基于多个参数化的多声道重构制造技术

一种多声道合成器，用于使用具有至少一个基本声道（１１０２）的输入信号来生成至少三个输出声道（１１０，１１１，１１２），该基本声道是从原始多声道信号（１０１，１０２，１０３）导出的，该输入信号还包括至少两个不同的上混合参数，以及上混合器模式指示（１１０５），该指示表示处于要执行第一上混合规则的第一状态中，以及表示处于要执行不同的第二上混合规则的第二状态中，该多声道合成器使用上混合器，该上混合器用于响应于上混合器模式指示（１１０５）、基于第一或第二上混合规则，使用所述至少两个不同上混合参数来上混合所述至少一个基本声道，以使得获得所述至少三个输出声道（１１０，１１１，１１２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于可用立体声信号和附加控制数据来进行对音频信号的多声道重构。
技术介绍
音频编码领域的新近发展，使得有能力基于立体声(或者单声道)信号和相应控制数据来重建音频信号的多声道表示。这些方法在实质上不同于旧的基于矩阵的解决方案(诸如杜比前逻辑(DolbyProLogic))，因为基于发送的单声道或立体声声道来发送附加控制信息用于控制对环境声道的重建(也称为上混合)。因此，参数化多声道音频解码器基于M个发送声道和附加控制数据来重构N个声道，其中N＞M。该附加控制数据代表比发送额外的N-M个声道低很多的数据速率，从而使得编码非常有效，同时确保与M个声道设备和N个声道设备的兼容性。这些参数化环境编码方法通常包括基于IID(声道间强度差)和ICC(声道间相干性)的环境信号的参数化(parameterisation)。这些参数描述了上混合处理中的声道对之间的功率比和相关性。在现有技术中也使用的其它参数包括用于在上混合过程中预测中间或输出声道的参数。对于现有技术中所述的基于预测的方法，最吸引人注意的一种用法是用于根据两个发送声道来重建5.1声道的系统。在这种结构中，立体声发送在解码器侧是可用的，其是原始5.1多声道信号的下混合。在该情况下，尤其感兴趣的是能够尽可能精确地从立体声信号中提取中声道，因为通常将中声道下混合到左和右下混合声道。这是借助估计两个预测系数来实现的，这两个预测系数描述了用于构建中声道的两个发送的声道的每一个的量。与上面的IID和ICC参数相类似，这些参数是针对不同频域被估计的。然而，因为预测参数不描述两个信号的功率比，而是基于最小均方误差意义上的波形匹配，因此，该方法本身在计算出预测参数之后对立体声波形的任何修正都变得敏感。近几年，在音频编码方面的另外的发展引入了高频重构方法作为低比特率音频编解码器中非常有用的工具。一个示例是SBR(谱带复制)[WO 98/57436]，其用在诸如MPEG-4高效AAC的MPEG标准化编解码器中。这些方法的共同之处在于它们在解码器侧根据由基本核心编解码器编码的窄带信号和少量附加导向信息来重建高频。与根据一个或两个声道对多声道信号进行参数化重构的情况类似，重建丢失信号分量所需的控制数据的量(在SBR、高频的情况下)比利用波形编解码器对全部信号进行编码所需的数据的量要少得多。然而应该理解，重建的高频信号在感觉上与原始高频信号相同，而实际的波形却明显不同。此外，因为对于波形编码器，通常使用以低比特率立体声预处理对立体声信号进行编码，这意味着对立体声信号的中心/侧表示中的侧信号有限制。当希望基于使用MPEG-4高效AAC的立体声编解码信号或利用高频重构技术的任何其它编解码器来进行多声道表示时，用于对下混合立体声信号进行编码的编解码器的这些和其它方面是必须要考虑的。另外，对于可用作多声道音频信号的录音来说，通常存在专用的可用立体声混合，其不是多声道信号的自动下混合形式。这通常称作“精细下混合(artistic down-mix)”。该下混合不能被表示为多声道信号的线性组合。本专利技术的目的是提供改进的多声道下混合/编码器或上混合/解码器概念，这导致更好质量的重构多声道输出。该目的是通过如下设备和方法实现的根据权利要求1的多声道合成器，根据权利要求19的用于处理多声道输入信号的编码器，根据权利要求33的生成至少三个输出声道的方法，根据权利要求34的编码方法，或者根据权利要求35的经编码的多声道信号。
技术实现思路
本专利技术基于如下发现针对信号的不同频率部分或时间部分的不同参数表示对于获取适应于不同状况的编码或解码状况是有用的。这些状况可能由于诸如进行用于能量损失补偿的SBR信息计算或者能量测量计算这样的编码器事件或者任何其它事件而引起。可能引起不同参数表示的其它情况可以包括上混合质量、下混合比特率、编码器侧或者解码器侧的计算效率，或者例如电池供电的设备的能量消耗，以使得对于特定子频带或帧，第一参数化优于第二参数化。当然，目标函数还可以是上面概述的不同单个目标/事件的组合。优选的，一个参数表示包括用于基于经下混合的多声道信号的波形修正来进行预测上混合的参数。这包括当经下混合的信号被进行立体声预处理的编解码器所编码时，用于显著修正波形的高频重构和其它编码方案。此外，本专利技术解决当使用针对精细下混合的预测上混合技术时所产生的问题，精细下混合即不是根据多声道信号自动到处的下混合信号。优选的，本专利技术包括以下特征-基于修正后的波形而不是经下混合的波形来估计预测参数；-仅在这样的频率范围中使用基于预测的方法，即，在该频率范围中该方法是有利的；-在基于预测的上混合过程中引入的能量损失和声道之间的非精确相关的校正。附图说明现在将参照附图，借助于并不会限制本专利技术范围或者精神的例示性示例描述本专利技术，其中图1例示了根据两个声道对三个声道进行的基于预测的重构； 图2例示了具有能量补偿的预测上混合；图3例示了在预测上混合中的能量补偿；图4例示了具有下混合信号能量补偿的编码器侧的预测参数估计器；图5例示了具有相关性重构的预测上混合；图6例示了用于在具有相关性重构的上混合中将去相关的信号与上混合的信号进行混合的混合模块；图7例示了用于在具有相关性重构的上混合中将去相关的信号与上混合的信号进行混合的一种另选混合模块；图8例示了在编码器侧的预测参数估计；图9例示了在编码器侧的预测参数估计；图10例示了本专利技术的多参数场景；图11例示了上混合器设备；图12例示了一个能量图表，其示出能量损失引入上混合的结果以及优选补偿；图13是能量补偿方法的表；图14a是优选多声道编码器的示意图；图14b是由图14a的设备执行的方法的流程图；图15a是用于生成与图14a中的设备相比不同的参数化的、具有谱带复制功能的多声道编码器；图15b的表格例示了参数数据的频率选择性生成和发送；以及图16a是解码器，其例示了上混合矩阵系数的计算；图16b是对预测上混合的参数计算的详细描述；图17是传送系统的发送机和接收机；以及图18是具有编码器的音频录音器和具有解码器的音频播放器。具体实施例方式以下描述的实施例对于本专利技术的原理只是例示性的。应该理解，对这里描述的实现和细节进行的修正和变型对本领域的技术人员是显而易见的。因此，本专利技术旨在仅限于所附权利要求的范围，而不限于借助于这里对实施例的说明和解释而提供的具体细节。本专利技术重点在于能够基于频带选择，即针对滤波器组中的子频带，来执行后续参数计算、应用、上混合、下混合或者任何其它动作。为了概述本专利技术的优点，首先给出现有技术中熟知的预测上混合的更加详细的描述。如图1所示，假设基于两个下混合声道的三声道上混合，其中101表示左原始声道，102表示中间原始声道，103表示右原始声道，104表示在编码器侧的下混合和参数提取模块，105和106表示预测参数，107表示左下混合声道，108表示右下混合声道，109表示预测上混合模块，以及110、111和112分别表示重构的左、中和右声道。假设进行以下定义，其中X是3×L矩阵，该矩阵包含作为行的三个信号段l(k)，r(k)，c(k)，k＝0，...，L-1。同样，让两个下混合信号lo(k)，ro(k)形成X0的行。下混合处理被描述为X0＝DX(1)其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多声道合成器，用于使用具有至少一个基本声道（１１０２）的输入信号来生成至少三个输出声道（１１００），该基本声道是从原始多声道信号（１０１，１０２，１０３）导出的，该输入信号还包括至少两个不同的上混合参数（１１０８），以及上混合器模式指示（１００５），用于表示处于要执行第一上混合规则的第一状态中，以及表示处于要执行不同的第二上混合规则的第二状态中，该多声道合成器包括：上混合器（１１０４），用于响应于上混合器模式指示（１００５）、基于第一或第二上混合规则（２０１，１４０７），使用所述至少两个不同上混合参数（１１０８）来上混合所述至少一个基本声道，以使得获得所述至少三个输出声道。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】SE 2004-11-2 0402652-21.一种多声道合成器，用于使用具有至少一个基本声道(1102)的输入信号来生成至少三个输出声道(1100)，该基本声道是从原始多声道信号(101，102，103)导出的，该输入信号还包括至少两个不同的上混合参数(1108)，以及上混合器模式指示(1005)，用于表示处于要执行第一上混合规则的第一状态中，以及表示处于要执行不同的第二上混合规则的第二状态中，该多声道合成器包括上混合器(1104)，用于响应于上混合器模式指示(1005)、基于第一或第二上混合规则(201，1407)，使用所述至少两个不同上混合参数(1108)来上混合所述至少一个基本声道，以使得获得所述至少三个输出声道。2.根据权利要求1的多声道合成器，其中上混合器(1104)当上混合时进行操作，以根据上混合器模式指示(1005)，使用根据上混合器模式指示(1005)的所述至少两个不同上混合参数(1108)，来计算用于第一或第二上混合规则的参数。3.根据权利要求1或2的多声道合成器，其中上混合器模式指示(1005)表示频率选择性地、或者基于子频带地、或者时间选择性地、或者基于帧地，以信号表示上混合器模式，并且其中上混合器进行操作以使用上混合器模式指示(1005)所表示的、用于不同频带或时间部分的不同上混合规则，来上混合所述至少一个基本声道。4.根据权利要求1至3中任一项的多声道合成器，其中第一上混合规则是预测上混合规则，并且其中第二上混合规则是具有取决于能量的上混合参数的上混合规则。5.根据权利要求4所述的多声道合成器，其中如下来定义第二上混合规则C=LL+α2C00RR+α2CCL+R+4α2CCL+R+4α2C,]]>其中L是左输入声道的能量值，其中C是中间输入声道的能量值，其中R是右输入声道的能量值，并且其中α是下混合确定的参数。6.根据权利要求1至5之一的多声道合成器，其中第二上混合规则使得右下混合声道不被添加到左上混合声道，或者反之。7.根据权利要求1至6之一的多声道合成器，其中第一上混合规则是通过原始多声道信号的波形与由第一上混合规则生成的信号的波形之间的波形匹配来确定的。8.根据权利要求1至7之一的多声道合成器，其中如下来确定第一或第二上混合规则之一C=f1(c1,c2)f2(c1,c2)f2(c2,c1)f1(c2,c1)f3(c1,c2)f3(c1,c2),]]>其中函数f1，f2，f3表示被发送的两个不同上混合参数c1，c2的函数，并且，其中如下来确定函数f1(c1,c2)=1-c12]]>f2(c1，c2)＝0f3(c1,c2)=c12α,]]>其中α是实值参数。9.根据权利要求1至8之一的多声道合成器，还包括SBR单元(1614)，用于使用包括在输入信号中的所述至少一个基本声道的一部分，来重建未包括在所发送的基本声道中的所述至少一个基本声道的频带，并且其中多声道合成器进行操作，以将第二上混合规则应用于所述至少一个基本声道的重建频带中，并将第一上混合规则应用于包括在输入信号中的基本声道的频带中。10.根据权利要求9的多声道合成器，其中上混合器模式指示(1005)是包括在输入信号中的SBR信号表示(1606)。11.根据以上权利要求之一的多声道合成器，其中输入信号包括能量测量值(1106)，其表示与取决于能量损失引入上混合规则的能量误差有关的信息，并且其中上混合器进行操作以使用能量损失引入上混合规则作为第一或第二上混合规则，并且生成所述至少三个输出声道，以使得能量损失基于能量测量值而至少部分地被补偿。12.根据以上权利要求之一的多声道合成器，其中上混合器进行操作以从输入信号中提取能量测量值(1106)，并将该能量测量值用作上混合器模式指示(1005)，以使得上混合器进行操作，以响应于输入信号中能量测量值(1106)的存在，应用能量损失引入上混合规则。13.根据权利要求12的多声道合成器，其中能量测量值对使用能量损失引入上混合规则的上混合结果的能量与原始多声道信号的能量的关系进行指示，或者对与一能量或者该原始多声道信号的能量差的关系进行指示，或者对绝对项中的能量误差进行指示。14.根据以上权利要求之一的多声道合成器，其中上混合器包括计算器(1600)，用于响应于上混合器模式指示(1005)，基于所述至少两个上混合参数以及与用于从原始多声道信号生成所述至少一个基本声道的下混合规则有关的信息，导出上混合矩阵。15.根据权利要求11至14之一的多声道合成器，其中上混合器(1104)还包括去相关器(501，502，503，501’，503’)，用于从所述至少一个基本声道或者从能量损失引入上混合规则的输出信号，生成去相关的信号，并且其中上混合器进行操作以使用去相关的信号，使得输出声道中的去相关的信号的能量的量小于或等于可以通过能量测量值导出的能量误差的量。16.根据权利要求15的多声道合成器，其中，当去相关的信号的能量小于能量误差时，上混合器进行操作以放大通过上混合规则生成的信号，以使得经放大的信号与所添加的去相关的信号的组合能量等于原始信号的能量。17.根据权利要求15或16的多声道合成器，其中所添加的去相关的信号的能量由去相关因子确定，其中接近1的高去相关因子表示要添加较小级别的去相关信号，而接近0的较小去相关因子表示要添加较高级别的去相关信号，并且其中去相关测量值从输入信号中提取。18.根据以上权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔斯维勒牟斯，克里斯托夫约令，海科普恩哈根，约纳斯罗登，杰罗恩布瑞巴特，格拉德豪索，
申请(专利权)人：杜比国际公司，皇家飞利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]