[发明专利]产生HOA信号的混合的空间/系数域表示的方法和设备

说明书

公开了产生HOA信号的混合的空间/系数域表示的方法和设备。存在针对被称为HOA的高阶Ambisonics的两种表示：空间域和系数域。本发明从HOA信号的系数域表示产生混合的空间/系数域表示，其中，所述HOA信号的数目是可变的。系数域信号的矢量被分离为具有常数个HOA系数的系数域信号的矢量和具有可变数目的HOA系数的系数域信号的矢量。常数个HOA系数矢量被变换为相应的空间域信号矢量。为了便于高质量编码，在不产生信号不连续性的情况下，对系数域信号的可变数目的HOA系数矢量进行自适应归一化，并将其与空间域信号的矢量复用。

本申请是申请号为201480038940.8，申请日为2014年6月24日，题为“用于从HOA信号的系数域表示产生所述HOA信号的混合的空间/系数域表示的方法和设备”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于从HOA信号的系数域表示产生所述HOA信号的混合的空间/系数域表示的方法和设备，其中，HOA信号的数目能够是可变的。

背景技术

被表示为HOA的高阶Ambisonics(高保真度立体声响复制)是对二维或三维声场的数学描述。声场可以通过麦克风阵列捕捉，从合成声源设计，或者可以是这二者的组合。HOA可以被用作针对二维或三维环绕声的传送格式。与基于扩音器的环绕声表示相比，HOA的优点在于在不同扩音器布置上再现声场。因此，HOA适于通用音频格式。

通过HOA阶确定HOA的空间分辨率。该阶定义描述声场的HOA信号的数目。存在针对HOA的两种表示，它们被分别称为空间域和系数域。在通常情况下，HOA最初在系数域中表示，并且这种表示可以通过矩阵乘法(或变换)被转换到空间域，如EP 2469742 A2中的描述。空间域包括与系数域中相同的信号数目。然而，在空间域中，每个信号与方向相关，其中，方向均匀地分布在单位球体上。这有利于分析HOA表示的空间分布。系数域表示以及空间域表示都是时间域表示。

发明内容

在下文中，基本上，目的在于尽可能地使用空间域用于HOA表示的PCM传输，以针对每个方向提供相同的动态范围。这意味着在空间域中的HOA信号的PCM样本必需被归一化到预定义的值范围中。然而，这种归一化的缺点在于：空间域中的HOA信号的动态范围比系数域中的小。这是由于从系数域信号产生空间域信号的变换矩阵而造成的。

在一些应用中，在系数域中传输HOA信号，例如在EP 13305558.2中描述的处理中，在系数域中传输所有信号，因为常数个HOA信号和可变数目的额外HOA信号将被传输。但是，如以上提到的且在EP 2469742 A2中所示，系数域中的传输不是很有益的。作为解决方案，可以在空间域中传输常数个HOA信号，并且在系数域中仅传输可变数目的额外HOA信号。在空间域中的额外HOA信号的传输是不可能的，因为时变数目的HOA信号将导致时变的系数到空间域变换矩阵，并且可能在所有的空间域信号中发生不连续性，这对于PCM信号的后续感知编码而言是欠佳的。

为了确保这些额外HOA信号的传输而不超过预定义的值范围，可以使用可逆的归一化处理，该处理被设计为防止这种信号不连续性，并且还实现逆参数的高效传输。

关于针对PCM编码的两个HOA表示的动态范围和HOA信号的归一化，可以在下文中得出这种归一化应该在系数域中发生还是在空间域中发生。

在系数时域中，HOA表示包括连续帧的N个系数信号d_n(k)，n＝0，...，N-1，其中，k表示样本索引，n表示信号索引。

这些系数信号被收集在矢量d(k)＝[d₀(k)，...，d_N-1(k)]^T，以获得紧凑的表示。

通过在EP 12306569.0中定义的N×N变换矩阵来执行到空间域的变换：