Шумозниження на основі прогнозування в стереофонічному радіосигналі із частотною модуляцією
Номер патенту: 107771
Опубліковано: 10.02.2015
Автори: Сельстром Лейф, Пурнхаген Хейко, Енгдегорд Йонас
Формула / Реферат
1. Пристрій (2), сконфігурований для шумозниження в приймальному багатоканальному FM-радіосигналі; при цьому приймальний багатоканальний FM-радіосигнал може бути представлений як приймальний середній сигнал і приймальний побічний сигнал; при цьому приймальний побічний сигнал служить ознакою різниці між лівим сигналом і правим сигналом приймального багатоканального FM-радіосигналу; при цьому пристрій (2) містить:
- модуль (77) визначення параметрів, сконфігурований для визначення одного або декількох параметрів, що служать ознаками кореляції та/або декореляції між приймальним середнім сигналом і приймальним побічним сигналом; при цьому модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення параметра b декореляції, який служить ознакою декореляції між приймальним середнім сигналом і приймальним побічним сигналом; і
- модуль (79) шумозниження, сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом із приймального середнього сигналу з використанням одного або декількох параметрів; при цьому модуль (79) шумозниження сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом також з декорельованої версії приймального середнього сигналу з використанням параметра b декореляції; при цьому приймальний побічний сигнал не перебуває на шляху сигналу для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом.
2. Пристрій (2) за п. 1, який відрізняється тим, що
- модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення параметра а прогнозування, що служить ознакою взаємної кореляції між приймальним середнім сигналом і приймальним побічним сигналом; і
- модуль (79) шумозниження сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом із приймального середнього сигналу з використанням параметра а прогнозування.
3. Пристрій (2) за п. 2, який відрізняється тим, що модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення параметра а прогнозування на основі математичного сподівання для добутку відповідних дискретних значень приймального середнього сигналу та приймального побічного сигналу.
4. Пристрій (2) за п. 3, який відрізняється тим, що модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення параметра а прогнозування як
a=E[S*M]/E[M*M],
де Е[.] позначає оператора математичного сподівання, S являє собою приймальний побічний сигнал, а М являє собою приймальний середній сигнал.
5. Пристрій (2) за будь-яким із пп. 2-4, який відрізняється тим, що модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення параметра b декореляції на основі енергії різницевого сигналу приймального побічного сигналу та сигналу, визначеного із середнього сигналу, з використанням параметра а прогнозування.
6. Пристрій (2) за п. 5, який відрізняється тим, що модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення параметра декореляції b як
b=sqrt(E[D*D]/E[M*M]),
де D=S-a*M являє собою різницевий сигнал.
7. Пристрій (2) за п. 6, який відрізняється тим, що модуль (79) шумозниження сконфігурований для генерування декорельованої версії приймального середнього сигналу шляхом фільтрації приймального середнього сигналу з використанням всечастотного фільтра.
8. Пристрій (2) за п. 7, який відрізняється тим, що
- модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення динамічного коефіцієнта, що є характеристикою спектральної нерівномірності приймального побічного сигналу; і
- параметр b декореляції залежить від динамічного коефіцієнта.
9. Пристрій (2) за п. 8, який відрізняється тим, що параметр b декореляції зменшується по мірі того, як динамічний коефіцієнт вказує ступінь, що підвищується, спектральної нерівномірності приймального побічного сигналу.
10. Пристрій (2) за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що
- модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення одного або декількох параметрів залежним від часу способом; і
- модуль (79) шумозниження сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом з використанням одного або декількох змінних за часом параметрів.
11. Пристрій (2) за п. 10, який відрізняється тим, що
- модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення, для першого параметра з одного або декількох параметрів, послідовності перших параметрів для відповідної послідовності проміжків часу; і
- конкретний перший параметр із послідовності перших параметрів для конкретного проміжку часу з послідовності проміжків часу визначають із використанням дискретних значень приймального середнього сигналу та/або приймального побічного сигналу, які розташовані в межах конкретного проміжку часу.
12. Пристрій (2) за п. 11, який відрізняється тим, що модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення послідовності інтерпольованих перших параметрів шляхом інтерполяції суміжних перших параметрів із послідовності перших параметрів.
13. Пристрій (2) за будь-яким із пп. 10-12, який відрізняється тим, що він сконфігурований для виявлення того, що приймальний багатоканальний FM-радіосигнал являє собою вимушений монофонічний сигнал, шляхом:
- визначення енергії приймального середнього сигналу в межах першого проміжку часу з послідовності проміжків часу; при цьому енергія перебуває вище верхнього граничного значення;
- визначення перехідного періоду з декількох послідовних проміжків часу, у ході яких енергія побічного сигналу падає від значення вище верхнього граничного значення до значення нижче нижнього граничного значення; і
- визначення того, що приймальний багатоканальний FM-радіосигнал, наступний після першого проміжку часу, являє собою вимушений монофонічний сигнал, якщо кількість послідовних проміжків часу перехідного періоду перебуває нижче граничного значення проміжків.
14. Пристрій за п. 13, який відрізняється тим, що у разі виявлення, що приймальний багатоканальний FM-радіосигнал у проміжку часу, наступному після першого проміжку часу, являє собою вимушений монофонічний сигнал, здійснюється конфігурування модуля (77) визначення параметрів для визначення одного або декількох параметрів для проміжку часу, наступного після першого проміжку часу, з одного або декількох параметрів для першого проміжку часу.
15. Пристрій (2) за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що
- модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення одного або декількох параметрів залежним від частоти чином; і
- модуль (79) шумозниження сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом з використанням одного або декількох змінних за частотою параметрів.
16. Пристрій (2) за п. 15, який відрізняється тим, що додатково містить:
- модуль (71) перетворення середнього сигналу, сконфігурований для генерування ряду сигналів середнього піддіапазону, що охоплюють відповідний ряд діапазонів частот із приймального середнього сигналу; і
- модуль (73) перетворення побічного сигналу, сконфігурований для генерування ряду сигналів побічного піддіапазону, що охоплюють відповідний ряд діапазонів частот із приймального побічного сигналу; і
при цьому модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для визначення для другого з одного або декількох параметрів ряду параметрів других піддіапазонів з відповідного ряду сигналів середнього піддіапазону та відповідного ряду сигналів побічного піддіапазону.
17. Пристрій (2) за п. 16, який відрізняється тим, що модуль (73) перетворення побічного сигналу задовольняє менш високим вимогам, ніж модуль (71) перетворення середнього сигналу стосовно щонайменше одного з показників:
- вибірковості за частотою;
- роздільної здатності за частотою;
- роздільної здатності за часом; і
- чисельної точності.
18. Пристрій (2) за будь-яким із пп. 16, 17, який відрізняється тим, що
- модуль (79) шумозниження сконфігурований для генерування ряду сигналів побічного піддіапазону зі зниженим шумом з відповідного ряду сигналів середнього піддіапазону других параметрів піддіапазонів; і
- модуль (79) шумозниження містить модуль (72) зворотного перетворення, сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом з ряду сигналів побічного піддіапазону зі зниженим шумом.
19. Пристрій (2) за п. 18, який відрізняється тим, що модуль (71) перетворення середнього сигналу та/або модуль (73) перетворення побічного сигналу являють собою блоки фільтрів QMF.
20. Пристрій (2) за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що модуль (77) визначення параметрів сконфігурований для обмеження одного або декількох параметрів шляхом застосування до одного або декількох параметрів обмежуючого коефіцієнта с.
21. Пристрій (2) за п. 20, який відрізняється тим, що для с>1 обмежуючий коефіцієнт с пропорційний сумі одного або декількох параметрів, піднесених до квадрата.
22. Пристрій (2) за п. 20, який відрізняється тим, що для с>1 обмежуючий коефіцієнт с пропорційний квадратному кореню із суми одного або декількох параметрів, піднесених до квадрата.
23. Пристрій (2) за будь-яким із пп. 20-22, який відрізняється тим, що застосування обмежуючого коефіцієнта с не збільшує один або декілька параметрів.
24. Пристрій (2) за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що містить:
- модуль (74) затримки, сконфігурований для затримки дискретного значення приймального середнього сигналу на кількість часу, що відповідає часу обчислення, необхідному для генерування відповідного дискретного значення побічного сигналу зі зниженим шумом.
25. Пристрій (2) за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що містить комбінуючий модуль (30, 31, 32), сконфігурований для визначення модифікованого побічного сигналу зі зниженим шумом з побічного сигналу зі зниженим шумом і приймального побічного сигналу з використанням покажчика якості, що служить ознакою якості приймального багатоканального FM-радіосигналу.
26. Пристрій (2) за п. 25, який відрізняється тим, що комбінуючий модуль (30, 31, 32) містить:
- модуль (31) посилення сигналу зі зниженим шумом, сконфігурований для присвоєння вагового коефіцієнта побічному сигналу зі зниженим шумом з використанням коефіцієнта посилення сигналу зі зниженим шумом;
- модуль (30) посилення обхідного сигналу, сконфігурований для присвоєння вагового коефіцієнта приймальному побічному сигналу з використанням коефіцієнта посилення обхідного сигналу; і
- об'єднуючий модуль (32), сконфігурований для об'єднання зваженого побічного сигналу зі зниженим шумом і зваженого приймального побічного сигналу; при цьому коефіцієнт посилення сигналу зі зниженим шумом і коефіцієнт посилення обхідного сигналу залежать від покажчика якості.
27. Пристрій (2) за будь-яким із пп. 25, 26, який відрізняється тим, що комбінуючий модуль сконфігурований для визначення модифікованого побічного сигналу зі зниженим шумом залежним від частоти чином.
28. Пристрій (2) за п. 27, який відрізняється тим, що містить модуль (20) визначення якості, сконфігурований для визначення покажчика якості шляхом:
- визначення (101) потужності приймального середнього сигналу, що називається середньою потужністю, і потужності приймального побічного сигналу, що називається побічною потужністю;
- визначення (102) відношення середньої потужності та побічної потужності, за допомогою чого одержують відношення "середня-побічна"; і
- визначення (105) покажчика якості приймального FM-радіосигналу на основі щонайменше відношення "середня-побічна".
29. Пристрій (2) за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що містить перетворювач (76) MS-LR, сконфігурований для визначення лівого сигналу зі зниженим шумом і правого сигналу зі зниженим шумом із приймального середнього сигналу та побічного сигналу зі зниженим шумом.
30. Пристрій (2) за п. 29, який відрізняється тим, що перетворювач (76) MS-LR сконфігурований для визначення:
- лівого сигналу зі зниженим шумом виходячи із суми приймального середнього сигналу та побічного сигналу зі зниженим шумом; і
- правого сигналу зі зниженим шумом виходячи з різниці приймального середнього сигналу та побічного сигналу зі зниженим шумом.
31. Спосіб зниження шуму в приймальному багатоканальному FM-радіосигналі; при цьому приймальний багатоканальний FM-радіосигнал можна представити як приймальний середній сигнал і приймальний побічний сигнал; при цьому спосіб включає:
- визначення одного або декількох параметрів, що служать ознаками кореляції та/або декореляції між приймальним середнім сигналом і приймальним побічним сигналом; при цьому один або кілька параметрів містять параметр b декореляції, що служить ознакою декореляції між приймальним середнім сигналом і приймальним побічним сигналом; і
- генерування побічного сигналу зі зниженим шумом із приймального середнього сигналу з використанням одного або декількох параметрів, при цьому генерування побічного сигналу зі зниженим шумом включає генерування побічного сигналу зі зниженим шумом також з декорельованої версії приймального середнього сигналу з використанням параметра b декореляції; при цьому приймальний побічний сигнал не перебуває на шляху сигналу для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом.
32. Носій даних, що містить програму, реалізовану програмно, адаптовану для виконання на процесорі та для виконання етапів способу за п. 31 при здійсненні на обчислювальному пристрої.
Текст
Реферат: Даний документ належить до обробки звукових сигналів, зокрема до пристрою та відповідному способу поліпшення звукового сигналу стереофонічного FM-радіоприймача. Зокрема, даний документ належить до способу та системи для зниження шуму в прийнятому стереофонічному FM-радіосигналі. Описано пристрій (2) сконфігурований для зниження шуму в прийнятому багатоканальному FM-радіосигналі, при цьому прийнятий багатоканальний FM-радіосигнал може представлятися як прийнятий середній сигнал і прийнятий побічний сигнал. Пристрій (2) містить модуль (77) визначення параметрів, сконфігурований для визначення одного або декількох параметрів, що служать ознаками кореляції та/або декореляції між прийнятим середнім сигналом і прийнятим побічним сигналом; і модуль (79) шумозниження, сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом із прийнятого середнього сигналу, а не із прийнятого побічного сигналу, з використанням одного або декількох параметрів. UA 107771 C2 (12) UA 107771 C2 UA 107771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Область технічного застосування Даний винахід відноситься до обробки звукових сигналів, зокрема до пристрою та відповідного способу поліпшення звукового сигналу стереофонічного FM-радіоприймача. Зокрема, даний документ відноситься до способу та системи зниження шуму в прийнятому стереофонічному FM-радіосигналі. Передумови винаходу В аналоговій стереофонічної FM-радіосистемі (із частотною модуляцією) лівий канал (L) і правий канал (R) звукового сигналу передаються в середньому-побічному (M/S) представленні, тобто як середній канал (М) і побічний канал (S). Середній канал М відповідає сумарному сигналу L і R, наприклад, M=(L+R)/2, а побічний канал S відповідає різницевому сигналу L і R, наприклад, S=(L-R)/2. Для передачі побічний сигнал S модулюється на подавленій несучій 38 кГц і додається до немодульованого середнього сигналу М, утворюючи зворотно сумісний ущільнений стереофонічний сигнал. Цей ущільнений немодульований сигнал потім використовується для модуляції ВЧ (високочастотної) несучої FM-передавача, який, як правило, працює в діапазоні 87,5-108 МГц. Коли якість приймання зменшується (тобто зменшується відношення «сигнал-шум» у радіоканалі), канал S у ході передачі, як правило, страждає сильніше каналу М. У багатьох реалізаціях FM-приймача, коли умови приймання стають занадто зашумленими, канал S приглушується. Це означає, що у випадку слабкого ВЧ-радіосигналу приймач переходить на знижений рівень від стереофонічного сигналу до монофонічного (що зазвичай називається монофонічним випаданням). Навіть у тому випадку, коли середній сигнал М має прийнятну якість, побічний сигнал S може бути зашумленим і, таким чином, сильно знижує загальну якість звуку при мікшуванні в лівий і правий канали вихідного сигналу (які отримують, наприклад, відповідно до співвідношень L=M+S і R=M-S). Коли побічний сигнал S має лише якість від низької до середньої, існує дві можливості: або приймач обирає приймання шуму, пов'язаного з побічним сигналом S, і виводить дійсний стереофонічний сигнал, що містить зашумлені лівий і правий сигнали, або приймач відкидає побічний сигнал S і переходить на знижений рівень монофонічного сигналу. Параметричне стереофонічне (PS) кодування являє собою методику з області кодування звукових сигналів з дуже низькою бітовою швидкістю передачі даних. PS дозволяє кодувати 2канальний стереофонічний звуковий сигнал як монофонічний низведений сигнал у поєднанні з додатковою інформацією PS, тобто з параметрами PS. Монофонічний низведений сигнал утворюється як комбінація обох каналів стереофонічного сигналу. Параметри PS дозволяють PS-декодеру реконструювати стереофонічний сигнал з монофонічного низведеного сигналу та додаткової інформації PS. Як правило, параметри PS залежать від часу та від частоти, і PSобробка в PS-декодері, як правило, здійснюється в області гібридного блоку фільтрів, що містить ряд блоків квадратурних дзеркальних фільтрів (QMF). У документах WO2011/029570, PCT/EP2011/064077 і PCT/EP2011/064084 запропоновано використовувати PS кодування прийнятого стереофонічного FM-сигналу з метою зниження шуму, який міститься в прийнятому стереофонічному FM-сигналі. Загальним принципом параметричного стереофонічного кодування (PS) на основі технології шумозниження в стереофонічному FM-радіосигналі є використання параметрів параметричного стереофонічного кодування, які одержують із прийнятого стереофонічного FM-сигналу з метою зниження шуму, який міститься в прийнятих лівому і правому сигналах. Розкриття вищезгаданих патентних документів включається в дане розкриття за допомогою посилання. Сутність винаходу У даному документі описані спосіб і система шумозниження в стереофонічному FMрадіосигналі з використанням інфраструктури на основі прогнозування. Інфраструктура на основі прогнозування є одним з альтернативних підходів до вищевказаної інфраструктури на основі параметричного стереофонічного кодування (PS). Як буде описано в даному документі, інфраструктура на основі прогнозування забезпечує меншу обчислювальну складність. Крім того, спостерігалося, що, у той же час, схема шумозниження на основі прогнозування в стереофонічному FM-радіосигналі досягає підвищеної якості звуку в порівнянні зі схемою шумозниження на основі PS у стереофонічному FM-радіосигналі. Відповідно до однієї з особливостей, описується пристрій або система, яка сконфігурована для зниження шуму в прийнятому багатоканальному FM-радіосигналі. Багатоканальний FMрадіосигнал може являти собою двоканальний стереофонічний сигнал. Зокрема, прийнятий багатоканальний FM-радіосигнал може відображатися, або представлятися, або служити ознакою середнього сигналу та побічного сигналу. Крім того, зазначений побічний сигнал може служити ознакою різниці між лівим сигналом і правим сигналом стереофонічного сигналу. 1 UA 107771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У одному з варіантів здійснення винаходу, зазначений пристрій містить модуль визначення параметрів, сконфігурований для визначення одного або декількох параметрів, що служать ознакою кореляції та/або декореляції між прийнятим середнім сигналом і прийнятим побічним сигналом. Зазначені один або кілька параметрів можуть являти собою параметр а прогнозування, що використовується для визначення корельованої складової побічного сигналу зі зниженим шумом виходячи із прийнятого середнього сигналу, і/або параметр b декореляції, що використовується для визначення декорельованої складової побічного сигналу зі зниженим шумом виходячи з декорельованої версії середнього сигналу. Крім того, пристрій містить модуль шумозниження, сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом із прийнятого середнього сигналу з використанням одного або декількох параметрів. Із цією метою модуль шумозниження не враховує прийнятий побічний сигнал, наприклад дискретні значення прийнятого побічного сигналу. Іншими словами, прийнятий побічний сигнал не перебуває на шляху сигналу, що призначений для визначення побічного сигналу зі зниженим шумом. Зокрема, модуль шумозниження може бути сконфігурований для визначення побічного сигналу зі зниженим шумом тільки із прийнятого середнього сигналу (наприклад, з дискретних значень прийнятого середнього сигналу) і одного або декількох параметрів. Як вказувалося вище, модуль визначення параметрів може конфігуруватися для визначення параметра а прогнозування. Параметр а прогнозування може служити ознакою взаємної кореляції між прийнятим середнім сигналом і прийнятим побічним сигналом. Зокрема, модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для визначення параметра а прогнозування на основі математичного сподівання для добутку відповідних дискретних значень прийнятого середнього сигналу та прийнятого побічного сигналу. У ще більш окремому випадку, модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для визначення параметра а прогнозування з використанням формули a ES * M/ EM * M , де E[·] позначає оператора математичного сподівання, S позначає прийнятий побічний сигнал і М позначає прийнятий середній сигнал. У випадку, коли модуль визначення параметрів створює параметр а прогнозування, модуль шумозниження може бути сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом (або корельованої складової побічного сигналу зі зниженим шумом) виходячи із прийнятого середнього сигналу з використанням параметра а прогнозування. Корельована складова побічного сигналу зі зниженим шумом може визначатися як добуток параметра а прогнозування та прийнятого середнього сигналу, тобто як a*M. Це означає, що корельована складова побічного сигналу зі зниженим шумом може являти собою зважену версію прийнятого середнього сигналу. З огляду на те, що параметр а прогнозування може бути змінним за часом і/або змінним за частотою, ваговий коефіцієнт, що застосовується до середнього сигналу, може бути змінним за часом і/або змінним за частотою. Модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для визначення параметра b декореляції, що служить ознакою декореляції між прийнятим середнім сигналом і прийнятим побічним сигналом. Зокрема, зазначений модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для визначення параметра b декореляції на основі енергії різницевого сигналу прийнятого побічного сигналу та сигналу, що визначається із середнього сигналу з використанням параметра а прогнозування. У ще більш окремому випадку модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для визначення параметра b декореляції з використанням формули b sqrtED * D/ EM * M , де D=S–a*M являє собою різницевий сигнал. Оператор «sqrt()» вказує операцію добування квадратного кореня. У цьому випадку зазначений модуль шумозниження може бути сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом (або декорельованої складової побічного сигналу зі зниженим шумом) з декорельованої версії прийнятого середнього сигналу з використанням параметра b декореляції. Зокрема, декорельована складова побічного сигналу зі зниженим шумом може визначатися як b*decorr(M), де decorr(M) – декорельована версія прийнятого середнього сигналу. Декорельована версія прийнятого середнього сигналу може визначатися шляхом фільтрації прийнятого середнього сигналу з використанням всечастотного фільтра. Якщо прийнятий середній сигнал містить значну кількість шуму, може виявитися корисним зменшити вплив декорельованої складової побічного сигналу зі зниженим шумом на побічний сигнал зі зниженим шумом. Із цією метою, модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для визначення динамічного коефіцієнта, характерного для (або такого, що служить ознакою) нерівномірності спектральної характеристики прийнятого побічного сигналу. Висока нерівномірність спектральної характеристики, як правило, вказує на високий ступінь шуму, що міститься в побічному сигналі. Як такий, параметр b декореляції може залежати від динамічного коефіцієнта. Зокрема, параметр b декореляції може зменшуватися, коли 2 UA 107771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 динамічний коефіцієнт вказує на ступінь, що збільшується, рівномірності спектральної характеристики прийнятого побічного сигналу. Наприклад, динамічним коефіцієнтом є SMF_impact_factor, що описується у даному документі, і модифікований параметр декореляції b_new описується як b_new=(1–SMF_impact_factor)*b, за допомогою чого декорельована складова побічного сигналу зі зниженим шумом (тобто b_new*decorr(M)) вимушено звертається в нуль, якщо SMF_mpact_factor наближається до «1». Як вказувалося вище, модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для визначення одного або декількох параметрів (наприклад, параметра а прогнозування та/або параметра b декореляції) залежним від часу чином. Так, для кожного одного або декількох параметрів може визначатися послідовність відповідного параметра для відповідної послідовності проміжків часу. Наприклад, для першого параметра (наприклад, для параметра а прогнозування або параметра b декореляції) визначається послідовність перших параметрів для послідовності проміжків часу. Послідовність проміжків часу може являти собою послідовність кадрів сигналу (наприклад таких, що містять 2048 дискретних значень сигналу). Як правило, конкретний перший параметр послідовності перших параметрів для конкретного проміжку часу з послідовності проміжків часу визначається з використанням дискретних значень прийнятого середнього сигналу та/або прийнятого побічного сигналу, які знаходяться у зазначеному конкретному проміжку часу. У випадках, коли один або кілька параметрів є змінними в часі, модуль шумозниження може бути сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом з використанням одного або декількох змінних за часом параметрів. Для того щоб забезпечити безперервність між суміжними проміжками часу та для того, щоб уникнути чутних порушень безперервності на границях суміжних проміжків часу, може виявитися корисним визначення послідовності інтерпольованих перших параметрів шляхом інтерполяції суміжних перших параметрів з послідовності перших параметрів. У випадку сильно погіршених умов приймання FM-приймачі можуть примусово переводити прийняті FM-радіосигнали в монофонічні сигнали, тобто FM-приймачі можуть заглушувати прийнятий побічний сигнал. Зазначений пристрій може бути сконфігурований для виявлення монофонічного випадання, тобто зазначений пристрій може бути сконфігурирований для виявлення того, що прийнятий багатоканальний FM-радіосигнал є вимушеним монофонічним сигналом. Це може досягатися шляхом виявлення швидкого переходу прийнятого побічного сигналу від високої енергії до низької енергії. Зокрема, може визначатися енергія прийнятого побічного сигналу в межах першого проміжку часу з послідовності проміжків часу, і може бути визначене те, що ця енергія вище верхнього граничного значення. Крім того, може визначатися перехідний період, протягом якого деяка кількість наступних один за одним послідовних проміжків часу, у ході яких енергія побічного сигналу падає від значення вище верхнього граничного значення до значення нижче нижнього граничного значення. На основі цієї інформації можна визначити, що прийнятий багатоканальний FM-радіосигнал, наступний після першого проміжку часу, являє собою вимушений монофонічний сигнал, якщо кількість послідовних проміжків часу перехідного періоду знаходиться нижче граничного значення проміжку. Граничне значення проміжку може становити 1, 2, 3 або 4 проміжки часу, що випливають за першим проміжком часу. Якщо виявляється, що прийнятий багатоканальний FM-радіосигнал, що знаходиться в проміжку часу, наступному (безпосередньо) після першого проміжку часу, являє собою вимушений монофонічний сигнал, то модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для визначення одного або декількох параметрів для проміжку часу, наступного (безпосередньо) за першим проміжком часу, виходячи з одного або декількох параметрів для першого проміжку часу. Іншими словами, модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для маскування недоліку параметрів у ході монофонічного випадання шляхом використання одного або декількох параметрів, що визначаються перед монофонічним випаданням. Як описувалося вище, модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для визначення одного або декількох параметрів (наприклад, параметра а прогнозування та/або параметра b декореляції) залежним від частоти чином. Це означає, що для різних піддіапазонів прийнятого середнього та/або побічного сигналу визначаються різні параметри. Із цією метою, пристрій може містити модуль перетворення середнього сигналу, сконфігурований для генерування ряду сигналів середнього піддіапазону, що охоплюють відповідний ряд діапазонів частот із прийнятого середнього сигналу. Крім того, пристрій може містити модуль перетворення побічного сигналу, сконфігурований для генерування ряду сигналів побічного піддіапазону, що охоплюють відповідний ряд діапазонів частот із прийнятого побічного сигналу. У цих випадках модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для визначення 3 UA 107771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 одного або декількох параметрів для кожного діапазону з ряду діапазонів частот. Зокрема, для другого параметра із числа одного або декількох параметрів (наприклад, для параметра а прогнозування та/або параметра b декореляції), виходячи з відповідного ряду сигналів середнього піддіапазону та відповідного ряду сигналів побічного піддіапазону може визначатися ряд других параметрів піддіапазонів. Це може здійснюватися шляхом застосування вищезгаданих формул визначення одного або декількох параметрів (наприклад, параметра а прогнозування або параметра b декореляції) до кожного діапазону з ряду діапазонів частот. Модуль шумозниження може бути сконфігурований для генерування побічного сигналу зі зниженим шумом з використанням одного або декількох змінних за частотою параметрів. Зокрема, модуль шумозниження може бути сконфігурований для генерування ряду сигналів середнього піддіапазону зі зниженим шумом (тільки) з відповідного ряду сигналів середнього піддіапазона та відповідного ряду параметрів піддиіпазонів. Побічний сигнал зі зниженим шумом може генеруватися з ряду сигналів побічного поддиапазона зі зниженим шумом з використанням модуля зворотного перетворення. Модуль перетворення середнього сигналу та/або модуль перетворення побічного сигналу можуть являти собою блоки фільтрів QMF, а модуль зворотного перетворення може являти собою блок зворотних фільтрів QMF. Зважаючи на те, що прийнятий середній сигнал знаходиться на шляху сигналу (а прийнятий побічний сигнал не перебуває на шляху сигналу), модуль перетворення побічного сигналу може задовольняти меншим вимогам, ніж модуль перетворення середнього сигналу стосовно щонайменше одного з показників: вибірковості за частотою, роздільній здатності за частотою, роздільній здатності за часом і чисельної точності. У прийнятому FM-радіосигналі може переважати зашумлений прийнятий побічний сигнал, який має більший рівень енергії, ніж прийнятий середній сигнал. Такі ситуації можуть приводити до перцепційно дратівних артефактів при генеруванні побічного сигналу зі зниженим шумом із прийнятого середнього сигналу з використанням одного або декількох параметрів. Для того щоб справлятися з такими ситуаціями, модуль визначення параметрів може бути сконфігурований для обмеження одного або декількох параметрів шляхом застосування до зазначених одного або декількох параметрів обмежуючого коефіцієнта с. Зокрема, один або кілька параметрів можуть ділитися на обмежуючий коефіцієнт с. У одному з варіантів здійснення винаходу, при с>1 обмежуючий коефіцієнт є пропорційним сумі одного або декількох параметрів, піднесених до квадрату. У іншому варіанті здійснення винаходу, для с>1 обмежуючий коефіцієнт с є пропорційним квадратному кореню із суми одного або декількох параметрів, піднесених до квадрату. Як правило обмежуючий коефіцієнт c обирається таким чином, щоб застосування обмежуючого коефіцієнта с не підвищувало зазначений один або кілька параметрів. Слід зазначити, що пристрій може містити модуль затримки, сконфігурований для затримки (одного з дискретних значень) прийнятого середнього сигналу на кількість часу, відповідну до часу обчислень, необхідному для генерування (відповідного дискретного значення) побічного сигналу зі зниженим шумом. У гарних умовах приймання, коли прийнятий побічний сигнал містить невелику кількість шуму, або шум відсутній, може виявитися корисним використовувати прийнятий побічний сигнал для генерування стереофонічного сигналу. З цією метою пристрій може містити комбінуючий модуль, сконфігурований для визначення модифікованого побічного сигналу зі зниженим шумом зі стереофонічного сигналу зі зниженим шумом і прийнятого побічного сигналу з використанням покажчика якості, що служить ознакою якості прийнятого багатоканального FMрадіосигналу. Залежно від якості прийнятого побічного сигналу модифікований побічний сигнал зі зниженим шумом може плавно переходити між (або обиратися з, або інтерполюватися між) побічним сигналом зі зниженим шумом і прийнятим побічним сигналом. З цією метою комбінуючий модуль може містити: модуль посилення сигналу зі зниженим шумом, сконфігурований для присвоєння вагового коефіцієнта побічному сигналу зі зниженим шумом з використанням коефіцієнта посилення сигналу зі зниженим шумом; модуль посилення обхідного сигналу, сконфігурований для присвоєння вагового коефіцієнта прийнятому побічному сигналу з використанням коефіцієнта посилення обхідного сигналу; і об'єднуючий модуль, сконфігурований для об'єднання (наприклад, додавання) зваженого побічного сигналу зі зниженим шумом і зваженого прийнятого побічного сигналу; де коефіцієнт посилення сигналу зі зниженим шумом і коефіцієнт посилення обхідного сигналу залежать від покажчика якості. Слід зазначити, що комбінуючий модуль може бути сконфігурований для визначення модифікованого побічного сигналу зі зниженим шумом залежним від частоти чином. Пристрій може містити модуль визначення якості, сконфігурований для визначення покажчика якості, який вказує на якість прийнятого побічного сигналу. Це може здійснюватися шляхом визначення потужності прийнятого середнього сигналу, що називається середньою 4 UA 107771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 потужністю, і потужності прийнятого побічного сигналу, що називається побічною потужністю. Може визначатися відношення середньої потужності та побічної потужності, тобто відношення «середня-побічна», а покажчик якості прийнятого FM-радіосигналу може визначатися на основі щонайменше відношення «середня-побічна». Даний документ описує різні варіанти здійснення винаходу, призначені для визначення покажчика якості α HQ, який належним чином вказує якість прийнятого побічного сигналу. Пристрій також може містити перетворювач MS-LR, сконфігурований для визначення лівого сигналу зі зниженим шумом і правого сигналу зі зниженим шумом із прийнятого середнього сигналу, а також побічного сигналу зі зниженим шумом (або з модифікованого побічного сигналу). Зокрема, перетворювач MS-LR може бути сконфігурований для визначення лівого сигналу зі зниженим шумом із суми прийнятого середнього сигналу та (модифікованого) побічного сигналу зі зниженим шумом і правого сигналу зі зниженим шумом з різниці прийнятого середнього сигналу та (модифікованого) побічного сигналу зі зниженим шумом. Згідно з іншою особливістю описується спосіб зниження шуму в прийнятому багатоканальному FM-радіосигналі. Прийнятий багатоканальний FM-радіосигнал може бути представлений як прийнятий середній сигнал і прийнятий побічний сигнал. Зазначений спосіб може включати визначення одного або декількох параметрів, що служать ознакою кореляції та/або декореляції між прийнятим середнім сигналом і прийнятим побічним сигналом, і генерування побічного сигналу зі зниженим шумом із прийнятого середнього сигналу, а не із прийнятого побічного сигналу і з використанням одного або декількох параметрів. Згідно із ще однією особливістю описується програма, реалізована програмно. Програма, реалізована програмно, може бути призначена для виконання на процесорі та для виконання етапів способу, що описуються у даному документі, при здійсненні на обчислювальному пристрої. Згідно з ще однією особливістю описується носій даних. Носій даних може містити програму, реалізовану програмно, призначену для виконання на процесорі та для виконання етапів способу, що описуються у даному документі, при здійсненні на обчислювальному пристрої. Згідно з ще однією особливістю, описується комп'ютерний програмний продукт. Комп'ютерна програма може містити виконувані команди для виконання етапів способу, що описуються у даному документі, при виконанні на комп'ютері. Слід зазначити, що способи та системи, у тому числі їх переважні варіанти здійснення, що описуються у даній патентній заявці, можуть використовуватися окремо або в комбінації з іншими способами та системами, що розкриваються в даному документі. Крім того, усі особливості способів і систем, що описуються у даній патентній заявці, можуть довільно комбінуватися. Зокрема, довільним чином можуть комбінуватися одна з одною характерні ознаки формули винаходу. Опис графічних матеріалів Винахід описується нижче за допомогою ілюстративних прикладів з посиланням на супровідні графічні матеріали, де на фіг. 1 зображений схематичний приклад системи, призначеної для поліпшення стереофонічного вихідного сигналу стереофонічного FM-радіоприймача; на фіг. 2 зображений приклад пристрою обробки звуку на основі концепції параметричного стереофонічного кодування; на фіг. 3 зображений приклад пристрою обробки звуку на основі концепції прогнозування; на фіг. 4 показаний приклад спектра потужності середнього та побічного сигналів для зашумленого мовного FM-радіосигналу; на фіг. 5 зображений приклад схеми послідовності операцій способу обробки прийнятих FMрадіосигналів з використанням покажчика якості прийнятих FM-радіосигналів; і на фіг. 6 показаний приклад кінцевого автомата, використовуваного для маскування параметрів прогнозування та декореляції. Докладний опис На фіг. 1 показаний схематичний приклад системи для поліпшення стереофонічного вихідного сигналу стереофонічного FM-радіоприймача 1. Як описувалося в розділі передумов даного документа, у FM-радіозв'язку стереофонічний сигнал навмисно передається як середній сигнал М і побічний сигнал S. У FM-приймачі 1 побічний сигнал використовується для створення стереофонічної різниці між лівим сигналом L і правим сигналом R на виході FM-приймача 1 (щонайменше, коли приймання є досить гарним і інформація побічного сигналу не приглушується). Іншими словами, побічний сигнал використовується для створення лівого та правого звукових сигналів із середнього сигналу. Зазначені лівий і правий сигнали L, R можуть являти собою цифрові або аналогові сигнали. 5 UA 107771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для поліпшення лівого та правого звукових сигналів L, R FM-приймача може використовуватися пристрій 2 обробки звуку, який генерує на виході стереофонічний звуковий сигнал L' і R'. Пристрій 2 обробки звуку здатний виконувати шумозниження в прийнятому FMрадіосигналі, використовуючи параметричне стереофонічне кодування. У альтернативному варіанті пристрій 2 обробки звуку може бути здатний виконувати шумозниження в прийнятому FM-радіосигналі з використанням параметризації на основі прогнозування, як описується в даному документі. Обробка звуку в пристрої 2 переважно виконується в цифровій області; тому, у випадку аналогового інтерфейсу між FM-приймачем 1 і пристроєм 2 обробки звуку, перед цифровою обробкою звуку в пристрої 2 використовується аналого-цифровий перетворювач. FM-приймач 1 і пристрій 2 обробки звуку можуть інтегруватися на одній і тій самій напівпровідниковій інтегральній мікросхемі або можуть бути частинами двох напівпровідникових інтегральних мікросхем. FM-приймач 1 і пристрій 2 обробки звуку можуть бути частиною такого пристрою бездротового зв'язку, як стільниковий телефон, кишеньковий персональний комп'ютер (PDA) або смартфон. У цьому випадку FM-приймач 1 може являти собою частину інтегральної мікросхеми радіомодема, яка має додаткову функціональну можливість FM-радіоприймача. У іншому застосуванні FM-приймач 1 і пристрій 2 обробки звуку можуть являти собою частину акустичної системи транспортного засобу, націлену на компенсацію умов приймання, що змінюються, в транспортному засобі, що рухається. Замість використання лівого/правого представлення на виході FM-приймача 1 і вході пристрою 2 в інтерфейсі між FM-приймачем 1 і пристроєм 2 може використовуватися середнє/побічне представлення (див. M, S на фіг. 1 для середнього/побічного представлення, і L, R – для лівого/правого представлення). Зазначене середнє/побічне представлення в інтерфейсі між FM-приймачем 1 і пристроєм 2 може в результаті приводити до зменшення навантаження при обробці, оскільки FM-приймач 1 приймає вже середній/побічний сигнал, а пристрій 2 обробки звуку може обробляти безпосередньо середній/побічний сигнал без понижувального мікшування або без перетворення LR-MS. Середнє/побічне представлення, яке може бути переважним, якщо FM-приймач 1 є тісно інтегрованим із пристроєм 2 обробки звуку, особливо, якщо FM-приймач 1 і пристрій 2 обробки звуку інтегруються на одній і тій самій напівпровідниковій інтегральній мікросхемі. Необов'язково, для адаптації обробки звуку в пристрої 2 обробки звуку може використовуватися сигнал 6 рівня потужності радіосигналу. Комбінація FM-радіоприймача 1 і пристрою 2 обробки звуку відповідає FM-радіоприймачу, що містить вбудовану систему шумозниження. На фіг. 2 показаний варіант здійснення пристрою 2 обробки звуку, який базується на концепції параметричного стереофонічного кодування. Пристрій 2 містить модуль 3 оцінювання параметрів PS. Модуль 3 оцінювання параметрів сконфігурований для визначення параметрів 5 PS на основі вхідного звукового сигналу, що підлягає поліпшенню (який може бути або в лівому/правому, або в середньому/побічному представленні). Параметри 5 PS можуть, серед інших, включати параметр, що вказує різниці інтенсивностей між каналами (IID, який також називається параметром CLD – різниці рівнів каналів), і/або параметр, що вказує взаємну кореляцію між каналами (ICC). Переважно, параметри 5 PS є змінними за часом та за частотою. У випадку M/S-представлення на вході в модуль 3 оцінювання параметрів,модуль 3 оцінювання параметрів може, проте, визначати параметри 5 PS, які відносяться до каналів L/R, шляхом застосування відповідного перетворення каналів L/R. Із вхідного сигналу одержують низведений звуковий сигнал DM. У випадку, коли вхідний звуковий сигнал вже використовує середнє/побічне представлення, низведений звуковий сигнал DM може відповідати безпосередньо середньому сигналу. У випадку, коли вхідний звуковий сигнал має ліве/праве представлення, звуковий сигнал може генеруватися шляхом понижувального мікшування звукового сигналу в модулі 9 генерування низведеного сигналу. Переважно результуючий сигнал DM після понижувального мікшування відповідає середньому сигналу М і може генеруватися за наступним рівнянням: DM=(L+R)/d, наприклад, при d=2, тобто низведений сигнал DM може відповідати середньому значенню сигналів L і R. При різних значеннях масштабного коефіцієнта d середнє значення сигналів L і R посилюється або послаблюється. Модуль 9 генерування низведеного сигналу та модуль 3 оцінювання параметрів є частинами PS-кодера 7. Пристрій додатково містить модуль 4 підвищувального мікшування, який також називається модулем стереофонічного мікшування або стереофонічним підвищувальним мікшером. Модуль 4 підвищувального мікшування сконфігурований для генерування стереофонічного сигналу L'/R' 6 UA 107771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 на основі звукового сигналу DM і параметрів 5 PS. Переважно, модуль 4 підвищувального мікшування використовує не тільки сигнал DM, але також використовує побічний сигнал S0 (який, як правило, відповідає оригінальному прийнятому побічному сигналу S) або псевдопобічний сигнал S*, що генерується з низведеного сигналу DM з використанням декорелятора 10. Декорелятор 10 приймає монофонічний низведений сигнал DM і генерує декорельований сигнал S*, який використовується в якості псевдопобічного сигналу. Декорелятор 10 може бути реалізований відповідним всечастотним фільтром, що обговорюється в розділі 4 документа «Low Complexity Parametric Stereo Coding in MPEG-4», Heiko Purnhagen, Proc. Digital Audio Effects Workshop (Dafx), pp. 163-168, Naples, IT, Oct. 2004. Обговорення параметричного стереофонічного кодування із цього документа, зокрема, відносно визначення параметрів параметричного стереофонічного кодування та, зокрема, конкретний розділ 4, посиланням включаються в даний опис. Матриця 4 стереофонічного мікшування може являти собою матрицю підвищувального мікшування розміру 2×2, яка генерує стереофонічний сигнал L', R' із сигналів DM і S0 або S*. Модуль 4 підвищувального мікшування та декоррелятор 10 є частинами PS-декодера 8. Пристрій 2 базується на ідеї про те, що прийнятий побічний сигнал може бути занадто зашумленим для реконструкції стереофонічного сигналу просто шляхом комбінування прийнятих середнього та побічного сигналів; проте, у цьому випадку прийнятий побічний сигнал або складова побічного сигналу в прийнятому сигналі L/R може бути, як і раніше, досить якісною для аналізу стереофонічних параметрів у модулі 3 оцінювання параметрів PS. Результуючі параметри 5 PS можуть потім використовуватися для генерування стереофонічного сигналу L', R', що має знижений рівень шуму в порівнянні зі звуковим сигналом безпосередньо на виході FM-приймача 1. Таким чином, зашумлений FM-радіосигнал можна «очистити» шляхом використання концепції параметричного стереофонічного кодування. Більша частина викривлень і шуму в FMрадіосигналі розташовується в побічному каналі, який, як правило, не використовується в низведеному сигналі PS. Проте, прийнятий побічний канал S, навіть у зашумлених умовах приймання, часто має достатню якість для добування параметрів PS. У графічних матеріалах, показаних у даному документі, вхідний сигнал у пристрої 2 обробки звуку являє собою лівий/правий стереофонічний сигнал. При мінімальних модифікаціях у деяких модулях пристрою 2 обробки звуку пристрій 2 обробки звуку також зможе обробляти вхідний сигнал у середньому/побічному представленні. Тому концепції, обговорені в даному розкритті, так само можуть використовуватися й у зв'язку з вхідним сигналом у середньому/побічному представленні. Спосіб шумозниження на основі PS у стереофонічному FM-сигналі, проілюстрований на фіг. 2, добре виконується в ситуаціях, коли побічний сигнал прийнятого FM-радіосигналу містить високі або проміжні рівні шуму, що виникає з каналу радіопередачі. Однак спосіб шумозниження на основі PS у стереофонічному FM-сигналі має деякі недоліки. Спосіб шумозниження на основі PS у стереофонічному FM-сигналі є досить складним з точки зору обчислень, тому що він вимагає два блоки аналізуючих QMF (для обчислення параметрів PS) і два блоки синтезуючих QMF (для генерування стереофонічного сигналу L', R' зі зниженим шумом). Більше того, спосіб шумозниження на основі PS у стереофонічному FM-сигналі, як правило, використовує підхід з гібридним блоком фільтрів, тобто QMF плюс додатковий фільтр Найквіста, для збільшеної роздільної здатності за частотою при менш високих частотах. Це означає, що визначення параметрів PS, як правило, вимагає більшої кількості операцій блоку фільтрів. Крім того, спосіб шумозниження на основі PS вимагає трансцендентних обчислень таких операцій, як sin() і atan(), які припускають високу обчислювальну складність. Ще одним недоліком способу шумозниження на основі PS у стереофонічному FM-сигналі є те, що він є не цілком сумісним з монофонічними сигналами, оскільки він, з метою визначення стереофонічного сигналу L', R' зі зниженим шумом, модифікує не тільки побічний сигнал, але також і середній сигнал. Іншими словами, монофонічний низведений сигнал M'=(L'+R')/2 на виході системи шумозниження на основі PS у стереофонічному FM-Сигналі, як правило, відрізняється від оригінального середнього сигналу М. Зокрема, монофонічний низведений сигнал M', як правило, є ослабленим (тобто має більш низький рівень), якщо прийнятий стереофонічний сигнал має більш широке просторове зображення (тобто якщо прийнятий стереофонічний сигнал містить значно панорамовані та/або декорельовані складові сигналу). На відміну від цього, для системи шумозниження в стереофонічному FM-сигналі на основі прогнозування монофонічний низведений сигнал на виході являє собою оригінальний середній сигнал (оскільки модифікується/обробляється тільки середній сигнал). 7 UA 107771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Оскільки величина обчислювальної складності способу шумозниження на основі PS у стереофонічному FM-сигналі являє собою проблему в багатьох реалізаціях, у даному документі описана альтернативна інфраструктура для шумозниження в стереофонічному FM-сигналі що використовує підхід на основі прогнозування. У порівнянні з інфраструктурою на основі параметричного стереофонічного кодування (PS), інфраструктура на основі прогнозування вимагає меншої обчислювальної складності. Зокрема, спосіб шумозниження на основі прогнозування в стереофонічному FM-сигналі використовує зменшену кількість блоків фільтрів і уникає використання трансцендентних обчислень. У той же час, як було показано, з використанням способу шумозниження на основі прогнозування в стереофонічному FM-сигналі можна досягати підвищеної якості звуку. Як описувалося вище, система шумозниження на основі PS у стереофонічному FM-сигналі, показана на фіг. 2, вимагає двох блоків аналізуючих фільтрів QMF і двох блоків синтезуючих фільтрів QMF. Усі операції цих блоків фільтрів знаходяться на шляху сигналу і тому вимагають високої точності. Два блоки аналізуючих фільтрів QMF діють на сигнали L і R на вході PSкодера 7, а два блоки синтезуючих фільтрів QMF генерують сигнали L' і R' на виході PSдекодера 8. Крім того, система на основі PS використовує стереофонічні параметри IID і ICC, і для обчислення елементів матриці 4 стереофонічного підвищувального мікшування виходячи із цих параметрів потрібні трансцендентні функції sin() і atan(). Пропонується зменшити обчислювальну складність системи шумозниження в стереофонічному FM-сигналі шляхом використання інфраструктури на основі прогнозування замість інфраструктури понижувального/підвищувального мікшування системи на основі PS, зображеної на фіг. 2. Перемикаючи середнє/побічне представлення сигналу з використанням перетворювача 75 LR-MS і перетворювача 76 MS-LR у комбінації з підходом на основі прогнозування, можна зменшити кількість необхідних блоків фільтрів QMF. Перетворювач 75 LR-MS генерує середній сигнал M=(L+R)/2 і побічний сигнал S=(L-R)/2, і його можна пропустити, якщо середній/побічний сигнали з FM-приймача 1 подаються безпосередньо в пристрій 2 обробки звуку за фіг. 3. Перетворювач 76 MS-LR виконує операцію, зворотну до операції перетворювача 75 LR-MS. На фіг. 3 показаний загальний вид одного з прикладів системи шумозниження на основі прогнозування в стереофонічному FM-радіосигналі, де тонкі лінії 80 позначають сигнали в часовій області, товсті лінії 81 позначають сигнали в області QMF, і пунктирні лінії 82 позначають параметри. Інфраструктура на основі прогнозування використовує тільки один блок 71 аналізуючих фільтрів QMF і один блок 72 синтезуючих фільтрів QMF на шляху сигналу та другий блок 73 аналізуючих фільтрів QMF, який використовується тільки для оцінки параметрів (і який, як правило, має знижені вимоги до точності). Як описувалося вище, система шумозниження на основі PS в FM-радіосигналі, як правило, використовує гібридний блок фільтрів (тобто комбінацію блоку QMF з додатковим поділом смуг для найбільш низькочастотних смуг QMF з використанням блоку фільтрів Найквіста) з метою досягнення більш високої роздільної здатності за частотою для найнижчих частот аж до, приблизно, 1 кГц. Для системи шумозниження на основі прогнозування в FM-радіосигналі було виявлено, що можна досягти гарної якості звуку навіть без додаткового поділу смуг, який забезпечує гібридний блок фільтрів. Таким чином, система шумозниження на основі прогнозування в FM-радіосигналі може використовувати тільки блоки QMF (тобто не використовувати гібридні блоки фільтрів), що додатково зменшує обчислювальну складність, а також зменшує затримку 74 (або час очікування) алгоритму обробки FM-радіосигналу. Система FM-шумозниження на основі прогнозування за фіг. 3 націлена на генерування побічного сигналу S′ зі зниженим шумом із прийнятого середнього сигналу М з використанням двох параметрів a і b. Прийнятий середній сигнал М залишається незмінним (не приймаючи до уваги затримку 74, яка використовується для компенсації часу обчислення, необхідного для визначення побічного сигналу S' зі зниженим шумом). Це відрізняється від системи FMшумозниження на основі PS, де залежно від параметрів PS визначаються два сигнали, лівий і правий сигнали L', R' зі зниженим шумом. Визначивши прийняті середній і побічний сигнали M і S як M=(L+R)/2 і S=(L–R)/2, побічний сигнал можна, використовуючи коефіцієнт а прогнозування й залишковий сигнал D, представити як S=a*M+D. Це означає, що параметр a прогнозування використовується для прогнозування побічного сигналу з середнього сигналу. Оптимальний коефіцієнт a прогнозування (який мінімізує енергію D) можна обчислити як a=E[S*M]/E[M*M], де E[·] позначає оператора математичного сподівання. На словах, коефіцієнт а прогнозування можна визначити як відношення взаємної кореляції між прийнятим побічним і 8 UA 107771 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 прийнятим середнім сигналами та енергією середнього сигналу. Зазвичай коефіцієнти а (і b) є змінним за часом та/або за частотою. Це означає, що для різних проміжків часу та/або різних діапазонів частот визначаються різні коефіцієнти а (і b). Як такі, значення математичного сподівання E[·] можуть визначатися для конкретного проміжку часу (наприклад, 64 мс) та/або в межах конкретного діапазону частот (наприклад, піддіапазону QMF або декількох згрупованих піддіапазонів QMF). Як тільки буде визначений коефіцієнт прогнозування, з середнього та побічного сигналів M, S можна визначити залишковий сигнал D. Залишковий сигнал D можна апроксимувати декорельованої версією decorr(M) прийнятого середнього сигналу М. Як таку, версію S' зі зниженим шумом побічного сигналу можна визначити як: S'=a*M+b*decorr(M), де b – коефіцієнт посилення, що регулює енергію декорельованого сигналу, також називається параметром b декореляції. Декорельований середній сигнал decorr(M) можна визначити з використанням такого декорелятора 78, як декорелятор 10 за фіг. 2. Параметр b декореляції можна обчислити як b=sqrt(E[D*D]/E[M*M]) з метою заміни залишкового сигналу D декорельованим сигналом (b*decorr(M)) з керованою енергією, який має таку ж енергію, що й оригінальний залишковий сигнал D. Отже, параметри a і b моделі прогнозування можуть визначатися виходячи з прийнятого середнього сигналу та прийнятого побічного сигналу в модулі 77 визначення параметрів. Отже, стереофонічний сигнал L′ і R′ на виході системи FM-шумозниження обчислюється модулем 79 шумозниження виходячи з прийнятого середнього сигналу M і двох параметрів a і b. Оскільки параметри a і b, як правило, оцінюються й застосовуються у представленні комплекснозначної області QMF (наприклад, з 64 смуг), зазначена обробка може здійснюватися залежним від часу та від частоти чином. Як правило, використовується перцепційний мотивований мозаїчний розподіл за часом та за частотою. Наприклад, 64 смуги QMF можуть групуватися всього в 15 смуг частот відповідно до перцепційної частотної шкали (наприклад, шкали Барка). Зазначена перцепційна частотна шкала може формуватися шляхом угруповання сусідніх смуг QMF при більш високих частотах для формування більш широких смуг частот, які, як правило, називаються «смугами параметрів». Для апроксимації операції E[·], через постійні проміжки часу (кадри), наприклад, із застосуванням вікон часового аналізу довжиною, приблизно, 64 мс, як правило, обчислюється набір параметрів a і b (один для кожної полоси параметрів). З метою забезпечення плавного переходу значень параметрів від одного проміжку часу (наприклад, кадру) до наступного для одержання інтерпольованих значень параметрів a і b, використовується часова інтерполяція (наприклад, лінійна інтерполяція по осі часу). Інтерпольовані значення параметрів a і b потім помножуються на відповідні сигнали смуг QMF, до яких вони повинні застосовуватися. Як вказувалося вище, другий блок 73 аналізуючих QMF використовується тільки для оцінювання параметрів у модулі 77 визначення параметрів. Як видно з наведених вище формул, другий блок 73 аналізуючих QMF надає інформацію піддіапазонів на прийнятий побічний сигнал S, яка використовується для визначення взаємної кореляції E[S*M] на основі розрахунків на смугу параметрів. Іншими словами, другий блок 73 аналізуючих QMF використовується тільки для визначення значень математичного сподівання на рівні смуг параметрів (на відміну від смуги частот QMF). Говорячи ще інакше, другий блок 73 аналізуючих QMF використовується для визначення параметра a прогнозування на відносно грубій часовій та просторовій сітці. Відповідно, вимоги до вибірковості (наприклад, до довжини вікон прототипів), роздільної здатності за часом/частотою та/або до обчислювальної точності другого блоку 73 аналізуючих QMF є суттєво більш низькими, ніж вимоги до блоків 71 аналізуючих QMF, які перебувають у межах шляху сигналу. Таким чином, був описаний пристрій 2 обробки звуку, який допускає визначення побічного сигналу S' зі зниженим шумом із зниженою обчислювальною складністю в порівнянні із системою FM-шумозниження на основі PS відповідно до фіг. 2. Побічний сигнал S' і (затриманий) прийнятий середній сигнал М' можуть перетворюватися в лівий і правий стереофонічний сигнал L', R' зі зниженим шумом з використанням перетворювача 76 MS-LR. Експерименти зі сприйняттям показали, що на додаток до зниження обчислювальної складності, сприйману якість FM-сигналів із зниженим шумом можна поліпшити, якщо використовувати систему FM-шумозниження на основі прогнозування, яка описується в даному документі (наприклад, на фіг. 3). З іншого боку, спостерігалося, що при використанні підходу на основі прогнозування до стереофонічного FM-шумозниження, де в прийнятому сигналі домінує сильний і зашумлений 9 UA 107771 C2 5 10 15 20 побічний сигнал (тобто сигнал, що має більш високий рівень, ніж середній сигнал), може викликати перцепційно дратівні артефакти. Такі ситуації можуть виникати, наприклад, коли переданий стереофонічний сигнал є відносно тихим (наприклад, у ході короткої паузи між двома фрагментами музики), у той час як приймач у проміжку стикається з поганими умовами приймання. Такі ситуації можна охарактеризувати як E[S*S]>>E[M*M], тобто енергія прийнятого побічного сигналу S є (суттєво) більш високою, ніж енергія прийнятого середнього сигналу М. З огляду на те, що параметри a і b залежать від енергії середнього сигналу E[M*M] і частково від енергії побічного сигналу E[S*S], параметри a і b у вищезгаданих ситуаціях, як правило, мають більші абсолютні значення (явно більше одиниці). Це означає, що середній сигнал М значно посилюється з метою визначення побічного сигналу S′ зі зниженим шумом, за допомогою чого вносяться артефакти. Крім того, параметри a і b можуть сильно коливатися за часом та за частотою, що, як правило, сприймається акустично як небажана нестійкість. З метою полегшення цієї проблеми до параметрів a і b може застосовуватися етап постобробки. Іншими словами, можна визначити модифікований набір параметрів a' і b', де a'=fa(a,b) і b'=fb(a,b). Можливий підхід до постобробки полягає в застосуванні коефіцієнта с послаблення, або обмежуючого коефіцієнта, для одержання підданих постобробці параметрів a'=a/c і b'=b′/c, де с=1 приводить до немодифікованих параметрів a і b. Значення c>1 викликають множення побічного сигналу S′ зі зниженим шумом на 1/c, тобто на послаблення з коефіцієнтом с. Слід зазначити, що для взаємозв'язку між a', b' і a, b можливі й інші формули. Можливі різні підходи до обчислення обмежуючого коефіцієнта c виходячи з a і b, тобто c=f(a,b). Двома можливими підходами є: c max 1 a2 b 2 , або , c max 1 a2 b2 , 25 30 35 40 45 50 55 (1) (2) Підхід із використанням формули (2) забезпечує те, що енергія сигналу S' зі зниженим шумом не перевищує енергію середнього сигналу М, у той час як підхід із використанням формули (1) у вищеописаних ситуаціях застосовує до S' ще більш сильне ослаблення (у порівнянні з формулою (2)), де E[S*S]>E[M *M]. Було виявлено, що підхід, що використовує формулу (2), схильний до забезпечення дещо кращої якості звуку для широких стереофонічних сигналів у випадку гарних умов приймання, у той час як підхід із використанням формули (1) схильний бути більш надійним для запобігання перцепційно дратівних артефактів, описаних вище у випадку проміжних і поганих умов приймання. Слід зазначити, що в типових ситуаціях приймання енергія побічного сигналу E[S*S] менше енергії середнього сигналу E[M* M]. У цьому випадку, параметри a і b, як правило, становлять менше 1. Операція «max» у формулах (1) і (2) забезпечує те, що в таких ситуаціях обмежуючий коефіцієнт с=1, тобто обмеження не застосовується. Як проілюстровано на фіг. 3, для плавного переходу між побічним сигналом S′ із зниженим шумом і прийнятим (затриманим) оригінальним побічним сигналом S у наскрізному, або обхідному, режимі може застосовуватися параметр p. Наскрізний режим може бути корисний для обробки ситуацій з гарними умовами приймання оптимальним чином. З цією метою, якість прийнятого стереофонічного FM-сигналу повинна оцінюватися надійним чином для того, щоб прийняти рішення про використання S', S або комбінації S' і S для генерування стереофонічного сигналу L', R' зі зниженим шумом. У більш загальних вираженнях, стереофонічний сигнал S' із зниженим шумом може проходити через модуль 31 посилення сигналу зі зниженим шумом, а обхідний побічний сигнал S може проходити через модуль 30 посилення обхідного сигналу. Модулі 30, 31 посилення сигналу генерують на виході посилені та/або послаблені побічні сигнали з побічних сигналів на їхньому вході. Посилені та/або послаблені побічні сигнали поєднуються в об'єднуючому модулі 32 (наприклад, у модулі додавання), за допомогою чого створюється комбінований побічний сигнал, який використовується для генерування стереофонічного сигналу L', R' зі зниженим шумом. Система FM-шумозниження на основі прогнозування також може містити модуль 20 виявлення HQ (високої якості), який сконфігурований для визначення, або для оцінювання рівня чутного шуму в прийнятому стереофонічному FM-сигналі L, R (або M, S). Оцінювання рівня шуму, що визначається в модулі 20 виявлення HQ, може використовуватисядля плавного переходу між побічним сигналом S' зі зниженим шумом і оригінальним (обхідним) побічним сигналом S. Для плавного переходу між побічними сигналами модуль 20 виявлення HQ може бути сконфігурований для установки значень коефіцієнтів посилення для модуля 31 посилення 10 UA 107771 C2 5 10 15 сигналу зі зниженим шумом і модуля 30 посилення обхідного сигналу. У альтернативному варіанті, або на додаток, плавний перехід між побічними сигналами може досягатися шляхом інтерполяції (лінійної або нелінійної) побічних сигналів. У альтернативному варіанті один з побічних сигналів може обиратися на основі оцінювання рівня чутного шуму, що визначається в модулі 20 виявлення HQ. Нижче описується спосіб, яким модуль 20 виявлення HQ може оцінювати фактичний рівень шуму в прийнятому стереофонічному FM-сигналі й, таким чином, приймати рішення, чи робити більший акцент на побічному сигналі S' зі зниженим шумом або робити більший акцент на обхідному побічному сигналі S. Для того, щоб відрізнити між собою шум і фактичне корисне навантаження сигналу, передбачається, що прийнятий побічний сигнал S переважно містить шум, якщо побічний сигнал S значно сильніший за прийнятий середній сигнал M. Іншими словами, передбачається, що якщо потужність побічного сигналу S перевищує потужність середнього сигналу М на попередньо визначене граничне значення, потужність побічного сигналу S викликана, головним чином, шумом. Таким чином, відношення « сигнал-шум» (SNR) у прийнятому стереофонічному сигналі М, S може апроксимуватися відношенням «середня-побічна» (MSR) для невеликих значень MSR: 2 E mk , якщо MSR
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюPrediction-based fm stereo radio noise reduction
Автори англійськоюPurnhagen, Heiko, Sehlstrom, Leif, Engdegard, Jonas
Автори російськоюПурнхаген Хэйко, Сельстром Лэйф, Энгдегорд Йонас
МПК / Мітки
МПК: H04B 1/16, G10L 19/00
Мітки: основі, стереофонічному, модуляцією, частотною, радіосигналі, прогнозування, шумозниження
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/27-107771-shumoznizhennya-na-osnovi-prognozuvannya-v-stereofonichnomu-radiosignali-iz-chastotnoyu-modulyaciehyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Шумозниження на основі прогнозування в стереофонічному радіосигналі із частотною модуляцією</a>
Попередній патент: Спосіб одержання тернезиту
Наступний патент: Спосіб одержання наноструктурного термоелектричного напівпровідникового сплаву
Випадковий патент: Пневмогідравлічна система подачі двигунної установки