信号质量确定装置和方法

专利名称：信号质量确定装置和方法
A.发明背景本发明涉及一种用于确定由一个信号处理电路产生的输出信号相对于一个参考信号的质量的装置，这种装置包括一个第一串接电路、一个第二串接电路和一个组合电路(combining circuit)，所说第一串接电路具有用于接收所说输出信号的一个第一输入端，所说第二串接电路具有用于接收所说参考信号的一个第二输入端，所说组合电路与所说第一串接电路的第一输出端和所说第二串接电路的第二输出端相连，用于产生一个质量信号，所说第一串接电路包括一个第一信号处理装置，其与所说第一串接电路的第一输入端相连，用于产生作为时间和频率的函数的一个第一信号参数，和一个第一压缩装置，其与所说第一信号处理装置相连，用于压缩第一信号参数，和产生一个第一压缩信号参数，所说第二串接电路包括一个第二压缩装置，其与所说第二输入端相连，用于产生一个第二压缩信号参数，所说组合电路包括一个差分(differential)装置，其与所说两个压缩装置相连，用于根据所说压缩信号参数确定一个差分信号，和一个积分装置，其与所说差分装置相连，用于通过将所说差分信号对于时间和频率积分而产生所说质量信号。
这样一种装置公开在第一参考文献中J.Audio Eng.Soc.，40卷(Vol.40)，第12期(No.12)，1992年12月，具体地说，就是由JohnG.Beerends和Jan A.Stemerdink撰写的“基于心理声学声音表示进行的感知声频信号质量测量”一文，963-978页，更具体地参见图7。其中所述的这种装置确定由一个信号处理电路，例如一个编码器/解码器，或编码解码器产生的一个输出信号相对于一个参考信号的质量。虽然可能的方案中还包括将预先计算的输出信号的理想数值作为参考信号，但是所说参考信号可以是，例如，提供给所说信号处理电路的一个输入信号。作为时间和频率的函数的第一信号参数由与第一串接电路相关的第一信号处理装置响应于所说输出信号而产生，在这之后该第一信号参数由与第一串接电路相关的第一压缩装置压缩。就此而论，完全不应排除对于所说第一信号参数的中间运算处理。第二信号参数由与第二串接电路相关的第二压缩装置响应于所说参考信号而进行压缩。就此而论，也完全不应排除对于所说第二信号参数的进一步的运算处理。所说差分信号由与组合电路相关的差分装置在两个压缩信号参数基础上确定，在这之后，由与组合电路相关的积分装置对所说差分信号对于时间和频率积分而产生所说质量信号。
这种装置的缺点主要是由所说装置评定的客观质量信号与由观测人评定的主观质量信号之间具有不良的相关性。
B.发明概要本发明的目的主要是提供一种在前序中所述类型的装置，由所说装置评定的客观质量信号和由观测人评定的主观质量信号之间具有良好的相关性。
为了实现这个目的，本发明的这种装置的特征在于所说差分装置包括一个调整装置，用于减小所说差分信号的幅值。
本发明主要基于这样的认识，由已知装置评定的客观质量信号与由观测人评定的主观质量信号之间的不良相关性主要是由于对于观测人来说某些失真与其它失真相比更令人讨厌，通过采用两个压缩装置改善了这种不良相关性，此外本发明还特别基于这样的认识，由于两个压缩装置没有最佳地起作用，可以通过例如减去一个具有恒定值的信号来减小所说差分信号的幅值。
因此通过为所说差分装置提供调整装置解决了不良相关性的问题。
本发明装置的第一实施例的特征在于所说调整装置与一个串接电路相连，用于根据一个串接电路信号减小所说差分信号的幅值。
由于根据一个串接电路信号减小所说差分信号的幅值，使得信号幅值的减小在一定程度上依赖于所说输出信号或所说参考信号，从而改善了相关性。
本发明装置的第二实施例的特征在于该装置包括一个定标电路，其位于所说第一串接电路和所说第二串接电路之间，所说定标电路包括
另一个积分装置，用于将一个第一串接电路信号和一个第二串接电路信号对于频率积分，和一个比较装置，其与所说另一个积分装置相连，用于比较所说的两个积分的串接电路信号，并根据比较结果定标至少一个串接电路信号。
由于为这种装置提供了位于所说第一串接电路和所说第二串接电路之间并且包括所说的另一个积分装置和所说比较装置的定标电路，所以可以将两个串接电路信号对于频率积分，然后进行比较，在这之后，根据比较结果对至少一个串接电路信号进行定标。所说定标包括增大和/或减小一个串接电路信号相对于另一个的幅值，或者增大和/或减小两个串接电路信号彼此的相对幅值，并且在所说的两个串接电路之间进行，在这之后，利用所说比较装置对至少一个串接电路中的一个幅值放大器/衰减器进行控制。由于进行了所说的再次定标，可以在由所说装置评定的客观质量信号与由观测人评定的主观质量信号之间建立良好的相关性。
本发明还基于这样的认识，由于使用了定标电路，使得两个压缩装置能更好地起作用，进而进一步改善了相关性。
应当指出，定标电路的使用可以被看成与调整装置的使用是完全分开的。即使只利用所说的定标电路来扩展已知的装置，事实上也能够极大地改善不良的相关性。
本发明装置的第三实施例的特征在于所说第二串接电路还包括一个第二信号处理装置，其与所说第二输入端相连，用于产生作为时间和频率函数的一个第二信号参数，所说第二压缩装置与所说第二信号处理装置相连以压缩所说第二信号参数。
如果所说第二串接电路还包括所说第二信号处理装置，则产生作为时间和频率的函数的第二信号参数。在这种情况下，将提供到所说信号处理装置，例如一个编码器/解码器、或编码解码器的并需要确定其质量的输入信号用作参考信号，这可和当不使用第二信号处理装置时作对照，在后一种情况下，应当将预先计算的输出信号的一个理想数值用作参考信号。
本发明装置的第四实施例的特征在于信号处理装置包括一个乘法装置，用于在时间域上将馈送到所说信号处理装置的一个输入端的一个信号与一个窗口函数相乘，和一个变换装置，其与所说乘法装置相连，用于将从所说乘法装置中产生的信号变换到频率域，该变换装置在确定一个绝对值之后产生一个作为时间和频率函数的信号参数。
就是说，作为时间和频率的函数的这个信号参数是由于所说第一和/或第二信号处理装置采用了乘法装置和变换装置而产生的，所说变换装置还执行例如确定绝对值的任务。
本发明装置的第五实施例的特征在于信号处理装置包括一个分波段滤波器，用于对馈送到所说信号处理装置的一个输入端的一个信号进行滤波，所说分波段滤波器在确定一个绝对值之后产生一个作为时间和频率函数的信号参数。
就是说，作为时间和频率的函数的这个信号参数是由于所说第一和/或第二信号处理装置采用了所说分波段滤波器而产生的，所说分波段滤波器还执行例如确定绝对值的任务。
本发明装置的第六实施例的特征在于所说信号处理装置还包括一个转换装置，用于将用时间谱和频率谱表示的一个信号参数转换成用时间谱和巴克(Bark)谱表示的信号参数。
就是说，通过利用所说转换装置将由所说第一和/或第二信号处理装置产生的、并用时间谱和频率谱表示的信号参数转换成用时间谱和巴克谱表示的一个信号参数。
本发明还涉及用于确定由一个信号处理电路产生的输出信号相对于一个参考信号的质量的一种方法，该方法包括以下步骤响应于所说输出信号产生一个作为时间和频率函数的第一信号参数，压缩第一信号参数，并产生一个第一压缩信号参数，响应于所说的参考信号产生一个第二压缩信号参数，根据所说压缩信号参数确定一个差分信号，和通过将所说差分信号对于时间和频率积分产生一个质量信号。
本发明的方法的特征在于该方法还包括以下步骤减小所说差分信号的幅值。
本发明方法的第一实施例的特征在于该方法包括以下步骤根据响应于所说输出信号产生的第一信号或响应于所说参考信号产生的第二信号中的至少一个信号来减小所说差分信号的幅值。
本发明方法的第二实施例的特征在于该方法包括以下步骤将响应于所说输出信号产生的另一个第一信号和响应于所说参考信号产生的另一个第二信号对于频率积分，比较所说经过积分的另一个第一信号和另一个第二信号，以及根据比较结果定标所说另一个第一信号和另一个第二信号中的至少一个信号。
本发明方法的第三实施例的特征在于响应于所说参考信号产生第二压缩信号参数的步骤包括以下两个步骤响应于所说参考信号产生作为时间和频率函数的一个第二信号参数，和压缩第二信号参数。
本发明方法的第四实施例的特征在于响应所说输出信号产生作为时间和频率函数的一个第一信号参数的步骤包括以下两个步骤将响应于所说输出信号产生的再另一个第一信号在时间域上与一个窗口函数相乘，和将所说在时间域上与窗口函数相乘的再另一个第一信号变换到频率域，该信号在确定绝对值之后，表示作为时间和频率函数的一个信号参数。
本发明方法的第五实施例的特征在于响应于所说输出信号产生作为时间和频率函数的一个第一信号参数的步骤包括以下步骤将响应于所说输出信号产生的再另一个第一信号进行滤波，该信号在确定绝对值之后，表示作为时间和频率函数的一个信号参数。
本发明方法的第六实施例的特征在于响应于所说输出信号产生作为时间和频率函数的一个第一信号参数的步骤还包括以下步骤将用时间谱和频率谱表示的一个信号参数转换成用时间谱和巴克谱表示的信号参数。
C.参考文献■J.Audio Eng.Soc.，40卷，12期，1992年12月，963-978页，具体地说就是，由John G.Beerends和Jan A.Stemerdink撰写的“基于心理声学声音表示进行的感知声音质量测量”；■发表于Amsterdam第96届年会(1994年2月26日-3月1日)，由John G.Beerends和Jan A.Stemerdink撰写的“在乐音编码解码器质量测量中建立认知模型的方法”；■US-4860360■EP-0627727■EP-0417739■DE-3708002■NL9500512(荷兰优先权专利申请)所有参考文献，包括在这些参考文献中所引证的文章，都将在本专利申请中被引用。
D.示例性实施例下面将参照在附图中所示的一个示例性实施例对本发明作出更加详细的解释。在这些附图中

图1表示根据本发明构成的一种装置，该装置包括已知的信号处理装置、已知的压缩装置、本发明的一个定标电路和本发明的一个组合电路，图2表示用于本发明的装置中的一种已知信号处理装置，图3表示用于本发明的装置中的一种已知压缩装置，图4表示用于本发明的装置中的本发明的一种定标电路，和图5表示用于本发明的装置中的本发明的一个组合电路。
图1所示的本发明装置包括一个第一信号处理装置1，该信号处理装置具有用于接收从一个信号处理电路，例如一个编码器/解码器，或一个编码解码器产生的输出信号的第一输入端7。第一信号处理装置1的第一输出端通过耦合器件9与定标电路3的第一输入端相连。本发明的装置还包括一个第二信号处理装置2，该信号处理装置具有用于接收输入到所说信号处理电路，例如编码器/解码器，或编码解码器中的输入信号的第二输入端8。第二信号处理装置2的第二输出端通过耦合器件10与定标电路3的第二输入端相连。定标电路3的第一输出端通过耦合器件11与第一压缩装置4的第一输入端相连，定标电路3的第二输出端通过耦合器件12与第二压缩装置5的第二输入端相连。第一压缩装置4的第一输出端通过耦合器件13与组合电路6的第一输入端相连，第二压缩装置5的第二输出端通过耦合器件16与组合电路6的第二输入端相连。定标电路3的第三输出端通过耦合器件14与组合电路6的第三输入端相连，第二压缩装置5的第二输出端，或者耦合器件16，通过耦合器件15与组合电路6的第四输入端相连，所说组合电路具有一个用于产生质量信号的输出端17。第一信号处理装置1和第一压缩装置4共同表示第一串接电路，第二信号处理装置2和第二压缩装置5共同表示第二串接电路。
图2中所示的已知的第一(或第二)信号处理装置1(或2)包括一个第一(或第二)乘法装置20，用于将输入到所说第一(或第二)信号处理装置1(或2)的第一输入端7(或第二输入端8)中和从信号处理电路，例如编码器/解码器，或编码解码器输出的输出信号(或输入信号)在时间域上与一个窗口函数相乘，一个第一(或第二)变换装置21，其与所说第一(或第二)乘法装置20相连，用于将从所说第一(或第二)乘法装置20产生的信号变换到频率域，一个第一(或第二)绝对值确定装置22，用于确定从第一(或第二)变换装置21产生的信号的绝对值，以便产生作为时间和频率函数的一个第一(或第二)正信号参数，一个第一(或第二)转换装置23，用于将从所说第一(或第二)绝对值确定装置22产生的、并用时间谱和频率谱表示的第一(或第二)正信号参数转换成用时间谱和巴克谱表示的一个第一(或第二)信号参数，以及一个第一(或第二)折扣(discounting)装置24，用于在所说第一(或第二)信号参数从所说第一(或第二)转换装置产生、并用时间谱和巴克谱表示的情况下对一个听觉函数进行折扣计算，然后通过耦合器件9(或10)传输该信号参数。
图3所示的已知的第一(或第二)压缩装置4(或5)通过耦合器件11(或12)接收输入到一个第一(或第二)加法器30的第一(或第二)输入端的一个信号参数，所说加法器的第一(或第二)输出端通过耦合器件31一方面与一个第一(或第二)乘法器32的一个第一(或第二)输入端相连，另一方面与一个第一(或第二)非线性卷积计算装置36相连，而该卷积计算装置又与一个第一(或第二)压缩装置37相连，以通过耦合器件13(或16)产生一个第一(或第二)压缩信号参数。第一(或第二)乘法器32还有另一个用于接收一个馈送信号的第一(或第二)输入端，并且具有一个第一(或第二)输出端，该输出端与一个第一(或第二)延迟装置34的一个第一(或第二)输入端相连，该延迟装置的第一(或第二)输出端与所说第一(或第二)加法器30的另一个第一(或第二)输入端相连。
图4所示的定标电路3包括另一个积分装置40，该积分装置的第一输入端与定标电路3的第一输入端相连，因而与耦合器件9相连以接收一个第一串接电路信号(用时间谱和巴克谱表示的第一信号参数)，该积分装置的第二输入端与定标电路3的第二输入端相连，因而与耦合器件10相连以接收一个第二串接电路信号(用时间谱和巴克谱表示的第二信号参数)。用于产生积分的第一串接电路信号的另一个积分装置40的第一输出端与一个比较装置41的第一输入端相连，用于产生积分的第二串接电路信号的另一个积分装置40的第二输出端与比较装置41的第二输入端相连。定标电路3的第一输入端与所说第一输出端相连，且通过定标电路3，耦合器件9又与耦合器件11相连。定标电路3的第二输入端与另一个定标单元42的第一输入端相连，第二输出端与另一个定标单元42的一个输出端相连，且通过定标电路3，耦合器件10又通过另一个定标单元42与耦合器件12相连。用于产生一个控制信号的比较装置41的输出端与另一个定标单元42的控制输入端相连。定标电路3的第一输入端，或耦合器件9或耦合器件11，与一个比值确定装置43的第一输入端相连，另一个定标单元42的输出端，或耦合器件12，与比值确定装置43的第二输入端相连，比值确定装置43的输出端与定标电路3的第三输出端相连，因而与耦合器件14相连，用于产生另一个定标信号。
图5所示的组合电路6包括另一个比较装置50，该比较装置的第一输入端与组合电路6的第一输入端相连，用于通过耦合器件13接收第一压缩信号参数，该比较装置的第二输入端与组合电路6的第二输入端相连，用于通过耦合器件16接收第二压缩信号参数。组合电路6的第一输入端还与一个差分装置54。56的第一输入端相连。用于产生一个定标信号的另一个比较装置50的输出端通过一个耦合器件51与定标装置52的控制输入端相连，该定标装置的输入端与组合电路6的第二输入端相连，用于通过耦合器件16接收第二压缩信号参数，该定标装置的输出端通过一个耦合器件53与用于根据相互定标的压缩信号参数确定一个差分信号的差分装置54、56的第二输入端相连。差分装置54、56的第三输入端与组合电路6的第四输入端相连，用于通过耦合器件15接收要通过耦合器件16接收的第二压缩信号参数。差分装置54、56包括用于产生一个差分信号的一个差分器54和用于确定该差分信号的绝对值的另一个绝对值确定装置56，它的输出端与定标单元57的输入端相连，该定标单元57的控制输入端与组合电路6的用于通过耦合器件14接收另一个定标信号的第三输入端相连。定标单元57的输出端与用于将所说经过定标的差分信号的绝对值对于时间和频率积分的一个积分装置58、59的输入端相连。积分装置58、59包括一个积分器58和一个时间平均装置59的串接装置，它的输出端与组合电路6的用于产生质量信号的输出端17相连。
用于确定由信号处理电路，例如编码器/解码器，或编码解码器产生的输出信号质量的已知装置的工作方式如下所述，实际上，在第一参考文献中也有介绍，这种已知装置中不包含更加详细地表示在图4中的定标电路3，以及因而相互连接的耦合器件10和12，这种已知装置利用一个标准的组合电路6构成、因而不包含在图5中详细表示的差分装置54、56的第三输入端，和定标单元57。
信号处理电路，例如编码器/解码器，或编码解码器的输出信号传输到输入端7，在这之后第一信号处理电路1将所说输出信号转换成利用时间谱和巴克谱表示的一个第一信号参数。这是利用第一乘法装置20进行的，该乘法装置将用时间谱表示的输出信号与用时间谱表示的一个窗口函数相乘，在这之后，利用第一变换装置21采用例如FFT，或快速富里叶变换方法将如此得到的并用时间谱表示的信号变换到频率域，之后，由第一绝对值确定装置22采用例如求平方方法确定如此得到并用时间谱和频率谱表示的信号的绝对值，其后，由第一转换装置23采用例如在非线性频率定标，也称之为巴克定标的基础上重新采样的方法将如此得到并用时间谱和频率谱表示的信号参数转换成用时间谱和巴克谱表示的一个信号参数，然后由第一折扣装置24将该信号参数调整到一个听觉函数，或者将其滤波，例如通过将其与用巴克谱表示的一个特征函数相乘的方法进行滤波。
然后由第一压缩装置4将如此得到并用时间谱和巴克谱表示的第一信号参数转换成用时间谱和巴克谱表示的一个第一压缩信号参数。这是利用第一加法器30、第一乘法器32和第一延迟装置34进行的，把用时间谱和巴克谱表示的信号参数与用巴克谱表示的一个馈入信号(例如一个呈指数下降的信号)相乘，在这之后，将如此得到的并用时间谱和巴克谱表示的信号参数，经过一个时间延迟，与用时间谱和巴克谱表示的信号参数相加，之后，由第一非线性卷积计算装置36将如此得到的并用时间谱和巴克谱表示的信号参数与用巴克谱表示的一个扩展函数作卷积运算，其后，由第一压缩装置37将如此得到的并用时间谱和巴克谱表示的信号参数进行压缩。
按照相应的方式，将信号处理电路，例如编码器/解码器，或者编码解码器的输入信号传输到输入端8，之后，第二信号处理电路2将所说输入信号转换成一个用时间谱和巴克谱表示的一个第二信号参数，并由第二压缩装置5将后者转换成用时间谱和巴克谱表示的一个第二压缩信号参数。
然后分别通过各个耦合器件13和16将第一和第二压缩信号参数传输到组合电路6，在这一过程中假设这是一个不包含在图5中详细表示的差分装置54、56的第三输入端和定标单元57的标准组合电路。这两个压缩信号参数由另一个比较装置50积分并相互比较，在这之后，另一个比较装置50产生代表(例如)两个压缩信号参数之间的平均比值的定标信号。所说定标信号传输到定标装置52，该定标装置52根据所说定标信号定标第二压缩信号参数(就是说，将其作为定标信号的函数增加或减少)。显然，还可以以本领域技术人员熟知的方式将定标装置52用于定标第一压缩信号参数，而不是定标第二压缩信号参数，还可以以本领域技术人员熟知的方式使用两个定标装置用于同时对两个压缩信号参数进行相互定标。差分信号是利用差分器54从相互定标的压缩信号参数得出的，然后由另一个绝对值确定装置56确定该差分信号的绝对值。由积分器58把如此得到的信号对于巴克谱积分，和由时间平均装置59把该信号对于时间谱积分，并由输出端17产生作为客观地表示信号处理电路，例如编码器/解码器，或者编码解码器的质量的质量信号。
本发明的用于确定由信号处理电路例如编码器/解码器，或者编码解码器产生的输出信号的质量的这种装置的工作方式如上所述，并由下文补充说明，因而本发明的这种装置包括图4中详细表示的定标电路3，通过另一个定标单元相互连接的耦合器件10和12，该已知的装置包括本发明的经过扩展的组合电路6，因而在该组合电路6中增加了在图5中详细表示的差分装置54、56的第三输入端和定标单元57。
通过耦合器件9和定标电路3的第一输入端接收的第一串接电路信号(用时间谱和巴克谱表示的第一信号参数)被传输到另一个积分装置40的第一输入端，通过耦合器件10和定标电路3的第二输入端接收的第二串接电路信号(用时间谱和巴克谱表示的第二信号参数)被传输到另一个积分装置40的第二输入端，该积分装置将两个串接电路信号对于频率积分，在这之后，经过积分的第一串接电路信号通过另一个积分装置40的第一输出端被传输到比较装置41的第一输入端，经过积分的第二串接电路信号通过另一个积分装置40的第二输出端被传输到比较装置41的第二输入端。后者比较这两个经过积分的串接电路信号，并根据比较结果，产生控制信号，所产生的控制信号被传送到另一个定标单元42的控制输入端。定标单元42对通过耦合器件10和定标电路3的第二输入端接收的第二串接电路信号(用时间谱和巴克谱表示的第二信号参数)作为所说控制信号的函数进行定标(就是说，增大或减小所说第二串接电路信号的幅值)，并产生这样定标的第二串接电路信号通过此另一个定标单元42的输出端送到定标电路3的第二输出端，与此同时定标装置3的第一输入端，在本例中，直接与定标电路3的第一输出端相连。在本例中，第一串接电路信号和经过定标的第二串接电路信号分别经由定标电路3传送到第一压缩装置4和第二压缩装置5。
由于进行了再次定标，使得在由本发明装置评定的客观质量信号与由观测人评定的主观质量信号之间得到了良好的相关性。本发明主要基于以下认识，由已知装置评定的客观质量信号与由观测人评定的主观质量信号之间不良的相关性主要是由于某些失真比其它失真对于观测人来说更令人讨厌，通过使用两个压缩装置可以改善这种不良相关性，本发明主要还基于这样的认识，由于使用了定标电路3，两个压缩装置4和5彼此能更好地起作用，这又进一步改善了相关性。因此，通过使用定标电路3改善这两个压缩装置4和5彼此相对功能来解决不良相关性的问题。
由于定标电路3的第一输入端，或耦合器件9或耦合器件11与比值确定装置43的第一输入端相连，以及另一个定标单元42的输出端，或耦合器件12与比值确定装置43的第二输入端相连，所以比值确定装置43能够评定第一串接电路信号和经过定标的第二串接电路信号之间的比值，并且能够从比值确定装置43的输出端产生作为该比值函数的另一个定标信号，所说另一个定标信号通过定标电路3的第三输出端，进而通过耦合器件14馈送到组合电路6的第三输入端。所说另一个定标信号被馈送到组合电路6中的定标单元57，该单元对从差分装置54、56产生的差分信号的绝对值作为所说另一个定标信号的函数进行定标(就是说增大或减小所说绝对值的幅值)。结果，已经改善的相关性得到了进一步的改善，这是由于在第一串接电路信号与经过定标的第二串接电路信号之间仍然存在的(幅值)差别在组合电路中被加以折扣，从而使积分装置58、59能更好地起作用。
如果差分器54(或另一个绝对值确定装置56)具有另一个调整装置，附图中未示出，它可以在一定程度上减小所说差分信号的幅值，则可以进一步改善相关性。可取的是，使差分信号的幅值作为一个串接电路信号的函数减小，正象在本例中一样，它是作为从第二压缩装置5产生的定标和压缩的第二信号参数的函数(例如串接电路信号(的可能的幅值)的0.1％或1％或10％)减小的，结果，使积分装置58、59能更好地工作。从而使已经非常好的相关性进一步得到改善。在另一个绝对值装置56具有这样一个调整装置的情况下，这个调整装置可以是减法电路的形式，它在一定程度上减小了正差分信号的幅值。当差分器54具有这样一个调整装置时，在正差分信号的情况，这个调整装置应当具有减法功能，在负差分信号的情况，这个调整装置应当具有加法功能。
如上所述，在第一参考文献中已经充分地和以本领域技术人员熟知的方法描述了在附图2中所示的第一信号处理装置1的各个部分。第一乘法装置20将从信号处理电路，例如编码器/解码器，或编码解码器产生的、并且在例如时间和幅值上都离散的一个数字输出信号与一个窗口函数，例如用时间谱表示的所谓余弦平方函数相乘，在这之后，由第一变换装置21用FFT，或快速富里叶变换将如此得到并用时间谱表示的信号变换到频率域，其后，由第一绝对值确定装置22用例如求平方方法确定如此得到并用时间谱和频率谱表示的信号的绝对值。最后，就这样地求出一个每单位时间/频率的功率密度函数。得到所说信号的另一种方法是使用一个用于对数字输出信号滤波的分波段滤波器，这种分波段滤波器，在确定了一个绝对值之后，产生一个作为时间和频率函数的、以每单位时间/频率的功率密度形式表示的信号参数。第一转换装置23通过例如在非线性频率定标，也称之为巴克定标的基础上重新采样将所说每单位时间/频率的功率密度函数转换成每单位时间/巴克的功率密度函数，这种转换在第一参考文献的附录A中有详细的描述，第一折扣装置24将所说的每单位时间/巴克的功率密度函数与例如用巴克谱表示的一个特征函数相乘，以对听觉函数进行调整。
如上所述，在第一参考文献中已经充分地和以本领域技术人员熟知的方法描述了在附图3中所示的第一压缩装置4的各个部分。由乘法器32将调整为听觉函数的每单位时间/巴克的功率密度函数与一个呈指数减少的信号，例如exp{-T/τ(z)}相乘。这里T等于窗口函数长度的50％，因而表示一定时间间隔的一半，在这一定时间间隔之后第一乘法装置20仍将所说输出信号与用时间谱表示的一个窗口函数相乘(例如40毫秒的50％为20毫秒)。在这个表示式中，τ(z)为用巴克谱表示的特征函数，它详细表示在第一参考文献的附图6中。第一延迟装置34将这一乘积延迟一段延迟时间，长度为T，或一定时间间隔的一半。第一非线性卷积装置36将由用巴克谱表示的一个扩展函数提供的信号进行卷积计算，或者沿着巴克标度将用每单位时间/巴克表示的功率密度函数进行扩展，有关内容在第一参考文献的附录B中有详细描述。第一压缩单元37利用一个函数将以每单位时间/巴克表示的功率密度函数形式提供的信号进行压缩，所说的压缩函数，例如，将用每单位时间/巴克表示的功率密度函数提高到功率α，其中0＜α＜1。
图4所示的定标电路3的各个部分可以按照本领域技术人员已知的方法构成。另一个积分装置40包括，例如，两个独立的积分器，它们分别对用巴克谱提供的两个串接电路信号分别进行积分，在这之后比较装置41以例如除法器形式将两个经过积分的信号彼此相除，并将相除结果或者相反的相除结果作为控制信号传送到另一个定标单元42中，这个定标单元42以例如乘法器或除法器的形式将第二串接电路信号用相除结果或者相反的相除结果相乘或相除，以使这两个串接电路信号，平均来看，具有相同的大小。比值确定装置43接收经过压缩、扩展的用每单位时间/巴克表示的功率密度函数形式的第一串接电路信号和经过定标的第二串接电路信号，并根据定标单元57是构成乘法器还是除法器，将它们彼此相除以产生用每单位时间/巴克表示的相除结果或者相反的相除结果形式的另一个定标信号。
如上所述，在第一参考文献中已经充分地和以本领域技术人员熟知的方法描述了在附图5中所示的第一组合电路6中除了部分57和部分54以外的各个部分。另一个比较装置50包括，例如，两个独立的积分器，它们分别对在例如巴克谱的三个独立部分上提供的两个串接电路信号积分，并且包括，例如，一个除法器，它将巴克谱的每个部分的两个积分信号彼此相除，并将相除结果或者相反的相除结果作为定标信号传送到定标装置52，该定标装置以例如乘法器或除法器的形式，将各个串接电路信号与所说相除结果或者相反的相除结果相乘或者相除，以使两个串接电路信号，平均来看，在巴克谱的每个部分具有相同的大小。所有这些都在第一参考文献的附录F中有详细描述。差分器54确定两个相互定标的串接电路信号之间的差值。根据本发明，如果该差值是负值，那么就可以用一个常数值增大所说的差值，如果该差值是正值，就可以用一个常数值减小所说差值，例如通过检测这个差值是否小于或大于零值，然后加上或减去这个常数值。但是，也可以由另一个绝对值确定装置56首先确定这个差值的绝对值，然后从所说的绝对值中减去该常数值，在这一运算过程中显然不会允许得到一个负值的最终结果。在这最后一种情况下，绝对值确定装置56应当包括一个减法电路。此外，根据本发明，有可能以相似的方式从该差值中对一个串接电路信号(的一部分)而不是一个常数值加以折扣，或者一并对该常数值加以折扣。积分器58把从定标单元57产生的信号对于巴克谱进行积分，时间平均装置59把如此得到的信号对于时间谱积分，结果得到一个质量信号，这个质量信号的值越小，该信号处理电路的质量越高。
如上所述，利用本发明的装置评定的客观质量信号与由观测人评定的主观质量信号之间的相关性由于以下四个彼此独立的因素得以改善使用差分装置54、56，它具有第三输入端，用于接收具有一定值的一个信号，该信号应当从最初确定的差值中减去，使用差分装置54、56，它具有第三输入端，用于接收从一个串接电路信号得到的具有另外的一定值的另一个信号，该另一个信号应当从最初确定的差值中减去，使用定标电路3，而不使用比值确定装置43和定标单元57，和使用定标电路3，以及比值确定装置43和定标单元57。
通过同时使用上述所有可行的方案得到最佳的相关性。
信号处理电路这一术语应当是指其最广义的含义，例如，应当包含各种声频和/或视频设备。因此，信号处理电路可以是一个编码解码器，在这种情况下输入信号就是参考信号，应当相对于该信号确定输出信号的质量。信号处理电路还可以是一个均衡器，在这种情况下应当相对于在已经存在的虚拟理想均衡器的基础上计算出的或者简单计算出的一个参考信号确定输出信号的质量。信号处理电路甚至可以是一个扬声器，在这种情况下，应当使用一个平滑的输出信号作为参考信号，然后相对于这个信号确定声音输出信号的质量(在本发明的装置中已经自动进行了定标)。信号处理电路还可以是一个扬声器计算机模型，这个模型被用来根据在扬声器计算机模型中设置的值设计扬声器，在这种情况下，将所说扬声器计算机模型的一个低音量输出信号作为参考信号，然后将所说扬声器计算机模型的高音量输出信号作为信号处理电路的输出信号。
在参考信号是计算出的信号的情况下，由于第二信号处理装置执行的运算在计算参考信号过程中可被免除，所以第二串接电路的第二信号处理装置可以省略。
权利要求
1.用于确定由一个信号处理电路产生的输出信号相对于一个参考信号的质量的装置，该装置包括一个第一串接电路、一个第二串接电路、一个组合电路，所说第一串接电路具有一个用于接收所说输出信号的第一输入端，所说第二串接电路具有一个用于接收所说参考信号的第二输入端，所说组合电路与所说第一串接电路的第一输出端和所说第二串接电路的第二输出端相连，用于产生一个质量信号，所说第一串接电路包括一个第一信号处理装置，与所说第一串接电路的第一输入端相连，用于产生作为时间和频率函数的一个第一信号参数，和一个第一压缩装置，与所说第一信号处理装置相连，用于压缩第一信号参数并产生一个第一压缩信号参数，所说第二串接电路包括一个第二压缩装置，与所说第二输入端相连，用于产生一个第二压缩信号参数，所说组合电路包括一个差分装置，与所说的两个压缩装置相连，用于根据所说压缩信号参数确定一个差分信号，和一个积分装置，与所说差分装置相连，用于通过将所说差分信号对于时间和频率积分而产生所说质量信号，其特征在于所说差分装置包括一个调整装置，用于减小所说差分信号的幅值。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所说调整装置与一个串接电路相连，用于根据一个串接电路信号减小所说差分信号的幅值。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于该装置包括一个定标电路，其位于所说第一串接电路和所说第二串接电路之间，所说定标电路包括另一个积分装置，用于将一个第一串接电路信号和一个第二串接电路信号对于频率积分，和一个比较装置，其与所说另一个积分装置相连，用于比较所说的两个经过积分的串接电路信号，并根据比较结果定标至少一个串接电路信号。
4.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于所说第二串接电路还包括一个第二信号处理装置，与所说第二输入端相连，用于产生作为时间和频率函数的一个第二信号参数，所说第二压缩装置与所说第二信号处理装置相连以压缩所说第二信号参数。
5.如权利要求1、2、3或4所述的装置，其特征在于信号处理装置包括一个乘法装置，用于将馈送到所说信号处理装置的一个输入端的信号在时间域上与一个窗口函数相乘，和一个变换装置，与所说乘法装置相连，用于将从所说乘法装置产生的信号变换到频率域，所说变换装置在确定一个绝对值之后产生一个作为时间和频率函数的信号参数。
6.如权利要求1、2、3或4所述的装置，其特征在于信号处理装置包括一个分波段滤波装置，用于对馈送到所说信号处理装置的一个输入端的信号进行滤波，所说分波段滤波装置在确定一个绝对值之后产生一个作为时间和频率函数的信号参数。
7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于所说信号处理装置还包括一个转换装置，用于将用时间谱和频率谱表示的一个信号参数转换成一个用时间谱和巴克谱表示的信号参数。
8.用于确定由一个信号处理电路产生的输出信号相对于一个参考信号的质量的方法，该方法包括以下步骤响应于所说输出信号产生一个作为时间和频率函数的第一信号参数，压缩第一信号参数，并产生一个第二压缩信号参数，响应于所说参考信号产生一个第二压缩信号参数，根据所说压缩信号参数确定一个差分信号，以及通过将所说差分信号对于时间和频率积分产生一个质量信号，该方法的特征在于它还包括以下步骤减小所说差分信号的幅值。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于该方法包括以下步骤根据响应于所说输出信号产生的一个第一信号或响应于所说参考信号产生的一个第二信号中至少一个信号来减小所说差分信号的幅值。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于该方法还包括以下步骤将响应于所说输出信号产生的另一个第一信号和响应于所说参考信号产生的另一个第二信号对于频率积分，比较经过积分的另一个第一信号和经过积分的另一个第二信号，以及根据所说的比较结果定标所说另一个第一信号和另一个第二信号中的至少一个信号。
11.如权利要求8、9或10所述的方法，其特征在于响应于所说参考信号产生第二压缩信号参数的步骤还包括以下两个步骤响应于所说参考信号产生一个作为时间和频率函数的第二信号参数，和压缩第二信号参数。
12.如权利要求8、9、10或11所述的方法，其特征在于响应于所说输出信号产生作为时间和频率函数的第一信号参数的步骤包括以下两个步骤将响应于所说输出信号产生的再另一个第一信号在时间域上与一个窗口函数相乘，和将所说在时间域上与窗口函数相乘的再另一个第一信号变换到频率域，其在确定绝对值之后表示作为时间和频率函数的一个信号参数。
13.如权利要求8、9、10或11所述的方法，其特征在于响应于所说输出信号产生作为时间和频率函数的一个第一信号参数的步骤包括以下步骤将响应于所说输出信号产生的再另一个第一信号进行滤波，其在确定绝对值之后表示作为时间和频率函数的一个信号参数。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于响应于所说输出信号产生作为时间和频率函数的第一信号参数的步骤还包括以下步骤将用时间谱和频率谱表示的一个信号参数转换成用时间谱和巴克谱表示的一个信号参数。
全文摘要
用于确定由一个信号处理电路产生的输出信号相对于一个参考信号的质量的一种装置包括用于接收该输出信号的第一串接电路和用于接收该参考信号的第二串接电路,并由与这两个串接电路相连的一个组合电路产生一个客观质量信号。通过在用于确定所说的两个串接电路信号之间差值的位于所说组合电路中的一个差分装置中将所说差值减小一定数值,优选地把这个减小值取为一个串接电路信号的函数,能够极大地改善所说客观质量信号与由观测人评定的主观质量信号之间的不良相关性,以及通过在两个串接电路之间设置一个定标电路用于定标至少一个串接电路信号还可以进一步改善不良相关性,此外,还可以将所说质量信号定标为所说定标装置的函数。
文档编号G10L25/69GK1183885SQ96193745
公开日1998年6月3日 申请日期1996年3月13日 优先权日1995年3月15日
发明者J·G·比伦德斯 申请人:荷兰皇家·Ptt·有限公司