[发明专利]高效组合谐波转置

说明书

本专利申请是2010年5月25日提交的PCT专利申请号为PCT/EP/2010/057176、国家申请号为201080023086.X、发明名称为“高效组合谐波转置”的专利申请的分案申请，其全部内容通过引用合并于本申请中。

技术领域

本公开涉及利用用于高频重建(HFR)的谐波转置方法的音频编码系统，并且涉及谐波失真的生成向处理信号添加亮度的数字效果处理器，例如，所谓的激励器。特别地，本文件涉及用于实施高频重建的低复杂度方法。

背景技术

在专利文件WO98/57436中作为用以根据音频信号的较低频带重新创建高频带的方法建立了转置的概念。可以通过在音频编码中使用此概念获得比特率的可观节省。在基于HFR的音频编码系统中，向核心波形编码器呈现也称作信号低频分量的低带宽信号，并且在解码器侧使用描述高频分量目标频谱形状的很低比特率的额外边信息和信号转置重新生成也称作信号高频分量的较高频率。对于核心编码信号(即，低频带信号或低频分量)的带宽窄的低比特率，重新创建具有在感知上合意的特性的高频带信号(即，高频分量)变得越来越重要。专利文件WO98/57436中定义的谐波转置在交叉频率低的状况中(即，在具有低频带信号的低上频率的状况中)对于复杂音乐素材表现良好。谐波转置的原理是将频率为ω的正弦曲线映射到频率为Tω的正弦曲线，其中，T＞1是定义转置的阶次(即，转置阶)的整数。相比于此，基于单边带调制(SSB)的HFR将频率为ω的正弦曲线映射到频率为ω+Δω的正弦曲线，其中，Δω是固定频移。在给定带宽低的核心信号(即，上频率低的低频带信号)的情况下，SSB转置通常将会造成不协调的响声产物，这会因此相比于谐波转置而言不利。

为了达到改进的音频质量并为了合成高频带信号的所需带宽，谐波HFR方法通常采用若干阶次的转置。为了实施不同转置阶的多个转置，现有技术解决方案在分析阶段或合成阶段中或者在这两个阶段中需要多个滤波器组。通常，每个不同转置阶需要不同滤波器组。此外，在核心波形编码器在较之最终输出信号的采样率而言的较低采样率工作的状况中，通常存在用以将核心信号转换到输出信号采样率的额外需求，通常通过添加再一滤波器组实现该核心信号的上采样。总而言之，计算复杂性随着不同转置阶的数量增加而显著增加。

发明内容

本发明通过使得若干谐波转置器、或者一个或若干谐波转置器和上采样器能够共享分析和合成滤波器组对提供用于减小谐波HFR方法复杂性的方法。提出的频域转置可以包括非线性修改子频带信号从分析滤波器组向合成滤波器组的选定子频带中的映射。对子频带信号的非线性运算可以包括乘法相位修改。此外，本发明提供HFR系统的各种低复杂性设计。

根据一个方面，描述了被配置为根据信号的低频分量生成信号的高频分量的系统。该系统可以包括被配置为根据信号的低频分量提供分析子频带信号组的分析滤波器组；其中，该分析子频带信号组通常包括至少两个分析子频带信号。分析滤波器组可以具有频率分辨率Δf以及分析子频带的数量L_A，L_A＞1，其中，k是分析子频带索引，k＝0、…、L_A－1。特别地，分析滤波器组可以被配置为提供包括幅度样本和相位样本的一组复杂有价值分析子频带信号。

系统可以进一步包括被配置为使用转置阶P根据分析子频带信号组确定合成子频带信号组的非线性处理单元；其中，合成子频带信号组通常包括分析子频带信号组中相移了根据转置阶P得出的量的部分。换言之，可以基于分析子频带信号组中相移了根据转置阶P得出的量的部分确定合成子频带信号组。可以通过将分析子频带信号的相位样本乘以根据转置因子P得出的量实现分析子频带信号的相移。这样，合成子频带信号组可以对应于分析子频带信号组中的部分或子集，其中，子频带样本的相位已被乘以根据转置阶得出的量。特别地，从转置阶得出的量可以是转置阶的分数。

系统可以包括被配置为根据合成子频带信号组生成信号的高频分量的合成滤波器组。合成滤波器组可以具有频率分辨率FΔf；F是分辨率因子，例如，整数值，F≥1；以及合成子频带的数量可以为L_S，L_S＞0，其中，n是合成子频带索引，n＝0、…、L_S－1。转置阶P可以与分辨率因子F不同。分析滤波器组可以采用分析时间步长Δt_A，合成滤波器组可以采用合成时间步长Δt_S；分析时间步长Δt_A和合成时间步长Δt_S可以相等。