产生HOA信号的混合的空间/系数域表示的方法和设备技术

公开了产生HOA信号的混合的空间/系数域表示的方法和设备。存在针对被称为HOA的高阶Ambisonics的两种表示：空间域和系数域。本发明专利技术从HOA信号的系数域表示产生混合的空间/系数域表示，其中，所述HOA信号的数目是可变的。系数域信号的矢量被分离为具有常数个HOA系数的系数域信号的矢量和具有可变数目的HOA系数的系数域信号的矢量。常数个HOA系数矢量被变换为相应的空间域信号矢量。为了便于高质量编码，在不产生信号不连续性的情况下，对系数域信号的可变数目的HOA系数矢量进行自适应归一化，并将其与空间域信号的矢量复用。

Method and apparatus for generating mixed spatial / coefficient domain representation of HOA signals

A method and apparatus for generating a hybrid spatial / coefficient domain representation of HOA signals are disclosed. There are two representations of higher-order ambionics called HOA: spatial domain and coefficient domain. The invention generates a mixed spatial / coefficient domain representation from the coefficient domain representation of the Hoa signal, wherein the number of the Hoa signals is variable. The vector of the coefficient domain signal is separated into the vector of the coefficient domain signal with constant HOA coefficients and the vector of the coefficient domain signal with the variable HOA coefficients. Constant HOA coefficient vectors are transformed into corresponding space domain signal vectors. In order to facilitate high-quality coding, without generating signal discontinuity, the variable HOA coefficient vector of the coefficient domain signal is adaptively normalized and multiplexed with the space domain signal vector.

【技术实现步骤摘要】
产生HOA信号的混合的空间/系数域表示的方法和设备本申请是申请号为201480038940.8，申请日为2014年6月24日，题为“用于从HOA信号的系数域表示产生所述HOA信号的混合的空间/系数域表示的方法和设备”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于从HOA信号的系数域表示产生所述HOA信号的混合的空间/系数域表示的方法和设备，其中，HOA信号的数目能够是可变的。
技术介绍
被表示为HOA的高阶Ambisonics(高保真度立体声响复制)是对二维或三维声场的数学描述。声场可以通过麦克风阵列捕捉，从合成声源设计，或者可以是这二者的组合。HOA可以被用作针对二维或三维环绕声的传送格式。与基于扩音器的环绕声表示相比，HOA的优点在于在不同扩音器布置上再现声场。因此，HOA适于通用音频格式。通过HOA阶确定HOA的空间分辨率。该阶定义描述声场的HOA信号的数目。存在针对HOA的两种表示，它们被分别称为空间域和系数域。在通常情况下，HOA最初在系数域中表示，并且这种表示可以通过矩阵乘法(或变换)被转换到空间域，如EP2469742A2中的描述。空间域包括与系数域中相同的信号数目。然而，在空间域中，每个信号与方向相关，其中，方向均匀地分布在单位球体上。这有利于分析HOA表示的空间分布。系数域表示以及空间域表示都是时间域表示。
技术实现思路
在下文中，基本上，目的在于尽可能地使用空间域用于HOA表示的PCM传输，以针对每个方向提供相同的动态范围。这意味着在空间域中的HOA信号的PCM样本必需被归一化到预定义的值范围中。然而，这种归一化的缺点在于：空间域中的HOA信号的动态范围比系数域中的小。这是由于从系数域信号产生空间域信号的变换矩阵而造成的。在一些应用中，在系数域中传输HOA信号，例如在EP13305558.2中描述的处理中，在系数域中传输所有信号，因为常数个HOA信号和可变数目的额外HOA信号将被传输。但是，如以上提到的且在EP2469742A2中所示，系数域中的传输不是很有益的。作为解决方案，可以在空间域中传输常数个HOA信号，并且在系数域中仅传输可变数目的额外HOA信号。在空间域中的额外HOA信号的传输是不可能的，因为时变数目的HOA信号将导致时变的系数到空间域变换矩阵，并且可能在所有的空间域信号中发生不连续性，这对于PCM信号的后续感知编码而言是欠佳的。为了确保这些额外HOA信号的传输而不超过预定义的值范围，可以使用可逆的归一化处理，该处理被设计为防止这种信号不连续性，并且还实现逆参数的高效传输。关于针对PCM编码的两个HOA表示的动态范围和HOA信号的归一化，可以在下文中得出这种归一化应该在系数域中发生还是在空间域中发生。在系数时域中，HOA表示包括连续帧的N个系数信号dn(k)，n＝0，...，N-1，其中，k表示样本索引，n表示信号索引。这些系数信号被收集在矢量d(k)＝[d0(k)，...，dN-1(k)]T，以获得紧凑的表示。通过在EP12306569.0中定义的N×N变换矩阵来执行到空间域的变换：见结合方程(21)和(22)描述的ΞGRID的定义。从w(k)＝Ψ-1d(k)(1)获得空间域矢量w(k)＝[w0(k)，...，wN-1(k)]T，其中，Ψ-1是矩阵Ψ的逆矩阵。通过d(k)＝Ψw(k)(2)执行从空间域到系数域的逆变换。如果在一个域中定义了样本的值范围，则变换矩阵Ψ自动地定义另一个域的值范围。在下文中省略第k个样本的项(k)。由于实际在空间域中再现HOA表示，因此在该域中定义值范围、响度和动态范围。由PCM编码的比特分辨率来定义动态范围。在该应用中，“PCM编码”意味着将浮点表示样本转换为定点标记的整数表示样本。对于HOA表示的PCM编码，必须将N个空间域信号归一化到-1≤wn＜1的值范围中，从而它们可以被扩大到最大PCM值Wmax并被四舍五入为定点整数PCM标记w′n＝[wnWmax](3)。注：这是一般化的PCM编码表示。可以通过矩阵Ψ的无穷范数来计算系数域的样本的值范围，其中，矩阵Ψ通过来定义，并且空间域中的最大绝对值wmax＝1到-||Ψ||∞wmax≤dn＜||Ψ||∞wmax。由于对于使用的矩阵Ψ的定义的||Ψ||∞大于‘1’，因此dn的值范围增加。倒数意味着在系数域中对信号的PCM编码需要通过||Ψ||∞的归一化，因为-1≤dn/||Ψ||∞＜1。然而，该归一化减小了系数域中的信号的动态范围，这会导致较低的信号-量化噪声比。因此，优选空间域信号的PCM编码。本专利技术要解决的问题在于如何使用归一化在系数域中传输空间域的期望的HOA信号的部分，而不减小系数域中的动态范围。此外，归一化的信号不应包含信号级跳变，使得它们可以在没有跳变引起的质量损失的情况下被感知编码。原理上，本专利技术的产生方法适于从HOA信号的系数域表示产生所述HOA信号的混合的空间/系数域表示，其中，所述HOA信号的数目能够在连续的系数帧中随时间变化，所述方法包括以下步骤：-将HOA系数域信号的矢量分离为具有常数个HOA系数的系数域信号的第一矢量、和具有随时间可变的数目个HOA系数的系数域信号的第二矢量；-通过将系数域信号的所述矢量乘以变换矩阵的逆矩阵，来将系数域信号的所述第一矢量变换为空间域信号的相应矢量；-对空间域信号的所述矢量进行PCM编码以得到PCM编码的空间域信号的矢量；-通过归一化因子对系数域信号的所述第二矢量进行归一化，其中，所述归一化是针对系数域信号的所述第二矢量的HOA系数的当前值范围进行的自适应归一化，并且在所述归一化中，用于矢量的HOA系数的可用值范围未被超出，并且在所述归一化中，均匀连续转移函数被应用于当前第二矢量的系数，以将该矢量中的增益从前一第二矢量中的增益连续地改变为后一第二矢量中的增益，并且所述归一化提供用于相应解码器侧的去归一化的边信息；-对归一化后的系数域信号的所述矢量进行PCM编码，以得到PCM编码和归一化后的系数域信号的矢量；-对PCM编码的空间域信号的所述矢量与PCM编码和归一化后的系数域信号的所述矢量进行复用。原理上，本专利技术的产生设备适于从HOA信号的系数域表示产生所述HOA信号的混合的空间/系数域表示，其中，所述HOA信号的数目能够在连续的系数帧中随时间变化，所述设备包括：-适于将HOA系数域信号的矢量分离为具有常数个HOA系数的系数域信号的第一矢量、和具有随时间可变的数目(K)个HOA系数的系数域信号的第二矢量的装置；-适于通过将系数域信号的所述矢量乘以变换矩阵的逆矩阵，来将系数域信号的所述第一矢量变换为空间域信号的相应矢量的装置；-适于对空间域信号的所述矢量进行PCM编码以得到PCM编码的空间域信号的矢量的装置；-适于通过归一化因子对系数域信号的所述第二矢量进行归一化的装置，其中，所述归一化是针对系数域信号的所述第二矢量的HOA系数的当前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对HOA表示进行解码的方法，其特征在于，所述解码包括：/n对PCM编码的空间域信号的矢量和PCM编码和归一化后的系数域信号的矢量的复用矢量进行解复用；/n通过将PCM编码的空间域信号的所述矢量乘以变换矩阵，将PCM编码的空间域信号的所述矢量变换为系数域信号的相应矢量；/n对PCM编码和归一化后的系数域信号的所述矢量进行去归一化，其中，所述去归一化包括：/n基于边信息的相应指数和递归计算的增益值确定变换矢量，其中，所述相应指数和所述增益值是基于HOA信号矢量的输入矩阵的运转索引的；/n将相应的逆增益值应用于PCM编码和归一化后的系数域信号的所述矢量，从而确定PCM编码和去归一化后的信号的相应矢量；以及/n将系数域信号的所述矢量与去归一化后的系数域信号的所述矢量进行组合，从而确定能够具有可变数目个HOA系数的HOA系数域信号的组合矢量。/n

【技术特征摘要】
20130711 EP 13305986.51.一种用于对HOA表示进行解码的方法，其特征在于，所述解码包括：
对PCM编码的空间域信号的矢量和PCM编码和归一化后的系数域信号的矢量的复用矢量进行解复用；
通过将PCM编码的空间域信号的所述矢量乘以变换矩阵，将PCM编码的空间域信号的所述矢量变换为系数域信号的相应矢量；
对PCM编码和归一化后的系数域信号的所述矢量进行去归一化，其中，所述去归一化包括：
基于边信息的相应指数和递归计算的增益值确定变换矢量，其中，所述相应指数和所述增益值是基于HOA信号矢量的输入矩阵的运转索引的；
将相应的逆增益值应用于PCM编码和归一化后的系数域信号的所述矢量，从而确定PCM编码和去归一化后的信号的相应矢量；以及
将系数域信号的所述矢量与去归一化后的系数域信号的所述矢量进行组合，从而确定能够具有可变数目个HOA系数的HOA系数域信号的组合矢量。


2.一种用于对HOA表示进行解码的设备，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯文·科登，亚历山大·克鲁格，
申请(专利权)人：杜比国际公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL