CN102915738B - 用于对多声道音频信号进行缩混的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于对多声道音频信号进行缩混的方法和设备。所述方法包括:通过对多声道音频信号进行解码然后对子带编码的多声道音频信号进行去量化来恢复针对多声道音频信号的每个声道的子带脉冲编码调制(PCM)采样;使用与缩混配置相应的系数对恢复后的针对每个声道的子带PCM采样进行尺度变换;通过将尺度变换后的针对每个声道的子带PCM采样缩混到预定声道来产生与预定声道相应的子带PCM采样;对产生的与预定声道相应的子带PCM采样执行逆子带滤波。
Description
技术领域
本发明涉及音频信号处理。更具体地说,本发明涉及一种用于对多声道音频信号进行缩混的方法和设备。
背景技术
由于数字技术的快速发展、用于数据传输的带宽的增加、以及用于存储各种类型的多媒体数据的存储装置的存储容量的增加,对使用多声道音频(例如,5.1多声道音频系统)的多媒体数据的使用已经普及。随着便携式终端和便携式电子装置(诸如智能电话、平板PC、便携式多媒体播放机和其它类似电子装置)的性能的提高,在便携式终端上对包括多声道音频的多媒体文件的使用已经增加。
然而,便携式终端的内部扬声器和外部扬声器(诸如耳机、头戴式受话器和外部可连接的扬声器)一般只支持两个声道。因此,当使用包括多声道音频的多媒体文件时,便携式终端执行将多声道音频信号的多个声道缩混(downmix)为2声道音频信号的功能。
为了将多声道音频信号缩混为2声道音频信号并输出2声道音频信号,要执行大量计算处理,导致大量的功耗。因此,对于通过电池操作的便携式电子装置(诸如便携式终端),计算处理引起便携式终端的运行时间或电池电量的减少以及来自便携式终端的热量的增加。
根据用于对多声道音频信号进行缩混的现有技术,针对每个声道,将多声道音频信号从频域逆变换到时域,随后针对从频域逆变换到时域的每个声道,通过使用脉冲编码调制(PCM)采样对所述多声道音频信号进行缩混。因此,必须执行多声道音频信号的声道的数量那么多的次数的逆变换。
例如,当多声道音频信号(诸如5.1声道音频信号)被缩混时,根据声道的数量(即,六个声道),将5.1声道音频信号从频域逆变换到时域总共六次,并随后将5.1声道音频信号缩混为2声道音频信号。因此,在使用2声道输出执行缩混的装置(例如,便携式终端)中存在高功耗和增加的热量的问题。
此外,根据用于对多声道音频信号进行缩混的现有技术,通过使用块切换方法执行编码,在所述块切换方法中,音频信号被分类为具有不同特征的稳定信号和非稳定信号,并且以不同的块尺寸对稳定信号和非稳定信号进行编码。
当使用块切换方法时,针对每个声道以大块和小块对从频域逆变换到时域的音频信号进行两次编码,导致在将多声道音频信号缩混为2声道音频信号的情况下的四次逆变换处理。
上述用于缩混的现有技术执行六次或四次逆变换处理,导致高功耗和明显的发热,因此不适用于通过电池操作的诸如便携式终端的电子装置。
因此,由于便携式终端一般具有两个输出声道,因此需要这样一种技术:通过在便携式终端对多声道音频信号进行缩混时最小化从频域到时域的逆变换处理的数量来最小化便携式终端的功耗和热量。
发明内容
本发明的多方面在于解决至少上述问题和/或缺点并提供至少下述优点。因此,本发明的一方面在于提供一种用于通过仅执行被优化为输出声道的数量的频时逆变换处理来快速并简单地对多声道音频信号进行缩混的方法和设备。
根据本发明的一方面,提供了一种用于对多声道音频信号进行缩混的方法。所述方法包括:通过对多声道音频信号进行解码然后对子带编码的多声道音频信号进行去量化来恢复针对多声道音频信号的每个声道的子带脉冲编码调制(PCM)采样;使用与缩混配置相应的系数对恢复后的针对每个声道的子带PCM采样进行尺度变换;通过将尺度变换后的针对每个声道的子带PCM采样缩混到预定声道来产生与预定声道相应的子带PCM采样;对产生的与预定声道相应的子带PCM采样执行逆子带滤波。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于对多声道音频信号进行缩混的设备。所述设备包括:去量化单元,通过对多声道音频信号进行解码然后对子带编码的多声道音频信号进行去量化来恢复针对多声道音频信号的每个声道的子带脉冲编码调制(PCM)采样;尺度变换单元,使用与缩混配置相应的系数对恢复后的针对每个声道的子带PCM采样进行尺度变换;预缩混单元,通过将尺度变换后的针对每个声道的子带PCM采样缩混到预定声道来产生与预定声道相应的子带PCM采样;逆子带滤波器组,对产生的与预定声道相应的子带PCM采样执行逆子带滤波。
从以下结合附图公开本发明的示例性实施例的详细描述中,本发明的其它方面、优点和显著特征将对于本领域的技术人员变得清楚。
附图说明
从以下结合附图的描述,本发明的特定示例性实施例的以上和其它方面、特征和优点将变得更加清楚,其中:
图1是根据本发明示例性实施例的用于对多声道音频信号进行缩混的设备的框图;
图2是示出根据本发明示例性实施例的对多声道音频信号进行缩混的方法的流程图。
贯穿附图,应注意相同标号被用于描绘相同或相似元件、特征和结构。
具体实施方式
提供以下参照附图的描述以帮助充分理解由权利要求及其等同物限定的本发明的示例性实施例。所述描述包括各种特定细节以帮助理解,但是这些特定细节仅被视为示例性的。因此,本领域的普通技术人员将认识到:在不脱离本发明的范围和精神的情况下,可对这里描述的实施例进行各种改变和修改。此外,为了清楚和简明,可省略公知功能和结构的描述。
在以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于字面意义,而只是被发明人使用以达到对本发明的清楚和连贯的理解。因此,本领域的技术人员应该清楚,仅出于示出目的提供下面的对本发明的实施例的描述,而不是为了限制由权利要求及其等同物限定的发明的目的。
应理解单数形式包括复数指示物,除非上下文另外清楚地指出。因此,例如,提到“组件表面”包括提到一个或多个这样的表面。
图1是根据本发明示例性实施例的用于对多声道音频信号进行缩混的设备的框图。
参照图1,该设备包括去量化单元10、尺度变换单元20、预缩混单元30和逆子带滤波器组(filter bank)40。
当通过子带编码方法被编码的多声道音频信号(诸如5.1声道音频信号或比特流)被输入到该设备中时,去量化单元10通过首先根据子带编码方法对输入的多声道音频信号进行解码,随后对解码的多声道音频信号进行去量化来恢复针对每个声道的子带脉冲编码调制(PCM)采样。
尺度变换单元20根据预定缩混配置对由去量化单元10恢复的每个声道的子带PCM采样执行尺度变换功能。例如,尺度变换单元20可通过针对十二个PCM采样中的每个PCM采样计算尺度变换因子(ScF)来执行尺度变换功能。预缩混单元30将由尺度变换单元20进行尺度变换的每个声道的子带PCM采样预缩混到预定声道,诸如左声道和右声道的两个声道。
逆子带滤波器组40包括多个逆子带滤波器,并通过对由预缩混单元30进行预缩混的声道执行逆子带滤波来输出从频域音频信号变换的时域音频信号(诸如左声道PCM采样和右声道PCM采样)。虽然没有示出,但是该设备还可包括用于存储多声道音频信号或由多声道音频信号组成的多媒体数据的存储单元。
该设备可被应用于便携式电子装置(诸如便携式终端)或包括在便携式电子装置(诸如便携式终端)中。便携式终端的示例是视频电话、蜂窝电话、智能电话、国际移动通信2000(IMT-2000)终端、宽带码分多址(WCDMA)终端、通用移动通信服务(UMTS)终端、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放机(PMP)、数字多媒体广播(DMB)终端、电子书、便携式计算机(诸如膝上型计算机或平板PC)以及数字相机。然而,本发明不限于此并且该设备可被应用于其它类似的电子装置。
图2是示出根据本发明示例性实施例的对多声道音频信号进行缩混的方法的流程图。
参照图1和图2,在步骤S201,当通过子带编码方法编码的多声道音频信号被输入到图1的设备中时,去量化单元10恢复针对输入的多声道音频信号的每个声道的子带PCM采样。
换句话说,当通过子带编码方法编码的多声道音频信号或包括通过子带编码方法编码的多声道音频信号的多媒体数据(诸如包括5.1声道音频比特流的视频文件)被输入到图1的设备中时,去量化单元10通过对量化后的多声道音频信号进行去量化来恢复针对每个声道的子带PCM采样,其中,通过对多声道音频信号进行解码来获得所述量化后的多声道音频信号。例如,当多声道音频信号是5.1声道音频信号时,去量化单元10恢复针对5.1声道音频信号的总共六个声道的子带PCM采样。虽然根据本发明的所有方面没有要求,但是具有运动图像专家组(MPEG)-1/2或数字影院系统(DTS)格式的多声道音频信号可通过子带编码方法被编码。
在步骤S202和S203,尺度变换单元20根据预定缩混配置或设置对由去量化单元10恢复的每个声道的子带PCM采样执行尺度变换功能,预缩混单元30将由尺度变换单元20进行尺度变换的每个声道的子带PCM采样预缩混到预定声道,诸如左声道和右声道的两个声道。
如果针对多声道音频信号或包括在多媒体数据中的多声道音频信号恢复每个声道的子带PCM采样,则在步骤S202,尺度变换单元20根据预定缩混配置或设置执行尺度变换功能。例如,尺度变换单元20通过参考尺度变换因子选择信息选择分配到每个子带的至少一个尺度变换因子,然后对通过使用选择的至少一个尺度变换因子恢复的每个声道的子带PCM采样进行尺度变换。
接着,在步骤S203,预缩混单元30将已经由尺度变换单元20进行尺度变换的5.1声道音频系统的六个声道的子带PCM采样预缩混到2声道(诸如左声道和右声道)或4声道(诸如前左声道、前右声道、后左声道和后右声道)。
由于本示例性实施例可被应用于具有2声道输出的电子装置(诸如便携式终端),因此假设预缩混单元30将5.1声道的子带PCM采样预缩混或缩混为2声道的子带PCM采样。然而,本发明不限于此,预缩混单元30可将子带PCM采样预缩混或缩混为任何合适数量的声道。
例如,由于便携式终端可仅具有一个输出扬声器,因此预缩混单元30可根据本发明的多方面执行至单声道的预缩混。因此,预缩混单元30可将由尺度变换单元20进行尺度变换的5.1声道音频系统的六个声道的子带PCM采样预缩混到单个声道,诸如单声道。
在步骤S204,逆子带滤波器组40通过对由预缩混单元30进行预缩混的声道(诸如左声道和右声道)执行逆子带滤波来输出从频域音频信号变换的时域音频信号(诸如左声道PCM采样和右声道PCM采样)。
也就是说,逆子带滤波器组40通过对根据预定频带分离的频域左声道音频信号和频域右声道音频信号执行逆子带滤波,来输出与时域音频信号相应的用户可听的左声道PCM采样音频和右声道PCM采样音频。在包括用于对多声道音频信号进行缩混的设备的便携式终端中进行预定后处理之后,可通过内部扬声器或外部扬声器输出左声道PCM采样输出音频和右声道PCM采样输出音频。
如上所述,在步骤S204,本发明对从5.1声道音频系统的6个声道预缩混到2个声道的每个声道的子带PCM采样执行逆子带滤波。在这种情况下,由于对左声道执行一次逆子带滤波并对右声道执行一次逆子带滤波,因此总共执行两次逆子带滤波。
根据本发明的实施例,当多个声道的子带PCM采样被预缩混为单声道时,因为逆子带滤波器组40仅对单个声道(即,单声道)执行逆子带滤波,因此逆子带滤波器组40总共执行一次逆子带滤波。
由于即使当多声道音频信号被缩混到2声道或1声道音频信号时,也在对六个声道总共执行六次频时逆变换之后执行缩混,从而在现有技术装置中会增加功耗和发热,因此,通过执行一次或两次逆子带滤波来分别执行至一个声道或两个声道的缩混的本发明的示例性实施例在各种方面(诸如提供功耗的减少)是有优势的。
根据本发明的示例性实施例,当通过在将多声道音频信号(诸如5.1声道音频信号)预缩混为2声道音频信号之后执行频时逆变换来对多声道音频信号进行缩混时,执行频时逆变换的次数与缩混之后的声道的数量相同,其中,通过在频时逆变换之前预先分离声道来进行所述预缩混。
例如,当5.1声道音频系统的六个声道被缩混为两个声道时,频时逆变换被执行两次。因此,使用根据本发明的实施例的缩混方法或设备的便携式终端可最小化频时逆变换所需的计算处理的数量,从而增加运行时间并减少电池功耗和发热。
虽然已经参照本发明的特定示例性实施例示出和描述了本发明,但是本领域的技术人员将理解,在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对其进行形式和细节上的各种改变。
Claims (10)
1.一种对多声道音频信号进行缩混的方法,所述方法包括:
通过对多声道音频信号进行解码然后对子带编码的多声道音频信号进行去量化来恢复针对多声道音频信号的每个声道的子带脉冲编码调制(PCM)采样;
使用与缩混配置相应的系数对恢复后的针对每个声道的子带PCM采样进行尺度变换;
通过将尺度变换后的针对每个声道的子带PCM采样缩混到预定声道来产生与预定声道相应的子带PCM采样;
对产生的与预定声道相应的子带PCM采样执行逆子带滤波。
2.如权利要求1所述的方法,其中,产生子带PCM采样的步骤包括:通过将尺度变换后的针对每个声道的子带PCM采样缩混到两个声道来产生与所述两个声道相应的子带PCM采样。
3.如权利要求2所述的方法,其中,执行逆子带滤波的步骤包括:通过对左声道和右声道执行逆子带滤波来只执行两次逆子带滤波。
4.如权利要求1所述的方法,其中,产生子带PCM采样的步骤包括:通过将尺度变换后的针对每个声道的子带PCM采样缩混到单个声道来产生与单个声道相应的子带PCM采样。
5.如权利要求4所述的方法,其中,执行逆子带滤波的步骤包括:通过对单个声道执行逆子带滤波来执行一次逆子带滤波。
6.一种用于对多声道音频信号进行缩混的设备,所述设备包括:
去量化单元,通过对多声道音频信号进行解码然后对子带编码的多声道音频信号进行去量化来恢复针对多声道音频信号的每个声道的子带脉冲编码调制(PCM)采样;
尺度变换单元,使用与缩混配置相应的系数对恢复后的针对每个声道的子带PCM采样进行尺度变换;
预缩混单元,通过将尺度变换后的针对每个声道的子带PCM采样缩混到预定声道来产生与预定声道相应的子带PCM采样;
逆子带滤波器组,对产生的与预定声道相应的子带PCM采样执行逆子带滤波。
7.如权利要求6所述的设备,其中,预缩混单元通过将尺度变换后的针对每个声道的子带PCM采样缩混到两个声道来产生与所述两个声道相应的子带PCM采样。
8.如权利要求7所述的设备,其中,逆子带滤波器组通过对左声道和右声道执行逆子带滤波来只执行两次逆子带滤波。
9.如权利要求6所述的设备,其中,预缩混单元通过将尺度变换后的针对每个声道的子带PCM采样缩混到单个声道来产生与单个声道相应的子带PCM采样。
10.如权利要求9所述的设备,其中,逆子带滤波器组通过对单个声道执行逆子带滤波来执行一次逆子带滤波。
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