[发明专利]在用于音频信号的基于相角声码器的带宽扩展中改善的幅值响应和时间对准

说明书

技术领域

背景技术

利用相角声码器[1-3]或其它用于时间或音高修改演绎法则的技术，例如同步化重迭加法（SOLA），音频信号例如可就回放速率做修改，其中保留原先音高。此外，这些方法可用来进行信号变换，同时维持原始回放持续时间。后者可通过下述方式实现：使用整数因子延伸该音频信号，随后，施加相同因子调整经延伸的信号的回放速率。对于时间离散信号，假设取样率维持不变，则后者对应于时间延伸音频信号有关该延伸因子的向下取样。

基于例如[4-5]的带宽扩展方法的相角声码器取决于所需要的总带宽，而产生可变数目的频带受限制的子带（补丁），其加总形成具有所需总带宽的和（sum）信号。

由相角声码器应用所得的单一补丁的时间对准变成特殊挑战。一般而言，这些补丁具有不同持续时间的时间延迟。原因在于相角声码器的窗设置在取决于延伸因素的固定中继段（hop）大小，因此每一个体补丁具有预定的持续时间的延迟。这导致带宽扩展的和信号的频率选择性时间延迟。由于这种频率选择性延迟影响总体信号的垂直相干性性质，其对带宽扩展方法的瞬时响应产生负面影响。

考虑个体补丁，出现另一项挑战，缺乏交叉频率相干性对相角声码器的幅值响应造成负面影响。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于产生带宽扩展的音频信号，其提供改进的音频质量的构想。

该目的通过根据权利要求1中的用于产生带宽扩展的音频信号的装置、根据权利要求19中的用于产生带宽扩展的音频信号的方法或根据权利要求20的计算机程序而实现。

一种用于由输入信号产生带宽扩展的音频信号的装置包括用于由该输入信号产生一个或多个补丁信号的补丁产生器。该补丁产生器被配置用以对来自分析滤波器组的子带信号执行时间延伸，且还包括用以使用取决于滤波器组-通道的相角校正调整子带信号的相角的相角调整器。

本发明的又一优点为避免由用于带宽扩展的相角声码器类似结构或用于带宽扩展的其它结构通道对幅值响应所导入的负面冲击。

本发明的又一优点为获得例如利用相角声码器或相角声码器类似结构而形成个体补丁的最佳化幅值响应。在又一实施例中，也可解决个体（individual）补丁的时间对准的问题，但可施加在补丁内的相角校正，亦即在使用一个且同一变换（transposition）因子处理的子带信号中的相角校正，有或无对补丁整体内的全部子带信号有价值的时间校正。

本发明的实施例为一种利用相角声码器所形成的单一补丁的幅度响应及时间对准最佳化的新颖方法。这种方法基本上包括在复杂调制滤波器组实现中对变换子带的相角校正的选择，及包括因具有不同变换因子的相角声码器所导致的将额外时间延迟导入单一补丁。导引至特定补丁的额外延迟的持续时间取决于所施加的变换因子且可经理论上测定。可选地，延迟经调整使得施加狄拉克（Dirac）脉冲输入信号，在频谱图表示型态，每个补丁的经变换的狄拉克脉冲的时间重心对准同一个时间位置。

许多方法通过单一变换因子进行音频信号的变换，诸如相角声码器。若须组合若干经变换信号，则可校正不同输出信号间的时间延迟。各补丁间的正确垂直对准为这些演绎法则的有用的但非必要部分。只要不考虑瞬时（transients）则如此无害。本领域现况参考文献尚未能解决不同补丁的正确对准问题。

利用相角声码器的频谱变换并未保证保护（preserve）瞬时的垂直相干性。此外，在高频率频带出现后回声，原因在于在相角声码器所利用的重迭加法以及促成和（sum）信号的单一补丁的不同时间延迟。因此期望对准各补丁，使得带宽扩展参数后处理可探勘各补丁间的更佳垂直对准。藉此使得涵盖回声前至回声后的整个时间跨幅变成最小化。

相角声码器通过在复杂调制滤波器组的分析/合成对域内子带样本的乘法整数相角调制而典型地实现。此程序并未自动保证来自各合成子带的所得输出贡献的相角的适当对准，如此导致相角声码器的非平坦幅值响应。此缺陷导致变换慢正弦扫掠的时间变化幅值。就一般音频的音频质量而言，缺点为输出信号被调制效应着色。

附图说明

后文将就附图讨论本发明的优选实施例，附图中：

图1示出低通滤波狄拉克脉冲的频谱图；

图2示出以变换因子2、3及4的业界现况狄拉克脉冲变换的频谱图；

图3示出以变换因子2、3及4作狄拉克脉冲的时间对准变换的频谱图；

图4示出以变换因子2、3及4作狄拉克脉冲的时间对准变换及延迟调整的频谱图；

图5示出具有不良调整相角（phase）的慢正弦扫掠的时间图；