用于压缩音频信号中的动态的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于压缩音频信号中的动态的方法，其中，测量音频信号的至少一个输入电平，其中将测量的输入电平与边界值比较，其中，将预先给出的、带有通过输入电平的基础值定义的拐点的压缩特征曲线适配到音频信号，方法是，当至少一个输入电平超过边界值时将拐点从基础值提高到更高的目标值，并且其中，按照适配后的压缩特征曲线压缩所述音频信号。本发明专利技术还涉及一种信号处理单元，包括用于馈入音频信号的信号输入端，该信号处理单元构造为，执行这样的方法，以及一种助听器，具有至少一个用于从环境声音中获得音频信号的麦克风，和与麦克风连接的这样的信号处理单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于压缩例如从环境声音中获得或由音频源馈入的音频信号中的动态的方法。音频信号在此是从中产生用于用户的听力信号的信号。
技术介绍
在音频信号的信号处理中，对动态的压缩通常表示一种能够适宜地描绘具有大的电平差的和由此大的动态范围的声音信号的重要辅助手段。在待记录的和待处理的声音信号的电平中的大的差在音频信号的纯线性放大时会导致，在选得太大的放大系数时具有最大的电平振幅的信号分量在信号处理时导致超调，或者在选择得太小的放大系数时具有低的信号电平的信号分量没有令人满意的、特别是没有足够可听的输入进入处理完成的输出信号中。在助听器领域中对动态的压缩表示了一种将听力信号适配到听力障碍者的受限的听力的可能性。听力障碍者的听力具有受限的动态范围，从而不必非常强地放大小的输入电平。然而对于大的输入电平，必须降低增益，因为这样放大的听力信号作为不舒服的大声被感觉。对音频信号的动态的压缩在此面对具有取决于电平的放大系数的增益。在大多数情况下，通过说明了输入电平与输出电平之比的特征曲线表示的压缩特征曲线，直至输入电平的特定阈值，具有以恒定系数实现的线性增益，而对于超过阈值的输入电平，取决于电平地降低增益。如果相对彼此按照分贝描绘输入电平和输出电平，则由此得到按线段线性的走向，作为压缩特征曲线，其中特征曲线从输入电平的阈值开始具有较小的斜率。该斜率与对角线走向的偏差在此确定压缩比例r<1，以该压缩比例来压缩超过阈值的输入电平。在大声环境中(其平均声音电平具有接近该阈值的相应的信号电平)，说话者通常倾向于，对环境中较高的噪声电平通过较大声地说话做出反应。对于其阈值取决于具有正常音量的说话的动态的压缩，这一点意味着，此时较大声的语音被压缩理解为有用信号分量，由此不期望地减小了信噪比。对于其他环境声音或来自于音频源的直接音频信号同样成立，其中从嘈杂的、沙沙响的或其他背景噪声要听出大声的有用或目标信号，例如单个乐器的信号等。通过压缩从有用信号中获得的音频信号或直接包含有用信号的音频信号，会将有用信号的声音在压缩的音频信号中感觉为不自然的和甚至不舒服的。特别地这一点在压缩的快速的建立(“attack”)和/或衰退(“release”)时发生。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提出一种用于压缩音频信号中的动态的方法，其可以尽可能灵活地对不同响亮的环境做出反应并且在此特别对于可清楚定义的有用信号如说出的语音要具有尽可能自然的声音。上述技术问题按照本专利技术通过一种用于压缩音频信号中的动态的方法解决，其中测量音频信号的至少一个输入电平，其中将测量的输入电平与边界值比较，其中将具有通过输入电平的基础值定义的拐点的、预先给出的压缩特征曲线适配到音频信号，方式是，当至少一个输入电平超过边界值时，将基础值的拐点提高到与此相比更高的目标值，并且其中按照适配后的压缩特征曲线来压缩音频信号。有利的和部分地视为专利技术性的构造形式是从属权利要求和以下描述的内容。压缩特征曲线的拐点尤其理解为，对于直至定义了拐点的横坐标值的输入电平，输出电平通过以恒定的放大系数放大的输入电平给出，而对于超过该横坐标值的输入电平，增益根据输入电平降低。在此尤其包括，超过该拐点的压缩特征曲线具有本身取决于输入电平的、必要时按片段恒定的压缩比。在本情况下，对于预先给出的压缩特征曲线，定义了拐点的横坐标值通过基础值给出，所述基础值定义了通过目标值适配后的压缩特征曲线的拐点的横坐标值。本专利技术在此从如下考虑出发，在待处理的音频信号中特别地在具有明显的背景噪音、其他环境或附加噪音或嘈杂声的有用信号中，用于建立或衰退(attack或release)的短的时间常数在强压缩情况下，即利用相对高的压缩比来压缩输入电平的情况下，会导致不自然的或甚至不舒服的听觉。说话者对于环境或背景噪音的电平的短时的、暂时的上升，通常通过较大声的说话来做出反应。此时如果在其中会发生电平的这样的改变的环境中，要记录音频信号(其有用信号通过说出的语音形成)以用于进一步处理，则输入电平在宽的动态范围上具有极大的变化，其特别地涉及有用信号。对于音乐信号或具有有用或目标信号的其他音频信号(其电平具有大的变化)，也同样适宜地成立。如果压缩特征曲线此时主要对于特定的听力或环境情形而设计，即，如果在音频信号取决于电平衰减的意义上在特定的预先设置的输入电平(所述输入电平例如与有用信号的电平的预计的平均值相当地或超过其不多地被选择)的情况下压缩开始，则这导致有用信号被不期望地较强压缩。也就是在保持建立/衰退时间常数的情况下对于每个时间单位将此时较大声的有用信号更强地衰减，这由于处理完成的音频信号的所得到的听觉而是不期望的。然而通过延长相应的时间常数对暂时较高的输入电平的较强压缩进行的适配会导致，在具有本来提高的输入电平的音频信号中，不再能及时捕捉到短的电平尖峰并且该电平尖峰由此通过放大被超调。本专利技术与此相对地建议，在输入电平短时地、暂时地提高时，将预先给出的压缩特征曲线适配到该提高，方式是，将压缩特征曲线的拐点相应地移动到输入电平的较高的值，并且在此不先验地改变压缩本身的时间常数。为了防止适配的不需要的跳跃或太快的响应，在此将输入电平与相应待选择的边界值比较，并且在超过边界值时才进行适配。优选地，在此对于宽带的输入信号的输入电平，选择在55dB和70dB之间的边界值。在取决于通道地、也就是频率分辨地考察输入信号的情况下，在各自的通道中优选地选择在40dB和55dB之间的边界值。选择的边界值在此尤其相应于典型的干扰噪音情形。在一种优选变形中，将拐点提高到预定的目标值。预定的目标值在此基于经验值并且尤其取决于给定的听力情形或给定的特殊音频信号，例如音乐信号来选择。在另一个有利的变形中，将拐点提高到取决于输入电平的目标值。在此采集输入电平，尤其在时间范围上取平均。如果超过对于尤其取平均的输入电平的边界值，则取决于采集的或取平均地采集的输入电平提高目标值。换言之，拐点被提高到的目标值的大小适配地跟随当前的或当前取平均的输入电平。例如拐点的目标值跟随电平测量器的取平均的输入电平，其具有缓慢的建立和衰退特性。由此可以在优选的构造中实现，拐点位于有用信号相关的信号尖峰下约3dB处。此外这样来选择或设置用于输入电平与边界值的比较的开始调节时间(Einregelzeit)，使得不被一般的噪声电平的提高涉及的、极其短时的电平尖峰，不会导致压缩特征曲线的适配，而是比较过程由于调节时间虽然足够快速地响应于变化，但是其必须是一定的持续时间，以触发适配。有利地，在压缩特征曲线的拐点提高的情况下为了补偿而降低总增益。优选地，在此这样降低总增益，使得对于通过其定义新的拐点的输入电平借助总增益的降低，与在该输入电平情况下初始地预先给出的压缩特征曲线相比将输出电平保持不变。由此仅对于位于拐点以下的输入电平的音量的感觉改变。通过对于在输入电平中的较高的平均音量来提高拐点而构造的压缩特征曲线，然后为了补偿而借助总增益(线性分量)的降低被映射到通过初始地预先给出的压缩特征曲线确定的动态走向。优选地，通过缩小在压缩特征曲线中的线性放大分量来进行总增益的降低。换言之，与初始的特征曲线比较，在较低的输入电平的范围，进行较小的增益，拐点移动到输入电平的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于压缩音频信号(6)中的动态的方法(1)，其中，测量音频信号(6)的至少一个输入电平(12)，其中，将测量的输入电平(12)与边界值(16)比较，其中，将预先给出的、带有通过输入电平(12)的基础值(28)定义的拐点(30)的压缩特征曲线(18)适配到音频信号(6)，方法是，当至少一个输入电平(12)超过边界值(16)时将拐点(30)从基础值(28)提高到更高的目标值(32)，和其中，按照适配后的压缩特征曲线(22)压缩所述音频信号(6)。

【技术特征摘要】
2015.06.24 DE 102015211745.61.一种用于压缩音频信号(6)中的动态的方法(1)，其中，测量音频信号(6)的至少一个输入电平(12)，其中，将测量的输入电平(12)与边界值(16)比较，其中，将预先给出的、带有通过输入电平(12)的基础值(28)定义的拐点(30)的压缩特征曲线(18)适配到音频信号(6)，方法是，当至少一个输入电平(12)超过边界值(16)时将拐点(30)从基础值(28)提高到更高的目标值(32)，和其中，按照适配后的压缩特征曲线(22)压缩所述音频信号(6)。2.根据权利要求1所述的方法(1)，其中，在提高压缩特征曲线(18)的拐点(30)时为了补偿而将总增益(20)降低。3.根据权利要求1或2所述的方法(1)，其中，将拐点(30)提高到预定的目标值(32)。4.根据权利要求1或2所述的方法(1)，其中，将拐点(30)提高到取决于输入电平的目标值(32)。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(1)，其中，当在超过边界值(16)之后输入电平(12)重新低于边界值(16)时，为了将压缩特征曲线(18)适配到音频信号(6)而将拐点(30)降低到基础值(28)。6.根据上述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：S佩特劳施，U吉斯，S佩普，
申请(专利权)人：西万拓私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG