[发明专利]音频信号重采样方法/装置以及音频信号编/解码器

说明书

本发明涉及一种用于在音频信号编码或解码中对音频信号重采样的方法。该方法针对每个有待重采样的信号块包括以下步骤：‑通过自适应线性预测来确定(E401)未来信号样本的数量，此数量是根据所选择的重采样延迟来限定的；‑至少根据该当前块的多个样本以及所确定的多个未来信号样本而构建(E402)重采样支持向量；‑将重采样滤波器应用(E403)于该重采样支持向量的多个样本。本发明还涉及一种实现所描述的方法的重采样装置、包括至少一个装置的编码器和解码器。

技术领域

本发明涉及对音频信号进行处理以便对其进行传输或存储。更具体地，本发明涉及在对音频信号进行编码或解码时采样频率的变化。

背景技术

存在许多技术用于压缩(有损耗)音频信号(如语音或音乐)。编码可以直接在输入信号的采样频率下进行，如例如在ITU-T建议G.711或G.729 中那样，其中，在8kHz下对输入信号进行采样，并且编码器和解码器在此同一个频率下进行操作。

然而，一些编码方法使用采样频率的变化来例如降低编码的复杂度、根据不同的有待编码的频率子带对编码进行适配、或者对输入信号进行转换以使其与编码器的预定义内部采样频率相对应。

在ITU-T建议G.722中定义的子带编码中，在16kHz上的输入信号被划分成由ADPCM(自适应差分脉冲编码调制)型编码器单独编码的2个子带(在8kHz下进行采样)。这种划分成两个子带是由23阶的具有有限脉冲响应的二次模镜像滤波器组所实施的，其理论上产生16毫秒23个样本的分析合成延迟(编码器+解码器)；该滤波器组是用多相实现方式来实现的。 G.722中划分成两个子带使得可以根据其先验感知重要性来以预定方式向这两个子带分配不同的比特率，并且还通过在较低频率下执行两个ADPCM型编码器来降低总体编码复杂度。然而，与直接ADPCM编码相比较，其引起了算法延迟。

已知各种用于通过使用(例如并且以非详尽的方式)FIR(有限脉冲响应)滤波器、IIR(无限脉冲响应)滤波器或多项式插值(包括样条)来改变数字信号的采样频率(又称为重采样)的方法。可以在例如R.W.沙费尔 (R.W.Schafer)、L.R罗宾纳(L.R.Rabiner)的文章“Digital Signal Processing Approach to Interpolation(插值的数字信号处理法)”电气与电子工程师协会会报，第61卷，第6期，1973年6月，692-702页中找到对常规重采样方法的综述。

FIR滤波器(对称型)的优点在于其简化的实现方式并且——受制于某些条件——在于确保线性相位的可能性。线性相位滤波使得可以保存输入信号的波形，但其还可能伴有可能在瞬态产生前回波型伪信号的时间扩展(或振荡)。本方法引起一般大约1毫秒到几毫秒的延迟(其取决于脉冲响应的长度)以确保适当的滤波特性(带宽中的纹波、足以消除混叠图像或频谱图像的抑制水平……)。

通过IIR滤波器进行采样的替代方案一般产生非线性相位，除非通过如在例如P.A.雷加利亚(P.A.Regalia)、S.K.密特拉(S.K.Mitra)、P.P.威德亚纳森(P.P.Vaidyanathan)的以下文章中所描述的附加全通滤波级与 MATLAB软件的“iirgrpdelay”例程的示例性实现方式一起对相位进行补偿：“The Digital All-PassFilter:A Versatile Signal Processing Building Block”(数字全通滤波器：通用信号处理构造块)，电气与电子工程师协会会报，第76 卷，第1期，1988年1月；IIR滤波器一般具有较低阶但在定点表示法中实现起来更加复杂，滤波器的状态(或记忆)针对递归部分能够达到较高的动态值，并且如果采用通过全通滤波进行相位补偿，则这个问题被放大。