信号处理装置及其操作方法

信号处理装置及其操作方法
【专利摘要】一种信号处理装置(100)，包括：噪声检测器(102)，噪声检测器(102)被配置为：接收表示音频信号样本流的信息流(112)；和检测在接收的信息流(112)中的由于脉冲噪声导致失真的样本以产生噪声检测信号(114)，其中噪声检测信号(114)也识别前面的和后面的未失真的样本。信号处理装置(100)还包含处理器(104)，处理器(104)被配置为用合成的预测值替换在接收的信息流中的失真的样本(426；526)以提供重建的音频信号样本流(116)。
【专利说明】信号处理装置及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理领域和特别地，但是不一定，通过可被用于音频信号处理的自回归模型提供脉冲噪声隐藏。
【背景技术】
[0002]在本申请中在先公开的文件或者背景中的内容或者讨论并不一定被认为是属于目前工艺水平的一部分或者是公知常识。本申请的一个或者多个方面/实施例可以解决或者可以不必解决一个或多个背景问题。

【发明内容】

[0003]根据本发明的第一方面，提供一种信号处理装置，包括:
[0004]噪声检测器，被配置为:
[0005]接收表示音频信号样本流的信息流；
[0006]在所接收的信息流中检测由于脉冲噪声造成失真的样本以产生噪声检测信号，其中噪声检测信号还识别前面的和后面的未失真的样本；
[0007]处理器，被配置为:
[0008]接收表示音频信号样本流的信息流；
[0009]接收来自噪声检测器的噪声检测信号；
[0010]基于在所接收的音频信号样本流中的前面的和/或后面的未失真的样本确定自回归模型参数；
[0011]应用该自回归模型参数到前面的未失真的样本以确定失真的样本的向前的线性预测值；
[0012]应用该自回归模型参数到后面的未失真的样本以确定失真的样本的向后的线性预测值；
[0013]通过窗函数组合向前和向后的线性预测值以确定失真的样本的合成的预测值；和
[0014]用合成的预测值替换在接收的信息流中失真的样本以提供重建的音频信号样本流。
[0015]当音频设备接收由于脉冲噪声造成失真的输入信号时，以这种方式检测和替换失真的音频信号样本使音频设备的性能得到改善。
[0016]处理器还可以被配置为确定自回归模型参数的稳定性。如果稳定性被确定为低于预定的阈值，则处理器可能被配置为用前面确定为稳定的自回归模型参数替换估计的自回归模型参数用于以后的处理。
[0017]处理器可以被配置为响应于对由于脉冲噪声造成失真的样本的检测来确定自回归模型参数。这可以被称为批处理。
[0018]处理器可以被配置为与噪声检测器相比，接收相同的音频信号样本流的不同的表
/Jn ο[0019]噪声检测器可以被配置为接收表示音频信号样本流的多路信号。处理器可以被配置为接收表示音频信号样本流的和信号和差信号；并提供重建的和信号和重建的差信号。
[0020]处理器可以被配置为与噪声检测器相比，接收音频信号样本流的相同的表示。
[0021]处理器和噪声检测器可以被配置为接收表示音频信号样本流的多路信号。
[0022]所接收的多路信号可以包含导频信号。处理器可以被配置为从多路信号中减去导频信号，以提供减少的多路信号用于估计自回归参数；和将导频信号添加到重建的音频样本流中。
[0023]处理器可以被配置为计算自相关矢量以确定自回归模型参数。
[0024]处理器可以被配置为响应于所接收的未失真的样本计算自相关矢量。这可以被称为操作的跟踪模式。
[0025]处理器还可以被配置为应用滞后窗口到自相关矢量和使用滞后窗口的自相关矢量确定自回归模型参数。这可以改善自回归模型参数的稳定性。
[0026]可以提供一种集成电路，包括本文所披露的任何信号处理装置。
[0027]根据本发明的其它方面，提供信号处理装置的操作方法，该方法包括:
[0028]接收表示音频信号样本流的信息流；
[0029]检测在接收的信息流中的由于脉冲噪声造成失真的样本，并且也识别前面的和后面的未失真的样本；
[0030]基于在所接收的音频信号样本流中的前面的和/或后面的未失真的样本确定自回归模型参数；
[0031]应用自回归模型参数到前面的未失真的样本以确定失真的样本的向前的线性预测值；
[0032]应用自回归模型参数到后面的未失真的样本以确定失真的样本的向后的线性预测值；
[0033]通过窗函数组合向前和向后的线性预测值以确定失真的样本的合成的预测值；和
[0034]用合成的预测值替换在接收的信息流中失真的样本以提供重建的音频信号样本流。
[0035]可以提供一种计算机程序，当在计算机上运行该程序时，导致计算机配置本文所披露的任何一种信号处理装置或集成电路，或本文所披露的任何一种方法。计算机程序可以是一种软件编程，和计算机可以被认为是任何适当的硬件，作为非限制性例子，包括数字信号处理器、微控制器和只读存储器(R0M)，可擦可编程只读存储器(EPROM)或电子的可擦可编程只读存储器(EEPROM)。软件可以是汇编程序。
[0036]可以在计算机可读媒介上提供计算机程序，它可以是物理的计算机可读媒介如磁盘或存储器件，或可以是具体化的如瞬态信号。这种瞬态信号可以是网络下载，包括因特网下载。
[0037]可以提供一种音频娱乐系统，包括本文揭露的任何一种信号处理装置或本文披露的任何一种集成电路。
【专利附图】

【附图说明】
[0038]以下提供了关于附图的描述，仅作为示例，其中:[0039]图1示出了根据本发明实施例的能检测和隐藏脉冲噪声的信号处理装置的示意图；
[0040]图2示出了根据本发明实施例的脉冲噪声检测系统的示意图；
[0041]图3示出了根据本发明实施例的确定和合成向前和向后的线性预测以提供替换信号的工艺；
[0042]图4示出了根据本发明实施例的批模式噪声检测和隐藏工艺的示意图；
[0043]图5示出了根据本发明实施例的跟踪模式噪声检测和隐藏工艺的示意图；
[0044]图6示出了根据本发明实施例的噪声检测和隐藏被用于在FM无线电接收机中的多路信号的示意图；
[0045]图7示出了根据本发明实施例的噪声检测器和噪声隐藏器；
[0046]图8示出了根据本发明实施例的噪声检测被用于多路信号，和在FM无线电接收机中立体声解码、抽取和去加重之后噪声隐藏被用于信号的示意图；
[0047]图9示出了根据本发明实施例的噪声检测器和噪声隐藏器；
[0048]图10不出了根据本发明实施例的噪声检测和隐藏被用于AM信号的不意图；
[0049]图11示出了根据本发明实施例的噪声检测和隐藏被用于AM信号的示意图。
【具体实施方式】
[0050]图1示出了信号处理装置100，包括检测器102和处理器104。检测器接收表示音频信号流的信号112和在所接收的信号112中检测由于脉冲噪音造成失真的样本。除检测所接收的信号112的由于脉冲噪音造成失真的样本之外，检测器102还，直接或者间接地，识别前面的和后面的未失真的样本。检测器102提供噪声检测信号114到处理器104。噪声检测信号114识别接收的信号112的哪些样本是由于脉冲噪声而失真的。后面会结合图2对示例的检测器102进行详细描述。
[0051]处理器104处理噪声检测信号114和所接收的信号112并提供重建的信号116，在重建的信号116中信号的失真的样本已经被替换样本替换。替换样本是未失真的样本，或者至少优选地是比最初的样本少失真的样本。
[0052]基于由噪声检测信号114识别的前面的和/或后面的未失真的样本，处理器104估计自回归模型参数。然后处理器104应用自回归模型参数到前面的未失真的样本以确定失真的样本的向前的线性预测值和应用自回归模型参数到后面的未失真的样本以确定失真的样本的向后的线性预测值。然后处理器104利用窗函数将向前和向后的线性预测值结合在一起以确定失真的样本的合成的预测值。后面将会结合图3详细介绍确定向前和向后的预测值并将它们组合的例子。
[0053]然后处理器104用合成的预测值替换在所接收的信号112中失真的样本以提供重建的音频信号样本流116。因此在重建的流116没有在所接收的信号112中的脉冲噪声，或者至少较好地减少了脉冲噪声的影响。图2提供脉冲噪声检测器200的示意图。输入信号是宽带多路信号(采样速率为325kHz)。该实际的多路信号包含和信号、导频、差信号(大约38kHz)以及可以有一些RDS数据(大约在57kHz)。上述的任何其他的信号，例如，约80kHz可以被认为是噪声，因为它不属于想要的信号分量之一。
[0054]HPF模块202是高通滤波器模块，它确保只有大于例如80kHz (这有时被称为超声波噪声(USN))的信号内容在下游被处理。
[0055]而abs模块204取高通滤波的多路信号的绝对值从而使负值变成正值。该abs区204的输出的瞬时信号能量通过比较器212与超声波噪声的长期的平均值比较。QPD (准峰值检波器)模块206使用低通滤波器提供长期的平均值(有时称为固有噪声估计)。如果瞬时值超过长期的平均值一些最低量，则确定出现脉冲噪声，该最低量由阈值210定义并被加到信号上，该信号是增益值208的产物以及QPD模块206的输出。
[0056]当检测到脉冲噪声，比较器212的输出将是逻辑“I”。当没有检测到脉冲噪声，比较器212将输出逻辑“O”。可选择性的提供保持模块214，保持模块214可以当检测到脉冲噪声时，在延长期间内保持比较器212的输出信号是逻辑“I”。
[0057]来自保持模块214的信号输出是检测信号218。检测信号218提供表示输入宽带多路信号何时由于脉冲噪声失真的信息。
[0058]输入宽带多路信号也被提供给延迟补偿模块216，延迟补偿模块216延迟输入信号从而使延迟补偿模块的输出与检测信号218时序一致。
[0059]在一些实施例中，由图1的处理器执行的噪声隐藏通过检测信号218从低到高的转变触发。只有在噪声的单个脉冲的完全隐藏完成以后，处理器才可以再一次变成对该触发是敏感的。
[0060]图3示出了为了产生重建的信号，可以通过图1的处理器执行的工艺。该工艺通过310、320、330、340、350五幅图示出了接收信号301是如何被处理的。在每个图中，所接收的信号301的幅度被示于纵轴上，时间被示于横轴上。在每个图中，用标记312示出时间间隔，在该期间内，原始信号被认为由于脉冲噪声失真。这段时间间隔被称为失真区间312。
[0061]这五张图的每一个示出了原始信号的表示，如果没有失真，该原始信号将被接收。这将被称为未失真的信号303并且在失真的区间312上以虚线示出。在图3中示出的工艺目的是使用失真区间312前面的或后面的所接收的信号301的部分尽可能地重建未失真的信号303。
[0062]第一张图310示出了前面的时间间隔314，时间间隔314紧接在失真区间312之前。如在第一张图310的时间轴上所示，前面的时间间隔314与样本x(k)到x(k-p)有关。在一些实施例中，P可以大约是20，意味着20个样本出现于前面的时间间隔314中。
[0063]在前面的时间间隔314中的样本被用于估计自回归模型参数，这是本领域技术人员已知的。这些自回归模型参数然后被应用到前面的时间间隔314中的样本以确定对于在失真区间312中的样本的向前的线性预测值。样本的向前的线性预测值在第一张图310中被示为在失真区间312中的上虚线316。
[0064]在第一张图310中没有示出失真的信号。
[0065]图3的第二张图320示出了确定向后的线性预测值326的工艺，该图与第一张图310类似。
[0066]第二张图320示出了后面的时间间隔324，时间间隔324紧跟在失真区间312之后。在后面的时间间隔324中的样本数目可以与在前面的时间间隔314中的时间间隔中的样本数目相同或者不同。
[0067]在后面的时间间隔324中的样本被用于估计自回归模型参数，这是本领域技术人员已知的。这些自回归模型参数然后被应用到在后面的时间间隔324中的样本以确定在失真区间312中的样本的向后的线性预测值。对于信号的向后的线性预测值在第二张图320中示为失真区间312的上虚线326。
[0068]图3的第三张图330示出了对于在第一张图310示出的在失真区间312中的样本，窗函数应用到其向前的线性预测值316的效果。窗口值在第三张图330中示出为失真区间312上的较低的虚线。可以看出则离从前面的区间314得到的预测值越远，窗函数逐渐增加对预测幅度的减少，窗函数用于产生向前线性预测值。
[0069]图3的第四张图340示出了对于在第二张图320示出的在失真区间312中的样本，窗函数应用到向后的线性预测值326的效果。窗口值在第三张图330中示出为失真区间312上的较低的虚线。再一次，可以离从前面的区间314得到的预测值越远，窗函数逐渐增加对预测值幅度的减少，窗函数用于产生向后的线性预测值。
[0070]图3的第五张图350示出了组合第三和第四张图330、340中窗口的向前和向后的线性预测值的结果。
[0071]这种组合提供在失真区间312中的样本的合成的预测值359，在第五张图350中示为虚线。可以看出，合成的预测值359与原始的未失真的信号303非常接近。然后这些合成的预测值可以被用于替换失真的样本以提供至少大幅度减少脉冲噪声的影响。
[0072]图4示出了在批处理模式中实施噪声检测和隐藏的流程图。在图4中，每个所接收的样本的数据值被加载到缓冲区。
[0073]第一步402包含检查在最近接收的样本中是否检测到脉冲噪声。如果没有检测到脉冲噪声，则对后来的样本简单重复第一步402直到检测到脉冲噪声。
[0074]当脉冲噪声在步骤402被检测到，则移动到步骤404以一直等到足够量的未失真的样本被缓冲。足够的未失真的样本的数量是被认为可以启动精确的自相关矢量以被计算的数量。一旦足够量的样本被缓冲，例如一旦缓冲的样本的数量超过阈值，工艺移动到下一步406计算自相关矢量。典型地，被用于相关估计的信号部分的长度大约是10ms。这是言语或者音频信号的周期，其中统计特性被假设为稳定的或者可以被认为是非显著改变的。样本的数量取决于所使用的采样速率。例如，对于40kS / s，样本的总数可以是大约400个。然而，下面将讨论可以选择这些样本中多少个在步骤420和422中被用作前面的样本或者后面的样本。如下所述，足够数量的样本还可以在步骤404被缓冲以启动向前和向后的线性预测在步骤420和422被成功执行。足够数量的样本还可以在步骤404被缓冲以启动向前和向后的线性预测在步骤420和422被成功执行。典型地，前面的样本数目比后面的样本数目大。
[0075]自相关矢量rve。可以从缓冲区中存在的所有的可用数据估计。矢量的(P+1)个元素计算如下:
[0076]
【权利要求】
1.一种信号处理装置(100)，其特征在于，包括: 噪声检测器(102)，所述噪声检测器(102)被配置为: 接收表示音频信号样本流的信息流(112)； 在所接收的信息流(112)中检测由于脉冲噪声导致失真的样本以产生噪声检测信号(114)，其中噪声检测信号(114)也识别前面的和后面的未失真的样本； 处理器(104)，所述处理器(104)被配置为: 接收表示音频信号样本流的信息流(112)； 接收来自噪声检测器(102)的噪声检测信号(114)； 基于在所接收的音频信号样本流中的前面的和/或后面的未失真的样本确定自回归模型参数(410 ；510)； 将所述自回归模型参数应用到前面的未失真的样本以确定失真的样本的向前的线性预测值(420 ；520)； 将所述自回归 模型参数应用到后面的未失真的样本以确定失真的样本的向后的线性预测值(422 ；522)； 通过窗函数组合向前和向后的线性预测值以确定失真的样本的合成的预测值(424 ；524);和 用所述合成的预测值替换在所接收的信息流中的失真的样本(426 ；526)以提供重建的音频信号样本流(116)。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述处理器还被配置为确定自回归模型参数的稳定性(412 ;512)，如果稳定性被确定为低于预定的阈值，则用前面确定的稳定的自回归模型参数替换估计的自回归模型参数用于以后的处理(416 ;516)。
3.根据权利要求1或2所述的信号处理装置，其特征在于，处理器(814)被配置为与噪声检测器(812)相比，所接收的是相同音频信号样本流的不同的表示。
4.根据权利要求3所述的信号处理装置，其特征在于，噪声检测器(904)被配置为: 接收表示音频信号样本流的多路信号(906);和 处理器(902)被配置为: 接收表示音频信号样本流的和信号(908)和差信号(910);和 提供重建的和信号(912)和重建的差信号(912)。
5.根据权利要求1或2所述的信号处理装置，其特征在于，处理器(614)被配置为与噪声检测器(612)相比，所接收的是音频信号样本流的相同的表示。
6.根据权利要求5所述的信号处理装置，其特征在于，处理器(614)和噪声检测器(612)被配置为接收表示音频信号样本流的多路信号。
7.根据权利要求6所述的信号处理装置，其特征在于，所接收的多路信号包含导频信号，以及处理器被配置为: 从多路信号中减去导频信号(712)，以提供减少的多路信号用于估计自回归的参数(716);以及 将导频信号添加到重建的音频样本流中(718)。
8.根据前述任一权利要求所述的信号处理装置，其特征在于，处理器被配置为计算自相关矢量以确定自回归模型参数(406 ;504)。
9.根据前述任一权利要求所述的信号处理装置，其特征在于，处理器被配置为响应于对由于脉冲噪声导致失真的样本的检测(402)确定自回归模型参数(410)。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，处理器被配置为响应于接收未失真的样本计算自相关矢量(504)。
11.根据权利要求8、9或10所述的信号处理装置，其特征在于，处理器还被配置为应用滞后窗口(408 ；508)到自相关矢量并且使用经过滞后窗口处理的自相关矢量(410 ；510)确定自回归模型参数。
12.—种集成电路，其特征在于，包括前述任一项权利要求所述的信号处理装置。
13.一种信号处理装置的操作方法，其特征在于，所述方法包括: 接收表示音频信号样本流的信息流(112)； 在所接收的信息流(112)中检测由于脉冲噪声导致失真的样本，并且也识别前面的和后面的未失真的样本； 基于在所接收的音频信号样本流中的前面的和/或后面的未失真的样本确定自回归模型参数(410 ；510)； 将所述自回归模型参数应用到前面的未失真的样本以确定失真的样本的向前的线性预测值(420 ；520)； 将所述自回归模型参数应用到后面的未失真的样本以确定失真的样本的向后的线性预测值(422 ；522)； 通过窗函数组合向前和向后的线性预测值以确定失真的样本的合成的预测值(424 ；524);和 用合成的预测值替换在接收的信息流中失真的样本(426;526)以提供重建的音频信号样本流(116) 。
14.一种音频娱乐系统，其特征在于，包括根据权利要求1至11中任一项所述的信号处理装置或根据权利要求12所述的集成电路。
【文档编号】G10L21/02GK103915101SQ201310750583
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】塞巴斯蒂安·德波恩特 申请人:Nxp股份有限公司