EP1697930B1 - Vorrichtung und verfahren zum verarbeiten eines multikanalsignals - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum verarbeiten eines multikanalsignals Download PDF

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EP1697930B1
EP1697930B1 EP05715611A EP05715611A EP1697930B1 EP 1697930 B1 EP1697930 B1 EP 1697930B1 EP 05715611 A EP05715611 A EP 05715611A EP 05715611 A EP05715611 A EP 05715611A EP 1697930 B1 EP1697930 B1 EP 1697930B1
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EP
European Patent Office
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channel
prediction
block
similarity
spectral
Prior art date
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Active
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EP05715611A
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English (en)
French (fr)
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EP1697930A1 (de
Inventor
Jürgen HERRE
Michael Schug
Alexander Groeschl
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/02—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders
    • G10L19/03—Spectral prediction for preventing pre-echo; Temporary noise shaping [TNS], e.g. in MPEG2 or MPEG4
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/008—Multichannel audio signal coding or decoding using interchannel correlation to reduce redundancy, e.g. joint-stereo, intensity-coding or matrixing
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/02—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders

Definitions

  • the present invention relates to audio encoders, and more particularly to audio encoders that are transformation-based, that is, where a temporal representation is converted to a spectral representation at the beginning of the encoder pipeline.
  • FIG. 3 A known transform-based audio encoder is shown in FIG.
  • the encoder shown in Fig. 3 is in International Standard ISO / IEC 14496-3: 2001 (E), Subpart 4, page 4 , and also known in the art as an AAC encoder.
  • an audio signal to be coded is fed. This is first supplied to a scaling stage 1002 in which a so-called AAC gain control is performed to set the level of the audio signal. Scaling page information is provided to a bitstream formatter 1004, as indicated by the arrow between block 1002 and block 1004. The scaled audio signal is then applied to an MDCT filter bank 1006.
  • the filter bank implements a modified discrete cosine transform with 50% overlapping windows, the window length being determined by a block 1008.
  • block 1008 is for windowing transient signals with shorter windows, and for windowing stationary signals with longer windows. This serves to achieve a higher time resolution (at the expense of frequency resolution) due to the shorter transient signal windows while For more stationary signals, a higher frequency resolution (at the expense of time resolution) is achieved by longer windows, with longer windows tending to be preferred because they promise greater coding gain.
  • temporally successive blocks of spectral values are present, which, depending on the embodiment of the filter bank, may be MDCT coefficients, Fourier coefficients or even subband signals, each subband signal having a certain limited bandwidth passing through the corresponding subband channel in the filter bank 1006, and wherein each subband signal has a certain number of subband samples.
  • the filter bank outputs temporally successive blocks of MDCT spectral coefficients, which generally represent successive short-term spectra of the audio signal to be encoded at input 1000.
  • a block of MDCT spectral values is then fed into a TNS processing block 1010 in which temporal noise shaping (TNS) takes place.
  • TNS temporal noise shaping
  • the TNS technique is used to shape the temporal shape of the quantization noise within each window of the transform. This is achieved by applying a filtering process to parts of the spectral data of each channel.
  • the coding is performed on a window basis.
  • the following steps are performed to apply the TNS tool to a window of spectral data, that is, to a block of spectral values.
  • a frequency range is selected for the TNS tool.
  • a suitable choice is to cover a frequency range of 1.5 kHz up to the highest possible scale factor band with a filter. It should be noted that this frequency range depends on the sampling rate as specified in the AAC standard (ISO / IEC 14496-3: 2001 (E)).
  • LPC linear predictive coding
  • the expected prediction gain PG is obtained. Further, the reflection coefficients or Parcor coefficients are obtained.
  • the TNS tool is not applied. In this case, control information is written in the bit stream for a decoder to know that no TNS processing has been performed.
  • TNS processing is applied.
  • the reflection coefficients are quantized.
  • the order of the noise shaping filter used is determined by removing all the reflection coefficients having an absolute value less than a threshold from the "tail" of the reflection coefficient array. The number of remaining reflection coefficients is on the order of the noise shaping filter.
  • a suitable threshold is 0.1.
  • the remaining reflection coefficients are typically converted to linear prediction coefficients, which technique is also known as a "step-up" procedure.
  • the calculated LPC coefficients are then used as coder noise shaping filter coefficients, ie as prediction filter coefficients.
  • This FIR filter is routed over the specified target frequency range.
  • the decoding uses an autoregressive filter, while the coding uses a so-called moving average filter.
  • the page information for the TNS tool is also supplied to the bit stream formatter as shown by the arrow shown between the block TNS processing 1010 and the bitstream formatter 1004 in FIG.
  • the center / side encoder 1012 is active when the audio signal to be encoded is a multi-channel signal, that is, a stereo signal having a left channel and a right channel. So far, that is, in the processing direction before the block 1012 in Fig. 3, the left and right stereo channels have been separately processed, that is, scaled, transformed by the filter bank, subjected to TNS processing or not, etc.
  • middle / side encoder In the middle / side encoder is then first checked whether a middle / side encoding makes sense, that brings a coding gain at all. A middle / side encoding will then bring a coding gain if the left and the right channel are more similar, because then the center channel, that is the sum of the left and the right channel is almost equal to the left or the right channel, apart from the scaling by the factor 1/2, while the page channel has only very small values, since it is equal to the difference between the left and the right channel.
  • the quantizer 1014 is given a allowed perturbation per scale factor band by a psycho-acoustic model 1020.
  • the quantizer operates iteratively, d. H.
  • An external iteration loop is called first, which then calls an inner iteration loop.
  • a quantization of a block of values is made at the input of the quantizer 1014.
  • the inner loop quantizes the MDCT coefficients, consuming a certain number of bits.
  • the outer loop calculates the distortion and modified energy of the coefficients using the scale factor to again invoke an inner loop. This process is iterated until a certain conditional set is met.
  • the signal is reconstructed to compute the perturbation introduced by the quantization and to compare it with the allowable perturbation provided by the psycho-acoustic model 1020. Furthermore, the scale factors are increased from iteration to iteration by one step, for each iteration of the outer iteration loop.
  • the iteration ie the analysis-by-synthesis procedure is terminated, and the resulting scale factors are encoded as set forth in block 1014 and supplied in encoded form to bitstream formatter 1004, as indicated by the arrow drawn between the block 1014 and the block 1004.
  • the quantized values are then fed to entropy coder 1016, which typically performs entropy coding using several Huffman code tables for different scale factor bands to transmit the quantized values into a binary format.
  • entropy coding in the form of Huffman coding relies on code tables that are created on the basis of expected signal statistics and in which frequently occurring values get shorter code words than more rarely occurring values.
  • the entropy-coded values are then also supplied as actual main information to the bit stream formatter 1004, which then outputs the coded audio signal on the output side in accordance with a specific bit stream syntax.
  • predictive filtering is used in TNS processing block 1010 to time-shaping the quantization noise within an encoding frame.
  • the temporal shaping of the quantization noise is performed by filtering the spectral coefficients over the frequency in the encoder before the quantization and subsequent inverse filtering in the decoder.
  • TNS processing causes the quantization noise envelope to be timed below the envelope of the signal to avoid pre-echo artifacts.
  • the application of the TNS results from an estimation of the prediction gain of the filtering as stated above.
  • the filter coefficients for each encoding frame are determined via a correlation measure. The calculation of the filter coefficients is done separately for each channel. They are also transmitted separately in the coded bit stream.
  • a disadvantage of the activation / deactivation of the TNS concept is the fact that for each stereo channel, if Once TNS processing has been activated due to the good expected coding gain, the TNS filtering for each channel takes place separately. So this is still unproblematic with relatively different channels.
  • the left and right channels are relatively similar, then the left and right channels in an extreme example have exactly the same payload, such as a speaker, and differ only in terms of the noise inevitably contained in the channels, so when standing Nevertheless, the technology calculates and uses a separate TNS filter for each channel.
  • the TNS filter depends directly on the left or right channel, and in particular reacts relatively sensitively to the spectral data of the left and the right channel, the signal is also very similar in the case of a signal in which the left and the right channel are very similar
  • a TNS processing with a separate prediction filter is carried out for each channel. This leads to a different temporal noise shaping taking place in the two stereo channels due to the different filter coefficients.
  • the known procedure has a far possibly even more serious disadvantage.
  • the TNS output values that is, the spectral residuals
  • the spectral residuals are subjected to center / side coding in the center / side encoder 1002 of FIG. While the two channels were still relatively the same before TNS processing, this can not be said after TNS processing.
  • the described stereo effect introduced by the separate TNS processing, makes the spectral residuals of the two channels more dissimilar than they would actually be. This leads to a immediate drop in coding gain due to the mid / side coding, which is particularly disadvantageous for applications where a low bit rate is required.
  • the known TNS activation is thus problematic for stereo signals that use similar but not exactly identical signal information in both channels, such as mono-like speech signals. If different filter coefficients are determined for both channels in the case of TNS detection, this leads to a temporally different shaping of the quantization noise in the channels. This can lead to audible artifacts because z. B. the original mono-like sound image gets an unwanted stereo character through these temporal differences. Furthermore, as has been stated, the TNS-modified spectrum is subjected to center / side encoding in a subsequent step. Different filters in both channels additionally reduce the similarity of the spectral coefficients and thus the center / side gain.
  • the DE 19829284C2 discloses a method and apparatus for processing a temporal stereo signal and a method and apparatus for decoding an audio bitstream encoded using prediction over frequency.
  • the left, the right and the mono channel can be subjected to their own prediction over the frequency, ie a TNS processing.
  • a separate complete prediction can be performed for each channel.
  • calculation of the prediction coefficients for the left channel may be performed, which are then used to filter the right channel and the mono channel.
  • the object of the present invention is to provide a concept for processing a multi-channel signal, the lower artifacts and still allows a good compression of the information.
  • the present invention is based on the finding that if the left and the right channel are similar, that is to say exceed a similarity measure, the same TNS filtering is to be used for both channels. This ensures that the TNS processing no pseudo-stereo artifacts are introduced into the multi-channel signal, as is achieved by using the same prediction filter for both channels that the temporal shaping of the quantization noise for both channels takes place identically, so that no pseudo Stereo artifacts are heard.
  • the similarity of the signals after the TNS filtering ie the similarity of the residual spectral values corresponds to the similarity of the input signals in the filter and not, as in the prior art, the similarity of the input signals, which is still reduced by different filters.
  • Fig. 1 shows an apparatus for processing a multi-channel signal, wherein the multi-channel signal is represented by one block of spectral values for at least two channels, as shown by L and R.
  • the blocks of spectral values are represented by z.
  • the blocks of spectral values for each channel are then fed in a preferred embodiment of the present invention to a means 12 for determining a similarity between the two channels.
  • the means for determining the similarity between the two channels may also be as shown in FIG Using time domain samples 1 (t) or r (t) for each channel.
  • the means 12 for determining the similarity between the first and the second channel is operative to generate, based on a similarity measure or alternatively a measure of dissimilarity, a control signal on a control line 14 having at least two states, one of which expresses that Blocks of spectral values of the two channels are similar, or that in its other state states that the blocks of spectral values are dissimilar for each channel.
  • the decision as to whether similarity or dissimilarity prevails can be made using a preferably numerical similarity measure.
  • Both the block of spectral values for the left channel and the block of spectral values for the right channel are fed to a means 16 for performing a prediction filtering.
  • predictive filtering is performed over the frequency, the means being adapted to perform, to perform the prediction versus frequency, a common prediction filter 16a for the block of spectral values of the first channel and for the block of spectral values of the first channel second channel if the similarity is greater than a threshold similarity.
  • the means 16 for performing the prediction filtering is notified by the similarity determining means 12 that the two blocks of spectral values are dissimilar for each channel, that is, similar to less than a threshold similarity, then the means 16 is to perform the prediction filtering apply different filters 16b to the left and right channels.
  • the output signals of device 16 are thus left-channel spectral residuals at output 18a as well as right-channel spectral residuals at output 18b, where, depending on the similarity of the left and right channels, the spectral residuals of the two channels using the same prediction filter (Case 16a) or using different prediction filters (Case 16b).
  • the spectral residuals of the left and right channels may be either directly or after multiple processing such as described in US Pat. B.
  • AAC standard are supplied to a center / side stereo encoder, which outputs at an output 21 a, the center signal as half of the sum of left and right channel, while the side signal as half of the difference of left and right right channel is output.
  • the page signal is now smaller due to the synchronization of the TNS processing of the two channels than in the case where different TNS filters are used for similar channels.
  • this promises a higher coding gain.
  • Fig. 2 there is shown a preferred embodiment of the present invention in which the first stage of the TNS calculation is already performed in the similarity determining means 12, namely the calculation of the parc reflection coefficients and the prediction gain for both the left channel and the right channel, as represented by blocks 12a, 12b.
  • This TNS processing thus provides both the filter coefficients for the final prediction filter to be used and the prediction gain, and this prediction gain is also needed to decide whether or not TNS processing should be performed at all.
  • the prediction gain for the first, left channel, denoted by PG1 in FIG. 2, as well as the prediction gain for the right channel, denoted PG2 in FIG. 2, are fed to a similarity measure determiner, shown in FIG 12c is designated.
  • This similarity determining means is operable to calculate the absolute amount of the difference or the relative difference of the two prediction gains and to see if it is below a predetermined deviation threshold S. If the absolute amount of the difference of the prediction gains is below the threshold S, then it is assumed that the two signals are similar, and the question in the block 12c is answered with Yes. If, on the other hand, it is determined that the difference is greater than the similarity threshold S, the question is answered with no.
  • a common filter is used for both channels L and R, while in the case of answering the question in block 12c with No separate filters are used, ie a TNS processing, as in the state the technique can be performed.
  • the device 16 is supplied with a set of filter coefficients FKL for the left channel and a set of filter coefficients FKR for the right channel from the devices 12a and 12b, respectively.
  • a particular selection is made in a block 16c.
  • block 16c it is decided which channel has the greater energy. If it is determined that the left channel has the greater energy, the filter coefficients FKL calculated by the left channel device 12a are used for the common filtering. On the other hand, if it is determined in block 16c that the right channel has the greater energy, then for common filtering, the set of filter coefficients FKR calculated for the right channel in the device 12b is used.
  • both the time signal and the spectral signal can be used for energy determination. Due to the fact that transformation artifacts that may have already taken place in the spectral signal are preferred, it is preferable to use the spectral signals of the left and right channels for the "energy decision" in block 16c.
  • a TNS synchronization that is, the use of the same filter coefficients for both channels is used when the prediction gains for the left and right channels differ by less than three percent. If both channels differ by more than three percent, the question is answered in block 12c of FIG. 2 with "no".
  • the similarity determination may also be achieved using other details of the signal, so that when a similarity has been determined, only the TNS filter coefficient set needs to be calculated for the channel that will be used for the prediction filtering of both stereo channels. This has the advantage that, if Fig. 2 is considered, and if the signals are similar, only either block 12a or block 12b will be active.
  • the concept according to the invention can also be used to further reduce the bit rate of the coded signal. While different TNS page information is transmitted for both channels when using two different reflection coefficients, when filtering the two channels with the same prediction filter, TNS information must be transmitted only once for both channels. Therefore, the concept of the invention can also achieve a reduction of the bit rate such that a set of TNS page information is "saved" if the left and right channels are similar.
  • the inventive concept is not basically limited to stereo signals, but could be applied in a multi-channel environment between different channel pairs or even groups of more than 2 channels.
  • a determination of the left-right channel cross-correlation measure k or a determination of the TNS prediction gain and the TNS filter coefficients may be made separately for each channel.
  • the synchronization decision is made if k exceeds a threshold (e.g., 0.6) and MS stereo coding is enabled.
  • a threshold e.g., 0.6
  • MS stereo coding is enabled.
  • the MS criterion can also be omitted.
  • TNS prediction gain and TNS filter coefficients are made separately for each channel. Then a decision is made. If the prediction gain of both channels differs by no more than a degree, e.g. B. 3%, the synchronization takes place.
  • the reference channel can also be chosen arbitrarily, if one can assume a similarity of the channels. Again, there is a copying of the TNS filter coefficients from the reference channel to the other channel, whereupon an application of the synchronized or unsynchronized TNS filters to the spectrum takes place.
  • TNS in a channel is always activated depends on the prediction gain in this channel. If this exceeds a certain threshold, TNS is activated for this channel. Alternatively, a TNS synchronization is made for 2 channels if TNS was activated in only one of the two channels. Condition is then that e.g. the prediction gain is similar, ie one channel just above the activation limit, and one channel just below the activation limit. From this comparison, the activation of TNS for both channels with equal coefficients is derived, or possibly the deactivation for both channels.
  • the inventive method for processing a multi-channel signal can be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be on a digital storage medium, in particular a floppy disk or CD with electronically readable control signals, which may interact with a programmable computer system such that the method is performed.
  • the invention thus also consists in a computer program product with a program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to the invention, when the computer program product runs on a computer.
  • the invention can thus be realized as a computer program with a program code for carrying out the method when the computer program runs on a computer.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Audiocodierer und insbesondere auf Audiocodierer, die Transformationsbasiert sind, d.h., bei denen zu Beginn der Codierer-Pipeline eine Umsetzung einer zeitlichen Darstellung in eine spektrale Darstellung erfolgt.
  • Ein bekannter Transformations-basierter Audiocodierer ist in Fig. 3 gezeigt. Der in Fig. 3 gezeigte Codierer ist im internationalen Standard ISO/IEC 14496-3: 2001 (E), Subpart 4, Seite 4, dargestellt und in der Technik auch als AAC-Codierer bekannt.
  • Nachfolgend wird der bekannte Codierer dargestellt. An einem Eingang 1000 wird ein zu codierendes Audiosignal eingespeist. Dieses wird zunächst einer Skalierungsstufe 1002 zugeführt, in der eine sogenannte AAC-Verstärkungssteuerung durchgeführt wird, um den Pegel des Audiosignals festzulegen. Seiteninformationen aus der Skalierung werden einem Bitstromformatierer 1004 zugeführt, wie es durch den Pfeil zwischen dem Block 1002 und dem Block 1004 dargestellt ist. Das skalierte Audiosignal wird hierauf einer MDCT-Filterbank 1006 zugeführt. Beim AAC-Codierer implementiert die Filterbank eine modifizierte diskrete Cosinustransformation mit 50 % überlappenden Fenstern, wobei die Fensterlänge durch einen Block 1008 bestimmt wird.
  • Allgemein gesagt ist der Block 1008 dazu vorhanden, dass transiente Signale mit kürzeren Fenstern gefenstert werden, und dass eher stationäre Signale mit längeren Fenstern gefenstert werden. Dies dient dazu, dass aufgrund der kürzeren Fenster für transiente Signale eine höhere Zeitauflösung (auf Kosten der Frequenzauflösung) erreicht wird, während für eher stationäre Signale eine höhere Frequenzauflösung (auf Kosten der Zeitauflösung) durch längere Fenster erreicht wird, wobei tendenziell längere Fenster bevorzugt werden, da sie einen größeren Codiergewinn versprechen. Am Ausgang der Filterbank 1006 liegen zeitlich betrachtet aufeinanderfolgende Blöcke von Spektralwerten vor, die je nach Ausführungsform der Filterbank MDCT-Koeffizienten, Fourier-Koeffizienten oder auch Subbandsignale sein können, wobei jedes Subbandsignal eine bestimmte begrenzte Bandbreite hat, die durch den entsprechenden Subbandkanal in der Filterbank 1006 festgelegt wird, und wobei jedes Subbandsignal eine bestimmte Anzahl von Subband-Abtastwerten aufweist.
  • Nachfolgend wird beispielhaft der Fall dargestellt, bei dem die Filterbank zeitlich betrachtet aufeinanderfolgende Blöcke von MDCT-Spektralkoeffizienten ausgibt, die allgemein gesagt, aufeinanderfolgende Kurzzeitspektren des zu codierenden Audiosignals am Eingang 1000 darstellen. Ein Block von MDCT-Spektralwerten wird dann in einen TNS-Verarbeitungsblock 1010 eingespeist, in dem eine zeitliche Rauschformung stattfindet (TNS = temporary noise shaping). Die TNS-Technik wird dazu verwendet, um die zeitliche Form des Quantisierungsrauschens innerhalb jedes Fensters der Transformation zu formen. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Filterprozess auf Teile der Spektraldaten jedes Kanals angewendet wird. Die Codierung wird auf einer Fensterbasis durchgeführt. Insbesondere werden die folgenden Schritte ausgeführt, um das TNS-Tool auf ein Fenster spektraler Daten, also auf einen Block von Spektralwerten anzuwenden.
  • Zunächst wird ein Frequenzbereich für das TNS-Tool ausgewählt. Eine geeignete Auswahl besteht darin, einen Frequenzbereich von 1,5 kHz bis zum höchsten möglichen Skalenfaktorband mit einem Filter abzudecken. Es sei darauf hingewiesen, dass dieser Frequenzbereich von der Abtastrate abhängt, wie es im AAC-Standard (ISO/IEC 14496-3: 2001 (E)) spezifiziert ist.
  • Anschließend wird eine LPC-Berechnung (LPC = linear predictive coding = lineare prädiktive Codierung) ausgeführt, und zwar mit den spektralen MDCT-Koeffizienten, die in dem ausgewählten Zielfrequenzbereich liegen. Für eine erhöhte Stabilität werden Koeffizienten, die Frequenzen unter 2,5 kHz entsprechen, aus diesem Prozess ausgeschlossen. Übliche LPC-Prozeduren, wie sie aus der Sprachverarbeitung bekannt sind, können für die LPC-Berechnung verwendet werden, beispielsweise der bekannte Levinson-Durbin-Algorithmus. Die Berechnung wird für die maximal zulässige Ordnung des Rauschformungsfilters ausgeführt.
  • Als Ergebnis der LPC-Berechnung wird der erwartete Prädiktionsgewinn PG erhalten. Ferner werden die Reflexionskoeffizienten oder Parcor-Koeffizienten erhalten.
  • Wenn der Prädiktionsgewinn eine bestimmte Schwelle nicht überschreitet, wird das TNS-Tool nicht angewendet. In diesem Fall wird eine Steuerinformation in den Bitstrom geschrieben, damit ein Decodierer weiß, dass keine TNS-Verarbeitung ausgeführt worden ist.
  • Wenn der Prädiktionsgewinn jedoch eine Schwelle überschreitet, wird die TNS-Verarbeitung angewendet.
  • In einem nächsten Schritt werden die Reflexionskoeffizienten quantisiert. Die Ordnung des verwendeten Rauschformungsfilters wird durch Entfernen aller Reflexionskoeffizienten mit einem Absolutwert kleiner als eine Schwelle von dem "Schwanz" des Reflexionskoeffizienten-Arrays bestimmt. Die Anzahl der verbleibenden Reflexionskoeffizienten liegt in der Größenordnung des Rauschformungsfilters. Eine geeignete Schwelle liegt bei 0,1.
  • Die verbleibenden Reflexionskoeffizienten werden typischerweise in lineare Prädiktionskoeffizienten umgewandelt, wobei diese Technik auch als "Step-Up"-Prozedur bekannt ist.
  • Die berechneten LPC-Koeffizienten werden dann_als Codierer-Rauschformungsfilterkoeffizienten, also als Prädiktionsfilterkoeffizienten verwendet. Dieses FIR-Filter wird über den spezifizierten Zielfrequenzbereich geführt. Bei der Decodierung wird ein autoregressives Filter verwendet, während bei der Codierung ein sogenanntes Moving-Average-Filter verwendet wird. Schließlich werden noch die Seiteninformationen für das TNS-Tool dem Bitstromformatierer zugeführt, wie es durch den Pfeil dargestellt ist, der zwischen dem Block TNS-Verarbeitung 1010 und dem Bitstromformatierer 1004 in Fig. 3 gezeigt ist.
  • Hierauf werden mehrere in Fig. 3 nicht gezeigte optionale Tools durchlaufen, wie beispielsweise ein Langzeitprädiktions-Tool, ein Intensity/Kopplungs-Tool, ein Prädiktions-Tool, ein Rauschsubstitutions-Tool, bis schließlich zu einem Mitte/Seite-Codierer 1012 gelangt wird. Der Mitte/Seite-Codierer 1012 ist dann aktiv, wenn das zu codierende Audiosignal ein Multikanalsignal ist, also ein Stereosignal mit einem linken Kanal und einem rechten Kanal. Bisher, also in der Verarbeitungsrichtung vor dem Block 1012 in Fig. 3 wurden der linke und der rechte Stereokanal getrennt voneinander verarbeitet, also skaliert, durch die Filterbank transformiert, der TNS-Verarbeitung unterzogen oder nicht etc.
  • Im Mitte/Seite-Codierer wird dann zunächst überprüft, ob eine Mitte/Seite-Codierung sinnvoll ist, also überhaupt einen Codiergewinn bringt. Eine Mitte/Seite-Codierung wird dann einen Codiergewinn bringen, wenn der linke und der rechte Kanal eher ähnlich sind, da dann der Mitte-Kanal, also die Summe aus dem linken und dem rechten Kanal nahezu gleich dem linken oder dem rechten Kanal ist, abgesehen von der Skalierung durch den Faktor 1/2, während der Seite-Kanal nur sehr kleine Werte hat, da er gleich der Differenz zwischen dem linken und dem rechten Kanal ist. Damit ist zu sehen, dass dann, wenn der linke und der rechte Kanal annähernd gleich sind, die Differenz annähernd Null ist bzw. nur ganz kleine Werte umfasst, die - so ist die Hoffnung - in einem nachfolgenden Quantisierer 1014 zu Null quantisiert werden und somit sehr effizient übertragen werden können, da dem Quantisierer 1014 ein Entropie-Codierer 1016 nachgeschaltet ist.
  • Dem Quantisierer 1014 wird von einem psycho-akustischen Modell 1020 eine erlaubte Störung pro Skalenfaktorband zugeführt. Der Quantisierer arbeitet iterativ, d. h. es wird zunächst eine äußere Iterationsschleife aufgerufen, die dann eine innere Iterationsschleife aufruft. Allgemein gesagt wird zunächst, ausgehend von Quantisiererschrittweiten-Startwerten, eine Quantisierung eines Blocks von Werten am Eingang des Quantisierers 1014 vorgenommen. Insbesondere quantisiert die innere Schleife die MDCT-Koeffizienten, wobei eine bestimmte Anzahl von Bits verbraucht wird. Die äußere Schleife berechnet die Verzerrung und modifizierte Energie der Koeffizienten unter Verwendung des Skalenfaktors, um wieder eine innere Schleife aufzurufen. Dieser Prozess wird iteriert, bis ein bestimmter Bedingungssatz erfüllt ist. Für jede Iteration in der äußeren Iterationsschleife wird dabei das Signal rekonstruiert, um die durch die Quantisierung eingeführte Störung zu berechnen und mit der von dem psycho-akustischen Modell 1020 gelieferten erlaubten Störung zu vergleichen. Ferner werden die Skalenfaktoren von Iteration zu Iteration um eine Stufe vergrößert, und zwar für jede Iteration der äußeren Iterationsschleife.
  • Dann, wenn eine Situation erreicht ist, bei der die durch die Quantisierung eingeführte Quantisierungsstörung unterhalb der durch das psycho-akustische Modell bestimmten erlaubten Störung ist, und wenn gleichzeitig Bitanforderungen erfüllt sind, nämlich, dass eine Maximalbitrate nicht überschritten wird, wird die Iteration, also das Analyse-Durch-Synthese-Verfahren beendet, und es werden die erhaltenen Skalenfaktoren codiert, wie es in dem Block 1014 ausgeführt ist und in codierter Form dem Bitstromformatierer 1004 zugeführt, wie es durch den Pfeil gekennzeichnet ist, der zwischen dem Block 1014 und dem Block 1004 gezeichnet ist. Die quantisierten Werte werden dann dem Entropie-Codierer 1016 zugeführt, der typischerweise unter Verwendung mehrerer Huffman-Code-Tabellen für verschiedene Skalenfaktorbänder eine Entropie-Codierung durchführt, um die quantisierten Werte in ein binäres Format zu übertragen. Wie es bekannt ist, wird bei der Entropie-Codierung in Form der Huffman-Codierung auf Code-Tabellen zurückgegriffen, die aufgrund einer erwarteten Signalstatistik erstellt werden, und bei denen häufig auftretende Werte kürzere Code-Wörter bekommen als seltener auftretende Werte. Die entropiecodierten Werte werden dann ebenfalls als eigentliche Hauptinformationen dem Bitstromformatierer 1004 zugeführt, der dann gemäß einer bestimmten Bitstromsyntax ausgangsseitig das codierte Audiosignal ausgibt.
  • Wie es bereits ausgeführt worden ist, wird im TNS-Verarbeitungsblock 1010 zur zeitlichen Formung des Quantisierungsgeräusches innerhalb eines Codierframes eine Prädiktionsfilterung verwendet.
  • Insbesondere erfolgt die zeitliche Formung des Quantisierungsrauschens durch Filterung der Spektralkoeffizienten über der Frequenz im Codierer vor der Quantisierung und anschließenden inversen Filterung im Decodierer. Die TNS-Verarbeitung bewirkt, dass die Hüllkurve des Quantisierungsrauschens zeitlich unter die Hüllkurve des Signals geschoben wird, um Vorecho-Artefakte zu vermeiden. Die Anwendung des TNS ergibt sich aus einer Schätzung des Prädiktionsgewinns der Filterung, wie es vorstehend ausgeführt worden. Die Filterkoeffizienten für jeden Codierframe werden über ein Korrelationsmaß bestimmt. Die Berechnung der Filterkoeffizienten erfolgt separat für jeden Kanal. Sie werden ebenfalls separat im codierten Bitstrom übertragen.
  • Nachteilig an der Aktivierung/Deaktivierung des TNS-Konzepts ist die Tatsache, dass für jeden Stereokanal, wenn einmal eine TNS-Verarbeitung aufgrund des guten erwarteten Codiergewinns aktiviert worden ist, die TNS-Filterung für jeden Kanal getrennt stattfindet. So ist dies bei relativ unterschiedlichen Kanälen noch unproblematisch. Sind jedoch der linke und der rechte Kanal relativ ähnlich, haben also der linke und der rechte Kanal in einem Extrembeispiel genau dieselbe Nutzinformation, wie beispielsweise ein Sprecher, und unterscheiden sich lediglich im Hinblick auf das in den Kanälen unweigerlich enthaltene Rauschen, so wird beim Stand der Technik dennoch für jeden Kanal ein eigenes TNS-Filter berechnet und verwendet. Nachdem das TNS-Filter direkt vom linken bzw. rechten Kanal abhängt, und insbesondere auf die Spektraldaten des linken und des rechten Kanals relativ empfindlich reagiert, wird auch im Falle eines Signals, bei dem der linke und der rechte Kanal sehr ähnlich sind, also im Falle eines sogenannten "Quasi-Mono-Signals", für jeden Kanal eine TNS-Verarbeitung mit einem eigenen Prädiktionsfilter durchgeführt. Dies führt dazu, dass aufgrund der unterschiedlichen Filterkoeffizienten auch eine unterschiedliche zeitliche Rauschformung in den beiden Stereokanälen stattfindet.
  • Nachteilig an diesem Effekt ist, dass er zu hörbaren Artefakten führen kann, da z. B. das ursprüngliche mono-artige Klangbild durch diese zeitlichen Differenzen einen unerwünschten Stereocharakter bekommt.
  • Das bekannte Prozedere hat jedoch einen weiten möglicherweise noch schwerwiegenderen Nachteil. Durch die TNS-Verarbeitung werden die TNS-Ausgangswerte, also die spektralen Restwerte einer Mitte/Seite-Codierung im Mitte/Seite-Codierer 1002 von Fig. 3 unterzogen. Während vor der TNS-Verarbeitung die beiden Kanäle noch relativ gleich waren, kann dies nach der TNS-Verarbeitung nicht mehr gesagt werden. Durch den beschriebenen Stereo-Effekt, der durch die getrennte TNS-Verarbeitung eingeführt worden ist, werden die spektralen Restwerte der beiden Kanäle unähnlicher gemacht, als sie eigentlich sein würden. Dies führt zu einem unmittelbaren Abfall an Codiergewinn aufgrund der Mitte/Seite-Codierung, was insbesondere für Anwendungen, bei denen eine niedrige Bitrate erforderlich ist, besonders nachteilhaft ist.
  • Zusammenfassend ist die bekannte TNS-Aktivierung somit für Stereosignale, die in beiden Kanäle ähnliche aber nicht exakt identische Signalinformationen benutzen, wie beispielsweise mono-ähnliche Sprachsignale, problematisch. Sofern bei der TNS-Detektion für beide Kanäle unterschiedliche Filterkoeffizienten ermittelt werden, führt das zu einer zeitlich unterschiedlichen Formung des Quantisierungsgeräusches in den Kanälen. Dies kann zu hörbaren Artefakten führen, da z. B. das ursprüngliche mono-artige Klangbild durch diese zeitlichen Differenzen einen unerwünschten Stereocharakter bekommt. Weiterhin wird, wie es ausgeführt worden ist, das TNS-modifizierte Spektrum in einem nachfolgenden Schritt einer Mitte/Seite-Codierung unterzogen. Unterschiedliche Filter in beiden Kanälen verringern zusätzlich die Ähnlichkeit der Spektralkoeffizienten und damit den Mitte/Seite-Gewinn.
  • Die DE 19829284C2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines zeitlichen Stereosignals und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Decodieren eines unter Verwendung einer Prädiktion über der Frequenz codierten Audiobitstroms. Je nach Implementierung können der linke, der rechte und der Monokanal einer eigenen Prädiktion über der Frequenz, d. h. einer TNS-Verarbeitung unterzogen werden. So kann für jeden Kanal eine eigene vollständige Prädiktion durchgeführt werden. Alternativ kann bei einer unvollständigen Prädiktion eine Berechnung der Prädiktionskoeffizienten für den linken Kanal erfolgen, die dann zur Filterung des rechten Kanals und des Monokanals eingesetzt werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Konzept zum Verarbeiten eines Multikanalsignals zu schaffen, das geringere Artefakte und dennoch eine gute Komprimierung der Informationen ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines Multikanalsignals nach Patentanspruch 1, ein Verfahren zum Verarbeiten eines Multikanalsignals nach Patentanspruch 11 oder ein Computerprogramm nach Patentanspruch 12 gelöst.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass dann, wenn der linke und der rechte Kanal ähnlich sind, also ein Ähnlichkeitsmaß überschreiten, für beide Kanäle die gleiche TNS-Filterung anzuwenden ist. Damit wird sichergestellt, dass durch die TNS-Verarbeitung keine Pseudo-Stereo-Artefakte in das Multikanalsignal eingeführt werden, da durch Verwendung desselben Prädiktionsfilters für beide Kanäle erreicht wird, dass auch die zeitliche Formung des Quantisierungsrauschens für beide Kanäle identisch stattfindet, also dass keine Pseudo-Stereoartefakte zu hören sind.
  • Darüber hinaus wird sichergestellt, dass die Signale nicht unähnlicher werden als sie eigentlich sein müssten. Die Ähnlichkeit der Signale nach der TNS-Filterung, also die Ähnlichkeit der spektralen Restwerte entspricht dabei der Ähnlichkeit der Eingangssignale in die Filter und nicht, wie im Stand der Technik, der Ähnlichkeit der Eingangssignale, die noch durch unterschiedliche Filter reduziert wird.
  • Damit wird eine nachfolgende Mitte/Seite-Codierung keine Bitratenverluste haben, da die Signale nicht unähnlicher gemacht worden sind, als sie eigentlich sind.
  • Natürlich wird durch Verwenden des selben Prädiktionsfilters für beide Signale ein kleiner Verlust an Prädiktionsgewinn auftreten. Dieser Verlust wird jedoch nicht so groß sein, da die Synchronisierung der TNS-Filterung für beide Kanäle ohnehin nur dann eingesetzt wird, wenn die beiden Kanäle ähnlich zueinander sind. Dieser kleine Verlust an Prädiktionsgewinn wird jedoch, wie sich herausgestellt hat, ohne weiteres durch den Mitte/Seite-Gewinn ausgeglichen, da durch die TNS-Verarbeitung keine zusätzliche Unähnlichkeit zwischen linkem und rechtem Kanal eingeführt wird, welche zu einer Reduktion des Mitte/Seite-Codiergewinns führen würde.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verarbeiten eines Multikanalsignals;
    Fig. 2
    eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung zum Ermitteln einer Ähnlichkeit und der Einrichtung zum Durchführen der Prädiktionsfilterung; und
    Fig. 3
    ein Blockschaltbild eines bekannten Audiocodierers gemäß dem AAC-Standard.
  • Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines Multikanalsignals, wobei das Multikanalsignal durch je einen Block von Spektralwerten für wenigstens zwei Kanäle dargestellt ist, wie es durch L und R gezeigt ist. Die Blöcke von Spektralwerten werden durch z. B. MDCT-Filterung mittels einer MDCT-Filterbank 10 aus Zeitbereichs-Abtastwerten 1(t) bzw. r(t) für jeden Kanal ermittelt.
  • Die Blöcke von Spektralwerten für jeden Kanal werden dann bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einer Einrichtung 12 zum Ermitteln einer Ähnlichkeit zwischen den beiden Kanälen zugeführt. Alternativ kann die Einrichtung zum Ermitteln der Ähnlichkeit zwischen den beiden Kanälen auch, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, unter Verwendung von Zeitbereichs-Abtastwerten 1(t) oder r(t) für jeden Kanal durchgeführt werden. Es wird jedoch bevorzugt, die aus der Filterbank 10 erhaltenen Blöcke von Spektralwerten zur Ähnlichkeitsbestimmung zu verwenden, da diese gleichermaßen durch mögliche Effekte der Filterung in der Filterbank 10 beeinflusst sind.
  • Die Einrichtung 12 zum Ermitteln der Ähnlichkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Kanal ist wirksam, um basierend auf einem Ähnlichkeitsmaß oder alternativ einem Unähnlichkeitsmaß ein Steuersignal an einer Steuerleitung 14 zu erzeugen, das wenigstens zwei Zustände hat, von denen einer zum Ausdruck bringt, dass die Blöcke von Spektralwerten der beiden Kanäle ähnlich sind, oder das in seinem anderen Zustand aussagt, dass die Blöcke von Spektralwerten für jeden Kanal unähnlich sind. Die Entscheidung darüber, ob Ähnlichkeit oder Unähnlichkeit vorherrscht, kann unter Verwendung eines vorzugsweise numerischen Ähnlichkeitsmaßes getroffen werden.
  • So existieren verschiedene Möglichkeiten zur Bestimmung der Ähnlichkeit zwischen den zwei Blöcken von Spektralwerten für jeden Kanal, von denen eine Möglichkeit eine Kreuzkorrelationsberechnung ist, die einen Wert ergibt, der dann mit einer vorbestimmten Ähnlichkeitsschwelle verglichen werden kann. Alternative Ähnlichkeitsmessverfahren sind bekannt, wobei eine bevorzugte Form nachfolgend beschrieben wird.
  • Sowohl der Block von Spektralwerten für den linken Kanal als auch der Block von Spektralwerten für den rechten Kanal wird einer Einrichtung 16 zum Durchführen einer Prädiktionsfilterung zugeführt. Insbesondere wird eine Prädiktionsfilterung über der Frequenz durchgeführt, wobei die Einrichtung zum Durchführen ausgebildet ist, um zum Durchführen der Prädiktion über der Frequenz ein gemeinsames Prädiktionsfilter 16a für den Block von Spektralwerten des ersten Kanals und für den Block von Spektralwerten des zweiten Kanals zu verwenden, wenn die Ähnlichkeit größer als eine Schwellenähnlichkeit ist. Wird der Einrichtung 16 zum Durchführen der Prädiktionsfilterung dagegen von der Einrichtung 12 zum Ermitteln einer Ähnlichkeit mitgeteilt, dass die beiden Blöcke von Spektralwerten für jeden Kanal unähnlich sind, also eine Ähnlichkeit haben, die kleiner als eine Schwellenähnlichkeit ist, so wird die Einrichtung 16 zum Durchführen der Prädiktionsfilterung unterschiedliche Filter 16b auf den linken und den rechten Kanal anwenden.
  • Die Ausgangssignale der Einrichtung 16 sind somit spektrale Restwerte des linken Kanals an einem Ausgang 18a als auch spektrale Restwerte des rechten Kanals an einem Ausgang 18b, wobei, je nach Ähnlichkeit des linken und des rechten Kanals die spektralen Restwerte der beiden Kanäle unter Verwendung des selben Prädiktionsfilters (Fall 16a) oder unter Verwendung unterschiedlicher Prädiktionsfilter (Fall 16b) erzeugt worden sind.
  • Je nach tatsächlicher Codiererimplementierung können die spektralen Restwerte des linken und des rechten Kanals entweder direkt oder nach mehreren Verarbeitungen, wie sie z. B. im AAC-Standard vorgesehen sind, einem Mitte/Seite-Stereocodierer zugeführt werden, welcher an einem Ausgang 21a das Mitte-Signal als Hälfte der Summe von linkem und rechtem Kanal ausgibt, während das Seite-Signal als Hälfte der Differenz von linkem und rechtem Kanal ausgegeben wird.
  • Wie es ausgeführt worden ist, ist das Seite-Signal nunmehr, falls vorher eine hohe Ähnlichkeit zwischen den Kanälen bestand, aufgrund der Synchronisierung der TNS-Verarbeitung der beiden Kanäle, kleiner als in dem Fall, bei dem für ähnliche Kanäle unterschiedliche TNS-Filter verwendet werden, was somit, aufgrund der Tatsache, dass das Seite-Signal kleiner ist, einen höheren Codiergewinn in Aussicht stellt.
  • Nachfolgend wird Bezug nehmend auf Fig. 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei dem in der Einrichtung 12 zum Ermitteln einer Ähnlichkeit bereits die erste Stufe der TNS-Berechnung durchgeführt wird, nämlich die Berechnung der Parcor- bzw. Reflexionskoeffizienten und des Prädiktionsgewinns für sowohl den linken Kanal als auch den rechten Kanal, wie es durch die Blöcke 12a, 12b dargestellt ist.
  • Diese TNS-Verarbeitung liefert somit sowohl die Filterkoeffizienten für das letztendlich zu verwendende Prädiktionsfilter als auch den Prädiktionsgewinn, wobei dieser Prädiktionsgewinn auch dazu benötigt wird, um zu entscheiden, ob überhaupt eine TNS-Verarbeitung durchgeführt werden soll oder nicht.
  • Der Prädiktionsgewinn für den ersten, linken Kanal, der in Fig. 2 mit PG1 bezeichnet ist, wird ebenso wie der Prädiktionsgewinn für den rechten Kanal, der in Fig. 2 mit PG2 bezeichnet ist, in eine Ähnlichkeitsmaßbestimmungseinrichtung eingespeist, die in Fig. 2 mit 12c bezeichnet ist. Diese Ähnlichkeitsbestimmungseinrichtung ist wirksam, um den absoluten Betrag der Differenz oder die relative Differenz der beiden Prädiktionsgewinne zu berechnen und zu schauen, ob dieser unter einer vorbestimmten Abweichungsschwelle S ist. Liegt der absolute Betrag der Differenz der Prädiktionsgewinne unterhalb der Schwelle S, so wird davon ausgegangen, dass die beiden Signale ähnlich sind, und die Frage im Block 12c wird mit Ja beantwortet. Wird dagegen festgestellt, dass die Differenz größer als die Ähnlichkeitsschwelle S ist, so wird die Frage mit Nein beantwortet. Im Falle der Beantwortung dieser Frage mit Ja wird in der Einrichtung 16 ein gemeinsames Filter für beide Kanäle L und R verwendet, während im Falle der Beantwortung der Frage im Block 12c mit Nein getrennte Filter verwendet werden, also eine TNS-Verarbeitung, wie im Stand der Technik durchgeführt werden kann.
  • Hierzu wird der Einrichtung 16 ein Satz von Filterkoeffizienten FKL für den linken Kanal und ein Satz von Filterkoeffizienten FKR für den rechten Kanal von den Einrichtungen 12a bzw. 12b zugeführt.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird zur Filterung mittels eines gemeinsamen Filters eine besondere Auswahl in einem Block 16c getroffen. Im Block 16c wird entschieden, welcher Kanal die größere Energie hat. Wird festgestellt, dass der linke Kanal die größere Energie hat, so werden die von der Einrichtung 12a für den linken Kanal berechneten Filterkoeffizienten FKL für die gemeinsame Filterung verwendet. Wird dagegen im Block 16c festgestellt, dass der rechte Kanal die größere Energie hat, so wird zur gemeinsamen Filterung der Satz von Filterkoeffizienten FKR, der für den rechten Kanal in der Einrichtung 12b berechnet worden ist, verwendet.
  • Wie es aus Fig. 2 hervorgeht, kann zur Energiebestimmung sowohl das Zeitsignal als auch das Spektralsignal verwendet werden. Aufgrund der Tatsache, dass im Spektralsignal bereits möglicherweise stattgefundene Transformations-Artefakte enthalten sind, wird es bevorzugt, zur "Energieentscheidung" im Block 16c die Spektralsignale des linken und rechten Kanals zu verwenden.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine TNS-Synchronisierung, also die Verwendung der selben Filterkoeffizienten für beide Kanäle eingesetzt, wenn sich die Prädiktionsgewinne für den linken und rechten Kanal um weniger als drei Prozent unterscheiden. Unterscheiden sich beide Kanäle um mehr als drei Prozent, wird die Frage im Block 12c von Fig. 2 mit "Nein" beantwortet.
  • Wie es bereits ausgeführt worden ist, werden - im Sinne einer einfachen und wenig rechenintensiven Detektion der Ähnlichkeit - die Prädiktionsgewinne der beiden Kanäle bei der Filterung verglichen. Unterschreitet eine Differenz der Prädiktionsgewinne eine bestimmte Schwelle, werden beide Kanäle mit der gleichen TNS-Filterung beaufschlagt, um die beschriebenen Probleme zu vermeiden.
  • Alternativ kann auch ein Vergleich der Reflexionskoeffizienten der beiden separat berechneten TNS-Filter erfolgen.
  • Wieder alternativ kann die Ähnlichkeitsbestimmung auch unter Verwendung anderer Details des Signals erreicht werden, so dass dann, wenn eine Ähnlichkeit bestimmt worden ist, nur der TNS-Filterkoeffizientensatz für den Kanal berechnet werden muss, der für die Prädiktionsfilterung beider Stereokanäle eingesetzt werden wird. Dies hat zum Vorteil, dass, wenn Fig. 2 betrachtet wird, und wenn die Signale ähnlich sind, nur entweder der Block 12a oder der Block 12b aktiv sein wird.
  • Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Konzept ferner dahin gehend eingesetzt werden, um die Bitrate des codierten Signals weiter zu reduzieren. Während bei der Verwendung zweier unterschiedlicher Reflexionskoeffizienten unterschiedliche TNS-Seiteninformationen für beide Kanäle übertragen werden, müssen bei der Filterung der beiden Kanäle mit dem selben Prädiktionsfilter nur einmal TNS-Informationen für beide Kanäle übertragen werden. Daher kann durch das erfindungsgemäße Konzept auch eine Reduktion der Bitrate dahin gehend erreicht werden, dass ein Satz von TNS-Seiteninformationen "eingespart" wird, wenn linker und rechter Kanal ähnlich sind.
  • Das erfindungsgemäße Konzept ist nicht grundsätzlich auf Stereo-Signale beschränkt, sondern könnte in einer Mehrkanalumgebung zwischen verschiedenen Kanalpaaren oder auch Gruppen von mehr als 2 Kanälen angewandt werden.
  • Zur Ähnlichkeitsbestimmung kann, wie es ausgeführt worden ist, eine Bestimmung des Kreuzkorrelationsmaßes k zwischen linkem und rechtem Kanal oder eine Bestimmung des TNS-Prädiktionsgewinns und der TNS-Filterkoeffizienten für jeden Kanal separat erfolgen.
  • Die Synchronisationsentscheidung erfolgt, falls k eine Schwelle überschreitet (z.B. 0.6) und MS-Stereo-Coding aktiviert ist. Das MS-Kriterium kann auch weggelassen werden.
  • Bei der Synchronisation erfolgt eine Bestimmung des Referenzkanals, dessen TNS-Filter für den anderen Kanal übernommen werden soll. Z. B. wird der Kanal mit der größeren Energie als Referenzkanal verwendet. Insbesondere erfolgt dann ein Kopieren der TNS-Filterkoeffizienten vom Referenzkanal auf den anderen Kanal.
  • Schließlich erfolgt eine Anwendung der synchronisierten oder nicht-synchronisierten TNS-Filter auf das Spektrum.
  • Alternativ erfolgt eine Bestimmung des TNS-Prädiktionsgewinns und der TNS-Filterkoeffizienten für jeden Kanal separat. Dann erfolgt eine Entscheidung. Falls sich der Prädiktionsgewinn beider Kanäle um nicht mehr als ein gewisses Maß unterscheidet, z. B. 3%, erfolgt die Synchronisation. Hier kann der Referenzkanal auch willkürlich gewählt werden, wenn man von einer Ähnlichkeit der Kanäle ausgehen kann. Auch hier gibt es ein Kopieren der TNS-Filterkoeffizienten vom Referenzkanal auf den anderen Kanal, woraufhin eine Anwendung der synchronisierten oder nicht-synchronisierten TNS-Filter auf das Spektrum stattfindet.
  • Alternative Möglichkeiten sind folgende: Ob TNS in einem Kanal grundsätzlich aktiviert wird, hängt vom Prädiktionsgewinn in diesem Kanal ab. Überschreitet dieser eine gewisse Schwelle, wird TNS für diesen Kanal aktiviert. Alternativ wird auch eine TNS-Synchronisation für 2 Kanäle gemacht, wenn nur in einem der beiden Kanäle TNS aktiviert war. Bedingung ist dann, dass z.B. der Prädiktionsgewinn ähnlich ist, also ein Kanal knapp über der Aktivierungsgrenze, und ein Kanal knapp unter der Aktivierungsgrenze liegt. Aus diesem Vergleich wird dann die Aktivierung von TNS für beide Kanäle mit gleichen Koeffizienten abgeleitet, oder unter Umständen auch die Deaktivierung für beide Kanäle.
  • Abhängig von der Gegebenheit, kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Verarbeiten eines Mehrkanalsignals in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computer-Programm-Produkt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt, kann die Erfindung somit als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computer-Programm auf einem Computer abläuft.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Codieren eines Multikanal-Audiosignals, wobei das Multikanalsignal durch je einen Block von Spektralwerten für wenigstens zwei Kanäle dargestellt ist, mit folgenden Merkmalen:
    einer Einrichtung (12) zum Ermitteln einer Ähnlichkeit zwischen einem ersten der zwei Kanäle und einem zweiten der zwei Kanäle, wobei die Einrichtung (12) zum Ermitteln ausgebildet ist, um einen ersten Prädiktionsgewinn aus einer Prädiktion des Blocks des ersten Kanals und einen zweiten Prädiktionsgewinn aus einer Prädiktion des Blocks des zweiten Kanals oder erste Reflexionskoeffizienten für ein erstes Prädiktionsfilter für den ersten Kanal und zweite Reflexionskoeffizienten für ein zweites Prädiktionsfilter des zweiten Kanals zu berechnen, und um die Ähnlichkeit unter Verwendung des ersten Prädiktionsgewinns und des zweiten Prädiktionsgewinns oder unter Verwendung der ersten Reflexionskoeffizienten und der zweiten Reflexionskoeffizienten zu erhalten (12c);
    einer Einrichtung (16) zum Durchführen einer Prädiktionsfilterung, wobei die Einrichtung zum Durchführen ausgebildet ist,
    um zum Durchführen der Prädiktionsfilterung ein gemeinsames Prädiktionsfilter für den Block von Spektralwerten des ersten Kanals und den Block von Spektralwerten des zweiten Kanals zu verwenden, wenn eine Ähnlichkeit größer als eine Schwellenähnlichkeit ist, oder
    um zur Durchführung der Prädiktionsfilterung zwei unterschiedliche Prädiktionsfilter zu verwenden, wenn die Ähnlichkeit kleiner als eine Schwellenähnlichkeit ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung (16) zum Durchführen ausgebildet ist, um als ein Ergebnis der Prädiktion spektrale Restwerte auszugeben, und
    wobei die Vorrichtung ferner folgendes Merkmal aufweist:
    eine Einrichtung (20) zum gemeinsamen Codieren von spektralen Restwerten oder von den spektralen Restwerten abgeleiteten Werten des ersten Kanals und von spektralen Restwerten oder von den spektralen Restwerten abgeleiteten Werten des zweiten Kanals, wenn die Ähnlichkeit größer als eine Schwellenähnlichkeit ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die gemeinsame Codierung eine Mitte/Seite-Codierung ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Einrichtung zum gemeinsamen Codieren (20) ausgebildet ist, um auf der Basis einer Summe des ersten und des zweiten Kanals ein Mitte-Signal zu berechnen, und um auf der Basis einer Differenz des ersten und des zweiten Kanals ein Seite-Signal zu berechnen.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Block von Spektralwerten für einen Kanal ein Kurzzeitspektrum dieses Kanals darstellt, oder bei der der Block von Spektralwerten eine Mehrzahl von Bandpasssignalen für eine Mehrzahl von Subbändern umfasst.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung (16) zum Durchführen ausgebildet ist, um eine TNS-Verarbeitung durchzuführen.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung (12) zum Ermitteln ausgebildet ist, um eine Kreuzkorrelation des ersten und des zweiten Kanals zu berechnen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Einrichtung (16) zum Durchführen ausgebildet ist, um ein einziges Prädiktionsfilter zu verwenden, wenn der erste Prädiktionsgewinn und der zweite Prädiktionsgewinn um weniger als oder gleich drei Prozent unterschiedlich sind.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung (16) zum Durchführen ausgebildet ist, um als gemeinsames Prädiktionsfilter ein Prädiktionsfilter zu verwenden, dessen Koeffizienten von dem Block von Spektralwerten abgeleitet sind, der mehr Energie enthält als der andere Block von Spektralwerten.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung (16) zum Durchführen ausgebildet ist, um zur Prädiktion über der Frequenz eine Autokorrelationsberechnung und eine LPC-Berechnung unter Verwendung des Levinson-Durbin-Algorithmus mit dem Block von Spektralwerten durchzuführen, um Parcor-Koeffizienten oder Reflexionskoeffizienten sowie einen Prädiktionsgewinn zu erhalten, und um den Block von Spektralwerten mit den Parcor-Koeffizienten zu filtern, um spektrale Restwerte zu erhalten.
  11. Verfahren zum Codieren eines Multikanal-Audiosignals, wobei das Multikanalsignal durch je einen Block von Spektralwerten für wenigstens zwei Kanäle dargestellt ist, mit folgenden Schritten:
    Ermitteln (12) einer Ähnlichkeit zwischen einem ersten der zwei Kanäle und einem zweiten der zwei Kanäle
    durch Berechnen eines ersten Prädiktionsgewinns aus einer Prädiktion des Blocks des ersten Kanals und eines zweiten Prädiktionsgewinns aus einer Prädiktion des Blocks des zweiten Kanals, um die Ähnlichkeit aus dem ersten Prädiktionsgewinn und dem zweiten Prädiktionsgewinn zu erhalten (12c), oder
    durch Berechnen von ersten Reflexionskoeffizienten für ein erstes Prädiktionsfilter für den ersten Kanal und von zweiten Reflexionskoeffizienten für ein zweites Prädiktionsfilter des zweiten Kanals, um die Ähnlichkeit unter Verwendung der ersten Reflexionskoeffizienten und der zweiten Reflexionskoeffizienten zu erhalten;
    Durchführen einer Prädiktionsfilterung mit einem gemeinsamen Prädiktionsfilter für den Block von Spektralwerten des ersten Kanals und den Block von Spektralwerten des zweiten Kanals, wenn eine Ähnlichkeit größer als eine Schwellenähnlichkeit ist, oder
    Durchführen der Prädiktionsfilterung mit zwei unterschiedlichen Prädiktionsfiltern für den Block von Spektralwerten des ersten Kanals und den Block von Spektralwerten des zweiten Kanals, wenn die Ähnlichkeit kleiner als eine Schwellenähnlichkeit ist.
  12. Computer-Programm mit einem Programmcode zum Durchführen aller Schritte des Verfahrens zum Codieren eines Multikanal-Audiosignals nach Anspruch 11, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.
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