума в звуковом сигнале. В случае стереофонического звукового сигнала L/R на выходе FM-приемника оба канала в выходном сигнале содержат один и тот же сигнал в монофоническом воспроизведении. В случае стереофонического сигнала M/S на выходе FM-приемника звук канал S на выходе заглушается. В режиме монофонического выходного сигнала стереофоническая информация звукового сигнала FM-приемника теряется. Поэтому этап определения параметров PS не может определить параметры PS, пригодные для создания реального стереофонического сигнала на этапе повышающего микширования. Даже если FM-приемник при очень плохих условиях приема не переключается в режим монофонического выходного сигнала, звуковой сигнал на выходе FM-приемника может иметь слишком плохое качество для того, чтобы можно было оценить поддающиеся интерпретации параметры PS.

[0022] Устройство может быть сконфигурировано для обнаружения того, выбран ли FM-приемником для стереофонического радиосигнала режим монофонического выходного сигнала, и/или для уведомления об указанных плохих условиях приема (которые слишком плохи для оценки поддающихся интерпретации параметров PS). В случае обнаружения монофонического выходного сигнала, или в случае обнаружения указанных плохих условий приема, этап повышающего микширования может генерировать псевдостереофонический сигнал. Вместо обсужденных выше оцениваемых параметров этап повышающего микширования использует один или несколько параметров повышающего микширования для повышающего микширования вслепую. Этот режим называется псевдо-стереофоническим режимом работы или режимом повышающего микширования вслепую.

[0023] Режим повышающего микширования вслепую, в данном случае, означает, что после обнаружения плохих условий приема, или обнаружения монофонического выходного сигнала, и, таким образом, инициации режима повышающего микширования вслепую пространственная акустическая информация - если она вообще присутствует - в выходном сигнале FM-приемника для определения параметров повышающего микширования не используется, и, таким образом, она не учитывается при повышающем микшировании (если на выходе FM-приемника уже имеется монофонический выходной сигнал, пространственная акустическая информация отсутствует и вообще не может быть учтена). В отличие от обсужденного выше режима работы PS, где параметры PS определяются для реконструкции побочного сигнала в выходном сигнале на этапе повышающего микширования, в режиме повышающего микширования вслепую устройство не преследует цель реконструировать побочный сигнал в выходном сигнале этапа повышающего микширования.

[0024] Однако повышающее микширование вслепую не подразумевает того, что устройство является «слепым» в том смысле, что параметры повышающего микширования обязательно независимы от выходного сигнала FM-приемника. Например, выходной сигнал FM-приемника может оцениваться как музыкальный или речевой, и, в зависимости от этого, могут выбираться надлежащие параметры повышающего микширования.

[0025] Один из вариантов осуществления повышающего микширования вслепую заключается в использовании предварительно задаваемых параметров повышающего микширования. Предварительно задаваемые параметры повышающего микширования могут представлять собой параметры повышающего микширования по умолчанию или константы в памяти.

[0026] Тем не менее, используемые параметры повышающего микширования могут зависеть от сигнала, например, они могут быть параметрами повышающего микширования для речи и параметрами повышающего микширования для музыки. В этом случае, устройство также содержит детектор речи (например, дискриминатор речи/музыки), который обнаруживает, является звуковой сигнал предпочтительно речевым или музыкальным. Например, в случае чистой музыки параметры повышающего микширования могут выбираться так, чтобы низведенный сигнал и его декоррелированная версия микшировались, в то время как в случае чистой речи параметры повышающего микширования могут выбираться так, чтобы декоррелированная версия низведенного сигнала не использовалась, и для повышающего микширования в «монофонический» левый/правый сигнал использовался только низведенный сигнал. В случае звукового сигнала, представляющего собой смесь речи и музыки, могут использоваться параметры повышающего микширования, являющиеся промежуточными между параметрами повышающего микширования для чистой речи и параметрами повышающего микширования для чистой музыки. Для всех промежуточных состояний также возможно использование интерполированных параметров повышающего микширования.

[0027] Можно предположить более совершенные схемы повышающего микширования вслепую, в которых выполняется еще более усовершенствованный анализ монофонического сигнала, и он используется как основа для вывода «искусственно генерированных», или «синтетических», параметров PS.

[0028] Как обсуждалось выше, для побочного сигнала, представляющего практически только шум, устройство переключается в псевдо-стереофонический режим. Как отмечено выше, термин «шум» в данном описании относится к шуму, вносимому плохим приемом радиосигнала (т.е. низким соотношением сигнал-шум в радиоканале), и не относится к шуму, содержащемуся в оригинальном сигнале, отправляемом в передатчик сети FM-радиовещания.

[0029] Однако для побочного сигнала, почти не содержащего шума, т.е. почти не содержащего шума, возникающего при передаче FM-радиосигнала, устройство предпочтительно переключается в нормальный стереофонический режим вместо параметрического стереофонического режима. В нормальном стереофоническом режиме функция улучшения сигнала устройства, в значительной мере, деактивируется. Для деактивации левый/правый звуковой сигнал на входе устройства может, в значительной мере, проходить к выходу устройства.

[0030] В альтернативном варианте, для деактивации на этапе повышающего микширования с первым звуковым сигналом микшируется только принимаемый побочный сигнал (и не декоррелированный сигнал). При надлежащем выборе параметров повышающего микширования на этапе повышающего микширования выходной сигнал этапа повышающего микширования соответствует выходному сигналу FM-передатчика: например, при микшировании первого звукового сигнала DM и принимаемого побочного сигнала S₀ в соответствии с уравнениями

L'=DM+S₀ и R'=DM-S₀, в случае DM=(L+R)/2 и S₀=(L-R)/2.

В некоторых случаях более предпочтительным является выбор нормального стереофонического режима или параметрического стереофонического режима зависящим от частоты образом, т.е. выбор может отличаться для различных частотных полос. Этот подход полезен, поскольку соотношение сигнал-шум для принимаемого побочного сигнала характерно ухудшается для более высоких частот. Как обсуждалось выше, это свойство является типичным свойством FM-демодуляции.

[0031] Дальнейшие варианты осуществления изобретения обсуждаются в зависимых пунктах формулы изобретения.

[0032] Вторая особенность изобретения относится к устройству, предназначенному для генерирования стереофонического сигнала на основе левого/правого, или среднего/побочного, звукового сигнала FM-стереофонического радиоприемника. Устройство сконфигурировано для уведомления о том, что FM-стереофоническим приемником для стереофонического радиосигнала выбран режим монофонического выходного сигнала, или устройство сконфигурировано для уведомления о плохом приеме радиосигнала. Устройство включает этап стереофонического повышающего микширования. Этап повышающего микширования сконфигурирован для генерирования стереофонического сигнала на основе первого звукового сигнала и одного или нескольких параметров повышающего микширования, предназначенных для повышающего микширования вслепую в случае, когда устройство извещает о том, что FM-стереофоническим радиоприемником для стереофонического радиосигнала выбран режим монофонического выходного сигнала, или когда устройство извещает о плохом приеме. Первый звуковой сигнал получается из левого/правого, или среднего/побочного, звукового сигнала.

[0033] Параметры повышающего микширования для повышающего микширования вслепую могут представлять собой предварительно задаваемые параметры, такие как, например, параметры по умолчанию или константы в памяти.

[0034] Устройство позволяет генерировать псевдо-стереофонический сигнал, имеющий низкий уровень шума, в случае очень плохих условий приема с высокими уровнями шума в побочном сигнале. В таких условиях приема или когда звуковой сигнал L/R, или M/S, оказывается слишком плохим для оценки поддающихся интерпретации параметров PS, FM-приемник может переключаться в монофонический режим с целью снижения шума в звуковом сигнале. Это обнаруживается, и тогда для генерирования псевдо-стереофонического сигнала используется повышающее микширование вслепую с параметрами повышающего микширования. Это уже обсуждалось в связи с первой особенностью изобретения.

[0035] Как также обсуждалось в связи с первой особенностью изобретения, устройство может включать этап обнаружения, предназначенный для обнаружения того, выбран ли FM-стереофоническим приемником для стереофонического радиосигнала режим монофонического выходного сигнала.

[0036] Согласно одному из иллюстративных вариантов осуществления изобретения, устройство также включает детектор типа звукового сигнала, такой как детектор речи, указывающий, является звуковой сигнал на выходе FM-передатчика преимущественно речевым или нет. В этом случае параметры повышающего микширования зависят от указания детектора речи. Например, устройство использует одни параметры повышающего микширования в случае речи и другие параметры повышающего микширования - в случае музыки, как подробно обсуждалось в связи с первой особенностью изобретения.

[0037] Устройство согласно второй особенности изобретения также может включать характерные признаки устройства согласно первой особенности изобретения и наоборот.

[0038] Третья особенность изобретения относится к FM-стереофоническому радиоприемнику, сконфигурированному для приема FM-радиосигнала, включающего средний сигнал и побочный сигнал. FM-стереофонический радиоприемник включает устройство для улучшения звукового сигнала в соответствии с первой и второй особенностями изобретения.

[0039] Четвертая особенность изобретения относится к устройству мобильной связи, такому как сотовый телефон. Устройство мобильной связи включает FM-стереофонический приемник, сконфигурированный для приема FM-радиосигнала. Кроме того, устройство мобильной связи включает устройство для улучшения звукового сигнала в соответствии с первой и второй особенностями изобретения.

[0040] Пятая особенность изобретения относится к способу улучшения левого/правого, или среднего/побочного, звукового сигнала FM-стереофонического радиоприемника. Характерные признаки способа согласно пятой особенности соответствуют характерным признакам устройства согласно первой особенности. Один или несколько параметров PS определяются на основе левого/правого, или среднего/побочного, звукового сигнала зависящим от частоты или не зависящим от частоты образом. Стереофонический сигнал генерируется на основе указанного первого звукового сигнала и одного или нескольких параметров PS при помощи операции повышающего микширования.

[0041] Комментарии, относящиеся к первой особенности изобретения, также применимы и к пятой особенности изобретения.

[0042] Шестая особенность изобретения относится к способу генерирования стереофонического сигнала левого/правого, или среднего/побочного, звукового сигнала FM-стереофонического радиоприемника. Характерные признаки способа согласно шестой особенности соответствуют характерным признакам устройства согласно второй особенности. Указывается, что FM-стереофоническим приемником для стереофонического радиосигнала выбран монофонический выходной сигнал, или, в альтернативном варианте осуществления изобретения, указывается плохой прием радиосигнала. В случае выбора FM-стереофоническим приемником для стереофонического радиосигнала режима монофонического выходного сигнала, или в случае плохого приема радиосигнала, стереофонический сигнал генерируется на основе первого звукового сигнала и одного или нескольких параметров повышающего микширования, предназначенных для повышающего микширования вслепую, таких как предварительно задаваемые параметры повышающего микширования.

[0043] Комментарии, относящиеся ко второй особенности изобретения, также применимы и к шестой особенности изобретения.

Описание графических материалов

[0044] Ниже изобретение разъясняется посредством иллюстративных примеров с отсылкой к сопроводительным графическим материалам, где

[0045] фиг.1 иллюстрирует схематический вариант осуществления улучшения стереофонического выходного сигнала FM-стереофонического радиоприемника;

[0046] фиг.2 иллюстрирует вариант осуществления устройства обработки звукового сигнала на основе концепции параметрического стереофонического кодирования;

[0047] фиг.3 иллюстрирует другой вариант осуществления устройства обработки звукового сигнала на основе PS, содержащее PS-кодер и PS-декодер;

[0048] фиг.4 иллюстрирует расширенную версию устройства обработки звукового сигнала по фиг.3;

[0049] фиг.5 иллюстрирует вариант осуществления PS-кодера и PS-декодера по фиг.4;

[0050] фиг.6 иллюстрирует пример структуры сигнала S, используемого для повышающего микширования;

[0051] фиг.7 иллюстрирует расширенную версию устройства обработки звукового сигнала по фиг.3 с добавленным к нему алгоритмом шумоподавления;

[0052] фиг.8 иллюстрирует еще один вариант осуществления устройства обработки звукового сигнала с шумоподавлением, предназначенного для оценки параметров PS;

[0053] фиг.9 иллюстрирует другой вариант осуществления устройства обработки звукового сигнала, предназначенного для генерирования псевдостереофонического сигнала в случае только монофонического выходного сигнала FM-приемника;

[0054] фиг.10 иллюстрирует возникновение коротких выпадений сигнала при стереофоническом воспроизведении на выходе FM-приемника;

[0055] фиг.11 иллюстрирует усовершенствованный этап определения параметров PS с компенсацией ошибок; и

[0056] фиг.12 иллюстрирует еще один вариант осуществления устройства обработки звукового сигнала на основе кодера HE-AAC v2.

Подробное описание

[0057] На фиг.1 показан упрощенный схематический вариант осуществления улучшения стереофонического выходного сигнала FM-стереофонического радиоприемника 1. Как обсуждалось в разделе Предпосылки, в FM-радиовещании стереофонический сигнал намеренно передается как средний сигнал и побочный сигнал. В FM-приемнике 1 побочный сигнал используется для создания стереофонической разности между левым каналом L и правым каналом R на выходе FM-приемника 1 (по меньшей мере, тогда, когда прием достаточно хорош и информация побочного канала не заглушается). Левый и правый каналы L, R могут представлять цифровые или аналоговые сигналы. Для улучшения звуковых сигналов L, R FM-приемника используется устройство 2 обработки звукового сигнала, которое на выходе генерирует стереофонический звуковой сигнал L' и R'. Устройство 2 обработки звукового сигнала соответствует системе, которая способна выполнять шумоподавление в принимаемом FM-радиосигнале с использованием параметрического стереофонического кодирования. Обработка звукового сигнала в устройстве 2 предпочтительно выполняется в цифровой области; поэтому в случае аналогового интерфейса между FM-приемником 1 и устройством 2 обработки звукового сигнала перед цифровой обработкой звукового сигнала в устройстве 2 используется аналого-цифровой преобразователь. FM-приемник 1 и устройство 2 обработки звукового сигнала могут быть интегрированы на одной полупроводниковой микросхеме или могут составлять части двух полупроводниковых микросхем. FM-приемник 1 и устройство 2 обработки звукового сигнала могут составлять часть устройства беспроводной связи, такого как сотовый телефон, персонального цифрового помощника (PDA) или смартфона. В этом случае FM-приемник может составлять часть микросхемы прямой передачи данных, содержащей дополнительную функцию FM-радиоприемника.

[0058] Вместо использования левого/правого представления на выходе FM-приемника 1 и на входе устройства 2 для интерфейса между FM-приемником 1 и устройством 2 может использоваться среднее/побочное представление (см. М, S на фиг.1 - для среднего/побочного представления, и L, R - для левого/правого представления). Указанное среднее/побочное представление для интерфейса между FM-приемником 1 и устройством 2 может приводить к меньшему объему работы, поскольку FM-приемник 1 принимает уже средний/побочный сигнал, и устройство 2 обработки звукового сигнала может непосредственно обрабатывать средний/побочный сигнал без понижающего микширования. Среднее/побочное представление может быть предпочтительным, если FM-приемник 1 тесно интегрирован с устройством 2 обработки звукового сигнала, в частности, если FM-приемник 1 и устройство 2 обработки звукового сигнала интегрированы на одной полупроводниковой микросхеме.

[0059] Для адаптации обработки звукового сигнала в устройстве 2 обработки звукового сигнала, необязательно, может использоваться сигнал 6 уровня сигнала. Это будет разъяснено в данном описании позднее.

[0060] Сочетание FM-радиоприемника 1 и устройства 2 обработки звукового сигнала соответствует FM-радиоприемнику, содержащему интегрированную систему шумоподавления.

[0061] На фиг.2 показан вариант осуществления устройства 2 обработки звукового сигнала на основе концепции параметрического стереофонического кодирования. Устройство 2 включает этап 3 оценки параметров PS. Этап 3 оценки параметров сконфигурирован для определения параметров PS 5 на основе входного звукового сигнала, который необходимо улучшить (что может выполняться как в левом/правом, так и в среднем/побочном представлении). Параметры PS 5 могут включать, помимо прочих, параметр, указывающий разности интенсивностей между каналами (IID, также называемый CLD - параметр разности уровней каналов) и/или параметр, указывающий взаимную корреляцию между каналами (ICC). Предпочтительно, параметры PS 5 являются зависящими от времени и от частоты. В случае M/S-представления на входе этапа 3 оценки параметров, этап 3 оценки параметров, тем не менее, может определять параметры PS 5, которые относятся к каналам L/R.

[0062] Звуковой сигнал DM получается из входного сигнала. В случае, когда входной звуковой сигнал уже использует среднее/побочное представление, звуковой сигнал DM может непосредственно соответствовать среднему сигналу. В случае, когда входной звуковой сигнал имеет левое/правое представление, звуковой сигнал генерируется путем понижающего микширования звукового сигнала. Результирующий сигнал DM после понижающего микширования предпочтительно соответствует среднему сигналу М и может генерироваться в соответствии со следующим уравнением:

DM=(L+R)/a, где, например, а=2,

т.е. низведенный сигнал DM может соответствовать среднему сигналов L и R. Для различных значений а среднее сигналов L и R усиливается или ослабляется.

[0063] Устройство также включает этап 4 повышающего микширования, также называемый модулем стереофонического микширования или стереофоническим повышающим микшером. Этап 4 повышающего микширования сконфигурирован для генерирования стереофонического сигнала L', R' на основе звукового сигнала DM и параметров PS 5. Этап 4 повышающего микширования предпочтительно использует не только сигнал DM, но также использует побочный сигнал или какой-либо псевдо-побочный сигнал (не показан). Это будет разъяснено в данном описании позднее в связи с более расширенными вариантами осуществления изобретения по фиг.4 и 5.

[0064] Устройство 2 базируется на идее о том, что принимаемый побочный сигнал из-за шума может оказаться слишком зашумленным для реконструкции стереофонического сигнала путем простого комбинирования принимаемых среднего и побочного сигналов; тем не менее, в этом случае побочный сигнал, или составляющая побочного сигнала, в сигнале L/R может по-прежнему быть достаточно хорошей для анализа стереофонических параметров на этапе 3 оценки параметров PS. Результирующие параметры PS 5 могут затем использоваться для генерирования стереофонического сигнала L', R', имеющего пониженный уровень шума по сравнению со звуковым сигналом непосредственно на выходе FM-приемника 1.

[0065] Таким образом, путем использования концепции параметрического стереофонического кодирования может быть плохой FM-радиосигнал «очищен». Главная составляющая искажений и шума в FM-радиосигнале располагается в побочном канале, который может не использоваться в понижающем микшировании PS. Тем не менее, побочный канал даже в случае плохого приема часто имеет качество, достаточное для извлечения параметров PS.

[0066] Во всех последующих иллюстрациях входной сигнал устройства 2 обработки звукового сигнала является левым/правым стереофоническим сигналом. С минимальными модификациями некоторых модулей в устройстве 2 обработки звукового сигнала устройство 2 обработки звукового сигнала также может обрабатывать входной сигнал в среднем/побочном представлении. Поэтому описываемые в данном описании концепции могут быть использованы в связи с входным сигналом в среднем/побочном представлении.

[0067] На фиг.3 показан вариант осуществления устройства 2 обработки звукового сигнала на основе PS, которое использует PS-кодер 7 и PS-декодер 8. Этап 3 оценки параметров в данном примере составляет часть PS-кодера 7, а этап 4 повышающего микширования составляет часть PS-декодера 8. Термины «PS-кодер» и «PS-декодер» используются как названия для описания режимов работы блоков обработки звукового сигнала в устройстве 2. Следует отметить, что обработкой звукового сигнала является все происходящее в одном и том же устройстве FM-приемника. Указанные процессы PS-кодирования и PS-декодирования могут быть тесно связаны, и термины «PS-кодирование» и «PS-декодирование» используются лишь для описания последовательности функций обработки звукового сигнала.

[0068] PS-кодер 7 генерирует звуковой сигнал DM и параметры PS 5 на основе входного стереофонического звукового сигнала L, R. Необязательно, PS-кодер 7 также использует сигнал 6 уровня сигнала. Звуковой сигнал DM представляет собой монофонический низведенный сигнал и, предпочтительно, соответствует принимаемому среднему сигналу. При суммировании каналов L/R для формирования сигнала DM информация принимаемого побочного канала может быть полностью исключена из сигнала DM. Таким образом, в данном случае в монофоническом низведенном сигнале DM содержится только информация среднего канала. Поэтому любой шум из побочного канала может быть исключен из сигнала DM. Однако побочный канал составляет часть анализа стереофонических параметров в кодере 7, поскольку кодер 7, как правило, принимает в качестве входного сигнала L=M+S и R=M-S (соответственно, DM=(L+R)/2=М).

[0069] Экспериментальные результаты показывают, что принимаемый побочный сигнал, который содержит средние уровни шума, может оказаться недостаточно хорошим для реконструкции самого стереофонического сигнала, но може