[发明专利]用于音频信号采样率转换的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于音频信号采样率转换的方法和装置，特别用于在对MPEG(运动图像专家组)音频或杜比(DOLBY)AC-3编码信号进行解码采样率转换。

当今存在许多不同的采样率，例如用于压缩光盘的44.1kHz，用于数字录音带(DAT)、数字录像带(数字-VCR)或Sat-TV的32kHz和48kHz，以及用于数字化视频光盘(DVD)音频信号的48kHz或96kHz。因此，如果回放或记录设备的内部采样率不同于要被解码的音频信号的采样率则需要改变该采样率。

通常，执行从较高采样频率到较低采样频率的采样率转换(例如，从48到32kHz)会造成类似于图1中所示的混叠失真。用fs1进行采样的数字信号的示意频谱SPEC1在图1a)中示出。在用fs2＜fs1进行重新采样之后，该数字信号具有如图1b)中所示的频谱SPEC2。重叠区域OV示出已经发生混叠错误的情况。在连续数模转换和适当的低通滤波之后，产生具有如图1c)所示的频谱SPEC3的模拟信号，其中包含严重的混叠失真AL。

现在已知采用称为抗混叠滤波器的一种低通滤波器通过从该数字信号中减少或除去比fs2/2更高的频谱成分可以减少或完全避免这种混叠失真。但是，计算这种抗混叠滤波器需要附加的处理功率，而这种能量是希望可节省的。

本发明的目的是提出一种用于音频信号采样率转换的方法，而不需要采用抗混叠滤波器。该方法通过权利要求1所具体描述的方法来实现。

本发明的另一个目的是提出一种用于执行根据本发明的方法的装置。该目的是通过权利要求7所述的装置来实现的。

理论上说，在频谱编码之前用第一采样频率进行采样，并且在频谱解码之后用小于第一采样频率的第二采样频率进行采样的用于音频信号的采样率转换的方法存在如下事实，即，在频谱解码时超过高频限的信号部分被减小(被良好地抑制)结果被重新采样的信号的带宽小于第二采样频率的一半。

该方法不但完全消除为计算抗混叠滤波器所需的处理功率，而且，减少了所需的解码工作。

在一种优选方案中，该频谱解码算法采用分频段编码。

在这种情况下，如果该分频段编码算法对应于MPEG标准，并且解码被限制为最初的20个分频段，则该算法更加有利。

在进一步的发明中，该频谱编码算法采用某种变换方式变换到频域，例如，离散傅利叶变换(DFT)。

在此种情况下，如果该频谱编码算法对应于AC-3标准，并且频谱线在解码中被降低或设为0，则该算法更为有利。

特别地，用于执行本发明方法的装置包括用于从第一采样率变为第二采样率的数字音频信号的采样率转换的采样率转换器，其中存在这一种事实，即，频-时转换器抑制超过高频限的数字音频信号的信号部分，结果要被重新采样的信号的带宽等于或小于第二采样频率的一半。

如果该装置是用于解码根据MPEG音频或杜比AC-3标准的音频数据时，则本发明更为有用。

下面参照图1和图3描述本发明的实施例。其中：

图2a)具有六个分频段的示意频谱，

b)在解码后的示意频谱，

c)在数模转换和低通滤波后所得的模拟输出；

图3根据本发明的解码过程的方框图。

图2示出根据本发明的用于MPEG编码音频信号的方法。按ISO/IEC11172-3标准的规定(该标准定义了用于MPEG1音频信号的编码，并且对根据下文的ISO/IEC 13818-3标准所规定的MPEG2音频信号同样有效)，执行分频段编码以减少数据。该分频段编码把音步频谱分为32个不同的频带以利用可以把人耳当作一个多频带频谱分析仪这一事实。32个分频段中的每一个具有该采样率的一半的1/32的带宽，即，用48kHz作为750Hz的采样率。频带分离处理对应于时间-频率转换，并通过采用用于计算滤波的特殊分频段编码算法执行频带分离处理。在解码结束后，该频带必须由反向频-时转换重新复合为原始宽带信号。

在频-时转换之后，在fs1(例如，48kHz)的频率下采样的数字信号具有如图2a中所示的频谱SPEC1′，其中为了清楚起见仅示出六个分频段。以前的频域表示被作为在示意频谱中的区段示出。当按照抑制在较高频率范围中的信号成分的方式进行频-时转换时，得出如图2b中所示的只具有四个分频段的频谱SPEC2′。在后续的数模转换和通过后续的低通滤波器对谐振信号进行抑制之后，最终得出图2c中的不带有任何混叠失真的频谱SPEC3′。