JP5613802B2 - 結合されたトランスポーザーフィルターバンクにおけるオーバーサンプリング - Google Patents
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Description
・分析フィルターバンクおよび合成フィルターバンクは、同一の物理的タイムストライドパラメータΔtを共有する。
・分析フィルターバンクは、物理的周波数分解能Δfを有する。
・分析フィルターバンクは、分解能係数(
θS(k)=TθA(k)、 (1)
と書くことができ、式中、θA(k)は、分析サブバンドkの(複素)サンプルの位相であり、θS(k)は、合成サブバンドkの(複素)サンプルの位相である。サブバンドのサンプルの振幅または大きさは、変更されずに保たれ得るか、または一定の利得係数によって増加もしくは減少され得る。Tは整数であるという事実によって、方程式(1)の演算は、位相角の定義とは無関係である。
θS(n)=T(1−r)θA(k)+TrθA(k+1) (3)
式中、θA(k)は、分析サブバンドkのサンプルの位相であり、θA(k+1)は、分析サブバンドk+1のサンプルの位相であり、θS(n)は、合成サブバンドnのサンプルの位相である。剰余rがゼロに近い場合、すなわち、値k+rがkに近い場合、合成サブバンドサンプルの位相の主要なコントリビューションが、サブバンドkの分析サブバンドサンプルの位相から導出される。他方、剰余rが1に近い場合、すなわち、値k+rがk+1に近い場合は、合成サブバンドサンプルの位相の主要なコントリビューションが、サブバンドk+1の分析サブバンドサンプルの位相から導出される。位相乗数T(1−r)およびTrは、方程式(3)の位相変更が適切に定義され、位相角の定義と無関係になるように、どちらも整数であることに留意すべきである。
aS(n)=aA(k)(1−r)aA(k+1)´ (4)
式中、aS(n)は、合成サブバンドnのサンプルの振幅を示し、aA(k)は、分析サブバンドkのサンプルの振幅を示し、aA(k+1)は、分析サブバンドk+1のサンプルの振幅を示す。位相および/または振幅に対する他の補間規則が企図され得ることに留意すべきである。
〔請求項1〕
オーディオ信号の高周波数成分を前記オーディオ信号の低周波数成分から生成するように構成されたシステムであって、
−周波数分解能Δfを有する分析変換ユニット(601)と、持続時間DAを有する分析窓(611)とを備え、前記信号の前記低周波数成分から1組の分析サブバンド信号を提供するように構成されている分析フィルターバンク(501)と、
−前記1組の分析サブバンド信号の一部に基づき1組の合成サブバンド信号を決定するように構成され、前記1組の分析サブバンド信号の前記一部が転置次数Tによって位相シフトされる、非線形処理ユニット(502、650)と、
−周波数分解能QΔfを有する合成変換ユニット(602)と、持続時間DSを有する合成窓(612)とを備え、前記1組の合成サブバンド信号から前記信号の前記高周波数成分を生成するように構成されている合成フィルターバンク(504)とを含むシステムであって、
Qが
〔請求項2〕
前記積ΔfDAの値が
〔請求項3〕
前記積ΔfDAの値が
〔請求項4〕
前記積ΔfDAの値が
〔請求項5〕
前記分析フィルターバンク(501)の前記積ΔfDAの値が、前記合成フィルターバンク(504)の積QΔfDSの値に等しい、請求項1ないし4のうちいずれか一項に記載のシステム。
〔請求項6〕
−前記分析変換ユニット(601)が、フーリエ変換、高速フーリエ変換、離散フーリエ変換、ウェーブレット変換のうちの1つを実行するように構成され、
−前記合成変換ユニット(602)が、対応する逆変換を実行するように構成される、請求項1ないし5のうちいずれか一項に記載のシステム。
〔請求項7〕
前記分析(611)および/または合成(612)窓が、
−ガウス窓、
−余弦窓、
−ハミング窓、
−ハン窓、
−長方形窓、
−バートレット窓、
−ブラックマン窓
のうちの1つである、請求項1ないし6のうちいずれか一項に記載のシステム。
〔請求項8〕
−第2の転置次数T2を用いて、前記1組の分析サブバンド信号から第2の1組の合成サブバンド信号を決定するように構成され、前記第2の1組の合成サブバンド信号が、前記1組の分析サブバンド信号の一部に基づいて決定され、前記第2転置次数T2によって位相シフトされ、前記転置次数Tと前記第2転置次数T2が異なる、第2非線形処理ユニット(502)と、
−前記1組の合成サブバンド信号と前記第2の1組の合成サブバンド信号とを組み合わせるように構成され、それにより、組み合わされた1組の合成サブバンド信号を前記合成フィルターバンク(602)への入力として得る、結合ユニット(503)とをさらに含む、
請求項1ないし7のうちいずれか一項に記載のシステム。
〔請求項9〕
−前記結合ユニット(503)が、前記1組の合成サブバンド信号の合成サブバンド信号と、重複する周波数範囲に対応する前記第2の1組の合成サブバンド信号を重ね合わせるように構成される、請求項8に記載のシステム。
〔請求項10〕
−前記分析フィルターバンク(501)が、KA>1でKA個の分析サブバンドを有し、kがk=0,...,KA−1の分析サブバンドインデックスであり、
−前記合成フィルターバンク(504)が、NS>0でNS個の合成サブバンドを有し、nがn=0,...,NS−1の合成サブバンドインデックスである、
請求項1ないし9のうちいずれか一項に記載のシステム。
〔請求項11〕
前記非線形処理ユニット(502、650)が、前記1組の分析サブバンド信号のk番目の分析サブバンド信号および(k+1)番目の分析サブバンド信号から、前記1組の合成サブバンド信号のn番目の合成サブバンド信号を決定するように構成される、請求項10に記載のシステム。
〔請求項12〕
前記非線形処理ユニット(502、650)が、
−前記n番目の合成サブバンド信号の位相を、k番目の分析サブバンド信号のシフトした位相と(k+1)番目の分析サブバンド信号のシフトした位相の合計として決定し、かつ/または
−前記n番目の合成サブバンド信号の振幅を、k番目の分析サブバンド信号のべき乗した振幅と(k+1)番目の分析サブバンド信号のべき乗した振幅の積として決定するように構成される、請求項11に記載のシステム。
〔請求項13〕
−合成サブバンドインデックスnを持つ前記合成サブバンドに寄与する前記分析サブバンド信号の前記分析サブバンドインデックスkが、式
〔請求項14〕
前記非線形処理ユニット(502、650)が、
−前記n番目の合成サブバンド信号の前記位相を、T(1−r)で乗じた前記k番目の分析サブバンド信号の前記位相と、T(r)で乗じた前記(k+1)番目の分析サブバンド信号の前記位相の合計として決定し、かつ/または
−前記n番目の合成サブバンド信号の前記振幅を、(1−r)乗した前記k番目の分析サブバンド信号の前記振幅と、r乗した前記(k+1)番目の分析サブバンド信号の前記振幅の積として決定するように構成される、請求項13に記載のシステム。
〔請求項15〕
−分析サブバンドの中心周波数がkΔfによって与えられ、合成サブバンドの中心周波数がnQΔfによって与えられるように、前記分析フィルターバンク(501)および前記合成フィルターバンク(504)が偶数にスタックされている、請求項1ないし14のうちいずれか一項に記載のシステム。
〔請求項16〕
−分析サブバンドの中心周波数が
−前記転置次数Tと前記分解能係数Qとの差が偶数である、
請求項1〜14のいずれかに記載のシステム。
〔請求項17〕
−前記低周波数成分のサンプリングレートがfAであり、
−前記分析変換ユニット(601)が離散M点変換であって、前記分析窓(611)がLAサンプル長を持ち、前記分析窓(611)が、前記低周波数成分に沿ってΔsAサンプルの分析ホップサイズによってシフトされ、
−前記周波数分解能が
−前記高周波数成分のサンプリングレートがfS=QfAであり、
−前記合成変換ユニット(602)が離散M点変換であって、前記合成窓(612)がLSサンプル長を持ち、前記合成窓(612)が、前記高周波数成分に沿ってΔsSサンプルの合成ホップサイズによってシフトされ、
−前記周波数分解能が
請求項1ないし16のうちいずれか一項に記載のシステム。
〔請求項18〕
転置次数Tを用いて、低周波数成分を含む入力オーディオ信号から高周波数成分を含む出力オーディオ信号を生成するためのシステムであって、
−LAサンプルの長さの分析窓(611)を適用するように構成され、それによって前記入力オーディオ信号のフレームを抽出する、分析窓ユニットと、
−次数Mで、周波数分解能Δfを有し、前記LAサンプルをM個の複素係数に変換するように構成される、分析変換ユニット(601)と、
−前記転置次数Tを用いて、前記複素係数の位相を変更するように構成される、非線形処理ユニット(643、644、650)と、
−次数Mで、周波数分解能QΔfを持ち、前記変更された係数をM個の変更されたサンプルに変換するように構成され、Qが前記転置次数Tより小さい周波数分解能係数である、合成変換ユニット(602)と、
−LSサンプル長の合成窓(612)を前記M個の変更されたサンプルに適用するように構成され、それによって前記出力オーディオ信号のフレームを生成する、合成窓ユニットと、を含み、
Mが前記周波数分解能係数Qに基づく、システム。
〔請求項19〕
Mと、前記分析窓(611)と前記合成窓(612)との平均長との差が(Q−1)に比例する、請求項18に記載のシステム。
〔請求項20〕
Mが(QLA+LS)/2より大きいかまたは等しい、請求項19に記載のシステム。
〔請求項21〕
Mが(TLA+LS)/2以上である、請求項19および請求項20に記載のシステム。
〔請求項22〕
オーディオ信号の高周波数成分を前記オーディオ信号の低周波数成分から生成するための方法であって、
−周波数分解能Δfを有する分析変換ユニット(601)と、持続時間DAを有する分析窓(611)とを備える分析フィルターバンク(501)を用いて、1組の分析サブバンド信号を前記信号の前記低周波数成分から提供することと、
−前記1組の分析サブバンド信号の一部に基づき1組の合成サブバンド信号を決定し、前記1組の分析サブバンド信号の前記一部は転置次数Tによって位相シフトされていることと、
−周波数分解能QΔfを有する合成変換ユニット(602)と、持続時間DSを有する合成窓(612)とを備える合成フィルターバンク(504)を用いて、前記信号の前記高周波数成分を前記1組の合成サブバンド信号から生成することを含む方法であって、
Qが
〔請求項23〕
転置次数Tを用いて、低周波数成分を含む入力オーディオ信号からの高周波数成分を含む出力オーディオ信号を生成するための方法であって、
−LAサンプル長の分析窓(611)を適用し、それによって前記入力オーディオ信号のフレームを抽出することと、
−次数Mで、周波数分解能Δfの分析変換を用いて、前記入力オーディオ信号のLAサンプルのフレームを、M個の複素係数に変換することと、
−前記転置次数Tを用いて、前記複素係数の位相を変更することと、
−次数Mで、周波数分解能QΔfの合成変換を用いて、前記変更された係数をM個の変更されたサンプルに変換することとであって、Qが前記転置次数Tより小さい周波数分解能係数であることと、
−LSサンプル長の合成窓(612)を前記M個の変更されたサンプルに適用し、それによって前記出力オーディオ信号のフレームを生成することを含み、
Mが前記周波数分解能係数Qに基づく方法。
〔請求項24〕
オーディオ信号の高周波数成分を前記オーディオ信号の低周波数成分から生成するように構成される高調波トランスポーザーを提供するための方法であって、
−周波数分解能Δfを有する分析変換ユニット(601)と、持続時間DAを有する分析窓(611)とを備え、1組の分析サブバンド信号を前記信号の前記低周波数成分から提供するように構成される分析フィルターバンク(501)を提供することと、
−前記1組の分析サブバンド信号の一部に基づき1組の合成サブバンド信号を決定するように構成され、前記1組の分析サブバンド信号の一部が転置次数Tによって位相シフトされる、非線形処理ユニット(502、650)を提供することと、
−Qが
−前記周波数分解能Δfと前記分析フィルターバンクの前記持続時間DAの積の値を、前記周波数分解能係数Qに基づいて選択することとを含む方法。
〔請求項25〕
転置次数Tを用いて、高周波数成分を含む出力オーディオ信号を低周波数成分を含む入力オーディオ信号から生成するように構成されたトランスポーザーを提供するための方法であって、
−LAサンプル長の分析窓(611)を適用するように構成され、それによって前記入力オーディオ信号のフレームを抽出する、分析窓ユニットを提供することと、
−次数Mで、周波数分解能Δfを持ち、LAサンプルを前記M個の複素係数に変換するように構成される、分析変換ユニット(601)を提供することと、
−前記転置次数Tを用いて、前記複素係数の位相を変更するように構成される、非線形処理ユニット(643、644、650)を提供することと、
−次数Mで、周波数分解能QΔfを持ち、前記変更された係数をM個の変更されたサンプルに変換するように構成され、Qが前記転置次数Tより小さい周波数分解能係数である、合成変換ユニット(602)を提供することと、
−LSサンプル長の合成窓(612)を前記M個の変更されたサンプルに適用するように構成され、それによって前記出力オーディオ信号のフレームを生成する、合成窓ユニットを提供することと、
−前記周波数分解能係数Qに基づきMを選択することと、
を含む方法。
Claims (20)
- オーディオ信号の高周波数成分を生成するように構成されたシステムであって、
−周波数分解能Δfと、持続時間DAの分析窓(611)とを有し、前記オーディオ信号から複数の分析サブバンド信号を提供する分析フィルターバンク(501)と、
−前記複数の分析サブバンド信号の少なくとも一部に基づき第一の合成サブバンド信号を決定する非線形処理ユニット(502、650)であって、前記複数の分析サブバンド信号の前記少なくとも一部が転置次数Tだけ位相シフトされる、非線形処理ユニット(502、650)と、
−周波数分解能QΔfを有し、前記第一の合成サブバンド信号から前記高周波数成分を生成する合成フィルターバンク(504)とを有するシステムであって、
分析フィルターバンクの前記周波数分解能Δfと前記持続時間DAの積の値が、前記合成フィルターバンク(504)の周波数分解能QΔfに基づいて決定され、
Qは周波数分解能係数であり、Q≧1であるシステム。 - 前記非線形処理ユニット(502、650)が2つの連続する分析サブバンド信号から前記第一の合成サブバンド信号を決定する、請求項1または2に記載のシステム。
- 当該システムが、前記高周波数成分を生成するために単一の分析フィルターバンク(501)および単一の合成フィルターバンク(504)のみを有する、
請求項1ないし4のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記分析フィルターバンク(501)の前記積ΔfDAの値が、前記合成フィルターバンク(504)の積QΔfDSの値に等しく、前記合成フィルターバンクが持続時間DSの合成窓を有する、請求項1ないし5のいずれか一項に記載のシステム。
- −前記分析フィルターバンクが、フーリエ変換、高速フーリエ変換、離散フーリエ変換、ウェーブレット変換のうちの1つを実行する分析変換ユニット(601)を有し、
−前記合成フィルターバンクが、対応する逆変換を実行する合成変換ユニット(602)を有する、請求項1ないし6のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記分析(611)窓が、
−ガウス窓、
−余弦窓、
−ハミング窓、
−ハン窓、
−長方形窓、
−バートレット窓、
−ブラックマン窓
のうちの1つである、請求項1ないし7のうちいずれか一項に記載のシステム。 - −第2転置次数T2を用いて、前記複数の分析サブバンド信号から第2組の合成サブバンド信号を決定するように構成され、前記第2組の合成サブバンド信号が、前記複数の分析サブバンド信号の一部に基づいて決定され、前記第2転置次数T2によって位相シフトされていて、前記転置次数Tと前記第2転置次数T2が異なる、第2非線形処理ユニット(502)と、
−前記第一の合成サブバンド信号と前記第2組の合成サブバンド信号とを結合するように構成され、それにより、結合された組の合成サブバンド信号を前記合成フィルターバンクへの入力として与える、結合ユニット(503)とをさらに含む、
請求項1ないし8のいずれか一項に記載のシステム。 - −前記結合ユニット(503)が、前記第一の合成サブバンド信号の合成サブバンド信号と、重複する周波数範囲に対応する前記第2組の合成サブバンド信号を重ね合わせるように構成される、請求項9に記載のシステム。
- −前記分析フィルターバンク(501)が、KA>1でKA個の分析サブバンドを有し、kがk=0,...,KA−1の分析サブバンドインデックスであり、
−前記合成フィルターバンク(504)が、NS>0でNS個の合成サブバンドを有し、nがn=0,...,NS−1の合成サブバンドインデックスである、
請求項1ないし10のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記非線形処理ユニット(502、650)が、前記複数の分析サブバンド信号の少なくとも一部に基づき前記第一の合成サブバンド信号を含む第1組の合成サブバンド信号を決定するよう構成されており、前記非線形処理ユニット(502、650)が、前記複数の分析サブバンド信号のk番目の分析サブバンド信号および(k+1)番目の分析サブバンド信号から、前記第1組の合成サブバンド信号のn番目の合成サブバンド信号を決定するように構成される、請求項11に記載のシステム。
- 前記非線形処理ユニット(502、650)が、
−前記n番目の合成サブバンド信号の位相を、k番目の分析サブバンド信号のシフトした位相と(k+1)番目の分析サブバンド信号のシフトした位相の合計として決定し、かつ/または
−前記n番目の合成サブバンド信号の振幅を、k番目の分析サブバンド信号のべき乗した振幅と(k+1)番目の分析サブバンド信号のべき乗した振幅の積として決定するように構成される、請求項12に記載のシステム。 - −合成サブバンドインデックスnを持つ前記合成サブバンドに寄与する前記分析サブバンド信号の前記分析サブバンドインデックスkが、式(Q/T)nを切り捨てることにより取得される整数によって与えられ、剰余rが(Q/T)n−kによって与えられる、請求項13に記載のシステム。
- 前記非線形処理ユニット(502、650)が、
−前記n番目の合成サブバンド信号の前記位相を、T(1−r)を乗じた前記k番目の分析サブバンド信号の前記位相と、T(r)を乗じた前記(k+1)番目の分析サブバンド信号の前記位相の合計として決定し、かつ/または
−前記n番目の合成サブバンド信号の前記振幅を、(1−r)乗した前記k番目の分析サブバンド信号の前記振幅と、r乗した前記(k+1)番目の分析サブバンド信号の前記振幅の積として決定するように構成される、請求項14に記載のシステム。 - −分析サブバンドの中心周波数がkΔfによって与えられ、合成サブバンドの中心周波数がnQΔfによって与えられるように、前記分析フィルターバンク(501)および前記合成フィルターバンク(504)が偶数にスタックされている、請求項11ないし15のいずれか一項に記載のシステム。
- −分析サブバンドの中心周波数が(k+(1/2))Δfによって与えられ、合成サブバンドの中心周波数が(n+(1/2))QΔfによって与えられるように、前記分析フィルターバンク(501)および前記合成フィルターバンク(504)が奇数にスタックされていて、
−前記転置次数Tと前記周波数分解能係数Qとの差が偶数である、
請求項11ないし15のうちいずれか一項に記載のシステム。 - −前記オーディオ信号のサンプリングレートがfAであり、
−前記分析フィルターバンク(501)が、離散M点変換を実行できる分析変換ユニット(601)を有しており、前記分析窓(611)がLAサンプルの長さを持ち、前記分析窓(611)が、前記オーディオ信号に沿ってΔsAサンプルの分析ホップサイズによってシフトされ、
−前記周波数分解能がΔf=fA/Mで、持続時間がDA=LA/fAで、前記分析フィルターバンク(501)の物理的タイムストライドがΔtA=ΔsA/fAであり、
−前記高周波数成分のサンプリングレートがfS=QfAであり、
−前記合成フィルターバンク(504)が、離散M点変換を実行できる合成変換ユニット(602)を有しており、前記合成窓(612)がLSサンプルの長さを持ち、前記合成窓(612)が、前記高周波数成分に沿ってΔsSサンプルの合成ホップサイズによってシフトされ、
−前記周波数分解能がQΔf=fS/Mで、前記持続時間がDS=LS/fSで、前記合成フィルターバンク(504)の物理的タイムストライドがΔtS=ΔsS/fS=ΔsA/fA=ΔtAである、
請求項2に記載のシステム。 - オーディオ信号の高周波数成分を生成するための方法であって、
−周波数分解能Δfおよび持続時間DAの分析窓(611)を有する分析フィルターバンク(501)を前記オーディオ信号に対して適用することと、
−少なくとも二つの分析サブバンド信号に基づき合成サブバンド信号を決定し、前記分析サブバンド信号は転置次数Tによって位相シフトされていることと、
−周波数分解能QΔfおよび持続時間DSの合成窓(612)を有する合成フィルターバンク(504)を前記合成サブバンド信号に対して適用することとを含む方法であって、
前記分析フィルターバンクの前記周波数分解能Δfと前記持続時間DAとの積の値が、前記合成フィルターバンク(504)の前記周波数分解能に基づいて決定され、Qは周波数分解能係数であり、Q≧1である方法。 - オーディオ信号の高周波数成分を生成する高調波トランスポーザーを提供するための方法であって、
−周波数分解能Δfおよび持続時間DAの分析窓(611)を有する分析フィルターバンク(501)を提供することと、
−少なくとも二つの分析サブバンド信号の一部に基づき合成サブバンド信号を決定する非線形処理ユニット(502、650)であって、前記分析サブバンド信号が転置次数Tによって位相シフトされる、非線形処理ユニット(502、650)を提供することと、
−周波数分解能QΔfおよび持続時間DSの合成窓(612)を有する合成フィルターバンク(504)を提供することと、
−前記周波数分解能Δfと前記分析フィルターバンクの前記持続時間DAの積の値を、前記合成フィルターバンク(504)の前記周波数分解能に基づいて選択することとを含み、
Qは周波数分解能係数であり、Q≧1である方法。
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