-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Decodierungsvorrichtung
und ein Decodierungsverfahren für
ein System zum Ausweiten einer Audiobandbreite zum Generieren eines
breitbandigen Audiosignals aus einem schmalbandigen Audiosignal
durch Verwenden einer kleinen Menge zusätzlicher Information, und bezieht
sich auf eine Technologie, die das Decodieren eines Audiosignals
hoher Qualität
mit wenig Berechnungen ermöglicht.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Codierung
mit Bandbreitenaufteilung ist ein bekanntes Verfahren zum Codieren
eines Audiosignals bei einer niedrigen Bitrate, wobei gleichzeitig
ein qualitativ hochwertiges Wiedergabesignal erreicht werden kann.
Dies wird durchgeführt
durch Aufteilen eines Eingangsaudiosignals in Signale für Mehrfachfrequenzbänder (Unterbänder) unter
Verwendung eines Bandaufteilungsfilters oder durch Konvertieren des
Eingangssignals in ein Frequenzbereichssignal unter Verwendung einer
Fourier-Transformation oder eines anderen Zeit-Frequenz-Umwandlungsalgorithmus,
und dann durch Aufteilen des Signals in Mehrfachunterbänder in
dem Frequenzbereich, und Zuweisen eines geeigneten Codierbits jedem
der Bandbreitenaufteilungen. Der Grund, warum ein Wiedergabesignal
hoher Qualität
von niedrigen Bitdatenraten unter Verwendung einer Codierung mit
Bandbreitenaufteilung erhalten werden kann, liegt daran, dass während des
Codierprozesses das Signal abhängig von
Charakteristiken des menschlichen Gehörs bearbeitet wird.
-
Die
menschliche Hörempfindlichkeit
verschlechtert sich im Allgemeinen bei einer Frequenz von etwa 10
kHz oder größer, und
geringe Geräuschpegel
können
schlechter gehört
werden. Außerdem ist
ein Phänomen
gut bekannt, das als Frequenzausblendung (Frequency Masking) bezeichnet
wird. Bedingt durch die Frequenzausblendung werden dann, wenn ein
Ton mit einem hohen Pegel in einem bestimmten Frequenzband vorhanden
ist, Töne
niedrigen Pegels in benachbarten Frequenzbändern schwer hörbar sein.
Das Zuweisen von Bits und das Codieren von Signalen, die schwer
wahrzunehmen sind, bedingt durch solche Hörcharakteristiken, haben im
Wesentlichen keinen Effekt auf die Qualität des Wiedergabesignals und
deshalb ist das Codieren solcher Signale sinnlos. Durch Nehmen der
Codierbits, die diesem im hörbaren
Sinne sinnlosen Band zugeordnet sind und neu Zuweisen dieser Bits
zu akustisch wahrnehmbaren Unterbändern können umgekehrt akustisch wahrnehmbare
Signale mit größerer Genauigkeit
codiert werden, wodurch die Qualität des Wiedergabesignals wirksam
verbessert wird.
-
Ein
Beispiel einer solchen Codierung unter Verwendung der Bandaufteilung
ist MPEG-4 AAC (ISO/IEC 14496-3) gemäß internationalem Standard, was
die Codierung hoher Qualität
von 16 kHz oder größerer Breitbandstereosignale
bei etwa 96 Kbps Bitrate ermöglicht.
Ein weiteres Beispiel ist in der WO-A-02/41301 zu finden.
-
Wenn
die Bitrate verringert wird auf beispielsweise etwa 48 Kbps, kann
nur eine 10 kHz oder kürzere
Bandbreite mit hoher Qualität
codiert werden, was zu einem gedämpften
Ton führt.
Ein Verfahren zum Kompensieren verringerter Tonqualität, die durch
solche Bandbreitenbegrenzung bedingt ist, wird SBR genannt (Spektralbandwiederholung
bzw. Spectral Band Replication) und ist beschrieben in der Digital
Radio Mondiale (DRM) System Specification (ETSI TS 101 980), die
durch das European Telecommunication Standards Institute (ETSI)
veröffentlicht
wurde. Eine ähnliche
Technologie ist auch offenbart, beispielsweise in AES (Audio Engineering
Society) Convention Papers 5553, 5559, 5560 (112th Convention, 2002
May 10-13, Munich, Germany).
-
SBR
versucht, einen Ausgleich zu schaffen für die Signale hoher Frequenzbänder (auf
die als Hochfrequenzkomponenten Bezug genommen wird), die verloren
gegangen sind durch den Audiocodierprozess wie beispielsweise den
AAC oder einen äquivalenten
Bandbegrenzungsprozess. Signale in Frequenzbändern unterhalb des SBR-kompensierten Bandes
(die auch Niederfrequenzkomponente genannt werden) müssen anderweitig übertragen
werden. Information zum Generieren einer Pseudohochfrequenzkomponente
abhängig
von den Niederfre quenzkomponente, die durch andere Mittel übertragen
werden, ist in den SBR-codierten
Daten enthalten und eine Audioverschlechterung bedingt durch Bandbegrenzung
kann durch Addieren dieser Pseudohochfrequenzkomponente zu den Niederfrequenzkomponenten
kompensiert werden.
-
7 ist
eine schematische Darstellung eines Decodierers für eine SBR-Bandaufweitung entsprechend
des Standes der Technik. Ein Eingabebitstrom 106 wird aufgeteilt
in Information der Niederfrequenzkomponente 107, Information
der Hochfrequenzkomponente 108 und zusätzliche Information 109.
Die Information der Niederfrequenzkomponenten 107 ist beispielsweise
Information, die unter Verwendung des MPEG-4 AAC oder anderer Codierverfahren
codiert wird und wird decodiert zum Generieren eines Zeitsignals,
das für
die Niederfrequenzkomponente steht. Das Zeitsignal, das für die Niederfrequenzkomponente
steht, wird in mehrfache Unterbänder
durch eine Analysefilterbank 103 aufgeteilt.
-
Die
Analysefilterbank 103 ist im Allgemeinen eine Filterbank,
die komplexwertige Koeffizienten verwendet und das aufgeteilte Unterbandsignal
wird wiedergegeben als ein komplexwertiges Signal. Der Bandaufweiter 104 schafft
einen Ausgleich für
die Hochfrequenzkomponente, die bedingt durch die Bandbreitenbegrenzung
verloren wurden, durch Kopieren niederfrequenter Unterbandsignale,
die für Niederfrequenzkomponenten
stehen, in Hochfrequenzunterbänder.
Die Information der Hochfrequenzkomponente 108, die in
den Bandaufweiter 104 eingegeben wird, enthält Verstärkungsinformation
für das
kompensierte Hochfrequenzunterband, so, dass die Verstärkung für jedes
generierte Hochfrequenzunterband angepasst wird.
-
Das
Hochfrequenzunterbandsignal, das durch den Bandaufweiter 104 generiert
wurde, wird dann mit dem niederfrequenten Unterbandsignal in die
Synthesefilterbank 105 zur Bandsynthese eingegeben und
das Ausgangssignal 110 wird generiert. Da die in die Synthesefilterbank 105 eingegebenen Unterbandsignale
im Allgemeinen komplexwertige Signale sind, wird eine Filterbank
mit komplexwertigen Koeffizienten als die Synthesefilterbank 105 verwendet.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der
wie oben konfigurierte Decoder für Bandaufweitung
benötigt
viele Operationen beim Decodierprozess, weil zwei Filterbänke einschließlich der
Analysefilterbank und der Synthesefilterbank komplexwertige Berechnungen
ausführen.
Entsprechend gibt es, wenn der Decodierer unter Verwendung integrierter
Schaltkreise implementiert wird, ein Problem, dass sich der Leistungsverbrauch
erhöht und
die Abspielzeit, die mit einer gegebenen Leistungsversorgungskapazität möglich ist,
erhöht.
-
Die
decodierten Signale, die tatsächlich
von der Synthesefilterbank ausgegeben werden, sind reellwertige
Signale und somit könnte
die Synthesefilterbank mit reellwertigen Filterbänken konfiguriert werden, um
die Anzahl der Operationen zu reduzieren, die zum Decodieren ausgeführt werden.
Da sich die Charakteristika einer Synthesefilterbank (einer Synthesefilterbank
mit reellwertigen Koeffizienten), die nur reellwertige Operationen
ausführt,
von denen einer Synthesefilterbank unterscheidet (einer Synthesefilterbank
mit komplexwertigen Koeffizienten), die komplexwertige Operationen
gemäß Stand
der Technik ausführt,
kann die komplexwertige Synthesefilterbank jedenfalls nicht einfach
durch eine reellwertige Synthesefilterbank ersetzt werden.
-
8A bis 8E zeigen
die Charakteristika einer Filterbank mit komplexwertigen Koeffizienten
und einer Filterbank mit reellwertigen Koeffizienten. Ein Tonsignal
für irgendeine
gegebene Frequenz hat ein Linienspektrum wie in 8A gezeigt
ist. Wenn ein Eingangssignal, das dieses Tonsignal 201 enthält, in mehrfache
Unterbänder
durch die Analysefilterbank aufgeteilt wird, ist das Linienspektrum, das
das Tonsignal 201 kennzeichnet, in einem einzelnen bestimmten
Unterbandsignal enthalten. Idealerweise bezeichnen Signale, die
beispielsweise in dem Unterband m enthalten sind, nur Signale in
dem Frequenzband von mπ/M
bis (m+1)π/M.
-
Bei
einer tatsächlichen
Analysefilterbank sind Signale von Unterbändern benachbart zu einem gegebenen
Unterband jedenfalls in dem gegebenen Unterband entsprechend der
Frequenzcharakteristik des Bandteilerfilters enthalten. 8B zeigt
ein Beispiel einer Filterbank mit komplexwertigen Koeffizienten,
die als die Analysefilterbank verwendet wird. In diesem Fall erscheint
das Tonsignal 201 als ein komplexwertiges Signal und ist
in dem Unterband m Signal 203 ent halten, wie durch die
durchgezogene Linie in der Figur gezeigt ist und im Unterband m-1
Signal 204 enthalten, wie durch die gestrichelte Linie
gezeigt ist. Es ist zu beachten, dass das Tonsignal, das in beiden
Unterbändern
enthalten ist, den gleichen Ort auf der Frequenzachse belegt. Der
Prozess, der das hochfrequente Unterbandsignal generiert, kopiert
beide Unterbandsignale in ein Hochfrequenzunterband und stellt die
Verstärkung
jedes Unterbands ein, wenn sich aber die Verstärkung für jedes Unterband unterscheidet,
wird das Tonsignal 201 auch in jedem Unterband eine unterschiedliche
Amplitude haben.
-
Diese Änderung
in der Tonsignalamplitude verbleibt als Signalfehler nach der Synthesefilterung, da
aber das Tonsignal denselben Ort auf der Frequenzachse in beiden
Unterbandsignalen belegt, erscheint der Effekt dieses Signalfehlers
nur als eine Amplitudenänderung
bei dem Tonsignal 201 bei der konventionellen Methode unter
Verwendung einer Filterbank mit komplexwertigen Koeffizienten als Synthesefilter.
Der Fehler hat daher nur wenig Effekt auf die Qualität des Ausgangssignals.
-
Wenn
eine Filterbank mit reellwertigen Koeffizienten als Synthesefilter
verwendet wird, muss jedenfalls die komplexwertige Unterbandsignalausgabe
durch die Analysefilterbank mit komplexwertigen Koeffizienten erst
in ein reellwertiges Unterbandsignal konvertiert werden. Dies kann
beispielsweise erfolgen durch Drehen der Reellwertachse und der Imaginärwertachse
des komplexwertigen Unterbandsignals (π/4), wobei eine solche Operation
die gleiche ist wie Erhalten einer DCT von einer DFT. Die Gestalt
der Signale, die in dem Unterband enthalten sind, ändert sich
mit diesem Umwandlungsprozess in ein reellwertiges Unterbandsignal.
-
8C zeigt
eine Änderung
des (m-1) Unterbandsignals, das durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet
ist. Das Spektrum der in dem Unterband (m-1) enthaltenen Signale
ist symmetrisch zu der Achse der Unterbandgrenze 202, was
ein Ergebnis der Umwandlung in ein reellwertiges Unterbandsignal
ist. Ein als "Abbildkomponente" (Image Component)
bekanntes Signal des Tonsignals 201, das in dem originalen
komplexwertigen Unterbandsignal enthalten ist, erscheint daher in
einer Position symmetrisch zu der Unterbandgrenze 202.
Eine ähnliche Abbildkomponente 205 erscheint
auch für
Signale des Unterbands m, und inso weit, wie keine Änderungen
in der Verstärkung
des Unterbands (m-1) und des Unterbands m vorhanden sind, heben
diese Abbildkomponenten sich gegenseitig bei dem Synthesefilterprozess
heraus und erscheinen nicht in dem Ausgabesignal.
-
Wie
in 8D gezeigt ist, wird jedenfalls dann, wenn eine
Verstärkungsdifferenz 206 in
jedem Unterband bei dem Prozess des Generierens des Hochfrequenzunterbandsignals
vorhanden ist, die Abbildkomponente 205 nicht vollständig aufgehoben und
erscheint als ein Signalfehler, Aliasing genannt, in dem Ausgangssignal.
Wie in 8E gezeigt ist, erscheint diese
Aliasing-Komponente 207, wo Signale normalerweise nicht
sein sollten (d.h. an einer symmetrischen Position zum Originaltonsignal über die Unterbandgrenze 202)
und hat somit einen großen Effekt
auf die Tonqualität
des Ausgangssignals. Insbesondere, wenn das Tonsignal in der Nähe der Unterbandgrenze
ist, wo die Dämpfung
durch den Bandteilungsfilter ungenügend ist, erhöht sich
die Amplitude der generierten Aliasing-Komponente und führt somit zu einer signifikanten
Verschlechterung in der Tonqualität des Ausgangssignals.
-
(Mittel zum Lösen der
Probleme)
-
Die
vorliegende Erfindung ist daher auf das Lösen solcher Probleme des Standes
der Technik gerichtet und schafft eine Technologie zum Verringern der
Anzahl der Operationen, die bei dem Decodierprozess unter Verwendung
einer Synthesefilterbank mit reellwertigen Koeffizienten ausgeführt werden, zum
Unterdrücken
von Aliasing, und zum Verbessern der Tonqualität des Ausgangssignals.
-
Eine
Audiodecodiervorrichtung entsprechend der Erfindung ist eine Vorrichtung
zum Decodieren eines breitbandigen Audiosignals aus einem Bitstrom
mit codierter Information für
ein schmalbandiges Audiosignal.
-
Entsprechend
der Erfindung werden eine Audiodecodiervorrichtung gemäß Anspruch
1, ein Audiodecodierverfahren nach Anspruch 15 und ein Computerprogramm
nach Anspruch 29 geschaffen.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung beinhaltet die Vorrichtung: einen Bitstrom-Demultiplexer,
der codierte Information aus dem Bitstrom entschachtelt; einen Decodierer,
der ein schmalbandiges Audiosignal aus der entschachtelten codierten Information
decodiert, eine Analysefilterbank, die das decodierte schmalbandige
Audiosignal in mehrfache Unterbandsignale aufteilt; einen Bandaufweiter,
der mehrfache zweite Unterbandsignale aus wenigstens einem ersten
Unterbandsignal generiert, wobei jedes zweite Unterbandsignal ein
höheres
Frequenzband als das Frequenzband des ersten Unterbandsignals aufweist;
einen Aliasing Detector, der einen Grad des Auftretens von Aliasing-Komponenten
in den mehrfachen zweiten Unterbandsignalen, die durch den Bandaufweiter
generiert werden, erfasst; einen Aliasing-Entferner, der eine Verstärkung des
zweiten Unterbandsignals in Abhängigkeit
von dem erfassten Level der Aliasing-Komponenten einstellt, um die Aliasing-Komponenten
zu unterdrücken;
und eine reellwertige Berechnungssynthesefilterbank, die das erste
Unterbandsignal und das zweite Unterbandsignal synthetisiert, um
ein breitbandiges Audiosignal zu erhalten.
-
(Vorteile der Erfindung
gegenüber
dem Stand der Technik)
-
Somit
ist umfasst, dass unsere Erfindung Aliasing bei dem reelwertigen
Unterbandsignal unterdrückt,
bedingt durch unterschiedliche Verstärkungen, die auf jedes Hochfrequenzband
angewendet werden bei dem Prozess, der Hochfrequenzunterbandsignale
aus niederfrequenten Unterbandsignalen generiert, und unterdrückt somit
Audioverschlechterung, bedingt durch Aliasing.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnung
-
1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Audiodecodierungsvorrichtung entsprechend
der vorliegenden Erfindung zeigt (eine erste Ausführungsform);
-
2 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Audiodecodierungsvorrichtung entsprechend
der vorliegenden Erfindung zeigt (eine zweite Ausführungsform);
-
3 beschreibt
ein Beispiel eines Verfahrens zum Erfassen von Aliasing in einer
Audiodecodierungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung;
-
4A und 4B beschreiben
ein Verfahren zum Detektieren von Aliasing in einer Audiodecodierungsvorrichtung
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
-
5 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Audiodecodierungsvorrichtung entsprechend
der vorliegenden Erfindung zeigt (eine vierte Ausführungsform);
-
6 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Audiodecodierungsvorrichtung entsprechend
der vorliegenden Erfindung zeigt (eine fünfte Ausführungsform);
-
7 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine Audiodecodierungsvorrichtung
entsprechend des Standes der Technik zeigt; und
-
8A bis 8E sind
Darstellungen zum Beschreiben wie Aliasing-Komponenten erzeugt werden.
-
Beste Art
zum Ausführen
der Erfindung
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
einer Audiodecodierungsvorrichtung und eines Audiodecodierverfahrens
entsprechend der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter
Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.
-
Erste Ausführungsform
-
1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine Decodierungsvorrichtung
entsprechend einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Diese
Decodierungsvorrichtung hat einen Bitstrom-Demultiplexer 101,
einen Niederfrequenzdecodierer 102, eine Analysefilterbank 103,
einen Bandaufweiter (Bandaufweitungsmittel) 104, eine Synthesefilterbank 105,
einen Aliasing-Entferner 113 und
einen Generator für
Zusatzsignale 111.
-
Der
Bitstrom-Demultiplexer 101 empfängt einen Eingabebitstrom 106 und
entschachtelt (demultiplext) den Bitstrom 106 in Information
der Niederfrequenzkomponenten 107, Information der Hochfrequenzkomponenten 108 und
zusätzliche
Signalinformation 109. Die Information der Niederfrequenzkomponenten 107 wurde
beispielsweise unter Verwendung des MPEG-4 AAC Codierverfahrens
codiert. Der Niederfrequenzdecodierer 102 decodiert Information
der Niederfrequenzkomponenten 107 und generiert ein Zeitsignal,
das für
die Niederfrequenzkomponente steht.
-
Das
resultierende Zeitsignal, das für
die Niederfrequenzkomponente steht, wird dann in mehrfache (M) Unterbänder durch
die Analysefilterbank 103 aufgeteilt und in den Bandaufweiter 104 eingegeben. Die
Analysefilterbank 103 ist eine Filterbank mit komplexwertigen
Koeffizienten und die Unterbandsignale, die durch die Analysefilterbank 103 erzeugt
werden, werden durch komplexwertige Signale wiedergegeben.
-
Der
Bandaufweiter 104 kopiert das Niederfrequenzunterbandsignal,
das für
die Niederfrequenzkomponente steht, in ein Hochfrequenzunterband,
um die Hochfrequenzkomponenten auszugleichen, die durch die Bandbreitenbegrenzung
verloren gegangen sind. Die Information der Hochfrequenzkomponenten 108,
die in den Bandaufweiter 104 eingegeben wird, beinhaltet
zu kompensierende Verstärkungsinformation über das
Hochfrequenzunterband, und die Verstärkung wird für jedes
erzeugte Hochfrequenzunterband eingestellt.
-
Der
Generator 111 für
ein zusätzliches
Signal erzeugt ein verstärkungsgesteuertes
zusätzliches
Signal 112 entsprechend der zusätzlichen Information 109 und
ergänzt
diese zu jedem Hochfrequenzunterbandsignal. Ein Sinustonsignal oder
Geräuschsignal wird
als das Zusatzsignal verwendet, das durch den Generator 111 für das zusätzliche
Signal erzeugt wird.
-
Das
Hochfrequenzunterbandsignal, das durch den Bandaufweiter 104 erzeugt
wird, wird mit dem Niederfrequenzunterbandsignal in die Synthesefilterbank 105 für die Bandsynthese
eingegeben, was zu einem Ausgabesignal 110 führt. Diese
Synthesefilterbank 105 ist eine Filterbank mit reellwertigen
Koeffizienten. Die Anzahl der Unterbänder, die für die Synthesefilterbank 105 verwendet
wird, braucht nicht mit der Anzahl der Unterbänder in der Analysefilterbank 103 übereinzustimmen.
Beispielsweise wird dann, wenn in 1 N = 2M,
die Abtastfrequenz des Ausgabesignals doppelt so groß wie die Abtastfrequenz
des Zeitsignals sein, das in die Analysefilterbank eingegeben wird.
-
Weil
nur Information, die zur Verstärkungsteuerung
gehört,
in der Information der Hochfrequenzkomponenten 108 oder
der zusätzlichen
Signalinformation 109 enthalten ist, kann im Vergleich
zu der Information der Niederfrequenzkomponenten 107, die
Spektruminformation enthält,
eine extrem niedrige Bitrate verwendet werden. Diese Konfiguration
ist deshalb dazu geeignet, ein Breitbandsignal bei einer niedrigen
Bitrate zu codieren.
-
Die
in 1 gezeigte Decodiervorrichtung weist auch einen
Aliasing-Entferner 113 auf. Der Aliasing-Entferner 113 gibt
die Information der Hochfrequenzkomponenten 108 ein und
stellt die Verstärkungsinformation
bei den Hochfrequenzkomponentendaten ein, um Aliasing durch die
Synthesefilterbank 105 mit reellwertigen Koeffizienten
zu unterdrücken.
Der Bandaufweiter 104 verwendet die eingestellte Verstärkung, um
die Hochfrequenzunterbandsignale zu erzeugen.
-
Die
Unterbandsignale, die bei dieser Ausführungsform in die Synthesefilterbank 105 eingegeben werden,
müssen
reellwertige Signale sein, wobei jedoch Umwandlungen von einem komplexwertigen
Signal in ein reellwertiges Signal leicht durch eine Phasendrehungsoperation
unter Verwendung eines allgemein im Stand der Technik bekannten
Verfahrens durchgeführt
werden kann.
-
Der
Betrieb des Aliasing-Entferners 113 wird nachfolgend im
Detail beschrieben werden.
-
Wenn
wie oben beschrieben eine Filterbank mit reellwertigen Koeffizienten
als die Synthesefilterbank verwendet wird, ist ein Grund für das Aliasing, das
benachbarte Unterbandsignale mit unterschiedlichen Verstärkungslevels
bei dem Generierungsprozess für
Hochfrequenzsignale eingestellt werden. Wenn die gleiche Verstärkung für alle benachbarten Unterbandsignale
verwendet wird, kann die Aliasing-Komponente vollständig entfernt
werden. In diesem Fall wird jedenfalls die Verstärkungsinformation, die als
Hochfrequenzkomponente übertragen wird,
nicht reflektiert, die Hochfrequenzkomponentenverstärkung stimmt
nicht überein
und die Ausgabesignalqualität
verringert sich. Der Aliasing-Entferner 113 muss
daher Bezug nehmen auf die übertragene
Verstärkungsinformation
als die Information der Hochfrequenzkomponenten zum Einstellen der
Verstärkung,
so dass die Aliasing-Komponenten auf einen nicht hörbaren Level
reduziert werden, wodurch die Audioverschlechterung verhindert wird,
die durch Aliasing-Komponenten und Audioverschlechterungen hervorgerufen
werden, die durch nicht übereinstimmende
Verstärkungen
in den Hochfrequenzkomponenten hervorgerufen werden.
-
Ausgehend
von der Tatsache, dass Aliasing-Komponenten sich erhöhen, wenn
sich die Verstärkungsdifferenz
zwischen benachbarten Unterbändern
erhöht,
setzt der Aliasing-Entferner 113 diese Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Grenze für die Verstärkungsdifferenz zwischen benachbarten
Unterbändern,
um den Effekt der resultierenden Aliasing-Komponenten zu reduzieren.
-
Beispielsweise
stellt der Aliasing-Entferner 113 g[m] für alle m
ein, um der folgenden Beziehung zu genügen g[m] ≤ a·g[m-1] g[m] ≤ a·g[m+1]wobei
g[m-1], g[m] und g[m+1] die Verstärkung für drei aufeinander folgende
Unterbänder
m-1, m, m+1 sind, und "a" die obere Grenze
für das
Verstärkungsverhältnis zwischen
benachbarten Unterbändern
bestimmt und etwa 2,0 beträgt.
Der Wert des Koeffizienten "a" kann für alle Unterbänder m der
gleiche sein oder ein unterschiedliches "a" kann
für unterschiedliche
Unterbänder
m verwendet werden. Beispielsweise kann ein verhältnismäßig niedriges "a" auf niederfrequente Unterbänder angewendet
werden, bei denen der hörbare
Effekt des Aliasing groß ist
und ein verhältnismäßig großes "a" kann auf Hochfrequenzunterbänder angewendet
werden, wo die Effekte des Aliasing verhältnismäßig schwach sind.
-
Diese
Verstärkungseinstellung
unterdrückt den
Effekt der Aliasing-Komponente und verbessert somit die hörbare Tonqualität, da sie
die Verstärkungsdifferenz
zwischen benachbarten Unterbändern
begrenzt. Darüber
hinaus wird die Verstärkungsverteilung
der Unterbandsignale hoher Frequenzkomponenten von der Verstärkungsverteilung abhängig von
der übertragenen
Verstärkungsinformation
abweichen, jedoch sind die betroffenen Unterbänder nur die Unterbänder, bei
denen das Verstärkungsverhältnis zum
benachbarten Unterband signifikant hoch ist. Darüber hinaus kann deshalb, weil
die gleiche Unterbandverstärkungsbeziehung
auch bei den eingestellten Verstärkungslevels
beibehalten wird, die Tonqualitätsverringerung,
bedingt durch eine Verstärkungsabweichung
bei den hochfrequenten Unterbandsignalen, unterdrückt werden.
-
Zusätzlich zum
Begrenzen des Verstärkungsverhältnisses
zwischen benachbarten Unterbändern
kann eine Verstärkungseinstellung
die Verstärkung
einstellen unter Verwendung der Durchschnittsverstärkung mehrfacher
Unterbänder.
Die Verwendung der Durchschnittsverstärkung dreier Unterbänder wird
nachfolgend anhand eines Beispiels beschrieben. In diesem Fall kann
die Verstärkung
g'[m] für das Unterband
m nach dem Einstellen der Verstärkung
erhalten werden, um der folgenden Beziehung zu genügen g'[m]
= (g[m-1] + g[m] + g[m+1])/3wobei g[m-1], g[m] und g[m+1] die
Verstärkung
für drei
aufeinander folgende Unterbänder
m-1, m, m+1 sind, die als die Hochfrequenzkomponenten erhalten wurden.
-
Darüber hinaus
kann, weil die eingestellte Verstärkung g'[m-1] für das Unterband m-1 verwendet
werden kann, um nacheinander den Verstärkungslevel ausgehend von dem
Niederfrequenzunterband einzustellen, die Verstärkung g'[m] aus der folgenden Gleichung erhalten
werden. g'[m]
= (g'[m-1] + g[m]
+ g[m+1])/3
-
Weil
Verstärkungsvariationen
zwischen Unterbändern
geglättet
werden können
und die Verstärkungsunterschiede
zwischen benachbarten Unterbändern
redu ziert werden können
durch Einstellen der Verstärkung
wie oben beschrieben, können
Aliasing-Komponenten unterdrückt
und die hörbare Tonqualität verbessert
werden. Darüber
hinaus verändert
dieser Glättungsprozess
die Verstärkungsverteilung
hochfrequenter Unterbandsignale gegenüber der Verstärkungsverteilung,
die von der übertragenen
Verstärkungsinformation
abhängt,
wobei aber die Form der Verstärkungsverteilung
vor dem Glätten nach
dem Glätten
erhalten bleibt und eine Audioverschlechterung bedingt durch Ungleichheit
der Verstärkung
bei den Hochfrequenzunterbandsignalen auch unterdrückt werden
kann.
-
Es
ist zu bemerken, dass ein einfacher Mittelwert der Verstärkung der
mehrfachen Unterbänder bei
dem oben beschriebenen Glättungsprozess
der Verstärkung
verwendet wurde, jedoch könnte
auch ein gewichteter Mittelwert verwendet werden, wodurch ein vorbestimmter
Gewichtungskoeffizient zunächst
auf jeden Verstärkungslevel
vor der Berechnung des Durchschnitts angewendet wird.
-
Um
zu verhindern, dass der Verstärkungslevel
als Folge des Glättungsprozesses
zu hoch wird, selbst wenn der originale Verstärkungslevel sehr niedrig war,
ist es auch möglich,
wenn der Originalverstärkungslevel
kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist, die Glättung nicht
anzuwenden und die originale nicht eingestellte Verstärkungseinstellung zu
verwenden.
-
Ausführungsform 2
-
2 ist
eine schematische Zeichnung einer Decodiervorrichtung entsprechend
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich
von der in 1 gezeigten Konfiguration in
dem Addieren eines Aliasing-Detektionsmittels (Aliasing-Detektor) 315 zum Erfassen
von Unterbändern,
bei denen eine hohe Wahrscheinlichkeit vorliegt, dass Aliasing-Komponenten eingefügt sind.
Die Erfassungsdaten 316, die aus dem Aliasing-Detektor 315 ausgegeben
werden, werden in den Aliasing-Entferner 313 eingegeben, der
dann die Verstärkung
der Hochfrequenzkomponenten in Abhängigkeit von den Erfassungsdaten 316 einstellt.
-
Der
Betrieb der Decodierungsvorrichtung entsprechend dieser zweiten
Ausführungsform
ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform, bis auf das, dass
mit dem Aliasing-Detektor 315 und dem Aliasing-Entferner 313 zusammenhängt. Somit
wird nur der Betrieb des Aliasing-Detektors 315 und des Aliasing-Entferners 313 nachfolgend
beschrieben werden.
-
Zunächst wird
das Arbeitsprinzip des Aliasing-Detektors 315 beschrieben
werden.
-
Aliasing
kann logischerweise nicht vermieden werden, soweit reellwertige
Unterbandsignale verwendet werden, aber der Betrag der Audioverschlechterung,
die durch Aliasing hervorgerufen wird, unterscheidet sich sehr stark,
abhängig
von den Merkmalen der Signale, die in dem Unterbandsignal enthalten
sind. Wie unter Bezugnahme auf die 8 beschrieben
wurde, erscheinen Aliasing-Komponenten
an anderen Orten als das Originalsignal, wenn aber die Originalsignale
in demselben Bereich stark wären,
wird der Effekt der Aliasing-Komponenten ausgeblendet
und die Aliasing-Komponenten haben weniger praktische Auswertung
auf die Tonqualität. Wenn
die Aliasing-Komponenten auftreten, wo ein Signal ursprünglich nicht
vorhanden war, werden umgekehrt nur die Aliasing-Komponenten hörbar sein und
ihr Effekt auf die Tonqualität
wird sehr groß sein. Es
ist daher möglich
zu wissen, wie groß der
Effekt der Aliasing-Komponenten
ist, in dem die Signalstärke
in der Umgebung erfasst wird, wo Aliasing-Komponenten auftreten.
-
Dennoch
muss die Frequenzverteilung der Unterbandsignale unter Verwendung
einer Fourier-Transformation oder eines anderen Frequenzumwandlungsprozesses
bestimmt werden, um beispielsweise den Ort der zu erzeugenden Aliasing-Komponenten und die
Stärke
der ursprünglichen
umgebenden Signale zu bestimmen. Das Problem besteht darin, dass
diese Operation bedingt durch die benötigten Berechnungen nicht praktikabel ist.
Unsere Erfindung verwendet daher ein Verfahren zum Erfassen des
Effektes des Aliasing mit wenigen Berechnungen durch Verwendung
eines Parameters, der die Steigung der Frequenzverteilung des Unterbandsignals
kennzeichnet. Eine Voraussetzung dieses Verfahrens ist, dass der
Effekt für
Signale (geräuschvolle
Signale) mit einer breiten Frequenzverteilung in einem gegebenen
Unterband ignoriert werden, weil selbst dann, wenn Aliasing auftritt,
der Effekt bedingt durch das oben beschriebene Ausblendphänomen klein
ist.
-
Die
Beziehung zwischen dem Ort eines Tonsignals und jeglicher resultierender
Aliasing-Komponenten besteht so, wie oben unter Bezugnahme auf die 8 für
Signale (Tonsignale) mit einer begrenzten Frequenzverteilung beschrieben
wurde, und der Effekt des Aliasing ist groß, wenn das Tonsignal in der
Nähe der
Unterbandgrenze ist.
-
3 zeigt
die Beziehung zwischen einer Tonsignalposition und der Steigung
der Frequenzverteilung des Unterbands, das das Tonsignal enthält. In 3 sind
das Tonsignal 401 und sein Abbild 402 in dem Unterband
m-1 Signal 403 und dem Unterband m Signal 404 enthalten
und das Tonsignal 401 und Abbild 402 sind symmetrisch
zur Unterbandgrenze 405 angeordnet.
-
Wenn
das Tonsignal 401 in der Nähe der Unterbandgrenze 405 ist,
sind sowohl das Tonsignal 401 als auch sein Abbild 402 auf
der Hochfrequenzseite des Unterbands m-1. Die Steigung (Slope) der Frequenzverteilung 406 des
Unterbands m-1 ist daher positiv. Wenn das Tonsignal 401 gegenüber der Hochfrequenzseite
der Unterbandgrenze 405 versetzt ist, bewegt sich sein
Abbild 402 in die entgegengesetzte Richtung (d.h. in die
Niederfrequenzrichtung), die Steigung der Frequenzverteilung des
Unterbands m-1 wird flacher und evtl. negativ. Die Steigung der
Frequenzverteilung 407 des Unterbands m ändert sich
gleichermaßen
von negativ nach positiv. Das bedeutet, dass wenn die Steigung der
Frequenzverteilung des Unterbands m-1 positiv ist und die Steigung
der Frequenzverteilung für
das Unterband m negativ ist, dass dann ein Tonsignal und sein symmetrisches
Abbild beide gleichermaßen
in der Nähe der
Unterbandgrenze 405 vorhanden sind.
-
Ein
linearer Vorhersagekoeffizient (Linear Prediction Coefficient, LPC)
und ein Reflexionskoeffizient können
als Parameter verwendet werden, die leicht berechnet werden können und
die Steigung der Frequenzverteilung des Unterbandsignals kennzeichnen.
Der Reflexionskoeffizient erster Ordnung, der durch die folgende
Gleichung erhalten wird, wird beispielhaft als dieser Parameter
verwendet.
wobei x(m,i) das Signal des
Unterbands m bezeichnet und i den Abtastwert auf der Zeitachse bezeichnet
und x·(m,i)
den konjugiert komplexen Wert von x(m,i) bezeichnet und k1[m] den
Reflexionskoeffizienten erster Ordnung des Unterbands m kennzeichnet.
-
Weil
der primäre
Reflexionskoeffizient positiv ist, wenn die Steigung der Frequenzverteilung
positiv ist und er negativ ist, wenn die Steigung negativ ist, kann
die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Aliasing an der Grenze
zwischen den Unterbändern m-1
und m als hoch festgestellt werden, wenn k1[m-1] positiv ist und
k[m] negativ ist.
-
Wie
auch immer, wenn ein üblicher
QMF (Quadrature Mirror Filter) als der Unterbandaufteilungsfilter
verwendet wird, kehrt sich die Frequenzverteilung zwischen geraden
und ungeraden Unterbändern
bedingt durch die Charakteristika des Filters um. Unter Berücksichtigung
dieses können
Zustände zum
Erfassen von Aliasing wie folgt gesetzt werden.
Falls m gerade
ist: k1[m-1] < 0
und k1[m] < 0,
falls
m ungerade ist: k1[m-1] > 0
und k1[m] > 0.
-
Auf
diesen Zustand wird unten als "Erfassungszustand
1" Bezug genommen.
Der Erfassungszustand 1 definiert die Zustände, die verwendet werden,
um zu erfassen, ob Aliasing zwischen zwei benachbarten Unterbändern auftritt.
Wenn der Erfassungszustand 1 angewendet wird, wird Aliasing nicht für zwei aufeinander
folgende Unterbänder
m und m+1 doppelt erfasst werden, weil die Zustände nicht gleichzeitig für ein gerades
m und ungerades m erfüllt sein
können.
-
Der
Durchlassbereich eines QMF teilt sich grundsätzlich auf drei Unterbänder auf,
d.h. auf das gewünschte
Unterband und das Unterband auf jeder Seite. In diesem Fall wird
dann, wenn ein Tonsignal in der Nähe des Zentrums des gewünschten
Unterbands ist, oder wenn ein Tonsignal sowohl in den hoch- als auch
niederfrequenten Bereichen des gewünschten Unterbands ist, eine
Abbildkomponente in den Unterbändern
auf jeder Seite des gewünschten Unterbands
auftreten.
-
4A und 4B zeigt
die Frequenzverteilung, wenn ein Tonsignal in dem nieder- und hochfrequenten
Bereichen eines gegebenen Unterbandsignals vorhanden ist. In 4A sind
Tonsignale 501 und 502 sowohl in den nieder- als
auch den hochfrequenten Bereichen des Unterbands m-1 vorhanden und
Tonsignale 511 und 512 sind dort in 4B.
Abbildkomponenten der Tonsignale 501 und 511 in
dem niederfrequenten Bereich des Unterbands m-1 erscheinen jeweils
als Signale 503 bzw. 513 in dem Unterband m-2.
Die Abbildkomponenten der Tonsignale 502, 512 in
dem Hochfrequenzbereich des Unterbands m-1 erscheinen jeweils als
Signale 504 bzw. 514 in dem Unterband m.
-
Wie
durch die Frequenzverteilung 506 in 4A und
die Frequenzverteilung 516 in 4B gezeigt
ist, wird die Steigung der Frequenzverteilung des Unterbands m-1
durch das Energieverhältnis
der nieder- und hochfrequenten Tonsignale bestimmt. Es ist daher
nicht möglich,
ein Aliasing über
drei Unterbänder
unter Verwendung des Erfassungszustandes 1 zu erfassen, der angewendet
wird, um ein Aliasing zwischen zwei Unterbändern unter Verwendung des Vorzeichens
der Reflexionskoeffizienten des Unterbands m-1 zu erfassen. Andererseits
wird bei dem Unterband m-2 und dem Unterband m das Vorzeichen der
Steigung der Frequenzverteilung stabil durch die Abbildkomponenten
bestimmt, wie durch die Frequenzverteilungen 505 und 507 in 4A und die
Frequenzverteilungen 515 und 517 in 4B gezeigt
ist, ungeachtet des Energieverhältnisses
zwischen den nieder- und hochfrequenten Tonsignalen in Unterband
m-1.
-
Dies
kann angewendet werden, um die Bedingungen zum Erfassen des Aliasing über die
drei Unterbänder
unter Verwendung der Reflexionskoeffizienten des Unterbands m-2
und des Unterbands m einzustellen.
Wenn m gerade ist: k1[m-2] > 0 und k1[m] < 0,
wenn m
ungerade ist: k1[m-2] < 0
und k1[m] > 0.
-
Hierauf
wird unten Bezug genommen als "Erfassungsbedingung
2".
-
Allerdings
wird das Aliasing über
drei Unterbänder
ein Problem, wenn die Steigung der Frequenzverteilung in dem Unterband
m-2 und dem Unterband m hoch ist und Erfassungsfehler erhöhen sich,
wenn nur die Erfassungsbedingung 2 angewendet wird. Die Steigung
der Frequenzverteilung in den Unterbändern m-2 und m verändert sich
abhängig von
dem Energieverhältnis
zwischen den Tonsignalen in den nieder- und hochfrequenten Bereichen
des Unterbands m-1.
-
D.h.,
wenn die Energie des Tonsignals in dem Niederfrequenzbereich des
Unterbands m-1 klein ist im Vergleich zu der Energie des Tonsignals in
dem Hochfrequenzbereich (der in 4A gezeigte Fall),
wird der absolute Wert des Reflexionskoeffizienten k1[m-2] für das Unterband
m-2 kleiner sein als der absolute Wert des Reflexionskoeffizienten
k1[m] des Unterbands m. Umgekehrt gilt, wenn die Energie des Niederfrequenztonsignals
in dem Unterband m-1 größer ist
als die Energie des Hochfrequenztonsignals (der in 4B gezeigte
Fall), ist der Absolutwert des Reflexionskoeffizienten k1[m-2] des
Unterbands m-2 größer als
der Absolutwert des Reflexionskoeffizienten k1[m] des Unterbands
m. Auf diese Charakteristik wird unten als "Charakteristik 1" Bezug genommen.
-
Es
ist daher wünschenswert,
gleichzeitig die Steigung der Frequenzverteilung sowohl in dem Unterband
m-2 als auch dem Unterband m zu berücksichtigen. Außerdem:
unter Verwendung der Tatsache, dass der Absolutwert des Reflexionskoeffizienten
von 0 bis 1 reicht, genügen
die Bedingungen zum Erfassen des Aliasing über drei Unterbänder bevorzugt
der obigen Erfassungsbedingung 2 und genügen auch den folgenden Bedingungen.
Wenn
m gerade ist: k1[m-2] – k1[m] > T,
wenn m ungerade
ist: k1[m] – k1[m-2] > T,
wobei T ein
vorbestimmter Grenzwert ist, wie beispielsweise ein Wert von etwa
T = 1,0. Auf diese wird unten Bezug genommen als "Erfassungsbedingung 3". Der Erfassungsbereich
der Erfassungsbedingung 3 ist enger als der der Erfassungsbedingung
2. Es ist zu beachten, dass wegen der Bedingung –1 < k1[m] < 1, die sich
auf den Bereich des Reflexionskoeffizienten bezieht, die Bedingungen
sich in drei aufeinander folgenden Unterbändern m, m+1 und m+2 nicht überlappen,
wenn die Erfassungsbedingung 2 oder die Erfassungsbedingung 3 angewendet
werden und somit wird ein Aliasing nicht in drei aufeinander folgenden
Unterbändern
erfasst. Außerdem
wird ein Aliasing selbst dann nicht in drei aufeinander folgenden Unterbändern erfasst
werden, wenn die Erfassungsbedingung 1 im Zusammenhang mit der Erfassungsbedingung
2 oder der Erfassungsbedingung 3 verwendet wird. Es ist auch offensichtlich,
dass Aliasing-Erfassungsbedingungen
für drei
aufeinander folgende Unterbänder
unter Verwendung der Reflexionskoeffizienten für die Unterbänder m-2,
m-1 und m gesetzt werden.
-
Die
Unterbandnummern, bei denen die Erfassungsbedingungen wahr sind,
wird von dem Aliasing-Detektor 315 als Aliasing-Erfassungsdaten 316 ausgegeben.
Der Aliasing-Entferner 313 stellt dann die Verstärkung nur
für das
Unterband ein, das durch die Erfassungsdaten 316 gekennzeichnet
ist, um das Aliasing zu begrenzen. Wenn beispielsweise die Erfassungsdaten 316 das
Auftreten von Aliasing über
zwei Unterbänder
nach der Erfassungsbedingung 1 anzeigen, kann die Verstärkung eingestellt werden,
indem die Verstärkung
in den Unterbändern m-1
und m in Übereinstimmung
gebracht werden, oder indem die Verstärkungsdifferenz oder das Verstärkungsverhältnis zwischen
den beiden Unterbändern
bis zu einem vorbestimmten Grenzwert oder weniger begrenzt wird.
Wenn der gleiche Verstärkungslevel
für beide
Unterbänder
gesetzt wird, kann die Verstärkung
auf den unteren Verstärkungslevel der
beiden Unterbänder,
den höheren
Verstärkungslevel,
oder auf einen mittleren Level zwischen dem hohen und dem niedrigen
Verstärkungslevel
(wie beispielsweise den Mittelwert) gesetzt werden.
-
Um
Erfassungsfehler durch den Aliasing-Detektor 315 zu verhindern,
könnte
der Aliasing-Entferner 313 eine Kombination von Verfahren
anwenden. Beispielsweise könnte
der Aliasing-Entferner 313 das In-Übereinstimmung-Bringen der
Verstärkung auf
andere Unterbänder
anwenden, wo Aliasing erfasst wird, und eine Verstärkungsbegrenzung
auf die anderen Unterbänder
anwenden, um die Verstärkungsdifferenz
oder das Verstärkungsverhältnis auf oder
unter einen vorbestimmten Grenzwert zu begrenzen.
-
Außerdem,
wenn die Erfassungsdaten 316 das Auftreten eines Aliasing über drei
Unterbänder
in Abhängigkeit
von der Erfassungsbedingung 2 oder der Erfassungsbedingung 3 anzeigen,
könnte
der Aliasing-Entferner 313 die Verstärkung durch In-Übereinstimmung-Bringen
der Verstärkungslevel
für alle drei
Unterbänder
einstellen. Alternativ könnte
ein Verfahren zum In-Übereinstimmung-Bringen
zweier Unterbänder
wie oben beschrieben in aufsteigender Reihenfolge vom Unterband
m-2 aus angewendet werden, d.h. nach Einstellen der Verstärkung für die Unterbänder m-2
und m-1 können
der Verstärkungslevel
und die Verstärkung
für Unterband
m in Übereinstimmung
gebracht werden. Dies kann auch in absteigender Reihenfolge angewendet
werden, um die Verstärkung
zwischen zwei Unterbändern
ausgehend von Unterband m in Übereinstimmung
zu bringen. Darüber
hinaus können
alternativ das In-Übereinstimmung-Bringen
von zwei Unterbändern
in aufsteigender Reihenfolge und absteigender Reihenfolge wie oben
genannt angewendet werden und das Mittel beider Verstärkungslevel
kann dann bestimmt und angewendet werden. Wenn der gleiche Verstärkungslevel
für beide
Unterbänder
gesetzt wird, könnte
die Verstärkung
auf den niedrigeren Verstärkungslevel,
auf den höheren
Verstärkungslevel
oder auf einen mittleren Level zwischen dem hohen und dem niedrigen
Verstärkungslevel
(wie beispielsweise den Mittelwert) gesetzt werden.
-
Weiterhin
können
alternativ die Verstärkungsdifferenz
oder das Verstärkungsverhältnis zwischen
den beiden Unterbändern
auf einen vorbestimmten Grenzwert oder niedriger gesetzt werden, anstatt
den gleichen Verstärkungslevel
für beide
Unterbänder
zu setzen.
-
Noch
weiter können
alternativ, um Erfassungsfehler durch den Aliasing-Detektor 315 zu
verhindern, der Aliasing-Entferner 313 eine Kombination von
Verfahren anwenden. Beispielsweise kann der Aliasing-Entferner 313 das
In-Übereinstimmung-Bringen
von Unterbändern
anwenden, wo Aliasing erfasst wird und könnte die Verstärkungsbegrenzung
auf die anderen Unterbänder
anwenden, um die Verstärkungsdifferenz
oder das Verstärkungsverhältnis auf
oder unter einen vorbestimmten Grenzwert zu begrenzen.
-
Mit
der obigen Konfiguration wird die Verstärkung eingestellt, die nur
für Unterbänder vorgesehen ist,
in denen ein Aliasing auf die Tonqualität einwirkt, und es kann der
Verstärkungslevel,
der in dem empfangenen Bitstrom angezeigt wird, für andere
Unterbänder
verwendet werden. Verschlechterte Tonqualität, bedingt durch Aliasing,
kann daher verhindert werden und Audioverschlechterung bedingt durch Abweichung
der Verstärkung
kann auch verhindert werden. Wenn beispielsweise der Aliasing-Entferner 313 ein
Verfahren wie oben beschrieben zum In-Übereinstimmung-Bringen der
Verstärkung
verwendet, kann die Verstärkung
eingestellt werden auf den Verstärkungslevel,
der in einer Einheit von wenigstens zwei Unterbändern übertragen wird, wenn die Erfassungsbedingung
1 durch den Aliasing-Detektor 315 angewendet wird, und
kann sie eingestellt werden auf den Verstärkungslevel, der in einer Einheit
von wenigstens vier Unterbändern
erhalten wird, wenn der Aliasig-Detektor 315 die Erfassungsbedingung
2 oder Erfassungsbedingung 3 verwendet.
-
Es
ist zu bemerken, dass der Parameter, der die Steigung der Frequenzverteilung
der Unterbandsignale kennzeichnet, bestimmt werden könnte durch Berechnen
mehrfacher Parameter relativ zur Zeitbasis und dann Glätten dieser
Parameter.
-
Weiterhin,
wenn der lineare Vorhersagekoeffizient oder Reflexionskoeffizient
als der Parameter verwendet wird, der die Steigung der Frequenzverteilung
des Unterbandsignals kennzeichnet, in einem konventionellen Bandaufweitungsmittel,
der als ein Zwischenparameter verwendet wird, können alle oder ein Teil dieser
Parameter gemeinsam genutzt werden, wodurch die Anzahl der benötigten Operationen
zum Bearbeiten reduziert wird.
-
Ausführungsform Nr. 3
-
Der
Aliasing-Detektor 315 der obigen zweiten Ausführungsform
vergleicht einen vorbestimmten Grenzwert mit den Reflexionskoeffizienten
jedes Unterbands und abhängig
von der Beziehung zwischen diesen Werten erfasst er und gibt als
binären
Wert aus, ob Aliasing auftritt oder nicht. Wenn sich der Berechnungswert
in der Nähe
des Grenzwertes unter Verwendung eines binären Werterfassungsverfahrens ändert, ändert sich
der Wert für
die Aliasing-Erfassung für
das Auftreten oder Nichtauftreten ständig. Dies verkompliziert das
Verfolgen, ob eine Ver stärkung
einzustellen ist oder nicht einzustellen ist und kann nachteilig
die Tonqualität
beeinflussen.
-
Der
Aliasing-Detektor 315 der vorliegenden Ausführungsform
erfasst daher den Grad des Auftretens des Aliasing. D.h., anstelle
von Verwenden eines binären
Werts um einfach anzuzeigen, ob Aliasing erfasst wurde oder nicht,
wird das Auftreten von Aliasing durch einen kontinuierlichen Wert
angezeigt, der den Grad des Auftretens des Aliasing kennzeichnet.
Die Verstärkung
wird dann abhängig
von diesem kontinuierlichen Wert eingestellt, um einen sanften Übergang
zu erreichen. Plötzliche Änderungen
in der Verstärkung,
die durch das Umschlagen zwischen Verstärkungseinstellung und -nichteinstellung
hervorgerufen werden, können
unterdrückt
werden und somit kann die resultierende Verschlechterung der Tonqualität verringert
werden. Es ist zu bemerken, dass die Konfiguration einer Audiodecodiervorrichtung
entsprechend dieser dritten Ausführungsform
die gleiche ist, wie die der zweiten in 2 gezeigten
Ausführungsform.
-
Der
Wert, der den Grad des Auftretens des Aliasing kennzeichnet, wird
als nächstes
beschrieben.
-
Beim
Erfassen des Aliasing zwischen zwei Unterbändern kann der Grad des Aliasing
d[m] im Unterband m aus der folgenden Beziehung berechnet werden.
- i) Wenn m gerade ist und k1(m] < q, k1[m-1] < q: falls
k1[m] > k1[m-1], d[m] = (–k1[m]
+ q)/p falls k1[m] ≤ k1[m-1], d[m]
= (–k1[m-1]
+ q)/p
- ii) wenn m ungerade ist und k1[m] > –q,
k1[m-1] > –q: falls k1[m] > k1[m-1], d[m] = (k1[m-1] + q)/p falls
k1[m] ≤ k1[m-1], d[m] = (k1[m] + q)/p
- iii) ansonsten: d[m] = 0
wobei
p und q vorbestimmte Grenzwerte sind und vorzugsweise p = q = ungefähr 0,25.
Die obere Grenze von d[m] wird auch vorzugsweise auf 1,0 begrenzt.
-
Die
Verstärkungen
g[m] und g[m-1] für
das Unterband m und das Unterband m-1 werden wie folgt eingestellt
werden unter Verwendung des Aliasing-Grades d[m].
Wenn g[m] > g(m-1], g[m]
= (1,0 – d[m])·g[m] +
d[m]·g[m-1]wenn
g[m] < g[m-1], g[m-1] = (1,0 – d[m])·g[m-1] + d[m]·g[m].
-
Wenn
die Aliasing-Erfassung zwischen drei Unterbändern unter Verwendung der
Erfassungsbedingung 2 oder der Erfassungsbedingung 3 kombiniert
wird mit der Aliasing-Erfassung zwischen zwei Unterbändern unter
Verwendung der Erfassungsbedingung 1 kann der Grad des Auftretens
des Aliasing d[m] unter Verwendung des folgenden Verfahrens berechnet
werden.
-
Zuerst
wird d[m] auf 0,0 für
alle m gesetzt. Dann werden d[m] und d[m-1] für m bestimmt durch Anwenden
des folgenden Verfahrens in aufsteigender Reihenfolge.
-
Zuerst
wird, wenn die Erfassungsbedingung 1 wahr ist, d[m] = 1,0. Als zweites
wird der Grad des Aliasing d[m] nur dann wie folgt gesetzt, wenn
die Erfassungsbedingung 2 oder Erfassungsbedingung 3 wahr ist.
- i) Wenn m gerade ist: falls
d[m] = 0,0, d[m] = (k1[m-2] – k1[m] – T)/s falls d[m-1] = 0,0, d[m-1]
= (k1[m-2] – k1[m] – T)/s
- ii) wenn m ungerade ist: falls d[m] = 0,0, d[m] = (k1[m] – k1[m-2] – T)/s falls
d[m-1] = 0,0, d[m-1] = (k1[m] – k1[m-2] – T)/s,
wobei
T und s vorbestimmte Grenzwerte sind und bevorzugt ungefähr T = 0,8
und s = 0,4. Die obere Grenze von d[m] wird auch vorzugsweise auf
1,0 begrenzt.
-
Der
Grad des Auftretens des Aliasing d[m] kann auch unter Verwendung
des folgenden Verfahrens berechnet werden.
-
Zuerst
wird d[m] auf 0,0 für
alle m gesetzt. Dann werden d[m] und d[m-1] für m bestimmt durch Anwenden
des folgenden Verfahrens in aufsteigender Ordnung.
-
Zuerst
wird, wenn die Erfassungsbedingung 1 wahr ist, d[m] = 1,0. Als zweites
werden die Grade des Auftretens des Aliasing d[m] und d[m-1] nur
dann wie folgt gesetzt, wenn die Erfassungsbedingung 2 oder die
Erfassungsbedingung 3 wahr ist.
- i) Wenn m gerade
ist: falls d[m] = 0,0, d[m]
= (k1[m-2] – k1[m] – abs(k1[m-1])) falls d[m-1] = 0,0, d[m-1]
= (k1[m-2] – k1[m] – abs(k1[m-1]))
- ii) wenn m ungerade ist: falls d[m] = 0,0, d[m] = (k1[m] – k1[m-2] – abs(k1[m-1])) falls d[m-1] = 0,0, d[m-1]
= (k1[m] – k1[m-2] – abs(k1[m-1]))
-
Es
ist zu beachten, dass abs() eine Funktion kennzeichnet, die einen
Absolutwert bereitstellt.
-
Wenn
beispielsweise das In-Übereinstimmung-Bringen
zwischen zwei Unterbändern
in aufsteigender Reihenfolge wie oben beschrieben angewendet wird,
um die Verstärkung
zwischen drei Unterbändern
entsprechend des Grads des Auftretens des Aliasing d[m] einzustellen,
können
die Verstärkung
g[m] und g[m-1] für
die Unterbänder
m und m-1 wie folgt eingestellt werden.
Wenn g[m] > g[m-1]: g[m]
= (1,0 – d[m])·g[m] +
d[m]·g[m-1]wenn
g[m] < g[m-1]: g[m-1] = (1,0 – d[m])·g[m-1] + d[m]·g[m].
-
Durch
Einstellen der Verstärkung
unter Verwendung des Grades des Auftretens des Aliasing d[m], der
wie oben beschrieben bestimmt wird, kann eine Audioverschlechterung,
die durch das Überwechseln
des Verstärkungseinstellungsprozesses hervorgerufen
wird, wenn die Verstärkung
in Abhängigkeit
von einem binären
Wert eingestellt wird, der einfach anzeigt, ob das Auftreten eines
Aliasing erfasst wurde oder nicht, unterdrückt werden.
-
Außerdem,
unter Berücksichtigung
der Charakteristik 1, die unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben
wurde, kann zum Reduzieren mehrfacher Aliasing-Verzerrungen in aufeinander folgenden
Unterbändern
die Charakteristik 1 verwendet werden, um den Grad des Auftretens
des Aliasing d[m] zum Einstellen der Verstärkung zu berechnen.
-
Genauer
gesagt ist in dem in 4A gezeigten Fall die Amplitude
der Abbildkomponente im Unterband m größer als die Amplitude der Abbildkomponente
des Unterbands m-2 und somit ist der Grad des Auftretens des Aliasing
im Unterband m größer als
im Unterband m-2. Umgekehrt ist in dem in 4B gezeigten
Fall der Grad des Auftretens des Aliasing in dem Unterband m-2 größer als
in dem Unterband m. Es ist daher möglich, die Aliasing-Verzerrung
entsprechend des Grades der Verzerrung zu reduzieren, indem der
Grad des Auftretens des Aliasing d[m] unter Berücksichtigung dieser Charakteristik
1 gesetzt wird. Der Grad des Auftretens des Aliasing d[m], der entsprechend
dieser Charakteristik gesetzt wird, kann aus den folgenden Gleichungen
erhalten werden. d[m] = 1 – k1[m-1]·k1[m-1]oder d[m] = 1 – abs(k1[m-1]).
-
Dieses
Verfahren ist bevorzugt, weil der Grad des Auftretens des Aliasing
d[m] geht bis 1 (oder Maximum), wenn k1[m-1] = 0. Das ist deshalb der
Fall, weil dann, wenn die Amplitude niederfrequenter Töne und hochfrequenter
Töne in
Unterband m-1 in 4A und 4B gleichist,
die Steigung der Frequenzverteilung für das Unterband m-1 null wird, d.h.,
der Reflexionskoeffizient k1[m-1] wird 0, die Abbildkomponenten
in Unterband m-2 und Unterband m haben den gleichen Level und somit
muss der Grad des Auftretens des Aliasing für beide gleich sein.
-
Ein
Beispiel für
ein Verfahren zum Berechnen des Grades des Auftretens des Aliasing
d[m] in Abhängigkeit
von einer Priorität,
die durch die Charakteristik 1 bestimmt wird, wird als nächstes beschrieben.
Es ist zu beachten, dass das unbeschriebene Verfahren sowohl die
Aliasing-Erfassung über drei
Unterbänder
abhängig
von der Erfassungsbedingung 2 oder der Erfassungsbedingung 3 verwendet, als
auch eine Aliasing-Erfassung zwischen zwei Unterbändern in
Abhängigkeit
von der Erfassungsbedingung 1.
-
Der
Grad des Auftretens eines Aliasing d[m] wird zunächst aus der folgenden Gleichung
bestimmt.
- i) Wenn m gerade ist: falls
k1[m] < 0 und k1[m-1] < 0, d[m] = S, falls k1[m] < 0 und k1[m-1] < 0 und k1[m-2] > 0, d[m-1]
= 1 – k1[m-1]·k1[m-1], falls k1[m] < 0
und k1[m-1 ] ≥ 0
und k1[m-2] > 0, d[m] = 1 – k1[m-1]·k1[m-1]
- ii) wenn m ungerade ist: falls k1[m] > 0 und k1[m-1] > 0, d[m]
= S, falls k1[m] > 0 und k1[m-1] > 0 und k1[m-2] < 0, d[m-1] =
1 – k1[m-1]·k1[m-1], falls k1[m] > 0
und k1[m-1] ≤ 0
und k1[m-2] < 0, d[m] = 1-k1[m-1]·k1[m-1]
- iii) ansonsten: d[m]=0
wobei
S ein vorbestimmter Wert ist und vorzugsweise ungefähr S = 1,0.
Es ist zu beachten, dass der Wert S geeignet unter Verwendung des
Reflexionskoeffizienten in dem Zielunterband gesetzt werden kann.
-
Falls
beispielsweise das In-Übereinstimmung-Bringen
der Verstärkung
zwischen zwei Unterbändern
in aufsteigender Reihenfolge wie oben beschrieben gerade wie bei
dem oben beschriebenen Verfahren angewendet wird, um die Verstärkung zwischen
drei Unterbändern
entsprechend des Grades des Auftretens des Aliasing d[m] einzustellen,
kann die Verstärkung
g[m] und g[m-1] für
Unterbänder
m und m-1 wie folgt eingestellt werden.
Wenn g[m] > g[m-1]: g[m]
= (1,0-d[m])·g[m]
+ d[m]·g[m-1]wenn
g[m] < g[m-1]: g[m-1] = (1,0 – d[m])·g[m-1] + d[m]·g[m].
-
Es
ist zu beachten, dass jegliche Charakteristik als der Wert d[m]
verwendet werden kann, der den Grad des Auftretens des Aliasing
kennzeichnet, solange er sanft den Maximalwert der Verstärkungseinstellung ändert, wenn
Aliasing auftritt und sanft den Minimalwert der Verstärkungseinstellung ändert, wenn
Aliasing nicht auftritt, entsprechend des Grades des Auftretens
des Aliasing.
-
Darüber hinaus
können
mehrere Werte, die den Grad des Auftretens des Aliasing Bezug nehmend
auf die Zeitbasis kennzeichnen, berechnet und als Grad d[m] des
Auftretens des Aliasing geglättet werden.
-
Ausführungsform 4
-
5 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine Decodiervorrichtung nach
einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Decodiervorrichtung unterscheidet
sich von der oben beschriebenen Decodiervorrichtung der zweiten
und dritten Ausführungsform
darin, dass Information der Hochfrequenzkomponenten 108 von
dem Bitstrom-Demultiplexer 101 in den Aliasing-Detektor zusätzlich zu
dem niederfrequenten Unterbandsignal 617 von der Analysefilterbank 103 eingegeben
wird.
-
Diese
Konfiguration ermöglicht
dem Aliasing-Detektor 615 ein Aliasing zu erfassen unter Verwendung
sowohl des niederfrequenten Unterbandsignals 614 als auch
der Verstärkungsinformation,
die in der Information der Hochfrequenzkomponenten 108 enthalten
ist.
-
Wie
oben beschrieben, wird das Aliasing zu einem Problem, wenn die Verstärkungsdifferenz
zwischen benachbarten Unterbändern
groß ist.
Außerdem,
wenn der original Signallevel in der Nähe von der Stelle, an der das
Aliasing auftritt, niedrig ist, werden nur die Aliasing-Komponenten
hörbar
sein, was somit zu einer signifikanten Verschlechterung der Tonqualität führt.
-
Unter
Berücksichtigung
dieser Tatsache berücksichtigt
der Aliasing-Detektor 615 dieser Ausführungsform deshalb zuerst die
Verstärkungsinformation
der Information der Hochfrequenzkomponenten 108, um Unterbänder zu
erfassen, bei denen die Verstärkungsdifferenz
zwischen benachbarten Unterbändern
größer ist
als ein vorbestimmter Level, dann berücksichtigt er das Niederfrequenzunterbandsignal,
das zu dem erfassten Unterband zu kopieren ist, und berechnet den
Level jedes niederfrequenten Unterbands. Wenn als ein Ergebnis dieser
Berechnung die Leveldifferenz zwischen einem gegebenen Unterband
und einem benachbarten Unterband größer als oder gleich eines vorbestimmten
Grenzwertes ist, wird das Unterband dazu bestimmt, ein Unterband
zu sein, bei dem das Auftreten eines Aliasing wahrscheinlich ist.
Unterbandsignalenergie, Maximalamplitude, die Amplitudensumme, die
durchschnittliche Amplitude oder andere Werte können verwendet werden, um den
Level jedes Unterbandes anzuzeigen.
-
Der
Aliasing-Detektor 615 gibt die Nummer der Unterbänder, die
die obigen Bedingungen erfüllen,
als Aliasing-Erfassungsdaten 616 aus. Der Aliasing-Entferner 613 stellt
dann die Verstärkung
nur für
die Unterbänder
ein, die durch die Aliasing-Erfassungsdaten 616 angezeigt
werden, um Aliasing zu unterdrücken.
-
Die
Verstärkung
kann eingestellt werden durch Setzen des gleichen Verstärkungslevels
für die benachbarten
Unterbänder,
oder durch Begrenzen der Verstärkungsdifferenz
oder des Verstärkungsverhältnisses
zwischen den Unterbändern
auf einen vorbestimmten Grenzwert oder weniger. Wenn der gleiche
Verstärkungslevel
für beide
Unterbänder
eingestellt wird, kann die Verstärkung
auf den geringeren Verstärkungslevel
der beiden Unterbänder,
den höheren
Verstärkungslevel
oder auf einen mittleren Level zwischen den hohen und niedrigen
Verstärkungslevels
(wie beispielsweise einen Durchschnitt) gesetzt werden.
-
Außerdem kann
eine Kombination der Verfahren verwendet werden, um Erfassungsfehler durch
den Aliasing-Detektor 615 zu verhindern. Beispielsweise
kann das In-Übereinstimmung-Bringen einer
Verstärkung
auf Unterbänder
angewendet werden, bei denen ein Aliasing erfasst wird, und eine Verstärkungsbegrenzung
kann auf die anderen Unterbänder
angewendet werden, um die Verstärkungsdifferenz
oder das Verstärkungsverhältnis auf
oder unter einen vorbestimmten Wert zu begrenzen.
-
Diese
Konfiguration stellt somit nur die Verstärkung für Unterbänder ein, bei denen erwartet wird,
dass Aliasing die Tonqualität
beeinflusst, und verwendet den Verstärkungslevel, der in dem empfangenen
Bitstrom angezeigt ist, für
andere Unterbänder.
Verschlechterte Tonqualität
bedingt durch Aliasing kann daher verhindert werden und Audioverschlechterung
bedingt durch abweichende Verstärkung
kann ebenso verhindert werden.
-
Ausführungsform 5
-
Die
Audiodecodiervorrichtungen, die oben in den ersten bis vierten Ausführungsformen
beschrieben wurden, gehen davon aus, dass Verstärkungsinformation für Hochfrequenzunterbänder in
den Hochfrequenzkomponentendaten enthalten ist und stellen direkt
nur diese Verstärkungsinformation
ein. Jedoch kann Verstär kungsinformation übertragen
werden durch Senden der tatsächlichen
Verstärkungsinformation
oder durch Senden der Energie des decodierten Hochfrequenzunterbandsignals.
Der Decodierprozess erhält
in diesem Fall Verstärkungsinformation
durch Erfassen des Verhältnisses
zwischen Signalenergie nach dem Decodieren und der Signalenergie
des niederfrequenten Unterbandes, das in das Hochfrequenzunterband
zu kopieren ist. Dies erfordert jedenfalls das Berechnen der Verstärkung des Hochfrequenzunterbandsignals
vor dem Prozess zum Entfernen des Aliasing. Diese Ausführungsform der
Erfindung beschreibt daher eine Audiodecodiervorrichtung, die mit
einem Übertragungsverfahren
für Verstärkungsinformation
ausgestattet ist, das den Energielevel nach der Hochfrequenzunterbanddecodierung überträgt.
-
6 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer Audiodecodiervorrichtung entsprechend
dieser Ausführungsform
der Erfindung. Wie in der Figur gezeigt ist, ergänzt diese Audiodecodiervorrichtung
einen Verstärkungsberechner 718 zum
Berechnen einer Verstärkung
für ein
Hochfrequenzunterbandsignal vor dem Prozess zum Entfernen von Aliasing
zu der Konfiguration der in der ersten Ausführungsform gezeigten Decodiervorrichtung.
-
Die
Information 108, die zum Decodieren des Verstärkungslevels
des Hochfrequenzunterbandes übertragen
wird, beinhaltet zwei Werte: die Energie R des Hochfrequenzunterbands
nach dem Decodieren, und das Verhältnis Q zwischen der Energie
R und der durch das Additionssignal ergänzten Energie. Der Verstärkungsberechner 718 ist
identisch mit einem Verstärkungsberechnungsteil
des Bandaufweiters 104. Dieser Verstärkungsberechner 718 berechnet die
Verstärkung
g für das
Hochfrequenzunterband aus diesen beiden Werten, also der Energie
R und dem Verhältnis
Q, und die Energie E des Niederfrequenzunterbandsignals 617. g = sqrt(R/E/(1 + Q))wobei sqrt einen Quadratwurzeloperator
kennzeichnet.
-
Die
somit für
jedes Unterband berechnete Verstärkungsinformation 719 wird
dann zu dem Aliasing-Entferner 713 gesendet, zusammen mit
der anderen Hoch frequenzinformation zum Entfernen von Aliasing durch
denselben Prozess, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.
Es ist anzumerken, dass diese Verstärkungsinformation 720 mit
der zusätzlichen
Signalinformation zu dem Generator für zusätzliche Information 711 gesendet wird.
Diese Konfiguration ermöglicht
dem Aliasing-Entferner (Entfernungsmittel) der vorliegenden Erfindung,
auch angewendet zu werden, wenn Hochfrequenzunterbandenergiewerte
anstelle von Verstärkungsinformation über Hochfrequenzunterbänder übertragen
werden.
-
Außerdem kann,
selbst wenn Hochfrequenzunterbandenergiewerte übertragen werden, der Aliasing-Entferner
dieser Ausführungsform
auch auf die zweite bis vierte Ausführungsform angewendet werden
durch Berechnen der Verstärkung
hochfrequenter Unterbandsignale vor dem Entfernen des Aliasing und
Eingeben der berechneten Verstärkung
des Hochfrequenzunterbands in den Aliasing-Entferner 113.
-
Es
ist zu bemerken, dass deswegen, weil niederfrequente Unterbandsignalenergie
bei dieser Ausführungsform
der Erfindung verwendet werden kann, die Verstärkung g zwischen zwei benachbarten Unterbändern wie
folgt eingestellt werden kann.
-
Die
Summenenergie Et[m] der Unterbänder m-1
und m vor der Verstärkungseinstellung
wird zunächst
berechnet unter Verwendung der Gleichung Et[m]
= g[m]2·E[m] + g[m-1]2·E[m-1],wobei
g[m-1] und g[m] die Verstärkung
der Unterbänder
m-1 und m vor der Verstärkungseinstellung
sind, und E[m-1] und E[m] sind die Energie der jeweiligen niederfrequenten
Unterbandsignale.
-
Die
Summenenergie Et[m] wird dann als die Zielenergie gesetzt und die
Verstärkung
der Referenzenergie (d.h. die Niederfrequenzunterbandsignalenergie),
die benötigt
wird, um die Zielenergie zu erhalten, wird berechnet. Da diese Verstärkung ausgedrückt ist
als die Quadratwurzel des Verhältnisses der
Zielenergie und der Referenzenergie wird die durchschnittliche Verstärkung Gt[m]
des Un terbands m-1 und des Unterbands m unter Verwendung der folgenden
Gleichung berechnet. Gt[m] = sqrt(Et[m]/(E[m]
+ E[m-1]))
-
Die
Verstärkung
g'[m] des Unterbands
m nach der Verstärkungseinstellung
wird dann berechnet unter Verwendung dieser Durchschnittsverstärkung Gt[m]
und des Grades des Auftretens des Aliasing d[m] des Unterbands m. g'[m]
= d[m]·Gt[m]
+ (1,0 – d[m])·g[m]
-
Die
Energie des Unterbands m ändert
sich als ein Ergebnis dieser Verstärkungseinstellung. Die Verstärkung g'[m-1] des Unterbands
m-1 kann nach der Einstellung berechnet werden aus der folgenden Gleichung,
um zu verhindern, dass die Summenenergie Et[m] des Unterbands m-1
und des Unterbands m sich ändert,
weil die Energie des Unterbands m-1 gleich ist zu Et[m] abzüglich der
Energie des Unterbands m. g'[m-1] = sqrt((Et[m] – g'[m]2·E[m]/E[m-1])
-
Wenn
die Verstärkung
des Unterbands m-1 und des Unterbands m wie oben beschrieben eingestellt
wird, wird die Summenenergie der Unterbänder m-1 und m vor der Verstärkungseinstellung
und die Summenenergie der Unterbänder
m-1 und m nach der Verstärkungseinstellung
gleich sein. Mit anderen Worten kann die Audioverschlechterung,
die durch eine Änderung
der die Signalenergie begleitenden Verstärkungseinstellung hervorgerufen
wird, verhindert werden, weil die Verstärkung jedes Unterbands ohne Änderung
der Summenenergie der beiden Unterbänder eingestellt werden kann.
-
Darüber hinaus
wird die Summenergie aus Et[m] der Unterbänder m-1 und m nur aus den
Signalen berechnet, die von den entsprechenden niederfrequenten
Unterbändern
kopiert wurden und enthält keine
Energiekomponenten, die durch das Energieverhältnis Q gekennzeichnet werden
und die durch die zusätzlichen
Signale ergänzt
werden. Eine Verschlechterung der Tonqualität kann deshalb verhindert werden,
weil die Energieverteilung der Unterbandsignale, die von dem niederfrequenten
Unterband kopiert wurden, erhalten bleiben können, ohne durch die zusätzlichen
Signale beeinflusst zu werden.
-
Wenn
dieses Verstärkungseinstellverfahren über drei
Unterbänder
angewendet wird, wird ein Wert von g[I]2·E[I] für jedes
Unterband I berechnet (I = m-2, m-1, m), um auf den gleichen Verstärkungslevel
gesetzt zu werden und die Summe der drei Werte wird dann als Et[m]
verwendet. Wie beim Einstellen der Verstärkung zwischen zwei Unterbändern wird die
Durchschnittsverstärkung
Gt[m] aus der folgenden Gleichung erhalten und die Verstärkungseinstellung
setzt die Verstärkung
des Zielunterbandes so, dass sie mit Gt[m] übereinstimmt. Gt[m]
= sqrt(Et[m]/E[m-2] + E[m-1] + E[m]))
-
Dieses
Verfahren wird auch verwendet, wenn die Anzahl der Unterbänder, für die die
Verstärkung
eingestellt wird, 4 oder mehr beträgt.
-
Es
ist auch zu beachten, dass dieser Verstärkungseinstellprozess für zwei Unterbänder in
aufsteigender oder absteigender Reihenfolge angewendet werden kann,
wie zuvor unter Bezugnahme auf den Aliasing-Entferner 113 beschrieben
wurde.
-
Alternativ
kann die Verstärkung
unter Verwendung des Grades des Auftretens des Aliasing d[m] für zwei oder
mehr Unterbänder
wie folgt eingestellt werden. Wird beispielsweise angenommen, dass
die Verstärkung über drei
Unterbänder
eingestellt wird, dann wird Energie für jedes der Unterbänder m-2,
m-1, m, für
die die Verstärkung
einzustellen ist, berechnet und die Summenenergie Et[m] wird wie folgt
erhalten. Et[m] = g[m-2]2·E[m-2]
+ g[m-1]2·E[m-1] + g[m]2·E[m]
-
Das
Quadrat der mittleren Verstärkung G2t[m]
wird dann aus der folgenden Gleichung unter Verwendung dieser Summenenergie
Et[m] berechnet. G2t[m] = Et[m]/(E[m-2] + E[m-1]
+ E[m])
-
Unter
Verwendung von G2t[m] wird die Verstärkung des Zielunterbandes I
(I = m-2, m-1, m)
vorläufig
wie folgt berechnet. Es ist zu beachten, dass die Verstärkung bei
dieser Ausführungsform
unter Verwendung des Quadrats interpoliert wird. g2[I]
= f[I]·G2t[m]
+ (1,0 – f[I])·g[I]2 wobei f[I] der größere von d[I] und d[I + 1]
ist. Die Summenenergie E't[m],
die diese vorläufige
Verstärkung
g2[I] verwendet, wird wie folgt erhalten. E't[m] = g2[m-2]·E[m-2]
+ g2[m-1]·E[m-1]
+ g2[m]·E[m].
-
Es
ist zu beachten, dass die Summenenergie E't[m] nicht notwendigerweise der oben
beschriebenen Summenenergie Et[m] entspricht. Deshalb kann, um zu
verhindern, dass sich die Summenenergie bedingt durch Verstärkungseinstellung ändert, die
eingestellte Verstärkung
g'[I] des Zielunterbandes
I (I = m-2, m-1, m) gesetzt werden auf: g'[I] = sqrt(b·g2[I]) b = Et[m]/E't[m].
-
Dieses
Verfahren kann auch verwendet werden, wenn die Anzahl der in der
Verstärkung
eingestellten Unterbänder
2 oder 4 oder mehr beträgt.
-
Wenn
dieses Verstärkungseinstellverfahren verwendet
wird wie dann, wenn die Verstärkung
zwischen zwei Unterbändern
eingestellt wird, wird die Summenenergie vor der Verstärkungseinstellung und
die Summenenergie nach der Verstärkungseinstellung
die gleiche sein, selbst wenn die Verstärkung eingestellt wird unter
Verwendung des Grades des Auftretens des Aliasing d[m] über mehr
als zwei Unterbänder.
Dies bedeutet, dass eine Verschlechterung der Tonqualität, die aus
einer Änderung
der die Signalenergie begleitende Verstärkungseinstellung herrührt, verändert werden
kann, weil die Verstärkung
jedes Unterbandes eingestellt werden kann, ohne die Summensignalenergie
zu ändern.
Wie in dem Fall, wenn die Verstärkung
wie oben beschrieben über
zwei Unterbänder
eingestellt wird, wird die Tonqualität auch nicht durch zusätzliche
Signale beeinflusst.
-
Die
in den obigen Ausführungsformen
beschriebene Konfiguration der Audiodecodiervorrichtung kann auch
verwendet werden, wenn komplexwertige niederfrequente Unterbandsignale,
die von der Analysefilterbank 103 ausgegeben werden, in
reellwertige niederfrequente Unterbandsignale in dem Bandaufweiter 104 konvertiert
werden und wenn hochfrequente Unterbandsignale durch eine Operation
mit reellen Zahlen generiert werden. Der Aliasing-Erfassungsprozess
kann auch angewendet werden, um reellwertige niederfrequente Unterbandsignale
in dem Bandaufweiter 104 zu konvertieren. Beide Fälle können erreicht
werden, ohne die Konfiguration oder das Prozessverfahren der Audiodecodiervorrichtung
gemäß der folgenden
Erfindung zu ändern,
indem das zu bearbeitende Signal von einem komplexwertigen in ein
reellwertiges Signal konvertiert wird, d.h. in ein Signal, in dem
der imaginäre
Teil des komplexwertigen Signals 0 ist. Diese Konfiguration verringert
die Anzahl der Operationen, die durch den Bandaufweiter 104 ausgeführt werden,
indem Operationen mit reellen Zahlen verwendet werden, während ein
Aliasing-Entfernungsprozess auf die erzeugten reellwertigen Hochfrequenzunterbandsignale
angewendet wird. Eine Verschlechterung der Tonqualität bedingt
durch Aliasing kann somit verhindert werden.
-
Darüber hinaus
kann die Konfiguration einer oben beschriebenen Audiodecodiervorrichtung
auch angewendet werden, wenn die Analysefilterbank 103 eine
Filterbank für
reellwertige Koeffizienten ist. Die Unterbandsignale, die von der
Bandaufteilung durch die Analysefilterbank für reellwertige Koeffizienten 103 kommen,
sind reellwertige Signale und somit wird Aliasing während der
Hochfrequenzunterbandsignalerzeugung in der gleichen Weise ein Problem wie
dann, wenn ein komplexwertiges Signal in ein reellwertiges Signal
konvertiert wird. Es kann verhindert werden, dass Aliasing in Erscheinung
tritt und daher kann die Verschlechterung der Tonqualität, die durch
das Aliasing hervorgerufen wird, verhindert werden, indem die Konfiguration
einer in einer der obigen Ausführungsformen
beschriebenen Audiodecodiervorrichtung verwendet wird. Die Anzahl
der ausgeführten
Operationen kann mit dieser Konfiguration stark reduziert werden,
weil alle Decodieroperationen mit Reellzahlenoperationen ausgeführt werden.
-
Der
Prozess, der durch die in den obigen Ausführungsformen der Erfindung
beschriebenen Audiodecodiervorrichtung ausgeführt wird, kann auch mit einem Softwareprogramm
erreicht werden, das in einer vorbestimmten Programmiersprache codiert
ist. Diese Softwareanwendung kann auch auf ein computerlesbares
Datenspeichermedium zur Verteilung aufgenommen werden.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit den spezifizierten
Ausführungsformen davon
beschrieben wurde, sind dem Fachmann viele andere Modifikationen,
Korrekturen und Anwendungen gegenwärtig. Deshalb wird die vorliegende
Erfindung nicht durch die hierin bereitgestellte Offenbarung begrenzt,
sondern wird nur begrenzt durch den Umfang der anhängenden
Ansprüche.
-
Es
ist weiter zu beachten, dass die vorliegende Erfindung sich bezieht
auf die Japanische Patentanmeldung 2002-300490, die am 15. Oktober
2002 eingereicht wurde.
