EP4550317B1 - Rückwärtskompatible integration von hochfrequenzrekonstruktionstechniken für audiosignale - Google Patents

Rückwärtskompatible integration von hochfrequenzrekonstruktionstechniken für audiosignale

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EP4550317B1
EP4550317B1 EP25165078.4A EP25165078A EP4550317B1 EP 4550317 B1 EP4550317 B1 EP 4550317B1 EP 25165078 A EP25165078 A EP 25165078A EP 4550317 B1 EP4550317 B1 EP 4550317B1
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EP
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audio
bitstream
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sbr
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EP25165078.4A
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EP4550317A3 (de
EP4550317A2 (de
Inventor
Kristofer Kjoerling
Lars Villemoes
Heiko Purnhagen
Per Ekstrand
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Dolby International AB
Original Assignee
Dolby International AB
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    • G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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    • 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
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Claims (7)

  1. Verfahren zum Durchführen einer Hochfrequenzrekonstruktion eines Audiosignals, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
    Empfangen eines codierten Audiobitstroms, wobei der codierte Audiobitstrom Audiodaten, die einen Niedrigbandabschnitt des Audiosignals repräsentieren, und Hochfrequenzrekonstruktionsmetadaten einschließt;
    Decodieren der Audiodaten, um ein decodiertes Niedrigband-Audiosignal zu generieren;
    Extrahieren der Hochfrequenzrekonstruktionsmetadaten aus dem codierten Audiobitstrom, wobei die Hochfrequenzrekonstruktionsmetadaten Betriebsparameter für einen Hochfrequenzrekonstruktionsprozess einschließen, wobei die Betriebsparameter einen Patching-Modus-Parameter einschließen, der sich in einem rückwärtskompatiblen Extension-Container des codierten Audiobitstroms befindet, wobei ein erster Wert des Patching-Modus-Parameters eine spektrale Verschiebung anzeigt und ein zweiter Wert des Patching-Modus-Parameters eine harmonische Umkehrung durch Phasenvocoder-Frequenzausbreitung anzeigt;
    Filtern des decodierten Niedrigband-Audiosignals, um ein gefiltertes Niedrigband-Audiosignal zu generieren;
    Regenerieren eines Hochbandabschnitts des Audiosignals unter Verwendung des gefilterten Niedrigband-Audiosignals und der Hochfrequenzrekonstruktionsmetadaten, wobei das Regenerieren eine spektrale Verschiebung einschließt, wenn der Pätchihg-Modus-Parameter der erste Wert ist, und das Regenerieren eine harmonische Umkehrung durch Phasenvocoder-Frequenzausbreitung einschließt, wenn der Patching-Modus-Parameter der zweite Wert ist; und
    Kombinieren des gefilterten Niedrigband-Audiosignals mit dem regenerierten Hochbandabschnitt, um ein Breitband-Audiosignal zu bilden;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der codierte Audiobitstrom weiter ein Füllelement mit einer Kennung, die einen Anfang des Füllelements anzeigt, und Fülldaten nach der Kennung einschließt, wobei die Fülldaten den rückwärtskompatiblen Extension-Container einschließen, wobei die Fülldaten Extension-Nutzdaten einschließen, wobei die Extension-Nutzdaten Spektralbandreplikation-Extension-Daten Folgendes einschließen; optionale Spektralbandreplikationskopfdaten, Spektralbandreplikationsdaten nach den Kopfdaten und ein Spektralbandreplikation-Extension-Element nach den Spektralbandreplikationsdaten, und wobei der Patching-Modus-Parameter in dem Spektralbandreplikation-Extension-Element eingeschlossen ist und die Extension-Nutzdaten mit einer unsignierten vier-Bit-Ganzzahl bezeichnet werden, die mit dem höchstwertigen Bit zuerst übertragen wird und einen Wert von '1101' oder '1110' aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Filtern durch eine Analysefilterbank durchgeführt wird, die Analysefilter, hk(n), einschließt, die modulierte Versionen eines Prototyp-Filters, p0(n), sind, gemäß: h k n = p 0 n exp i π M k + 1 2 n − N 2 , 0 ≤ n ≤ N ; 0 ≤ k < M wo p0(n) ein reellwertiges symmetrisches oder asymmetrisches Prototyp-Filter ist, M eine Anzahl von Kanälen in der Analysefilterbank ist und N eine Ordnung des Prototyp-Filters ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Prototyp-Filter po(n) aus Koeffizienten der Tabelle abgeleitet wird: n po(n) n po(n) n po(n) 0 0,0000000000 214 0,0019765601 428 0,0117623832 1 -0,0005525286 215 -0,0032086896 429 0,0163701258 2 -0,0005617692 216 -0,0085711749 430 0,0207997072 3 -0,0004947518 217 -0,0141288827 431 0,0250307561 4 -0,0004875227 218 -0,0198834129 432 0,0290824006 5 -0,0004893791 219 -0,0258227288 433 0,0329583930 6 -0,0005040714 220 -0,0319531274 434 0,0366418116 7 -0,0005226564 221 -0,0382776572 435 0,0401458278 8 -0,0005466565 222 -0,0447806821 436 0,0434768782 9 -0,0005677802 223 -0,0514804176 437 0,0466303305 10 -0,0005870930 224 -0,0583705326 438 0,0495978676 11 -0,0006132747 225 -0,0654409853 439 0,0524093821 12 -0,0006312493 226 -0,0726943300 440 0,0550460034 13 -0,0006540333 227 -0,0801372934 441 0,0575152691 14 -0,0006777690 228 -0,0877547536 442 0,0598166570 15 -0,0006941614 229 -0,0955533352 443 0,0619602779 16 -0,0007157736 230 -0,1035329531 444 0,0639444805 17 -0,0007255043 231 -0,1116826931 445 0,0657690668 18 -0,0007440941 232 -0,1200077984 446 0,0674525021 19 -0,0007490598 233 -0,1285002850 447 0,0689664013 20 -0,0007681371 234 -0,1371551761 448 0,0703533073 21 -0,0007724848 235 -0,1459766491 449 0,0715826364 22 -0,0007834332 236 -0,1549607071 450 0,0726774642 23 -0,0007779869 237 -0,1640958855 451 0,0736406005 24 -0,0007803664 238 -0,1733808172 452 0,0744664394 25 -0,0007801449 239 -0,1828172548 453 0,0751576255 26 -0,0007757977 240 -0,1923966745 454 0,0757305756 27 -0,0007630793 241 -0,2021250176 455 0,0761748321 28 -0,0007530001 242 -0,2119735853 456 0,0765050718 29 -0,0007319357 243 -0,2219652696 457 0,0767204924 30 -0,0007215391 244 -0,2320690870 458 0,0768230011 31 -0,0006917937 245 -0,2423016884 459 0,0768173975 32 -0,0006650415 246 -0,2526480309 460 0,0767093490 33 -0,0006341594 247 -0,2631053299 461 0,0764992170 34 -0,0005946118 248 -0,2736634040 462 0,0761992479 35 -0,0005564576 249 -0,2843214189 463 0,0758008358 36 -0,0005145572 250 -0,2950716717 464 0,0753137336 37 -0,0004606325 251 -0,3059098575 465 0,0747452558 38 -0,0004095121 252 -0,3168278913 466 0,0741003642 39 -0,0003501175 253 -0,3278113727 467 0,0733620255 40 -0,0002896981 254 -0,3388722693 468 0,0725682583 41 -0,0002098337 255 -0,3499914122 469 0,0717002673 42 -0,0001446380 256 0,3611589903 470 0,0707628710 43 -0,0000617334 257 0,3723795546 471 0,0697630244 44 0,0000134949 258 0,3836350013 472 0,0687043828 45 0,0001094383 259 0,3949211761 473 0,0676075985 46 0,0002043017 260 0,4062317676 474 0,0664367512 47 0,0002949531 261 0,4175696896 475 0,0652247106 48 0,0004026540 262 0,4289119920 476 0,0639715898 49 0,0005107388 263 0,4402553754 477 0,0626857808 50 0,0006239376 264 0,4515996535 478 0,0613455171 51 0,0007458025 265 0,4629308085 479 0,0599837480 52 0,0008608443 266 0,4742453214 480 0,0585915683 53 0,0009885988 267 0,4855253091 481 0,0571616450 54 0,0011250155 268 0,4967708254 482 0,0557173648 55 0,0012577884 269 0,5079817500 483 0,0542452768 56 0,0013902494 270 0,5191234970 484 0,0527630746 57 0,0015443219 271 0,5302240895 485 0,0512556155 58 0,0016868083 272 0,5412553448 486 0,0497385755 59 0,0018348265 273 0,5522051258 487 0,0482165720 60 0,0019841140 274 0,5630789140 488 0,0466843027 61 0,0021461583 275 0,5738524131 489 0,0451488405 62 0,0023017254 276 0,5845403235 490 0,0436097542 63 0,0024625616 277 0,5951123086 491 0,0420649094 64 0,0026201758 278 0,6055783538 492 0,0405349170 65 0,0027870464 279 0,6159109932 493 0,0390053679 66 0,0029469447 280 0,6261242695 494 0,0374812850 67 0,0031125420 281 0,6361980107 495 0,0359697560 68 0,0032739613 282 0,6461269695 496 0,0344620948 69 0,0034418874 283 0,6559016302 497 0,0329754081 70 0,0036008268 284 0,6655139880 498 0,0315017608 71 0,0037603922 285 0,6749663190 499 0,0300502657 72 0,0039207432 286 0,6842353293 500 0,0286072173 73 0,0040819753 287 0,6933282376 501 0,0271859429 74 0,0042264269 288 0,7022388719 502 0,0257875847 75 0,0043730719 289 0,7109410426 503 0,0244160992 76 0,0045209852 290 0,7194462634 504 0,0230680169 77 0,0046606460 291 0,7277448900 505 0,0217467550 78 0,0047932560 292 0,7358211758 506 0,0204531793 79 0,0049137603 293 0,7436827863 507 0,0191872431 80 0,0050393022 294 0,7513137456 508 0,0179433381 81 0,0051407353 295 0,7587080760 509 0,0167324712 82 0,0052461166 296 0,7658674865 510 0,0155405553 83 0,0053471681 297 0,7727780881 511 0,0143904666 84 0,0054196775 298 0,7794287519 512 -0,0132718220 85 0,0054876040 299 0,7858353120 513 -0,0121849995 86 0,0055475714 300 0,7919735841 514 -0,0111315548 87 0,0055938023 301 0,7978466413 515 -0,0101150215 88 0,0056220643 302 0,8034485751 516 -0,0091325329 89 0,0056455196 303 0,8087695004 517 -0,0081798233 90 0,0056389199 304 0,8138191270 518 -0,0072615816 91 0,0056266114 305 0,8185776004 519 -0,0063792293 92 0,0055917128 306 0,8230419890 520 -0,0055337211 93 0,0055404363 307 0,8272275347 521 -0,0047222596 94 0,0054753783 308 0,8311038457 522 -0,0039401124 95 0,0053838975 309 0,8346937361 523 -0,0031933778 96 0,0052715758 310 0,8379717337 524 -0,0024826723 97 0,0051382275 311 0,8409541392 525 -0,0018039472 98 0,0049839687 312 0,8436238281 526 -0,0011568135 99 0,0048109469 313 0,8459818469 527 -0,0005464280 100 0,0046039530 314 0,8480315777 528 0,0000276045 101 0,0043801861 315 0,8497805198 529 0,0005832264 102 0,0041251642 316 0,8511971524 530 0,0010902329 103 0,0038456408 317 0,8523047035 531 0,0015784682 104 0,0035401246 318 0,8531020949 532 0,0020274176 105 0,0032091885 319 0,8535720573 533 0,0024508540 106 0,0028446757 320 0,8537385600 534 0,0028446757 107 0,0024508540 321 0,8535720573 535 0,0032091885 108 0,0020274176 322 0,8531020949 536 0,0035401246 109 0,0015784682 323 0,8523047035 537 0,0038456408 110 0,0010902329 324 0,8511971524 538 0,0041251642 111 0,0005832264 325 0,8497805198 539 0,0043801861 112 0,0000276045 326 0,8480315777 540 0,0046039530 113 -0,0005464280 327 0,8459818469 541 0,0048109469 114 -0,0011568135 328 0,8436238281 542 0,0049839687 115 -0,0018039472 329 0,8409541392 543 0,0051382275 116 -0,0024826723 330 0,8379717337 544 0,0052715758 117 -0,0031933778 331 0,8346937361 545 0,0053838975 118 -0,0039401124 332 0,8311038457 546 0,0054753783 119 -0,0047222596 333 0,8272275347 547 0,0055404363 120 -0,0055337211 334 0,8230419890 548 0,0055917128 121 -0,0063792293 335 0,8185776004 549 0,0056266114 122 -0,0072615816 336 0,8138191270 550 0,0056389199 123 -0,0081798233 337 0,8087695004 551 0,0056455196 124 -0,0091325329 338 0,8034485751 552 0,0056220643 125 -0,0101150215 339 0,7978466413 553 0,0055938023 126 -0,0111315548 340 0,7919735841 554 0,0055475714 127 -0,0121849995 341 0,7858353120 555 0,0054876040 128 0,0132718220 342 0,7794287519 556 0,0054196775 129 0,0143904666 343 0,7727780881 557 0,0053471681 130 0,0155405553 344 0,7658674865 558 0,0052461166 131 0,0167324712 345 0,7587080760 559 0,0051407353 132 0,0179433381 346 0,7513137456 560 0,0050393022 133 0,0191872431 347 0,7436827863 561 0,0049137603 134 0,0204531793 348 0,7358211758 562 0,0047932560 135 0,0217467550 349 0,7277448900 563 0,0046606460 136 0,0230680169 350 0,7194462634 564 0,0045209852 137 0,0244160992 351 0,7109410426 565 0,0043730719 138 0,0257875847 352 0,7022388719 566 0,0042264269 139 0,0271859429 353 0,6933282376 567 0,0040819753 140 0,0286072173 354 0,6842353293 568 0,0039207432 141 0,0300502657 355 0,6749663190 569 0,0037603922 142 0,0315017608 356 0,6655139880 570 0,0036008268 143 0,0329754081 357 0,6559016302 571 0,0034418874 144 0,0344620948 358 0,6461269695 572 0,0032739613 145 0,0359697560 359 0,6361980107 573 0,0031125420 146 0,0374812850 360 0,6261242695 574 0,0029469447 147 0,0390053679 361 0,6159109932 575 0,0027870464 148 0,0405349170 362 0,6055783538 576 0,0026201758 149 0,0420649094 363 0,5951123086 577 0,0024625616 150 0,0436097542 364 0,5845403235 578 0,0023017254 151 0,0451488405 365 0,5738524131 579 0,0021461583 152 0,0466843027 366 0,5630789140 580 0,0019841140 153 0,0482165720 367 0,5522051258 581 0,0018348265 154 0,0497385755 368 0,5412553448 582 0,0016868083 155 0,0512556155 369 0,5302240895 583 0,0015443219 156 0,0527630746 370 0,5191234970 584 0,0013902494 157 0,0542452768 371 0,5079817500 585 0,0012577884 158 0,0557173648 372 0,4967708254 586 0,0011250155 159 0,0571616450 373 0,4855253091 587 0,0009885988 160 0,0585915683 374 0,4742453214 588 0,0008608443 161 0,0599837480 375 0,4629308085 589 0,0007458025 162 0,0613455171 376 0,4515996535 590 0,0006239376 163 0,0626857808 377 0,4402553754 591 0,0005107388 164 0,0639715898 378 0,4289119920 592 0,0004026540 165 0,0652247106 379 0,4175696896 593 0,0002949531 166 0,0664367512 380 0,4062317676 594 0,0002043017 167 0,0676075985 381 0,3949211761 595 0,0001094383 168 0,0687043828 382 0,3836350013 596 0,0000134949 169 0,0697630244 383 0,3723795546 597 -0,0000617334 170 0,0707628710 384 -0,3611589903 598 -0,0001446380 171 0,0717002673 385 -0,3499914122 599 -0,0002098337 172 0,0725682583 386 -0,3388722693 600 -0,0002896981 173 0,0733620255 387 -0,3278113727 601 -0,0003501175 174 0,0741003642 388 -0,3168278913 602 -0,0004095121 175 0,0747452558 389 -0,3059098575 603 -0,0004606325 176 0,0753137336 390 -0,2950716717 604 -0,0005145572 177 0,0758008358 391 -0,2843214189 605 -0,0005564576 178 0,0761992479 392 -0,2736634040 606 -0,0005946118 179 0,0764992170 393 -0,2631053299 607 -0,0006341594 180 0,0767093490 394 -0,2526480309 608 -0,0006650415 181 0,0768173975 395 -0,2423016884 609 -0,0006917937 182 0,0768230011 396 -0,2320690870 610 -0,0007215391 183 0,0767204924 397 -0,2219652696 611 -0,0007319357 184 0,0765050718 398 -0,2119735853 612 -0,0007530001 185 0,0761748321 399 -0,2021250176 613 -0,0007630793 186 0,0757305756 400 -0,1923966745 614 -0,0007757977 187 0,0751576255 401 -0,1828172548 615 -0,0007801449 188 0,0744664394 402 -0,1733808172 616 -0,0007803664 189 0,0736406005 403 -0,1640958855 617 -0,0007779869 190 0,0726774642 404 -0,1549607071 618 -0,0007834332 191 0,0715826364 405 -0,1459766491 619 -0,0007724848 192 0,0703533073 406 -0,1371551761 620 -0,0007681371 193 0,0689664013 407 -0,1285002850 621 -0,0007490598 194 0,0674525021 408 -0,1200077984 622 -0,0007440941 195 0,0657690668 409 -0,1116826931 623 -0,0007255043 196 0,0639444805 410 -0,1035329531 624 -0,0007157736 197 0,0619602779 411 -0,0955533352 625 -0,0006941614 198 0,0598166570 412 -0,0877547536 626 -0,0006777690 199 0,0575152691 413 -0,0801372934 627 -0,0006540333 200 0,0550460034 414 -0,0726943300 628 -0,0006312493 201 0,0524093821 415 -0,0654409853 629 -0,0006132747 202 0,0495978676 416 -0,0583705326 630 -0,0005870930 203 0,0466303305 417 -0,0514804176 631 -0,0005677802 204 0,0434768782 418 -0,0447806821 632 -0,0005466565 205 0,0401458278 419 -0,0382776572 633 -0,0005226564 206 0,0366418116 420 -0,0319531274 634 -0,0005040714 207 0,0329583930 421 -0,0258227288 635 -0,0004893791 208 0,0290824006 422 -0,0198834129 636 -0,0004875227 209 0,0250307561 423 -0,0141288827 637 -0,0004947518 210 0,0207997072 424 -0,0085711749 638 -0,0005617692 211 0,0163701258 425 -0,0032086896 639 -0,0005525280 212 0,0117623832 426 0,0019765601 213 0,0069636862 427 0,0069636862
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Prototyp-Filter, p0(n), von Koeffizienten der in Anspruch 3 definierten Tabelle durch eine oder mehrere mathematische Operationen abgeleitet ist, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Runden, Unterabtastung, Interpolation oder Dezimierung besteht.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei eine Phasenverschiebung nach dem Filtern zu dem gefilterten Niedrigband-Audiosignal hinzugefügt wird und vor dem Kombinieren kompensiert wird, um eine Komplexität des Verfahrens zu reduzieren.
  6. Nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Anweisungen enthält, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchführen.
  7. Audioverarbeitungseinheit zum Durchführen einer Hochfrequenzrekonstruktion eines Audiosignals, wobei die Audioverarbeitungseinheit umfasst:
    eine Eingangsschnittstelle zum Empfangen eines codierten Audiobitstroms, wobei der codierte Audiobitstrom Audiodaten, die einen Niedrigbandabschnitt des Audiosignals repräsentieren, und Hochfrequenzrekonstruktionsmetadaten einschließt;
    einen Kernaudiodecodierer (202) zum Decodieren der Audiodaten, um ein decodiertes Niedrigband-Audiosignal zu generieren;
    einen Deformatierer (205, 215) zum Extrahieren der Hochfrequenzrekonstruktionsmetadaten aus dem codierten Audiobitstrom, wobei die Hochfrequenzrekonstruktionsmetadaten Betriebsparameter für einen Hochfrequenzrekonstruktionsprozess einschließen, wobei die Betriebsparameter einen Patching-Modus-Parameter einschließen, der sich in einem rückwärtskompatiblen Extension-Container des codierten Audiobitstroms befindet, wobei ein erster Wert des Patching-Modus-Parameters eine spektrale Verschiebung anzeigt und ein zweiter Wert des Patching-Modus-Parameters eine harmonische Umkehrung durch Phasenvocoder-Frequenzausbreitung anzeigt;
    eine Analysefilterbank (203, 213) zum Filtern des decodierten Niedrigband-Audiosignals, um ein gefiltertes Niedrigband-Audiosignal zu generieren;
    einen Hochfrequenzgenerator (203, 213) zum Rekonstruieren eines Hochbandabschnitts des Audiosignals unter Verwendung des gefilterten Niedrigband-Audiosignals und der Hochfrequenzrekonstruktionsmetadaten, wobei die Rekonstruktion eine spektrale Verschiebung einschließt, wenn der Patching-Modus-Parameter der erste Wert ist, und die Rekonstruktion eine harmonische Umkehrung durch Phasenvocoder-Frequenzausbreitung einschließt, wenn der Patching-Modus-Parameter der zweite Wert ist; und
    eine Synthesefilterbank (203, 213) zum Kombinieren des gefilterten Niedrigband-Audiosignals mit dem regenerierten Hochbandabschnitt, um ein Breitband-Audiosignal zu bilden;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der codierte Audiobitstrom weiter ein Füllelement mit einer Kennung, die einen Anfang des Füllelements anzeigt, und Fülldaten nach der Kennung einschließt, wobei die Fülldaten den rückwärtskompatiblen Extension-Container einschließen, wobei die Fülldaten Extension-Nutzdaten einschließen, wobei die Extension-Nutzdaten Spektralbandreplikation-Extension-Daten Folgendes einschließen; optionale Spektralbandreplikationskopfdaten, Spektralbandreplikationsdaten nach den Kopfdaten und ein Spektralbandreplikation-Extension-Element nach den Spektralbandreplikationsdaten, und wobei der Patching-Modus-Parameter in dem Spektralbandreplikation-Extension-Element eingeschlossen ist und die Extension-Nutzdaten mit einer unsignierten vier-Bit-Ganzzahl bezeichnet werden, die mit dem höchstwertigen Bit zuerst übertragen wird und einen Wert von '1101' oder '1110' aufweist.
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