[发明专利]用于音频信号的复指数调制滤波器组

说明书

本申请涉及一种用于音频信号的复指数调制滤波器组。本文提出的用于改进低延迟调制数字滤波器组的方法运用不对称低通原型滤波器的调制和用于优化这一滤波器的系数的新方法。另外给出用于(64)通道滤波器组的具体设计，该滤波器组使用(640个)系数的原型滤波器长度和(319个)样本的系统延迟。该方法例如在使用滤波器组作为谱均衡器时明显减少由于子频带信号的独立修改而出现的混叠所致的非自然因素。该方法优选地用在标准PC或者数字信号滤波器(DSP)上运行的软件来实施、但是也可以硬编码于定制芯片上。该方法赋予针对在高频重建(HFR)或者参数立体声系统中使用的各类数字均衡器、自适应滤波器、多频带压缩扩展器和谱包络调节滤波器的改进。

本申请是申请号为201510504756.4，分案提交日为2015年8月17日，发明名称为“低延迟调制滤波器组”的中国专利申请的分案申请，该中国专利申请No.201510504756.4是国家申请号为201080008058.0，进入中国国家阶段的日期为2011年8月16日，发明名称为“低延迟调制滤波器组”的PCT申请的分案申请。

技术领域

本文涉及调制子采样数字滤波器组以及用于设计这样的滤波器组的方法和系统。具体而言，它提供一种用于接近理想构造的低延迟余弦或者复指数调制滤波器组的新设计方法和装置，该滤波器组被优化用于抑制由于修改谱系数或者子频带信号而出现的混叠。另外给出一种用于64通道滤波器组的具体设计，该滤波器组使用640个系数的原型滤波器长度和319个样本的系统延迟。

背景技术

本文的教导可以适用于如例如在A.J.S.Ferreira、J.M.N.Viera的“An Efficient20Band Digital Audio Equalizer”(AES Preprint,98^thConvention 1995February 25-28Paris,N.Y.,USA)中概述的数字滤波器；如例如在A.Gilloire、M.Vetterli的“AdaptiveFiltering in Subbands with Critical Sampling:Analysis,Experiments,andApplication to Acoustic Echo Cancellation”(IEEE Transactions on SignalProcessing,vol.40,no.8,August,1992)中概述的自适应滤波器；多频带压缩扩展器；以及利用高频重建(HFR)方法的音频编码系统；或者运用所谓参数立体声技术的音频编码系统。在后两个例子中，数字滤波器组用于自适应调节音频信号的谱包络。一种示例HFR系统是例如在WO 98/57436中概述的谱频带复制(SBR)系统，并且例如在EP1410687中描述了一种参数立体声系统。

在包括权利要求书的本公开内容全文中，“子频带信号”或者“子频带样本”这些表达表明来自数字滤波器组的分析部分的一个或者多个输出信号或者一个或者多个输出样本或者来自基于变换的系统的正向变换(即对时域数据进行操作的变化)的输出。用于这样的正向变换的输出的例子是来自加窗数字傅里叶变换(DFT)的频域系数或者来自改型离散余弦变换(MDCT)的分析级的输出样本。

在包括权利要求书的本公开内容全文中，“混叠”这样的表达表明由于子采样数字滤波器组中的抽选和插值(可能与子频带样本的修改(例如衰减或者量化)组合)而产生的非线性失真。

数字滤波器组是两个或者更多并联数字滤波器的汇集。该分析滤波器组将传入信号拆分成称为子频带信号或者谱系数的多个单独信号。当每单位时间的子频带样本总数与用于输入信号的每单位时间的子频带样本总数相同时，临界地采样或者最大程度地抽选滤波器组。所谓合成滤波器组将子频带信号组合成输出信号。一种常见类型的临界采样的滤波器组是余弦调制滤波器组，其中通过低通滤波器(所谓原型滤波器)的余弦调制来获得滤波器。余弦调制滤波器组赋予有效实施方式并且常用于自然音频编码系统中。关于更多细节，参阅K.Brandenburg的“Introduction to Perceptual Coding”(AES,CollectedPapers on Digital Audio Bitrate Reduction,1996)。