[发明专利]子带处理单元以及生成合成子带信号的方法

说明书

本申请是申请日为2011年1月5日、申请号为“201180006569.3”、发明名称为“改进的基于子带块的谐波换位”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本文档涉及使用谐波换位(harmonic transposition)方法用于高频重建(HFR)的音频源编码系统，以及谐波失真的产生向所处理的信号添加亮度的数字效果处理器(例如激励器)，以及用所维护的频谱内容延长信号持续时间的时间拉伸器。

背景技术

在WO 98/57436中，作为根据音频信号的低频带重建高频带的方法，建立了换位的概念。在音频编码中使用该概念，可以获得比特率的实质性节省。在基于HFR的音频编码系统中，向核心波形编码器呈现低带宽信号，在解码器侧使用换位和描述目标频谱形状的非常低的比特率的附加侧信息来重新生成较高的频率。对于核心编码信号的带宽窄的低比特率，重建具有在感知上舒适的特性的高带变得越来越重要。在WO 98/57436中定义的谐波换位在具有低交叉频率的情形下对于合成音乐材料表现良好。通过引用将文档WO 98/57436合并于此。谐波换位的原理是，将频率为ω的正弦波映射到频率为的正弦波，其中，是定义换位的阶次的整数。与此对比，基于单边带调制(SSB)的HFR将频率为ω的正弦波映射为频率为ω+Δω的正弦波，其中，Δω是固定频移。给定具有低带宽的核心信号，一般会由于SSB换位产生不协调的振铃假象(ringing artifact)。由于这些假象，基于谐波换位的HFR通常优于基于SSB的HFR。

为了达到提高的音频质量，高质量的基于谐波换位的HFR方法一般利用使用精细频率分辨率和高度过采样的复调制滤波器组，以达到所需的音频质量。通常利用精细频率分辨率来避免由于对可以被视为多个正弦波之和的不同子带信号的非线性处置或者处理而出现的不希望的互调制失真。使用足够窄的子带，即使用足够高的频率分辨率，高质量的基于谐波换位的HFR方法的目的在于在每个子带中最多具有一个正弦波。其结果是，可以避免由非线性处理导致的互调制失真。另一方面，为了避免可能由滤波器组和非线性处理导致的混杂(alias)类型的失真，时间上的高度过采样可能是有利的。另外，为了避免由于对子带信号的非线性处理而导致的瞬态信号的前回声，可能需要频率上的一定程度的过采样。

此外，基于谐波换位的HFR方法通常利用基于两个滤波器组块的处理。基于谐波换位的HFR的第一部分一般利用使用高频率分辨率以及使用时间和/或频率过采样的分析/合成滤波器组，以根据低频信号分量生成高频信号分量。基于谐波换位的HFR的第二部分一般利用使用相对粗频率分辨率的滤波器，例如QMF滤波器组，以生成具有希望的谱形状的高频分量，该滤波器组用来对高频分量应用谱边信息或者HFR信息，即进行所谓的HFR处理。滤波器组的第二部分还用来将低频信号分量与修正后的高频信号分量合成，以提供经解码的音频信号。

作为使用两个滤波器组块的序列以及使用利用高频率分辨率以及时间和/或频率过采样的分析/合成滤波器组的结果，基于谐波换位的HFR的计算复杂度可能相对高。因此，需要提供具有降低的计算复杂度的基于谐波换位的HFR方法，其同时针对各种类型的音频信号(例如瞬态和稳态音频信号)提供良好的音频质量。

发明内容

根据一方面，可以使用所谓的基于子带块的谐波换位来抑制由于对子带信号的非线性处理而导致的互调制产物。即，通过对谐波换位器的子带信号进行基于块的非线性处理，可以抑制或者减少子带内的互调制产物。其结果是，可以应用利用使用相对粗的频率分辨率和/或相对低程度的过采样的分析/合成滤波器组的谐波换位。作为示例，可以应用QMF滤波器组。

基于子带块的谐波换位系统的基于块的非线性处理包括对复子带样本的时间块的处理。对复子带样本的块的处理可以包括对复子带样本的共同相位修正和几个经修正的样本的叠加，以形成输出子带样本。该基于块的处理具有抑制或减少否则将针对包含几个正弦波的输入子带信号产生的互调制产物的净效果。