[发明专利]加窗信号MDCT域的能量及相位调整方法及其装置

摘要

本发明提出了加窗信号在MDCT域的能量及相位调整方法及其装置，通过加窗信号的MDCT谱和MDST谱，构造加窗信号的CMCLT谱；根据加窗信号的CMCLT谱，提取加窗信号在CMCLT域的能量信息和相位信息，然后根据所得能量信息及相位信息，在MDCT域上提取空间参数。所述CMCLT谱是共轭调制复重叠变换谱，是以变换时所用窗函数为共轭窗函数的MDCT谱和MDST谱分别作为实部和虚部，从而定义MDCT的一种复数化扩展形式。应用本发明可统一空间音频编码系统中的时频分析工具，有效提取多声道信号的空间参数。统一时频变换工具后，整个编码端只需进行一次时频变换，较大幅度降低了空间音频编解码系统的复杂度，从而优化编解码工作。

主权项

1.一种加窗信号MDCT域的能量及相位调整方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1，对输入信号进行MDCT加窗得到加窗信号，以MDCT加窗变换所用的窗函数为共轭窗函数构造MDST变换的窗函数，具体构造方法如下，将MDCT变换的窗函数w_c(n)分解为两个N点窗函数w₀(n)和w₁(n)的衔接：wc(n)=w0(n),n=0,1,...,N-1w1(n-N),n=N,N+1,...,2N-1,]]>取MDST变换的窗函数w_s(n)为MDCT变换的窗函数w_c(n)的共轭窗函数，则w_s(n)满足如下条件：ws(n)=w1(n),n=0,1,...,N-1-w0(n-N),n=N,N+1,...,2N-1;]]>步骤2，根据MDCT变换的窗函数得到加窗信号MDCT变换的形式化表达，根据该形式化表达对加窗信号进行MDCT变换，得到加窗信号的MDCT谱；由MDST变换的窗函数得到加窗信号MDST变换的形式化表达；所述加窗信号MDCT变换的形式化表达如下：=Σn=02N-1xi(n)wc(n)cos[πN(n+12+N2)(k+12)].k=0,1,...,N-1]]>所述加窗信号MDST变换的形式化表达如下：=Σn=02N-1xi(n)ws(n)sin[πN(n+12+N2)(k+12)].k=0,1,...,N-1]]>其中，分别为第i帧加窗信号的MDCT谱和MDST谱，xⁱ(n)为输入信号x(n)的第i帧信号，其中n表示第n个采样点；<，>表示向量内积，c_k(n)、s_k(n)分别为MDCT变换基和MDST变换基，w_c(n)为MDCT变换的窗函数，w_s(n)为MDST变换的窗函数；步骤3，由加窗信号的MDCT谱和加窗信号MDST变换的形式化表达构造加窗信号的MDST谱，包括以下四个步骤，步骤3.1，针对当前帧，从加窗信号的MDCT谱内提取并保留前一帧及后一帧谱线并做谱线运算，得到的运算后谱线分别记为具体谱线运算方式如下步骤3.2，根据加窗信号MDCT变换和加窗信号MDST变换的形式化表达，提取MDCT谱至MDST谱的转换矩阵，包括和矩阵A及差矩阵B；提取具体方式如下，首先，对于2N维的MDCT变换基c_k和MDST变换基s_k，分别分解为N维列向量，即(ck)T=(ck0)T(ck1)T]]>(sk)T=(sk0)T(sk1)T]]>从而得到以下四个N×N矩阵形式的子向量C₀、C₁、S₀、S₁：C0=c00c10...cN-10]]>C1=c01c11...cN-11]]>S0=s00s10...sN-10]]>S1=s01s11...sN-11]]>和矩阵A及差矩阵B根据以上子向量得到，A=S1TC0+S0TC1,]]>B=S1TC0-S0TC1,]]>其中，k＝0，1，...，N-1，上标“T”表示转置，上标“0”和“1”分别用于标示变换基前半部分和后半部分的子向量；步骤3.3，稀疏化近似步骤3.2所得和矩阵A，得到近似和矩阵A_m；所述稀疏化具体方式为，保留和矩阵A中绝对值最大的2m个元素值，其它元素均置为0值；其中m取小于N×N/2的任意自然数；步骤3.4，根据步骤3.3所得近似和矩阵A_m和步骤3.2所得差矩阵B对步骤3.1所得运算后谱线进行转换，实现MDCT谱到MDST谱的转换，得到加窗信号的MDST谱；转换公式如下其中分别为步骤3.1中所得运算后谱线，B为步骤3.2中所得差矩阵，A_m为步骤3.3中所得近似和矩阵；步骤4，依据步骤2中所得加窗信号的MDCT谱和步骤3中所得加窗信号的MDST谱，构造加窗信号的CMCLT谱；所述CMCLT谱是共轭调制复重叠变换谱，是以变换时所用窗函数为共轭窗函数的MDCT谱和MDST谱分别作为实部和虚部，从而定义MDCT的一种复数化扩展形式，构造的CMCLT谱如下式所示其中，分别为第i帧加窗信号的MDCT谱和MDST谱，xⁱ为输入信号的第i帧信号，c_k、s_k分别为MDCT变换基和MDST变换基，W_c和W_s分别为MDCT变换和MDST变换的窗函数矩阵表示，即Wc=W000W1,]]>Ws=W100-W0]]>其中W₀＝diag{w₀(n)}，w₁＝diag{w₁(n)}，w₀(n)和w₁(n)分别为步骤1中窗函数w_c(n)分解后的两个N点窗函数；步骤5，根据加窗信号的CMCLT谱，提取加窗信号在CMCLT域的能量信息和相位信息；步骤6，根据步骤5所得能量信息及相位信息，在MDCT域上提取空间参数。