張學(xué)敏　鐘菲

摘 要：音頻信號瞬態(tài)段檢測技術(shù)是數(shù)字音頻編碼的關(guān)鍵技術(shù)之一，它的優(yōu)劣直接影響后續(xù)編碼過程的復(fù)雜度及編碼質(zhì)量。針對平坦測量檢測方法中存在冗余檢測的不足之處，該文介紹了方差-平坦測量綜合瞬態(tài)段檢測方法，并對音頻樣本在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行了仿真測試，結(jié)果證明，該算法提高了音頻信號瞬態(tài)段檢測的時間分辨率，減少瞬態(tài)段的冗余檢測，同時能檢測其發(fā)生的位置，為瞬態(tài)信號的處理提供判斷依據(jù)。

關(guān)鍵詞：方差 平坦測量 瞬態(tài)檢測 MATLAB

中圖分類號：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（c）-0022-02

現(xiàn)有音頻編碼器是基于心理聲學(xué)模型、利用人耳的掩蔽效應(yīng)對原始音樂信號進(jìn)行壓縮，如果音頻編碼器的時頻變換塊太長，會導(dǎo)致量化噪聲在整個塊中擴(kuò)散，人耳能明顯感知的噪聲的存在，即通常所說的預(yù)回聲現(xiàn)象[2]。

解決預(yù)回聲問題的方法以瞬態(tài)信號檢測為前提，主要有：比特池方法、長短塊切換、混合濾波器組等。這些方法在算法復(fù)雜度，準(zhǔn)確度（漏檢和誤檢）上存在不足。該文提出的方差-平坦測量綜合檢測技術(shù)可以彌補(bǔ)現(xiàn)有瞬態(tài)檢測方法的不足，在一定程度上提高了音頻信號瞬態(tài)段檢測時間分辨率，具有檢測準(zhǔn)確度高、算法簡單的優(yōu)點。

1 瞬態(tài)信號的特點

信號的瞬變現(xiàn)象和不規(guī)則結(jié)構(gòu)（如信號波形的躍變、間斷、快速振蕩等）常常攜帶著信號的大部分信息，包含這種瞬變現(xiàn)象和不規(guī)則結(jié)構(gòu)的信號，一般稱為瞬態(tài)信號[3]。根據(jù)時域-頻域的對偶性可知，時域較平坦的信號，頻譜則不平坦；時域不平坦的信號，頻譜則較平坦。例如正余弦信號在頻域呈尖鋒狀，而脈沖信號的頻譜在頻域卻是呈均勻分布的。因此，時域上越不平坦、頻域上越平坦的信號，就越接近于瞬態(tài)信號；相反，就越接近于平穩(wěn)信號。

2 方差-平坦測量綜合瞬態(tài)段檢測方法

造成多余檢測主要原因是當(dāng)整幀信號的樣本差波動很大時會被誤檢測為瞬態(tài)信號。然而對于樣本差來說，當(dāng)前幀的樣本差值相對來說比較小，可以設(shè)置適當(dāng)閾值將多余檢測消除。

方差是對一組樣本數(shù)據(jù)平均值分散程度的度量。方差越大，單個樣本和其平均值之間差異越大；反之，單個樣本值就越接近平均值。

設(shè)表示當(dāng)前塊中的第個樣本值，是的絕對值，為當(dāng)前塊中的樣值總數(shù)，代表當(dāng)前塊中樣本的平均值。表達(dá)式為：

平坦測量算法中，重要的還是判決門限的確定上，門限值的大小直接影響著瞬態(tài)段信號檢測的準(zhǔn)確性。根據(jù)信號段中瞬態(tài)的強(qiáng)弱，平坦測量算法利用3 種門限來判斷信號段的瞬態(tài)性。此算法主要分時域平坦測量（）和頻域平坦測量（）兩部分。若信號的瞬態(tài)強(qiáng)度較大，當(dāng)時域平坦測量大于門限值時，判定此信號段為瞬態(tài)段，相反，判定此信號為穩(wěn)態(tài)段；當(dāng)頻域平坦測量小于門限值時，判定此信號段為瞬態(tài)段，相反，判定此信號段為穩(wěn)態(tài)段。若瞬態(tài)強(qiáng)度不較明顯，則根據(jù)和確定時頻綜合的判決指標(biāo)和門限值，比較和的大小來確定是否是瞬態(tài)信號。由于同一信號的和是往相反方向變化的，因此可定義為[2]：

其中為很小的正常數(shù)。越小信號越類似瞬態(tài)的；相反，則信號越類似平穩(wěn)的?；诜讲?平坦測量的瞬態(tài)檢測算法原理框圖如圖1所示。

3 仿真測試結(jié)果

利用方差-平坦測量綜合方法對信號做瞬態(tài)檢測，并在MATLAB環(huán)境下以MATLAB自帶音頻信號smlsplas.wav做仿真測試，測試信號的時域波形見圖2。用平坦測量的方法做瞬態(tài)段檢測結(jié)果見圖3，用方差-平坦測量綜合的方法檢檢測結(jié)果見圖4。通過對比分析圖3和圖4易見，綜合方法彌補(bǔ)了平坦測量在瞬態(tài)檢測上的不足，有效減少了冗余檢測，并能檢測瞬態(tài)信號發(fā)生的位置。

4 結(jié)語

通過上面的仿真結(jié)果可以得出，該文所提出的方差-平坦測量綜合檢測方法，與單獨(dú)用平坦測量檢測方法相比，在瞬態(tài)段上幾乎不產(chǎn)生多余檢測。由于音頻信號隨機(jī)性比較強(qiáng)，不同的音頻信號在特性上差別比較大。因此方差-平坦測量綜合檢測方法并不能保證對每一個音頻信號中瞬態(tài)段都能準(zhǔn)確檢測，這是它的不足之處。

參考文獻(xiàn)

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