根据样本的值减少有效位数的数字信号的样本的近似制造技术

本发明专利技术涉及数字信号的表示。为了改善用户对数字信号的质量的感知，将第一数字信号的第一样本近似为第二数字信号的第二样本，该第二样本具有小于第一样本的第一有效位数的第二有效位数。第二有效位数也取决于第一样本的值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】根据样本的值减少有效位数的数字信号的样本的近似
本专利技术涉及数字信号处理的领域。更具体地，它涉及数字信号的样本的近似。
技术介绍
如今，信号通常以数字形式表示、使用和修改。例如，对于视觉信号或图像信号以及对于音频信号就是这样的情况，所述视觉信号或图像信号通常以数字矩阵的形式表示，该数字矩阵表示用于一个或多个颜色层以及像素亮度幅度，所述音频信号通常对于一个或多个音频通道通过一系列在每个音频通道上的音频轨道的幅度的时间样本来表示。数字信号可以被认为是由被存储在多个位(称为信号的位深度)上的样本形成的。例如，如今的音频信号通常具有16位或24位的位深度，而图像信号通常具有8位到16位之间的位深度。当对输入数字信号应用滤波器、变换、传递函数或卷积时，所得到的输出数字信号通常具有比输入数字信号的位深度高的位深度，以便从输入数字信号和变换中保留尽可能多的信息。例如，16位输入数字信号的衰减结果可以存储在24位或32位上，以便在输出数字信号中具有尽可能高的精度。通常由计算能力用于计算操作的位数通常远大于用于存储数字信号的位数。例如，大多数处理器对32位或64位执行操作，而大多数音频信号具有16的位深度，并且大多数图像信号具有8的位深度。这种特性被数字信号处理系统所利用，以获得尽可能高的精度。信号的衰减通常用dB表示。音频处理的常见操作包括对音频信号应用用dB表示的增益。处理能力所允许的位数被广泛用于获得音频信号的幅度变化的非常精确的值。以类似的方式，当应用FIR(有限脉冲响应)滤波器时，使用最大位数，以便获得FIR滤波器的脉冲响应，该脉冲响应尽可能接近理论/理想脉冲响应。然而，需要处理这样的输出信号以便提供给用户。例如，音频输出数字信号可以通过数模转换器(DAC)转换为模拟信号，以使用扬声器收听。类似地，可以例如通过使用由输出数字信号的样本值定义的亮度等级激活像素，来查看图像输出数字信号。数字信号的处理的其他形式是可能的。例如，可以压缩数字信号，以便减少用于表示信号的数据量。也可以使用播放器来播放信号。关于信号处理的一个常见假设在于使用现代处理器所允许的高位数来处理具有最高可用位数的数字信号，这是因为人们承认，较高位数通常被认为提供了用于处理信号的增加的精确度。然而，本公开的专利技术人已经证明，使用最高可用位数的数字信号的处理经常会反直觉地导致用户对信号质量的主观感知的劣化。这种劣化可能是由处理单元不能正确地处理信号的最低有效部分导致的(例如，DAC的限制(在其标称位深度处它实际上不能用最大精度处理信号)，或者音频播放器的输入的限制)。当向处理单元提供数字信号时，数字信号可以被截断到处理单元的预期位深度，但是这并不能防止劣化。现有技术系统没有提供此问题的任何解决方案，并且尽管使用高位深度来处理数字信号，许多现有技术系统提供了降低的数字信号的感知质量。因此，需要在再现数字信号时增加用户感知的质量的设备和方法。
技术实现思路
为此，本专利技术公开了一种数字电路，其被配置为基于第一数字信号的第一样本的值，至少根据第一样本的该值，计算第二数字信号的第二样本的值，所述第二样本的值具有比第一样本的值的第一有效位数低的第二有效位数，所述第二有效位数至少取决于第一样本的值。有利地，根据第一样本的值定义了第二有效位数，使得第二有效位数在与第一样本的绝对值的变化方向相反的方向上变化。有利地，第二有效位数等于以下各项中的最小值：第一预定义数减去第一样本的绝对值的二进制对数的舍入，以及第二预定义数。有利地，第二有效位数是通过使用以下各项：小于第一数字信号的位深度的第三预定义数；大于1且小于第一数字信号的位深度减去第三预定义数的第四预定义数；大于或等于1且小于或等于第一数字信号的位深度减去第三预定义数减去第四预定义数加1的第五预定义数；通过以下步骤来获得的：识别0到第四预定义数之间的最大整数，针对其第一个整数小于：2的第一数字信号的位深度减1的幂次乘以2的1减去第五预定义数减去所述最高数的幂次；将第二有效位数设置为第三预定义数加上所述最大整数。有利地，根据第一样本的值与使用第三有效位数的第一样本的近似值之间的预测差来定义第二有效位数，使得第二有效位数在与所述预测差的绝对值的变化方向相同的方向上变化。有利地，第二有效位数被定义为所述预测差除以第一样本的值的增长函数。有利地，第二有效位数取决于通过对包括第一样本的第一数字信号的样本的时间窗进行频率变换而获得的系数的值。有利地，根据代表第一数字信号在第一样本处的导数的值来定义第二有效位数。有利地，代表第一数字信号在第一样本处的导数的值是第一样本的值与第一数字信号中紧接第一样本之前的样本的值之间的绝对差。有利地，第二样本的值被选为合适的值，属于合适值的有序集合，其最接近合适值的有序集合中的第一样本的值，并且其中合适值的有序集合中的每个合适值的有效位数小于在所述有序集合中的所述合适值和在所述集合中的相邻合适值之间的开放间隔中的任何值的有效位数。有利地，第二样本的值是基于中间值计算的，所述中间值具有小于中间值的中间有效位数的第二有效位数，并且至少取决于所述中间值；中间值是基于第一样本的值计算的，中间有效位数小于第一样本的有效位数。有利地，在两个或更多个候选有效位数中选择第二有效位数，所述两个或更多个候选有效位数中的每一个都小于第一样本的值的第一有效位数，并且至少取决于第一样本的值。有利地，第二有效位数小于或等于这样的有效位数：其允许第二数字信号或由其导出的信号与接收所述第二数字信号或由其导出的信号作为输入的处理单元的预期位深度相匹配。有利地，第二有效位数大于或等于第二样本的值的最小有效位数，该最小有效位数不会在第二数字信号或由其导出的信号中引入显著的改变。有利地，显著的改变是显著的量化噪声。本专利技术还公开了一种数字电路，其被配置为对输入数字信号或其导数以及第二数字信号执行卷积以获得输出数字信号，通过根据本公开的数字电路至少根据第一数字信号的第一样本的值来计算第二数字信号的第二样本的值。本专利技术还公开了第二数字信号，其中基于第一数字信号的第一样本的值计算了第二数字信号的第二样本的值，第二样本的所述值具有小于第一样本的值的第一有效位数的第二有效位数，所述第二有效位数至少取决于第一样本的值。本专利技术还公开了一种方法，用于：基于第一数字信号的第一样本的值，至少根据第一样本的该值来计算第二数字信号的第二样本的值，所述第二样本的所述值具有小于第一样本的值的第一有效位数的第二有效位数，所述第二有效位数至少取决于第一样本的值。本专利技术还公开了一种将输入数字信号和第二数字信号进行卷积以获得输出数字信号的方法，通过根据本公开的方法，至少根据第一数字信号的第一样本的值来计算第二数字信号的第二样本的值。本专利技术还公开了一种计算机程序产品，包括：被配置为执行本公开的方法的计算机代码指令。本专利技术还公开了一种数字电路，其被配置为：基于第一数字信号的第一样本的值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字电路(210a、210b、210c、210d、210e、211e、212e、210g、212g、310a、410、710、810a、810b、811b)，其被配置为基于第一数字信号(Si、St、So)的第一样本的值，至少根据所述第一样本的值，计算第二数字信号(Si'、St'、So')的第二样本的值，所述第二样本的所述值具有小于所述第一样本的值的第一有效位数(k

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171016 EP 17306401.5;20180108 EP 18305011.1;20181.一种数字电路(210a、210b、210c、210d、210e、211e、212e、210g、212g、310a、410、710、810a、810b、811b)，其被配置为基于第一数字信号(Si、St、So)的第一样本的值，至少根据所述第一样本的值，计算第二数字信号(Si'、St'、So')的第二样本的值，所述第二样本的所述值具有小于所述第一样本的值的第一有效位数(k1)的第二有效位数(k2)，所述第二有效位数至少取决于所述第一样本的值。


2.根据权利要求1所述的数字电路，其中所述第二有效位数是根据所述第一样本的值来定义的，使得所述第二有效位数在与所述第一样本的绝对值的变化方向相反的方向上变化。


3.根据权利要求2所述的数字电路，其中所述第二有效位数(k2)等于以下各项中的最小值：第一预定义数(Q1)减去所述第一样本的绝对值的二进制对数的舍入，以及第二预定义数(Q2)。


4.根据权利要求2或3中的一项所述的数字电路，其中所述第二有效位数(k2)是使用以下各项：
-小于所述第一数字信号的位深度(K)的第三预定义数(Q)；
-第四预定义数(D)，其大于1且小于所述第一数字信号的位深度(K)减去所述第三预定义数(Q)；
-第五预定义数，其大于或等于1且小于或等于所述第一数字信号的位深度(K)减去所述第三预定义数(Q)减去所述第四预定义数(D)加1；
通过以下步骤获得的：
-识别介于0和所述第四预定义数(D)之间的最大整数(j)，针对其第一整数小于：
○二的所述第一数字信号的位深度(K)减一的幂次；
○乘以二的1减去所述第五预定义数(S)减去所述最高数(j)的幂次；
-将所述第二有效位数设置为所述第三预定义数(Q)加上所述最大整数(j)。


5.根据权利要求1所述的数字电路，其中所述第二有效位数是根据所述第一样本的值与使用第三有效位数(k3)的所述第一样本的近似值之间的预测差来定义的，使得所述第二有效位数在与所述预测差的绝对值的变化方向相同的方向上变化。


6.根据权利要求5所述的数字电路，其中所述第二有效位数(k2)被定义为所述预测差除以所述第一样本的值的增长函数。


7.根据权利要求1所述的数字电路，其中所述第二有效位数(k2)取决于通过对包括所述第一样本的所述第一数字信号的样本的时间窗进行频率变换而获得的系数的值。


8.根据权利要求1所述的数字电路，其中所述第二有效位数(k2)是根据代表所述第一数字信号在所述第一样本处的导数的值来定义的。


9.根据权利要求8所述的数字电路，其中代表所述第一数字信号在所述第一样本处的所述导数的所述值是所述第一样本的值与所述第一数字信号中紧接所述第一样本之前的样本的值之间的绝对差。


10.根据权利要求1所述的数字电路，其中所述第二样本的值被选为属于合适值的有序集合的合适值，所述合适值最接近在所述合适值的有...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·米洛特，
申请(专利权)人：声学美容公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR