專利名稱：局部復(fù)合調(diào)制的濾波器組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及在音頻信號的編碼和解碼領(lǐng)域中，處理多個(gè)復(fù)值子帶信號的設(shè)備和方法和處理多個(gè)實(shí)值子帶信號的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在[P.Ekstrand，“Bandwidth extension of audio signals byspectral band replication”，Proc.1stIEEE Benelux Workshop onModel based Processing and Coding of Audio(MPCA-2002)，pp.53-58，Leuven，Belgium，2002]中已說明復(fù)指數(shù)調(diào)制的濾波器組是音頻信號的譜包絡(luò)調(diào)整的極佳工具。這種特征的一種應(yīng)用是基于頻段復(fù)制(SBR)的音頻編碼。復(fù)濾波器組的其它成功應(yīng)用包括關(guān)于參量立體聲的頻率選擇性展平(panning)和空間化，參見[E.Schuijers，J.Breebart，H.Purnhagen，J.Engdegard“Low complexity parametricstereo coding”，Proc.116thAES convention，2004，paper 6073]和參量多聲道編碼，參見[J.Herre等“The reference model architecturefor MPEG spatial audio coding”，Proc.118thAES convention，2005，paper 6447]。在這些應(yīng)用中，借助亞子帶濾波，復(fù)濾波器組的頻率分辨率在低頻下被進(jìn)一步提高。組合的混合濾波器組從而達(dá)到能夠以緊跟在雙耳聽覺系統(tǒng)的頻率分辨率之后的譜分辨率實(shí)現(xiàn)空間方位信息的處理。附加的濾波本身不會引入任何混疊，即使應(yīng)用修改也是如此，從而混合濾波器組的質(zhì)量由第一濾波器組的混疊性質(zhì)確定。
如果對計(jì)算復(fù)雜性的限制阻止復(fù)指數(shù)調(diào)制濾波器組的應(yīng)用，只允許余弦調(diào)制(實(shí)值)實(shí)現(xiàn)，那么當(dāng)濾波器組被用于譜包絡(luò)調(diào)整時(shí)會遇到嚴(yán)重的混疊。如[O.Shamida等“A low power SBR algorithm forthe MPEG-4 audio standard and its DSP implementation”，Proc.116thAES convention，2004，paper 6048]中所示，自適應(yīng)子帶增益分組(或者增益鎖定)能夠在一定程度上減輕混疊。但是，只有當(dāng)信號的高頻分量不得不被修改時(shí)，這種方法才能很好地起作用。對于參量多聲道編碼中的展平來說，為使低頻下的混疊聽不見而必需的增益鎖定的數(shù)量將大大降低濾波器組的頻率選擇性，實(shí)際上使混合濾波器組的附加頻率選擇性變得不能得到。結(jié)果是相當(dāng)窄的聲印象和在正確聲源布置方面的問題。如果只對感知上更重要的較低頻率保持復(fù)信號處理，那么會獲得質(zhì)量和復(fù)雜性之間的更好兼顧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種更有效的構(gòu)思，所述原理提供許可質(zhì)量更好的處理，以及提供一種更有效的構(gòu)思，所述原理以較小的失真還原信號。
上述目的由按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，按照權(quán)利要求17所述的設(shè)備，按照權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，按照權(quán)利要求37所述的方法，按照權(quán)利要求38所述的方法和按照權(quán)利要求39所述的計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。
本發(fā)明說明一種處理多個(gè)實(shí)值子帶信號，從而提供至少一個(gè)復(fù)值子帶信號的設(shè)備，所述多個(gè)實(shí)值子帶信號包含第一實(shí)值子帶信號和第二實(shí)值子帶信號，所述設(shè)備包括一個(gè)提供中間實(shí)值子帶信號的多帶濾波器，所述多帶濾波器通過對第一子帶信號濾波，從而提供第一濾波子帶信號，對第二實(shí)值子帶信號濾波，從而獲得第二濾波子帶信號，并通過組合第一和第二濾波子帶信號從而提供實(shí)值中間子帶信號，和一個(gè)提供復(fù)值子帶信號的計(jì)算器，所述計(jì)算器通過組合來自所述多個(gè)實(shí)值子帶信號中，作為復(fù)值子帶信號的實(shí)部的一個(gè)實(shí)值子帶信號，和作為復(fù)值子帶信號的虛部的中間子帶信號，提供復(fù)值子帶信號。
作為本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明說明一種處理多個(gè)復(fù)值子帶信號，從而獲得一個(gè)實(shí)值子帶信號的設(shè)備，所述多個(gè)復(fù)值子帶信號包含第一復(fù)值子帶信號和第二復(fù)值子帶信號，所述設(shè)備包括從第一復(fù)值子帶信號提取第一虛部，從第二復(fù)值子帶信號提取第二虛部，并從所述多個(gè)復(fù)值子帶信號中的第一、第二或第三復(fù)值子帶信號提取一個(gè)實(shí)部的提取器，通過對第一虛部濾波來提供第一濾波虛部信號，通過對第二虛部濾波來提供第二濾波虛部信號，并通過組合第一和第二濾波虛部信號來提供中間子帶信號，從而提供實(shí)值中間子帶信號的多帶濾波器，和通過組合實(shí)部信號和中間信號形成實(shí)值子帶信號的計(jì)算器。
本發(fā)明以下述發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)，即，可處理多個(gè)實(shí)值子帶信號從而提供至少一個(gè)復(fù)值子帶信號，所述至少一個(gè)復(fù)值子帶信號允許和多個(gè)實(shí)值子帶信號的處理相比，質(zhì)量更好的處理，其中所述多個(gè)實(shí)值子帶信號的處理的計(jì)算復(fù)雜性僅僅稍微增大。更具體地說，本發(fā)明以下述事實(shí)為基礎(chǔ)，即，多個(gè)實(shí)值子帶信號可被多帶濾波器和計(jì)算器處理，從而獲得一個(gè)復(fù)值子帶信號，與直接處理多個(gè)實(shí)值子帶信號相比，所述一個(gè)復(fù)值子帶信號更易于處理，而不會產(chǎn)生大量的失真，并且混疊極小。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，說明了本發(fā)明的處理多個(gè)實(shí)值子帶信號的設(shè)備，所述設(shè)備根據(jù)所述多個(gè)實(shí)值子帶信號的一個(gè)子集提供多個(gè)復(fù)值子帶信號，其中所述多個(gè)實(shí)值子帶信號的第二子集被提供為另外的多個(gè)實(shí)值子帶信號，而不被處理成對應(yīng)數(shù)目的復(fù)值子帶信號。從而，本實(shí)施例表示一種局部復(fù)調(diào)制分析濾波器組，其中在起因于線性時(shí)間不變修改(比如調(diào)整的級別和進(jìn)一步濾波)的最小混疊下的能量估計(jì)的穩(wěn)定性方面，復(fù)值子帶信號將具有和來自復(fù)指數(shù)調(diào)制濾波器組的對應(yīng)子帶信號相同的優(yōu)點(diǎn)。此外，作為另一優(yōu)點(diǎn)，與處理復(fù)值子帶信號的復(fù)值濾波器組相比，計(jì)算復(fù)雜性被顯著降低。
如后所述，本發(fā)明的其它實(shí)施例還可包含引入時(shí)變和/或非線性處理的修改和改變器。這種實(shí)施例的實(shí)例來自于高質(zhì)量SBR，空間參數(shù)的變化應(yīng)用和其它應(yīng)用的領(lǐng)域。在這些實(shí)施例中，對應(yīng)復(fù)濾波器組的操作器的所有有利性質(zhì)都存在于本發(fā)明的實(shí)施例的局部復(fù)濾波器組的復(fù)部中。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，由本發(fā)明的處理多個(gè)實(shí)值子帶信號的設(shè)備傳遞的所述另外的多個(gè)實(shí)值子帶信號被延遲器延遲，以確保在時(shí)間上與本發(fā)明的設(shè)備輸出的復(fù)值子帶信號同步。
本發(fā)明的第二方面以下述發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)，即，通過借助提取器從至少兩個(gè)復(fù)值子帶信號提供所述至少兩個(gè)復(fù)值子帶信號的實(shí)值虛部，和從笫一第二或第三復(fù)值子帶信號提取實(shí)部，借助根據(jù)虛部提供中間信號的多帶濾波器，和借助通過組合實(shí)部信號和中間信號而形成實(shí)值子帶信號的計(jì)算器，多個(gè)復(fù)值子帶信號能夠在失真較小并且混疊極小的情況下被更有效地簡化為實(shí)值子帶信號。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明以下述發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)，即在可選的實(shí)合成之前，另一多帶濾波器將復(fù)值子帶信號變回實(shí)值子帶信號，其中重構(gòu)和信號處理行為的整體質(zhì)量與復(fù)濾波器組的質(zhì)量一致。
根據(jù)實(shí)施例的具體實(shí)現(xiàn)，提取器也可被實(shí)現(xiàn)成分離器，例如如果將提供一個(gè)以上的實(shí)值子帶信號。這種情況下，從所有復(fù)值子帶信號中提取它們適當(dāng)?shù)膶?shí)部和虛部以便進(jìn)一步處理是有益的。
另一方面，即使根據(jù)三個(gè)或者更多不同的復(fù)值子帶信號將只獲得一個(gè)實(shí)值子帶信號，提取器也可被實(shí)現(xiàn)成分離器，所述分離器將每個(gè)復(fù)值子帶信號分成其實(shí)部和虛部。這種情況下，在進(jìn)一步的處理中不需要的虛部信號和實(shí)部信號可被忽視。從而，在本申請的架構(gòu)中，術(shù)語分離器和提取器可被同義地使用。
此外，在本申請的架構(gòu)中，虛部信號和虛部，以及實(shí)部和實(shí)部信號指的是值與復(fù)值子帶信號的值的虛部或?qū)嵅繉?yīng)的信號。這種情況下，另外應(yīng)注意原則上，任何虛部信號和任何實(shí)部信號都可以是實(shí)值的或者復(fù)值的。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的處理多個(gè)復(fù)值子帶信號的設(shè)備還被供給多個(gè)實(shí)值子帶信號，其中所述多個(gè)復(fù)值子帶信號如上所述那樣被處理，其中在所述設(shè)備的輸出端以未濾波的形式提供所述多個(gè)實(shí)值子帶信號。從而，該實(shí)施例形成局部復(fù)調(diào)制合成濾波器組。該實(shí)施例的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于就所述多個(gè)復(fù)值子帶信號來說，重構(gòu)和信號處理行為的整體質(zhì)量與復(fù)濾波器組的質(zhì)量一致，在由所述多個(gè)實(shí)值子帶信號表示的剩余頻率范圍中，重構(gòu)和信號處理行為的整體質(zhì)量與實(shí)濾波器組的質(zhì)量一致。作為實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)，與實(shí)值濾波器組相比，計(jì)算復(fù)雜性僅僅稍微增大。此外，作為實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)，由所述多個(gè)復(fù)值子帶信號和多個(gè)實(shí)值子帶信號表示的兩個(gè)頻率范圍之間的無縫過渡是特殊的邊緣頻帶處理的結(jié)果。此外，作為另一優(yōu)點(diǎn)，與處理復(fù)值信號的復(fù)濾波器組相比，計(jì)算復(fù)雜性顯著降低。
本發(fā)明的另一實(shí)施例描述一種既包含本發(fā)明的處理多個(gè)實(shí)值子帶信號的設(shè)備，又包含本發(fā)明的處理多個(gè)復(fù)值子帶信號的設(shè)備的系統(tǒng)，其中本發(fā)明的這兩種設(shè)備還都傳遞另外的多個(gè)實(shí)值子帶信號。在本發(fā)明的兩個(gè)設(shè)備中間，第一和笫二操作器分別修改由本發(fā)明的處理多個(gè)實(shí)值子帶信號的設(shè)備輸出的多個(gè)復(fù)值子帶信號，和所述另外的多個(gè)實(shí)值子帶信號。第一和第二操作器能夠進(jìn)行線性時(shí)間不變修改，比如包絡(luò)調(diào)整或?yàn)V波。從而，在所述系統(tǒng)中，就由所述多個(gè)復(fù)值子帶信號表示的頻率范圍來說，重構(gòu)和信號處理行為的整體質(zhì)量與復(fù)濾波器組的質(zhì)量一致，就由所述另外的多個(gè)實(shí)值子帶信號表示的頻率范圍來說，重構(gòu)和信號處理行為的整體質(zhì)量與實(shí)濾波器組的質(zhì)量一致，從而與直接修改所述多個(gè)實(shí)值子帶信號相比，信號的處理質(zhì)量好得多，同時(shí)計(jì)算復(fù)雜性僅僅稍微增大。如前概述和后面更詳細(xì)所述，其它實(shí)施例的操作器并不局限于線性和/或時(shí)間不變操作器。
在本發(fā)明的處理多個(gè)復(fù)值子帶信號的設(shè)備的另一實(shí)施例中，通過采用延遲器延遲地傳遞另外的多個(gè)實(shí)值子帶信號，以確保在時(shí)間上與由本發(fā)明的處理多個(gè)復(fù)值子帶信號的設(shè)備輸出的實(shí)值子帶信號同步。


下面將參考附圖，利用例證實(shí)例說明本發(fā)明，所述例證實(shí)例并不限制本發(fā)明的范圍或精神。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例隨后由下面的附圖描述，其中圖1圖解說明局部復(fù)信號處理；圖2圖解說明局部復(fù)分析濾波器組；
圖3圖解說明局部復(fù)合成濾波器組；圖4圖解說明多帶濾波。
圖5圖解說明包含多個(gè)正弦分量的初始信號的頻譜；圖6圖解說明在不存在具體體現(xiàn)本發(fā)明教導(dǎo)的無縫過渡特征的局部復(fù)濾波器組中的子帶修改的情況下，通過分析和合成獲得的信號的頻譜；圖7圖解說明由在復(fù)濾波器組的子帶域中的修改獲得的信號的頻譜；圖8圖解說明由在實(shí)濾波器組的子帶域中的修改獲得的信號的頻譜；圖9圖解說明由在按照本發(fā)明教導(dǎo)的局部復(fù)濾波器組的子帶域中的修改獲得的信號的頻譜；圖10圖解說明用于空間音頻編碼中的時(shí)間/頻率變換的混合QMF分析組；圖11圖解說明用于空間音頻編碼中的時(shí)間/頻率變換的混合QMF合成組；圖12圖解說明實(shí)值分析QMF組的流程圖；圖13將本發(fā)明設(shè)備的處理多個(gè)實(shí)值子帶信號的實(shí)施例表示成實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器；和圖14以復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器的形式表示本發(fā)明設(shè)備的處理多個(gè)復(fù)子帶信號的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
下面描述的實(shí)施例只是舉例說明本發(fā)明的局部復(fù)調(diào)制濾波器組的原理。這里描述的方案和細(xì)節(jié)的各種修改和變化對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是明顯的。于是，本發(fā)明只由附加的權(quán)利要求的范圍限定，而不受這里作為實(shí)施例的說明和解釋所給出的具體細(xì)節(jié)限定。
圖1圖解說明基于局部復(fù)分析101和合成104濾波器組的局部復(fù)信號處理的原理。數(shù)字音頻輸入信號被送入局部復(fù)分析濾波器組101。在總共L個(gè)子帶信號中，該分析組輸出K個(gè)復(fù)子帶信號和(L-K)個(gè)實(shí)子帶信號，其中K和L是正整數(shù)，并且K≤L。對實(shí)子帶信號進(jìn)行第一修改102，對復(fù)信號進(jìn)行第二修改103。這些修改目的都在于在時(shí)間和頻率方面對音頻信號整形。修改后的子帶信號隨后被送入局部復(fù)合成濾波器組104，局部復(fù)合成濾波器組104產(chǎn)生處理后的數(shù)字音頻信號作為輸出。
圖2圖解說明本發(fā)明教導(dǎo)的局部復(fù)分析濾波器101的一個(gè)實(shí)施例的組件。數(shù)字音頻輸入信號由L-帶余弦調(diào)制的濾波器組201分析，在輸出端，L-帶余弦調(diào)制的濾波器組201將L個(gè)實(shí)子帶信號分成兩組。由K個(gè)實(shí)子帶信號組成的第一組由多帶濾波器204濾波，其輸出在乘法器205中被乘以虛數(shù)單位的負(fù)值，并在206中被增加到由203延遲的K個(gè)實(shí)子帶信號中，以便產(chǎn)生K個(gè)復(fù)子帶信號。這些子帶信號由固定的實(shí)增益207進(jìn)行增益調(diào)整并作為局部復(fù)分析的K個(gè)復(fù)子帶輸出。由(L-K)個(gè)實(shí)子帶信號組成的第二組被送入延遲單元202，其輸出構(gòu)成局部復(fù)分析的實(shí)子帶。202和203中的延遲量都被調(diào)整，以便補(bǔ)償由多帶濾波器204引入的延遲。延遲器202、延遲器203、多帶濾波器204、多帶濾波器205、加法器206和固定實(shí)增益調(diào)節(jié)器207構(gòu)成實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器210，實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器210被供給提供K個(gè)復(fù)值子帶信號和(L-K)個(gè)實(shí)值子帶信號的K個(gè)實(shí)值子帶信號和(L-K)個(gè)實(shí)值子帶信號。此外，乘法器205和加法器206形成計(jì)算器215，計(jì)算器215根據(jù)作為復(fù)值子帶信號的實(shí)部信號的至少一個(gè)實(shí)值子帶信號，和作為復(fù)值子帶信號的虛部的至少一個(gè)實(shí)值子帶信號，提供至少一個(gè)復(fù)值子帶信號。
圖3圖解說明本發(fā)明教導(dǎo)的局部復(fù)合成濾波器組104的一個(gè)實(shí)施例的組件。(L-K)個(gè)實(shí)子帶信號在304中被簡單地延遲，并被送入L-帶余弦調(diào)制合成濾波器組308的(L-K)個(gè)輸入端中。K個(gè)復(fù)子帶首先由固定實(shí)增益301調(diào)節(jié)增益。隨后，分別在302和303中提取復(fù)子帶信號的實(shí)部和虛部。子帶的虛部由多帶濾波器306濾波，其輸出在307中被增加到被305延遲的子帶的實(shí)部中。調(diào)整304和305中的延遲量以便補(bǔ)償多帶濾波器306引入的延遲。加法器307的輸出被送入L-帶余弦調(diào)制合成濾波器組308的剩余K個(gè)輸入端中。實(shí)部提取器302和虛部提取器303一起構(gòu)成將復(fù)值子帶信號分離成實(shí)值實(shí)部信號和實(shí)值虛部信號的分離器309。更具體地說，實(shí)部提取器302提供實(shí)部信號，虛部提取器303提供虛部信號。在圖3中所示的特殊實(shí)施例中，分離器309將K個(gè)復(fù)值子帶信號處理，確切地說分離成K個(gè)實(shí)值實(shí)部信號和K個(gè)實(shí)值虛部信號。
然而，如上所述，分離器309也可被實(shí)現(xiàn)成適合于不將所有復(fù)值子帶信號分離成實(shí)部信號和虛部信號的提取器。從而，分離器309也被同義地稱為從復(fù)值子帶信號提取實(shí)部信號(實(shí)部)和虛部信號(虛部)的提取器309。
固定實(shí)增益調(diào)節(jié)器301，包括實(shí)部提取器302和虛部提取器303的分離器309，延遲器304，延遲器305，多帶濾波器306和加法器307一起構(gòu)成本發(fā)明的復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器310，復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器310能夠?qū)個(gè)復(fù)值子帶信號變換成K個(gè)實(shí)值子帶信號，并在復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器310的輸出端提供延遲的(L-K)個(gè)實(shí)值子帶信號。
圖4圖解說明多帶濾波器401的操作，多帶濾波器401將K個(gè)實(shí)子帶信號作為輸入0，1，2，...，(K-1)，并給出K個(gè)實(shí)子帶信號作為輸出0，1，2，...，(K-1)。在線性系統(tǒng)的語言中，這只是線性時(shí)間不變離散時(shí)間多入多出(MIMO)系統(tǒng)。通過分別用濾波器Fm，-q(m)，...，F(xiàn)m，0，...Fm，+p(m)對(q(m)+(pm)+1)個(gè)輸入(m-q(m)，...，m，...，(n+p(m))濾波，并在403m中對結(jié)果求和，在402m中產(chǎn)生笫m個(gè)輸出。約束條件(m-q(m))≥0和(m+p(m))≤K-1必須保持。如在下面的說明中概述的那樣，本發(fā)明教導(dǎo)如何通過利用計(jì)算復(fù)雜性低的多帶濾波器204和306獲得高質(zhì)量的復(fù)數(shù)表示，所述計(jì)算復(fù)雜性低的多帶濾波器204和306具有
q(m)=0,for m=01,for m=1,...,K-1,...(1)]]>p(m)=1,for m=0,...,K-20,for m=K-1...(2)]]>此外，濾波器Fm，-1和Fm，1的相似性可被用于進(jìn)一步降低復(fù)雜性。當(dāng)余弦調(diào)制的濾波器組的原型濾波器具有足夠高的阻帶衰減時(shí)，可使用由(1)和(2)描述的q(m)和p(m)的特別小的值。這含蓄地要求某一最小長度的原型濾波器。對于較短的原型濾波器來說，q(m)和p(m)的值不得不被增大。但是，本發(fā)明教導(dǎo)的方法在計(jì)算上仍然高效，因?yàn)闉V波器Fm，r的長度正比于原型濾波器的長度。
在子帶濾波器01中實(shí)現(xiàn)的濾波器在原理上可以是具有各種各樣濾波器特性的各種濾波器。在圖4中所示的實(shí)施例中，將索引為m的子帶信號映射成具有相同子帶索引m的子帶信號的子帶濾波器Fm，0一般是具有位于(π/2)的中心頻率的帶通濾波器。就將三個(gè)子帶信號組合成一個(gè)子帶信號作為濾波器組信號的多帶濾波器來說，其它兩個(gè)多帶濾波器Fm，-q(m)和Fm，+p(m)一般是高通濾波器或者低通濾波器，其中它們的確切類型取決于子帶索引m。如果多帶濾波器401適合于組合三個(gè)以上的子帶信號，從而獲得索引為m的濾波器子帶信號(它不是“邊界”子帶信號)，那么多帶濾波器的對應(yīng)類型可以是帶通濾波器、高通濾波器、低通濾波器、帶阻濾波器或者全通濾波器。
從而，圖1-3中所示的實(shí)施例描述一種離散時(shí)間音頻信號的修改方法，其特征在于·利用余弦調(diào)制分析濾波器組對信號濾波，·借助多帶濾波，產(chǎn)生子帶子集的復(fù)子帶樣本，·修改實(shí)子帶樣本和復(fù)子帶樣本，·借助多帶濾波，將所得到的復(fù)樣本變換成實(shí)樣本·通過余弦調(diào)制合成濾波器組對實(shí)子帶樣本濾波圖5圖解說明包含多個(gè)正弦分量的初始信號的振幅頻譜的一部分。通過使用窗口離散傅里葉變換獲得該頻譜。頻率軸被標(biāo)準(zhǔn)化，以致頻率指數(shù)n對應(yīng)于等于(nπ/L)的離散時(shí)間頻率，其中L＝64。從而，如果數(shù)字音頻信號的采樣頻率為fs，那么圖5中所示的頻率范圍從(5/64)·fs/2到(11/64)·fs/2。在這種標(biāo)準(zhǔn)化中，L子帶復(fù)或?qū)嵳{(diào)制濾波器組的索引為n的子帶具有主瓣集中在頻率指數(shù)n和(n+1)之間的響應(yīng)。對圖5-9保持這種約定。
換句話說，每個(gè)子帶或子帶信號與索引n或m和對應(yīng)子帶的中心頻率相關(guān)。從而，可按照遞增的索引對應(yīng)于較高頻率的方式，根據(jù)與子帶信號相關(guān)的中心頻率排列子帶信號，確切地說，排列子帶。
圖6圖解說明由不具體體現(xiàn)本發(fā)明教導(dǎo)的無縫過渡特征的局部復(fù)濾波器組中無子帶修改情況下的分析和合成獲得的信號的頻譜。具體地說，考慮一種更自然的方法，其中101由具有L＝64子帶的兩個(gè)濾波器組構(gòu)成，第一個(gè)濾波器組是復(fù)指數(shù)調(diào)制的，第二個(gè)濾波器組是余弦調(diào)制的。當(dāng)獨(dú)立使用時(shí)，這兩個(gè)濾波器組都產(chǎn)生近乎完美的重構(gòu)。這里考慮的構(gòu)造從第一復(fù)組獲得最初的K＝8個(gè)子帶，從第二實(shí)組獲得剩余的(L-K)＝56個(gè)子帶。輸入信號和圖5中考慮的信號相同，通過與圖5比較可看出，在標(biāo)記復(fù)子帶和實(shí)子帶之間的過濾頻率的頻率指數(shù)8附近引入了混疊分量。片刻忽略這種自然方法的復(fù)雜性事實(shí)上高于單一復(fù)組的復(fù)雜性，該實(shí)例表明需要復(fù)子帶和實(shí)子帶之間的過渡的特殊處理。在102和103中不進(jìn)行任何修改的情況應(yīng)更可取地產(chǎn)生來自104的數(shù)字音頻輸出，所述數(shù)字音頻輸出在知覺上與給101的輸入不可區(qū)分。如在圖2和3中本發(fā)明描述的局部復(fù)分析和合成濾波器組正好擁有該特征。特別地，處理后的信號的對應(yīng)振幅頻譜和圖5的振幅頻譜相同。從而，多帶分析濾波器或分析濾波器組和合成多帶濾波器或合成濾波器組的級聯(lián)，換句話說，多帶分析和合成濾波的級聯(lián)應(yīng)產(chǎn)生幾乎完美的重構(gòu)，例如一直到符號改變。圖7圖解說明由在復(fù)指數(shù)調(diào)制濾波器的子帶域中的修改獲得的信號的頻譜。所述修改包括對索引為n的子帶應(yīng)用增益g(n)，其中g(shù)(n)是n的遞減函數(shù)。與圖5相比，正弦分量只是據(jù)此改變了振幅。這說明了初始信號的均衡或包絡(luò)調(diào)整的所需行為。利用實(shí)余弦調(diào)制濾波器組進(jìn)行同樣的修改會產(chǎn)生具有在圖8描繪的頻率分析的輸出信號。附加的混疊正弦分量使結(jié)果明顯偏離如圖7描述的所需行為，并且該失真是聽得見的。在如圖2和3教導(dǎo)的由圖4中的多帶濾波器和用于每個(gè)單個(gè)濾波器的11個(gè)濾波器抽頭實(shí)現(xiàn)的局部復(fù)濾波器組中應(yīng)用相同的增益修改會產(chǎn)生圖9的振幅頻譜。同樣選擇K8，并且可看出，在頻率指數(shù)K-0.5＝7.5以下，輸出具有復(fù)濾波器處理的質(zhì)量(圖7)，在該頻率指數(shù)以上，輸出具有實(shí)濾波器組處理的質(zhì)量(圖8)。
從而，本發(fā)明涉及包含利用下采樣實(shí)值子帶濾波器組的音頻信號的均衡、譜包絡(luò)調(diào)整、頻率選擇性展平或者頻率選擇性空間化的系統(tǒng)。通過將子帶信號的對應(yīng)子集變換成復(fù)值子帶信號，允許抑制選擇的頻率范圍的混疊。假定在選擇的頻率范圍之外的混疊不太明顯或者能夠被其它方法減輕，那么與使用復(fù)值濾波器組相比，能夠大大節(jié)省計(jì)算工作。
調(diào)制濾波器組為了便于計(jì)算，這里將利用下述合成波形，通過連續(xù)時(shí)間窗變換模擬復(fù)指數(shù)調(diào)制L-帶濾波器組en，k(t)＝en(t-k)， (3)其中n，k是整數(shù)并且n≥0，en(t)＝en，0(t)＝v(t)exp[iπ(n+1/2)(t+1/2)]. (4)窗口函數(shù)v(t)被認(rèn)為是實(shí)值的。通過將en(t)＝cn(t)+isn(t)分成實(shí)部和虛部，獲得余弦和正弦調(diào)制濾波器組的合成波形，cn,k(t)=cn(t-k)sn,k(t)=sn(t-k)...(5)]]>通過以間距1/L恰當(dāng)?shù)貙-變量采樣，獲得離散時(shí)間信號和具有L子帶的濾波器組的結(jié)果。用下式定義信號之間的內(nèi)積<x,y>=∫-∞∞x(t)y*(t)dt...(6)]]>其中星號表示復(fù)共軛。對于離散時(shí)間信號來說，積分用求和替代。信號x(t)的余弦和正弦調(diào)制濾波器組分析運(yùn)算從而下式描述αn(k)＝<x，cn，k>，βn(k)＝<x，sn，k>. (7)
已知子帶信號 對應(yīng)的合成運(yùn)算是yc(t)=Σn=0∞Σk=-∞∞α~n(k)cn,k(t),ys(t)=Σn=0∞Σk=-∞∞β~n(k)sn,k(t)...(8)]]>對于離散時(shí)間信號來說，子帶索引n內(nèi)的求和局限于(L-1)。根據(jù)余弦/正弦調(diào)制濾波器組和重疊變換的理論，眾所周知窗口函數(shù)v(t)可被設(shè)計(jì)成以致對于未修改的子帶信號α~n=αn,β~n=βn,]]>組合的分析和合成運(yùn)算產(chǎn)生理想的重構(gòu)yc＝y(tǒng)s＝x。對于幾乎完美的重構(gòu)設(shè)計(jì)，這些等式將是近似的。
PCT/SE02/00626“Aliasing reduction using complex exponentialmodulated filter banks”教導(dǎo)的復(fù)指數(shù)調(diào)制濾波器組的運(yùn)算可由復(fù)分析描述γn(k)＝ga<x，en，k>＝ga(αn(k)-iβn(k))，(9)其中g(shù)a是固定的實(shí)分析增益系數(shù)。自復(fù)子帶信號γ~n=α~n-iβ~n]]>的合成由下式定義ye(t)=gsRe{Σn=0∞Σk=-∞∞γ~n(k)en,k(t)}...(10)]]>=gsgaΣn=0∞Σk=-∞∞(α~n(k)cn,k(t)+β~n(k)sn,k(t)),]]>其中g(shù)s是固定的實(shí)合成增益系數(shù)。假定復(fù)子帶信號未被修改，γ~n=γn,]]>并且余弦和正弦調(diào)制組具有理想的重構(gòu)，那么根據(jù)(8)和(9)得到y(tǒng)e＝gsga(yc+ys)＝2gsgax. (11)從而實(shí)現(xiàn)理想的重構(gòu)，如果下式成立的話gags＝1/2.(12)導(dǎo)致復(fù)子帶表示的能量保存的固定增益的一個(gè)特別吸引人的選擇是ga＝gs＝1/.
從而就復(fù)情況來說，在不改變重構(gòu)性質(zhì)的情況下能夠許可每個(gè)子帶偏離(4)描述的特定調(diào)制固定的相位因數(shù)，因?yàn)?9)和(10)中的復(fù)子帶信號的修改將抵消。以系數(shù)2對復(fù)指數(shù)調(diào)制濾波器組過采樣。借助恰當(dāng)?shù)拇翱谠O(shè)計(jì)，這能夠?qū)崿F(xiàn)如PCT/SE02/00626“Aliasingreduction using complex exponential modulated filter banks”中所示的實(shí)質(zhì)上無混疊的包絡(luò)調(diào)整。通過放棄上面描述的嚴(yán)格完美的重構(gòu)架構(gòu)而采用幾乎完美的重構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì)通常更易于實(shí)現(xiàn)。
多帶濾波假定只有(7)的余弦調(diào)制濾波器組分析αn(k)可用，那么通過組合余弦濾波器組合成步驟和正弦濾波器組分析，可獲得對應(yīng)的正弦調(diào)制濾波器組分析βm(l)。得到βm(l)=Σn=0∞Σk=-∞∞αn(k)<cn,k,sm,l>,...(13)]]>其中內(nèi)積中時(shí)間變量的變化導(dǎo)致<cn，k，sm，l>＝<cn，sm，l-k>.(14)從而(13)中關(guān)于k的求和對應(yīng)于濾波，并且整個(gè)結(jié)構(gòu)被看作圖4中描述的多帶濾波關(guān)于無限多頻帶的版本。重寫復(fù)波形(4)得到<cn,sm,λ>=12Im{<em,λ,en>+<em,λ,e-1-n>}...(15)]]>在替換 之后，(15)的第一項(xiàng)可被展開成<em,λ,en>=]]>exp[iπ2[m-n-(m+n+1)λ]∫-∞∞v(t-λ/2)v(t+λ/2)exp[iπ(m-n)t]dt...(16)]]>借助對稱窗口v(-t)＝v(t)，(16)中的積分的虛部成為零，以致Im<em,λ,en>=sin[π2[m-n-(m+n+1)λ]]hm-n(λ),...(17)]]>其中hμ(λ)=∫-∞∞v(t-λ/2)v(t+λ/2)cos[πμt]dt...(18)]]>該表達(dá)式是μ和λ的偶函數(shù)。對于窗口的適當(dāng)設(shè)計(jì)，可假定對于|μ|＞1，hμ成為零。就離散時(shí)間來說，(18)中的積分將被整數(shù)v′的求和替代，同時(shí)t＝(v+θ)/L，L是子帶的數(shù)目，θ是等于0或1/2的偏移值。當(dāng)θ＝0時(shí)，就μ來說(18)的離散時(shí)間配對物是周期性的，周期為2L，當(dāng)θ＝1/2時(shí)，就μ來說(18)的離散時(shí)間配對物是反周期的，周期為2L。在(15)中代入n＝m+r得到
<cm+r,sm,λ>=]]>12{sin[π2[-r-(2m+1+r)λ]]hr(λ)+sin[π2[rλ+2m+1+r]]h2m+1+r(λ)}...(19)]]>參見圖4中的402m，fm，r(λ)＝<cm+r，sm，λ>可被用作濾波器Fm,r的脈沖響應(yīng)，如果在上面的計(jì)算中代入L＝K。假定除了μ＝2Kκ+σ(其中κ是整數(shù)并且σ∈{-1，0，1})之外，hμ變成零，那么(19)的第二項(xiàng)只給出m＝0和m＝(K-1)的貢獻(xiàn)。這些邊緣情況是重要的是，因?yàn)樗鼈儼{(diào)制濾波器401的近可逆性的關(guān)鍵。除(19)的無足輕重的調(diào)制之外，只有兩個(gè)原型濾波器h0，h1必須被考慮，(19)的檢查表明只有h0的奇數(shù)樣本開始起作用。此外對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然(19)的特殊調(diào)制和濾波器fm+1，-1與fm-1，1的相似性便于以多相形式非常高效地實(shí)現(xiàn)多帶濾波器。在本申請的其它部分中給出了這種實(shí)施例的更詳細(xì)說明。
對于實(shí)際的設(shè)計(jì)來說，有利的是為這些原型濾波器的設(shè)計(jì)而放棄離散內(nèi)積(18)。改為對于選擇的整數(shù)N，濾波器fm，r被設(shè)計(jì)成給出最佳近似sm≈ΣrΣk=-NNfm,r(-k)cm+r,k...(20)]]>這給出了正弦調(diào)制濾波器組分析的第二種更直接的途徑βm=Σr=-11fm,r*αm+r...(21)]]>其中星號表示卷積。此外，通過代入(20)和集中余弦項(xiàng)，展開正弦合成運(yùn)算(8)，得到α~n(k)=Σr,lfn-r,r(l-k)β~n-r(l),...(22)]]>以致當(dāng)濾波器被具有脈沖響應(yīng)gm，r(λ)＝fm+r，-r(-λ)的Gm，r替代時(shí)，合成多帶濾波器306也具有401的結(jié)構(gòu)?；Q上面的推導(dǎo)中余弦調(diào)制和正弦調(diào)制的角色也會得出相同的結(jié)果。
多帶濾波器的總的計(jì)算復(fù)雜性正比于N·K運(yùn)算/子帶取樣周期，即每個(gè)數(shù)字音頻樣本N·K/L個(gè)運(yùn)算。當(dāng)K＜＜L時(shí)，與全復(fù)調(diào)制濾波器組所需的附加正弦調(diào)制相比，這能夠顯著降低計(jì)算復(fù)雜性。
與純實(shí)調(diào)制濾波器組或純復(fù)調(diào)制濾波器組的應(yīng)用相比，在分析步驟和合成步驟中，多帶濾波器都引入N個(gè)子帶樣本的附加延遲。通過在202、203、304和305中，使不通過多帶濾波器聽所有子帶樣本都延遲N個(gè)子帶樣本的延遲量，補(bǔ)償所述附加延遲。在修改103包含子帶濾波，如在[E.Schuijers，J.Breebart，H.Purnhagen，J.Engdegard“Low complexity parametric stereo coding”，Proc.116thAES convention，2004，paper 6073]中所述的情況下，子帶濾波器能夠與多帶濾波器204結(jié)合，以便能夠通過近似組合的脈沖響應(yīng)，減小總的延遲。
如果選擇的K個(gè)復(fù)子帶是總共L個(gè)子帶中的前K個(gè)，那么多帶濾波器模擬具有K個(gè)子帶的濾波器組的合成對后面是利用具有K個(gè)子帶的濾波器組的分析的K/L倍初始采樣頻率的時(shí)域的影響。這種迂回的缺點(diǎn)是導(dǎo)致多帶濾波器延遲比利用本發(fā)明教導(dǎo)的設(shè)計(jì)方法能夠獲得的多帶濾波器延遲更長。對于分析音頻通道的數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于合成通道的數(shù)目的應(yīng)用來說，僅僅通過由關(guān)于L個(gè)子帶的真實(shí)的復(fù)調(diào)制濾波器組分析進(jìn)行局部復(fù)分析101，并丟棄最后(L-K)個(gè)子帶的虛部，就能以更高計(jì)算復(fù)雜性的代價(jià)完全避免多帶濾波器的分析延遲。但是，為了就不變的子帶來說，使與圖3的分析的結(jié)合產(chǎn)生近乎完美的重構(gòu)，必須用繼之以依據(jù)系數(shù)L的二次采樣的特殊直接形式(direct form)濾波代替索引為(K-1)的邊緣子帶的分析。從而，在索引為(K-1)的邊緣子帶只包含一個(gè)非零樣本，并且所有其它子帶為零的情況下，通過研究圖3的局部復(fù)合成能夠獲得該濾波。雖然在降低復(fù)雜性方面有處不大，不過通過由關(guān)于L子帶的真實(shí)的復(fù)調(diào)制濾波器組合成進(jìn)行局部復(fù)合成104，能夠類似地避免調(diào)制濾波器的合成延遲，對于所述L個(gè)子帶來說，索引為(K-1)的輸入子帶被重定向到由繼之以特殊直接形式(direct form)濾波的依據(jù)系數(shù)L的上采樣組成的獨(dú)立合成操作。由(L-1)個(gè)頻帶的復(fù)濾波器組合成的結(jié)果和單獨(dú)一個(gè)子帶的合成結(jié)果隨后在時(shí)域中被加在一起。
本發(fā)明涉及包含利用下采樣的實(shí)值子帶濾波器組的音頻信號的均衡、譜包絡(luò)調(diào)整、頻率選擇性展平或者頻率選擇性空間化的系統(tǒng)。通過將子帶信號的對應(yīng)子集變換成復(fù)值子帶信號，允許抑制選擇的頻率范圍的混疊。假定在選擇的頻率范圍之外的混疊不太明顯或者能夠被其它方法減輕，那么與使用復(fù)值濾波器組相比，能夠大大節(jié)省計(jì)算工作。
本發(fā)明教導(dǎo)如何以只比實(shí)值濾波器組的計(jì)算復(fù)雜性稍大的計(jì)算復(fù)雜性，獲得所選頻率范圍的信號的復(fù)表示。對實(shí)濾波器組分析的所選子帶應(yīng)用高效的多帶濾波器，以便產(chǎn)生這些子帶信號的虛部。結(jié)果是局部復(fù)調(diào)制濾波器組分析。在起因于諸如包絡(luò)調(diào)整和濾波之類線性時(shí)間不變修改的能量估計(jì)的穩(wěn)定性和最小混疊方面，復(fù)化的(complexified)子帶將具有和來自復(fù)指數(shù)調(diào)制濾波器組的對應(yīng)子帶相同的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)合成之前，另一多帶濾波器將復(fù)子帶樣本變回實(shí)子帶樣本。重構(gòu)和信號處理行為的總體質(zhì)量在復(fù)化頻率范圍中與復(fù)濾波器組的質(zhì)量一致，在其它的頻率范圍中與實(shí)濾波器組的質(zhì)量一致。這兩個(gè)范圍之間的無縫過渡隱含地起因于本發(fā)明教導(dǎo)的特殊邊緣頻帶處理。
在修改器或操縱器102、103的架構(gòu)中，應(yīng)提及借助時(shí)間插值增益或矩陣的空間參數(shù)(例如MPEG環(huán)繞聲或參量立體聲)的時(shí)變應(yīng)用。就時(shí)間不變修改或處理來說，具有不引入混疊的包絡(luò)調(diào)整或均衡的應(yīng)用是重要的。從而，涉及混疊的引入的定義主要集中在時(shí)間不變情況上。
然而，在圖1中所示的操縱器或修改器102、103的架構(gòu)中引入時(shí)變性代表其中不引入混疊的特征的定義變得更困難。實(shí)際上，例如，即使在MPEG環(huán)繞聲的架構(gòu)，也將按照本地時(shí)間不變方式處理長的重要信號。在另一步驟中，在將為得重要的先進(jìn)轉(zhuǎn)置方法，比如高質(zhì)量SBR的架構(gòu)中，還可考慮非改線處理。雖然這些先進(jìn)的轉(zhuǎn)置方法包含時(shí)變和/或非線性處理，不過在第一步驟中，也不得不考慮時(shí)間不變修改和處理。
總之，在修改器或操縱器102、103的架構(gòu)中，任何處理的確可能并且是相關(guān)的，只要它要求所得到的(局部復(fù))濾波器組的時(shí)間頻率分辨率。從而，對應(yīng)復(fù)濾波器組的操縱器103的所有優(yōu)點(diǎn)也存在于局部復(fù)濾波器組的復(fù)部分中。
圖1-3中描述的本發(fā)明的實(shí)施例包括下述特征一種離散時(shí)間音頻信號的修改方法，包括下述步驟用余弦調(diào)制分析濾波器組對信號濾波，借助多帶濾波，產(chǎn)生子帶子集的復(fù)子帶樣本，修改實(shí)子帶樣本和復(fù)子帶樣本，借助多帶濾波，將所得到的復(fù)樣本變換成實(shí)樣本通過余弦調(diào)制合成濾波器組對實(shí)子帶樣本濾波，從而獲得修改的離散時(shí)間音頻信號。
下面概述低功率形式的空間音頻工具的一種實(shí)現(xiàn)。低功率空間音頻工具作用于第K個(gè)QMF子帶(QMF＝正交鏡像濾波器)之上的實(shí)值子帶域信號，其中K是正整數(shù)。按照預(yù)期實(shí)現(xiàn)的具體需要和規(guī)范選擇整數(shù)K。換句話說，依據(jù)預(yù)期實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，比如位流信息給出整數(shù)K。實(shí)值QMF濾波器組與本發(fā)明的實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)合使用，從而獲得局部復(fù)子帶域表示。此外，低功率空間音頻工具可包含另外的模塊，以便減小由于實(shí)值處理而引入的混疊。
在上述簡短介紹之后，低功率空間音頻編碼系統(tǒng)采用按照圖10的時(shí)間/頻率變換。所述空間音頻編碼的時(shí)間/頻率變換器包括圖10中所示的混合QMF分析濾波器組。處理實(shí)QMF分析濾波器組500的混合QMF分析濾波器組通過可選的開關(guān)510與本發(fā)明的實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520連接。實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520還與一個(gè)或多個(gè)Nyquist分析濾波器組530連接。
實(shí)QMF分析濾波器組500在輸入端被供給時(shí)域輸入信號 并在輸出端向?qū)崝?shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520提供實(shí)值QMF信號 實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520將QMF信號變成局部復(fù)樣本 所述局部復(fù)樣本 隨后被提供給Nyquist分析濾波器組530，Nyquist分析濾波器組530再產(chǎn)生混合子帶域信號xn，m。
除了這種時(shí)間/頻率變換器的其中利用時(shí)域樣本 設(shè)置空間音頻解碼器的常規(guī)操作模式之外，還可以采用來自復(fù)雜性低的HE-AAC解碼器的(中間)實(shí)值(QMF)子帶域樣本 更具體地說，這種情況下，采用在HE-AAC QMF合成之前的子帶域樣本，如在[ISO/IEC14496-32001/AND12003]中安排的那樣。為了還能夠?qū)⑦@些QMF輸入信號 供給本發(fā)明的實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520，可選的開關(guān)510被集成到圖10中所示的時(shí)間/頻率變換器中并相應(yīng)地被開關(guān)。
以QMF輸入信號的形式提供的，或者通過實(shí)QMF分析濾波器組500提供的實(shí)QMF信號由實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520轉(zhuǎn)換成局部復(fù)樣本 實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520將在下面參考圖13詳細(xì)說明。此外，作為一個(gè)附加選項(xiàng)并且如果能夠?qū)崿F(xiàn)的話，圖10中未示出的剩余解碼模塊能夠提供子帶域樣本 作為QMF殘余輸入信號。這些QMF殘余信號也通過可選的延遲器540被傳送給Nyquist分析濾波器組530，因?yàn)檫@些QMF殘余輸入信號也需要以延遲的形式被傳送，以便在被變換到同樣形成混合子帶域信號xn，m的混合域之前，補(bǔ)償由實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520引起的延遲。
圖11表示空間音頻編碼系統(tǒng)中進(jìn)行頻率/時(shí)間變換，確切地說，時(shí)間/頻率變換的混合QMF合成濾波器組?；旌螿MF合成濾波器組包含在輸入端被供給混合子帶域信號yn，m的一個(gè)或多個(gè)Nyquist合成濾波器組550。更具體地說，在Nyquist合成一方，混合子帶域樣本yn，m由Nyquist合成濾波器組550變換成局部復(fù)QMF子帶域樣本 局部復(fù)QMF子帶域樣本隨后被提供給本發(fā)明的復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器560，復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器560將局部復(fù)QMF子帶域樣本轉(zhuǎn)換成實(shí)值，確切地說，實(shí)QMF樣本 本發(fā)明的復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器560將參考圖14更詳細(xì)地說明。這些實(shí)QMF樣本被提供給實(shí)QMF合成濾波器組570，在實(shí)QMF合成濾波器組570，它們以時(shí)域樣本，確切地說，時(shí)域輸出信號 的形式被變回到時(shí)域中。
現(xiàn)在更詳細(xì)地說明濾波器組，確切地說實(shí)QMF分析濾波器組500和實(shí)QMF合成濾波器組570。例如，對于低功率MPEG環(huán)繞系統(tǒng)，使用實(shí)值QMF濾波器組。這種情況下，分析濾波器組500使用64個(gè)通道，如下概述的那樣。合成濾波器組570也具有64個(gè)通道，并且和在ISO/IEC 14496-3的4.6.18.8.2.3節(jié)中描述的低復(fù)雜性HE-ACC系統(tǒng)中使用的濾波器組相同。雖然下面的說明建立在64通道(整數(shù)L＝64)的基礎(chǔ)上，不過本發(fā)明和其實(shí)施例并不局限于使用64個(gè)通道或者適當(dāng)數(shù)目的實(shí)值或復(fù)值子帶信號。原則上，在本發(fā)明的實(shí)施例中可以使用任意數(shù)目的通道，確切地說，實(shí)值或復(fù)值子帶信號。但是，如果使用不同數(shù)目的通道，那么實(shí)施例的適當(dāng)參數(shù)也應(yīng)必須相應(yīng)地修改。圖10中所示的實(shí)值QMF分析濾波器組500被用于將來自核心解碼器的時(shí)域信號 分成64個(gè)子帶信號。來自濾波器組，確切地說，來自實(shí)值QMF濾波器組500的輸出是呈子帶樣本形式的實(shí)值和臨界采樣信號。
圖12以C/C++偽代碼的形式給出了實(shí)值分析QMF濾波器組500執(zhí)行的操作的流程圖。換句話說，圖12中圖解說明了實(shí)QMF分析濾波器組500執(zhí)行的方法。濾波涉及下述步驟，其中數(shù)組x包含標(biāo)以索引0-639的640個(gè)時(shí)間域輸入樣本。在圖12中，數(shù)組或向量的索引用方括號括起來。時(shí)間域輸入樣本的數(shù)組x中的較大索引對應(yīng)于較早的樣本。
圖12圖解說明實(shí)QMF分析濾波器組500對QMF子帶樣本1執(zhí)行的方法。在步驟S100中啟動(dòng)該方法之后，在步驟S110中，數(shù)組x中的樣本被移動(dòng)64個(gè)位置。索引為575-639(n＝575，...，639)的64個(gè)最陳舊樣本被丟棄。之后，在步驟S120中，在索引為-63的位置，在數(shù)組x中保存64個(gè)新樣本。
在步驟S130中，數(shù)組x的樣本被乘以窗口，確切地說，窗口函數(shù)c的一組系數(shù)。窗口c也被實(shí)現(xiàn)成具有索引為0，...，639的640個(gè)元素的數(shù)組c。通過按照下式引入具有640個(gè)元素的新的中間數(shù)組z，在步驟S130中完成該乘法z(n)＝x(n)·c(n)，n＝0，...，639(23)其中在ISO/IEC 14496-3的表4.A.87中可找到窗口系數(shù)c
，...，c[639]。
在下一步驟S140中，按照下式計(jì)算中間數(shù)組z表示的樣本的總和u(n)=Σj=04z(n+j·128),n=0,...,127...(24)]]>產(chǎn)生一個(gè)新的128個(gè)元素的中間數(shù)組u。在圖12的流程圖中，等式(24)也被表示成代表等式(24)的公式的助記碼。
在下一步驟S150中，通過與矩陣M的矩陣運(yùn)算M·u，計(jì)算新的64個(gè)子帶樣本，其中矩陣M的元素由下式給出Mr(k,n)=2·cos(π·(k+0.5)(2·n-192128),0≤k<640≤n<128...(25)]]>之后進(jìn)行步驟160中的濾波方法。
從而，圖12的流程圖中所示的方法的每個(gè)循環(huán)產(chǎn)生64個(gè)子帶樣本，每個(gè)子帶樣本代表來自一個(gè)濾波器組子帶的輸出。如前所述，在圖12的流程圖中，Xreal[m][l]對應(yīng)于QMF子帶m的子帶樣本l，其中m、l和n都是整數(shù)。從而，輸出Xreal[m][n]等于實(shí)值子帶樣本 (x^real,kn,m=Xreal[m][n]).]]>雖然圖12表示了實(shí)值分析QMF濾波器組500的流程圖，不過圖13更詳細(xì)地表示本發(fā)明的實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520。圖13中所示的實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520接收4個(gè)實(shí)子帶信號，所述64個(gè)實(shí)子帶信號形成兩個(gè)不同的子集K個(gè)實(shí)子帶和(64-K)個(gè)實(shí)子帶，其中K同樣是1-64之間的正整數(shù)。K個(gè)實(shí)子帶信號或子帶形成的子集形成多個(gè)實(shí)值子帶信號，(64-K)個(gè)實(shí)子帶形成的第二個(gè)子集形成另外的多個(gè)實(shí)值子帶信號。
K個(gè)實(shí)子帶信號形成的子集被提供給多帶濾波器600和可選的第一延遲器610。多帶濾波器600在輸出端提供一組K個(gè)實(shí)值中間子帶信號，所述一組K個(gè)實(shí)值中間子帶信號被提供給乘法器620，乘法器620將每個(gè)實(shí)值中間子帶信號乘以負(fù)的虛數(shù)單位(-i)。乘法器620的輸出被提供給加法器630，加法器630還從延遲器610接收延遲的K個(gè)實(shí)值子帶信號。加法器630的輸出再被提供給固定增益調(diào)節(jié)器640。固定增益調(diào)節(jié)器640通過將對應(yīng)的子帶信號乘以實(shí)值常數(shù)，調(diào)整在其輸入端提供的每個(gè)子帶信號的電平。應(yīng)注意固定增益調(diào)節(jié)器640是一個(gè)可選組件，不是本發(fā)明的實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器所必需的。作為固定增益調(diào)節(jié)器640(如果實(shí)現(xiàn)的話)的輸出，或者在加法器30的輸出端，實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520提供K個(gè)復(fù)值子帶信號，確切地說，K個(gè)復(fù)子帶。
加法器630和乘法器620一起構(gòu)成計(jì)算器650，計(jì)算器650提供可被固定增益調(diào)節(jié)器640隨意調(diào)節(jié)增益的復(fù)值子帶信號。更具體地說，計(jì)算器650組合作為復(fù)值子帶信號的實(shí)部，由計(jì)算器650輸出的實(shí)值子帶信號和作為復(fù)值子帶信號的虛部，由多帶濾波器600輸出的中間信號。
在這方面，重要的是注意第一延遲器610也是一個(gè)可選組件，它保證在計(jì)算器650組合多帶濾波器600輸出的中間信號和提供給實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520的實(shí)值子帶信號之前，正確地考慮到由多帶濾波器600造成的可能的時(shí)間延遲。
作為一個(gè)可選組件，實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520還包括第二延遲器660，第二延遲器660同樣確保多帶濾波器600造成的可能時(shí)間延遲不會在所述另外的多個(gè)實(shí)值子帶信號，即(64-K)個(gè)實(shí)值子帶信號中顯露出來。為此，第二延遲器660被連接在原樣通過實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520的(64-K)個(gè)實(shí)值子帶信號中間。重要的是注意實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520并不必然包含以原樣形式或者只是被延遲的形式傳送的任何實(shí)值子帶信號，因?yàn)檎麛?shù)K同樣能夠采用值K＝64，以致沒有任何實(shí)值子帶信號按照所述方式通過實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520。
從而，實(shí)QMF子帶信號由如圖13中所示的實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器520變換成局部復(fù)QMF子帶。第一組的K個(gè)實(shí)子帶信號由多帶濾波器600濾波，由乘法器620乘以虛數(shù)單位的負(fù)數(shù)(-i)，并由加法器630加入到K個(gè)延遲的實(shí)值子帶信號中，以便產(chǎn)生K個(gè)復(fù)子帶信號。如上所述，在加法器630處理K個(gè)實(shí)值子帶信號之前，延遲所述K個(gè)實(shí)值子帶信號的延遲器610是可選的。加法器630，確切地說計(jì)算器650輸出的K個(gè)復(fù)值子帶信號由固定實(shí)增益調(diào)節(jié)器640調(diào)節(jié)增益，并作為實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器的K個(gè)復(fù)值子帶，從而作為包含實(shí)數(shù)-復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換器320的局部復(fù)分析濾波器組的K個(gè)復(fù)值子帶被輸出。
包含(64-K)個(gè)實(shí)子帶信號的第二組僅僅被可選的第二延遲器660延遲(如果它們確實(shí)存在的話)。兩個(gè)可選的延遲器610、660的作用是補(bǔ)償由多帶濾波器600引入的可能延遲。該延遲的長度一般和包含在多帶濾波器600中的一組多帶濾波器的階相關(guān)。通常，該延遲的長度一般為多帶原型濾波器的階的一半。這意味著在下面更仔細(xì)地說明的實(shí)施例中由這兩個(gè)可選延遲器610、660施加的延遲相當(dāng)于5個(gè)子帶樣本。如同上面所述，尤其是關(guān)于圖4中的多帶濾波器的描述說明的那樣，多帶濾波器通過進(jìn)行下面的計(jì)算作用于第一組K個(gè)QMF子帶信號，其中 表示變成由計(jì)算器650輸出的復(fù)值子帶信號的虛部的多帶濾波器600的輸出x^imag,kn,m=Σr=q(m)p(m)Σv=010fm,r[v]x^real,kn-v,m+r,m=0,1...,K-1...(26)]]>項(xiàng)fm，r[v]表示濾波器，確切地說表示濾波函數(shù)， 表示在多帶濾波器的輸入端提供的實(shí)值子帶信號。此外，QMF子帶求和極限由下式定義q(m)=0,for m=01,for m=1,...,K-1...(27)]]>和p(m)=1,for m=0,...,K-20,for m=K-1...(28).]]>濾波器fm，r[v]來源于多帶濾波器600的兩個(gè)原型濾波器，它們主要由兩個(gè)多帶濾波器原型系數(shù)av[n]確定，其中v＝0，1。更準(zhǔn)確地說，濾波器或者濾波函數(shù)fm，r[v]滿足下面的關(guān)系fm,r[v]=sin[π2[-(2m+1)(v-5)]]a0[v]+(-1)ma1[v],if(m,r)∈{(0,0),(K-1,0)}sin[π2[-r-(2m+1+r)(v-5)]]a|r|[v],else...(29)]]>其中多帶濾波器原型系數(shù)a0[v]滿足在下表1中給出的關(guān)系表1
0.003≤a0
≤0.004|a0[1]|≤0.001-0.072≤a0[2]≤-0.071|a0[3]|≤0.0010.567≤a0[4]≤0.568|a0[5]|≤0.0010.567≤a0[6]≤0.568|a0[7]|≤0.001-0.072≤a0[8]≤-0.071|a0[9]|≤0.0010.003≤a0[10]≤0.004此外，多帶濾波器原型系數(shù)a1[v]滿足在下表2中給出的關(guān)系表20.0008≤a1
≤0.00090.0096≤a1[1]≤0.00970.0467≤a1[2]≤0.04680.1208≤a1[3]≤0.12090.2025≤a1[4]≤0.20260.2388≤a1[5]≤0.23890.2025≤a1[6]≤0.20260.1208≤a1[7]≤0.12090.0467≤a1[8]≤0.04680.0096≤a1[9]≤0.00970.0008≤a1[10]≤0.0009換句話說，借助等式29，從在表1和表2中給出的原型濾波器得到濾波器fm，r[v]。
計(jì)算器650組合多帶濾波器600的輸出 和延遲的實(shí)值QMF子帶樣本 形成局部復(fù)QMF子帶樣本 如圖13中所示。更具體地說，輸出 滿足下述關(guān)系x^kn,m=12(x^real,kn-5,m-ix^imag,kn,m),m=0,1,...,K-1x^real,kn-5,m,m=K,...,63...(30)]]>其中在實(shí)值QMF子帶樣本 的上標(biāo)(n-5)中，舉例說明了兩個(gè)延遲器610、660的影響。如前所述，該延遲的長度一般為如表1和2中給出的多帶原型濾波器系數(shù)av[n]的階的一半。這相當(dāng)于五個(gè)子帶樣本。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，多帶濾波器原型，確切地說多帶濾波器原型系數(shù)av[n](v＝0，1)滿足在下面的表3和4中給出的關(guān)系表30.00375672984183≤a0
≤0.00375672984185|a0[1]|≤0.00000000000010-0.07159908629243≤a0[2]≤-0.07159908629241|a0[3]|≤0.000000000000100.56743883685216≤a0[4]≤0.56743883685218|a0[5]|≤0.000000000000100.56743883685216≤a0[6]≤0.56743883685218|a0[7]|≤0.00000000000010-0.07159908629243≤a0[8]≤-0.07159908629241|a0[9]|≤0.000000000000100.00375672984183≤a0[10]≤0.00375672984185表40.00087709635502≤a1
≤0.000877096355040.00968961250933≤a1[1]≤0.009689612509350.04670597747405≤a1[2]≤0.046705977474070.12080166385304≤a1[3]≤0.120801663853060.20257613284429≤a1[4]≤0.202576132844310.23887175675671≤a1[5]≤0.238871756756730.20257613284429≤a1[6]≤0.202576132844310.12080166385304≤a1[7]≤0.120801663853060.04670597747405≤a1[8]≤0.046705977474070.00968961250933≤a1[9]≤0.009689612509350.00087709635502≤a1[10]≤0.00087709635504在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，多帶濾波器原型系數(shù)av[n](v＝0，1)包含在下面的表5中給出的值
表5n a0[n] a1[n]00.003756729841840.000877096355031 00.009689612509342-0.07159908629242 0.046705977474063 00.1208016638530540.567438836852170.202576132844305 00.2388717567567260.567438836852170.202576132844307 00.120801663853058-0.07159908629242 0.046705977474069 00.0096896125093410 0.003756729841840.00087709635503如在數(shù)學(xué)背景的上下文中，尤其是在等式(18)-(20)，以及等式(18)中的表達(dá)式的性質(zhì)的上下文中概述的那樣，所得到的系數(shù)的結(jié)構(gòu)av[n]包含一定的對稱性。更準(zhǔn)確地說，同樣如同在上面所示表5中給出的系數(shù)一樣，表5的av[n]的系數(shù)滿足對稱關(guān)系av[10-n]＝av[n] (30a)當(dāng)v＝0，1并且n＝0，...，10時(shí)，和a0[2n+1]＝0 (30b)當(dāng)n＝0，...，4時(shí)。
參見圖11，在實(shí)QMF合成570之前，局部復(fù)子帶QMF信號由在圖14中詳細(xì)表示的復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器560變換成實(shí)值QMF信號。
圖14中所示的復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器560接收64個(gè)子帶信號，所述64個(gè)子帶信號包含K個(gè)復(fù)值子帶信號和(64-K)個(gè)實(shí)值子帶信號。K個(gè)復(fù)值子帶信號或者其它K個(gè)復(fù)值子帶被提供給固定增益調(diào)節(jié)器700，固定增益調(diào)節(jié)器700是復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器560的可選組件。如前所述，K表示在1-64范圍中的正整數(shù)。此外，本發(fā)明并不局限于64個(gè)子帶信號，也可處理多于或少于64的子帶信號。這種情況下，必須相應(yīng)地改變下面描述的實(shí)施例的參數(shù)。
固定增益調(diào)節(jié)器700與分離器710或者說提取器710連接，如前所述，分離器710或者說提取器710包含實(shí)部提取器720和虛部提取器730，它們都接收固定增益調(diào)節(jié)器700的輸出作為輸入。但是，如果沒有實(shí)現(xiàn)可選的固定增益調(diào)節(jié)器700，那么分離器710或者說提取器710直接接收K個(gè)復(fù)值子帶信號。實(shí)部提取器720與可選的第一延遲器740連接，而虛部提取器730與多帶濾波器750連接。第一延遲器740和多帶濾波器75都與計(jì)算器760連接，計(jì)算器760在輸出端提供K個(gè)實(shí)值子帶信號作為本發(fā)明的復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器560的輸出。
此外，復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器560被供給(64-K)個(gè)實(shí)值子帶信號，在圖14中，所述(64-K)個(gè)實(shí)值子帶信號也被稱為實(shí)子帶，并被提供給第二延遲器770，第二延遲器770也是一個(gè)可選組件。在復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器560的輸出端，以延遲的形式提供所述(64-K)個(gè)實(shí)值子帶信號。但是，如果沒有實(shí)現(xiàn)第二延遲器770，那么所述(64-K)個(gè)實(shí)值子帶信號被原樣傳遞。
在圖14中所示的實(shí)施例中，局部復(fù)QMF子帶信號 即K個(gè)復(fù)值子帶信號的復(fù)部由固定增益調(diào)節(jié)器700進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。固定增益調(diào)節(jié)器700將所有輸入的復(fù)值子帶信號乘以實(shí)值系數(shù)，例如1/。之后，通過按照下式，采用實(shí)部提取器720和虛部提取器730，分離器710將增益調(diào)節(jié)后的信號分成實(shí)部信號 和虛部信號 u^kn,m+iv^kn,m=12y^kn,m,m=0,1,...,K-1...(31)]]>在圖14中所示的實(shí)施例中，復(fù)值子帶信號 之前的系數(shù)1/由固定增益調(diào)節(jié)器700提供。
子帶濾波器750通過進(jìn)行下面的數(shù)學(xué)運(yùn)算，繼續(xù)處理虛部信號 所述虛部信號 是實(shí)值信號w^kn,m=Σr=q(m)p(m)Σv=010gm,r[v]v^kn-v,m+r,m=0,1,...,K-1...(32)]]>子帶濾波器750提供一組K個(gè)實(shí)值中間子帶信號 在等式(32)中，QMF子帶求和極限p(m)和q(m)分別由前面的等式(27)和(28)定義。此外，濾波器，確切地說濾波函數(shù)gm，r[v]來源于原型濾波器，確切地說借助于下面的關(guān)系，來源于如表1和2、表3和4或者表5中展示的原型濾波器系數(shù)gm,r[v]=sin[π2[-(2m+1)(v-5)]]a0[v]+(-1)ma1[v],if(m,r)∈{(0,0),(K-1,0)}sin[π2[-r-(2m+1+r)(v-5)]]a|r|[v],else...(33)]]>
為了相對于分離器710或者說提取器710和多帶濾波器750處理的K個(gè)復(fù)值子帶子帶信號獲得QMF信號 計(jì)算器760計(jì)算多帶濾波器75輸出的中間子帶信號和分離器710延遲輸出的實(shí)部信號的總和。
由于第二延遲器770的影響，剩余的(64-K)個(gè)實(shí)值子帶信號被延遲地傳遞。總之，隨后通過進(jìn)行下述運(yùn)算，獲得將被送入圖11的實(shí)QMF合成濾波器組570的QMF信號 y^real,kn,m=u^kn-5,m+w^kn,m,m=0,1,...,K-1y^kn-5,m,m=K,...,63...(34)]]>如同關(guān)于等式(30)所述，實(shí)部信號 和實(shí)值子帶信號 的上標(biāo)(n-5)由第一延遲器740和第二延遲器70造成，其中它們的延遲的長度一般同樣為如表1-5中給出的多帶原型濾波器av[n]的階的一半。如上所述，這相當(dāng)于五個(gè)子帶樣本。
另外，如同關(guān)于圖13所述，本發(fā)明并不局限于64個(gè)子帶信號或者K個(gè)復(fù)值子帶信號。事實(shí)上，如果復(fù)值子帶信號K的數(shù)目等于所有子帶信號的數(shù)目(K＝64)，那么第二延遲器770也可被省略，如同圖13中的第二延遲器660一樣。因此，全部子帶信號的數(shù)目(整數(shù)L＝64)不是限制性的或者強(qiáng)制性的。通過調(diào)整圖14中所示的組件的適當(dāng)參數(shù)，原則上，任意數(shù)目的子帶信號L可被用作給復(fù)數(shù)-實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換器560的輸入。
另外，本發(fā)明并不局限于作用于子帶內(nèi)和索引m相關(guān)的子帶信號的對稱分布的多帶濾波器204、306、401、600、750。換句話說，本發(fā)明并不局限于多帶濾波器，所述多帶濾波器組合具有相對于多帶濾波器輸出的中間子帶信號的索引對稱分布的索引的子帶信號或其它信號，例如通過使用具有索引m、(m+m′)和(m-m′)，從具有索引m的子帶和整數(shù)m′開始。除了索引如此之小或者如此之大以致子帶信號的對稱選擇不成問題的子帶信號的明顯限制之外，多帶濾波器可被設(shè)計(jì)成對多帶濾波器輸出的每個(gè)中間子帶信號使用單獨(dú)的子帶信號組合。換句話說，被處理從而獲得中間子帶信號的子帶信號的數(shù)目也可偏離三個(gè)。例如，如果選擇具有不同濾波系數(shù)的一個(gè)不同濾波器，如上所示，可取的是使用總數(shù)三個(gè)以上的子帶信號。此外，可按照提供，確切地說輸出索引與提供給多帶濾波器的子帶信號的索引并不對應(yīng)的中間子帶信號的方式設(shè)計(jì)多帶濾波器。換句話說，如果多帶濾波器輸出索引為m的中間子帶信號，那么不一定要求具有相同索引的子帶信號作為提供給多帶濾波器的子帶信號。
另外，包含一個(gè)或兩個(gè)轉(zhuǎn)換器520、560的系統(tǒng)可包含另外的混疊探測器和/或混疊均衡器，確切地說混疊均衡裝置。
根據(jù)本發(fā)明方法的某些實(shí)現(xiàn)要求，可用硬件或者用軟件實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法?？衫脭?shù)字存儲介質(zhì)，尤其是磁盤、CD或DVD完成所述實(shí)現(xiàn)，所述數(shù)字存儲介質(zhì)上保存有電可讀控制信號，所述電可讀控制信號與可編程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)合作，以致實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。于是，本發(fā)明通常是具有保存在機(jī)器可讀載體上的程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述程序代碼能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的方法。換句話說，本發(fā)明的方法于是是具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述程序代碼實(shí)現(xiàn)至少一種本發(fā)明的方法。
雖然關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了上述說明，不過本領(lǐng)域的技術(shù)人員會明白在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在形式和細(xì)節(jié)方面做出各種其它變化。可做出適應(yīng)不同實(shí)施例的各種變化，而不會脫離這里所公開的，并由附加權(quán)利要求包含的一般原理。
權(quán)利要求
1.一種處理多個(gè)實(shí)值子帶信號，從而獲得復(fù)值子帶信號的設(shè)備(210；520)，所述多個(gè)實(shí)值子帶信號包含第一實(shí)值子帶信號和第二實(shí)值子帶信號，所述設(shè)備包括提供實(shí)值中間子帶信號的多帶濾波器(204；401；600)，所述多帶濾波器(204；401；600)基于對所述第一實(shí)值子帶信號的濾波，獲得第一濾波子帶信號，基于對第二實(shí)值子帶信號的濾波，獲得第二濾波子帶信號，并且通過組合所述第一和第二濾波子帶信號，從而提供所述實(shí)值中間子帶信號；和提供復(fù)值子帶信號的計(jì)算器(215；650)，所述計(jì)算器(215；650)通過將來自所述多個(gè)實(shí)值子帶信號的作為復(fù)值子帶信號的實(shí)部的實(shí)值子帶信號，與作為復(fù)值子帶信號的虛部的基于所述中間子帶信號的信號相組合，提供所述復(fù)值子帶信號。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備(210；520)，其中所述設(shè)備(210；520)包括用于延遲實(shí)值子帶信號，從而以延遲的形式將實(shí)值子帶信號提供給所述計(jì)算器(215；650)的延遲器(203；610)。
3.按照任意前述權(quán)利要求所述的設(shè)備(210；520)，其中所述設(shè)備(210；520)包括增益調(diào)節(jié)器(207；640)，用于接收來自所述計(jì)算器(215；650)的復(fù)值子帶信號，并且調(diào)整所述復(fù)值子帶信號的值。
4.按照任意前述權(quán)利要求所述的設(shè)備(210；520)，其中所述多個(gè)實(shí)值子帶信號由實(shí)QMF分析濾波器組(400)輸出。
5.按照任意前述權(quán)利要求所述的設(shè)備(210；520)，其中多帶濾波器(204；401；600)采用低通濾波特性、高通濾波特性或帶通濾波特性，對所述第一實(shí)值子帶信號進(jìn)行濾波，以及對所述第二實(shí)值子帶信號進(jìn)行濾波。
6.按照任意前述權(quán)利要求所述的設(shè)備(210；520)，其中所述設(shè)備(210；520)按照與實(shí)值子帶信號相關(guān)的中心頻率向每個(gè)實(shí)值子帶信號分配索引m，以致具有遞增索引m的實(shí)值子帶信號按照與實(shí)值子帶信號相關(guān)的中心頻率排列，其中所述多個(gè)實(shí)值子帶信號包括K個(gè)實(shí)值子帶信號，其中K是正整數(shù)，m是在0到(K-1)范圍中的整數(shù)。
7.按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備(210；520)，其中所述多帶濾波器(204；401；600)提供索引為m的實(shí)值中間子帶信號，所述實(shí)值中間子帶信號對應(yīng)于與第一實(shí)值子帶信號相關(guān)的索引m。
8.按照權(quán)利要求7所述的設(shè)備(210；520)，其中所述多帶濾波器(204；401；600)將來自所述多個(gè)實(shí)值子帶信號的、索引(m+1)或(m-1)與之相關(guān)的實(shí)值子帶信號用作第二實(shí)值子帶信號。
9.按照權(quán)利要求7或8任意之一所述的設(shè)備(210；520)，其中所述多帶濾波器(204；401；600)通過另外對第三實(shí)值子帶信號進(jìn)行濾波而獲得第三濾波子帶信號，并通過組合第一濾波子帶信號、第二濾波子帶信號和第三濾波子帶信號而獲得實(shí)值中間子帶信號，提供實(shí)值中間子帶信號，其中第二實(shí)值子帶信號的索引為(m-m′)，第三實(shí)值子帶信號的索引為(m+m′)，或者第二實(shí)值子帶信號的索引為(m+m′)，第三實(shí)值子帶信號的索引為(m-m′)，其中m′是正整數(shù)，m是第一實(shí)值子帶信號的索引。
10.按照權(quán)利要求9所述的設(shè)備(210；520)，其中所述多帶濾波器(204；401；600)為作為來自所述多個(gè)實(shí)值子帶信號的、具有索引(m-q(m))的第一實(shí)值子帶信號的每個(gè)實(shí)值子帶信號提供實(shí)值中間子帶信號，其中第二實(shí)值子帶信號的索引為m，第三子帶信號的索引為(m+q(m))。
11.按照權(quán)利要求6-10任意之一所述的設(shè)備(210；520)，其中所述多帶濾波器(204；401；600)根據(jù)下面的等式，為具有在0～(K-1)范圍中的索引m的K個(gè)實(shí)值子帶信號中的每一個(gè)提供值為 的K個(gè)中間實(shí)值子帶信號，其中n和m是正整數(shù)，x^imag,kn,m=Σr=q(m)p(m)Σv=010fm,r[v]x^real,kn-v,m+r,m=0,1,...K-1]]>并且v是從0-10的整數(shù)，其中其中a0[v]和a1[v]是原型濾波器的系數(shù)，其中原型濾波器的每個(gè)系數(shù)a0[v]和a1[v]遵守下面的關(guān)系0.003≤a0
≤0.004|a0[1]|≤0.001-0.072≤a0[2]≤-0.071|a0[3]|≤0.0010.567≤a0[4]≤0.568|a0[5]|≤0.0010.567≤a0[6]≤0.568|a0[7]|≤0.001-0.072≤a0[8]≤-0.071|a0[9]|≤0.0010.003≤a0[10]≤0.004和0.0008≤a1
≤0.00090.0096≤a1[1]≤0.00970.0467≤a1[2]≤0.04680.1208≤a1[3]≤0.12090.2025≤a1[4]≤0.20260.2388≤a1[5]≤0.23890.2025≤a1[6]≤0.20260.1208≤a1[7]≤0.12090.0467≤a1[8]≤0.04680.0096≤a1[9]≤0.00970.0008≤a1[10]≤0.0009。
12.按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備(210；520)，其中所述多帶濾波器(204；401；600)被設(shè)計(jì)成使原型濾波器的系數(shù)a0[v]和a1[v]遵守下面的關(guān)系0.00375672984183≤a0
≤0.00375672984185|a0[1]|≤0.00000000000010-0.07159908629243≤a0[2]≤-0.07159908629241|a0[3]|≤0.000000000000100.56743883685216≤a0[4]≤0.56743883685218|a0[5]|≤0.000000000000100.56743883685216≤a0[6]≤0.56743883685218|a0[7]|≤0.00000000000010-0.07159908629243≤a0[8]≤-0.07159908629241|a0[9]|≤0.000000000000100.00375672984183≤a0[10]≤0.00375672984185和0.00087709635502≤a1
≤0.000877096355040.00968961250933≤a1[1]≤0.009689612509350.04670597747405≤a1[2]≤0.046705977474070.12080166385304≤a1[3]≤0.120801663853060.20257613284429≤a1[4]≤0.202576132844310.23887175675671≤a1[5]≤0.238871756756730.20257613284429≤a1[6]≤0.202576132844310.12080166385304≤a1[7]≤0.120801663853060.04670597747405≤a1[8]≤0.046705977474070.00968961250933≤a1[9]≤0.009689612509350.00087709635502≤a1[10]≤0.00087709635504。
13.按照權(quán)利要求6-12任意之一所述的設(shè)備(210；520)，其中所述計(jì)算器(215；650)根據(jù)下面的等式，提供索引為m、值為 的K個(gè)復(fù)值子帶信號，其中k，n，m是整數(shù)，其中m在0到(K-1)的范圍中，x^kn,m=12(x^real,kn-5,m-ix^imag,kn,m),m=0,1,...,K-1]]>其中 代表實(shí)值子帶信號的值， 代表實(shí)值中間子帶信號的值，i表示按照下式的單位復(fù)數(shù)i=-1.]]>
14.按照權(quán)利要求6-13任意之一所述的設(shè)備(210；520)，其中所述設(shè)備(210；520)接收由(L-K)個(gè)實(shí)值子帶信號構(gòu)成的另外多個(gè)實(shí)值子帶信號，并提供所述另外多個(gè)實(shí)值子帶信號作為實(shí)值子帶信號，其中L是正整數(shù)，L大于或者等于K。
15.按照權(quán)利要求14所述的設(shè)備(210；520)，其中所述設(shè)備(210；520)被設(shè)計(jì)成使正整數(shù)L等于64。
16.按照權(quán)利要求14或15任意之一所述的設(shè)備(210；520)，其中所述設(shè)備(210；520)包括另一延遲器(202；660)，用于延遲所述另外多個(gè)實(shí)值子帶信號的實(shí)值子帶信號，其中所述設(shè)備(210；520)以延遲的形式提供所述另外多個(gè)實(shí)值子帶信號。
17.一種處理多個(gè)復(fù)值子帶信號，從而獲得實(shí)值子帶信號的設(shè)備(310；560)，所述多個(gè)復(fù)值子帶信號包括第一復(fù)值子帶信號和第二復(fù)值子帶信號，所述設(shè)備包括從第一復(fù)值子帶信號提取第一虛部，從第二復(fù)值子帶信號提取第二虛部，并從所述多個(gè)復(fù)值子帶信號中的第一、第二或第三復(fù)值子帶信號提取實(shí)部的提取器(309；710)；通過對第一虛部濾波從而獲得第一濾波虛部信號，通過對第二虛部濾波從而獲得第二濾波虛部信號，并通過組合第一和第二濾波虛部信號從而獲得中間子帶信號，提供實(shí)值中間子帶信號的多帶濾波器(306；750)；和通過組合所述實(shí)部和所述中間信號提供實(shí)值子帶信號的計(jì)算器(307；760)。
18.按照權(quán)利要求17所述的設(shè)備(310；560)，其中所述設(shè)備(310；560)包括增益調(diào)節(jié)器(301；700)，用于調(diào)節(jié)所述多個(gè)復(fù)值子帶信號的復(fù)值子帶信號的值
19.按照權(quán)利要求17或18所述的設(shè)備(310；560)，其中所述設(shè)備(310；560)還包括延遲器(305；740)，用于延遲實(shí)部信號，以延遲的形式將所述實(shí)部信號傳遞給所述多帶濾波器(306；750)。
20.按照權(quán)利要求17-19任意之一所述的設(shè)備(310；560)，其中所述提取器(309；710)還從第一復(fù)值子帶信號提取第一實(shí)部，從第二復(fù)值子帶信號提取第二實(shí)部。
21.按照權(quán)利要求17-20任意之一所述的設(shè)備(310；560)，其中所述多帶濾波器(306；750)采用低通濾波特性、高通濾波特性或帶通濾波特性對第一虛部信號濾波，并且對第二虛部信號濾波。
22.按照權(quán)利要求17-21任意之一所述的設(shè)備(310；560)，其中所述設(shè)備(310；560)按照與復(fù)值子帶信號相關(guān)的中心頻率向所述多個(gè)復(fù)值子帶信號中的每個(gè)復(fù)值子帶信號分配索引m，以致具有遞增索引m的復(fù)值子帶信號按照與復(fù)值子帶信號相關(guān)的中心頻率排列，其中所述多個(gè)復(fù)值子帶信號包括K個(gè)復(fù)值子帶信號，其中K是正整數(shù)，m是在0到(K-1)范圍中的整數(shù)。
23.按照權(quán)利要求22所述的設(shè)備(310；560)，其中所述提取器(309；710)為具有索引m的多個(gè)復(fù)值子帶信號中的值為 的每個(gè)復(fù)值子帶信號，提供值為 的實(shí)值實(shí)部信號和值為 的實(shí)值虛部信號，m在0到(K-1)的范圍中，其中 和 滿足基于下述等式的關(guān)系u^kn,m+iv^kn,m=12y^kn,m,m=0,1,...,K-1.]]>
24.按照權(quán)利要求22或23任意之一所述的設(shè)備(310；560)，其中所述提取器(309；710)將每個(gè)虛部信號和/或?qū)嵅啃盘柵c被分成虛部信號和/或?qū)嵅啃盘柕膹?fù)值子帶信號的索引m相關(guān)聯(lián)。
25.按照權(quán)利要求24所述的設(shè)備(310；560)，其中所述多帶濾波器(306；750)將索引m與中間子帶信號相關(guān)聯(lián)，所述中間子帶信號對應(yīng)于第一虛部信號的索引m。
26.按照權(quán)利要求25所述的設(shè)備(310；560)，其中所述多帶濾波器(306；750)將索引為(m+1)或(m-1)的虛部信號用作第二虛部信號，其中索引m是第一虛部信號的索引。
27.按照權(quán)利要求25或26所述的設(shè)備(310；560)，其中所述多帶濾波器(306；750)還對從所述提取器(309；710)接收的、與多個(gè)復(fù)值子帶信號的第三復(fù)值子帶信號的虛部對應(yīng)的第三虛部信號濾波，以獲得第三濾波虛部信號，并且組合第一濾波虛部信號、第二濾波虛部信號和第三濾波虛部信號從而獲得中間子帶信號，其中或者第二虛部信號與索引(m-m′)關(guān)聯(lián)，并且第三虛部信號與索引(m+m′)關(guān)聯(lián)，或者第二虛部信號與索引(m+m′)關(guān)聯(lián)，并且第三虛部信號與索引(m-m′)關(guān)聯(lián)，其中m是第一虛部信號的索引，m′是正整數(shù)。
28.按照權(quán)利要求27所述的設(shè)備(310；560)，其中所述多帶濾波器(306；750)為每個(gè)中間子帶信號提供實(shí)值中間子帶信號，作為具有索引m的第一中間子帶信號。
29.按照權(quán)利要求25-28任意之一所述的設(shè)備(310；560)，其中所述多帶濾波器(306；750)根據(jù)下述等式，為具有在0到(K-1)范圍中的索引m的K個(gè)實(shí)值虛部信號中的每一個(gè)，提供值為 的K個(gè)中間實(shí)值子帶信號，其中n和m都是整數(shù)并且v是從0-10的整數(shù)，其中g(shù)m,r[v]=sin[π2[-(2m+1)(v-5)]]a0[v]+(-1)ma1[v],if(m,r)∈{(0,0),(K-1.0)}sin[π2[-r-(2m+1+r)(v-5)]]a|r|[v],else]]>其中a0[v]和a1[v]是原型濾波器的系數(shù)，其中a0[v]和a1[v]都遵守下面的關(guān)系0.003≤a0
≤0.004|a0[1]|≤0.001-0.072≤a0[2]≤-0.071|a0[3]|≤0.0010.567≤a0[4]≤0.568|a0[5]|0.0010.567≤a0[6]≤0.568|a0[7]|≤0.001-0.072≤a0[8]≤-0.071|a0[9]|≤0.0010.003≤a0[10]≤0.004和0.0008≤a1
≤0.00090.0096≤a1[1]≤0.00970.0467≤a1[2]≤0.04680.1208≤a1[3]≤0.12090.2025≤a1[4]≤0.20260.2388≤a1[5]≤0.23890.2025≤a1[6]≤0.20260.1208≤a1[7]≤0.12090.0467≤a1[8]≤0.04680.0096≤a1[9]≤0.00970.0008≤a1[10]≤0.0009。
30.按照權(quán)利要求29所述的設(shè)備(310；560)，其中原型濾波器的系數(shù)a0[v]和a1[v]遵守下面的關(guān)系0.00375672984183≤a0
≤0.00375672984185|a0[1]|≤0.00000000000010-0.07159908629243≤a0[2]≤-0.07159908629241|a0[3]|≤0.000000000000100.56743883685216≤a0[4]≤0.56743883685218|a0[5]|≤0.000000000000100.56743883685216≤a0[6]≤0.56743883685218|a0[7]|≤0.00000000000010-0.07159908629243≤a0[8]≤-0.07159908629241|a0[9]|≤0.000000000000100.00375672984183≤a0[10]≤0.00375672984185和0.00087709635502≤a1
≤0.000877096355040.00968961250933≤a1[1]≤0.009689612509350.04670597747405≤a1[2]≤0.046705977474070.12080166385304≤a1[3]≤0.120801663853060.20257613284429≤a1[4]≤0.202576132844310.23887175675671≤a1[5]≤0.238871756756730.20257613284429≤a1[6]≤0.202576132844310.12080166385304≤a1[7]≤0.120801663853060.04670597747405≤a1[8]≤0.046705977474070.00968961250933≤a1[9]≤0.009689612509350.00087709635502≤a1[10]≤0.00087709635504。
31.按照權(quán)利要求22-30任意之一所述的設(shè)備(310；560)，其中所述計(jì)算器(307；760)依據(jù)下面的等式，根據(jù)實(shí)值子帶信號的值 和中間信號的值 提供值為 的實(shí)值子帶信號，y^real,kn,m=u^kn-5,m+w^kn,m]]>m＝0，...，K-1其中m是從0到(K-1)的范圍內(nèi)的子帶信號的索引。
32.按照權(quán)利要求22-31任意之一所述的設(shè)備(310；560)，其中所述設(shè)備(310；560)接收由(L-K)個(gè)實(shí)值子帶信號構(gòu)成的另外多個(gè)實(shí)值子帶信號，其中所述設(shè)備(310；560)輸出所述另外多個(gè)實(shí)值子帶信號，其中L是正整數(shù)，并且L等于或大于K。
33.按照權(quán)利要求32所述的設(shè)備(310；560)，其中所述設(shè)備(310；560)被設(shè)計(jì)成使整數(shù)L＝64。
34.按照權(quán)利要求32或33所述的設(shè)備(310；560)，其中所述設(shè)備(310；560)還包括延遲器(670)，用于延遲所述多個(gè)實(shí)值子帶信號，并且以延遲的形式傳遞所述實(shí)值子帶信號。
35.一種系統(tǒng)，包括將音頻輸入信號處理成多個(gè)實(shí)值子帶信號的分析濾波器組(400)；按照權(quán)利要求1-16任意之一所述的處理多個(gè)實(shí)值子帶信號，從而獲得復(fù)值子帶信號的設(shè)備(210；520)；接收復(fù)值子帶信號并提供修改形式的復(fù)值子帶信號的修改器(103)；按照權(quán)利要求17-34任意之一所述的獲得實(shí)值子帶信號的設(shè)備(310；560)；將實(shí)值子帶信號處理成音頻輸出信號的合成濾波器組(570)。
36.按照權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述分析濾波器組(400)被設(shè)計(jì)成使多個(gè)實(shí)值子帶信號包括L個(gè)實(shí)值子帶信號，其中L是正整數(shù)，其中處理多個(gè)實(shí)值子帶信號的所述設(shè)備(210；520)被這樣設(shè)計(jì)，以致所述設(shè)備(210；520)提供多個(gè)復(fù)值子帶信號和另外的多個(gè)實(shí)值子帶信號；其中所述多個(gè)復(fù)值子帶信號包括K個(gè)復(fù)值子帶信號，另外的多個(gè)實(shí)值子帶信號包括(L-K)個(gè)實(shí)值子帶信號；其中K是1～L范圍內(nèi)的整數(shù)；其中所述修改器(103)修改多個(gè)復(fù)值子帶信號的K個(gè)復(fù)值子帶信號，從而提供修改形式的K個(gè)復(fù)值子帶信號；其中所述系統(tǒng)還包括另一修改器(102)，用于修改另外的多個(gè)實(shí)值子帶信號，并且提供修改形式的所述另外多個(gè)實(shí)值子帶信號；其中所述設(shè)備(310；560)被設(shè)計(jì)成處理包括K個(gè)實(shí)值子帶信號的多個(gè)復(fù)值子帶信號，并且包括(L-K)個(gè)實(shí)值子帶信號的另外多個(gè)實(shí)值子帶信號，從而獲得最終的多個(gè)實(shí)值子帶信號，其中所述最終的多個(gè)實(shí)值子帶信號包括L個(gè)實(shí)值子帶信號；其中所述合成濾波器組(570)被這樣設(shè)計(jì)，以致所述最終的多個(gè)實(shí)值子帶信號被處理成音頻輸出信號。
37.一種處理多個(gè)實(shí)值子帶信號，從而獲得復(fù)值子帶信號的方法，所述多個(gè)實(shí)值子帶信號包括第一實(shí)值子帶信號和第二實(shí)值子帶信號，所述方法包括對第一實(shí)值子帶信號濾波，從而獲得第一濾波子帶信號；對第二實(shí)值子帶信號濾波，從而獲得第二濾波子帶信號；當(dāng)導(dǎo)出實(shí)值中間子帶信號時(shí)，組合第一濾波子帶信號和第二濾波子帶信號；和將來自所述多個(gè)實(shí)值子帶信號的作為復(fù)值子帶信號的實(shí)部的實(shí)值子帶信號，與作為復(fù)值子帶信號的虛部的、基于所述中間子帶信號的信號相組合。
38.一種處理多個(gè)復(fù)值子帶信號，從而獲得實(shí)值子帶信號的方法，所述多個(gè)復(fù)值子帶信號包括第一復(fù)值子帶信號和第二復(fù)值子帶信號，所述方法包括從第一復(fù)值子帶信號提取第一虛部；從第二復(fù)值子帶信號提取第二虛部；從所述多個(gè)復(fù)值子帶信號的第一、第二或第三復(fù)值子帶信號提取實(shí)部；對第一虛部濾波從而獲得第一濾波虛部信號；對第二虛部濾波從而獲得第二濾波虛部信號；組合第一濾波虛部信號和第二濾波虛部信號，從而獲得中間子帶信號；和組合所述實(shí)部和所述中間子帶信號，從而獲得實(shí)值信號。
39.一種當(dāng)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行按照權(quán)利要求37或38所述的方法的計(jì)算機(jī)程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理多個(gè)實(shí)值子帶信號，從而提供至少一個(gè)復(fù)值子帶信號的設(shè)備，所述多個(gè)實(shí)值子帶信號包含第一實(shí)值子帶信號和第二實(shí)值子帶信號，所述設(shè)備包括一個(gè)提供中間實(shí)值子帶信號的多帶濾波器，和通過組合所述多個(gè)實(shí)值子帶信號中的一個(gè)實(shí)值子帶信號和中間子帶信號，提供復(fù)值子帶信號的計(jì)算器。
文檔編號G10L19/02GK101031962SQ200680000922
公開日2007年9月5日 申請日期2006年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者珀·?？怂固靥m德, 拉斯·維爾莫斯, 海科·普恩哈根 申請人:編碼技術(shù)股份公司