组合换位滤波器组的过采样制造技术

本发明专利技术涉及组合换位滤波器组的过采样。描述了一种用于产生音频信号的高频分量的系统，其包括：分析滤波器组，具有频率分辨率Δf和持续时间DA的分析窗，分析滤波器组从所述音频信号提供多个分析子带信号；非线性处理单元，基于所述多个分析子带信号中的至少一些来确定合成子带信号，其中通过换位阶T使所述多个分析子带信号中的所述至少一些相移；以及具有频率分辨率QΔf的合成滤波器组，所述合成滤波器组从所述合成子带信号产生所述高频分量；其中基于所述合成滤波器组的所述频率分辨率QΔf确定所述分析滤波器组的所述频率分辨率Δf与所述持续时间DA的乘积的值。

【技术实现步骤摘要】
组合换位滤波器组的过采样本分案申请是基于申请号为201080043407.2（国际申请号为PCT/EP2010/057156），申请日为2010年5月25日，专利技术名称为“组合换位滤波器组的过采样”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及音频信号的编码，尤其涉及包括频域谐波换位器（transposer）的高频重建方法。
技术介绍
HFR技术（例如谱带复制（SBR）技术）使得能够显著提高传统感知音频编解码器的编码效率。与MPEG-4高级音频编码（AAC）组合，HFR技术形成非常高效的音频编解码器，其已用在XM卫星无线电系统和全球数字无线电系统（DigitalRadioMondiale）中，而且还在3GPP、DVD论坛和其他组织中得到标准化。AAC与SBR的组合被称作aacPlus。它是MPEG-4标准的一部分，其中其被称作高效AAC规格（HE-ACC）。通常，HFR技术可被以后向兼容以及前向兼容的方式与任何感知音频编解码器组合，因此提供了升级已建立的广播系统（类似于EurekaDAB系统中使用的MPEG层-2）的可能性。HFR换位方法也可以与语音编解码器组合以允许超低比特率的宽带语音。HFR背后的基本理念是观测到信号的高频率范围的特性与同一信号的低频率范围的特性之间通常存在强相关性。因此，通过从低频率范围至高频率范围的信号换位可以实现对于信号的原始输入高频率范围的表示的良好近似。在通过引用并入的WO98/57436中，此换位概念建立作为从音频信号的较低频带重建高频带的方法。通过在音频编码和/或语音编码中使用此概念，可以获得比特率的显著节省。下文中，将参考音频编码，但应当注意，所描述的方法和系统同样可应用于语音编码和统一的语音和音频编码（USAC）中。在基于HFR的音频编码系统中，低带宽信号被提供给用于编码的核心波形编码器，使用附加辅助信息和该低带宽信号的换位在解码器侧再生较高频率，该附加辅助信息通常以非常低的比特率被编码并且描述目标谱形状。对于经核心编码的信号的带宽窄的低比特率，再现或合成具有感知愉悦特性的高频带（即音频信号的高频率范围）变得愈加重要。谐波HFR方法存在的潜在问题中的一个是，为了获得稳定声音的高质量换位的预期的高频分辨率和系统对于瞬态声音或震音的时间响应的相反的约束。换句话说，虽然使用高频率分辨率对稳定信号的换位有利，但是这样的高频分辨率通常需要大的窗尺寸，而这在处理信号的瞬态部分时是有害的。处理该问题的一个方法可根据输入信号特性例如通过使用窗切换来自适应地改变换位器的窗。典型地，将对信号的稳定部分使用长窗以便实现高频率分辨率，而对于信号的瞬态部分使用短窗以便实现换位器良好的瞬态响应、即良好的时间分辨率。但是，该方法具有的缺点在于，不得不将信号分析措施诸如瞬态检测或类似措施并入换位系统中。这样的信号分析措施常常涉及触发信号处理的切换的判定步骤，例如对瞬态的存在的判定。此外，这样的措施通常影响系统的可靠性，以及当切换信号处理时，例如当在窗尺寸之间切换时，这样的措施可能引入信号伪像。为了实现改进的音频质量以及为了合成高频带信号的所需带宽，谐波HFR方法通常采用若干换位阶（transpositionorder）。为了实施具有不同的换位阶的多个换位，现有技术的解决方案在分析级中或在合成级中或在这两个级中需要多个滤波器组。通常，针对各不同的换位阶需要不同的滤波器组。此外，在核心波形编码器以低于最终输出信号的采样率的采样率运行的情况下，通常还需要将核心信号转化为输出信号的采样率，且通常通过添加又一个滤波器组实现核心信号的此上取样。总而言的，计算的复杂度随不同换位阶的增加而显著增大。本专利技术解决了上述的与谐波换位的瞬态性能有关的以及与计算复杂度相关的问题。因此，以低的追加的复杂度实现改进的谐波换位。
技术实现思路
根据一个方面，描述了一种被配置用于从信号的低频分量产生该信号的高频分量的系统。该系统可包括分析滤波器组，该分析滤波器组包括具有频率分辨率Δf的分析变换单元。该分析变换单元可以被配置用于执行例如傅里叶（Fourier）变换、快速傅里叶变换、离散傅里叶变换或小波变换。分析滤波器组还可以包括分析窗，该分析窗具有持续时间DA。分析窗可以具有例如高斯（Gaussian）窗；余弦窗；汉明（Hamming）窗；汉宁（Hann）窗；矩形窗；巴特利特（Bartlett）窗；或勃勒克曼（Blackman）窗的形状。分析滤波器组可以被配置用于从信号的低频分量提供一组分析子带信号。该系统可包括非线性处理单元，该非线性处理单元被配置用于基于该组分析子带信号的一部分来确定一组合成子带信号，其中通过换位阶T使该组分析子带信号的该部分相移。具体地说，子带信号可以包括复数值，并且相移可包括将复数子带值的相位乘以阶T。该系统可包括合成滤波器组，该合成滤波器组包括具有频率分辨率QΔf的合成变换单元。合成变换单元可以被配置用于执行与分析变换单元所执行的变换对应的逆变换。此外，合成滤波器组可以包括具有持续时间DS且具有上文列举的形状中的任何一个的合成窗。Q为频率分辨率因子，Q≥1且小于换位阶T。在特定实施方案中，频率分辨率因子选为Q>1。合成滤波器组可以被配置用于从该组合成子带信号产生信号的高频分量。通常，基于频率分辨率因子Q选择分析滤波器组的频率分辨率Δf与持续时间DA的乘积的值。特别地，乘积ΔfDA可与成比例。在一个实施方案中，乘积ΔfDA的值小于或等于此外，乘积ΔfDA可大于分析滤波器组的乘积ΔfDA的值可等于合成滤波器组的乘积QΔfDs的值。通过根据上述规则中的任何一个选择分析和/或合成滤波器组，可减小或完全去除信号瞬态上的由谐波换位所导致的假象，同时允许谐波换位器的计算复杂度降低。系统还可以包括第二非线性处理单元，该第二非线性处理单元被配置用于使用第二换位阶T2从该组分析子带信号确定第二组合成子带信号；其中基于该组分析子带信号的一部分确定第二组合成子带信号以及其中通过第二换位阶T2使该组分析子带信号的该部分相移。换位阶T与第二换位阶T2可以不同。系统还可以包括组合单元，该组合单元被配置用于组合该组合成子带信号与该第二组合成子带信号；从而产生组合的一组合成子带信号作为到合成滤波器组的输入。组合单元可被配置用于将来自该组合成子带信号与该第二组合成子带信号的对应子带信号进行相加和/或平均。换句话说，组合单元可被配置用于叠加对应于交叠频率范围的该组合成子带信号和该第二组合成子带信号的合成子带信号。在一个实施方案中，分析滤波器组可以具有KA个分析子带，KA>1，其中k为分析子带指数，k=0,...,KA-1。合成滤波器组可以具有NS个合成子带，NS>0，其中n为合成子带指数，n=0,...,NS-1。在此情况下，非线性处理单元可以被配置用于从该组分析子带信号的第k个分析子带信号与第k+1个分析子带信号确定该组合成子带信号的第n个合成子带信号。特别地，非线性处理单元可以被配置用于确定第n个合成子带信号的相位为第k个分析子带信号的经移位的相位与第k+1个分析子带信号的经移位的相位之和。此外，非线性处理单元可以被配置用于确定第n个合成子带信号的量值为第k个分析子带信号的经取幂的量值与第k+1个分析子带信号的经取幂（e本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生音频信号的高频分量的系统，包括：?分析滤波器组（501），具有Δf的频率分辨率以及持续时间DA的分析窗（611），所述分析滤波器组（501）从所述音频信号提供多个分析子带信号；?非线性处理单元（502、650），基于所述多个分析子带信号中的至少一些来确定合成子带信号，其中通过换位阶T使所述多个分析子带信号中的所述至少一些相移；以及?具有频率分辨率QΔf的合成滤波器组（504），所述合成滤波器组（504）从所述合成子带信号产生所述高频分量；其中基于所述合成滤波器组（504）的所述频率分辨率QΔf确定所述分析滤波器组的所述频率分辨率Δf与所述持续时间DA的乘积的值。

【技术特征摘要】
2009.10.21 US 61/253,775;2010.05.03 US 61/330,7861.一种用于对音频信号进行换位的系统，包括：-分析滤波器组(501)，具有Δf的频率分辨率以及持续时间DA的分析窗(611)，所述分析滤波器组(501)从所述音频信号提供多个分析子带信号；-非线性处理单元(502、650)，基于所述多个分析子带信号中的至少一些来确定一组合成子带信号，其中通过换位阶T使所述多个分析子带信号中的所述至少一些相移；以及-具有频率分辨率QΔf的合成滤波器组(504)，所述合成滤波器组(504)从所述一组合成子带信号产生经换位的时域输出信号，所述经换位的时域输出信号包含频率比所述音频信号的频率高的频率分量；其中Q为频率分辨率因子，Q≥1且小于或等于所述换位阶T；其中基于所述频率分辨率因子Q确定所述分析滤波器组的所述频率分辨率Δf与所述持续时间DA的乘积的值。2.根据权利要求1所述的系统，其中其中合成滤波器组具有持续时间DS的合成窗。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中非线性处理单元(502，650)根据两个连续的分析子带信号来确定合成子带信号。4.根据权利要求1或2所述的系统，其中乘积Δf·DA的值满足其中T＞Q。5.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述系统仅仅包括单个分析滤波器组(501)和用于产生所述经换位的时域输出信号的单个合成滤波器组(504)。6.根据权利要求1或2所述的系统，其中分析滤波器组(501)的乘积ΔfDA的值等于所述合成滤波器组(504)的乘积QΔfDs的值，其中合成滤波器组具有持续时间DS的合成窗。7.根据权利要求1或2所述的系统，其中：-所述分析滤波器组包括分析变换单元(601)，所述分析变换单元(601)用于执行傅立叶变换、快速傅立叶变换、离散傅立叶变换、小波变换中的一个；并且-所述合成滤波器组包括用于执行相应的逆变换的合成变换单元(602)。8.根据权利要求2所述的系统，其中所述分析窗(611)和/或合成窗(612)是下列中的一个：-高斯窗；-余弦窗；-汉明窗；-汉宁窗；-矩形窗；-巴特利特窗；-勃勒克曼窗。9.根据权利要求1或2所述的系统，进一步包括：-第二非线性处理单元(502)，其被配置基于所述多个分析子带信号中的至少一些来确定第二组合成子带信号，其中通过第二换位阶T2使所述多个分析子带信号中的所述至少一些相移；其中所述换位阶T和所述第二换位阶T2不同；和-组合单元(503)，其被配置用于组合所述一组合成子带信号与所述第二组合成子带信号；从而产生组合的一组合成子带信号作为所述合成滤波器组(602)的输入。10.根据权利要求9所述的系统，其中：-所述组合单元(503)被配置用于叠加对应于交叠频率范围的所述一组合成子带信号的合成子带信号与所述第二组合成子带信号的合成子带信号。11.根据权利要求1或2所述的系统，其中：-所述分析滤波器组(501)具有数量为KA个的分析子带，KA＞1，其中k是分析子带指数，k＝0，...，KA-1；并且-所述合成滤波器组(504)具有数量为NS个的合成子带，NS＞0，其中n是合成子带指数，n＝0，...，NS-1。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述非线性处理单元(502、650)被配置用于从所述多个分析子带信号的第k个分析子带信号与第k+1个分析子带信号确定所述一组合成子带信号的第n个合成子带信号。13.根据权利要求12所述的系统，其中所述非线性处理单元(502、650)被配置用于：-确定所述第n个合成子带信号的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·威勒姆斯，P·埃斯特兰德，
申请(专利权)人：杜比国际公司，
类型：发明
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