CN100486332C - 合成子频带滤波的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种合成子频带滤波的方法及装置。根据本发明的方法及装置是针对18组输入信号执行。该18组输入信号中的每一组输入信号皆包含32个符合规范的子频带取样信号。该规范提供512个窗框系数。该方法依序处理该18组信号，并针对该组正在被处理中的信号执行下列步骤：首先利用32点离散余弦转换将该32个子频带取样信号转换为32个转换后的向量，并且以先进先出的原则将该32个转换后的向量写入512个内定向量，接着根据本发明提出的一组合成方程式产生32个脉码调制信号。

Description

合成子频带滤波的方法及装置

技术领域

本发明系关于一种合成子频带滤波的方法及装置。并且特别地，根据本发明的合成子频带滤波方法及装置是应用于音频解码器中。

背景技术

由国际标准组织所订定的MPEG(Motion Pictures Experts Group)音频信号标准，提供了一个标准的音频信号编/解码的算法，可大幅降低音频信号的传输频宽需求以及提供低失真的信号质量。目前在MPEG中分为Layer I，Layer II以及Layer III三层不同的处理方法，Layer越高则压缩方法越复杂。

MPEG音频信号标准可分为编码与解码两部分。编码部分首先以分析子频带滤波器(analysis subband filter)将原始的音频信号分为32个子频带(subband)的数据，接着根据仿真人耳听觉效应的知觉模型(psychoacousticmodel)，对分属不同频带的信号给予不同的编码位，将这些信号加以量化(quantization)。量化后的信号经组帧(framing)后，就成为能被储存或被传送的编码完成的数据。

解码的方法则是和编码的方法顺序相反，编码后的数据首先被解组帧(frame unpacking)。接着以逆量化(re-quantization)的方式得出32个子频带的数据。最后，经过合成子频带滤波器(synthesis subband filter)即可还原出原始的音频信号。

MPEG-1Layer III(MP3)音频编码标准的编解码过程相对于MPEG-1 LayerI与Layer II的编解码过程多了两个步骤。第一个是对经过分析子频带滤波器后的信号，进行修正型离散余弦转换(modified discrete cosinetransform，MDCT)。第二个是对量化后的信号进行霍夫曼编码(Huffmanencoding)，以使MPEG-1Layer III的压缩率达到最好。相对的，在解码过程中也必须加入进行霍夫曼解码(Huffman decoding)的步骤以及进行反向修正型离散余弦转换(inverse modified discrete cosine transform，IMDCT)的步骤。

合成子频带滤波是MPEG-1Layer III解码过程中的最后一个步骤。现有技术如发表于ISO/IEC 11172-3 Information Technology中的「具有1.5Mbits/s储存速度的数字储存媒体中针对动画及相关音频的编码(Coding ofmoving pictures and associated audio for digital storage media at upto about 1.5M bits/s)」，其合成子频带滤波的步骤是依序将18组经过IMDCT的子频带取样信号转换为18组脉码调制(pulse code modulation，PCM)信号，即被还原出的音频信号。请参阅图1。图1是绘示在现有技术中合成子频带滤波的流程图。

该18组经过IMDCT的子频带取样信号中的每一组信号皆包含32个子频带取样信号。步骤S11是将该组正在被处理中的32个子频带取样信号输入合成子频带滤波的方法或装置。步骤S12是以数组相乘(matrixing)将该32个子频带取样信号转换成64个转换后的向量(vector)。步骤S13以先进先出(first-in first-out，FIFO)的原则将该64个转换后的向量写入1024个内定向量V。步骤S14根据该1024个内定向量V产生一组第一中间向量U。步骤S15将该组第一中间向量U与MPEG规范提供的512个窗框系数(windowcoefficients)相乘，以产生512个第二中间向量W。步骤S16根据该512个第二中间向量W产生32个PCM信号。

现有技术如Konstantinides及Konstantinos等人发表于IEEE SignalProcessing Letters 1，2(Feb1994)，26-29中的「MPEG音频编码的快速子频带滤波技术(Fast Subband Filtering in MPEG Audio Coding)」，其中提出了利用32点离散余弦转换(32-points discrete cosine transform)将该32个子频带取样信号转换成32个转换后的向量的方法，以取代步骤S12中以数组相乘将该32个子频带取样信号转换成64个转换后的向量的方法。藉此，可以将转换后的向量的数量减半，原本的1024个内定向量V也可减少为512个。用以储存内定向量V的缓冲器(buffer)也因此可以节省一半的储存空间。本发明也是采用此32点离散余弦转换的方式来产生转换后的向量。

步骤S14至步骤S16主要是以内定向量V和MPEG规范提供的512个窗框系数产生最后的PCM信号。根据现有技术的方法，必须先将内定向量V经过两次转换，先后转换为第一中间向量U和第二中间向量W，最后才产生出PCM信号。然而，这些转换的运算复杂度都很高，不但耗费大量的硬件资源也需要大量的运算时间。

因此，本发明提出一种合成子频带滤波的方法及装置。根据本发明的方法及装置将产生PCM信号的计算简化为内定向量V与窗框系数D的关系式，解决了现有技术中运算复杂度太高的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种合成子频带滤波的方法及装置。该方法及装置是针对18组信号执行，该18组信号中的每一组信号皆包含32个符合MPEG-1 Layer III标准规范的子频带取样信号。该规范提供512个窗框系数(D₀～D₅₁₁)。

根据本发明的一较佳具体实施例的合成子频带滤波方法及装置，是依序处理该18组信号，并针对该组的32个子频带取样信号执行下列步骤：首先利用32点离散余弦转换将该32个子频带取样信号转换为32个转换后的向量V”，并且以先进先出的原则将该32个转换后的向量写入512个内定向量(V”₀～V”₅₁₁)。接着根据本发明提出的一组合成方程式产生32个PCM信号(S₀～S₃₁)：

$S_{16}=\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i})*D_{32i+16}$

当j＝0～15时，

$S_j=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}{V\′\′}_{32i+16+j}*D_{32i+j}+\underset{i=1,3,5,...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i+16-j})*D_{32i+j},$ 以及

当j＝1～15时，

$S_{32-j}=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i+16+j}\right)*D_{32i+32-j}+\underset{i=1,3,5,...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i+16-j})*D_{32i+32-j},$

其中i和j皆为范围在0到15之间的整数指标。

本发明的发明人归纳出该512个窗框系数符合下列关系式：D_(512-k)＝-D_k，其中k为范围在1到255之间的整数指标。利用这个特殊的对称关系，用以储存窗框系数的内存空间可被缩减为现有技术的一半。此外，根据上述的合成方程式，产生PCM信号S_j和S_32-j(j＝1～15)两者时所对应的两组窗框系数只有排列方式和正负号的差别。如果同时计算S_j和S_32-j，读取窗框系数的次数可以减少为一半。并且，产生PCM信号S_j和S_32-j(j＝1～15)两者时所对应的内定向量是相同的。因此，同时计算S_j和S_32-j亦可减少读取内定向量的次数。

该512个内定向量是储存于缓冲器之中。依照MPEG-1Layer III标准的规定，每次要将转换后的向量写入内定向量前都必须进行事前搬移(pre-shift)的步骤，将原先储存在缓冲器中的内定向量往后搬移，以符合先进先出(FIFO)的原则。为避免每次要将转换后的向量写入内定向量前所需的海量存储器搬移，根据本发明的方法及装置配合本发明中的合成方程式，设计出一个不需要大量搬移的循环索引(rotating index)缓冲器。

根据本发明的一个方面，提供了一种合成子频带滤波的方法，该方法是针对18组信号执行，该18组信号中的每一组信号皆包含32个符合MPEG-1Layer III标准规范的子频带取样信号，该规范提供512个窗框系数D₀～D₅₁₁，该方法包含下列步骤：(a)依序处理该18组信号，并针对该组正在被处理中的信号执行下列步骤：(a-1)利用32点离散余弦转换将该32个子频带取样信号转换为32个转换后的向量，并且以先进先出的原则将该32个转换后的向量写入512个内定向量V”₀～V”₅₁₁；以及(a-2)根据下列合成方程式产生32个脉码调制信号S₀～S₃₁：

$S_{16}=\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i})*D_{32i+16},$

当j＝0～15时，

$S_j=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}{V\′\′}_{32i+16+j}*D_{32i+j}+\underset{i=1,3,5,...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i+16-j})*D_{32i+j},$ 以及

当j＝1～15时，

$S_{32-j}=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i+16+j}\right)*D_{32i+32-j}+\underset{i=1,3,5,...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i+16-j})*D_{32i+32-j},$

其中i和j皆为范围在0到15之间的整数指标。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种合成子频带滤波的装置，该装置是针对18组信号执行，该18组信号中的每一组信号皆包含32个符合MPEG-1　Layer III标准规范的子频带取样信号，该规范提供512个窗框系数D₀～D₅₁₁，该装置包含：处理器，该处理器用以依序处理该18组信号，该处理器进一步包含：转换模块，该转换模块利用32点离散余弦转换将该32个对应于该组正在处理中的信号的子频带取样信号转换为32个转换后的向量，并且以先进先出的原则将该32个转换后的向量写入512个内定向量V”₀～V”₅₁₁；以及产生模块，该产生模块根据下列合成方程式产生32个对应于该组正在处理中的信号的脉码调制信号：

$S_{16}=\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i})*D_{32i+16},$

当j＝0～15时，

$S_j=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}{V\′\′}_{32i+16+j}*D_{32i+j}+\underset{i=1,3,5,...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i+16-j})*D_{32i+j},$ 以及

当j＝1～15时，

$S_{32-j}=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i+16+j}\right)*D_{32i+32-j}+\underset{i=1,3,5,...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i+16-j})*D_{32i+32-j},$

其中i和j皆为范围在0到15之间的整数指标。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1是绘示在现有技术中一合成子频带滤波的流程图。

图2是根据本发明的一较佳具体实施例的合成子频带滤波方法的流程图。

图3是根据本发明的循环索引缓冲器的操作示意图。

图4是根据本发明的一较佳具体实施例的合成子频带滤波装置的方块图。

[主要元件标号说明]

S11～S16：流程步骤　　　　　　　　　　S21～S24：流程步骤

40：合成子频带滤波装置                401：处理器

401A：转换模块                        401B：产生模块

401C：缓冲器                          41：子频带取样信号

42：PCM信号

具体实施方式

本发明的主要目的在于提供一种合成子频带滤波的方法及装置，该方法及装置是针对18组信号执行，该18组信号中的每一组信号皆包含32个符合一规范的子频带取样信号，该规范提供512个窗框系数(D₀～D₅₁₁)。于实际应用中，该规范为MPEG-1 Layer III标准。

请参阅图2。图2是根据本发明的一较佳具体实施例的合成子频带滤波方法的流程图。该方法依序处理该18组信号，并针对该组正在被处理中的子频带取样信号执行步骤S21至步骤S24。步骤S21是将该组正在被处理中的32个子频带取样信号输入合成子频带滤波的方法或装置。步骤S12是以32点离散余弦转换(DCT)将该32个子频带取样信号转换成32个转换后的向量。步骤S23是以先进先出(FIFO)的原则将该32个转换后的向量写入512个内定向量V。步骤S24是根据本发明的合成方程式、该512个内定向量V以及该等窗框系数产生32个PCM信号。

接下来的段落首先解释为何可以用图2中的步骤S22取代原本图1中的步骤S12。

步骤S12是根据MPEG-1 Layer III标准的规定，以数组相乘将该32个子频带取样信号(S_k，k＝0～31)转换成64个转换后的向量(V_i，i＝0～63)，计算的方程式如下：

$V_i=\underset{k=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{i,k}*S_k,\mathrm{for\; i}=0~63,$ …………(式一)

其中 $N_{i,k}=\cos \left[\frac{\mathrm{\π}}{64}(2k+1)(i+16)\right],$ 为MPEG-1Layer III标准中提供的一个矩阵。

定义一组向量V’_i(i＝0～63)来取代V_i：

${V\′}_i=\left\{\begin{array}{ccc}{V}_{i+48}& \mathrm{for}& i=\mathrm{0,1},...,15\\ V_{i-16}& \mathrm{for}& i=\mathrm{16,17},...,63\end{array}\right..$ ............(式二)

根据N_i，k的定义和式二可以将式一改写为式三和式四：

${V\′}_i=\underset{k=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}\cos \left[\frac{\mathrm{\π}}{64}(2k+1)(i+64)\right]*S_k,\mathrm{for\; i}=0~15,$ …………(式三)

${V\′}_i=\underset{k=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}\cos \left[\frac{\mathrm{\π}}{64}(2k+1)i\right]*S_k,\mathrm{for\; i}=16~63.$ ............(式四)

已知V’_i(i＝0～63)符合一关系式：

$\left\{\begin{array}{ccc}{V}_{32+j}=-{V\′}_{32-j}& \mathrm{for}& i=\mathrm{1,2},...,16\\ {V\′}_{32+j}={V\′}_{32-j}& \mathrm{for}& i=\mathrm{17,18},...,31\end{array}\right..$ ............(式五)

再定义另一组向量V”_i(i＝0～31)来取代V’_i：

$\left\{\begin{array}{ccc}{V\′\′}_i=-{V\′}_i& \mathrm{for}& i=0,1,...,15\\ {V\′\′}_i={V\′}_i& \mathrm{for}& i=\mathrm{16,17},...,31\end{array}\right..$ ............(式六)

根据式五和式六可以将式三和式四改写为：

${V\′\′}_i=\underset{k=0}{\overset{31}{\mathrm{\Σ}}}\cos \left[\frac{\mathrm{\π}}{64}(2k+1)i\right]*S_k,\mathrm{for\; i}=0~31..$ .........(式七)

式七中V”_i与S_k的关系式等同于对S_k执行32点离散余弦转换以产生V”_i，并且以该32个向量V”_i可表示该64个向量V_i。

在接下来的段落中将说明步骤S22至步骤S24的详细流程。

在MPEG-1 Layer III规范中原始定义的合成方程式为：

$S_j=\underset{i=0}{\overset{15}{\mathrm{\Σ}}}{U}_{j+32i}*D_{j+32i},j=0~31,$ ............(式八)

其中S_j为最后要产生的PCM信号，U为由输入的子频带取样信号S_k产生的第一中间向量，D为MPEG-1 Layer III标准提供的窗框系数。i为范围在0到15之间的整数指标。

根据i的奇偶项的差别可将式八改写为式九：

$S_j=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}{U}_{j+32i}*D_{j+32i}+\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}{U}_{j+32i}*D_{j+32i},$ ............(式九)

MPEG-1 Layer III中定义的第一中间向量U与该64个向量V_i的关系式为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{64w+j}=V_{128w+j}\\ U_{64w+32+j}=V_{128w+96+j}\end{array}\right.,$ ............(式十)

其中w为范围在0到7之间的整数指标。

令i＝2w和i＝2w+1分别代入式十的两个关系式中，可得到第一中间向量U与该64个向量V_i的新关系式：

$\left\{\begin{array}{ccc}{U}_{64w+j}=V_{128w+j}& \mathrm{for}& i=\mathrm{0,2,4},...,14,\\ U_{64w+32+j}=V_{128w+96+j}& \mathrm{for}& i=\mathrm{1,3,5},...,15,\end{array}\right..$ ............(式十一)

根据式十一，可将式九改写为：

$S_j=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}{V}_{j+64i}*D_{j+32i}+\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}{V}_{j+32+64i}*D_{j+32i}.$ ............(式十二)

根据式十二将S₁与S₃₁所对应的Vi各自列举如下：

S₁中对应于偶数i的V_i：

V₁，V₁₂₈₊₁，V₂₅₆₊₁，V₃₈₄₊₁，V₅₁₂₊₁，V₆₄₀₊₁，V₇₆₈₊₁，V₈₉₆₊₁

S₁中对应于奇数i的V_i：

V_64+32+1，V_192+32+1，V_320+32+1，V_448+32+1，V_576+32+1，V_704+32+1，V_832+32+1，V_960+32+1

S₃₁中对应于偶数i的V_i：

V₃₁，V₁₂₈₊₃₁，V₂₅₆₊₃₁，V₃₈₄₊₃₁，V₅₁₂₊₃₁，V₆₄₀₊₃₁，V₇₆₈₊₃₁，V₈₉₆₊₃₁

S₃₁中对应于奇数i的V_i：

V_64+32+31，V_192+32+31，V_320+32+31，V_448+32+31，V_576+32+31，V_704+32+31，V_832+32+31，V_960+32+31根据离散余弦转换的对称性，可以得到V”_i与V_i的关系为：

$\left\{\begin{array}{cc}{V\′\′}_i=-V_{i+48}& i=0~15\\ {V\′\′}_i=-V_{48-i}& i=0~31\\ {V\′\′}_i=V_{i-16}& i=16~31\end{array}\right..$ ............(式十三)

根据式十三，将S₁与S₃₁所对应的V”_i各自列举如下：

S₁中对应于偶数i的V”_i：

V”₁₇，V”₆₄₊₁₇，V”₁₂₈₊₁₇，V”₁₉₂₊₁₇，V”₂₅₆₊₁₇，V”₃₂₀₊₁₇，V”₃₈₄₊₁₇，V”₄₄₈₊₁₇

S₁中对应于奇数i的V”_i：

V”₃₂₊₁₅，V”₉₆₊₁₅，V”₁₆₀₊₁₅，V”₂₂₄₊₁₅，V”₂₈₈₊₁₅，V”₃₅₂₊₁₅，V”₄₁₆₊₁₅，V”₄₈₀₊₁₅

S₃₁中对应于偶数i的V”_i：

-V”₁₇，-V”₆₄₊₁₇，-V”₁₂₈₊₁₇，-V”₁₉₂₊₁₇，-V”₂₅₆₊₁₇，-V”₃₂₀₊₁₇，-V”₃₈₄₊₁₇，-V”₄₄₈₊₁₇

S₃₁中对应于奇数i的V”_i：

-V”₃₂₊₁₅，-V”₉₆₊₁₅，-V”₁₆₀₊₁₅，-V”₂₂₄₊₁₅，-V”₂₈₈₊₁₅，-V”₃₅₂₊₁₅，-V”₄₁₆₊₁₅，-V”₄₈₀₊₁₅

在分析S₁与S₃₁中的V”_i后，可得知S₁与S₃₁中对应于偶数i的V”_i只有正负号的差别，并且S₁与S₃₁中对应于奇数i的V”_i则是完全相同。同样的，经过分析比较后可得知S_j与S_(32-j)(j＝1～15)中的V”_i皆具有此特殊关系。因此可得到下列方程式：

$S_j=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}{V\′\′}_{32i+16+j}*D_{32i+j}+\underset{i=1,3,5,...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i+16-j})*D_{32i+j}\mathrm{for\; j}=1~15$

$S_{32-j}=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i+16+j}\right)*D_{32i+32-j}+\underset{i=1,3,5,...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i+16-j})*D_{32i+32-j}$

$\mathrm{for\; j}=1~15,$ ...................................................(式十四)

其中i和j皆为范围在0到15之间的整数指标。

分析S₀与S₁₆则可得到下列方程式：

$S_0=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}{V\′\′}_{32i+16}*D_{32i}+\underset{i=1,3,5,...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i+16})*D_{32i}$

$S_{16}=\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i})*D_{32i+16}$ ....................................(式十五)

根据式十四和式十五，可得到最后的合成方程式：

$S_{16}=\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i})*D_{32i+16}$

$S_j=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}{V\′\′}_{32i+16+j}*D_{32i+j}+\underset{i=1,3,5,...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i+16-j})*D_{32i+j}\mathrm{for\; j}=0~15$

$S_{32-j}=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i+16+j}\right)*D_{32i+32-j}+\underset{i=1,3,5,...,15}{\mathrm{\Σ}}(-{V\′\′}_{32i+16-j})*D_{32i+32-j}$

$\mathrm{for\; j}=1~15,$ ...................................................(式十六)

其中i和j皆为范围在0到15之间的整数指标。

根据本发明所提出的合成方程式(式十六)，不需要计算出现有技术中的第一中间向量和第二中间向量，即可产生该32个PCM信号。因此，根据本发明所提出的合成方程式的合成子频带滤波方法及装置较现有技术简单，并可节省运算时间和硬件资源。

此外，本发明的发明人归纳出该512个窗框系数D符合下列关系式：D_(512-k)＝-D_k，其中k为范围在1到255之间的整数指标。利用这个特殊的对称关系，用以储存窗框系数的内存空间可被缩减为现有技术的一半。

该等向量V”_i是储存于缓冲器之中。根据上述的合成方程式(式十六)，产生PCM信号S_j和S_32-j(j＝1～15)两者时所对应的V”_i只有正负号的差别。因此，同时计算S_j和S_32-j可减少由缓冲器中读取V”_i的次数。

根据D_(512-k)＝-D_k的关系式，产生PCM信号S_j和S_32-j(j＝1～15)两者时所对应的两组窗框系数D只有排列方式和正负号的差别。如果同时计算S_j和S_32-j，读取窗框系数的次数也可以减少为一半。

该储存V”_i的缓冲器的大小可能等于512个V”_i的大小或256个V”_i的大小。已储存于缓冲器中的向量称为内定向量。每次将一组子频带取样信号转换为32个转换后的向量V”_i后，必须以先进先出(FIFO)的原则将该32个V”_i写入缓冲器中。依照MPEG-1 Layer III标准的规定，要将V”_i写入缓冲器前都必须将原先储存在该缓冲器中的向量往后搬移(shift)，以符合先进先出(FIF0)的原则。为避免每次要将转换后的向量V”_i写入内定向量前所需的海量存储器搬移，根据本发明的方法及装置是配合本发明中的合成方程式，设计了一个不需要大量搬移的循环索引(rotating index)缓冲器。在该循环索引缓冲器中，储存内定向量的位置为固定，根据本发明的方法及装置是改变存取内定向量的顺序，因此不需要搬移内定向量。

请参阅图3。图3是根据本发明的循环索引缓冲器的操作示意图。在此示意图中假设该缓冲器是用以储存512个V”_i。

该缓冲器被分为第一子缓冲器(sub-buffer)与第二子缓冲器。对应于该18组信号中的第s组信号的32个内定向量在s为奇数的情况下是储存于该第一子缓冲器。若s为偶数，则对应于该18组信号中的第s组信号的32个内定向量是储存于该第二子缓冲器。s为范围在1到18之间的整数指标。举例而言，对应于该18组信号中的第1、3、5、7、9、11、13、15、17组信号的32个内定向量是储存于该第一子缓冲器中。对应于该18组信号中的第2、4、6、8、10、12、14、16、18组信号的32个内定向量则储存于该第二子缓冲器中。

该第一子缓冲器和该第二子缓冲器分别具有八个区段(section)。每一个区段用以储存该512个内定向量中的32个内定向量。该512个内定向量中对应于该18组信号中的第s组信号的32个内定向量是储存于该第一子缓冲器的第[(s+1)mod 16]/2个区段，或是该第二子缓冲器的第[s mod 16]/2个区段。举例而言，对应于该18组信号中的第1组信号的32个内定向量V”_1是储存于该第一子缓冲器的第1个区段中。对应于该18组信号中的第4组信号的32个内定向量V”_4是储存于该第二子缓冲器的第2个区段中。

在产生对应于该18组信号中的第s组信号的32个脉码调制信号的过程中，当该512个内定向量被要求读取，该第一子缓冲器中的八个区段依下列顺序被读取：第y个、第(y-1)个、...、第1个、第8个、第7个、...、第(y+1)个，其中y等于[(s+1)mod 16]/2。该第二子缓冲器中的八个区段依下列顺序被读取：第x个、第(x-1)个、...、第1个、第8个、第7个、...、第(x+1)个，其中x等于[s mod 16]/2。

请参阅图4。图4是根据本发明的一较佳具体实施例的合成子频带滤波装置40的方块图。装置40包含用以依序处理该18组信号的处理器401。处理器401进一步包含转换模块(converting module)401A、产生模块(generating module)401B、以及缓冲器401C。

转换模块401A利用32点离散余弦转换(式七)将该32个对应于该组正在处理中的信号的子频带取样信号41转换为32个转换后的向量，并且以先进先出(FIFO)的原则将该32个转换后的向量写入缓冲器401C中的512个内定向量(V”₀～V”₅₁₁)。

产生模块401B是根据式十六和储存于缓冲器401C中的512个内定向量产生32个对应于该组正在处理中的信号的PCM信号42。

合成子频带滤波装置40中的操作方式及原理是与前述的方法(如图2所示)相同，因此在此不作赘述。

同样地，于实际应用中，根据本发明的合成子频带滤波装置40中的缓冲器401C也可以是本发明所提出的循环索引缓冲器。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的范畴内。

Claims (12)

1.一种合成子频带滤波的方法，该方法是针对18组信号执行，该18组信号中的每一组信号皆包含32个符合MPEG-1 Layer III标准规范的子频带取样信号，该规范提供512个窗框系数D₀～D₅₁₁，该方法包含下列步骤：

(a)依序处理该18组信号，并针对该组正在被处理中的信号执行下列步骤：

(a-1)利用32点离散余弦转换将该32个子频带取样信号转换为32个转换后的向量，并且以先进先出的原则将该32个转换后的向量写入512个内定向量V”₀～V”₅₁₁；以及

(a-2)根据下列合成方程式产生32个脉码调制信号S₀～S₃₁：

$S_{16}=\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i}\right)*D_{32i+16},$

当j＝0～15时，

$S_j=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}{V\′\′}_{32i+16+j}*D_{32i+j}+\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i+16-j}\right)*D_{32i+j},$ 以及

当j＝1～15时，

$S_{32-j}=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i+16+j}\right)*D_{32i+32-j}+\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i+16-j}\right)*D_{32i+32-j},$

其中i和j皆为范围在0到15之间的整数指标。

2.根据权利要求1所述的方法，其中该512个窗框系数符合下列关系：

D_(512-k)＝-D_k，

其中k为范围在1到255之间的整数指标。

3.根据权利要求1所述的方法，其中该512个内定向量是储存于缓冲器之中，该缓冲器被分为第一子缓冲器与第二子缓冲器，对应于该18组信号中的第s组信号的32个内定向量在s为奇数的情况下是储存于该第一子缓冲器，若s为偶数，则对应于该18组信号中的第s组信号的32个内定向量是储存于该第二子缓冲器，其中s为范围在1到18之间的整数指标。

4.根据权利要求3所述的方法，其中该第一子缓冲器和该第二子缓冲器分别具有八个区段，每一个区段用以储存该512个内定向量中的32个内定向量，该512个内定向量中对应于该18组信号中的第s组信号的32个内定向量是储存于该第一子缓冲器的第[(s+1)mod 16]/2个区段，或是该第二子缓冲器的第[s mod 16]/2个区段。

5.根据权利要求4所述的方法，其中于步骤(a-2)，在产生对应于该18组信号中的第s组信号的32个脉码调制信号的过程中，当该512个内定向量被要求读取，该缓冲器中第一个被读取的区段是该第一子缓冲器的第[(s+1)mod 16]/2个区段及该第二子缓冲器的第[s mod 16]/2个区段两者之一。

6.根据权利要求5所述的方法，其中该第一子缓冲器中的八个区段依下列顺序被读取：第y个、第(y-1)个、...、第1个、第8个、第7个、...、第(y+1)个，其中y等于[(s+1)mod 16]/2。

7.一种合成子频带滤波的装置，该装置是针对18组信号执行，该18组信号中的每一组信号皆包含32个符合MPEG-1 Layer III标准规范的子频带取样信号，该规范提供512个窗框系数D₀～D₅₁₁，该装置包含：

处理器，该处理器用以依序处理该18组信号，该处理器进一步包含：

转换模块，该转换模块利用32点离散余弦转换将该32个对应于该组正在处理中的信号的子频带取样信号转换为32个转换后的向量，并且以先进先出的原则将该32个转换后的向量写入512个内定向量V”₀～V”₅₁₁；以及

产生模块，该产生模块根据下列合成方程式产生32个对应于该组正在处理中的信号的脉码调制信号：

$S_{16}=\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i}\right)*D_{32i+16},$

当j＝0～15时，

$S_j=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}{V\′\′}_{32i+16+j}*D_{32i+j}+\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i+16-j}\right)*D_{32i+j},$ 以及

当j＝1～15时，

$S_{32-j}=\underset{i=\mathrm{0,2,4},...,14}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i+16+j}\right)*D_{32i+32-j}+\underset{i=\mathrm{1,3,5},...,15}{\mathrm{\Σ}}\left({-V\′\′}_{32i+16-j}\right)*D_{32i+32-j},$

其中i和j皆为范围在0到15之间的整数指标。

8.根据权利要求7所述的装置，其中该512个窗框系数符合下列关系：

D_(512-k)＝-D_k

其中k为范围在1到255之间的整数指标。

9.根据权利要求7所述的装置，其中该512个内定向量是储存于缓冲器之中，该缓冲器被分为第一子缓冲器与第二子缓冲器，对应于该18组信号中的第s组信号的32个内定向量在s为奇数的情况下是储存于该第一子缓冲器，若s为偶数，则对应于该18组信号中的第s组信号的32个内定向量是储存于该第二子缓冲器，其中s为范围在1到18之间的整数指标。

10.根据权利要求9所述的装置，其中该第一子缓冲器和该第二子缓冲器分别具有八个区段，每一个区段用以储存该512个内定向量中的32个内定向量，该512个内定向量中对应于该18组信号中的第s组信号的32个内定向量是储存于该第一子缓冲器的第[(s+1)mod 16]/2个区段，或是该第二子缓冲器的第[s mod 16]/2个区段。

11.根据权利要求10所述的装置，其中该产生模块在产生对应于该18组信号中的第s组信号的32个脉码调制信号的过程中，当该512个内定向量被要求读取，该缓冲器中第一个被读取的区段是该第一子缓冲器的第[(s+1)mod 16]/2个区段及该第二子缓冲器的第[smod 16]/2个区段两者之一。

12.根据权利要求11所述的装置，其中该第一子缓冲器中的八个区段依下列顺序被读取：第y个、第(y-1)个、...、第1个、第8个、第7个、...、第(y+1)个，其中y等于[(s+1)mod 16]/2。

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