[发明专利]组合换位滤波器组的过采样

说明书

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，发明名称为“组合换位滤波器组的过采样”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明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。

背景技术

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（Digital RadioMondiale）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Eureka DAB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（transposition order）。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。

本发明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。

发明内容

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D_A。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。