CN101578654B - 用于恢复多通道音频信号的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种在MPEG环绕解码器中用于通过根据缩混音频信号的种类来控制延迟、以控制对缩混信号和MPEG环绕边信息信号进行同步的方法。当使用HE-AAC解码器和低功率MPEG环绕解码器来恢复多通道音频信号、并且从HE-AAC解码器中输出的复QMF信号被用作缩混信号时，延迟单元对于在实到复转换器中引起的延迟进行补偿。当使用时域缩混信号时，另一延迟单元延迟空间参数，以对在QMF和奈奎斯特组中引起的延迟进行补偿。同样，当使用HE-AAC解码器和高质量MPEG环绕解码器来恢复多通道音频信号、并且将从HE-AAC解码器中输出的复QMF信号用作缩混信号时，延迟单元对于在实到复转换器中引起的延迟进行补偿。

Description

用于恢复多通道音频信号的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于通过根据缩混(downmix)音频信号的种类来考虑延迟、以在运动图像专家组(MPEG)环绕解码器处将缩混信号与MPEG环绕边信息(side information)信号进行同步的设备和方法。具体地，本发明涉及一种用于当将MPEG环绕解码器与HE-AAC解码器链接时、通过考虑时域的缩混信号和正交镜像滤波器(QMF)域信号的缩混信号之间的不同延迟、来维持从MPEG环绕解码器中输出的多通道音频信号的同步的设备和方法。 
背景技术
运动图像专家组(MPEG)环绕技术将多通道音频信号压缩为缩混信号和边信息。MPEG环绕技术可以以高质量模式或低功率模式来实现用于从编码器中传送的缩混信号和边信息比特流的解码器。虽然高质量MPEG环绕解码器通过使用残留信号和时间处理(TP)工具来提供高音频质量，但是它需要高度的复杂性。相反地，低功率MPEG环绕解码器以诸如将正交镜像滤波器(QMF)的计算改变为实数计算的方法来减小复杂性。虽然稍微降低了音频质量，但是低功率MPEG环绕解码器适合于诸如移动电话的消耗低功率的终端。 
MPEG环绕解码器通过使用边信息比特流，来将利用一般的单声道/立体声音频编码器(例如，高级音频编码(AAC)编码器或高效高级音频编码(HE-AAC)编码器)压缩的缩混信号恢复为多通道音频信号。由于对于每个频带提供在此使用的边信息比特流，所以应使用由QMF组(bank)和奈奎斯特(Nyguist)滤波器组组成的混合滤波器组来将缩混信号转换到频带。该转换引起延迟。当在HE-AAC解码器的QMF处理之后获取了缩混信号时，例如在MPEG环绕解码器中，可以直接提取QMF域的信号，并将其施加到MPEG环绕解码器，从而防止由于滤波引起的延迟。 
高质量MPEG环绕解码器不但可以使用时域的缩混信号而且可以使用从HE-AAC解码处理中获取的QMF域的缩混信号，如图1所示。当使用时域的缩混信号时，在执行QMF分析滤波器组101和奈奎斯特分析滤波器组102的处理中发生对应于704个样本的延迟。同样，在图2所示的多通道音频信号的合成处理中，在奈奎斯特合成滤波器组201中发生对应于0个样本的延迟，而在QMF合成滤波器组202中发生对应于257个样本的延迟。总共发生了对应于961个样本的延迟。当使用利用HE-AAC编码器编码的缩混信号时，因为高质量MPEG环绕解码器的QMF与HE-AAC解码器的QMF相同，所以可以直接使用可以从HE-AAC解码处理中获取的QMF域的信号。同样，由于在HE-AAC解码器的谱带复制(SBR)工具中奈奎斯特组所需的对应于384个样本的先行信号(look-ahead signal)已经可用，所以优点是在滤波处理中没有延迟发生。 
然而，当在时域中将利用HE-AAC编码器编码的缩混信号施加到MPEG环绕解码器时，从MPEG环绕边信息信号中提取的空间参数被延迟961个样本，所述961个样本包括：在HE-AAC解码器的QMF合成处理中发生的对应于257个样本的延迟、以及在高质量MPEG环绕解码器的QMF滤波和奈奎斯特滤波处理中发生的对应于704个样本的延迟。因而，在HE-AAC解码器和高质量MPEG环绕解码器之间对缩混信号进行同步，从而将其恢复到所期望的多通道信号。 
在此并入参考“ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 N8177，Study on Text ofISO/IEC FCD 23003-1，MPEG Surround”、“Audio Engineering SocietyConvention Paper presented at the 115th Convention，October 10 through 13，2003，New York”、以及“Audio Engineering Society Convention Paper presented at the119th Convention，October 7through 10，2005，New York”。 
发明内容
技术问题
本发明实施例旨在提供一种用于当将MPEG环绕解码器与HE-AAC解码器链接时、通过考虑时域的缩混信号和正交镜像滤波器(QMF)域信号的缩混信号之间的不同延迟、来维持从MPEG环绕解码器中输出的多通道音频信号的同步的设备和方法。 
技术方案
根据本发明的一方面，提供了一种用于通过使用高效高级音频编码(HE-AAC)解码器和低功率运动图像专家组(MPEG)环绕解码器来恢复多通道音频信号的设备，其包括：实到复转换器，用于将从HE-AAC解码器中输出的、作为实正交镜像滤波器(QMF)信号的、实数域的QMF信号转换为作为复QMF信号的、复数域的QMF信号；以及延迟单元，用于将在实到复转换器中引起的延迟施加到从HE-AAC解码器中输出的复QMF信号。 
根据本发明的另一方面，提供了一种用于通过使用HE-AAC解码器和低功率MPEG环绕解码器来恢复多通道音频信号的设备，其包括：延迟单元，用于将在QMF组和奈奎斯特滤波器组中引起的延迟施加到从HE-AAC解码器中输出的时域缩混信号的空间参数。 
根据本发明的另一方面，提供了一种用于通过使用高效高级音频编码(HE-AAC)解码器和低功率运动图像专家组(MPEG)环绕解码器来恢复多通道音频信号的设备，其包括：实到复转换器，用于将从HE-AAC解码器中输出的实QMF信号转换为复QMF信号；第一延迟单元，用于将在实到复转换器中引起的延迟施加到从HE-AAC解码器中输出的复QMF信号；以及第二延迟单元，用于将在QMF组和奈奎斯特滤波器组中引起的延迟施加到从HE-AAC解码器中输出的时域缩混信号的空间参数。 
根据本发明的另一方面，提供了一种用于通过使用HE-AAC解码器和高质量MPEG环绕解码器来恢复多通道音频信号的设备，其包括：延迟单元，用于将在低功率MPEG环绕解码器中使用的实到复转换过程中引起的延迟施加到从HE-AAC解码器中输出的复QMF信号。 
根据本发明的另一方面，提供了一种MPEG环绕解码器，用于基于从HE-AAC解码器输入的缩混信号和边信息比特流来恢复多通道音频信号，其包括：实到复转换器，用于将从HE-AAC解码器中输出的实QMF信号转换为复QMF信号；以及第一延迟单元，用于将在实到复转换器中引起的延迟施加到从HE-AAC解码器中输出的复QMF信号。 
根据本发明的另一方面，提供了一种用于基于从HE-AAC解码器输入的缩混信号和边信息比特流来恢复多通道音频信号的方法，其包括以下步骤：将从HE-AAC解码器中输出的实QMF信号转换为复QMF信号；以及将在实到复转换步骤中引起的延迟施加到从实到复转换步骤中输出的复QMF信号。 
有益效果
如上所述，本发明的技术可以通过当从HE-AAC解码器中输出的缩混信号以实QMF域信号或者复QMF域信号的形式被施加到MPEG环绕解码器时、添加延迟单元，来保持缩混信号和MPEG环绕边信息信号之间的同步，以恢复所期望的多通道音频信号。 
附图说明
图1是示出了高质量运动图像专家组(MPEG)环绕解码器的混合分析滤波器组的框图； 
图2是示出了高质量MPEG环绕解码器的混合合成滤波器组的框图； 
图3图示了用于使用HE-AAC解码器和低功率MPEG环绕解码器来合成多通道音频信号的处理； 
图4是示出了低功率MPEG环绕解码器的混合分析滤波器组和混合合成滤波器组的框图； 
图5是描述了包括根据本发明的延迟单元的低功率MPEG环绕解码器的混合分析滤波器组和混合合成滤波器组的框图；以及 
图6是图示了包括根据本发明的延迟单元的高质量MPEG环绕解码器的混合分析滤波器组和混合合成滤波器组的框图。 
具体实施方式
将参考附图来详细描述本发明的实施例。 
首先，图3图示了用于使用HE-AAC解码器和低功率MPEG环绕解码器来合成多通道音频信号的处理。 
HE-AAC解码器301接收缩混信号比特流，并输出单声道/立体声信号和缩混信号。从HE-AAC解码器301中输出的缩混信号连同边信息比特流一起被输入到低功率MPEG环绕解码器302中，并且低功率MPEG环绕解码器302恢复并输出多通道音频信号。 
当在HE-AAC编码器中对缩混信号进行编码、并且在MPEG环绕编码器中从多通道音频信号中提取边信息时，通过HE-AAC解码器301对缩混信号进行解码，并且通过低功率MPEG环绕解码器302来恢复多通道音频信号。在此，在低复杂性HE-AAC解码器301的情况下、从HE-AAC解码器301中提取的缩混信号的QMF系数是实数，或者在一般HE-AAC解码器的情况下， 该QMF系数是复数。同样，可以从HE-AAC解码器301中提取时域的缩混信号，并使用它们。 
图4是示出了低功率MPEG环绕解码器的混合分析滤波器组和混合合成滤波器组的框图。 
如该图所示，当时域的缩混信号被输入到低功率MPEG环绕解码器时，在实QMF分析滤波器组401、实QMF合成滤波器组407、奈奎斯特分析滤波器组403、奈奎斯特合成滤波器组405、实到复转换器402、和复到实转换器406中发生时间延迟。然而，当使用从低复杂性HE-AAC解码器中输出的实QMF域的缩混信号时，仅在实到复转换器402和复到实转换器406中发生延迟。因为HE-AAC解码器的SBR工具使用相同的QMF滤波器，所以已经考虑了在实QMF分析滤波器组401和实QMF合成滤波器组407中引起的延迟。同样，由于在SBR工具中奈奎斯特分析滤波器组403和奈奎斯特合成滤波器组405所需的先行信息可用，所以不需要额外的延迟。另外，用于QMF残留信号的延迟单元404考虑了由实到复转换器402引入的延迟，从而对输入到奈奎斯特分析滤波器组403的信号进行同步。 
本发明提供了一种用于将实QMF域的缩混信号、复QMF域的缩混信号和时域的缩混信号与低功率MPEG环绕解码器的输出信号(例如，空间参数)进行同步的方法。参考图5来描述该过程。 
图5是描述了包括根据本发明的延迟单元的低功率MPEG环绕解码器的混合分析滤波器组和混合合成滤波器组的框图。 
当恰好在一般HE-AAC解码器的QMF合成滤波器组以前提取的复QMF信号被输入到低功率MPEG环绕解码器的混合滤波器中时，复QMF信号不必通过实到复转换器503。因而，复QMF域的缩混信号被直接输入到奈奎斯特分析滤波器组504中。在此，另外需要延迟单元505，以考虑由于时域或实QMF域的缩混信号通过实到复转换器503而引入的延迟。正由于使用了实QMF域的缩混信号，所以在HE-AAC解码器中考虑由实QMF分析滤波器组502、实QMF合成滤波器组509、奈奎斯特分析滤波器组504和奈奎斯特合成滤波器组507引起的延迟。因而，不存在由它们引起的额外延迟。 
当在HE-AAC解码器处解码的时域缩混信号被提供到低功率MPEG环绕解码器时，添加延迟单元501，以将与对应于在HE-AAC QMF合成滤波器组中引起的延迟的样本、对应于在实QMF分析滤波器组502中引起的延迟的样 本、对应于在奈奎斯特分析滤波器组504中引起的延迟的样本、以及对应于在实到复转换器503中引起的延迟的样本之和对应的延迟施加到从MPEG环绕边信息信号中提取的空间参数，从而对用于缩混信号的HE-AAC解码器和低功率MPEG环绕解码器进行同步。 
图6是图示了包括根据本发明的延迟单元的高质量MPEG环绕解码器的混合分析滤波器组和混合合成滤波器组的框图。参考该图，时域的缩混信号通过QMF分析滤波器组601被输入到延迟单元602，并且复QMF域的缩混信号被直接输入到延迟单元602。延迟单元602的输出连同QMF残留输入信号一起被输入到奈奎斯特分析滤波器组603，并且奈奎斯特分析滤波器组603输出混合子带信号。 
如同当将HE-AAC解码器与低功率MPEG环绕解码器链接时添加延迟单元505一样，对于复QMF信号添加了延迟单元602。对于复QMF信号添加延迟单元602，以通过考虑在低功率MPEG环绕解码器的实到复转换器503中引起的延迟，来对高质量MPEG环绕解码器进行同步。 
发明模式 
尽管已经针对特定实施例而描述了本发明，但是对本领域技术人员明显的是，可以进行各种改变和修改，而不脱离由以下权利要求限定的本发明的精神和范围。 
工业实用性 
当在维持与传统单声道/立体声音频接收机的兼容性的同时、恢复高质量多通道音频信号时，可以应用本发明以对缩混信号与空间参数进行同步。 

Claims (6)

1.一种用于通过使用高效高级音频编码(HE-AAC)解码器和低功率运动图像专家组(MPEG)环绕解码器来恢复多通道音频信号的设备，包括：
实到复转换器，用于将从HE-AAC解码器中输出的、作为实正交镜像滤波器(QMF)信号的、实数域的QMF信号转换为作为复QMF信号的、复数域的QMF信号；
第一延迟单元，用于将在实到复转换器中引起的延迟施加到从HE-AAC解码器中输出的复QMF信号；以及
第二延迟单元，用于将与对应于在HE-AAC QMF合成滤波器组中引起的延迟的样本、对应于在实QMF分析滤波器组中引起的延迟的样本、对应于在奈奎斯特分析滤波器组中引起的延迟的样本、以及对应于在实到复转换器中引起的延迟的样本之和对应的延迟施加到从MPEG环绕边信息信号中提取的空间参数。
2.一种用于通过使用HE-AAC解码器和高质量MPEG环绕解码器来恢复多通道音频信号的设备，包括：
第一延迟单元，用于将在低功率MPEG环绕解码器中使用的实到复转换过程中引起的延迟施加到从HE-AAC解码器中输出的复QMF信号；和
第二延迟单元，用于将与对应于在HE-AAC QMF合成滤波器组中引起的延迟的样本、对应于在实QMF分析滤波器组中引起的延迟的样本、对应于在奈奎斯特分析滤波器组中引起的延迟的样本、以及对应于在实到复转换器中引起的延迟的样本之和对应的延迟施加到从MPEG环绕边信息信号中提取的空间参数。
3.一种MPEG环绕解码器，用于基于从HE-AAC解码器输入的缩混信号和边信息比特流来恢复多通道音频信号，包括：
实到复转换器，用于将从HE-AAC解码器中输出的实QMF信号转换为复QMF信号；
第一延迟单元，用于将在实到复转换器中引起的延迟施加到从HE-AAC解码器中输出的复QMF信号；以及
第二延迟单元，用于将与对应于在HE-AAC QMF合成滤波器组中引起的延迟的样本、对应于在实QMF分析滤波器组中引起的延迟的样本、对应于在奈奎斯特分析滤波器组中引起的延迟的样本、以及对应于在实到复转换器中引起的延迟的样本之和对应的延迟施加到从MPEG环绕边信息信号中提取的空间参数。
4.一种用于基于从HE-AAC解码器输入的缩混信号和边信息比特流来恢复多通道音频信号的方法，包括以下步骤：
将从HE-AAC解码器中输出的实QMF信号转换为复QMF信号；
将在实到复转换步骤中引起的延迟施加到从实到复转换步骤中输出的复QMF信号；以及
将与对应于在HE-AAC QMF合成滤波器组中引起的延迟的样本、对应于在实QMF分析滤波器组中引起的延迟的样本、对应于在奈奎斯特分析滤波器组中引起的延迟的样本、以及对应于在实到复转换器中引起的延迟的样本之和对应的延迟施加到从MPEG环绕边信息信号中提取的空间参数。
5.一种MPEG环绕解码器，用于通过使用边信息比特流和在实QMF域、复QMF域和时域之中的至少一个的缩混信号来生成多通道音频信号，其中，MPEG环绕解码器根据缩混信号的种类来调整延迟，从而将缩混信号与边信息比特流进行同步。
6.一种用于执行MPEG环绕解码以生成混合子带域信号的方法，包括以下步骤：
对时域的缩混信号执行QMF分析；
将在低功率实到复转换中引入的延迟施加到从对时域的缩混信号或者复QMF域的缩混信号执行QMF分析的步骤中输出的输出信号；以及
对所延迟的信号和QMF残留输入信号执行奈奎斯特分析以生成混合子带域信号。
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