CN109791771A - 降低声学设备中的编解码器噪声 - Google Patents

降低声学设备中的编解码器噪声 Download PDF

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Abstract

本文档中描述的技术可体现在计算机实现的方法中，所述方法包括在第一声学设备处接收音频信号的表示，以及通过第一增益因数放大所述音频信号的所述表示以生成放大的输入信号。所述方法还包括通过包括一个或多个处理器的音频编解码器处理所述放大的输入信号，以生成表示所述音频信号的要由第二声学设备输出的一部分的经处理的信号。所述经处理的信号包括源自所述音频编解码器的噪声。所述方法还包括将所述经处理的信号传输到所述第二声学设备。

Description

降低声学设备中的编解码器噪声
技术领域
本公开整体涉及声学设备，该声学设备采用用于编码和解码音频信号的音频编解码器。
背景技术
声学设备(诸如无线耳机或头戴式耳机)可包括用于编码和解码音频信号的音频编解码器。在一些情况下，音频编解码器可通过在由编解码器处理的信号中引入噪声来充当噪声源。
发明内容
在一方面，本文档的特征在于计算机实现的方法，该方法包括在第一声学设备处接收音频信号的表示，以及通过第一增益因数放大音频信号的表示以生成放大的输入信号。该方法还包括通过包括一个或多个处理器的音频编解码器处理放大的输入信号，以生成表示音频信号的要由第二声学设备输出的一部分的经处理的信号。经处理的信号包括源自音频编解码器的噪声。该方法还包括将经处理的信号传输到第二声学设备。
在另一方面，本文档的特征在于***，该***包括第一声学设备，该第一声学设备被配置为接收音频信号的表示。第一声学设备包括放大器，该放大器被配置为通过第一增益因数放大音频信号的表示以生成放大的输入信号。第一声学设备还包括具有一个或多个处理器的音频编解码器，该音频编解码器被配置为处理放大的输入信号以生成表示音频信号的要由第二声学设备输出的一部分的经处理的信号。经处理的信号包括源自音频编解码器的噪声。第一声学设备还包括用于将经处理的信号传输到第二声学设备的传输器。
在另一方面，本文档的特征在于机器可读存储设备，其上编码有计算机可读指令，用于使一个或多个处理器执行各种操作。操作包括接收音频信号的表示，以及通过第一增益因数放大音频信号的表示以生成放大的输入信号。操作还包括处理放大的输入信号以生成表示音频信号的要由声学设备输出的一部分的经处理的信号，以及提供经处理的信号以便传输到声学设备。经处理的信号包括源自音频编解码器的噪声。
上述方面的实施方式可包括以下特征中的一个或多个。
经处理的信号的表示可在第二声学设备处接收，其中可通过由第二增益因数放大经处理的信号的表示来补偿第一增益因数以生成补偿信号。补偿信号可在第二声学设备处输出。第二增益因数可基本上是第一增益因数的倒数。音频编解码器可以是自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)编解码器。经处理的信号可还包括源自与音频编解码器结合使用的异步采样率转换器的噪声。第一增益因数可被选择为使得放大的输入信号不超过音频编解码器设置在其中的***的动态范围。放大的输入信号可根据音频编解码器设置在其中的***的动态范围来压缩。第一增益因数可根据接收的音频信号的表示来自适应地选择。可以检测接收的音频信号的表示的动态范围，并且可将可用动态范围余裕空间确定为***的动态范围和接收的音频信号的表示的动态范围之间的差异。第一增益因数可被选择为使得相关联的放大量不超过可用动态范围余裕空间。指示自适应地选择的增益因数的信息可被传输到第二声学设备。第一声学设备和第二声学设备可以是通过无线链路彼此连接的耳机。第一增益因数是频率的函数。
本文所述的各种实施方式可提供以下优点中的一个或多个。
通过应用增益因数将输入信号预处理到编解码器，并且补偿编解码器的输出处的附加增益，可以减轻编解码器引入的噪声的影响，从而减少对计算密集型降噪技术的需要。这继而可改善用于满足通过无线信道从一个声学耳塞向另一个声学耳塞传输音频信号的带宽要求的编解码器的性能。此外，通过根据可用动态范围余裕空间调整增益因数，可减轻由于编解码器的比特数的限制而导致的任何信号劣化。这继而可用于支持更高动态范围内容(例如，高动态范围音乐)，而不会在音频质量方面具有不可接受的程度的劣化。
本公开中所述的两个或更多个特征，包括本发明内容部分中所述的那些，可组合以形成在本文未具体描述的实施方式。
一个或多个实施方式的细节在附图和以下描述中论述。其他特征、对象和优点在说明书、附图和权利要求书中将是显而易见的。
附图说明
图1描绘了示出示例性***中的信号路径的示意图，该示例性***包括从源设备接收音频的一组无线声学耳塞。
图2是图1中描绘的***的框图。
图3A和图3B示出了示出由于编解码器噪声引起的信号的劣化的曲线图。
图4A至图4C是用于降低编解码器噪声的***的框图。
图5A和图5B示出了示出编解码器噪声的降低的曲线图。
图6A示出由于编解码器使用而造成的动态范围减小。
图6B示出动态范围减小的改善。
图7是用于降低编解码器噪声的示例性过程的流程图。
具体实施方式
通过相应的无线信道彼此连接以及连接到源设备(例如，电话、平板电脑或其他媒体播放器)的无线声学耳塞出于诸如美学吸引力以及各种活动期间的易用性之类的各种原因而变得作为个人音频设备而流行。此类声学***的普及部分地归因于缺少连接***的各种部件的导线。然而，缺少有线连接会产生其他挑战，诸如维持在部件之间传输的音频信号的质量。例如，通过经用户的头部建立的低能量无线信道将音频信号从一个声学耳塞传输到另一个声学耳塞可能是特别具有挑战性的。在一些实施方式中，这可能需要通过诸如ITUG.722之类的音频编解码器进行附加处理。此类编解码器可压缩音频信号的比特率，但有时以引入编解码器生成的噪声和/或不利地影响音频信号的动态范围为代价。本文档描述了用于改善音频信号的质量的各种技术，例如，通过减小编解码器生成的噪声的不利影响，和/或通过减小比特率压缩对信号的动态范围的不利影响。
所描述的两种不同类型的压缩不应相互混淆。第一种类型(可也称为音频压缩)是用于生成压缩的音频的数据压缩技术。音频压缩涉及将对应于音频波形的数据的量减少到不同程度(例如，取决于音频压缩过程的类型，以及/或者音频压缩是有损还是无损)，以便在有或没有质量损失的情况下进行传输。例如，可通过编解码器利用音频数据中的信息冗余，使用诸如编码、模式识别和线性预测之类的方法来执行数据缩减，以减少用于表示未压缩的音频数据的信息的量。第二种类型的压缩是音频电平压缩，其中例如通过压缩或减少用于表示音频波形的比特数来减小音频波形的响亮部分和安静部分之间的差异。可使用***中使用的给定的比特数表示的音频电平的范围可被称为***的动态范围。在一些实施方式中，单个编解码器可执行上述两种类型的压缩。
包括两个无线声学耳塞的***100的示例性示例在图1中示出。***100包括一组两个声学耳塞(一般来讲为105a、105b、105)，它们通过无线链路110彼此连接。声学耳塞中的至少一个连接到源设备115，该源设备生成要由耳塞105输出的音频信号。耳塞105和源设备115之间的连接可通过无线信道120，诸如或Wi-Fi链路。因为无线信道120是通过环境建立的，所以与信道120相关联的等待时间可取决于各种因素，诸如信道的物理长度或影响通过信道的数据传输的一个或多个环境参数。因此，将音频信号分别传输到两个耳塞105可导致等待时间不匹配。在一些实施方式中，可通过将音频信号传输到耳塞中的一个(在图1的示例中为105a)来解决等待时间不匹配，该耳塞然后将音频信号的至少一部分传输到第二耳塞(在图1的示例中为105b)。该情况在图1的示例中描绘，其中源设备115通过无线信道120将音频信号传输到耳塞105a，该耳塞然后通过无线链路110将所接收信号的一部分传输到耳塞105b。
图1的示例示出两个耳塞105a和105b作为离散的入耳式设备。然而，如本文档中所用，术语耳塞或声学耳塞包括各种类型的其他个人声学设备，诸如入耳式、环耳式或挂耳式头戴式受话器、耳机和助听器。耳塞105可彼此物理地系在一起，例如通过绳索、头戴桥接部或头带、或头后保持结构。
从源设备115接收信号的耳塞可被称为主设备，而另一个耳塞可被称为从设备。在一些实施方式中，耳塞中的一个可始终用作主设备，而另一个耳塞始终用作从设备。在其他实施方式中，主耳塞可基于一个或多个标准(诸如信号强度)来选择。例如，如果用户将源设备(例如，智能电话)115放置在其左口袋中，则左耳塞可接收比右耳塞更强的信号，并且因此被选择为主设备。如果用户将源设备115放在右口袋中，或者右耳塞接收到更强信号的另一个位置中，则可以颠倒主设备和从设备的作用。
源设备115可包括能够生成音频信号并且将它们传输到耳塞105的任何设备。例如，源设备115可以是移动设备，诸如智能电话、平板电脑、电子阅读器或便携式媒体播放器。源设备115可还是便携式或非便携式媒体播放设备，诸如TV、盘播放器、游戏设备、接收器、媒体流设备或机顶盒。在一些实施方式中，源设备115可以是在媒体播放器和耳塞105之间接合的中间设备(例如，远程控制器)。在一些实施方式中，源设备115可以是听力辅助设备。
在一些实施方式中，源设备115包括可建立无线信道120的收发器。在一些实施方式中，无线信道120根据基本速率/增强数据速率(BR/EDR)或低功耗(BLE)连接来建立。为简洁起见，基本速率/增强数据速率(BR/EDR)在本文中可互换地称为在一些实施方式中，无线信道120根据诸如近场通信(NFC)、IEEE 802.11或其他局域网(LAN)或个域网(PAN)协议的另一通信协议来建立。在一些实施方式中，无线信道120可支持全带宽音频，诸如48KHz音乐。
无线链路110是建立在两个声学设备(诸如两个耳塞105)之间的链路。可用于建立无线链路110的技术的示例包括近场磁感应(NFMI)、BLE、Wi-Fi、或另一个域网(PAN)协议，诸如体域网(BAN)、ZigBee或INSTEON。在一些实施方式中，诸如对于无线耳塞，无线链路110的至少一部分是通过人头建立的。在一些实施方式中，无线链路110的数据传送容量可小于无线信道120的数据传送容量，从而需要主设备处的附加处理。附加处理可包括可例如通过音频编解码器执行的音频压缩。附加处理可还包括音频电平压缩，包括例如调整传输的音频信号的动态范围，使得信号可使用较低比特数来传输。
图2是***100的框图，该框图示出分别在耳塞105a和105b中的编解码器205a和205b(一般来讲为205)。耳塞105a和105b还包括分别用于生成音频输出的声换能器215a和215b，以及分别用于从源设备115接收信号的一个或多个接收器220a和220b。在一些实施方式中，在无线信道120为连接的情况下，音频信号可使用例如简档(诸如高级音频分布简档(A2DP))从源设备115传输。A2DP简档可允许从源设备115到主耳塞105a以高至2信道立体声传送音频流。在一些实施方式中，A2DP流可使用编解码器(诸如子带编码(SBC)编解码器或高级音频编码(AAC)编解码器)来编码。在一些实施方式中，其他简档(诸如通用音频/视频分布简档(GAVDP))可还代替A2DP使用。
通过无线信道120在主耳塞(在该示例中为105a)处从源设备115接收的音频信号可由编解码器205a处理并且通过对应的声换能器215a输出。编解码器205a可还处理音频信号的至少一部分，并且通过无线链路110将经处理的部分传输到从耳塞(在该示例中为105b)。在从设备侧处，从编解码器205b然后处理接收的信号并且通过对应的声换能器215b生成音频输出。
编解码器205可为各种类型。在一些实施方式中，编解码器205可以是自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)编解码器，诸如ITU G.722编解码器。ITU G.722是宽带音频编解码器，该宽带音频编解码器可被配置为以48、56和64kbit/s操作。可使用的编解码器的其他示例包括SBC编解码器、FastStream和APTx。在一些实施方式中，编解码器可在诸如数字信号处理(DSP)芯片或片上***(SoC)的处理设备上实现。SoC的示例包括由CSR公司开发的CSR8670，该公司是高通公司(Qualcomm Inc)的子公司。如果DSP或SoC包括在耳塞105中，则可在通过无线链路110传输接收流的一部分之前执行通过无线信道120接收的音频流的附加处理。
在一些情况下，使用编解码器205可能带来挑战。例如，ADPCM编解码器(诸如G.722)可将内部生成的噪声添加到由编解码器处理的信号中。这可被表现为例如编解码器的输出处的宽带残余噪声。这通常被称为编解码器噪声或编解码器生成的噪声，并且可使收听体验劣化，尤其是在低音量电平下。此外，由编解码器205进行的比特率压缩可导致音频信号的动态范围减小，这继而可被表现为感知到的音频质量损失。作为示例，G.722编解码器通常生成14比特的音频样本以降低传输的比特率。与可通过无线信道120接收的16比特音频样本相比，这相当于约12dB的动态范围减小。在一些实施方式中，本文描述的技术可用于减少由于编解码器噪声造成的不利影响以及与编解码器205的使用相关联的动态范围减小问题。
在一些实施方式中，由编解码器205在内部生成的编解码器噪声可导致由对应的声换能器215输出的可听噪声。在一些情况下，当与异步采样率转换器(ASRC)结合使用时，这可能特别明显，ASRC用于无线传输***中以分别同步传输器和接收器设备(诸如主耳塞和从耳塞)之间的时钟。图3A和图3B示出了示出由于编解码器噪声引起的信号的劣化的曲线图。具体地讲，图3A示出在存在和不存在编解码器的情况下的信号的时域波形。迹线305示出由包括ASRC的编解码器***处理的信号，并且迹线310示出在不存在编解码器***的情况下的相同信号。图4B示出了对应的频谱图，其中迹线315和320分别表示在存在和不存在编解码器***的情况下的信号。从图3A和图3B可以看出，编解码器***增加了大量的宽带编解码器噪声。这样的编解码器噪声可基本上与输入电平无关，并且即使在不存在任何输入的情况下也可存在。即使当源设备115没有通过无线信道120传输任何信号时，这也可能导致声换能器215输出白噪声。然而，考虑到噪声基本上与输入电平无关，则噪声可能在高输入电平下被掩蔽。
图4A至图4C是用于降低编解码器噪声的***的框图。图4A示出***400，其中主耳塞105a处的输入信号S由前置放大器405处理，该前置放大器引入前置放大增益G，使得到编解码器205的输入可被表示为G.S。假设编解码器205的传递函数为一，则传输的输出信号近似等于G.S+N，其中N是由编解码器205添加的编解码器噪声。为了简洁起见，该示例忽略了编解码器205的输入和输出之间的质量差异。为了补偿由前置放大器405引入的前置放大，从耳塞105b包括后置放大器410，该后置放大器将1/G的后置放大增益引入传输到从耳塞105b的信号。因此，从耳塞105b处的输出由下式给出：
输出＝(1/G)(G.S+N)
＝S+N/G (1)
因此，噪声分量N衰减因数G，并且信噪比的总体改善是G.(S/N)，其可以dB表示为20.log(G)。
因此，通过适当地选择G的值，可将输出噪声电平降低到目标电平。尽管G的高值可能是优选的，但实际上，G的上限可取决于数字信号处理器的动态范围内的可用余裕空间。例如，在一些情况下，G的较大值可削减到编解码器的输入，从而导致失真。因此，可相对于输入失真和输出编解码器噪声之间的折衷来选择G的值。例如，G的值可被选择为足够高以防止编解码器噪声使感知到的输出音频质量显著失真，但也不会高到导致到编解码器的输入被削减。
在一些实施方式中，例如，动态范围中的可用余裕空间可以是未知量，因为它取决于输入音频内容的电平。在一些情况下，G的低值可仍导致到编解码器的输入被削减。因此，可使用附加策略来减少由于G的选定值而导致音频失真的可能性。在一些实施方式中，可由***(例如，耳塞105a)处理的最大音量电平可以比对应的***的容量更低的电平设置。例如，可根据G的选定值来设置该电平，使得到***的输入S处于由于G的选定值而不会被削减的电平。然而，在一些情况下，例如，如果声换能器的音频输出对于用户而言太低，则总音量电平的这种降低可能是不可接受的。在此类情况下，在将这种输出提供给编解码器之前，可以使用压缩器来处理前置放大器的输出。
图4B示出示例性***450，其中压缩器410可被定位在前置放大器405和编解码器205之间以减小到编解码器205的输入被削减的可能性。压缩器410可对前置放大信号执行音频电平压缩，使得调整的前置放大信号基本上适合编解码器的动态范围而不被削减(或者不被削减到产生明显失真的程度)。在一些实施方式中，压缩器410可与可由***处理的最大音量电平的降低结合使用。在此类情况下，压缩器410的使用可允许最大音量电平的较低降低，从而允许为前置放大器选择G的较高值。例如，这可用于利用可用于典型音频内容的动态范围余裕空间，同时在音频路径中结合安全机构以用于可能导致削减和失真的偶然非典型内容。
在图4B的示例中，使用压缩器410可允许推动***450的最大体积高于在图4A的示例中可能的最大体积。例如，通过由压缩器410执行的压缩过程补偿前置放大G，这可以是可行的。然而，对于G的高值而言，将最大音量推得太高在一些情况下可导致音频信号的过度压缩，这继而可导致信号质量的可察觉损失。在一些实施方式中，这可使用自适应***(其示例460示于图4C中)至少在某种程度上减轻。***460包括前置放大器470，该前置放大器的放大因数可根据来自压缩器410的反馈信号475进行调整。这样的***可用于有效利用可用的余裕空间来生成高质量音频回放，同时可能将编解码器噪声降低到不可察觉的电平。
在一些实施方式中，前置放大增益G根据压缩器410的操作状态自适应地改变。例如，压缩器410可在施加压缩之前跟踪输入信号电平和可用动态范围余裕空间，并且相应地改变操作状态。关于这些操作状态参数的信息可通过反馈信号475反馈到前置放大器470，并且继而由前置放大器470使用以调整前置放大增益G。例如，如果压缩器接近预先确定的过压缩阈值，则可以减小前置放大G(以相关联的时间常数)，直到实现目标压缩器操作状态。相反，如果输入音频电平太低，则前置放大增益G可斜升(以相关联的时间常数)以实现压缩器410的目标操作状态。在一些实施方式中，反馈信号475可包括可用于调整前置放大增益的一个或多个附加操作状态量度(例如，指示***正在接近压缩器极限的量度)。在一些情况下，可使用此类附加量度来实现目标整体***动态。
自适应地选择的前置放大增益G可被传送到接收设备(例如，从耳塞105b)，使得对应后置放大器410的后置放大增益可被相应地调整。例如，这可使用前馈信号480来完成，该前馈信号可在两个声学设备之间通过无线信道传输。在一些实施方式中，通过将后置放大增益设置为前置放大增益G的倒数，整个***路径增益可保持基本上接近一。在一些实施方式中，这可包括在一段时间之后调整后置放大器410的增益以考虑前置放大器470和后置放大器410之间的任何传播延迟。在一些实施方式中，可在接收声学设备处使用独立的音频电平检测器来确定后置放大增益。在一些情况下，因此可避免前馈信号480。
在其中声学设备(例如，耳塞105)处理和输出立体声音频的实施方式中，立体声信道中的一个上的动态增益调整可在另一个信道上同步复制，例如，以维持目标音频空间图像。对于这样的立体声音频，对应编解码器***可还引入例如时间延迟和非平坦频率响应，其可以在信道之间均衡以维持目标音频空间图像。
图5A和图5B示出了示出使用本文所述的技术降低编解码器噪声的曲线图。具体地讲，图5A示出与不存在编解码器的情况下直接有线等效信号的频谱510相比，在不存在本文所述的技术的情况下编解码器噪声的频谱505。对于2KHz音调生成频谱。图5B示出与当使用图4A中描绘的***400降低编解码器噪声时的相同基线频谱510相比，编解码器噪声的频谱515。在该示例中，前置放大增益G＝3用于将SNR提高约10dB。
使用前置放大增益来将输入信号增强到编解码器，并且补偿接收设备处的增益可因此减少相关联编解码器噪声的至少一些不利影响。编解码器引入的失真的另一个来源可以是由于编解码器中使用较少比特数而导致动态范围的减小。例如，如果声学设备(例如，主耳塞105)通过链路从源设备接收音频信号，则对应数据样本可使用16比特表示。另一方面，编解码器(诸如ITU G.722编解码器)使用14比特来表示数据样本。与16比特音频相比，这导致可用动态范围减小约12dB。虽然这样的减小对于一些音频信号(例如，语音)可能是可接受的，但是这种减小可导致一些高动态范围内容(诸如音乐)中的音频质量的可察觉损失。在一些实施方式中，通过选择前置放大增益以有效地使用可用动态范围，可至少部分地减轻由于可用动态范围的这种减小而造成的失真。在一些情况下，这可有助于通过使用编解码器的声学设备来产生高质量的音频再现。
图6A示出由于某些编解码器使用而造成的动态范围减小的示意图。区605示出16比特输入音频信号的动态范围映射。16比特音频具有约96dB的动态范围，其中84dB被假设为在该示例中被输入音频信号610占据。因此，12dB的余裕空间615在编解码器205的输入侧上可用。由于与14比特编解码器205相关联的12dB减小，12dB的可用动态范围丢失，如编解码器205的输出侧上的区620所示。这导致整个信号向下移位，从而导致底部处的12dB段625丢失。这继而导致输出处的有效信号动态范围630仅为72dB。然而，余裕空间615仍然不受影响(处于12dB)。图6A的示例由此表示***的动态范围的低效使用。在一些实施方式中，可选择应用于到编解码器205的输入信号的前置放大增益G，以促进更有效地使用可用动态范围。
图6B示出了动态范围减小的改善的示意图。在示例中，来自图6A的示例的输入信号通过前置放大增益值G来增强。在该示例中，G＝3，这对应于10dB的前置放大645。所得动态范围映射635示出可用余裕空间640减少了当量(10dB)，从而导致在编解码器205的输入处2dB的可用余裕空间。14比特编解码器205(在该示例中为ITU G.722)将信号向下移位12dB，并且区650示出在编解码器205的输出处的所得信号动态范围。后置放大器410的输出处的最终动态范围映射660示出了在原始电平下的信号，其在有效动态范围内具有相应的损失655。在该示例中，后置放大器410根据需要引入后置放大增益因数1/G和其他均衡参数，以维持整个信号链的单位增益。因为在编解码器205的输出处丢弃的12dB包括10dB前置放大645，所以在最终映射660中丢弃的输入音频信号610的部分仅达到2dB。这表示与图6A的示例中的对应的12dB相比，丢弃的潜在可用信号的量提高10dB。
因此，前置放大增益(以及因此在一些情况下，后置放大增益，以及一个或多个均衡参数)可基于可用余裕空间来选择以改善对应的声学设备的动态范围性能。在一些情况下，如参考图6B所描述的，余裕空间管理可结合编解码器降噪技术(例如，前置和后置放大增益调整)来实现，例如作为余裕空间和感知到的音频质量之间的折衷。尽管出于一个目的(例如，为了降低编解码器噪声)选择前置放大增益可自然地有助于另一个目的(在该示例中为动态范围的有效使用)，但可基于在给定应用中具有更高重要性的目的来选择相关联***的操作参数(例如，前置放大增益)。
图7是用于降低可由例如图4A至图4C的编解码器205生成的编解码器噪声的示例性过程800的流程图。在一些实施方式中，过程700的至少一部分可由声学设备的一个或多个模块执行。例如，过程700可至少部分地由主耳塞105a和/或从耳塞105b的一个或多个模块执行，如图4A至图4C所示。过程700的操作包括在第一声学设备处接收音频信号的表示(710)。第一声学设备可以是耳塞，诸如上述主耳塞105a。音频信号可包括用于两个或更多个音频信道的信号。例如，音频信号可包括A2DP数据流，该A2DP数据流包括与音频***的两个信道(例如，左扬声器和右扬声器)的音频信号相对应的数据。音频信号可由源设备生成，诸如参考图1所描述的源设备115。源设备可包括能够根据诸如A2DP简档之类的简档来生成音频信号的媒体播放设备。
过程700的操作还包括通过第一增益因数放大音频信号的表示以生成放大的输入信号(720)。第一增益因数可基本上等于上面参考图4A至图4C所述的前置放大增益。在一些实施方式中，第一增益因数可被选择为使得放大的输入信号不超过第一声学设备是其一部分的***的动态范围。例如，第一增益因数可被选择为使得选定增益因数与***的整个音频路径中的各种设备和信道的对应的动态范围兼容。
在一些实施方式中，第一增益因数可根据接收的音频信号的表示来自适应地选择。例如，这可包括检测接收的音频信号的表示的动态范围，以及确定可用动态范围余裕空间。可将余裕空间确定为***的动态范围和接收的音频信号的表示的动态范围之间的差异。然后，第一增益因数可被选择为使得相关联的放大量不超过可用动态范围余裕空间。
过程700的操作还包括通过音频编解码器处理放大的输入信号，以生成表示音频信号的要由第二声学设备输出的一部分的经处理的信号(730)。经处理的信号包括源自音频编解码器的编解码器噪声。在一些实施方式中，音频编解码器可以是自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)编解码器。经处理的信号可包括源自与音频编解码器结合使用的异步采样率转换器的噪声。在一些实施方式中，在通过音频编解码器处理之前，根据***的动态范围压缩放大的输入信号。
过程700的操作还包括将经处理的信号传输到第二声学设备(740)。然后，第二声学设备可接收经处理的信号的表示，并且通过由第二增益因数放大经处理的信号的表示来补偿第一增益因数以生成补偿信号。然后，补偿信号通过声换能器在第二声学设备处输出。第二声学设备可以是声学耳塞，诸如上述从耳塞105b。第二增益因数可基本上等于上述后置放大增益。例如，第二增益因数可基本上是第一增益因数的倒数。在一些实施方式中，指示自适应地选择的增益因数的信息可通过无线链路传输到第二声学设备。
本文所述的功能或其部分，以及其各种修改(下文称为“功能”)可至少部分地经由计算机程序产品实现，例如在信息载体中有形实施的计算机程序，诸如一个或多个非暂态机器可读介质或存储设备，用于执行，或控制一个或多个数据处理装置，例如可编程处理器、计算机、多个计算机和/或可编程逻辑部件的操作。
计算机程序可以任何形式的编程语言被写入，包括编译或解释语言，并且它可以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程、或适于用在计算环境中的其他单元。计算机程序可被部署在一个计算机上或在一个站点或多个站点分布以及通过网络互联的多个计算机上执行。
与实现全部或部分功能相关联的动作可由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行，以执行校准过程的功能。功能的全部或部分可被实现为专用目的逻辑电路，例如FPGA和/或ASIC(专用集成电路)。
适用于执行计算机程序的处理器例如包括通用微处理器和专用微处理器两者，以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般来讲，处理器将接收来自只读存储器或随机存取存储器或两者的指令和数据。计算机的部件包括用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。
本文中未具体描述的其他实施方案和应用也在以下权利要求书的范围内。例如，在编解码器生成的噪声具有不均匀频谱分布的情况下，频率整形可也应用于前置放大器增益。在一些情况下，这样的频率整形可有助于避免在噪声低或不可察觉的频率区域中不必要地增强信号。例如，在编解码器生成的噪声具有显著的高频能量的情况下，这可以使用，而典型的音频内容在此类频率下具有相对小的波峰因数，因此剩余更大的余裕空间。
本文所述的不同实施方式的元件可组合以形成上文未具体阐述的其他实施方案。可从本文所述的结构去除一些元件而不会不利地影响它们的操作。此外，可将各种独立的元件组合到一个或多个单独的元件中以执行本文所述的功能。

Claims (25)

1.一种计算机实现的方法，包括：
在第一声学设备处接收音频信号的表示；
通过第一增益因数放大所述音频信号的所述表示以生成放大的输入信号；
通过包括一个或多个处理器的音频编解码器处理所述放大的输入信号，以生成表示所述音频信号的要由第二声学设备输出的一部分的经处理的信号，其中所述经处理的信号包括源自所述音频编解码器的噪声；以及
将所述经处理的信号传输到所述第二声学设备。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述第二声学设备处接收所述经处理的信号的表示；
通过由第二增益因数放大所述经处理的信号的所述表示来补偿所述第一增益因数以生成补偿信号；以及
在所述第二声学设备处输出所述补偿信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二增益因数基本上是所述第一增益因数的倒数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述音频编解码器是自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)编解码器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述经处理的信号还包括源自与所述音频编解码器结合使用的异步采样率转换器的噪声。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一增益因数被选择为使得所述放大的输入信号不超过所述音频编解码器设置在其中的***的动态范围。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括根据所述音频编解码器设置在其中的***的动态范围来压缩所述放大的输入信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一增益因数根据所述接收的所述音频信号的表示来自适应地选择。
9.根据权利要求8所述的方法，包括：
检测所述接收的所述音频信号的表示的动态范围；
将能够用的动态范围余裕空间确定为所述音频编解码器设置在其中的***的动态范围和所述接收的所述音频信号的表示的所述动态范围之间的差异；以及
将所述第一增益因数选择为使得相关联的放大量不超过所述能够用的动态范围余裕空间。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括将指示所述自适应地选择的增益因数的信息传输到所述第二声学设备。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一声学设备和所述第二声学设备是通过无线链路彼此连接的耳机。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一增益因数是频率的函数。
13.一种***，包括：
第一声学设备，所述第一声学设备被配置为接收音频信号的表示，所述第一声学设备包括：
放大器，所述放大器被配置为通过第一增益因数放大所述音频信号的所述表示以生成放大的输入信号，
音频编解码器，所述音频编解码器包括一个或多个处理器，所述音频编解码器被配置为处理所述放大的输入信号以生成表示所述音频信号的要由第二声学设备输出的一部分的经处理的信号，其中所述经处理的信号包括源自所述音频编解码器的噪声；和
传输器，所述传输器用于将所述经处理的信号传输到所述第二声学设备。
14.根据权利要求13所述的***，还包括：
第二声学设备，所述第二声学设备被配置为接收所述经处理的信号的表示，所述第二声学设备包括：
放大器，所述放大器被配置为通过由第二增益因数放大所述经处理的信号的所述表示来补偿所述第一增益因数以生成补偿信号；和
接收器编解码器，所述接收器编解码器被配置为处理所述补偿信号以在所述第二声学设备处输出所述补偿信号。
15.根据权利要求14所述的***，其中所述第二增益因数基本上是所述第一增益因数的倒数。
16.根据权利要求13所述的***，其中所述音频编解码器是自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)编解码器。
17.根据权利要求13所述的***，其中所述经处理的信号还包括源自与所述音频编解码器结合使用的异步采样率转换器的噪声。
18.根据权利要求13所述的***，其中所述第一增益因数被选择为使得所述放大的输入信号不超过所述***的动态范围。
19.根据权利要求13所述的***，还包括压缩器，所述压缩器用于根据所述***的动态范围来压缩所述放大的输入信号。
20.根据权利要求13所述的***，其中所述第一增益因数根据所述接收的所述音频信号的表示来自适应地选择。
21.根据权利要求20所述的***，其中所述第一声学设备进一步被配置为：
检测所述接收的所述音频信号的表示的动态范围；
将能够用的动态范围余裕空间确定为所述***的动态范围和所述接收的所述音频信号的表示的所述动态范围之间的差异；以及
将所述第一增益因数选择为使得相关联的放大量不超过所述能够用的动态范围余裕空间。
22.根据权利要求21所述的***，其中指示所述自适应地选择的增益因数的信息被传输到所述第二声学设备。
23.根据权利要求13所述的***，其中所述第一声学设备和所述第二声学设备是通过无线链路彼此连接的耳机。
24.根据权利要求13所述的***，其中所述第一增益因数是频率的函数。
25.一种机器能够读的存储设备，所述机器能够读的存储设备上编码有计算机能够读的指令，用于使一个或多个处理器执行操作，所述操作包括：
接收音频信号的表示；
通过第一增益因数放大所述音频信号的所述表示以生成放大的输入信号；
处理所述放大的输入信号，以生成表示所述音频信号的要由声学设备输出的一部分的经处理的信号，其中所述经处理的信号包括源自音频编解码器的噪声；以及
提供所述经处理的信号以便传输到所述声学设备。
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