CN101031961B - 对编码信号进行处理的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明主要涉及一种用于对来自至少两个信号源的频域编码信号进行组合的方法。为了允许无需完全地对信号进行解码即可对信号进行组合，本发明提供了：对所述编码信号进行解码，获得量化频谱分量；对解码信号的量化频谱分量进行逆量化，获得窗序列；以及对至少逆量化信号进行组合，获得组合信号。
Description
技术领域
本发明主要地涉及一种用于组合来自至少两个信号源的频域编码信号的方法。本发明还主要涉及一种音频内容处理系统，并且具体地涉及一种压缩音频内容处理系统。本发明还涉及对于压缩音频信号提供音量强弱变化(fading)。
背景技术
在现有技术中已经建立用于音频信号的压缩方法，这些方法固守于通过对输入信号的频谱表示进行编码而进行的感知音频编码这一传统范式。此方式在信号的频域而不是时域中应用编码。然而，即使对于比如视频信号这样的其它信号，频谱频域编码也是可能的。
例如，至少就涉及音频文件分发和归档而言，已经建立了依据MPEG 1-或者MPEG 2-层3(mp3)音频格式的编码作为因特网中的事实标准。然而，也已经建立了其它频域压缩方法作为标准，比如MPEG-4的高级音频编码(AAC)、道尔贝的AC-3和其它频域编码方法。这些压缩方法的成功已经为专用于回放这种压缩音频文件的手持设备开辟了新的市场。
对压缩方法的深入说明可以在K.Brandenburg，G.Stoll，“ISO-MPEG-1 audio：a generic standard for coding of high-qualitydigital audio”，J.Audio.Eng.Soc.，Vol.42，No.10，Oct.1994，pp.780-792中找到。
在比如移动通信设备或者移动客户电子设备这样的移动设备中，压缩标准mp3作为可能的音频格式之一而受到支持。应用音频格式的一个例子可以是铃音。压缩音频文件例如可以用作铃音。由于铃音通
常持续时间短，所以用户可能想要创建相对于从压缩音频文件直接地提取的音频剪辑而言的不同个性化铃音。另一例子例如可以是用于根据现有音频内容数据库创建个性化用户内容的音频编辑器应用。
在移动设备内，数据库可以包括压缩音频文件的集合。然而，个性化可能需要音频内容创建工具。这些例如可以是允许编辑音频内容的编辑工具。然而，编辑压缩文件、特别是已经根据频域压缩方法而压缩的文件可能是不可能的。利用标准工具在压缩域中进行编辑由于频域压缩信号的性质而不受支持。由于在压缩域中比特流不是感知性音频文件在时域中的表示，所以没有解码就混合不同信号是不可能的。
此外，变强和变弱机制对于时域信号而言易于实施。然而，对压缩音频信号进行解码的计算复杂度是对施加强弱变化的约束。在要使用时域强弱变化方法的情况下将必须实施解码和编码两者。其缺点在于，比如MPEG音频格式的压缩音频比特流通常需要大量的计算复杂度。例如，在移动设备中，特别地由于计算资源通常是有限的，所以解码消耗了很多处理能力。
然而，可能希望特别是在频域中处理压缩比特流。当前系统的缺点在于没有在频域中进行编辑的可能性。在编辑之前对压缩数据流进行完整解码这一需要增加了计算时间和实施成本。对于无需解压即可编辑压缩文件存在着需要。例如，可能需要将不同信号混合成单个文件。
此外，提供比如变强和变弱这样的强弱变化效果对于压缩数据而言可能也是需要的。例如，在移动设备中，那些用于压缩音频信号的编辑工具是需要的。
发明内容
为了克服这些缺点，实施例提供了一种用于对来自至少两个信号源的频域编码信号进行组合的方法，包括：对所述编码信号进行解码，获得量化频谱分量；对解码信号的量化频谱分量进行逆量化，获得窗序列；以及对至少逆量化信号进行组合，获得组合信号。
实施至少两个信号的组合的最简单情况将是直接地操纵原始比特流。然而，这在实践中不起作用，因为每个数据帧已经针对特定信号而优化了。由于编码而难以对频谱采样进行改变。此外，比特流格式化将是很有挑战性的任务，因为语法已经被压缩标准限定，这对原始比特流操纵设置了限制。
因此，需要对比特流进行一些解码。然而，计算复杂度应当如根据本发明而可能的那样保持在合理限制内。
本发明方法允许将至少两个压缩比特流混合成一个压缩比特流而无需对比特流进行完全地解压。只需要部分地解压。
为了减少冗余度，熵编码被应用于压缩数据。这例如可以通过应用霍夫曼编码来完成。由此，量化频谱可以划分成三个不同区域，而不同的霍夫曼表可以指定给相应区域。为了创建待处理的信号的量化频谱，编码比特流需要先被解码。解码例如可以通过应用逆霍夫曼解码来完成。所得比特流可以代表信号的量化频谱成分。
混合的第一可能点将是在解码之后。然而，这一方式的缺点在于信号的幅度定标不是已知的。此外，信号源可以在不同的域中。例如，在AAC编码信号中，可能不能在两个信号源中实现时间噪声整形(TNS)。因此，信号的质量是不可预测的。另一缺点可能来自于待混合的信号源可能使用不同频率分辨率的事实。这可能造成很严重的质量问题。
混合的第二可能点是在逆量化之后。这里唯一的限制是频率分辨率。无法假设频率分辨率总是相同。在频域压缩信号中，数据块的块长度可以限定频率分辨率。针对不同的块长度应用不同的窗序列。这些窗序列可以是长的、短的、长到短的和短到长的。
在压缩过程中，对信号施加滤波器组处理。例如使用改进式离散余弦变换(MDCT)来施加动态窗切换。结果是窗序列。这些窗允许实现频谱分解和冗余度减少。短的窗用来处理其特征随时间快速变化的瞬态信号。
由于频率分辨率多数时间对于多数信号是相同的，所以可以混合
不同信号的窗序列。完整的分解对于混合信号不是必要的。
本发明方法允许省略滤波器组计算。合成多相滤波器组在计算上最为昂贵。据报导，总解码时间逾半数被花费在合成滤波器组块上。因此，在组合两个信号时省略这一步骤可以将计算复杂度减少一半以上。
实施例提供了对窗序列中的至少一个窗序列进行逆变换，获得子带信号，以及将子带信号重新变换成具有与来自没有进行逆变换的至少第二信号的窗序列的频率分辨率相匹配的频率分辨率的修改窗序列。
mp3和AAC音频格式以及其它频域压缩方法将较短的变换长度应用于在性质上是瞬态的信号段。这造成不同的频率分辨率。然而，具有不同频率分辨率的信号不应当相互混合，因为所得信号的质量是不可预测的。通常使用长的窗序列。短的窗序列用于瞬态信号。然而，这些序列通常很少出现。在对第一比特流进行解码之后，将很有可能具有与第二比特流相同的窗序列。在这样的情况下，无需计算要与第二信号的窗序列相匹配的第一信号的窗序列。
只有在两个信号的窗序列不同的情况下，才可能需要计算匹配。仅针对那些没有同一窗序列的帧来完成窗序列的转换，因此减少了计算量。然而，可能有必要暂时地存储邻近窗，因为该转换可能需要关于邻近窗的信息。为了进行转换工作，可能需要存储来自先前帧、当前帧和后继帧的编码帧。之所以这样可能是因为变换使用了重叠方法。这可能造成暂时邻近的窗的50％交迭。例如，MDCT提供了块之间的交迭，而MDCT编码帧被重建成使得当前帧的前一半在施加IMDCT之后被添加到先前帧的后一半。可以通过将先前帧的后一半添加到当前帧的前一半并且将当前帧的后一半添加到后继帧的前一半来为正向MDCT存储当前帧。此后，可以施加如下正向MDCT以获得用于组合的恰当信号，这些正向MDCT使用了第二mp3比特流的窗序列。
这些实施例提供了将信号中的至少一个信号解码成子带信号。那一信号可以是在施加MDCT之前在滤波器组之后的解码过程中获得的
信号。获得要与子带信号相组合的其它信号的窗长度。利用关于这一窗长度的了解，可以对子带信号施加重新变换。重新变换允许调整频率分辨率以关注(watch)其它信号的频率分辨率。在这样的情况下，窗序列具有相等长度。没有归因于不同频率分辨率的约束而对这两个信号进行组合因此是可能。
更多实施例提供了对窗序列中的至少两个窗序列进行逆变换并且在同一变换域内对经变换的窗序列进行组合。这些实施例提供了混合信号包括：分别地将窗序列中的至少两个窗序列逆变换成子带信号；以及将子带信号中的至少两个子带信号组合成组合子带信号。在这一情况下，待组合的信号需要被分解直至子带信号可用为止。这可以是在逆改进式余弦变换(IMDT)之后的情况。
待组合的信号的幅度电平可以根据实施例来调整。这可以允许限定每个组合信号的信号强度。例如，信号之一可以混合到其它信号的背景。
实施例提供了在组合信号之前对信号中的至少一个信号进行频带限制。对信号中的至少一个信号进行频带限制可以按比例减少整个解码复杂度。只有在混频器级处实际需要的频谱部分才被解码和处理。例如，如果仅一半频谱添加到第一信号，则仅需要将IMDCT+MDCT+混叠减少处理施加到第二信号的前16个子带。在立体声信号的情况下，还有可能将第二信号混合成单声道信号以节省更多的处理时间。
根据实施例还提供了将组合信号的频谱分量编码成频域解码输出信号。可以用比整体地压缩时域信号更低的计算复杂度来压缩经组合的信号。
为了对混合信号进行编码，利用在输入帧中已经可用的编码信号是有利的。这节省了计算复杂度。例如，如果施加了MDCT域中的混合，则仅量化、霍夫曼编码和比特流格式化可能是必要的。
如果至少部分地使用来自输入帧的现有定标值则可以简化量化步骤。mp3帧划分成三个部分：这些部分可以是报头、辅助信息和有效载荷部分。报头主要地用于帧同步以及用于确定帧的有效载荷部分的
声道和编码配置。有效载荷部分包含用于频谱和霍夫曼编码频谱采样的定标值。一些辅助信号需要与有效载荷部分相关联。辅助信息例如描述了用于频谱采样的霍夫曼表编号、有效载荷部分的长度、块类型等。
对在子带域中混合的信号进行编码可能需要额外的MDCT处理。然而，编码过程保持相同。由于不需要在压缩过程中的多相滤波器组这一级，所以可以实现显著的复杂度减少。据估计，总编码时间的60％被花费在心理声学和多相滤波器组分析上。省略这一步骤会显著地减少了计算时间。
本发明的另一方面是一种设置用于对来自至少两个信号源的频域编码信号进行组合的系统，包括：解码器，设置用以对所述编码信号进行解码，获得量化频谱分量；逆量化器，设置用以对解码信号的量化频谱分量进行逆量化，获得窗序列；以及组合器，设置用以对至少逆量化信号进行组合，获得组合信号。
本发明的又一方面是一种包括这样的系统的模块和一种这样的系统在客户电子设备或者移动通信设备中的用途。
本发明的再一方面是一种计算机程序产品，包括存储于其上用于对来自至少两个信号源的频域编码信号进行组合的计算机程序，该程序包括可操作用以使处理器执行以下过程的指令：对所述编码信号进行解码，获得量化频谱分量；对解码信号的量化频谱分量进行逆量化，获得窗序列；以及对至少逆量化信号进行组合，获得组合信号。
根据另一方面，提供了一种用于在频域编码音频信号内提供强弱变化的方法，包括：从频域编码音频信号的比特流中获得代表全局幅度电平值的比特流元素；以及利用更替(alternation)值针对编码音频信号的帧和声道来改变代表全局幅度电平值的比特流元素，其中：在每第n帧改变该更替值，其中n是根据强弱电平的数目和强弱变化的长度来确定的。
此方法可以向编码音频信号提供强弱变化效果而无需对压缩信号进行解压。例如，MP3音频文件或者AAC音频文件可以无处理约束
地加以编辑。这些实施例消除了对于在需要强弱变化效果时对音频文件进行解压和重新压缩的需要。
代表全局幅度电平值的比特流元素例如可以是在MP3和AAC音频流的比特流内提供的global_gain参数。这一global_gain参数可以与MP3文件中的定标因子分开使用并且用作AAC文件中的定标因子的起始值。通过相应地仅修改这一比特流元素，可以获得变强和变弱效果。
实施例提供了根据强弱电平的数目与强弱变化的长度之商来确定值n。例如，强弱电平的数目可以根据强弱音量来确定，例如根据音量电平的相对变化来确定。此外，强弱变化例如就帧的数目而言的长度例如可以根据下式来确定：
就此而言，可以根据帧计数和强弱电平来确定如下值n，该值n确定了可以在多少帧之后改变该更替值。例如，也可以在对数阶或者任何其它曲线阶中选择值n。然而，更替值可以不变。音量的变化可以根据对每n帧进行的累积的累积更替值来确定。例如，对于前十帧，累积的更替值是2，对于接下来的十帧是4，对于再接下来的十帧是6，依此类推。
实施例提供了针对在编码音频信号的强弱变化时段内的每个帧和每个声道来改变代表全局幅度电平值的比特流元素。然而，可选的值可以对于在n帧的时段内的所有帧都不变。声道的数目可以根据比特流来确定。此外，可以针对MP3文件内的每个颗粒(granule)来更改音量电平。颗粒的数目也可以根据比特流来确定。就AAC编码文件而言，可以针对可在逐帧的基础上根据比特流来确定的每个句法AAC元素来改变音量电平。
为了允许具有所需强弱变化音量的正确强弱变化，实施例提供了根据相对于原幅度电平的初始幅度电平或者结束幅度电平来确定强弱音频。
为了无需解码即可实现强弱变化效果，实施例提供了：从比特流中提取代表全局幅度电平的比特流元素；改变代表全局幅度电平的比特流元素；以及将代表全局幅度电平的改变后的比特流元素插入到比特流中。
本发明的另一方面是一种设置用于在频域编码音频信号内提供强弱变化的设备，包括：解析器，设置用以从频域编码音频信号的比特流中获得代表全局幅度电平值的比特流元素；处理单元，设置用以利用更替值针对编码音频信号的帧和声道来改变代表全局幅度电平值的比特流元素，其中：处理单元被设置用以在每第n帧改变该更替值，其中n是根据强弱电平的数目和强弱变化的长度来确定的。
本发明的又一方面是一种用于在频域编码音频信号内提供强弱变化的计算机程序产品，包括计算机程序，该程序包括可操作用以使处理器执行以下过程的指令：从频域编码音频信号的比特流中获得代表全局幅度电平值的比特流元素；以及利用更替值针对编码音频信号的帧和声道来改变代表全局幅度电平值的比特流元素，其中在每第n帧改变更替值，其中n是根据强弱电平的数目和强弱变化的长度来确定的。
本发明的再一方面是这样的方法在电子设备或者移动通信设备内的用途。
本发明的其它目的和特征将从结合附图来考虑的以下具体描述中变得明显。然而应当理解，附图仅仅是出于说明的目的而设计的，而不是作为对本发明的限制，至于对本发明的限制则应当参照所附权利要求书。还应当理解，附图没有按比例绘制，而它们的本意仅在于从概念上说明这里描述的结构和过程。
附图说明
在附图中：
图1是MP3编码、解码系统的示意性框图；
图2是AAC编码、加码系统的示意性框图；
图3是用于混合mp3压缩信号的本发明第一混合系统的示意性框图；
图4是用于混合mp3压缩信号的本发明第二混合系统的示意性框图；
图5是用于对混合mp3压缩信号进行编码的本发明编码系统的示意性框图；
图6是用于混合AAC压缩信号的本发明第三混合系统的示意性框图；
图7是用于对混合AAC压缩信号进行编码的本发明编码系统的示意性框图；
图8是用于实施强弱变化效果的第一伪码；
图9是用于实施强弱变化效果的第二伪码；
图10是用于实施强弱变化效果的第三伪码；
图11是示出了用于实施强弱变化的方法的流程图；以及
图12是本发明系统的示意性框图。
具体实施方式
在以下的图中相同标号通篇地指代具有相似功能的相似元件。
音频压缩是设计用来减少音频数据文件大小的数据压缩形式。音频压缩算法通常称为音频编码解码器。与数据压缩的其它具体形式一样，存在有许多无损算法。此外，给信号引入损耗以实现压缩效果的算法在本领域中也是已知的。有损编码解码器的一些例子是用于MPEG-1和MPEG-2(MP2)的层2音频编码解码器、用于MPEG-1，MPEG-2和非ISO MPEG-2.5(MP3)的层3编码解码器、Musepack(MPC)、Ogg Vorbis、用于MPEG-2和MPEG-4的高级音频编码(AAC)、用于道尔贝的AC-3或者Windows Media Audio(WMA)。
由于有损算法的性质，音频质量在文件被解压、随后被重新压缩(生成损耗)时受损。因此，编辑已经利用有损算法压缩的信号应当防止完全地对信号进行解压。应当防止出于编辑目的而对音频文件进
行解压、编辑以及随后的压缩。
图1图示了用于以mp3格式压缩音频文件的编码、解码系统。具体的描述可以在以下文献中找到：
ISO/IEC JTC1/SC29/WG11(MPEG-1)，Coding of Moving Picturesand Associated Audio for Digital Storage Media at up to about 1.5 Mbit/s，Part 3：Audio，International Standard 11172-3，ISO/IEC，1993，
D.Pan，“A tutorial on MPEG/Audio compression”，IEEE Multimedia，V0l.2，1995，pp，.60-74，以及
S.Shlien，“Guide to MPEG-1 Audio standard”，IEEE Trans.OnBroadcasting，Vol.40，No.4，Dec.1996，pp.206-218。
用于对脉码调制(PCM)输入信号2进行编码的该系统包括分析滤波器组块4。分析滤波器组块4可以使用多相插值将输入信号分解成带宽相等的32个子带。为了编码，子带采样可以分组成18×32个采样。
多相正交滤波器(PQF)可以代表将输入信号拆分成给定数目N个等距子带的滤波器组。这些子带可以通过因子N来二次采样。
这一采样可能引入混叠。类似于MDCT时域混叠消除，PQF的混叠通过邻近子带来消除，即信号通常存储于两个子带中。
PQF滤波器用于MPEG层I和层II中、具有附加MDCT的MPEG层III中、用于四个频带PQF组的MPEG-4 AAC-SSR中以及用于分析较上频谱复制频带的MPEG-4高效AAC(HE AAC)中。
使用低通的基本滤波器来构造PQF滤波器组。这一低通通过N个余弦函数来调制并且转换成N个带通。
然后可以通过MDCT和加窗块6来处理子带信号。这一MDCT和加窗块6可以通过将18点或者36点的MDCT施加到32个子带中的每个子带来增加编码效率和频谱分辨率。
改进式离散余弦变换(MDCT)是具有重叠这一附加特性的基于IV型离散余弦变换(DCT-IV)的频率变换。它被设计用来针对较大数据集的连续块来执行，其中后续的块50％交迭。还存在有基于离散正
弦变换的改进式离散正弦变换MDST这一类似变换以及MDCT基于不同类型DCT的其它形式和MDCT。
在MP3中，MDCT被施加到块4的32带多相正交滤波器(PQF)组的输出。可以通过混叠蝶形(butterfly)块7内如图3和图4中所示的混叠减少块来后处理这一MDCT和加窗块6的输出以减少PQF滤波器组的典型混叠。
为了允许压缩，提供了心理声学模型8。此块通过快速傅立叶变换(FFT)块8a将输入信号2转换成其频谱分量。可以对频谱采样进行信号分析以判决用于MDCT和加窗块6的最佳执行变换长度。还可以在频带的基础上为频谱采样确定掩蔽(mask)阈值8b以限定在没有将音频人为音因素引入到信号中的情况下可以由量化器块10引入到每个频带中的噪声的量。
由MDCT和加窗块6输出的窗序列被馈送到定标量化器块10。在发生实际量化过程之前通过将输入采样提高到3/4功率以便在窗上保持信噪比(SNR)不变。量化器块10可以在近似临界频带的22个频带上操作。定标因子可以指定给每个频带，而每个频带又被调整为满足给定比特率。
定标量化器块10的输出被馈送到霍夫曼编码器块12。在霍夫曼编码器块12内，量化频谱被划分成三个不同区域，而不同的霍夫曼表(霍夫曼码簿)被指定给每个区域。每个码簿可以代表的最大值可以限于15。
霍夫曼编码器块12的输出信号被馈送到多路复用器14。此外，例如定标量化器块10的定标值这样的辅助信息可以在编码块16中被编码并且馈送到多路复用器14。多路复用器14计算要经由数字声道18传输到接收多路解复用器20的信号。
在解码器侧，以逆序执行操作。采样通行经过所有块20-30，而每个块将对信号执行逆操作。
第一个块是霍夫曼解码块24。霍夫曼解码块24的输出是量化频谱信号。为了允许解码、解量化、逆MDCT和逆加窗，提供了对编码
的辅助信息进行解码的辅助信息解码块22。
霍夫曼解码器块24的输出被馈送到解量化器块25。在解量化器块26内，量化频谱信号可以转换成窗序列。
窗序列被馈送到逆MDCT和加窗块28。逆MDCT又称为IMDCT。有数目不同的输入和输出。然而，通过添加后续交迭块的交迭IMDCT使得错误减少并取回原数据来实现完全的可逆性。
逆MDCT和加窗块28的输出是子带信号。这一子带信号被馈送到计算如下输出PCM信号32的合成滤波器组块30，该信号32可以是具有一些损耗的对输入PCM信号2的表示。该损失可能是由掩蔽阈值块8b以及MDCT和加窗块6引入到输入信号2的。
图2图示了AAC编码器和解码器。具体的描述可以在以下文献中找到：
ISO/IEC JTC1/SC29/WG11(MPEG-2 AA C)，Generic Coding ofMoving Pictures and Associated Audio，Advanced Audio Coding，International Standard 13818-7，ISO/IEC，1997，
ISO/IEC JTC1/SC29/WG11(MPEG-4)，Coding of Audio-Visual0bjects：Audio，International Standard 14496-3，ISO/IEC，1999，以及
M Bosi，K.Brandenburg，S.Quackenbush，L.Fielder，K.Akagiri，H.Fuchs，M Dietz，J.Herre，G Davidson，Y.Oikawa，“ISO/IEC MEPG-2advanced audio coding”，101st AES Convention，Los Angeles 1996。
在MPEG AAC中使用的技术非常接近于MPEG层3的技术。MPEG AAC的编码内核几乎完全地就是也在层3中使用的编码内核，只是一些参数范围不同而已。
然而，MPEG AAC没有后向兼容于层3，而利用AAC具体编码块来提升了编码效率。编码器包括以下编码块，其中一些编码块是可选的，也就是说，可以分别地为每个帧做出是否使用那一编码块的判决。
输入信号2被馈送到MDCT滤波器组块34。这一MDCT滤波器组块34利用在窗长度2048到256比特之间切换的动态窗来计算MDCT。这允许实现频谱分解和冗余度减少。短窗可以用来处理瞬态
信号。MDCT滤波器组块34的输出是窗序列。
窗序列然后可以馈送到时间噪声整形(TNS)块36，该块36是可选的块。这一TNS块36在频域中应用公知的线性预测技术对时域量化噪声进行整形。这将造成时域量化噪声的非均匀分布，这对于语音信号而言是尤其有用的特征。
在窗判决块38a和感知模型块38b内分析输入信号2的心理声学模型38的输出被馈送到MDCT滤波器组块34和时间噪声整形块36。
仍然可以是窗序列的TNS块36的输出可以馈送到可选的MS立体声和/或强度立体声(IS)预测块40。就声道对而言，可以使用MS、IS或者这二者。MS立体声传输左右声道的和与差，而就强度立体声而言，仅传输一个声道。在强度立体声中，通过根据由编码器发送的信息对传输声道进行定标(左右声道具有不同的定标因子)以便获得两个声道的表示。
MS立体声和/或强度立体声(IS)预测块40的输出被馈送到与定标量化器块10操作相似的定标量化器决42。定标量化器决40提供非均匀量化。还提供可以是无噪编码块44和/或定标量化器块42一部分的经由定标因子的噪声整形。定标因子可以指定给每个频带。增加或者减少定标因子值以修改信噪比和频带的比特分配。
定标频谱分量被馈送到可以是无噪编码块44一部分的霍夫曼编码。编码增益可以通过对定标因子进行差分霍夫曼编码来实现。多个码簿可以与动态码簿分配相组合。码簿可以被指定仅在特定频带中使用或者在邻近频带之间共享。
在辅助信息编码块46内编码的编码信号连同辅助信息一起馈送到多路复用器14。
多路解复用器20的输出被馈送到无噪解码块50和辅助信息解码块48。解码信号然后被馈送到输出窗序列的解量化器块52。该信号可选地馈送到逆MS立体声和/或强度立体声(IS)预测块54、逆TNS滤波器块56以及逆MDCT和加窗块58，该块58的输出是PCM音频信号32。
图3图示了用于组合信号的第一方法。两个音频信号A、B分别地馈送到多路解复用器块20和辅助信息解码块22。信号由霍夫曼解码器块24和解量化器块26独立地进行处理。所得信号是窗序列。
信号A的窗序列馈送到混叠减少块27和逆MDCT块28。所得信号是子带信号。
信号A的子带信号馈送到生成窗序列的MDCT块6。MDCT块6还接收关于信号B的辅助信息。此辅助信息允许确定信号B的暂时对应帧的窗大小。使用此信息，MDCT块6可以计算与信号B的窗序列具有相等窗大小的信号A的窗序列。所得窗序列馈送到混叠蝶形块7。在它的输出处，窗序列馈送到混频器60。
在混频器60内组合信号A和信号B的窗序列。由于窗序列在大小上匹配，所以组合可以是无约束的。如果x代表信号B的逆量化频谱，而y代表信号A的MDCT的输出，则混合信号z可以表达为：
z(i)＝(x(i)+a·y(i))·b，i＝0，…，N-1
其中N是要混合的频谱采样的数目，而a和b是对混合信号的幅度电平调整进行描述的常数。这些幅度电平调整信号a、b可以通过信号62馈送到混频器60。通过调整幅度电平，信号A、B可以在音量上达到相等电平。
正如将在图5中图示的，可以对组合信号进行编码。
图4图示了用于组合经压缩的音频信号、特别是经mp3压缩的信号的第二种可能方法。输入信号A、B由与图1中所述的块20、22、24、26、27、28相似的块20、22、24、26、27、28独立地处理。与根据图3的方法的不同之处在于信号B在块26中解量化、在决27中混叠减少和在块28中逆MDC。因此，信号A、B两者被连接成子带信号。
IMDCT块28的输出是子带信号。信号A、B的子带信号馈送到组合信号的混频器60。幅度电平调整通过信号62也是可能的。
混频器的输出被馈送到MDCT块6和混叠蝶形块7。为了使用关于加窗的已知辅助信息，来自信号B的辅助信息可以馈送到MDCT块
6。然而，需要有由延时块64实施的对于一帧的辅助信息的时间移位，因为混频器60也引入一帧的时间移位。
所得信号C是如图5中所示也可以编码的组合信号的窗序列。
图5图示了编码器66。编码器66也可以是量化器回路。输入信号C在量化器块10中被量化并且在霍夫曼编码器块12中被霍夫曼编码。格式化块68提供了对比特流的格式化。输出信号由多路复用器14计算而混合的mp3比特流作为信号E输出。
图6图示了AAC压缩信号F、G的混合。信号由与结合图2、图3描述的那些块相似的块20、46、50、52、54独立地计算。
所得信号是每个信号F、G的窗序列。信号F由块56和58进一步处理。所得信号在块34中被处理。在块34内的处理过程中，使用来自辅助信息解码器46的与信号G的暂时并行窗的窗大小有关的辅助信息。使用此信息允许使信号F和G的窗序列的窗大小相等。所得信号馈送到块36，此后它在混频器60中与信号G的窗序列组合成组合信号H。
图7图示了对组合信号H的编码。信号被馈送到MS立体声和/或强度立体声(IS)预测块40。输出信号被馈送到量化器回路70。信号在量化器块42中被量化并且在无噪编码块44中被编码。为了量化和编码，可以使用如图6中所示的由辅助信息解码块46获得的辅助信息I。使用辅助信息允许减少计算负荷，因为无需分析经组合的信号。在格式化块68中对比特流进行格式化。输出信号由多路复用器14计算而混合的AAC比特流作为信号K输出。
可以使用软件和专用硬件解决方案两者。然而，这一方法可以是音频内容创建程序包的部分。音频内容创建程序包可以是某些移动终端的附加式工具(插件)。
一种另外的实施可选优点涉及mp3或者AAC回放混频器。如果两个mp3或者AAC流需要同时回放，则在解码过程中并且例如不是在输出设备处已经混合音频采样将是有利的。对于回放混频器而言，将无需编码操作。在解码过程中的混合可以如上所述那样完成而无需
对组合信号进行重新压缩。
mp3和AAC音频格式两者都使用非均匀量化器来量化频谱采样。在解码器侧，需要执行非均匀逆量化。
就强弱变化效果而言，有必要调整解量化频谱系数的幅度电平。当施加强弱变化效果时，需要修改一些或者所有输入解量化参数。已经发现两个音频格式已经限定了可以用于实施强弱变化效果的称为global_gain的比特流元素。
在MP3中，global_gain是与定标因子相分离的值，而在AAC中，global_gain实际上是为了传输而差分编码的定标因子的起始值。然而，通过仅修改这一比特流元素，根据实施例可以很容易地并高效地实施变强和变弱效果。
已经发现global_gain值适用于频谱域采样。为了创建强弱变化效果，在修改过程中包含一些约束。仅针对每个帧来改变global_gain值直至达到强弱电平将不起作用。这一方式之所以无效是因为输出音量电平将不会逐渐地增加，而代之以在变强区域的开始处会有长的静默、然后会突然发生变强。
为了获得输出音量电平的逐渐增加或者减少，实施例用于根据频域编码音频信号的比特流来获得代表全局幅度电平值的比特流元素、用于利用更替值针对编码音频信号的帧和声道来改变代表全局幅度电平值的比特流元素，其中在每第n帧改变该更替值，其中n是根据强弱电平的数目和强弱变化的长度来确定的。
根据图8至10的伪码图示了根据实施例如何为压缩音频信号实施强弱变化效果而无需对比特率进行解码。根据实施例，只有一些简单的比特流解析是必要的。
可以针对如所预期的那样起作用的强弱变化来指定一些全局参数。根据图8的伪码描述了所需参数的指定。
fade Volume、frameCount、fadeMode这些值可以是例如来自于用户输入的输入值。frameCount参数描述了应当施加强弱变化操作的连续音频帧的数目。此值可以根据强弱变化的所需长度和音频帧的长度
来计算。每个音频帧具有通常以毫秒为单位来测量的某一长度，而一旦强弱变化区域的宽度已知则可以容易地获得这一参数。此值通常可以由用户指定。
值fadeVolume可以描述相对于原电平的初始(变强)或者结束(变弱)音量电平。这一参数的范围可以在0与100或者任何其它较上阈值之间变化。
值FADEZEROLEVEL是用于MP3和AAC的实施具体参数，但是例如值30可以兼用于mp3和AAC两者。值gainDec可以指定global_gain中的变化。这可以是更替值。一旦已经利用当前gainDec值改变了限定数目为n的连续帧，则值incStep可以限定gainDec值的变化。
根据实施例，按照图9的伪码在逐帧的基础上修改global_gain值。
值num_mp3_granules可以是一个mp3帧中颗粒的数目(1或者2)，而值num_mp3_channels可以是mp3颗粒中存在的声道(单声道或者立体声)的数目。这些参数可以在解码开始时根据mp3比特流来确定。
值num_syntactic_aac_elements可以描述AAC帧中句法声道元素的数目。这一参数也可以在逐帧的基础上在解码过程中根据AAC比特流来确定。
出于编辑目的，必须从所需比特流位置开始提取global_gain_values。在修改之后，新值需要往回插入到同一比特流位置。
强弱变化效果创建过程可以利用图10中所示的伪码来总结。值fadeGrid可以限定了在其之后改变更替值，例如gainDec的帧的数目n。
还在图11中描绘了根据实施例的方法。在初始化80过程中，根据图8中所示的伪码来计算用于强弱变化的参数。
在初始化80之后，从压缩音频文件的比特流中提取82 global_gain值。
然后可以利用例如incStep值这样的变化值来改变84可以是gainDec值的更替值。它可以根据帧的当前位置来确定，无论gainDec
值的变化是否适当都是如此。在所示实施例中，在每第n帧按照incStep，其中n等于帧删格计数。帧删格计数可以根据帧计数和强弱电平的数目来确定，例如确定为这二者之商。换而言之，在每n＝frameGain帧通常incStep值来改变gainDec值。
就在每第n帧根据例如一这样的incStep值来改变更替值而言，选择哪一第n帧这一选择也可以按照对数、指数、阶梯或者任何其它曲线。
在已经判决是否改变84更替值GainDec之后，根据图9的伪码为每个声道和句法元素的每个颗粒而改变global_gain值86。
改变的global_gain值被包含回到比特流中88。
一般而言，所述方法对于在逆量化或者等效定标公式中利用指数值的所有音频格式都是有效的。指数值的名称是否为global_gain无关紧要，而该技术可以保持相同。
图12示出了设置用于实施根据实施例的方法的设备90。提供用于接收经压缩的音频文件的输入92。在解析器94内解析所输入的音频文件以提取比特流。解析器94也可以提供global_gain、颗粒的数目、声道的数目、语法元素的数目、音频帧的数目和可从比特流中获得的任何其它信息。
global_gain值被传递到处理器96。在处理器96内，计算global_gain值有变的帧以及更替值并且改变相应的global_gain值。
可以提供另一处理器98以允许将更改后的global_gain值包含到比特流中。输出100可以提供具有强弱变化效果的压缩音频信号。
尽管已经示出和描述并且指出了应用于本发明优选实施例的本发明的基本新颖特征，但是将理解到，在不脱离本发明的精神的情况下，可以由本领域技术人员做出所述设备和方法在形式和细节上的各种省略和替代以及变化。例如明确地表明，以基本上相同的方式执行基本上相同的功能以实现相同结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合都在本发明的范围内。另外，应当认识到，结合本发明的任何公开形式或者实施例而示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法可以作为一
般性的设计选择内容而并入于任何其它公开或者描述或者提示的形式或者实施例中。因此本发明的本意在于仅由所附权利要求书的范围所指示的那样加以限制。
Claims (14)
1.一种用于对来自至少两个音频信号源的频域编码音频信号进行组合的方法，包括：
对所述编码音频信号进行解码，获得量化频谱分量，
对所述解码获得的所述量化频谱分量进行逆量化，获得窗序列，
向所述窗序列中的至少一个窗序列提供混叠减少，以及
对至少逆量化音频信号进行组合，获得组合音频信号；
对所述窗序列中的至少一个窗序列进行逆变换，获得子带音频信号；以及将所述子带音频信号重新变换成具有与来自没有进行逆变换的音频信号的窗序列的频率分辨率相匹配的频率分辨率的修改窗序列，并且将所述修改窗序列与没有逆变换的音频信号的窗序列组合成组合窗序列。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：向待组合的所述音频信号提供幅度电平调整。
3.根据权利要求1所述的方法，包括：在组合所述音频信号之前提供对所述音频信号中至少一个音频信号的频带限制。
4.根据权利要求1所述的方法，包括：将所述组合音频信号量化成量化频谱分量。
5.根据权利要求4所述的方法，包括：将所述组合音频信号的所述频谱分量编码成频域编码输出音频信号。
6.根据权利要求5所述的方法，包括：对所述频域编码输出音频信号的比特流进行格式化。
7.根据权利要求1所述的方法，包括：将从所述编码音频信号中的至少一个音频信号获得的辅助信息用于解码或者逆量化或者解码和逆量化两者。
8.根据权利要求1所述的方法，包括：提供MPEG-1、2、2.5层-3编码音频信号、或者高级音频编码的编码音频信号、或者MPCMusepack编码音频信号、或者Ogg Vorbis编码音频信号、或者WindowsMedia Audio编码音频信号、或者来自组合的AC3编码音频信号。
9.根据权利要求1所述的方法，用于在电子设备内执行。
10.根据权利要求1所述的方法，用于在移动通信设备内执行。
11.根据权利要求1所述的方法，包括：将从所述编码音频信号中的至少一个编码音频信号获得的辅助信息用于对所述组合音频信号进行量化或者编码或者量化和编码两者。
12.一种设置用于对来自至少两个音频信号源的频域编码音频信号进行组合的系统，包括：
解码器，设置用以对所述编码音频信号进行解码，获得量化频谱分量，
逆量化器，设置用以对所述解码获得的所述量化频谱分量进行逆量化，获得窗序列，
混叠减少器，设置用以向所述窗序列中的至少一个窗序列提供混叠减少，以及
组合器，设置用以对至少逆量化音频信号进行组合，获得组合音频信号，
其中所述逆量化器设置用以对所述窗序列中的至少一个窗序列进行逆变换，获得子带音频信号；所述系统包括重新变换器，设置用以将所述子带音频信号重新变换成具有与来自没有进行逆变换的音频信号的窗序列的频率分辨率相匹配的频率分辨率的修改窗序列，并且其中所述组合器设置用以将所述修改窗序列与没有逆变换的音频信号的窗序列组合成组合窗序列。
13.一种根据权利要求12所述的系统在客户电子设备中的使用。
14.一种根据权利要求12所述的系统在移动通信设备中的使用。
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