用于使用交叠范围中的组合来处理音频信号的装置及方法_4

文档序号:9794131阅读:来源:国知局
00限定的框中图5a所示的元件501至506的全部或仅其一部分。优选地, 处理器100包含修改器,用于通过使用至少一个第一修改值102来修改被示出为的序列 中的第一块,以获得第一经修改块551。优选地,由增益乘法器510执行所述修改,其中增益 乘法器510可以用数字或模拟方式或以任何其他合适方式实现。此外,该修改器配置为使用 至少一个第二修改值106来修改被示出为Xj(k)的第二块,以获得第二经修改块552。优选 地,再次由乘法器509来执行这种修改,其中可以用与乘法器510相同或不同的方式来实现 乘法器509。此外,将修改器配置用于使用至少一个第一修改值102来修改第二块h(k)以获 得第三经修改块553,其中可以再次由乘法器508来执行这种修改,可以用相对乘法器510或 509相同或不同的方式来实现乘法器508。
[0165] 此外,所述修改器配置为使用至少一个第二修改值106(即,X」(k))来修改第一块 XH以获得第四经修改块554。优选地,由乘法器507来再次产生所述第四经修改块554,其中 可以用相对乘法器510、509、508相同或不同的方式来实现乘法器507。
[0166] 此外,处理器100优选地包含频谱-时间转换器,用于将第一至第四经修改块551至 554转换成对应时间表示561、562、563、564。具体地,该频谱-时间转换器实现为包含产生对 应第一至第四经修改块561至564的頂DCT块501、502、503、504。该频谱-时间转换器可以实 现为包含图2b的真实元件212(频率-时间转换器)、213(用于迭出的折迭器)和214(合成开 窗口器)的IMDCT算法。然而,该频谱-时间转换器可以实现为任何其他混迭减少的变换器, 所述变换器在其输出处产生时域采样值块,所述时域采样值块相较于所述变换器输入处的 样本数目,具有更多数目的样本。
[0167] 备选地,对于计算高效的实现方案,无法可以计算完整IMDCT或整个混迭减少的逆 变换,而是仅计算含有混迭减少的或混迭消除的信号的时间片段。根据此思路,例如,在 頂DCT的情况下,可以省略一个迭出操作及一半的合成开窗口操作。因此,该处理器可以配 置为用于执行具有交叠范围的交迭变换,其中该处理器配置为仅用于执行影响交叠范围中 的值的操作,而不用于执行不影响交叠范围中的值的操作。结合图2b,不影响交叠范围的操 作是影响在先块的第一半部分和当前块的第二半部分的块213的迭出操作。此外,对于这种 高效的实现方案,针对在先块的第一半部分和当前块的第二半部分的对应开窗口操作并非 是必要的。这是由于仅将在先块的第二半部分和当前块的第一半部分用于交叠范围的事 实。
[0168] 在图5a的实施例中,输入至頂DCT块的样本的数目等于N,由頂DCT块输出的样本的 数目是2N。然而,只要由频谱-时间转换器输出的样本的数目大于输入至相应频谱-时间转 换器的频域样本的数目,就可以实现与其他交叠因子相对应的其他数值比率。
[0169] 此外,频谱-时间转换器可以实现为含有针对待转换的每个单独信号的单独频谱 时间转换器,或可以包含单个频谱时间转换器(诸如,只有图5a的块501)和对应序列控制 器,以便依次逐个地变换经修改块。
[0170] 此外,处理器100包含交叠加法器,用于将第一经修改块561与第三经修改块563的 表示交叠相加,以获得不含混迭的或至少混迭减少的第一结果信号104。
[0171] 此外,交叠加法器配置为用于将第二经修改块562与第四经修改块564的时间表示 交叠相加,以获得同样不含混迭的或至少混迭减少的第二结果信号108。由交叠加法块505 来执行针对第一和第三时间表示的交叠相加操作,并由另一交叠相加块506来执行针对第 二和第四经修改块的时间表示(即,针对线缆562及564上的信号)的另一交叠相加操作。此 外,交叠加法器可以具有单独的这种块或单个块以及对应序列控制,或可以以任何其他可 想象方式来实现以便获得所定义结果。优选地,块505、506的每一个都实现为在图2b的背景 下描述的对应块215。
[0172] 优选地,图5a的组合器110配置为通过淡出第一结果信号104并通过淡入第二结果 信号108,来组合第一结果信号与第二结果信号。为此,提供针对第一结果信号104的淡出块 520和针对第二结果信号的淡入块521。可以由在图5a中被示出为单独组件的加法器522来 执行实际组合。然而,应强调的是,组合器510的实际操作优选是加权线性组合,其中对于每 个样本,淡出函数520提供特定加权因子,然后将用该加权因子进行加权的对应样本与通过 用淡入函数521针对所述对应样本提供的加权因子进行加权的另一结果信号的对应样本相 加。
[0173] 如所概述,处理器100配置为在执行频谱-时间转换时执行IMDCT操作,且这种 頂DCT操作可以包含块212、213、214的功能,但可以以任何其他方式来实现该HffiCT操作,且 熟知许多有效MDCT算法,所述算法基本上获得与在图2a和2b的背景下讨论的结果相同的 结果。
[0174] 此外,处理器100配置为在计算如图Id的170所示的交叠范围中的第一和第二结果 信号时,执行交叠相加处理操作505、506。此外,组合器104被配置为在组合范围中(即,例 如,在这种组合范围等于交叠范围的情况下,是交叠相加范围)组合所述第一和第二结果信 号。
[0175] 因此,应强调,还可以将图Id视为表示由合成侧上的块215执行的交叠相加操作。 那么,图Id中的每个"时间部分"表示由图2b的合成开窗口器214输出的块,并且将在一个经 开窗口块的交叠范围中的样本与在下一经开窗口块的交叠范围中的样本相加。此外,根据 需要,用由诸如520的淡出函数和淡入函数522提供的加权因子对对应样本进行加权。例如, 当第一时间部分与经开窗口块相对应时,那么在图Id的交叠范围170中,第一时间部分可以 在交叠范围期间淡出,与此同时第二时间部分可以在交叠范围内淡入。因此,淡出函数可以 提供优选地以线性方式从1减小至〇并在从1至N的样本数目上均等分布的淡出因子。因此, 当经开窗口块的长度为2N时,则可以将1与0之间的区间分成N个相等的区间,且对于每个区 间,可以将淡出因子确定为例如每个区间的中心。类似地,淡入函数可以是提供同样具有N 个相等的区间的从〇至1线性增加的淡入因子的函数。
[0176] 然而,可以应用除了线性函数之外的其他函数,且优选的是对于每个样本,样本的 淡入因子与所述样本的淡出因子的总和等于1,使得淡入/淡出(或总体上,平滑转换)并不 导致音频信号的振幅或响度变化。因此,针对平滑转换范围中的每个样本的淡出部分与淡 入部分的总和是恒定的,且优选等于1。
[0177] 优选地,在图5b的背景下,将本发明应用于带宽填充功能性的背景中。带宽扩展意 味着扩展输入信号的带宽,使得由带宽扩展技术产生的输出信号通常具有比输入信号更高 的带宽。然而,另一方面,还存在带宽填充技术,所述带宽填充技术未必增加带宽但填充输 入信号内的频谱洞。当将上频率带视为"频谱洞"时,则带宽填充功能性与带宽扩展技术相 似。然而,如果存在相对于频率位于频谱值范围下方的输入信号频谱洞,则带宽填充功能性 不扩展带宽,该技术的结果与输入具有相同带宽。在这种背景下,例如,SBR是带宽扩展技术 的示例,智能间隙填充(IGF)是不必增加输入信号的带宽的一般带宽填充功能性的示例。
[0178] 优选地,处理器100配置为应用具有修补函数的带宽填充功能性,以将频谱值自源 范围300修补至目标范围334,且该处理器配置为在计算第一和第二结果信号时应用该修补 函数。例示性地,图3c示出用于根据具有高分辨率或表示源范围的一系列频谱值块产生在 带宽填充范围或目标范围内的一系列频谱值块334的修补器。该修补器在图3c中被表示为 332,并且可以实现为应用如上所示的修补函数P(k)。可选性地,如图3c所示,在应用带宽填 充功能性的情况下,处理器100与组合器110的结构在不考虑以下事实的情况下与未应用带 宽填充时的结构相同:图5b中的334所示的一系列频谱值块是图3c的修补器的输出,且增益 因子102、106,或概括性地,针对每个块的修改因子,是由诸如频带复制、智能间隙填充或任 何其他带宽填充功能性的一些带宽填充功能性来定义的。因此,修补器332可以是处理器的 一部分或可以实现为应用于处理器的输入处的预处理级。
[0179] 因此,用于处理音频信号的装置包含修补器,该修补器作为处理器100的一部分或 作为在图la的处理器100之前应用于信号处理方向的块,其中该修补器配置为用于根据针 对第一块的修补函数在使用来自不同频率范围(即,来自源范围)的频谱值的带宽填充范围 中产生第一块,且该修补器附加地配置为根据针对第二块的修补函数(其可以是相同的修 补函数或不同的修补函数)在使用来自不同频率区或源区的频谱范围的带宽填充范围或目 标范围中产生第二频谱值块。
[0180]此外,如在图5a或5b的背景下已讨论地,该处理器配置为执行类似乘法的功能性 510、509、508、507,以便通过使用作为修改值的增益函数或增益值来修改第一和第二块。 [0181]在图3a和3b的背景下讨论了本发明的第二方面的另一实施例。
[0182] 图3a和3b都示出了用于处理包含一系列频谱值块114的音频信号的装置。每个实 现方案均包含处理器150,用于使用针对一系列块114中的第一块的至少一个第一修改值 102和针对所述一系列块中的第二块的至少一个不同第二修改值来计算受混迭影响的信号 154。优选地,用于计算受混迭影响的信号的处理器的功能性包含增益修改器,用于使用至 少一个第一修改值来修改第一块以获得第一经修改块351。优选地,由乘法器310来执行这 种修改,但是仍可以如在图5的对应乘法器510的背景下所讨论地实现乘法器310。此外,增 益修改器配置为用于使用至少一个第二修改值106来修改第二块h(k)以获得第二经修改 块352。可以再次由乘法器309来执行这种修改,其中同样可以如乘法器510的背景下所讨论 地实现乘法器309。为了产生受混迭影响的信号,处理器150包含用于将第一和第二经修改 块转换成时域表示361、362的频谱-时间转换器,且附加地包含配置为用于将第一和第二块 的时域表示(即,361和362)交叠相加以获得受混迭影响的信号154的交叠加法器。
[0183] 此外,该处理器还配置为用于估计混迭误差信号。为此,处理器150包含被示出为 乘法器308和307的增益修改器的另一功能性,以便使用至少一个第一修改值102或至少一 个第二修改值106来修改第一块和第二块,以获得第三经修改块353和第四经修改块354。
[0184] 此外,示出为303和304的频谱-时间转换器分别将第三经修改块353和第四经修改 块354转换成时域表示363和364,然后由用于将第三和第四经修改块的时域表示交叠相加 的交叠加法器来处理这种第三和第四经修改块,以便获得混迭误差信号158。
[0185] 为了操控混迭误差信号158以获得与受混迭影响的信号158的良好组合,组合器包 含用于应用窗口函数的开窗口器330及用于对信号进行时间反转的时间反转块340。
[0186] 在频域中(即,在执行块303和304的频谱-时间转换之前的处理器中)应用增益修 改值之间的差。为此,参考图3a。具体地,在该实施例中,处理器包含增益修改器,增益修改 器配置为用于使用至少一个第一修改值与至少一个第二修改值之间的差经由乘法器307来 修改第一块xn,其中优选的,针对每个频率值或频谱值(如由图3a的索引k所示)计算所述 差。此外,增益修改器配置为用于在乘法器308内使用所述差125来修改第二块,以便获得第 三经修改块353和第四经修改块354。在图3a所示的实施例中,组合器包含窗口330和时间反 转 340。
[0187] 尽管示出了组合器内的处理操作的顺序,使得开窗口器330在时间反转340之前沿 信号流方向进行操作,但应清楚,这种元件的操作的顺序还可以是反转的。
[0188] 因此,图3a的处理器150使得增益修改器使用至少一个第一修改值或至少一个第 二修改值来修改第一块和第二块。图3a的修改由于如下事实引发两个修改值:实际上将两 个修改值之间的差用于例如由乘法器308、307执行的修改,其中增益差在图3a中由125标 识。
[0189] 此外,如所概述,优选地,应用开窗□操作330和时间反转操作340。然而,对于其他 实现方案(例如,当以不同方式实现频谱-时间变换时),可能完全不必要应用时间反转340。
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