本发明专利技术涉及一种用于在音频信号编码或解码操作中对音频信号进行重采样的方法，所述重采样通过大于一阶的内插方法来进行。该方法为使得内插样本是通过计算可能内插值的加权平均值而获得(E702)的，这些可能内插值是在覆盖待内插样本的时间位置的多个区间上计算(E701)的。本发明专利技术还涉及一种实现所描述的方法的重采样设备、以及一种包括至少一个设备的编码器和解码器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对音频信号进行处理以便对其进行传输或存储。更具体地，本专利技术涉及在对音频信号进行编码或解码时采样频率的改变。
技术介绍
存在许多技术用于压缩(有损耗)音频信号(如语音或音乐)。编码可以直接在输入信号的采样频率上进行，如例如在ITU-T建议G.711或G.729中那样，其中，在8kHz下对输入信号进行采样，并且编码器和解码器在此同一个频率上进行操作。然而，一些编码方法使用采样频率的变化来例如降低编码的复杂度、根据不同的有待编码的频率子带对编码进行适配、或者对输入信号进行转换以使其与编码器的预定义内部采样频率相对应。在ITU-T建议G.722中定义的子带编码中，16kHz输入信号被划分成由ADPCM(自适应差分脉冲编码调制)型编码器单独编码的两个子带(在8kHz下进行采样)。这种划分成两个子带是由23阶的具有有限脉冲响应(FIR)的二次模镜像滤波器组来进行的，其理论上产生16毫秒23个样本的分析合成延迟(编码器+解码器)；该滤波器组是与多相实现方式结合使用的。G.722中划分成两个子带使得可以根据其先验感知重要性来以预定方式向这两个子带分配不同的比特率，并且还通过在较低频率上执行两个ADPCM型编码器来降低总体编码复杂度。然而，与直接ADPCM编码相比较，其引起了算法延迟。已知各种用于通过使用(例如并且以非详尽的方式)FIR(有限脉冲响应)滤波器、IIR(无限脉冲响应)滤波器或多项式内插(包括样条)来改变数字信号的采样频率(又称为重采样)的方法。可以在例如R.W.沙费尔(R.W.Schafer)、L.R罗宾纳(L.R.Rabiner)的文章“DigitalSignalProcessingApproachtoInterpolation(用于插值的数字信号处理法)”电气与电子工程师协会会报，第61卷，第6期，1973年6月，692-702页中找到对常规重采样方法的综述。FIR(对称型)滤波器的优点在于其简化的实现方式并且——受制于某些条件——在于确保线性相位的可能性。线性相位滤波使得可以保存输入信号的波形，但其还可能伴有可能在瞬态产生前回波型伪信号的时间扩展(振荡)。本方法产生一般大约1到几毫秒的延迟(其是脉冲响应长度的函数)以确保适当的滤波特性(带内纹波、足以消除混叠图像或频谱图像的抑制电平等)。重采样的另一种替代方案是使用多项式内插技术。多项式内插对于具有接近频率(例如，从16kHz到12.8kHz)的上采样或下采样尤其有效。针对具有高比率(例如，从32kHz到12.8kHz)的下采样的情况，多项式内插不是最合适的方法，因为其没有消除由于高频造成的混叠(在从32kHz到12.8kHz的下采样的示例中，其涉及从6.4kHz到16kHz的频率)。多项式内插相对于滤波技术的优势是低延迟甚至零延迟、以及还有通常更低的复杂度。如稍后在本专利技术的实施例中所描述的，内插的使用对于具有短长度(大约10个左右的样本)的向量的重采样而言尤其有利，诸如例如滤波器存储器。取决于内插的局部或非局部性质并且根据k阶导数的连续性的可能约束，最著名且最广泛使用的多项式内插技术是采用若干种变体的线性内插、抛物线内插、三次内插。这里，更详细地考虑了所谓的拉格朗日内插的简单情况，其中，从预定义点中标识了多项式曲线的参数。假设，如果待内插的点的数量大于进行内插所严格必需的预定义点的数量，则局部重复这种内插。在现有技术中，更为复杂的技术(诸如与具有k阶连续导数的连续性的约束的分段多项式相对应的内插“样条”或B-样条)是众所周知的；在此不再对这些复杂技术进行回顾，因为本专利技术与其有所差异。图1示出了1阶线性内插(o1，虚线)、2阶抛物线内插(o2，不连续线)、3阶三次内插(o3，实线)和4阶内插(o4，点划线)之间的比较。针对线性内插，两点确定方程为vl(x)＝a1*x+b1的直线。在图1中，使用了在时刻x＝0和x＝1处的点，这些点界定了区间[0，1]。如果这些点的值分别是v(0)和v(1)，则如下获得系数a1和b1：a1＝v(1)–v(0)b1＝v(0)直线的系数a1和b1是通过使用单个加法运算获得的，并且内插样本vl(x)的计算需要加法运算和乘法运算、或乘加运算(MAC)。针对抛物线内插，三点确定方程为vp(x)＝a2*x2+b2*x+c2的抛物线。在图1中，使用了在时刻x＝-1、x＝0和x＝1处的点，这些点界定了2个区间[-1，0]和[0，1]。如果这些点的值分别是v(-1)、v(0)和v(1)，则如下获得系数a2、b2和c2：a2＝(v(-1)+v(1))/2–v(0)b2＝v(1)–v(0)-a2c2＝v(0)获得抛物线的系数a2、b2和c2需要4次加法运算和一次乘法运算或者3次加法运算和一次MAC运算。内插样本vp(x)的计算需要2次加法运算和3次乘法运算或者一次乘法运算和2次MAC运算。针对三次内插，四点确定方程为vc(x)＝a3*x3+b3*x2+c3*x+d3的三次曲线。在图1中，使用了在时刻x＝-1、x＝0、x＝1和x＝2处的点，这些点界定了3个区间[-1，0]、[0，1]和[1，2]。如果这些点的值分别是v(-1)、v(0)、v(1)和v(2)，则如下获得系数a3、b3、c3和d3：b3＝(v(-1)+v(1))/2–v(0)a3＝(v(-1)+v(2)–v(0)–v(1)–4*b3)/6c3＝v(1)–v(0)–b3–a3d3＝v(0)获得三次曲线的系数a3、b3、c3和d3需要9次加法运算和3次乘法运算或者7次加法运算、2次MAC运算和一次乘法运算。内插样本vc(x)的计算需要3次加法运算和6次乘法运算或者通过优化需要2次乘法运算和3次MAC运算。针对4阶内插，5点确定方程为v4(x)＝a4*x4+b4*x3+c4*x2+d4*x+e4的4阶曲线。在图1中，使用了在时刻x＝-2、x＝-1、x＝0、x＝1和x＝2处的点，这些点界定了4个区间[-2，-1]、[-1，0]、[0，1]和[1，2]。如果这些点的值分别是v(-2)、v(-1)、v(0)、v(1)和v(2)，则如下获得系数a4、b4、c4、d4和e4：vt1＝v(-2)+v(2)–2*v(0)vt2＝v(-1)+v(1)–2*v(0)vt3＝v(2)–v(-2)vt4＝v(1)–v(-1)a4＝(vt1-4*vt2)/24b4＝(vt3-2*vt4)/12c4＝(16*vt2-vt1)/24d4＝(8*vt4-vt3)/12e4＝v(0)获得4阶曲线的系数a4、b4、c4、d4和e4需要10次加法运算和10次乘法运算或者6次加法运算、8次MAC运算和2次乘法运算。计算内插样本vc(x)需要4次加法运算和10次乘法运算或者通过优化需要3次乘法运算和4次MAC运算。为了计算曲线的系数(例如，不失一般性地，三次曲线的系数a3、b3、c3和d3)，推荐考虑4个连续的输入样本如同它们是指数x＝-1、x＝0、x＝1和x＝2的样本以便简化计算。当执行信号的重采样时，期望知道由这2个点界定的区间内的待重采样的信号的2个已知点之间的信号的值。例如，针对因子2的上采样，需要估计x＝0.5的信号的值。为了进行此估计，仅计算值vl(0.5)、vp(0.5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在音频信号解码时对音频信号进行重采样的方法，所述重采样通过高于一阶的内插方法来进行，其特征在于，内插样本是通过计算可能内插值的加权平均值而获得(E702)的，所述可能内插值是在覆盖待内插样本的时间位置的多个区间上计算(E701)的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.27 FR 14560771.一种用于在音频信号解码时对音频信号进行重采样的方法，所述重采样通过高于一阶的内插方法来进行，其特征在于，内插样本是通过计算可能内插值的加权平均值而获得(E702)的，所述可能内插值是在覆盖待内插样本的时间位置的多个区间上计算(E701)的。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内插是二阶抛物线型。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内插是3阶三次曲线型，并且在于，覆盖所述待内插样本的时间位置的区间数是3。4.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述加权平均值是针对所述可能内插值中的每个可能内插值利用同一个权重值而获得的。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，不同的权重值应用于针对所述三个区间的中心区间而计算的内插值并且应用于计算所述加权平均值。6.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，应用于所述可能内插值的所述权重值是根据所述待内插样本的频率标准来确定的。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对包含在FIR类型的重采样滤波器的存储器中...
【专利技术属性】
技术研发人员：B科韦西，S拉戈，
申请(专利权)人：奥兰治，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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