JP2008518257A - 部分的な複素変調フィルタバンク - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
P. Ekstrand "Bandwidth extension of audio signals by spectral band replication"「スペクトル帯域複製によるオーディオ信号の帯域幅拡張」, Proc. 1st IEEE Benelux Workshop on Model based Processing and Coding of Audio (MPCA-2002), pp. 53-58, Leuven, Belgium, 2002 E. Schuijers, J. Breebart, H. Purnhagen, J. Engdegard "Low complexity parametric stereo coding"「低複雑性パラメトリックステレオ符号化」, Proc. 116th AES convention, 2004, paper 6073 J. Herre et al. "The reference model architecture for MPEG spatial audio coding"「MPEG空間オーディオ符号化のための参照モデル構成」, Proc. 118th AES convention, 2005, paper 6447 O. Shamida et al. "A low power SBR algorithm for the MPEG-4 audio standard and its DSP implementation"「MPEG-4オーディオ標準のための低パワーSBRアルゴリズムおよびそのDSP構成」, Proc. 116th AES convention, 2004, paper 6048
−コサイン変調された分析フィルタバンクを用いて上記信号を濾波するステップと、
−マルチバンドフィルタリングを用いて、サブバンドのサブセットのための複素サブバンドサンプルを生成するステップと、
−実数サブバンドサンプルと複素サブバンドサンプルとの両方を修正するステップと、
−結果的に得られる複素サンプルを、マルチバンドフィルタリングを用いて実数サンプルに変換するステップと、
−上記実数サブバンドサンプルをコサイン変調された合成フィルタバンクを介して濾波するステップと、
を含むことを特徴とする。
について、組み合わされた分析及び合成の演算が完全な再構成yc=ys=xをもたらすように、ウインドウ関数v(t)を設計し得ることは周知である。完全な再構成に近い設計の場合には、これらの等式は近似となる。
複素サブバンド信号
からの合成は、
であり、コサイン及びサイン変調されたバンクが完全な再構成を有すると仮定すると、式(8)及び式(9)から、
を代入すると、式(15)の最初の項は、
−コサイン変調された分析フィルタバンクによって信号を濾波するステップと、
−マルチバンドフィルタリングによってサブバンドサブセットのための複素サブバンドサンプルを生成するステップと、
−実数サブバンドサンプルと複素サブバンドサンプルとの両方を修正するステップと、
−結果的に得られる複素サンプルを、マルチバンドフィルタリングを用いて実数サンプルに変換するステップと、
−上記実数サブバンドサンプルをコサイン変調された合成フィルタバンクで濾波して修正された離散時間オーディオ信号を取得するステップと、を含む。
を受け取り、その出力において実数QMF信号
を実数から複素数への変換器520へと出力する。実数から複素数への変換器520は、このQMF信号を部分複素サンプル
に変換してナイキスト分析バンク530へと出力し、ナイキスト分析バンク530は、次にハイブリッドサブバンドドメイン信号xn,mを生成する。
を用いて設計されるこの時間/周波数変換器の通常の動作モードの他に、例えば低複雑度HE−AACデコーダから、(中間)実数値(QMF)サブバンドドメインサンプル
が取り出されてもよい。さらに具体的には、この場合、ISO/IEC14496-3:2001/AND1:2003に示されているように、HE−AAC QMF合成に先行してサブバンドドメインサンプルが取り出される。また、これらのQMF入力信号
を本発明の実数から複素数への変換器520へと入力できるように、図10に示す時間/周波数変換器には任意選択のスイッチ510が設けられ、適宜切換される。
に変換される。この変換器520については、後段で図13を用いて詳述する。さらに追加的な任意選択肢として、可能であれば、図10に示されていない残余の復号モジュールがサブバンドドメインサンプル
をQMF残余入力信号として供給することができる。これらQMF残余信号もナイキスト分析バンク530へと送られるが、任意選択肢である遅延器540が介在する。なぜなら、これらQMF残余入力信号もまた、上記実数から複素数への変換器520に起因して発生する遅延を補償するために、ハイブリッドドメインへ変換され合同してハイブリッドサブバンドドメイン信号xn,mを形成する前に、遅延された形式で送られなければならないからである。
へと変換される。この部分複素QMFサブバンドドメインサンプルは、次に本発明の複素数から実数への変換器560へと出力され、この変換器560は上記部分複素QMFサブバンドドメインサンプルを実数値又は実数QMFサンプル
に変換する。本発明の複素数から実数への変換器560については、後段で図14を用いて詳述する。これら実数QMFサンプルは、実数QMF合成バンク570へと出力され、このバンク570において時間ドメインサンプル又は時間ドメイン出力信号
の形式で時間ドメインへと変換され、戻される。
を64個のサブバンド信号に分割するために使用される。フィルタバンク又は実数QMFバンク500からの出力は、サブバンドサンプル形式の実数値かつ臨界的にサンプリングされた信号である。
に等しい。
は計算器650により出力された複素サブバンド信号の虚数部になるマルチバンドフィルタ600の出力を表し、
は計算器650により遅延された実数QMFサブバンドサンプル
と結合され、その結果、部分複素QMFサブバンドサンプル
が形成される。より具体的には、出力
は関係式
の上付き文字(n−5)の中には、2つの遅延器610、660による影響が表されている。上述したように、この遅延の長さは、典型的には、表1及び表2に示されたマルチバンドプロトタイプフィルタ係数av[n]の順位の半分である。つまり、サブバンドサンプル5個分になる。
av[10−n]=av[n] (30a)
を満足し、n=0,...,4について対称関係式
a0[2n+1]=0 (30b)
を満足する。
の複素部分、即ちK個の複素サブバンド信号は、固定ゲイン調整器700によってゲイン調整を実行される。固定ゲイン調整器700は、入力される全ての複素サブバンド信号に対し、例えば1/√2である実数値係数を乗じる。その後、セパレータ710は、実数部抽出器720と虚数部抽出器730とを使用してゲイン調整された信号を
と虚数部信号
とに分割する。
から成るセットを出力する。式(32)におけるQMFサブバンド総和限界値p(m)及びq(m)は、先述した式(27)及び(28)によって各々定義されている。さらに、フィルタ関数gm,r[v]は、表1及び表2、表3及び表4、又は表5に明示されているようなプロトタイプフィルタ係数から、関係式
を取得するために、計算器760は、マルチバンドフィルタ750によって出力された中間サブバンド信号と、遅延器740により遅延された形式で出力された実数部信号とを合計する。
は、演算、
と実数サブバンド信号
との両方の上付き文字(n−5)は、第1の遅延器740と第2の遅延器770とに起因して生じるものであり、典型的には、その遅延の長さは、表1から表5までに示されているマルチバンドプロトタイプフィルタav[n]の順位の半分である。上述の通り、これはサブバンドサンプル5個分に相当する。
Claims (39)
- 複素サブバンド信号を取得するため、第1の実数サブバンド信号と第2の実数サブバンド信号とを含む複数の実数サブバンド信号を処理する装置(210;520)であって、
上記第1の実数サブバンド信号を濾波して第1の濾波されたサブバンド信号を取得し、上記第2の実数サブバンド信号を濾波して第2の濾波されたサブバンド信号を取得し、かつ上記第1及び第2の濾波されたサブバンド信号を結合して実数中間サブバンド信号を取得し、この中間サブバンド信号を出力するマルチバンドフィルタ(204;401;600)と、
上記複素サブバンド信号の実数部としての上記複数の実数サブバンド信号からの上記実数サブバンド信号と、上記複素サブバンド信号の虚数部としての上記中間サブバンド信号に基づく信号とを結合することによって、上記複素サブバンド信号を出力する計算器(215;650)と、を備える装置。 - 請求項1に記載の装置(210;520)であって、上記実数サブバンド信号を上記計算器(215;650)へ遅延形式で供給するために上記実数サブバンド信号を遅延させる遅延器(203;610)を備えることを特徴とする装置。
- 請求項1又は2に記載の装置(210;520)であって、上記計算器(215;650)から上記複素サブバンド信号を受け取り、かつ上記複素サブバンド信号の値を調整するゲイン調整器(207;640)を備えることを特徴とする装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置(210;520)であって、上記複数の実数サブバンド信号は実数QMF分析バンク(400)によって出力されることを特徴とする装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の装置(210;520)であって、上記マルチバンドフィルタ(204;401;600)は、低域通過フィルタ特性、高域通過フィルタ特性又は帯域通過フィルタ特性を用いて、上記第1の実数サブバンド信号を濾波し、かつ上記第2の実数サブバンド信号を濾波することを特徴とする装置。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の装置(210;520)であって、上記実数サブバンド信号の各信号に対し、その実数サブバンド信号に関連する中心周波数に従って指数mを割り当て、この指数mが増大するにつれて上記実数サブバンド信号をその信号に関連する中心周波数に従って配置し、上記複数の実数サブバンド信号はK個の実数サブバンド信号を含み、Kは正の整数であり、mは0から(K−1)までの範囲内の整数であることを特徴とする装置。
- 請求項6に記載の装置(210;520)であって、上記マルチバンドフィルタ(204;401;600)は、上記実数中間サブバンド信号に対し、上記第1の実数サブバンド信号に関連する指数mに対応する指数mを割り当てることを特徴とする装置。
- 請求項7に記載の装置(210;520)であって、上記マルチバンドフィルタ(204;401;600)は、上記複数の実数サブバンド信号からの信号であって指数(m+1)又は(m−1)と関連する1つの実数サブバンド信号を、上記第2の実数サブバンド信号として使用することを特徴とする装置。
- 請求項7又は8に記載の装置(210;520)であって、上記マルチバンドフィルタ(204;401;600)は、さらに第3の実数サブバンド信号を濾波して第3の濾波されたサブバンド信号を取得し、上記第1の濾波されたサブバンド信号と上記第2の濾波されたサブバンド信号と上記第3の濾波されたサブバンド信号とを結合することにより上記実数中間サブバンド信号を出力するものであり、上記第2の実数サブバンド信号の指数は(m−m’)でかつ上記第3の実数サブバンド信号の指数は(m+m’)であるか、又は上記第2の実数サブバンド信号の指数は(m+m’)でかつ上記第3の実数サブバンド信号の指数は(m−m’)であるかのいずれかであり、m’は正の整数であり、mは上記第1の実数サブバンド信号の指数であることを特徴とする装置。
- 請求項9に記載の装置(210;520)であって、上記マルチバンドフィルタ(204;401;600)は、各実数サブバンド信号の実数中間サブバンド信号について、上記複数の実数サブバンド信号からの上記第1の実数サブバンド信号に指数(m−q(m))を割り当て、上記第2の実数サブバンド信号の指数はmであり、上記第3のサブバンド信号の指数は(m+q(m))であることを特徴とする装置。
- 請求項6乃至13のいずれか1項に記載の装置(210;520)であって、(L−K)個の実数サブバンド信号よりなる、さらなる複数の実数サブバンド信号を受け取り、かつ上記さらなる複数の実数サブバンド信号を実数サブバンド信号として出力するものであり、Lは正の整数であり、LはKより大きいか又はKに等しいことを特徴とする装置。
- 請求項14に記載の装置(210;520)であって、上記正の整数Lが64に等しくなるように設定されていることを特徴とする装置。
- 請求項14又は15に記載の装置(210;520)であって、上記さらなる複数の実数サブバンド信号の上記実数サブバンド信号を遅延させるためのさらなる遅延器(202;660)を備え、上記さらなる複数の実数バンド信号を遅延された形式で出力することを特徴とする装置。
- 複数の複素サブバンド信号を処理する装置(310;560)であって、上記複数の複素サブバンド信号は実数サブバンド信号を取得するための第1の複素サブバンド信号と第2の複素サブバンド信号とを含み、
上記第1の複素サブバンド信号から第1の虚数部を抽出し、上記第2の複素サブバンド信号から第2の虚数部を抽出し、かつ上記複数の複素サブバンド信号の上記第1、第2又は第3の複素サブバンド信号から実数部を抽出する抽出器(309;710)と、
上記第1の虚数部を濾波して第1の濾波された虚数部信号を取得し、上記第2の虚数部を濾波して第2の濾波された虚数部信号を取得し、かつ上記第1の濾波された虚数部信号と上記第2の濾波された虚数部信号とを結合して実数中間サブバンド信号を取得し、この中間サブバンド信号を出力するマルチバンドフィルタ(306;750)と、
上記実数部と上記中間サブバンド信号とを結合することによって上記実数サブバンド信号を出力する計算器(307;760)と、を備える装置(310;560)。 - 請求項17又は18に記載の装置(310;560)であって、上記実数部信号を遅延させ、上記実数部信号を上記マルチバンドフィルタ(306;750)へと遅延された形式で送るための遅延器(305;740)をさらに備えることを特徴とする装置。
- 請求項17乃至19のいずれか1項に記載の装置(310;560)であって、上記抽出器(309;710)は、上記第1の複素サブバンド信号から第1の実数部を抽出し、かつ上記第2の複素サブバンド信号から第2の実数部を抽出することを特徴とする装置。
- 請求項17乃至20のいずれか1項に記載の装置(310;560)であって、上記マルチバンドフィルタ(306;750)は、低域通過フィルタ特性、高域通過フィルタ特性又は帯域通過フィルタ特性を用いて、上記第1の虚数部信号を濾波し、上記第2の虚数部信号を濾波することを特徴とする装置。
- 請求項17乃至20のいずれか1項に記載の装置(310;560)であって、上記実数サブバンド信号の各信号に対し、その実数サブバンド信号に関連する中心周波数に従って指数mを割り当て、この指数mが増大するにつれて上記実数サブバンド信号をそれらの信号に関連する中心周波数に従って配置するものであり、上記複数の実数サブバンド信号はK個の実数サブバンド信号を含み、Kは正の整数でありかつmは0から(K−1)までの範囲内の整数であることを特徴とする装置。
- 請求項22又は23に記載の装置(310;560)であって、上記抽出器(309;710)は、各虚数部信号及び/又は実数部信号に上記虚数部信号及び/又は実数部信号へ分離される複素サブバンド信号の指数mを関連づけることを特徴とする装置。
- 請求項24に記載の装置(310;560)であって、上記マルチバンドフィルタ(306;750)は、上記第1の虚数部信号の指数mに対応する中間サブバンド信号に指数mを関連づけることを特徴とする装置。
- 請求項25に記載の装置(310;560)であって、上記マルチバンドフィルタ(306;750)は、指数(m+1)又は(m−1)を有する虚数部信号を上記第2の虚数部信号として使用し、上記指数mは上記第1の虚数部信号の指数であることを特徴とする装置。
- 請求項25又は26に記載の装置(310;560)であって、上記マルチバンドフィルタ(306;750)は、上記複数の複素サブバンド信号のうちの第3の複素サブバンド信号の虚数部に対応し、かつ上記抽出器(309;710)から受け取られた第3の虚数部信号を濾波して第3の濾波された虚数部信号を取得し、上記第1の濾波された虚数部信号と上記第2の濾波された虚数部信号と上記第3の濾波された虚数部信号とを結合して上記中間サブバンド信号を取得し、上記第2の虚数部信号は指数(m−m’)に、上記第3の虚数部信号は指数(m+m’)にそれぞれ関連づけられるか、又は上記第2の虚数部信号は指数(m+m’)に、上記第3の虚数部信号は指数(m−m’)にそれぞれ関連づけられるか、のいずれかであり、mは上記第1の虚数部信号の指数であり、m’は正の整数であることを特徴とする装置。
- 請求項27に記載の装置(310;560)であって、上記マルチバンドフィルタ(306;750)は、各中間サブバンド信号のための上記第1の中間サブバンド信号としての実数中間サブバンド信号に指数mを与えることを特徴とする装置。
- 請求項22乃至31のいずれか1項に記載の装置(310;560)であって、(L−K)個の実数サブバンド信号を含むさらなる複数の実数サブバンド信号を受け取り、上記さらなる複数の実数サブバンド信号を出力することができ、LはKに等しいか又はKより大きい正の整数であることを特徴とする装置。
- 請求項32に記載の装置(310;560)であって、上記整数Lは64であることを特徴とする装置。
- 請求項32又は33に記載の装置(310;560)であって、上記さらなる複数の実数サブバンド信号を遅延させ、これらの実数サブバンド信号を遅延された形式で送るための遅延器(770)をさらに備えることを特徴とする装置。
- オーディオ入力信号を処理して複数の実数サブバンド信号を取得するための分析フィルタバンク(400)と、
複素サブバンド信号を取得するために、上記複数の実数サブバンド信号を処理する請求項1乃至16のいずれか1項に記載の装置(210;520)と、
上記複素サブバンド信号を受け取り、その複素サブバンド信号を修正された形式で出力するための修正要素(103)と、
実数サブバンド信号を取得するための請求項17乃至34のいずれか1項に記載の装置(310;560)と、
上記実数サブバンド信号を処理してオーディオ出力信号を取得するための合成フィルタバンク(570)と、を備えるシステム。 - 請求項35に記載のシステムであって、上記分析フィルタバンク(400)は上記複数の実数サブバンド信号がL個の実数サブバンド信号を含むように構成されており、Lは正の整数であり、
上記複数の実数サブバンド信号を処理する装置(210;520)は、複数の複素サブバンド信号とさらなる複数の実数サブバンド信号とを出力するように構成されており、
上記複数の複素サブバンド信号はK個の複素サブバンド信号を含み、かつ上記さらなる複数の実数サブバンド信号は(L−K)個の実数サブバンド信号を含み、Kは1からLまでの範囲内の整数であり、
上記修正要素(103)は、上記複数の複素サブバンド信号のうちK個の複素サブバンド信号を修正し、K個の複素サブバンド信号を修正された形式で出力するものであり、
上記システムは、上記さらなる複数の実数サブバンド信号を修正し、上記さらなる複数の実数サブバンド信号を修正された形式で出力する別の修正要素(102)をさらに備え、
上記装置(310;560)は、K個の実数サブバンド信号を含む上記複数の複素サブバンド信号と、(L−K)個の実数サブバンド信号を含む上記さらなる複数の実数サブバンド信号とを処理して、最終的な複数の実数サブバンド信号を得るものであり、
上記最終的な複数の実数サブバンド信号はL個の実数サブバンド信号を含み、
上記合成フィルタバンク(570)は、上記最終的な複数の実数サブバンド信号を上記オーディオ出力信号へと処理するように構成されていることを特徴とするシステム。 - 複素サブバンド信号を取得するために、第1の実数サブバンド信号と第2の実数サブバンド信号とを含む複数の実数サブバンド信号を処理する方法であって、
上記第1の実数サブバンド信号を濾波して第1の濾波されたサブバンド信号を取得するステップと、
上記第2の実数サブバンド信号を濾波して第2の濾波されたサブバンド信号を取得するステップと、
上記第1の濾波されたサブバンド信号と上記第2の濾波されたサブバンド信号とを結合して実数中間サブバンド信号を取得するステップと、
上記複素サブバンド信号の実数部としての上記複数の実数サブバンド信号からの実数サブバンド信号と、上記複素サブバンド信号の虚数部としての上記中間サブバンド信号に基づく信号とを結合するステップと、を含む方法。 - 実数サブバンド信号を取得するために、第1の複素サブバンド信号と第2の複素サブバンド信号とを含む複数の複素サブバンド信号を処理する方法であって、
上記第1の複素サブバンド信号から第1の虚数部を抽出するステップと、
上記第2の複素サブバンド信号から第2の虚数部を抽出するステップと、
上記複数の複素サブバンド信号のうち上記第1、第2又は第3の複素サブバンド信号から実数部を抽出するステップと、
上記第1の虚数部を濾波して第1の濾波された虚数部信号を取得するステップと、
上記第2の虚数部を濾波して第2の濾波された虚数部信号を取得するステップと、
上記第1の濾波された虚数部信号と上記第2の濾波された虚数部信号とを結合して中間サブバンド信号を取得するステップと、
上記実数部と上記中間サブバンド信号とを結合して上記実数サブバンド信号を取得するステップと、を含む方法。 - 請求項37又は38に記載の方法を実行するため、コンピュータ上で実行可能なコンピュータプログラム。
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