RU2813317C1 - Improved harmonic transformation based on block of sub-bands - Google Patents

Improved harmonic transformation based on block of sub-bands Download PDF

Info

Publication number
RU2813317C1
RU2813317C1 RU2023119211A RU2023119211A RU2813317C1 RU 2813317 C1 RU2813317 C1 RU 2813317C1 RU 2023119211 A RU2023119211 A RU 2023119211A RU 2023119211 A RU2023119211 A RU 2023119211A RU 2813317 C1 RU2813317 C1 RU 2813317C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
subband
signal
input
frame
amplitude
Prior art date
Application number
RU2023119211A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ларс ВИЛЛЕМОЕС
Original Assignee
Долби Интернешнл Аб
Filing date
Publication date
Application filed by Долби Интернешнл Аб filed Critical Долби Интернешнл Аб
Application granted granted Critical
Publication of RU2813317C1 publication Critical patent/RU2813317C1/en

Links

Abstract

FIELD: audio systems.
SUBSTANCE: invention relates to source audio coding systems that use a harmonic transformation method for high frequency reconstruction (HFR), as well as to digital effects processors, such as exciters, in which the generation of harmonic distortion adds brightness to the processed signal, and to time expanders, in which the duration signal increases while maintaining the spectral composition. A system and method are described, which are configured to generate a time-stretched and/or frequency-converted signal from an input signal. The device includes an analysis filter unit (101) configured to create an analysis subband signal from an input signal, where the analysis subband signal includes a number of complex-valued analysis discrete values, each of which has a phase and an amplitude. In addition, the device includes a subband processing module (102) configured to determine a synthesis subband signal from an analysed subband signal using a subband transform factor Q and a subband stretch factor S. The subband processing module (102) performs non-linear processing on a unit basis, where the amplitude of the discrete values of the synthesized subband signal is determined from the amplitude of the corresponding samples of the analysed subband signal and the predetermined discrete value of the analysed subband signal. In addition, the device includes a synthesis filter unit (103) configured to generate a time-stretched and/or frequency-converted signal from a synthesis subband signal.
EFFECT: providing an HFR method based on harmonic transformation with reduced computational complexity, while ensuring good audio signal quality for various types of audio signals.
19 cl, 7 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯTECHNICAL APPLICATION AREA

Настоящий документ относится к системам кодирования исходного звукового сигнала, которые используют способ гармонического преобразования для высокочастотной реконструкции (HFR), а также к процессорам цифровых эффектов, например, эксайтерам, в которых генерирование гармонического искажения добавляет яркость в обрабатываемый сигнал, и к временным расширителям, в которых длительность сигнала увеличивается при сохранении спектрального состава.This document applies to source audio encoding systems that use a harmonic transform technique for High Frequency Reconstruction (HFR), as well as to digital effects processors such as exciters, in which the generation of harmonic distortion adds brightness to the processed signal, and to time expanders, in which in which the signal duration increases while maintaining the spectral composition.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

В документе WO 98/57436 была создана концепция преобразования как способа воссоздания высокочастотной полосы из полосы звукового сигнала с менее высокой частотой. Путем использования этой концепции для кодирования звукового сигнала может быть достигнута значительная экономия битовой скорости передачи данных. В системе кодирования звукового сигнала на основе HFR сигнал с низкочастотной полосой пропускания передается в базовый кодер формы сигнала, и высокие частоты регенерируются с использованием преобразования и с чрезвычайно низкой битовой скоростью передачи данных дополнительной информации, описывающей целевую форму спектра на стороне декодера. Для низких битовых скоростей передачи данных, когда полоса пропускания базового кодированного сигнала является узкой, воссоздание высокочастотной полосы с приятными для восприятия характеристиками приобретает все более возрастающую важность. Гармоническое преобразование, определяемое в документе WO 98/57436, хорошо выполняется для сложного музыкального материала в ситуации с низкой частотой перехода. Документ WO 98/57436 ссылкой включается в настоящее описание. Принцип гармонического преобразования заключается в том, что синусоида с частотой отображается в синусоиду с частотой , где - целое число, определяющее порядок преобразования. В отличие от этого, HFR на основе модуляции с одной боковой полосой (SSB) отображает синусоиду с частотой в синусоиду с частотой , где - фиксированный сдвиг частоты. Для данного сигнала с низкочастотной полосой пропускания в результате SSB-преобразования, как правило, появляется артефакт диссонирующего «звона». По причине указанных артефактов HFR на основе гармонического преобразования, в общем, более предпочтительно, чем HFR на основе SSB.WO 98/57436 created the concept of conversion as a method of recreating a high frequency band from a lower frequency band of an audio signal. By using this concept to encode an audio signal, significant bit rate savings can be achieved. In an HFR-based audio encoding system, a low-bandwidth signal is passed to a base waveform encoder and the high frequencies are regenerated using a transform and an extremely low bit rate of additional information describing the target spectrum shape at the decoder side. For low bit rates, where the bandwidth of the underlying encoded signal is narrow, recreating the high frequency band with visually pleasing characteristics becomes increasingly important. The harmonic transformation defined in WO 98/57436 works well for complex musical material in low transition frequency situations. WO 98/57436 is incorporated by reference into this specification. The principle of harmonic transformation is that a sinusoid with a frequency displayed as a sine wave with frequency , Where - an integer that specifies the conversion order. In contrast, HFR based on single sideband (SSB) modulation displays a sine wave with a frequency into a sine wave with frequency , Where - fixed frequency shift. For a given low-frequency bandwidth signal, the SSB conversion typically results in a dissonant ringing artifact. Because of these artifacts, harmonic transform-based HFR is generally preferred over SSB-based HFR.

Для того чтобы добиться улучшенного качества звукового сигнала, способы HFR на основе высококачественного гармонического преобразования, как правило, используют для достижения требуемого качества звукового сигнала сложные блоки комплексных модулированных фильтров с высокой разрешающей способностью по частоте и высокой степенью передискретизации. Высокая разрешающая способность по частоте обычно используется во избежание нежелательного интермодуляционного искажения, возникающего при нелинейной обработке или обработке различных сигналов поддиапазонов, которые могут рассматриваться как суммы ряда синусоид. Для достаточно узких поддиапазонов, т.е. при достаточно высокой разрешающей способности по частоте, способы HFR на основе высококачественного гармонического преобразования стремятся к тому, чтобы в каждом поддиапазоне содержалось не более одной синусоиды. В результате можно избежать интермодуляционного искажения, вызванного нелинейной обработкой. С другой стороны, высокая степень передискретизации по времени может быть полезной для того, чтобы избежать искажения, обусловленного наложением спектров, которое может быть вызвано блоками фильтров и нелинейной обработкой. Кроме того, определенная степень передискретизации по частоте может быть необходима для кратковременных непериодических сигналов во избежание опережающего эха, вызванного нелинейной обработкой сигналов поддиапазонов.In order to achieve improved audio signal quality, high-quality harmonic transform based HFR techniques typically use complex banks of complex modulated filters with high frequency resolution and high oversampling to achieve the required audio signal quality. High frequency resolution is typically used to avoid unwanted intermodulation distortion that occurs during nonlinear processing or processing of different subband signals that can be considered as sums of a series of sinusoids. For fairly narrow subranges, i.e. With sufficiently high frequency resolution, HFR methods based on high-quality harmonic transformation strive to ensure that each subband contains no more than one sinusoid. As a result, intermodulation distortion caused by nonlinear processing can be avoided. On the other hand, a high degree of time oversampling can be useful to avoid aliasing distortion that can be caused by filter banks and nonlinear processing. Additionally, a certain degree of frequency oversampling may be necessary for short duration non-periodic signals to avoid leading echoes caused by non-linear processing of sub-band signals.

Кроме того, способы HFR на основе гармонического преобразования, в общем, используют обработку на основе двух групп блоков фильтров. Первая часть HFR на основе гармонического преобразования, как правило, использует для генерирования высокочастотной составляющей сигнала из низкочастотной составляющей сигнала блок анализирующих/синтезирующих фильтров с высокой разрешающей способностью по частоте и по времени и/или частотной передискретизацией. Вторая часть HFR на основе гармонического преобразования, как правило, использует блок фильтров с относительно низкой разрешающей способностью по частоте, например блок QMF-фильтров, который используется для применения дополнительной спектральной информации или информации HFR к высокочастотной составляющей, т.е. для выполнения т.н. HFR-обработки, с целью генерирования высокочастотной составляющей, обладающей требуемой формой спектра. Вторая часть блоков фильтров также используется для объединения низкочастотной составляющей сигнала с модифицированной высокочастотной составляющей сигнала с целью создания декодированного звукового сигнала.Moreover, harmonic transform based HFR methods generally use processing based on two groups of filter banks. The first part of harmonic transform-based HFR typically uses a high frequency and time resolution and/or frequency oversampling analysis/synthesis filter bank to generate the high frequency component of the signal from the low frequency component of the signal. The second part of the harmonic transform based HFR typically uses a filter bank with a relatively low frequency resolution, such as a QMF filter bank, which is used to apply additional spectral or HFR information to the high frequency component, i.e. to perform the so-called HFR processing, in order to generate a high-frequency component with the required spectrum shape. The second part of the filter banks is also used to combine the low frequency component of the signal with the modified high frequency component of the signal to create a decoded audio signal.

В результате использования последовательности из двух групп блоков фильтров и использования блоков анализирующих/синтезирующих фильтров с высокой разрешающей способностью по частоте и по времени и/или частотной передискретизацией, вычислительная сложность HFR на основе гармонического преобразования может быть относительно высокой. Соответственно, существует потребность в обеспечении способов HFR на основе гармонического преобразования сниженной вычислительной сложностью, которая, в то же время, обеспечивала бы хорошее качество звукового сигнала для различных типов звуковых сигналов (например, для коротких непериодических и стационарных звуковых сигналов).As a result of using a sequence of two banks of filter banks and using analysis/synthesis filter banks with high frequency and time resolution and/or frequency resampling, the computational complexity of harmonic transform-based HFR can be relatively high. Accordingly, there is a need to provide harmonic transform based HFR methods with reduced computational complexity while still providing good audio signal quality for various types of audio signals (eg, short non-periodic and stationary audio signals).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Согласно одной из особенностей, т.н. гармоническое преобразование на основе блока поддиапазонов может использоваться для подавления комбинационных составляющих, вызванных нелинейной обработкой сигналов поддиапазонов, т.е. комбинационные составляющие в поддиапазонах могут быть подавлены или снижены путем выполнения нелинейной обработки на блочной основе сигналов поддиапазонов гармонического преобразователя. В результате может применяться гармоническое преобразование, которое использует блок анализирующих/синтезирующих фильтров с относительно низкой разрешающей способностью по частоте и/или с относительно низкой степенью передискретизации. Например, может применяться блок QMF-фильтров.According to one of the features, the so-called. subband block based harmonic transform can be used to suppress combinational components caused by nonlinear processing of subband signals, i.e. the combinational components in the subbands can be suppressed or reduced by performing nonlinear block-based processing of the subband signals of the harmonic converter. As a result, a harmonic transform can be applied that uses an analysis/synthesis filter bank with a relatively low frequency resolution and/or a relatively low oversampling rate. For example, a block of QMF filters may be used.

Нелинейная обработка на блочной основе системы гармонического преобразования на основе блока поддиапазонов включает обработку временнόго блока комплексных дискретных значений поддиапазонов. Обработка блока комплексных дискретных значений поддиапазонов может включать общеизвестную модификацию фазы комплексных дискретных значений поддиапазонов и суперпозицию нескольких модифицированных дискретных значений для формирования выходного дискретного значения поддиапазона. Такая обработка на блочной основе дает результирующий эффект подавления или снижения комбинационных составляющих, которые в противном случае возникали бы в случае входных сигналов поддиапазонов, включающих несколько синусоид.Nonlinear block-based processing of a subband block-based harmonic transform system involves processing a time block of complex subband discrete values. Processing a block of complex subband samples may include a well-known modification of the phase of the complex subband samples and a superposition of several modified samples to form an output subband sample. This block-based processing has the net effect of suppressing or reducing the combinational components that would otherwise occur with subband input signals comprising multiple sinusoids.

Ввиду того, что для гармонического преобразования на основе блока поддиапазонов могут использоваться блоки анализирующих/синтезирующих фильтров с относительно низкой разрешающей способностью по частоте, а также ввиду того, что может требоваться менее высокая степень передискретизации, гармоническое преобразование, базирующееся на обработке поддиапазонов на блочной основе, может обладать менее высокой вычислительной сложностью по сравнению с высококачественными гармоническими преобразователями, т.е. с гармоническими преобразователями, имеющими высокую разрешающую способность по частоте и использующими обработку на основе дискретного значения. В то же время, экспериментально было показано, что для многих типов звуковых сигналов качество звукового сигнала, которого можно добиться, используя гармоническое преобразование на основе блока поддиапазонов, является почти таким же, как и при использовании гармонического преобразования на основе дискретного значения. Тем не менее, наблюдалось, что качество звукового сигнала, полученного для кратковременных непериодических звуковых сигналов, в общем, снижается по сравнению с качеством звукового сигнала, которое может быть достигнуто высококачественными гармоническими преобразователями, т.е. гармоническими преобразователями, использующими высокую разрешающую способность по частоте. Было установлено, что пониженное качество для кратковременных непериодических сигналов может быть связано с размыванием времени, вызванным обработкой блоков.Because subband-based harmonic transform may use analysis/synthesis filter banks with relatively low frequency resolution, and because a lower degree of oversampling may be required, harmonic transform based on block-based subband processing may have lower computational complexity compared to high-quality harmonic converters, i.e. with harmonic converters having high frequency resolution and using discrete value processing. At the same time, it has been experimentally shown that for many types of audio signals, the quality of the audio signal that can be achieved using a subband block-based harmonic transform is almost the same as using a discrete value-based harmonic transform. However, it has been observed that the audio signal quality obtained for short duration non-periodic audio signals is generally degraded compared to the audio signal quality that can be achieved by high quality harmonic converters, i.e. harmonic converters using high frequency resolution. It was found that the reduced quality for short-term non-periodic signals may be due to time dilution caused by block processing.

В дополнение к поднятым выше вопросам качества, сложность гармонического преобразования на основе блоков поддиапазонов по-прежнему остается более высокой, чем сложность простейших способов HFR на основе SSB. Это так, поскольку для синтеза требуемой полосы пропускания обычно требуется несколько сигналов с различными порядками преобразования. Как правило, каждый порядок преобразования гармонического преобразования на блочной основе требует отличающейся структуры блоков анализирующих и синтезирующих фильтров.In addition to the quality issues raised above, the complexity of harmonic mapping based on subband blocks still remains higher than the complexity of the simplest SSB-based HFR methods. This is so because synthesizing the required bandwidth usually requires multiple signals with different orders transformations. As a rule, each order block-based harmonic transform requires a different structure of analysis and synthesis filter blocks.

Ввиду проведенного выше анализа, существует особенная необходимость в улучшении качества гармонического преобразования на основе блока поддиапазонов для кратковременных непериодических и голосовых сигналов при условии сохранения качества стационарных сигналов. Как будет описываться ниже, улучшение качества может быть достигнуто путем фиксированной, или адаптирующейся к сигналу, модификации нелинейной обработки блоков. Кроме того, существует потребность в дополнительном снижении сложности гармонического преобразования на основе блока поддиапазонов. Как будет описываться ниже, снижение вычислительной сложности может быть достигнуто путем эффективной реализации преобразования нескольких порядков на основе блока поддиапазонов в рамках единственной пары блоков анализирующих и синтезирующих фильтров. В результате для гармонического преобразования нескольких порядков может использоваться один блок анализирующих/синтезирующих фильтров, например, блок QMF-фильтров. Кроме того, для гармонического преобразования (т.е. для первой части HFR на основе гармонического преобразования) и для HFR-обработки (т.е. для второй части HFR на основе гармонического преобразования) может применяться одна и та же пара блоков анализирующих/синтезирующих фильтров, и, таким образом, полная HFR на основе гармонического преобразования может возлагаться на один единственный блок анализирующих/синтезирующих фильтров. Иными словами, на стороне ввода для генерирования ряда сигналов анализируемых поддиапазонов, которые затем поддаются обработке посредством гармонического преобразования и HFR-обработке, может использоваться лишь один единственный блок анализирующих фильтров. В конечном итоге, для генерирования декодированного сигнала на стороне вывода может использоваться лишь один единственный блок синтезирующих фильтров.In view of the above analysis, there is a particular need to improve the quality of subband block-based harmonic transform for short duration non-periodic and voice signals while maintaining the quality of stationary signals. As will be described below, quality improvement can be achieved by fixed, or signal-adaptive, modification of nonlinear block processing. In addition, there is a need to further reduce the complexity of the harmonic transform based on a block of subbands. As will be described below, a reduction in computational complexity can be achieved by efficiently implementing a multi-order transform based on a block of subbands within a single pair of analysis and synthesis filter banks. As a result, for the harmonic transformation several orders, one block of analyzing/synthesizing filters can be used, for example, a block of QMF filters. In addition, the same pair of analyzer/synthesis blocks can be used for the harmonic transform (i.e., the first part of the HFR based on the harmonic transform) and for the HFR processing (i.e., the second part of the HFR based on the harmonic transform). filters, and thus the full harmonic transform-based HFR can be loaded onto a single analysis/synthesis filter bank. In other words, on the input side, only one single analysis filter bank can be used to generate a number of analysis subband signals, which are then subject to harmonic transformation and HFR processing. Ultimately, only one single synthesis filter bank can be used to generate the decoded signal on the output side.

Согласно одной из особенностей, описывается система, сконфигурированная для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала. Система может включать блок анализирующих фильтров, сконфигурированный для создания сигнала анализируемого поддиапазона из входного сигнала. Анализируемый поддиапазон может быть связан с одной из частотных полос входного сигнала. Сигнал анализируемого поддиапазона может включать ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, каждое из которых имеет фазу и амплитуду. Блок анализирующих фильтров может представлять собой блок квадратурных зеркальных фильтров, оконное дискретное преобразование Фурье или вейвлетное преобразование. В частности, блок анализирующих фильтров может представлять собой 64-точечный блок квадратурных зеркальных фильтров. Таким образом, блок анализирующих фильтров может иметь низкую разрешающую способность по частоте.In one aspect, a system is described configured to generate a time-stretched and/or frequency-converted signal from an input signal. The system may include an analysis filter bank configured to create an analysis subband signal from the input signal. The analyzed subband can be associated with one of the frequency bands of the input signal. The analyzed subband signal may include a number of complex-valued analyzed discrete values, each of which has a phase and amplitude. The analysis filter bank may be a quadrature mirror filter bank, a windowed discrete Fourier transform, or a wavelet transform. In particular, the analysis filter bank may be a 64-point quadrature mirror filter bank. Thus, the analysis filter bank may have low frequency resolution.

Блок анализирующих фильтров может применять к входному сигналу шаг анализа по времени, и/или блок анализирующих фильтров может иметь разнос анализируемых частот так, чтобы полоса частот, связанная с сигналом анализируемого поддиапазона имела номинальную ширину , и/или блок анализирующих фильтров мог содержать количество N анализируемых поддиапазонов, N>1, где n - индекс анализируемого поддиапазона, . Следует отметить, что из-за наложения смежных частотных полос фактическая спектральная ширина анализируемого поддиапазона может быть больше . Однако разнос частот между смежными анализируемыми поддиапазонами, как правило, имеет вид разноса анализируемых частот.The analysis filter bank can apply a step to the input signal analysis over time, and/or the block of analyzing filters may have a spacing analyzed frequencies so that the frequency band associated with the signal of the analyzed subband has a nominal width , and/or the block of analyzing filters could contain a number N of analyzed subranges, N > 1, where n is the index of the analyzed subrange, . It should be noted that due to the overlap of adjacent frequency bands, the actual spectral width of the analyzed subband may be greater . However, the frequency spacing between adjacent analyzed subbands, as a rule, has the form separation of analyzed frequencies.

Система может включать модуль обработки поддиапазонов, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона из сигнала анализируемого поддиапазона с использованием коэффициента преобразования поддиапазона и коэффициента S растягивания поддиапазона. По меньшей мере, один из коэффициентов, Q или S, может быть больше единицы. Модуль обработки поддиапазонов может включать экстрактор блоков, сконфигурированный для извлечения кадра, состоящего из L входных дискретных значений, из ряда комплекснозначных анализируемых дискретных значений. Длина L кадра может быть больше единицы, однако, в некоторых вариантах осуществления изобретения длина L кадра может быть равна единице. В альтернативном варианте или в дополнение, экстрактор блоков может быть сконфигурирован для применения величины скачка блока из р дискретных значений к ряду анализируемых дискретных значений перед извлечением следующего кадра, состоящего из L входных дискретных значений. В результате многократного применения величины скачка блока к ряду анализируемых дискретных значений может генерироваться набор кадров, состоящих из входных дискретных значений.The system may include a subband processing module configured to determine a synthesis subband signal from an analysis subband signal using a coefficient subband transformation and subband stretch factor S. At least one of the coefficients, Q or S , may be greater than one. The subband processing module may include a block extractor configured to extract a frame consisting of L input samples from a set of complex-valued parsed samples. The frame length L may be greater than one, however, in some embodiments of the invention, the frame length L may be equal to one. Alternatively or in addition, the block extractor may be configured to apply a block jump value of p samples to a set of samples to be analyzed before extracting the next frame consisting of L input samples. By repeatedly applying the block jump value to a number of samples being analyzed, a set of frames consisting of the input samples can be generated.

Следует отметить, что длина L кадра и/или величина скачка блока р могут представлять собой произвольно выбранные числа и необязательно являются целыми числами. В этом или других случаях, экстрактор блоков может конфигурироваться для интерполяции двух или большего количества анализируемых дискретных значений для получения входного дискретного значения кадра, состоящего из L входных дискретных значений. Например, если длина кадра и/или величина скачка блока являются дробными числами, входное дискретное значение кадра, состоящего из входных дискретных значений, может быть получено путем интерполяции двух или большего количества смежных анализируемых дискретных значений.It should be noted that the frame length L and/or block hop size p may be arbitrary numbers and are not necessarily integers. In this or other cases, the block extractor may be configured to interpolate two or more parsed samples to produce a frame input sample consisting of L input samples. For example, if the frame length and/or block jump amount are fractional numbers, the input sample value of the frame consisting of the input samples can be obtained by interpolating two or more adjacent samples being analyzed.

В альтернативном варианте или в дополнение, экстрактор блоков может конфигурироваться для понижающей дискретизации ряда анализируемых дискретных значений для получения входного дискретного значения кадра, состоящего из L входных дискретных значений. В частности, экстрактор блоков может конфигурироваться для понижающей дискретизации ряда анализируемых дискретных значений с коэффициентом Q преобразования поддиапазона. Таким образом, экстрактор блоков может вносить вклад в гармоническое преобразование и/или растягивание во времени путем выполнения операции понижающей дискретизации.Alternatively or in addition, the block extractor may be configured to downsample a number of analyzed samples to produce a frame input sample consisting of L input samples. In particular, the block extractor may be configured to downsample a number of analyzed samples with a subband conversion factor Q. Thus, the block extractor can contribute to harmonic transformation and/or time stretching by performing a downsampling operation.

Система, и, в частности, модуль обработки поддиапазонов, может включать модуль нелинейной обработки кадров, сконфигурированный для определения кадра, состоящего из обрабатываемых дискретных значений, на основе кадра, состоящего из входных дискретных значений. Определение может повторяться для набора кадров, состоящих из входных дискретных значений, и, таким образом, генерируется набор кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений. Определение может выполняться путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра фазы обрабатываемого дискретного значения - путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения. В частности, блок нелинейной обработки кадров может конфигурироваться для определения фазы обрабатываемого дискретного значения путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения на величину сдвига фазы, которая основывается на предварительно определяемом входном дискретном значении из кадра, состоящего из входных дискретных значений, коэффициенте Q преобразования и коэффициенте S растягивания поддиапазона. Величина сдвига фазы может основываться на предварительно определяемом входном дискретном значении, умноженном на . В частности, величина сдвига фазы может задаваться предварительно определяемым входным дискретным значением, умноженным на , плюс параметр коррекции фазы. Параметр коррекции фазы может определяться экспериментально для ряда входных сигналов, имеющих конкретные акустические свойства.The system, and in particular the subband processing module, may include a nonlinear frame processing module configured to determine a frame of processed samples based on the frame of input samples. The definition may be repeated over a set of frames consisting of the input samples, and thus generating a set of frames consisting of the processed samples. The determination can be performed by determining, for each processed sample value frame, the phase of the processed sample value - by shifting the phase of the corresponding input sample value. In particular, the nonlinear frame processing unit may be configured to determine the phase of the sample being processed by shifting the phase of the corresponding input sample by a phase shift amount that is based on a predetermined input sample from a frame consisting of the input samples, a transform factor Q , and a factor S sub-range stretching. The amount of phase shift may be based on a predetermined input sample value multiplied by . In particular, the amount of phase shift can be specified by a predetermined input discrete value multiplied by , plus parameter phase correction. Parameter phase correction can be determined experimentally for a range of input signals having specific acoustic properties.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предварительно определяемое входное дискретное значение одинаково для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра. В частности, предварительно определяемым входным дискретным значением может являться центральное дискретное значение кадра, состоящего из входных дискретных значений.In one preferred embodiment of the invention, the predetermined input sample value is the same for each frame sample value being processed. In particular, the predetermined input sample may be the central sample of a frame consisting of the input samples.

В альтернативном варианте или в дополнение, определение может выполняться путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра амплитуды обрабатываемого дискретного значения на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды предварительно определяемого входного дискретного значения. В частности, блок нелинейной обработки кадров может конфигурироваться для определения амплитуды обрабатываемого дискретного значения как среднего значения амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды предварительно определяемого входного дискретного значения. Амплитуда обрабатываемого дискретного значения может определяться как геометрическое среднее значение амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды предварительно определяемого входного дискретного значения. Конкретнее, геометрическое среднее значение может определяться как амплитуда соответствующего входного дискретного значения, возведенная в степень , умноженная на амплитуду предварительно определяемого входного дискретного значения, возведенную в степень . Как правило, параметром геометрического взвешивания амплитуды является . Кроме того, параметр геометрического взвешивания амплитуды может являться функцией коэффициента Q преобразования поддиапазона и коэффициента S растягивания поддиапазона. В частности, параметром геометрического взвешивания амплитуды может являться , что в результате приводит к снижению вычислительной сложности.Alternatively or in addition, the determination may be performed by determining, for each processed sample frame, the amplitude of the processed sample based on the amplitude of the corresponding input sample and the amplitude of the predetermined input sample. In particular, the nonlinear frame processing unit may be configured to determine the amplitude of the processed sample as the average of the amplitude of the corresponding input sample and the amplitude of the predetermined input sample. The amplitude of the processed discrete value can be determined as the geometric average of the amplitude of the corresponding input discrete value and the amplitude of the predetermined input discrete value. More specifically, the geometric mean can be defined as the amplitude of the corresponding input sample raised to the power , multiplied by the amplitude of the predetermined input discrete value raised to the power . Typically, the geometric amplitude weighting parameter is . In addition, the geometric amplitude weighting parameter may be a function of the subband transform factor Q and the subband stretch factor S. In particular, the geometric amplitude weighting parameter can be , which results in reduced computational complexity.

Следует отметить, что предварительно определяемое входное дискретное значение, используемое для определения амплитуды обрабатываемого дискретного значения, может отличаться от предварительно определяемого входного дискретного значения, используемого для определения фазы обрабатываемого дискретного значения. Однако в предпочтительном варианте осуществления изобретения оба предварительно определяемых входных дискретных значения одинаковы.It should be noted that the predetermined input sample used to determine the amplitude of the processed sample may be different from the predetermined input sample used to determine the phase of the processed sample. However, in a preferred embodiment of the invention, both predetermined input samples are the same.

В целом, модуль нелинейной обработки кадров может использоваться в системе для управления степенью гармонического преобразования и/или растягивания во времени. Можно показать, что в результате определения амплитуды обрабатываемого дискретного значения из амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды предварительно определяемого входного дискретного значения, может быть улучшена эффективность системы в отношении кратковременных непериодических и/или голосовых сигналов.In general, a nonlinear frame processing module can be used in a system to control the degree of harmonic transformation and/or time stretching. It can be shown that by determining the amplitude of the processed sample from the amplitude of the corresponding input sample and the amplitude of the predetermined input sample, system performance with respect to transient non-periodic and/or voice signals can be improved.

Система, и, в частности модуль нелинейной обработки поддиапазонов, может включать модуль наложения и сложения, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров обрабатываемых дискретных значений. Блок наложения и сложения может применять величину скачка к последовательным кадрам обрабатываемых дискретных значений. Указанная величина скачка может быть равна величине р скачка блока, умноженной на коэффициент S растягивания поддиапазона. Таким образом, модуль наложения и сложения может использоваться в системе для управления степенью растягивания во времени и/или гармонического преобразования.The system, and in particular the nonlinear subband processing module, may include an overlay and addition module configured to determine a synthesis subband signal by overlaying and adding samples from a set of frames of processed samples. The stacker and adder can apply the jump amount to successive frames of processed samples. Said jump amount may be equal to the block jump amount p multiplied by the subband stretch factor S. Thus, the stacker and adder module can be used in the system to control the degree of time stretching and/or harmonic transformation.

Система, и, в частности, модуль обработки поддиапазонов, может включать модуль обработки методом окна, расположенный в восходящем направлении относительно модуля наложения и сложения. Модуль обработки методом окна может конфигурироваться для применения оконной функции к кадру, состоящему из обрабатываемых дискретных значений. Таким образом, оконная функция может применяться к набору кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений, перед операцией наложения и сложения. Оконная функция может иметь длину, которая соответствует длине L кадра. Оконная функция может представлять собой окно Гаусса, косинусное окно, окно вида приподнятый косинус, окно Хэмминга, окно Ханна, прямоугольное окно, окно Бартлетта и/или окно Блекмана. Как правило, оконная функция включает ряд дискретных значений оконной функции, и наложенные и сложенные дискретные значения оконной функции из ряда оконных функций, сдвинутых на величину скачка, могут предусматривать набор дискретных значений, имеющих, в значительной мере, постоянную величину К.The system, and in particular the subband processing module, may include a window processing module located upstream of the overlay and addition module. The windowing module may be configured to apply a windowing function to a frame consisting of the samples being processed. In this way, the windowing function can be applied to a set of frames consisting of processed discrete values before the overlay and addition operation. The window function may have a length that corresponds to the length L of the frame. The window function may be a Gaussian window, a cosine window, a raised cosine window, a Hamming window, a Hann window, a rectangular window, a Bartlett window, and/or a Blackman window. Typically, a window function includes a series of discrete window function values, and superimposed and stacked discrete window function values from a series of window functions, shifted by an amount jump, can provide a set of discrete values that have a largely constant value of K.

Система может включать блок синтезирующих фильтров, сконфигурированный для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из сигнала синтезируемого поддиапазона. Синтезируемый поддиапазон может быть связан с полосой частот растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала. Блок синтезирующих фильтров может представлять собой соответствующий блок фильтров, или преобразование, обратное блоку фильтров, или преобразованию, блока анализирующих фильтров. В частности, блок синтезирующих фильтров может представлять собой 64-точечный блок обратных квадратурных зеркальных фильтров. В одном из вариантов осуществления изобретения блок синтезирующих фильтров применяет к сигналу синтезируемого поддиапазона шаг синтеза по времени, и/или блок синтезирующих фильтров имеет разнос синтезируемых частот, и/или блок синтезирующих фильтров содержит количество М синтезируемых поддиапазонов, , где m - индекс синтезируемого поддиапазона, .The system may include a synthesis filter bank configured to generate a time-stretched and/or frequency-converted signal from the synthesis subband signal. The synthesized subband can be associated with the frequency band of the time-stretched and/or frequency-converted signal. The synthesis filter bank may be the corresponding filter bank, or the inverse transform, of the filter bank, or transform, of the analysis filter bank. In particular, the synthesis filter bank may be a 64-point inverse quadrature mirror filter bank. In one embodiment of the invention, the synthesis filter bank applies a step to the synthesis subband signal synthesis in time, and/or the block of synthesis filters has a spacing synthesized frequencies, and/or the block of synthesis filters contains the number M of synthesized subbands, , where m is the index of the synthesized subband, .

Следует отметить, что, как правило, блок анализирующих фильтров конфигурируется для генерирования ряда сигналов анализируемых поддиапазонов; модуль обработки поддиапазонов конфигурируется для определения ряда сигналов синтезируемых поддиапазонов из ряда сигналов анализируемых поддиапазонов; и блок синтезирующих фильтров конфигурируется для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из ряда сигналов синтезируемых поддиапазонов.It should be noted that, typically, the analysis filter bank is configured to generate a number of analysis subband signals; the subband processing module is configured to determine a number of synthesized subband signals from the number of analyzed subband signals; and the synthesis filter bank is configured to generate a time-stretched and/or frequency-converted signal from a number of synthesis subband signals.

В одном из вариантов осуществления изобретения система может конфигурироваться для генерирования сигнала, который является растянутым во времени с коэффициентом физического растягивания во времени и/или преобразованным по частоте с коэффициентом физического преобразования по частоте. В этом случае коэффициент растягивания поддиапазона может иметь вид , коэффициент преобразования поддиапазона может иметь вид ; и/или индекс n анализируемого поддиапазона, связанный с сигналом анализируемого поддиапазона, и индекс m синтезируемого поддиапазона, связанный с сигналом синтезируемого поддиапазона, могут быть связаны соотношением . Если выражение не является целым числом, n может выбираться как ближайшее, т.е. ближайшее меньшее или большее, целое число к члену .In one embodiment of the invention, the system may be configured to generate a signal that is time-stretched by a factor physical stretching in time and/or converted in frequency with a coefficient physical frequency conversion. In this case, the subband stretching coefficient can have the form , the subband conversion coefficient can have the form ; and/or the analysis subband index n associated with the analysis subband signal and the synthesis subband index m associated with the synthesis subband signal may be related by the relation . If the expression is not an integer, n can be chosen as the closest one, i.e. nearest lesser or greater integer to the term .

Система может включать модуль приема управляющих данных, сконфигурированный для приема управляющих данных, отражающих мгновенные акустические свойства входного сигнала. Указанные мгновенные акустически свойства могут, например, отражаться классификацией входного сигнала по различным классам акустических свойств. Указанные классы могут включать класс переходных свойств для кратковременного непериодического сигнала, и/или класс стационарных свойств - для стационарного сигнала. Система может включать классификатор сигналов или может принимать управляющие данные из классификатора сигналов. Классификатор сигналов может конфигурироваться для анализа мгновенных акустических свойств входного сигнала и/или конфигурироваться для задания управляющих данных, отражающих мгновенные акустические свойства.The system may include a control data receiving module configured to receive control data indicative of instantaneous acoustic properties of the input signal. These instantaneous acoustic properties can, for example, be reflected by classifying the input signal into different classes of acoustic properties. These classes may include a class of transient properties for a short-term non-periodic signal, and/or a class of stationary properties for a stationary signal. The system may include a signal classifier or may receive control data from the signal classifier. The signal classifier may be configured to analyze the instantaneous acoustic properties of the input signal and/or configured to specify control data reflecting the instantaneous acoustic properties.

Модуль обработки поддиапазонов может конфигурироваться для определения сигнала синтезируемого поддиапазона с учетом управляющих данных. В частности, экстрактор блоков может конфигурироваться для задания длины L кадра в соответствии с управляющими данными. В одном из вариантов осуществления изобретения малая длина L кадра устанавливается, если управляющие данные отражают кратковременный непериодический сигнал; и/или большая длина L кадра устанавливается, если управляющие данные отражают стационарный сигнал. Иными словами, длина L кадра может уменьшаться для коротких непериодических частей сигнала по сравнению с длиной L кадра, используемой для стационарных частей сигнала. Таким образом, в модуле обработки поддиапазонов могут учитываться мгновенные акустические свойства входного сигнала. В результате может быть увеличена эффективность системы в отношении коротких непериодических и/или голосовых сигналов.The subband processing module may be configured to determine a synthesis subband signal based on the control data. In particular, the block extractor may be configured to set the frame length L in accordance with the control data. In one embodiment of the invention, a short frame length L is set if the control data reflects a short-term non-periodic signal; and/or a larger frame length L is set if the control data reflects a stationary signal. In other words, the frame length L may be reduced for short non-periodic portions of the signal compared to the frame length L used for stationary portions of the signal. In this way, the subband processing module can take into account the instantaneous acoustic properties of the input signal. As a result, the efficiency of the system with respect to short non-periodic and/or voice signals can be increased.

Как описывалось выше, блок анализирующих фильтров, как правило, конфигурируется для создания ряда сигналов анализируемых поддиапазонов. В частности, блок анализирующих фильтров может конфигурироваться для создания второго сигнала анализируемого поддиапазона из входного сигнала. Указанный второй сигнал анализируемого поддиапазона, как правило, связан с иной частотной полосой входного сигнала, чем сигнал анализируемого поддиапазона. Сигнал второго анализируемого поддиапазона может включать ряд комплекснозначных вторых анализируемых дискретных значений.As described above, the analysis filter bank is typically configured to create a number of analysis subband signals. In particular, the analysis filter bank may be configured to create a second analysis subband signal from the input signal. Said second analysis subband signal is typically associated with a different frequency band of the input signal than the analysis subband signal. The second analysis subband signal may include a number of complex-valued second analysis samples.

Модуль обработки поддиапазонов может включать второй экстрактор блоков, сконфигурированный для извлечения набора вторых входных дискретных значений путем применения величины р скачка блока к ряду вторых анализируемых дискретных значений, т.е. в одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения второй экстрактор блоков применяет длину L=1 кадра. Как правило, каждое второе входное дискретное значение соответствует кадру, состоящему из входных дискретных значений. Это соответствие может относиться к особенностям распределения во времени и/или дискретизации. В частности, второе входное дискретное значение и соответствующий кадр, состоящий из входных дискретных значений, могут относиться к одним и тем же моментам времени входного сигнала.The subband processing module may include a second block extractor configured to extract a set of second input samples by applying a block jump value p to the set of second analyzed samples, i.e. in one preferred embodiment of the invention, the second block extractor applies a frame length L =1. Typically, every second input sample corresponds to a frame consisting of input samples. This correspondence may relate to timing and/or sampling features. In particular, the second input sample and the corresponding frame consisting of the input samples may refer to the same times of the input signal.

Модуль обработки поддиапазонов может включать второй модуль нелинейной обработки кадров, сконфигурированный для определения кадра, состоящего из вторых обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из входных дискретных значений, и соответствующего второго входного дискретного значения. Определение кадра, состоящего из вторых обрабатываемых дискретных значений, может выполняться путем определения для каждого второго обрабатываемого дискретного значения кадра фазы второго обрабатываемого дискретного значения путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения на величину сдвига фазы, которая основывается на соответствующем втором входном дискретном значении, коэффициенте Q преобразования и коэффициенте S растягивания поддиапазона. В частности, сдвиг фазы может выполняться так, как это описывается в настоящем документе, где второе обрабатываемое дискретное значение берется вместо предварительно определяемого входного дискретного значения. Кроме того, определение кадра, состоящего из вторых обрабатываемых дискретных значений, может выполняться путем определения для каждого второго обрабатываемого дискретного значения кадра амплитуды второго обрабатываемого дискретного значения на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды соответствующего второго входного дискретного значения. В частности, амплитуда может определяться так, как это описывается в настоящем документе, где второе обрабатываемое дискретное значение берется вместо предварительно определяемого входного дискретного значения.The subband processing module may include a second nonlinear frame processing module configured to determine a frame consisting of second samples to be processed, from a frame consisting of input samples, and a corresponding second input sample. Determining a frame consisting of second processed samples may be accomplished by determining, for each second processed sample frame, the phase of the second processed sample by shifting the phase of the corresponding input sample by a phase shift amount that is based on the corresponding second input sample, the transformation factor Q and subband stretch factor S. In particular, the phase shift may be performed as described herein, where the second processed sample value is taken in place of a predetermined input sample value. In addition, determining a frame consisting of second processed samples may be performed by determining, for each second processed sample of the frame, the amplitude of the second processed sample based on the amplitude of the corresponding input sample and the amplitude of the corresponding second input sample. In particular, the amplitude may be determined as described herein, where the second processed sample value is taken in place of a predetermined input sample value.

Таким образом, для извлечения кадра, или набора кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений, из кадров, взятых из двух различных сигналов анализируемых поддиапазонов, может использоваться второй модуль нелинейной обработки кадров. Иными словами, отдельный сигнал синтезируемого поддиапазона может быть выведен из двух или большего количества различных сигналов анализируемых поддиапазонов. Как описывается в настоящем документе, это может быть полезно в случае, когда для ряда порядков гармонического преобразования и/или степеней растягивания во времени используется единственная пара блоков анализирующих и синтезирующих фильтров.Thus, a second nonlinear frame processing module may be used to extract a frame, or set of frames, consisting of processed discrete values, from frames taken from two different analysis subband signals. In other words, a single synthesis subband signal may be derived from two or more different analysis subband signals. As described herein, this may be useful when a single pair of analysis and synthesis filter banks is used for a range of harmonic transform orders and/or degrees of time stretching.

С целью определения одного или двух анализируемых поддиапазонов, которые должны вносить вклад в синтезируемый поддиапазон с индексом m, можно учесть соотношение между разрешающей способности по частоте для блоков анализирующих и синтезирующих фильтров. В частности, можно оговорить, что если член является целым числом n, то сигнал синтезируемого поддиапазона может определяться на основе кадра, состоящего из обрабатываемых дискретных значений, т.е. сигнал синтезируемого поддиапазона может определяться из единичного сигнала анализируемого поддиапазона, соответствующего целочисленному индексу n. В альтернативном варианте или в дополнение, можно оговорить, что если член не является целым числом, где n является ближайшим целым числом, то сигнал синтезируемого поддиапазона может определяться на основе кадра, состоящего из вторых обрабатываемых дискретных значений, т.е. сигнал синтезируемого поддиапазона может определяться из двух сигналов анализируемых поддиапазонов, соответствующих ближайшему целочисленному значению индекса n и смежному целочисленному значению индекса. В частности, сигнал второго анализируемого поддиапазона может соответствовать индексу анализируемого поддиапазона n+1 или n-1.In order to determine one or two analysis subbands that should contribute to the synthesized subband with index m , the relationship between the frequency resolution of the analysis and synthesis filter banks can be taken into account. In particular, it can be stipulated that if a member is an integer n , then the synthesized subband signal can be determined on the basis of a frame consisting of processed discrete values, i.e. the signal of the synthesized subband can be determined from a single signal of the analyzed subband, corresponding to the integer index n . Alternatively or in addition, it may be stipulated that if a member is not an integer, where n is the nearest integer, then the synthesis subband signal can be determined based on the frame consisting of the second processed discrete values, i.e. the synthesized subband signal can be determined from two analyzed subband signals corresponding to the nearest integer index value n and the adjacent integer index value. In particular, the second analysis subband signal may correspond to an analysis subband index n +1 or n −1.

Согласно следующей особенности, описана система, сконфигурированная для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала. Эта система особо адаптирована для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала под действием управляющего сигнала и, таким образом, для учета мгновенных акустических свойств входного сигнала. Это может особенно хорошо подходить для улучшения переходной характеристики системы.According to the following feature, a system configured to generate a time-stretched and/or frequency-converted signal from an input signal is described. This system is particularly adapted to generate a time-stretched and/or frequency-converted signal under the influence of a control signal and thus take into account the instantaneous acoustic properties of the input signal. This may be particularly well suited for improving the transient response of a system.

Система может включать модуль приема управляющих данных, сконфигурированный для приема управляющих данных, отражающих мгновенные акустические свойства входного сигнала. Кроме того, система может включать блок анализирующих фильтров, сконфигурированный для создания сигнала анализируемого поддиапазона из входного сигнала; где сигнал анализируемого поддиапазона включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, каждое из которых имеет фазу и амплитуду. Кроме того, система может включать модуль обработки поддиапазонов, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона из сигнала анализируемого поддиапазона с использованием коэффициента Q преобразования поддиапазона, коэффициента S растягивания поддиапазона и управляющих данных. Как правило, по меньшей мере, один из коэффициентов, Q или S, больше единицы.The system may include a control data receiving module configured to receive control data indicative of instantaneous acoustic properties of the input signal. In addition, the system may include an analysis filter bank configured to create an analysis subband signal from the input signal; where the signal of the analyzed subband includes a number of complex-valued analyzed discrete values, each of which has a phase and amplitude. In addition, the system may include a subband processing module configured to determine a synthesis subband signal from an analysis subband signal using a subband transform factor Q , a subband stretch factor S , and control data. Typically, at least one of the coefficients, Q or S , is greater than one.

Модуль обработки поддиапазонов может включать экстрактор блоков, сконфигурированный для извлечения кадра, содержащего L входных дискретных значений, из ряда комплекснозначных анализируемых дискретных значений. Длина L кадра может быть больше единицы. Кроме того, экстрактор блоков может конфигурироваться для задания длины L кадра в соответствии с управляющими данными. Экстрактор блоков также может конфигурироваться для применения величины скачка блока из р дискретных значений к ряду анализируемых дискретных значений перед извлечением следующего кадра, состоящего из L входных дискретных значений; таким образом, генерируется набор кадров, состоящих входных дискретных значений.The subband processing module may include a block extractor configured to extract a frame containing L input samples from a set of complex-valued parsed samples. The frame length L can be greater than one. In addition, the block extractor can be configured to set the frame length L in accordance with the control data. The block extractor may also be configured to apply a block jump value of p samples to a set of samples to be analyzed before extracting the next frame consisting of L input samples; thus, a set of frames consisting of input discrete values is generated.

Как описано выше, модуль обработки поддиапазонов может включать модуль нелинейной обработки кадров, сконфигурированный для определения кадра, состоящего из обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из входных дискретных значений. Это может выполняться путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра фазы обрабатываемого дискретного значения путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения; и путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра амплитуды обрабатываемого дискретного значения на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения.As described above, the subband processing module may include a nonlinear frame processing module configured to determine a frame consisting of processed samples from a frame consisting of input samples. This may be accomplished by determining, for each processed sample value of the frame, the phase of the processed sample value by shifting the phase of the corresponding input sample value; and by determining, for each processed sample value of the frame, the amplitude of the processed sample value based on the amplitude of the corresponding input sample value.

Кроме того, как описывалось выше, система может включать модуль наложения и сложения, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений; и блок синтезирующих фильтров, сконфигурированный для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из сигнала синтезируемого поддиапазона.Additionally, as described above, the system may include an overlay and addition module configured to determine a synthesis subband signal by overlaying and adding samples from a set of frames consisting of processed samples; and a synthesis filter bank configured to generate a time-stretched and/or frequency-converted signal from the synthesis subband signal.

Согласно другой особенности, описана система, сконфигурированная для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала. Система может быть особенно хорошо адаптированной для выполнения ряда операций растягивания во времени и/или преобразования по частоте в единственной паре блоков анализирующих и синтезирующих фильтров. Система может включать блок анализирующих фильтров, сконфигурированный для создания первого и второго сигналов анализируемых поддиапазонов из входного сигнала, где каждый из сигналов поддиапазонов, первого и второго, включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, именуемых, соответственно, первым и вторым анализируемыми дискретными значениями, и каждое анализируемое дискретное значение имеет фазу и амплитуду. Как правило, первый и второй сигналы анализируемых поддиапазонов соответствуют различным полосам частот входного сигнала.In another aspect, a system is described configured to generate a time-stretched and/or frequency-converted signal from an input signal. The system may be particularly well adapted to perform a series of time stretching and/or frequency conversion operations in a single pair of analysis and synthesis filter banks. The system may include an analysis filter bank configured to generate first and second analysis subband signals from an input signal, wherein each of the first and second subband signals includes a number of complex valued analysis samples, referred to, respectively, as the first and second analysis samples, and each the analyzed discrete value has a phase and amplitude. Typically, the first and second signals of the analyzed subbands correspond to different frequency bands of the input signal.

Система также может включать модуль обработки поддиапазонов, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона из первого и второго сигналов анализируемых поддиапазонов с использованием коэффициента Q преобразования поддиапазона и коэффициента S растягивания поддиапазона. Как правило, по меньшей мере, один из коэффициентов, Q или S, больше единицы. Модуль обработки поддиапазонов может включать первый экстрактор блоков, сконфигурированный для извлечения кадра, состоящего из L первых входных дискретных значений, из ряда первых анализируемых дискретных значений; длина кадра L больше единицы. Первый экстрактор блоков может конфигурироваться для применения величины скачка блока из р дискретных значений к ряду первых анализируемых дискретных значений перед извлечением следующего кадра, состоящего из L первых входных дискретных значений; и, таким образом, генерируется набор кадров, состоящих из L первых входных дискретных значений. Кроме того, модуль обработки поддиапазонов может включать второй экстрактор блоков, сконфигурированный для извлечения набора вторых входных дискретных значений путем применения величины скачка блока р к ряду вторых анализируемых дискретных значений; где каждое второе входное дискретное значение соответствует кадру, состоящему из первых входных дискретных значений. Первый и второй экстракторы блоков могут обладать любым из их характерных признаков, описываемых в настоящем документе.The system may also include a subband processing module configured to determine a synthesis subband signal from the first and second analysis subband signals using a subband transform factor Q and a subband stretch factor S. Typically, at least one of the coefficients, Q or S , is greater than one. The subband processing module may include a first block extractor configured to extract a frame consisting of L first input samples from a set of first analyzed samples; frame length L is greater than one. The first block extractor may be configured to apply a block jump amount of p samples to a series of first analyzed samples before extracting the next frame consisting of the L first input samples; and thus a set of frames consisting of the L first input samples is generated. In addition, the subband processing module may include a second block extractor configured to extract a set of second input samples by applying a block jump value p to the set of second analyzed samples; where every second input sample corresponds to a frame consisting of the first input samples. The first and second block extractors may have any of their characteristics described herein.

Модуль обработки поддиапазонов может включать модуль нелинейной обработки кадров, сконфигурированный для определения кадра, состоящего из обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из первых входных дискретных значений, и из соответствующего второго входного дискретного значения. Это может выполняться путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра фазы обрабатываемого дискретного значения - путем сдвига фазы соответствующего первого входного дискретного значения; и/или определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра амплитуды обрабатываемого дискретного значения на основе амплитуды соответствующего первого входного дискретного значения и амплитуды соответствующего второго входного дискретного значения. В частности, модуль нелинейной обработки кадров может конфигурироваться для определения фазы обрабатываемого дискретного значения путем сдвига фазы соответствующего первого входного дискретного значения на величину сдвига фазы, которая основывается на соответствующем втором входном дискретном значении, коэффициенте Q преобразования и коэффициенте S растягивания поддиапазона.The subband processing module may include a nonlinear frame processing module configured to determine a frame consisting of processed samples, a frame consisting of first input samples, and a corresponding second input sample. This may be accomplished by determining, for each processed sample value of the frame, the phase of the processed sample value - by shifting the phase of the corresponding first input sample value; and/or determining, for each processed sample value of the frame, the amplitude of the processed sample value based on the amplitude of the corresponding first input sample value and the amplitude of the corresponding second input sample value. In particular, the nonlinear frame processing module may be configured to determine the phase of the sample being processed by shifting the phase of the corresponding first input sample by a phase shift amount that is based on the corresponding second input sample, the transform factor Q , and the subband stretch factor S.

Кроме того, модуль обработки поддиапазонов может включать модуль наложения и сложения, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений, где модуль наложения и сложения может применять величину скачка к последовательным кадрам, состоящим из обрабатываемых дискретных значений. Величина скачка может быть равна величине скачка блока р, умноженной на коэффициент растягивания поддиапазона S. Наконец, система может включать блок синтезирующих фильтров, сконфигурированный для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из сигнала синтезируемого поддиапазона.In addition, the subband processing module may include an overlay and addition module configured to determine a synthesized subband signal by overlaying and adding samples from a set of frames consisting of the processed samples, where the overlay and addition module may apply a jump amount to successive frames consisting of processed discrete values. The jump size may be equal to the block jump size p multiplied by the subband stretch factor S. Finally, the system may include a synthesis filter bank configured to generate a time-stretched and/or frequency-converted signal from the synthesis subband signal.

Следует отметить, что различные компоненты систем, описываемых в настоящем документе, могут включать любой или все характерные признаки, описываемые в настоящем документе в отношении этих компонентов. Это, в частности, применимо к блокам анализирующих и синтезирующих фильтров, модулю обработки поддиапазонов, модулю нелинейной обработки, экстракторам блоков, модулю наложения и сложения и/или к модулю обработки методом окна, описываемым в различных частях настоящего документа.It should be noted that the various components of the systems described herein may include any or all of the features described herein with respect to those components. This applies in particular to the analysis and synthesis filter banks, subband processing module, nonlinear processing module, block extractors, overlay and addition module, and/or windowing module described in various parts of this document.

Системы, описываемые в настоящем документе, могут включать ряд модулей обработки поддиапазонов. Каждый модуль обработки поддиапазонов может быть сконфигурирован для определения промежуточного сигнала синтезируемого поддиапазона с использования различных коэффициентов Q преобразования поддиапазона и/или различных коэффициентов S растягивания поддиапазона. Системы также могут включать, в нисходящем направлении относительно ряда модулей обработки поддиапазонов и в восходящем направлении относительно блока синтезирующих фильтров, модуль слияния, сконфигурированный для слияния соответствующих промежуточных сигналов синтезируемых поддиапазонов в сигнал синтезируемого поддиапазона. Таким образом, системы могут использоваться для выполнения ряда операций растягивания во времени и/или гармонического преобразования, несмотря на использование лишь единственной пары блоков анализирующих и синтезирующих фильтров.The systems described herein may include a number of subband processing modules. Each subband processing module may be configured to determine an intermediate synthesized subband signal using different subband transform coefficients Q and/or different subband stretch coefficients S. The systems may also include, downstream of a number of subband processing modules and upstream of a synthesis filter bank, a fusion module configured to merge corresponding intermediate synthesis subband signals into a synthesis subband signal. Thus, the systems can be used to perform a number of time stretching and/or harmonic transformation operations, despite using only a single pair of analysis and synthesis filter banks.

Системы могут включать, в восходящем направлении относительно блока анализирующих фильтров, базовый декодер, сконфигурированный для декодирования битового потока во входной сигнал. Системы также могут включать модуль HFR-обработки в нисходящем направлении относительно модуля слияния (если этот модуль слияния присутствует) и в восходящем направлении относительно блока синтезирующих фильтров. Модуль HFR-обработки может конфигурироваться для применения к сигналу синтезируемого поддиапазона информации спектральных полос, извлекаемой из битового потока.Systems may include, upstream of the analysis filter bank, a core decoder configured to decode the bit stream into an input signal. Systems may also include an HFR processing module downstream of the merge module (if the merge module is present) and upstream of the synthesis filter bank. The HFR processing module may be configured to apply spectral band information extracted from the bitstream to the synthesis subband signal.

Согласно другой особенности, описано внешнее устройство, предназначенное для декодирования принимаемого сигнала, включающего, по меньшей мере, низкочастотную составляющую звукового сигнала. Внешнее устройство может включать систему согласно любым особенностям и характерным признакам, описанным в настоящем документе, для генерирования высокочастотной составляющей звукового сигнала из низкочастотной составляющей звукового сигнала.According to another aspect, an external device is described for decoding a received signal including at least a low frequency component of an audio signal. The external device may include a system in accordance with any of the features and characteristics described herein for generating a high frequency component of an audio signal from a low frequency component of an audio signal.

Согласно следующей особенности, описан способ генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала. Данный способ особенно хорошо адаптирован к улучшению переходной характеристики операций растягивания во времени и/или преобразования частоты. Способ может включать этап создания сигнала анализируемого поддиапазона из входного сигнала, где сигнал анализируемого поддиапазона включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, каждое из которых имеет фазу и амплитуду.According to the following feature, a method for generating a time-stretched and/or frequency-converted signal from an input signal is described. This method is particularly well suited to improving the transient response of time stretching and/or frequency conversion operations. The method may include the step of generating an analysis subband signal from an input signal, where the analysis subband signal includes a series of complex valued analysis samples, each of which has a phase and amplitude.

Способ в целом может включать этап определения сигнала синтезируемого поддиапазона из сигнала анализируемого поддиапазона с использованием коэффициента Q преобразования и коэффициента S растягивания поддиапазона. Как правило, по меньшей мере, один из коэффициентов, Q или S, больше единицы. В частности, способ может включать этап извлечения кадра, состоящего из L входных дискретных значений, из ряда комплекснозначных анализируемых дискретных значений, где длина кадра L, как правило, больше единицы. Кроме того, к ряду анализируемых дискретных значений перед извлечением следующего кадра, содержащего L входных дискретных значений, может применяться величина скачка блока из р дискретных значений; таким образом, генерируется набор кадров, состоящих из входных дискретных значений. Кроме того, способ может включать этап определения кадра, состоящего из обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из входных дискретных значений. Это может выполняться путем определения для каждого последовательного дискретного значения кадра фазы обрабатываемого дискретного значения путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения.The method may generally include the step of determining a synthesis subband signal from an analysis subband signal using a transform factor Q and a subband stretch factor S. Typically, at least one of the coefficients, Q or S , is greater than one. In particular, the method may include the step of extracting a frame consisting of L input samples from a set of complex-valued parsed samples, where the frame length L is typically greater than one. In addition, a block jump value of p samples may be applied to the set of samples being analyzed before retrieving the next frame containing L input samples; thus, a set of frames consisting of the input discrete values is generated. In addition, the method may include the step of determining a frame consisting of processed samples from the frame consisting of input samples. This may be accomplished by determining, for each successive frame sample, the phase of the sample being processed by shifting the phase of the corresponding input sample.

В альтернативном варианте или в дополнение, для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра амплитуда обрабатываемого дискретного значения может определяться на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды предварительно определяемого входного дискретного значения.Alternatively or in addition, for each frame sample processed, the amplitude of the processed sample may be determined based on the amplitude of the corresponding input sample and the amplitude of the predetermined input sample.

Способ также может включать этап определения сигнала синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров, состоящий из их обрабатываемых дискретных значений.The method may also include the step of determining a synthesis subband signal by overlaying and adding samples from a set of frames consisting of their processed samples.

В конечном итоге, из сигнала синтезируемого поддиапазона может генерироваться растянутый во времени и/или преобразованный по частоте сигнал.Ultimately, a time-stretched and/or frequency-converted signal can be generated from the synthesized subband signal.

Согласно другой особенности, описан способ генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала. Этот способ особенно хорошо адаптирован для улучшения эффективности операций растягивания во времени и/или преобразования по частоте в сочетании с кратковременными непериодическими входными сигналами. Способ может включать этап приема управляющих данных, отражающих мгновенные акустические свойства входного сигнала. Способ может также включать этап создания сигнала анализируемого поддиапазона из входного сигнала, где сигнал анализируемого поддиапазона включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, каждое из которых имеет фазу и амплитуду.In another aspect, a method for generating a time-stretched and/or frequency-converted signal from an input signal is described. This method is particularly well suited to improve the efficiency of time stretching and/or frequency conversion operations in combination with short-term non-periodic input signals. The method may include the step of receiving control data reflecting instantaneous acoustic properties of the input signal. The method may also include the step of generating an analysis subband signal from an input signal, where the analysis subband signal includes a number of complex valued analysis samples, each of which has a phase and amplitude.

На следующем этапе из сигнала анализируемого поддиапазона с использованием коэффициента Q преобразования поддиапазона, коэффициента S растягивания поддиапазона и управляющих данных может определяться сигнал синтезируемого поддиапазона. Как правило, по меньшей мере, один из коэффициентов, Q или S, больше единицы. В частности, способ может включать этап извлечения кадра, состоящего из L входных дискретных значений, из ряда комплекснозначных анализируемых дискретных значений, где длина L кадра, как правило, больше единицы, и где длина L кадра устанавливается в соответствии с управляющими данными. Кроме того, способ может включать этап применения величины скачка блока из р дискретных значений к ряду анализируемых поддиапазонов перед извлечением следующего кадра, состоящего из L входных дискретных значений, с целью генерирования таким образом набора кадров, состоящих из входных дискретных значений. Затем из кадра, состоящего из входных дискретных значений, может определяться кадр, состоящий из обрабатываемых дискретных значений, путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра фазы обрабатываемого дискретного значения путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения, и амплитуды обрабатываемого дискретного значения - на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения.In the next step, the signal of the synthesized subband can be determined from the signal of the analyzed subband using the subband transformation coefficient Q , the subband stretch coefficient S and control data. Typically, at least one of the coefficients, Q or S , is greater than one. In particular, the method may include the step of extracting a frame consisting of L input samples from a set of complex-valued parsed samples, where the frame length L is typically greater than one, and where the frame length L is set in accordance with the control data. In addition, the method may include the step of applying a jump value of a block of p samples to a number of analyzed subbands before extracting the next frame consisting of the L input samples, thereby generating a set of frames consisting of the input samples. Then, from a frame consisting of input samples, a frame consisting of process samples can be determined by determining for each process sample frame the phase of the process sample by shifting the phase of the corresponding input sample, and the amplitude of the process sample based on the amplitude of the corresponding input discrete value.

Сигнал синтезируемого поддиапазона может определяться путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений, и из сигнала синтезируемого поддиапазона может генерироваться растянутый во времени и/или преобразованный по частоте сигнал.The synthesis subband signal may be determined by overlaying and adding samples from a set of frames consisting of the processed samples, and a time-stretched and/or frequency-converted signal may be generated from the synthesis subband signal.

Согласно следующей особенности, описан способ генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала. Данный метод может являться особенно хорошо адаптированным для выполнения ряда операций растягивания во времени и/или преобразования частоты с использованием единственной пары блоков анализирующих/синтезирующих фильтров. В то же время, способ хорошо адаптирован для обработки кратковременных непериодических входных сигналов. Способ может включать этап создания первого и второго сигналов анализируемых поддиапазонов из входного сигнала, где каждый из сигналов анализируемых поддиапазонов, первый и второй, включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, именуемых, соответственно, первым и вторым анализируемыми дискретными значениями, где каждое анализируемое дискретное значение имеет фазу и амплитуду.According to the following feature, a method for generating a time-stretched and/or frequency-converted signal from an input signal is described. The technique may be particularly well adapted to perform a series of time stretching and/or frequency conversion operations using a single pair of analysis/synthesis filter banks. At the same time, the method is well adapted for processing short-term non-periodic input signals. The method may include the step of generating first and second analysis subband signals from an input signal, wherein each of the first and second analysis subband signals includes a number of complex valued analysis samples, referred to, respectively, as first and second analysis samples, wherein each analysis sample has phase and amplitude.

Кроме того, способ может включать этап определения сигнала синтезируемого поддиапазона из первого и второго сигналов анализируемых поддиапазонов с использованием коэффициента Q преобразования поддиапазона и коэффициента S растягивания поддиапазона, где, по меньшей мере, один из коэффициентов, Q или S, как правило, больше единицы. В частности способ может включать этап извлечения кадра, состоящего из L первых входных дискретных значений, из ряда первых анализируемых дискретных значений, где длина кадра L, как правило, больше единицы. К ряду первых анализируемых дискретных значений перед извлечением следующего кадра, состоящего из L первых входных дискретных значений, может применяться величина скачка блока из р дискретных значений с целью генерирования таким образом набора кадров, состоящих из первых входных дискретных значений. Способ может также включать этап извлечения набора вторых входных дискретных значений путем применения величины скачка блока р к ряду вторых анализируемых дискретных значений, где каждое второе исходное дискретное значение соответствует кадру, состоящему из первых входных дискретных значений.Additionally, the method may include the step of determining a synthesis subband signal from the first and second analysis subband signals using a subband transform coefficient Q and a subband stretch coefficient S , wherein at least one of the coefficients, Q or S , is typically greater than one. In particular, the method may include the step of extracting a frame consisting of L first input samples from a set of first analyzed samples, where the frame length L is typically greater than one. A block jump value of P samples may be applied to the set of first samples analyzed before extracting the next frame consisting of the L first input samples, thereby generating a set of frames consisting of the first input samples. The method may also include the step of retrieving a set of second input samples by applying a block jump value p to a set of second analyzed samples, where each second original sample corresponds to a frame consisting of the first input samples.

Способ продолжается определением кадра, состоящего из обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из первых входных дискретных значений, и из соответствующего второго входного дискретного значения. Это может выполняться путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра фазы обрабатываемого дискретного значения - путем сдвига фазы соответствующего первого входного дискретного значения, и амплитуды обрабатываемого дискретного значения - на основе амплитуды соответствующего первого входного дискретного значения и амплитуды соответствующего второго входного дискретного значения.The method continues by defining a frame consisting of the samples to be processed, a frame consisting of the first input samples, and a corresponding second input sample. This can be done by determining, for each sampled value of the frame, the phase of the processed sample value - by shifting the phase of the corresponding first input sample value, and the amplitude of the processed discrete value - based on the amplitude of the corresponding first input discrete value and the amplitude of the corresponding second input discrete value.

Затем путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений, может определяться сигнал синтезируемого поддиапазона. В конечном итоге, из сигнала синтезируемого поддиапазона может генерироваться растянутый во времени и/или преобразованный по частоте сигнал.The synthesized subband signal can then be determined by superimposing and adding the samples from a set of frames consisting of the processed samples. Ultimately, a time-stretched and/or frequency-converted signal can be generated from the synthesized subband signal.

Согласно другой особенности, описана программа, реализованная программно. Программа, реализованная программно, может быть адаптирована для исполнения на процессоре и для выполнения этапов способа и/или реализации особенностей и характерных признаков, описываемых в настоящем документе, при осуществлении на вычислительном устройстве.According to another feature, a program implemented in software is described. The program, implemented in software, may be adapted to be executed on a processor and to perform the method steps and/or implement the features and characteristics described herein when implemented on a computing device.

Согласно другой особенности, описан носитель данных. Носитель данных может включать программу, реализованную программно, адаптированную для исполнения на процессоре и для выполнения этапов способа и/или реализации особенностей и характерных признаков, описываемых в настоящем документе, при осуществлении на вычислительном устройстве.According to another feature, a storage medium is described. The storage medium may include a program implemented in software adapted for execution on a processor and for performing the steps of the method and/or implementing the features and characteristics described herein when implemented on a computing device.

Согласно другой особенности, описан компьютерный программный продукт. Компьютерный программный продукт может включать исполняемые команды для выполнения этапов способа и/или для реализации особенностей и характерных признаков, описываемых в настоящем документе, при исполнении на компьютере.In another aspect, a computer program product is described. The computer program product may include executable instructions for performing method steps and/or for implementing the features and characteristics described herein when executed on a computer.

Следует отметить, что способы и системы, включая предпочтительные варианты их осуществления, в том виде, как они описаны в настоящей патентной заявке, могут использоваться по отдельности или в сочетании с другими способами и системами, раскрытыми в данном документе. Кроме того, все особенности способов и систем, описанных в настоящей патентной заявке, могут произвольно комбинироваться. В частности, характерные признаки формулы изобретения могут произвольным образом комбинироваться друг с другом.It should be noted that the methods and systems, including preferred embodiments thereof, as described in this patent application may be used alone or in combination with other methods and systems disclosed herein. In addition, all features of the methods and systems described in this patent application can be arbitrarily combined. In particular, the characteristic features of the claims can be combined with each other in any way.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

Настоящее изобретение будет описано ниже посредством иллюстративных примеров, не ограничивающих объем или дух изобретения, с отсылкой к сопроводительным графическим материалам, где:The present invention will be described below by way of illustrative examples, without limiting the scope or spirit of the invention, with reference to the accompanying drawings, wherein:

фиг. 1 иллюстрирует принцип примера гармонического преобразования на основе блока поддиапазонов;fig. 1 illustrates the principle of an example of harmonic transform based on a block of subbands;

фиг. 2 иллюстрирует принцип работы примера нелинейной обработки блока поддиапазонов с одним входным поддиапазоном;fig. 2 illustrates the operating principle of an example of nonlinear processing of a subband block with one input subband;

фиг. 3 иллюстрирует принцип работы примера нелинейной обработки блока поддиапазонов с двумя входными поддиапазонами;fig. 3 illustrates the operating principle of an example of nonlinear processing of a subband block with two input subbands;

фиг. 4 иллюстрирует пример сценария применения преобразования на основе блока поддиапазонов с использованием нескольких порядков преобразования в аудиокодеке, усиленном HFR;fig. 4 illustrates an example scenario for applying subband block based transform using multiple transform orders in an HFR enhanced audio codec;

фиг. 5 иллюстрирует пример сценария работы преобразования нескольких порядков на основе блока поддиапазонов, применяющего отдельный блок анализирующих фильтров для каждого порядка преобразования;fig. 5 illustrates an example of a multi-order transform operation scenario based on a subband block, applying a separate parsing filter block for each transform order;

фиг. 6 иллюстрирует пример сценария эффективной работы преобразования нескольких порядков на основе блока поддиапазонов, применяющего единственный 64-полосный блок QMF-фильтров; иfig. 6 illustrates an example scenario for efficient operation of a multi-order transform based on a subband block using a single 64-band QMF filter bank; And

фиг. 7 иллюстрирует переходную характеристику для растягивания примера звукового сигнала во времени в два раза на основе блока поддиапазонов.fig. 7 illustrates the transient response for time-stretching an example audio signal by a factor of two based on a block of subbands.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF PREFERRED OPTIONS FOR IMPLEMENTING THE INVENTION

Описываемые ниже варианты осуществления изобретения являются единственно иллюстрациями принципов настоящего изобретения для улучшенного гармонического преобразования на основе блока поддиапазонов. Следует понимать, что модификации и изменения расположений и деталей, описанных в настоящем документе, будут понятны специалистам в данной области. Поэтому намерение заключается в том, чтобы ограничиваться только объемом предстоящей формулы изобретения, а не конкретными деталями, представленными в настоящем документе с целью описания и разъяснения вариантов осуществления изобретения.The embodiments described below are solely illustrative of the principles of the present invention for improved harmonic mapping based on a subband block. It should be understood that modifications and changes to the arrangements and details described herein will be apparent to those skilled in the art. It is therefore intended to be limited only by the scope of the forthcoming claims and not by the specific details presented herein for the purpose of describing and explaining embodiments of the invention.

Фиг. 1 иллюстрирует принцип примера преобразования, растягивания во времени или комбинации преобразования и растягивания во времени на основе блока поддиапазонов. Входной сигнал во временной области подается в блок 101 анализирующих фильтров, который создает несколько, или ряд, комплекснозначных сигналов поддиапазонов. Указанный ряд сигналов поддиапазонов подается в блок 102 обработки поддиапазонов, на работу которого оказывают влияние управляющие данные 104. Каждый выходной поддиапазон блока 102 обработки поддиапазонов может быть получен как путем обработки одного, так и путем обработки двух входных поддиапазонов, или даже путем суперпозиции результата для нескольких указанных обрабатываемых поддиапазонов. Несколько, или ряд, комплекснозначных выходных поддиапазонов подается в блок 103 синтезирующих фильтров, который, в свою очередь, выводит модифицированный сигнал во временной области. Управляющие данные 104 способствуют улучшению качества модифицированного сигнала во временной области для некоторых типов сигналов. Управляющие данные 104 могут быть связаны с сигналом во временной области. В частности, управляющие данные 104 могут быть связаны с типом сигнала во временной области, или зависеть от типа сигнала во временной области, подаваемого в блок 101 анализирующих фильтров. Например, управляющие данные 104 могут указывать на то, является ли сигнал во временной области, или мгновенный отрывок сигнала во временной области, стационарным сигналом, или сигнал во временной области представляет собой кратковременный непериодический сигнал.Fig. 1 illustrates the principle of an example of transform, time stretching, or a combination of transform and time stretching based on a block of subbands. The time domain input signal is fed to an analysis filter bank 101, which produces several, or a series, of complex-valued subband signals. This series of subband signals is supplied to a subband processing unit 102, the operation of which is influenced by the control data 104. Each output subband of the subband processing unit 102 can be obtained either by processing one or by processing two input subbands, or even by superposing the result for several specified processed subranges. Several, or a series, of complex-valued output subbands are supplied to a synthesis filter bank 103, which in turn outputs a modified time domain signal. Control data 104 helps improve the quality of the modified time domain signal for some signal types. Control data 104 may be associated with a time domain signal. In particular, the control data 104 may be related to the type of the time domain signal, or dependent on the type of the time domain signal supplied to the analysis filter block 101. For example, control data 104 may indicate whether a time domain signal, or an instantaneous portion of a time domain signal, is a stationary signal, or whether the time domain signal is a transient non-periodic signal.

Фиг. 2 иллюстрирует принцип работы примера нелинейной обработки 102 блока поддиапазонов с одним входным поддиапазоном. При заданных целевых значениях физического растягивания во времени и/или преобразования, и физических параметрах блоков 101 и 103 анализирующих и синтезирующих фильтров, можно вывести время растягивания поддиапазона и параметры преобразования, а также индекс исходного поддиапазона, который также может именоваться индексом анализируемого поддиапазона, для каждого индекса целевого поддиапазона, который также может именоваться индексом синтезируемого поддиапазона. Целью обработки блока поддиапазонов является реализация соответствующего преобразования, растягивания во времени или комбинации преобразования и растягивания во времени комплекснозначного сигнала исходного поддиапазона с целью генерирования сигнала целевого поддиапазона.Fig. 2 illustrates the operating principle of an example nonlinear subband block processing 102 with a single input subband. Given the target values of the physical time stretching and/or transformation, and the physical parameters of the analysis and synthesis filter blocks 101 and 103, it is possible to derive the subband stretching time and transformation parameters, as well as the source subband index, which may also be referred to as the analyzed subband index, for each target subband index, which may also be referred to as the synthesized subband index. The purpose of subband block processing is to implement appropriate transformation, time stretching, or a combination of transformation and time stretching of a complex-valued source subband signal to generate a target subband signal.

При нелинейной обработке 102 блока поддиапазонов экстрактор 201 блока дискретизирует состоящий из дискретных значений кадр конечного размера из комплекснозначного входного сигнала. Кадр может определяться положением входного указателя и коэффициентом преобразования поддиапазона. Указанный кадр подвергается нелинейной обработке в модуле 202 нелинейной обработки, а затем обрабатывается методом окна конечной длины в модуле 203. Окно 203 может представлять собой окно Гаусса, косинусное окно, окно Хэмминга, окно Ханна, прямоугольное окно, окно Бартлетта, окно Блекмана и т.д. Результирующие дискретные значения складываются с предыдущими выходными дискретными значениями в модуле 204 наложения и сложения, где положение выходного кадра может определяться положением выходного указателя. Входной указатель имеет фиксированную величину приращения, также называемую величиной скачка блока, и выходной указатель имеет приращение, равное приращению исходного указателя, с коэффициентом, соответствующим коэффициенту растягивания поддиапазона, т.е. величина скачка блока умножается на коэффициент растягивания поддиапазона. Повторение этой цепочки операций будет генерировать выходной сигнал с длительностью, равной длительности входного сигнала поддиапазона, с коэффициентом, соответствующим коэффициенту растягивания поддиапазона (вплоть до длины окна синтеза), и с комплексными частотами, преобразованными с коэффициентом преобразования поддиапазона.In nonlinear subband block processing 102, block extractor 201 samples a finite-size discrete frame from a complex-valued input signal. The frame may be determined by the position of the input pointer and the subband conversion factor. The frame is subjected to nonlinear processing in the nonlinear processing module 202, and then processed by a finite length window method in the module 203. The window 203 may be a Gaussian window, a cosine window, a Hamming window, a Hann window, a rectangular window, a Bartlett window, a Blackman window, etc. d. The resulting samples are added to the previous output samples in an overlay and addition module 204, where the position of the output frame may be determined by the position of the output pointer. The input pointer has a fixed increment amount, also called the block jump value, and the output pointer has an increment equal to the increment of the original pointer, with a factor corresponding to the subband stretch factor, i.e. The block jump value is multiplied by the subband stretch factor. Repeating this chain of operations will generate an output signal with a duration equal to the duration of the input subband signal, with a factor corresponding to the subband stretch factor (up to the length of the synthesis window), and with complex frequencies converted with the subband conversion factor.

Управляющие данные 104 могут оказывать воздействие на нелинейную обработку 102 на блочной основе любого из обрабатываемых блоков 201, 202, 203, 204. В частности, управляющие данные 104 могут управлять длиной блоков, извлекаемых экстрактором 201 блоков. В одном из вариантов осуществления изобретения длина блока уменьшается, если управляющие данные 104 указывают на то, что сигнал во временной области представляет собой кратковременный непериодический сигнал, в то время как длина блока увеличивается или поддерживается на более высоком уровне, если управляющие данные 104 указывают на то, что сигнал во временной области является стационарным сигналом. В альтернативном варианте или в дополнение, управляющие данные 104 могут воздействовать на модуль 202 нелинейной обработки, например, на параметры, используемые в модуле 202 нелинейной обработки, и/или на модуль 203 обработки методом окна, например, на окно, используемое блоком 203 обработки методом окна.Control data 104 may influence non-linear block-based processing 102 of any of the blocks 201, 202, 203, 204 being processed. In particular, control data 104 may control the length of blocks extracted by block extractor 201. In one embodiment of the invention, the block length is reduced if control data 104 indicates that the time domain signal is a short-term non-periodic signal, while the block length is increased or maintained at a higher level if control data 104 indicates that that the time domain signal is a stationary signal. Alternatively or in addition, the control data 104 may affect the nonlinear processing unit 202, such as the parameters used in the nonlinear processing unit 202, and/or the window processing unit 203, such as the window used by the method processing unit 203. window.

Фиг. 3 иллюстрирует принцип работы примера нелинейной обработки 102 блока поддиапазонов с двумя входными поддиапазонами. При заданных целевых значениях физического растягивания во времени и преобразования, и физических параметрах блоков 102 и 103 анализирующих и синтезирующих фильтров выводятся параметры растягивания во времени и преобразования поддиапазона, а также два индекса исходных поддиапазонов - для каждого индекса целевого поддиапазона. Целью обработки блока поддиапазонов является реализация соответствующего преобразования, растягивания во времени или сочетания преобразования и растягивания во времени для комбинации двух комплекснозначных сигналов исходных поддиапазонов с целью генерирования сигнала целевого поддиапазона. Экстрактор 301-1 блоков дискретизирует кадр конечного размера, состоящий из дискретных значений из первого комплекснозначного исходного поддиапазона, и экстрактор 301-2 блоков дискретизирует кадр конечного размера, состоящий из дискретных значений из второго комплекснозначного исходного поддиапазона. В одном из вариантов осуществления изобретения один из экстракторов 301-1 и 301-2 блоков может генерировать единственное дискретное значение поддиапазона, т.е. один из экстракторов 301-1 и 301-2 блоков может применять длину блока, равную одному дискретному значению. Кадры могут определяться общим положением входного указателя и коэффициентом преобразования поддиапазона. Два кадра, извлекаемые, соответственно, экстракторами 301-1 и 301-2 блоков подвергаются нелинейной обработке в модуле 302. Модуль 302 нелинейной обработки, как правило, генерирует из двух входных кадров единственный выходной кадр. Затем выходной кадр обрабатывается методом окна конечной длины в модуле 203. Описанный выше процесс повторяется для набора кадров, которые генерируются из набора кадров, извлекаемых из двух сигналов поддиапазонов с использованием величины скачка блока. Набор выходных кадров накладывается и складывается в модуле 204 наложения и сложения. Повторение этой цепочки операций будет генерировать выходной сигнал с длительностью, которая равна длительности самого длинного из двух сигналов входных поддиапазонов с коэффициентом растягивания поддиапазона (вплоть до длины окна синтеза). В случае если два сигнала входных поддиапазонов несут одинаковые частоты, выходной сигнал будет иметь комплексные частоты, преобразованные c коэффициентом преобразования поддиапазона.Fig. 3 illustrates the operating principle of an example nonlinear subband block processing 102 with two input subbands. Given the physical time stretch and transform target values, and the physical parameters of the analysis and synthesis filter blocks 102 and 103, the time stretch and subband transform parameters are output, as well as two source subband indices for each target subband index. The purpose of subband block processing is to implement appropriate transform, time stretching, or a combination of transform and time stretching to combine two complex-valued source subband signals to generate a target subband signal. Block extractor 301-1 samples a finite-size frame consisting of samples from the first complex-valued source subband, and block extractor 301-2 samples a finite-size frame consisting of samples from the second complex-valued source subrange. In one embodiment, one of the block extractors 301-1 and 301-2 may generate a single discrete subband value, i.e. one of the block extractors 301-1 and 301-2 may apply a block length equal to one discrete value. Frames may be determined by the overall position of the input pointer and the subband conversion factor. The two frames extracted by block extractors 301-1 and 301-2, respectively, are subject to non-linear processing in module 302. Non-linear processing module 302 typically generates a single output frame from two input frames. The output frame is then processed by a finite length window method in module 203. The above process is repeated for a set of frames that are generated from a set of frames extracted from the two subband signals using the block hop value. The set of output frames is superimposed and folded in the superposition and addition module 204. Repeating this chain of operations will generate an output signal with a duration that is equal to the duration of the longest of the two input subband signals with a subband stretch factor (up to the length of the synthesis window). If two input subband signals carry the same frequencies, the output signal will have complex frequencies converted by the subband conversion factor.

Как описывалось в контексте фиг. 2, управляющие данные 104 могут использоваться для модификации работы различных блоков нелинейной обработки 102, например, работы экстракторов 301-1 и 301-2 блоков. Кроме того, следует отметить, что описанные выше операции, как правило, выполняются для всех сигналов анализируемых поддиапазонов, создаваемых блоком 101 анализирующих фильтров, и для всех сигналов синтезируемых поддиапазонов, которые являются входными в блок 103 синтезирующих фильтров.As described in the context of FIG. 2, control data 104 may be used to modify the operation of various nonlinear processing blocks 102, such as the operation of extractor blocks 301-1 and 301-2. In addition, it should be noted that the operations described above are generally performed for all analysis subband signals produced by the analysis filter bank 101, and for all synthesis subband signals that are input to the synthesis filter bank 103.

В нижеследующем описании с отсылками к фиг. 1 - 3 и путем добавления соответствующей математической терминологии будет дано описание принципов растягивания во времени и преобразования на основе блока поддиапазонов.In the following description with reference to FIGS. 1 - 3 and by adding appropriate mathematical terminology, a description of the principles of time stretching and subband block based transformation will be given.

Двумя главными параметрами конфигурации гармонического преобразователя и/или устройства растягивания во времени в целом являются:The two main configuration parameters for a harmonic converter and/or time stretch device in general are:

- требуемый коэффициент физического растягивания во времени; и - required coefficient of physical stretching over time; And

- требуемый коэффициент физического преобразования. - required physical conversion coefficient.

Блоки фильтров 101 и 103 могут относиться к любому модулированному типу с комплексной экспонентой, такому как, например, QMF или оконное DFT, или вейвлетное преобразование. Блок 101 анализирующих фильтров и блок 103 синтезирующих фильтров в модуляции могут быть скомпонованы равномерно или неравномерно и могут определяться из широкого диапазона фильтров-прототипов и/или окон. Несмотря на то, что все указанные вторые порядки выбора оказывают влияние на такие детали последующего проектирования, как коррекции фаз и управление отображением поддиапазонов, главные параметры проектирования системы для обработки поддиапазонов, как правило, могут быть выведены из знания двух отношений - и - для приводимых ниже четырех параметров блока фильтров, каждый из которых измеряется в физических единицах измерения. В приведенных выше отношениях:Filter banks 101 and 103 may be of any complex exponential modulated type, such as, for example, QMF or windowed DFT, or wavelet transform. The analysis filter bank 101 and the synthesis filter bank 103 in modulation can be arranged uniformly or non-uniformly and can be determined from a wide range of prototype filters and/or windows. Although all of these second-order choices have an impact on subsequent design details such as phase corrections and subband display control, the major system design parameters for subband processing can generally be inferred from knowledge of two relationships - And - for the four filter block parameters given below, each of which is measured in physical units. In the above respects:

-шаг по времени дискретного значения поддиапазона, или шаг по времени блока 101 анализирующих фильтров (например, измеряемый в секундах [c]); - time step of the discrete value of the sub-range, or time step of the block 101 of analyzing filters (for example, measured in seconds [s]);

- разнос частот поддиапазонов блока 101 анализирующих фильтров (например, измеряемый в Герцах [1/c]); - the frequency spacing of the sub-bands of the block 101 of the analyzing filters (for example, measured in Hertz [1/s]);

-шаг по времени дискретного значения поддиапазона, или шаг по времени блока 103 синтезирующих фильтров (например, измеряемый в секундах [c]); и - time step of the discrete subband value, or time step of the synthesis filter block 103 (for example, measured in seconds [s]); And

- разнос частот поддиапазонов блока 103 синтезирующих фильтров (например, измеряемый в Герцах [1/c]). is the frequency spacing of the subbands of the synthesis filter block 103 (for example, measured in Hertz [1/s]).

Для конфигурирования модуля 102 обработки поддиапазонов необходимо вычислить следующие параметры:To configure the subband processing module 102, the following parameters must be calculated:

S - коэффициент растягивания поддиапазона, т.е. коэффициент растягивания, который применяется в модуле 102 обработки поддиапазонов с целью достижение общего физического растягивания во времени сигнала во временной области с коэффициентом ;S - subband stretching coefficient, i.e. a stretch factor that is applied in the subband processing module 102 to achieve an overall physical time stretch of the time domain signal by a factor ;

Q - коэффициент преобразования поддиапазона, т.е. коэффициент преобразования, который применяется в модуле 102 обработки поддиапазонов с целью достижения общего физического преобразования сигнала во временной области с коэффициентом ; иQ - subband conversion coefficient, i.e. a conversion factor that is applied in the subband processing module 102 to achieve an overall physical conversion of the time domain signal with a factor ; And

• соответствие между индексами исходных и целевых поддиапазонов, где n обозначает индекс анализируемого поддиапазона, входящего в модуль 102 обработки поддиапазонов, и m обозначает соответствующий синтезируемый поддиапазон на выходе модуля 102 обработки поддиапазонов.• correspondence between the indices of the source and target subbands, where n denotes the index of the analyzed subband included in the subband processing module 102, and m denotes the corresponding synthesized subband at the output of the subband processing module 102.

При определении коэффициента S растягивания поддиапазонов наблюдалось, что входной сигнал в блок 101 синтезирующих фильтров с физической длительностью D соответствует количеству дискретных значений анализируемых поддиапазонов на входе в модуль 102 обработки поддиапазонов. Эти дискретных значений будут растягиваться в дискретных значений модулем 102 обработки поддиапазонов, который применяет коэффициент S растягивания поддиапазона. На выходе блока 102 синтезирующих фильтров эти дискретных значений приводят к выходному сигналу, имеющему физическую длительность . Поскольку последняя указанная длительность должна совпадать с заданной величиной , т.е. поскольку длительность выходного сигнала во временной области должна быть растянута во времени по сравнению с входным сигналом во временной области c коэффициентом физического растягивания во времени , получается следующее правило проектирования:When determining the subband stretching coefficient S, it was observed that the input signal to the synthesizing filter block 101 with a physical duration D corresponds to the number discrete values of the analyzed subranges at the input to the subrange processing module 102. These discrete values will be stretched into discrete values by subband processing module 102, which applies the subband stretch factor S. At the output of the synthesis filter block 102, these discrete values lead to an output signal having a physical duration . Since the last specified duration must match the specified value , i.e. because the duration of the output time domain signal must be time stretched compared to the input time domain signal by a physical time stretch factor , the following design rule is obtained:

. (1) . (1)

Для того чтобы определить коэффициент преобразования поддиапазона Q, который применяется в модуле 102 обработки поддиапазонов с целью достижения физического преобразования , наблюдается, что входная синусоида в блок 101 анализирующих фильтров с физической частотой будет приводить к комплексному сигналу анализируемого поддиапазона с зависящей от дискретного времени частотой , и главный вклад вносится в анализируемый поддиапазон с индексом . Выходная синусоида на выходе блока 103 синтезирующих фильтров с требуемой преобразованной физической частотой будет генерироваться путем снабжения синтезируемого поддиапазона индексом c комплексным сигналом поддиапазона с дискретной частотой . В данном контексте следует проявлять осторожность во избежание синтеза ступенчатых выходных частот, отличающихся от . Как правило, этого можно избежать путем создания соответствующих вторых порядков выбора так, как это обсуждалось выше, например, путем выбора соответствующих блоков анализирующих/синтезирующих фильтров. Дискретная частота на выходе модуля 102 обработки поддиапазонов должна соответствовать зависящей от дискретного времени частоте на входе модуля 102 обработки поддиапазонов, умноженной на коэффициент Q преобразования поддиапазона. Т.е. путем приравнивания и можно определить соотношение между коэффициентом физического преобразования и коэффициентом Q преобразования поддиапазона:In order to determine the subband conversion factor Q which is applied in the subband processing unit 102 to achieve physical conversion , it is observed that the input sinusoid to the analyzing filter block 101 with a physical frequency will lead to a complex signal of the analyzed subband with a frequency dependent on discrete time , and the main contribution is made to the analyzed subrange with the index . Output sinusoid at the output of synthesis filter block 103 with the required converted physical frequency will be generated by supplying the synthesized subrange with an index with a complex subband signal with a discrete frequency . In this context, care should be taken to avoid synthesizing stepped output frequencies other than . Typically, this can be avoided by creating appropriate second order selections as discussed above, for example by selecting appropriate analysis/synthesis filter banks. Discrete frequency at the output of the subband processing module 102 must correspond to a discrete time-dependent frequency at the input of the subband processing module 102, multiplied by the subband conversion factor Q. Those. by equating And it is possible to determine the relationship between the coefficient physical conversion and subband conversion coefficient Q :

. (2) . (2)

Аналогично, соответствующий индекс исходного, или анализируемого, поддиапазона n модуля 102 обработки поддиапазонов для индекса заданного целевого, или синтезируемого, поддиапазона m должен подчиняться соотношению:Likewise, the corresponding index of the source, or analyzed, subband n of the subband processing module 102 for the index of a given target, or synthesized, subband m must obey the relation:

. (3) . (3)

В одном из вариантов осуществления изобретения принимается, что , т.е. разнос частот блока 103 синтезирующих фильтров соответствует разносу частот блока 101 анализирующих фильтров, умноженному на коэффициент физического преобразования, и может применяться взаимно однозначное отображение индекса анализируемого поддиапазона в индекс синтезируемого поддиапазона, n=m. В других вариантах осуществления изобретения отображение индекса поддиапазона может зависеть от деталей параметров блока фильтров. В частности, если отношение разносов частот блока 103 синтезирующих фильтров и блока 101 анализирующих фильтров отличается от коэффициента физического преобразования, для данного целевого поддиапазона могут быть заданы один или два исходных поддиапазона. В случае двух исходных поддиапазонов может оказаться более предпочтительным использование двух смежных исходных поддиапазонов, соответственно, с индексами n и n+1. То есть первый и второй исходные поддиапазоны задаются как , или .In one embodiment of the invention it is assumed that , i.e. the frequency spacing of the synthesis filter bank 103 corresponds to the frequency spacing of the analysis filter bank 101 multiplied by the physical conversion factor, and a one-to-one mapping of the analysis subband index to the synthesis subband index, n = m , can be applied. In other embodiments of the invention, the subband index display may depend on details of the filter bank parameters. In particular, if the ratio of the frequency spacings of the synthesis filter bank 103 and the analysis filter bank 101 differs from the coefficient physical transformation, one or two source subbands can be specified for a given target subband. In the case of two source subbands, it may be preferable to use two adjacent source subbands, respectively, with indexes n and n +1. That is, the first and second source subbands are specified as , or .

Обработка поддиапазонов по фиг. 2 с единичным исходным поддиапазоном будет описана ниже как функция параметров обработки поддиапазона S и Q. Пусть - входной сигнал в экстрактор 201, блоков и пусть р - входной шаг блока. Т.е. - это комплекснозначный сигнал поддиапазона для анализируемого поддиапазона с индексом n. Блок, извлекаемый экстрактором 201 блоков, можно без потери общности рассматривать как определяемый L=2R+1 дискретных значений:Processing of subbands according to FIG. 2 with a single source subband will be described below as a function of the subband processing parameters S and Q. Let is the input signal to the extractor 201, blocks, and let p be the input step of the block. Those. is the complex-valued subband signal for the analyzed subband with index n . The block extracted by block extractor 201 can be considered, without loss of generality, to be defined by L =2 R +1 discrete values:

, (4) , (4)

где целое число l - счетный индекс блока, L - длина блока, и R - целое число, R>0. Отметим, что при блок извлекается из последовательных дискретных значений, а при понижающая дискретизация выполняется так, чтобы входные адреса растягивались с коэффициентом Q. Если Q - целое число, эта операция, как правило, является простой для выполнения, в то время как для нецелочисленных значений Q может потребоваться интерполяция. Данное утверждение также справедливо и для нецелочисленных значений приращения р, т.е. входного шага блока. В одном из вариантов осуществления изобретения к комплекснозначному сигналу поддиапазона могут применяться короткие интерполирующие фильтры, например, фильтры, содержащие два отвода фильтра. Например, если требуется дискретное значение с дробным временным индексом k+0,5, к достаточному качеству может приводить интерполяция с двумя отводами в форме .where the integer l is the counting index of the block, L is the length of the block, and R is the integer R >0. Note that when the block is extracted from successive discrete values, and when downsampling is performed so that the input addresses are stretched by a factor of Q. If Q is an integer, this operation is generally simple to perform, while interpolation may be required for non-integer values of Q. This statement is also true for non-integer values of the increment p , i.e. block input step. In one embodiment of the invention, short interpolating filters, such as filters comprising two filter taps, may be applied to the complex-valued subband signal. For example, if a discrete value with a fractional time index k +0.5 is required, interpolation with two taps of the form can lead to sufficient quality .

Интересным частным случаем формулы (4) является случай R=0, где извлекаемый блок состоит из единственного дискретного значения, т.е. длина блока L=1.An interesting special case of formula (4) is the case R =0, where the extracted block consists of a single discrete value, i.e. block length L =1.

В полярном представлении комплексного числа , где - амплитуда комплексного числа, и - фаза комплексного числа, блок 202 нелинейной обработки, генерирующий выходной кадр из входного кадра , преимущественно определяется с коэффициентом модификации фазы черезIn polar representation of a complex number , Where is the amplitude of a complex number, and - complex number phase, nonlinear processing unit 202 generating the output frame from input frame , is predominantly determined with the phase modification coefficient through

, , (5) , , (5)

где - параметр геометрического взвешивания амплитуды. Случай соответствует чистой модификации фазы извлеченного блока. Параметр коррекции фазы зависит от деталей блока фильтров и индексов исходного и целевого поддиапазонов. В одном из вариантов осуществления изобретения параметр коррекции фазы может определяться экспериментально путем развертки набора входных синусоид. Кроме того, параметр коррекции фазы может быть выведен путем изучения разности фаз смежных комплексных синусоид целевых поддиапазонов или путем оптимизации эффективности для входного сигнала, относящегося к типу импульса Дирака. Коэффициент Т модификации фазы должен быть целым числом так, чтобы коэффициенты Т-1 и 1 в линейной комбинации фаз в первой строке формулы (5) были целыми числами. При таком допущении, т.е. при допущении того, что коэффициент Т модификации фазы является целым числом, результат нелинейной модификации хорошо определяется даже тогда, кода фазы являются неоднозначными за счет добавления произвольных целочисленных множителей .Where - geometric amplitude weighting parameter. Happening corresponds to the pure phase modification of the extracted block. Parameter phase correction depends on the details of the filter bank and the indices of the source and target subbands. In one embodiment of the invention, the parameter phase correction can be determined experimentally by sweeping a set of input sinusoids. In addition, the parameter phase correction can be derived by studying the phase difference of adjacent complex sinusoids of the target subbands or by optimizing the efficiency for an input signal of the Dirac pulse type. The phase modification coefficient T must be an integer so that the coefficients T -1 and 1 in the linear combination of phases in the first line of formula (5) are integers. With this assumption, i.e. under the assumption that the phase modification coefficient T is an integer, the result of the nonlinear modification is well determined even when the phase codes are ambiguous due to the addition of arbitrary integer factors .

Таким образом, формула (5) определяет, что фаза дискретного значения выходного кадра определяется путем сдвига фазы соответствующего дискретного значения входного кадра на постоянную величину сдвига. Эта постоянная величина сдвига может зависеть от коэффициента Т модификации, который, в свою очередь, зависит от коэффициента растягивания поддиапазона и/или коэффициента преобразования поддиапазона.Thus, formula (5) determines that the phase of a discrete value of the output frame is determined by shifting the phase of the corresponding discrete value of the input frame by a constant shift amount. This constant amount of shift may depend on the modification factor T , which in turn depends on the subband stretch factor and/or the subband conversion factor.

Кроме того, постоянная величина сдвига может зависеть от фазы особого дискретного значения входного кадра из входного кадра. Данное особое дискретное значение входного кадра поддерживается фиксированным для определения фазы всех дискретных значений выходного кадра данного блока. В случае формулы (5) в качестве фазы особого дискретного значения входного кадра используется фаза центрального дискретного значения входного кадра. Кроме того, постоянная величина сдвига может зависеть от параметра коррекции фазы, который может определяться экспериментально.In addition, the constant amount of shift may depend on the phase of a particular input frame sample from the input frame. This particular input frame sample is held fixed to determine the phase of all output frame samples of this block. In the case of formula (5), the phase of the central discrete value of the input frame is used as the phase of the special discrete value of the input frame. In addition, the constant magnitude of the shift may depend on the parameter phase correction, which can be determined experimentally.

Вторая строка формулы (5) определяет, что амплитуда дискретного значения выходного кадра может зависеть от амплитуды соответствующего дискретного значения входного кадра. Кроме того, амплитуда дискретного значения выходного кадра может зависеть от амплитуды особого дискретного значения входного кадра. Данное особое дискретное значение входного кадра может использоваться при определении амплитуды для всех выходных дискретных значений кадра. В случае формулы (5) в качестве особого дискретного значения входного кадра используется центральное дискретное значение входного кадра. В одном из вариантов осуществления изобретения амплитуда дискретного значения выходного кадра может соответствовать геометрическому среднему амплитуд соответствующего дискретного значения входного кадра и особого дискретного значения входного кадра.The second line of formula (5) specifies that the amplitude of the output frame sample can depend on the amplitude of the corresponding input frame sample value. In addition, the amplitude of the output frame sample may depend on the amplitude of a particular input frame sample. This particular input frame sample can be used to determine the amplitude for all output frame samples. In the case of formula (5), the central discrete value of the input frame is used as a special discrete value of the input frame. In one embodiment of the invention, the amplitude of an output frame sample may correspond to the geometric average of the amplitudes of a corresponding input frame sample and a particular input frame sample.

В модуле 203 обработки методом окна к выходному кадру применяется окно длиной L, приводя к выходному кадру, обработанному методом окна:In window processing module 203, a window of length L is applied to the output frame, resulting in a windowed output frame:

. (6) . (6)

Наконец, предполагается, что кадры продолжаются нулями, и операция наложения и сложения определяется уравнением:Finally, it is assumed that the frames are continued with zeros, and the operation of overlay and addition is given by the equation:

, (7) , (7)

где следует отметить, что модуль 204 наложения и сложения применяет шаг блока Sp, т.е. шаг по времени, который в S раз больше, чем входной шаг блока р. По причине указанной разности в шагах по времени в формулах (4) и (7) длительность выходного сигнала в S раз больше длительности входного сигнала , т.е. сигнал синтезируемого поддиапазона является растянутым с коэффициентом S растягивания поддиапазона по сравнению с сигналом анализируемого поддиапазона. Следует отметить, что данное наблюдение, как правило, предполагает, что длина L окна пренебрежимо мала по сравнению с длительностью сигнала.where it should be noted that the overlay and addition unit 204 applies the block step Sp , i.e. time step, which is S times larger than the input step of the block p . Due to the specified difference in time steps in formulas (4) and (7), the duration of the output signal S times the duration of the input signal , i.e. the signal of the synthesized subband is stretched with the subband stretching factor S compared to the signal of the analyzed subband. It should be noted that this observation generally assumes that the window length L is negligible compared to the signal duration.

В случае, когда в качестве входного сигнала в обработку 102 поддиапазонов используется комплексная синусоида, т.е. сигнал анализируемого поддиапазона соответствует комплексной синусоидеIn the case when a complex sinusoid is used as an input signal to the processing of 102 subbands, i.e. the signal of the analyzed subband corresponds to a complex sinusoid

, (8) , (8)

путем применения формул (4) - (7) можно определить, что выходной сигнал обработки 102 поддиапазонов, т.е. соответствующий сигнал синтезируемого поддиапазона, имеет вид:by applying formulas (4) - (7) it can be determined that the output signal for processing 102 subbands, i.e. the corresponding signal of the synthesized subband has the form:

. (9) . (9)

Таким образом, комплексная синусоида с зависящей от дискретного времени частотой будет трансформироваться в комплексную синусоиду с зависящей от дискретного времени частотой при условии, что сдвиги окна с шагом Sp суммируются в одну и ту же постоянную величину K для всех k:Thus, a complex sinusoid with a discrete time-dependent frequency will transform into a complex sinusoid with a frequency dependent on discrete time provided that the window shifts with step Sp are summed up into the same constant value K for all k :

(10) (10)

Для иллюстрации можно рассмотреть частный случай чистого преобразования, где и . Если входной шаг блока р=1 и R=0, все вышеприведенное, т.е., в особенности, формула (5), сокращается до точечного правила модификации фазы, или правила модификации фазы на основе дискретного значения:To illustrate, we can consider the special case of a pure transformation, where And . If the block input step is p =1 and R =0, all of the above, i.e., in particular, formula (5), is reduced to a point phase modification rule, or a discrete value-based phase modification rule:

. (11) . (eleven)

Преимущество использования размера блока становится очевидным, когда в пределах сигнала анализируемого поддиапазона рассматривается сумма синусоид. Трудность, связанная с точечным правилом (11) для суммы синусоид с частотами заключается в том, что в выходном сигнале обработки 102, т.е. в сигнале синтезируемого поддиапазона, будут присутствовать не только желательные частоты , но и частоты комбинационных составляющих в форме . Использование блока и удовлетворяющей окну формулы (10), как правило, приводит к подавлению этих комбинационных составляющих. С другой стороны, длинный блок будет приводить к большей степени нежелательного размывания времени для кратковременных непериодических сигналов. Кроме того, для сигналов в форме последовательности импульсов, например, человеческого голоса в случае гласных звуков или однотонного инструмента, с относительно низким основным тоном, комбинационные составляющие могут оказаться желательными, как это описано в документе WO 2002/052545. Данный документ ссылкой включен в настоящее описание.Advantage of using block size becomes obvious when within the signal of the analyzed subrange, the sum of sinusoids is considered. Difficulty associated with the point rule (11) for the sum of sinusoids with frequencies is that in the output signal of processing 102, i.e. in the signal synthesized sub-range, not only the desired frequencies will be present , but also the frequencies of combinational components in the form . Using a block and satisfying the window of formula (10), as a rule, leads to the suppression of these combinational components. On the other hand, a long block will result in a greater degree of unwanted time smearing for short duration non-periodic signals. Additionally, for pulse train signals, such as the human voice in the case of vowels or a single-tone instrument with a relatively low fundamental tone, combinational components may be desirable, as described in WO 2002/052545. This document is incorporated by reference into this specification.

Для решения проблемы относительно низкой эффективности обработки 102 на основе блока поддиапазонов для кратковременных непериодических сигналов предлагается использовать в формуле (5) ненулевое значение параметра геометрического взвешивания амплитуды . Наблюдалось (см., например, фиг. 7), что выбор параметра геометрического взвешивания амплитуды улучшает переходную характеристику обработки 102 на основе блока поддиапазонов по сравнению с использованием чистой модификации фазы с , в то же время, c сохранением достаточной мощности подавления интермодуляционного искажения для стационарных сигналов. Наиболее привлекательно значение параметра взвешивания амплитуды , для которого формула (5) нелинейной обработки сокращается до следующих этапов вычислений:To solve the problem of the relatively low efficiency of processing 102 based on a block of subbands for short-term non-periodic signals, it is proposed to use a non-zero value of the geometric amplitude weighting parameter in formula (5) . It has been observed (see, for example, Fig. 7) that the choice of the geometric amplitude weighting parameter improves the transient response of subband block-based processing 102 compared to using pure phase modification with , at the same time, while maintaining sufficient intermodulation distortion suppression power for stationary signals. The most attractive value for the amplitude weighting parameter is , for which formula (5) of nonlinear processing is reduced to the following calculation steps:

. (12) . (12)

Указанные этапы вычислений представляют объем вычислительной сложности, эквивалентный по сравнению с работой чистой модуляции фазы в случае в формуле (5). Иными словами, определение амплитуды дискретных значений выходного кадра на основе формулы (5) геометрических средних с использованием параметра взвешивания амплитуды может реализовываться без каких-либо дополнительных затрат на вычислительную сложность. В то же время, эффективность гармонического преобразователя для кратковременных непериодических сигналов увеличивается при сохранении эффективности для стационарных сигналов.These computational steps represent an amount of computational complexity equivalent to that of pure phase modulation in the case of in formula (5). In other words, determining the amplitude of discrete values of the output frame based on formula (5) of geometric means using the amplitude weighting parameter can be implemented without any additional cost in terms of computational complexity. At the same time, the efficiency of the harmonic converter for short-term non-periodic signals increases while maintaining the efficiency for stationary signals.

Как было описано в контексте фиг. 1, 2 и 3, обработка 102 поддиапазонов может быть дополнительно усовершенствована путем применения управляющих данных 104. В одном из вариантов осуществления изобретения для реализации обработки поддиапазонов, адаптирующейся к сигналу, могут использоваться две конфигурации обработки 102 поддиапазонов, которые совместно используют одну и ту же величину К в формуле (11) и могут задействовать различные длины блоков. Концептуальным отправным пунктом в проектировании модуля обработки поддиапазонов с адаптирующимся к сигналу переключением конфигурации может быть представление о двух конфигурациях, запускаемых параллельно, с селекторным переключателем на их выходах, где положение селекторного переключателя зависит от управляющих данных 104. Совместное использование величины К будет гарантировать то, что переключение будет происходить без резких переходов в случае единственной выходной комплексной синусоиды. Для обобщенных сигналов жесткое переключение на уровне сигнала поддиапазона будет автоматически обрабатываться методом окна окружающей конструкцией 101, 103 блоков фильтров так, чтобы в конечные выходные сигналы не вносились какие-либо артефакты переключения. Можно показать, что, когда размеры блоков значительно различаются, и скорость обновления управляющих данных не очень высока, в результате процесса наложения и сложения по формуле (7) может воспроизводиться выходной сигнал, аналогичный сигналу вышеописанной концептуальной переключаемой системы, при вычислительных затратах системы, имеющей конфигурацию с наиболее длинным блоком. Таким образом, проигрыш в вычислительной сложности, связанной с работой адаптации к сигналу, отсутствует. Согласно приведенному выше обсуждению, конфигурация с меньшей длиной блока больше подходит для кратковременных непериодических сигналов и периодических сигналов с низким основным тоном, в то время как конфигурация с большей длиной блоков больше подходит для стационарных сигналов. Таким образом, для классификации отрывков звукового сигнала на класс кратковременных непериодических сигналов и класс непереходных сигналов и прохождения этой информации классификации качестве управляющих данных 104 в модуль 102 обработки поддиапазонов с адаптирующимся к сигналу переключением конфигурации может использоваться классификатор сигналов. Модуль 102 обработки поддиапазонов может использовать управляющие данные 104 для задания определенных параметров обработки, например, длины блока в экстракторах блоков.As has been described in the context of FIG. 1, 2, and 3, subband processing 102 may be further enhanced by the use of control data 104. In one embodiment of the invention, two configurations of subband processing 102 that share the same value may be used to implement signal-adapted subband processing 102. K in formula (11) and can involve different block lengths. A conceptual starting point in designing a subband processing module with signal-adapted configuration switching would be to think of two configurations running in parallel, with a selector switch at their outputs, where the position of the selector switch depends on the control data 104. Sharing the value of K will ensure that switching will occur without sharp transitions in the case of a single output complex sinusoid. For generalized signals, hard switching at the subband signal level will be automatically windowed by the surrounding filter bank structure 101, 103 so that no switching artifacts are introduced into the final output signals. It can be shown that when the block sizes vary significantly and the update rate of the control data is not very high, the superposition and addition process of formula (7) can produce an output signal similar to that of the above-described conceptual switching system, at the computational cost of a system having the configuration with the longest block. Thus, there is no loss in computational complexity associated with signal adaptation work. According to the above discussion, the shorter block length configuration is more suitable for short duration non-periodic signals and low pitch periodic signals, while the longer block length configuration is more suitable for stationary signals. Thus, a signal classifier may be used to classify audio signal passages into a transient non-periodic signal class and a non-transient signal class and pass this classification information as control data 104 to subband processing module 102 with signal-adapted configuration switching. Subband processing module 102 may use control data 104 to set certain processing parameters, such as block length in block extractors.

Ниже описание обработки поддиапазонов будет распространено на случай по фиг. 3 с двумя входными сигналами поддиапазонов. Описаны будут только изменения, внесенные в случай единичного входного сигнала. Иными словами, делается отсылка к предоставленной выше информации. Пусть - входной сигнал поддиапазона в первый экстрактор 301-1 блоков, и пусть - входной сигнал поддиапазона во второй экстрактор 301-2 блоков. Блок, извлекаемый экстрактором 301-1 блоков определяется формулой (4), и блок, извлекаемый экстрактором 301-2 состоит из единственного дискретного значения:Below, the description of subband processing will be extended to the case of FIG. 3 with two subband input signals. Only changes made to the case of a single input signal will be described. In other words, reference is made to the information provided above. Let is the subband input signal to the first block extractor 301-1, and let - sub-band input signal to the second block extractor 301-2. The block extracted by the block extractor 301-1 is determined by formula (4), and the block extracted by the extractor 301-2 consists of a single discrete value:

. (13) . (13)

Т.е. в описываемом варианте осуществления изобретения первый экстрактор 301-1 блоков использует длину блока L, в то время как второй экстрактор 301-2 блоков использует блок длиной 1. В этом случае нелинейная обработка 302 генерирует выходной кадр , который может определяться формулойThose. in the described embodiment, the first block extractor 301-1 uses block length L , while the second block extractor 301-2 uses block length 1. In this case, nonlinear processing 302 generates an output frame , which can be determined by the formula

, (14) , (14)

и остальная обработка в модулях 203 и 204 аналогична обработке, описанной в контексте случая единственного входного сигнала. Иными словами, предлагается заменить особое дискретное значение кадра в формуле (5) единичным дискретным значением поддиапазона, извлекаемым из соответствующего второго сигнала анализируемого поддиапазона.and the remaining processing in modules 203 and 204 is similar to the processing described in the context of the single input signal case. In other words, it is proposed to replace the special discrete value of the frame in formula (5) with a single discrete subband value extracted from the corresponding second signal of the analyzed subband.

В одном из вариантов осуществления изобретения, где отношение разноса частот блока 103 синтезирующих фильтров к разносу частот блока 101 анализирующих фильтров отличается от требуемого коэффициента физического преобразования, может оказаться полезным определение дискретных значений синтезируемого поддиапазона с индексом m из двух анализируемых поддиапазонов, соответственно, с индексами n и n+1. При заданном индексе m соответствующий индекс n может даваться целочисленным значением, полученным путем усечения индекса анализируемого поддиапазона, заданного формулой (3). Один из сигналов анализируемых поддиапазонов, например, сигнал анализируемого поддиапазона, соответствующий индексу n, подается в первый экстрактор 301-1 блоков, и второй сигнал анализируемого поддиапазона, например, сигнал, соответствующий индексу n+1, подается во второй экстрактор 301-2 блоков. На основе этих двух сигналов анализируемых поддиапазонов в соответствии с описанной выше обработкой определяется сигнал синтезируемого поддиапазона, соответствующий индексу m. Направление смежных сигналов анализируемых поддиапазонов в два экстрактора 301-1 и 302-1 блоков может основываться на остатке, получаемом при усечении значения индекса по формуле (3), т.е. на разности точного значения индекса, данного по формуле (3), и усеченного целочисленного значения n, полученного из формулы (3). Если остаток больше 0,5, то сигнал анализируемого поддиапазона, соответствующий индексу n, может направляться во второй экстрактор 301-2 блоков, в противном случае этот сигнал анализируемого поддиапазона может направляться в первый 301-1 экстрактор блоков.In one embodiment of the invention, where the frequency spacing ratio block 103 synthesis filters to frequency spacing block 101 of analyzing filters differs from the required coefficient physical transformation, it may be useful to determine the discrete values of the synthesized subrange with index m from the two analyzed subranges, respectively, with indices n and n +1. Given an index m, the corresponding index n can be given by an integer value obtained by truncating the index of the analyzed subrange given by formula (3). One of the analysis subband signals, for example, the analysis subband signal corresponding to index n , is supplied to the first block extractor 301-1, and the second analysis subband signal, for example, the signal corresponding to index n +1, is supplied to the second block extractor 301-2. Based on these two analyzed subband signals, the synthesis subband signal corresponding to the index m is determined in accordance with the processing described above. The routing of adjacent signals of the analyzed subbands to two block extractors 301-1 and 302-1 may be based on the remainder obtained by truncating the index value according to formula (3), i.e. on the difference between the exact value of the index given by formula (3) and the truncated integer value n obtained from formula (3). If the remainder is greater than 0.5, then the analysis subband signal corresponding to index n may be sent to the second block extractor 301-2, otherwise the analysis subband signal may be sent to the first block extractor 301-1.

Фиг. 4 иллюстрирует пример сценария для применения преобразования на основе блока поддиапазонов с использованием нескольких порядков преобразования в аудиокодеке, усиленном HFR. Передаваемый битовый поток принимается базовым декодером 401, который создает декодированный базовый сигнал с низкой полосой пропускания с частотой дискретизации . Этот базовый сигнал с низкой полосой пропускания также может именоваться низкочастотной составляющей звукового сигнала. Сигнал с низкой частотой дискретизации может подвергаться повторной дискретизации до выходной частоты дискретизации посредством 32-полосного блока 402 комплексных модулированных QMF-фильтров, а затем - 64-полосного блока 405 синтезирующих QMF-фильтров (обратных QMF-фильтров). Оба блока 402 и 405 фильтров имеют одинаковые физические параметры и , и блок 404 HFR-обработки, как правило, пропускает немодифицированные более низкие поддиапазоны, соответствующие базовому сигналу с низкочастотной полосой пропускания. Высокочастотное информационное наполнение выходного сигнала получается путем снабжения более высоких поддиапазонов 64-полосного блока 405 синтезирующих QMF-фильтров выходными полосами из модуля 403 многократного преобразователя, подвергнутыми формированию и модификации спектра, выполняемыми модулем 404 HFR-обработки. Многократный преобразователь 403 в качестве входного сигнала принимает декодированный базовый сигнал и выводит множество сигналов поддиапазонов, которые представляют 64-полосный анализ суперпозиции, или комбинации, нескольких преобразованных составляющих сигнала. Иными словами, сигнал на выходе многократного преобразователя 403 должен соответствовать преобразованным сигналам синтезируемых поддиапазонов, которые могут подаваться в блок 103 синтезирующих фильтров, который в случае фиг. 4 представлен блоком 405 обратных QMF-фильтров. Fig. 4 illustrates an example scenario for applying subband block based transform using multiple transform orders in an HFR enhanced audio codec. The transmitted bitstream is received by the base decoder 401, which produces a low-bandwidth decoded base signal at the sampling rate . This low-bandwidth base signal may also be referred to as the low-frequency component of the audio signal. Low sample rate signal can be resampled to output sample rate through a 32-band complex modulated QMF filter bank 402, and then a 64-band QMF synthesis filter bank (inverse QMF filters) 405. Both filter banks 402 and 405 have the same physical parameters And , and the HFR processing unit 404 typically passes unmodified lower subbands corresponding to the base low-bandwidth signal. The high-frequency content of the output signal is obtained by providing the higher subbands of the 64-band QMF synthesis filter bank 405 with output bands from the multiple converter module 403 subjected to spectrum shaping and modification performed by the HFR processing module 404. The multiple converter 403 takes the decoded base signal as an input and outputs a plurality of subband signals that represent a 64-band analysis of the superposition, or combination, of several converted signal components. In other words, the signal at the output of the multiple converter 403 must correspond to the converted signals of the synthesized subbands, which can be supplied to the synthesis filter bank 103, which in the case of FIG. 4 is represented by a block 405 of inverse QMF filters.

Возможные реализации многократного преобразователя 403 описываются в контексте фиг. 5 и 6. Цель многократного преобразователя 403 заключается в том, чтобы, если HFR-обработка 404 обходится, каждая составляющая соответствовала целочисленному физическому преобразованию без растягивания во времени базового сигнала (, и ). Для кратковременных непериодических составляющих базового сигнала HFR-обработка иногда может компенсировать плохую переходную характеристику многократного преобразователя 403, но последовательно высокое качество, как правило, может достигаться только в том случае, если является удовлетворительной переходная характеристика самого многократного преобразователя. Как описывается в настоящем документе, управляющий сигнал 104 преобразователя может влиять на работу многократного преобразователя 403 и, таким образом, обеспечивать удовлетворительную переходную характеристику многократного преобразователя 403. В альтернативном варианте или в дополнение, приведенная выше схема геометрического взвешивания (см., например, формулу (5) и/или формулу (4)) может вносить вклад в улучшение переходной характеристики гармонического преобразователя 403.Possible implementations of multiple converter 403 are described in the context of FIG. 5 and 6. The purpose of the multiple transformer 403 is that if the HFR processing 404 is bypassed, each component corresponds to an integer physical transform without time-stretching the base signal ( , And ). For short-term non-periodic components of the base signal, HFR processing can sometimes compensate for poor transient response of the multiple converter 403, but consistently high quality can generally only be achieved if the transient response of the multiple converter itself is satisfactory. As described herein, the transducer control signal 104 may influence the operation of the multiple transducer 403 and thus provide satisfactory transient response of the multiple transducer 403. Alternatively or in addition, the above geometric weighting circuit (see, for example, Eq. 5) and/or formula (4)) may contribute to improving the transient response of the harmonic converter 403.

Фиг. 5 иллюстрирует пример сценария работы модуля 403 преобразования нескольких порядков на основе блока поддиапазонов, применяющего отдельный блок 502-2, 502-3, 502-4 фильтров для каждого порядка преобразования. В иллюстрируемом примере в области 64-полосного блока QMF-фильтров, функционирующего на выходной частоте дискретизации , генерируются и доставляются три порядка преобразования . Модуль 504 слияния выбирает и комбинирует соответствующие поддиапазоны из каждой ветви коэффициентов преобразования в единое множество QMF-поддиапазонов, подаваемых в модуль HFR-обработки.Fig. 5 illustrates an example scenario for operating a subband block-based multi-order transform module 403 applying a separate filter block 502-2, 502-3, 502-4 for each transform order. In the illustrated example, in the domain of a 64-band QMF filter bank operating at the output sample rate , three orders of transformation are generated and delivered . Fusion module 504 selects and combines the corresponding subbands from each transform coefficient branch into a single set of QMF subbands supplied to the HFR processing module.

Рассмотрим первый случай . Цель непосредственно заключается в том, чтобы последовательность обработки из 64-полосного QMF-анализа 502-2, модуля 503-2 обработки поддипазонов и 64-полосного QMF-синтеза 405 приводила к физическому преобразованию с и (т.е. без растягивания). При идентификации указанных трех блоков как модулей 101, 102 и 103 по фиг. 1, обнаруживается, что и , таким образом, формулы (1) - (3) приводят к следующим техническим условиям для модуля 503-2 обработки поддиапазонов. Модуль 503-2 обработки поддиапазонов должен выполнить растягивание поддиапазона до , преобразование поддиапазона до (т.е. отсутствует) и обеспечить соответствие между исходными поддиапазонами с индексом n и целевыми поддиапазонами с индексом m, имеющее вид n=m (см. формулу (3)).Let's consider the first case . The immediate goal is that the processing sequence of 64-band QMF analysis 502-2, subband processing module 503-2, and 64-band QMF synthesis 405 results in a physical conversion with And (i.e. no stretching). When these three blocks are identified as modules 101, 102 and 103 in FIG. 1, it is found that And Thus, formulas (1) - (3) lead to the following specifications for the subband processing module 503-2. Subband processing module 503-2 must perform subband stretching to , subrange conversion to (i.e. absent) and provide a correspondence between the source subbands with index n and the target subbands with index m, having the form n = m (see formula (3)).

Для случая пример системы включает преобразователь 501-3 частоты дискретизации, который понижает входную частоту дискретизации с коэффициентом 3/2 - от до . Цель непосредственно заключается в том, чтобы последовательность обработки, состоящей из 64-полосного QMF-анализа 502-3, модуля 503-3 обработки поддипазонов и 64-полосного QMF-синтеза 405, приводила к физическому преобразованию с и (т.е. без растягивания). При идентификации приведенных выше трех блоков, соответственно, как модулей 101, 102 и 103 по фиг. 1, обнаруживается, что из-за повторной дискретизации и , таким образом, формулы (1) - (3) приводят к следующим техническим условиям для модуля 503-3 обработки поддиапазонов. Модуль 503-3 обработки поддиапазонов должен выполнить растягивание поддиапазона до , преобразование поддиапазона до (т.е. не выполнять) и обеспечить соответствие между исходными поддиапазонами с индексом n и целевыми поддиапазонами с индексом m, имеющее вид n=m (см. формулу (3)).For the occasion An example system includes a sample rate converter 501-3 that downsamples the input sample rate by a factor of 3/2 - from before . The immediate goal is that the processing sequence consisting of 64-band QMF analysis 502-3, subband processing module 503-3, and 64-band QMF synthesis 405 results in a physical conversion with And (i.e. no stretching). By identifying the above three blocks as modules 101, 102 and 103, respectively, in FIG. 1, it is found that due to resampling And Thus, formulas (1) - (3) lead to the following specifications for the subband processing module 503-3. Subband processing module 503-3 must perform subband stretching to , subrange conversion to (i.e., do not execute) and ensure a correspondence between the source subranges with index n and the target subranges with index m, having the form n = m (see formula (3)).

Для случая пример системы включает преобразователь 501-4 частоты дискретизации, который понижает входную частоту дискретизации в два раза - от до . Цель непосредственно заключается в том, чтобы последовательность обработки, состоящей из 64-полосного QMF-анализа 502-4, модуля 503-4 обработки поддипазонов и 64-полосного QMF-синтеза 405, приводила к физическому преобразованию с и (т.е. без растягивания). При идентификации приведенных выше трех блоков, соответственно, как модулей 101, 102 и 103 по фиг. 1, обнаруживается, что из-за повторной дискретизации и , формулы (1) - (3) приводят к следующим техническим условиям для модуля 503-4 обработки поддиапазонов. Модуль 503-4 обработки поддиапазонов должен выполнить растягивание поддиапазона до S=4, преобразование поддиапазона до (т.е. не выполнять) и обеспечить соответствие между исходными поддиапазонами с индексом n и целевыми поддиапазонами с индексом m, имеющее вид условия n=m.For the occasion An example system includes a sample rate converter 501-4 that downsamples the input sample rate by half - from before . The immediate intent is that the processing sequence consisting of 64-band QMF analysis 502-4, subband processing module 503-4, and 64-band QMF synthesis 405 results in a physical conversion with And (i.e. no stretching). By identifying the above three blocks as modules 101, 102 and 103, respectively, in FIG. 1, it is found that due to resampling And , formulas (1) - (3) lead to the following specifications for the subband processing module 503-4. Subband processing module 503-4 must perform subband stretching to S =4, subband conversion to (i.e., do not execute) and provide a correspondence between the source subranges with index n and the target subranges with index m, which has the form n = m .

В качестве заключения для примера сценария по фиг. 5, все модули от 504-2 до 503-4 выполняют чистые растягивания сигналов поддиапазонов и задействуют единую нелинейную обработку входных блоков поддиапазонов, описанную в контексте фиг. 2. Управляющий сигнал 104, в случае его присутствия, может одновременно влиять на работу всех трех модулей обработки поддиапазонов. В частности, управляющий сигнал 104 может использоваться для одновременного переключения между обработкой длинных блоков и обработкой коротких блоков в зависимости от типа (кратковременный непериодический или непереходной) отрывка входного сигнала. В альтернативном варианте или в дополнение, если три модуля 504-2-504-4 используют ненулевой параметр геометрического взвешивания амплитуды , то переходная характеристика многократного преобразователя будет улучшена по сравнению со случаем .As a summary for the example scenario of FIG. 5, all modules 504-2 through 503-4 perform pure stretches of the subband signals and utilize the uniform nonlinear processing of the input subband blocks described in the context of FIG. 2. Control signal 104, if present, can simultaneously influence the operation of all three subband processing modules. In particular, control signal 104 may be used to simultaneously switch between long block processing and short block processing depending on the type (short-term non-periodic or non-transient) of the input signal passage. Alternatively or in addition, if three modules 504-2-504-4 use a non-zero geometric amplitude weighting parameter , then the transient response of the multiple converter will be improved compared to the case .

Фиг. 6 иллюстрирует пример сценария для эффективной работы преобразования нескольких порядков на основе блока поддиапазонов, применяющего единственный 64-полосный блок анализирующих QMF-фильтров. На самом деле, использование трех отдельных блоков QMF-анализа и двух преобразователей частоты дискретизации по фиг. 5 приводит к довольно высокой вычислительной сложности, а также к некоторым неудобствам реализации обработки на основе кадра из-за преобразования частоты дискретизации в модуле 501-3, т.е. из-за дробного преобразования частоты дискретизации. Поэтому предлагается заменить две ветви преобразования, включающие модули 501-3→502-3→503-3 и 501-4→502-4→503-4, модулями 603-3 и 603-4 соответственно, тогда как ветвь 502-2→503-2 в сравнении с фиг. 5 остается неизменной. Все три порядка преобразования выполняются в области блока фильтров с отсылкой к фиг. 1, где и . Иными словами, используется только один блок 502-2 анализирующих фильтров и один блок 405 синтезирующих фильтров, что, таким образом, снижает общую вычислительную сложность многократного преобразователя.Fig. 6 illustrates an example scenario for efficiently operating a multi-order transform based on a subband block using a single 64-band QMF analysis filter bank. In fact, using three separate QMF analysis units and two sample rate converters in FIG. 5 leads to a fairly high computational complexity, as well as some inconveniences in implementing frame-based processing due to the sampling rate conversion in module 501-3, i.e. due to fractional sampling rate conversion. Therefore, it is proposed to replace the two conversion branches, including modules 501-3→502-3→503-3 and 501-4→502-4→503-4, with modules 603-3 and 603-4, respectively, while branch 502-2→ 503-2 compared to FIG. 5 remains unchanged. All three orders of transformation are performed in the filter block region with reference to FIG. 1, where And . In other words, only one analysis filter bank 502-2 and one synthesis filter bank 405 are used, thereby reducing the overall computational complexity of the multiple converter.

В случае технические условия для модуля 603-3 обработки поддиапазонов, имеющие вид формул (1) - (3), заключаются в том, что модуль 603-3 обработки поддиапазонов должен выполнять растягивание поддиапазона с S=2 и преобразование поддиапазона с Q=3/2, так, чтобы соответствие между исходными поддиапазонами с индексом n и целевыми поддиапазонами с индексом m имело вид . Для случая технические условия для модуля 603-4 обработки поддиапазонов, имеющие вид формул (1) - (3), заключаются в том, что модуль 603-4 обработки поддиапазонов должен выполнять растягивание поддиапазона с S=2 и преобразование поддиапазона с Q=2, так, чтобы соответствие между исходными диапазонами с индексом n целевыми поддиапазонами с индексом m имело вид .When The specifications for the subband processing unit 603-3, having the form of formulas (1) to (3), are that the subband processing unit 603-3 must perform subband stretching with S = 2 and subband conversion with Q = 3/2, so that the correspondence between the source subbands with index n and the target subbands with index m has the form . For the occasion The specifications for the subband processing unit 603-4, having the form of formulas (1) to (3), are that the subband processing unit 603-4 must perform subband stretching with S = 2 and subband transformation with Q = 2, so that so that the correspondence between the source ranges with index n and the target subranges with index m has the form .

Как видно, формула (3) необязательно предусматривает целочисленный индекс n для целевого поддиапазона с индексом m. Поэтому для удобства при определении целевого поддиапазона можно рассматривать два смежных исходных поддиапазона, как описано выше (с использованием формулы (14)). В частности, это может быть удобно для целевых поддиапазонов с индексом m, для которых формула (3) предусматривает нецелочисленное значение n. С другой стороны, целевые поддиапазоны с индексом m, для которых формула (3) предусматривает целочисленное значение индекса n, могут определяться из единичного исходного поддиапазона с индексом n (с использованием формулы (5)). Иными словами, предлагается, чтобы можно было добиваться достаточно высокого качества гармонического преобразования путем использования модулей 603-3 и 603-4 обработки поддиапазонов, которые оба используют нелинейную обработку блока поддиапазонов с двумя входными поддиапазонами, как это описано в контексте фиг. 3. Кроме того, управляющий сигнал 104, в случае его присутствия, может одновременно влиять на работу всех трех модулей обработки поддиапазонов. В альтернативном варианте или в дополнение, если все три модуля 503-2, 603-3, 603-4 используют ненулевой параметр геометрического взвешивания амплитуды , то переходная характеристика многократного преобразователя может быть улучшена по сравнению со случаем .As can be seen, formula (3) does not necessarily provide an integer index n for the target subrange with index m . Therefore, for convenience, when determining the target subband, two adjacent source subbands can be considered as described above (using formula (14)). In particular, this may be convenient for target subranges with index m , for which formula (3) provides a non-integer value of n . On the other hand, target subbands with index m , for which formula (3) provides an integer value of index n , can be determined from a single source subband with index n (using formula (5)). In other words, it is proposed that sufficiently high quality harmonic conversion can be achieved by using subband processing modules 603-3 and 603-4, which both utilize non-linear subband block processing with two input subbands, as described in the context of FIG. 3. In addition, control signal 104, if present, can simultaneously influence the operation of all three subband processing modules. Alternatively or in addition, if all three modules 503-2, 603-3, 603-4 use a non-zero geometric amplitude weighting parameter , then the transient response of the multiple converter can be improved compared to the case .

Фиг. 7 иллюстрирует пример переходной характеристики для растягивания во времени в два раза на основе блока поддиапазонов. Верхняя панель изображает входной сигнал, который представляет собой атаку кастаньет, дискретизированную на частоте 16 кГц. Система на основе конструкции по фиг. 1 спроектирована с 64-полосным блоком 101 анализирующих QMF-фильтров и 64-полосным блоком 103 синтезирующих QMF-фильтров. Модуль 102 обработки поддиапазонов сконфигурирован для реализации растягивания поддиапазонов с коэффициентом S=2, без преобразования поддиапазонов (Q=1) и с прямым взаимно однозначным отображением исходных поддиапазонов в целевые поддиапазоны. Шаг анализа блоков р=1, и радиус размера блоков R=7, то есть длина блока L=15 дискретных значений поддиапазонов, что соответствует 15⋅64=960 дискретных значений в области сигнала (временной области). Окно w представляет собой степенное косинусное окно, т.е. косинус, возведенный во вторую степень. Средняя панель фиг. 7 изображает выходной сигнал растягивания во времени тогда, когда модулем 102 применяется чистая модификация фазы, т.е. для нелинейной обработки блоков по формуле (5) используется параметр взвешивания . Нижняя панель изображает выходной сигнал растягивания во времени тогда, когда для нелинейной обработки блоков по формуле (5) используется параметр геометрического взвешивания амплитуды . Как видно, переходная характеристика в последнем случае значительно улучшена. В частности, видно, что обработка поддиапазонов с использованием параметра взвешивания приводит к артефактам 701, которые существенно уменьшаются (см. ссылочную позицию 702) при обработке поддиапазонов с использованием параметра взвешивания .Fig. 7 illustrates an example of a transient response for time stretching by a factor of two based on a block of subbands. The top panel depicts the input signal, which is an attack of castanets sampled at 16 kHz. The system based on the structure of FIG. 1 is designed with a 64-band QMF analysis filter bank 101 and a 64-band QMF synthesis filter bank 103. The subband processing module 102 is configured to implement subband stretching with a factor of S = 2, without subband conversion ( Q = 1), and with a direct one-to-one mapping of source subbands to target subbands. The block analysis step is p =1, and the radius of the block size is R =7, that is, the block length L =15 discrete values of subranges, which corresponds to 15⋅64=960 discrete values in the signal domain (time domain). The window w is a power cosine window, i.e. cosine raised to the second power. Middle panel of Fig. 7 depicts the time stretch output when pure phase modification is applied by module 102, i.e. for nonlinear processing of blocks according to formula (5), the weighing parameter is used . The bottom panel shows the time stretching output when the geometric amplitude weighting parameter is used to nonlinearly process blocks using formula (5). . As can be seen, the transient response in the latter case is significantly improved. In particular, it can be seen that processing subbands using the weighting parameter leads to artifacts 701, which are significantly reduced (see reference numeral 702) when processing subbands using the weighting parameter .

В настоящем документе описаны способ и система для HFR на основе гармонического преобразования и/или растягивания во времени. Способ и система могут реализовываться со значительно сниженной вычислительной сложностью по сравнению с традиционной HFR на основе гармонического преобразования, но при этом они обеспечивают высококачественное гармоническое преобразование как для стационарных, так и для кратковременных непериодических сигналов. Описанная HFR на основе гармонического преобразования использует нелинейную обработку поддиапазонов на блочной основе. Для адаптации нелинейной обработки поддиапазонов к типу сигнала, например, к кратковременному непериодическому или непереходному сигналу, предлагается использование зависящих от сигнала управляющих данных. Кроме того, с целью улучшения переходной характеристики гармонического преобразования с использованием нелинейной обработки поддиапазонов на блочной основе предлагается использование параметра геометрического взвешивания. Наконец, для HFR на основе гармонического преобразования описаны способ и система с низкой сложностью, которые используют для гармонического преобразования и HFR-обработки единственную пару блоков анализирующих/синтезирующих фильтров. Описанные способы и системы могут использоваться в различных декодирующих устройствах, например, мультимедийных приемниках, внешних видео-/аудиоустройствах, мобильных устройствах, аудиопроигрывателях, видеопроигрывателях и т. д.Described herein is a method and system for HFR based on harmonic transformation and/or time stretching. The method and system can be implemented with significantly reduced computational complexity compared to traditional harmonic transform-based HFR, while still providing high-quality harmonic transform for both stationary and transient non-periodic signals. The harmonic transform-based HFR described uses nonlinear subband processing on a block basis. To adapt nonlinear subband processing to the signal type, such as a short-term non-periodic or non-transient signal, the use of signal-dependent control data is proposed. In addition, in order to improve the transient response of the harmonic transform using nonlinear block-based subband processing, the use of a geometric weighting parameter is proposed. Finally, for harmonic transform-based HFR, a low complexity method and system is described that uses a single pair of analysis/synthesis filter banks for harmonic transform and HFR processing. The described methods and systems can be used in various decoding devices, such as multimedia receivers, external video/audio devices, mobile devices, audio players, video players, etc.

Способы и системы для преобразования и/или высокочастотной реконструкции, и/или растягивания во времени, описанные в настоящем документе, могут реализовываться как программное обеспечение, встроенное программное обеспечение и/или аппаратное обеспечение. Некоторые компоненты могут быть реализованы, например, как программное обеспечение, запускаемое в процессоре цифровой обработки сигналов или микропроцессоре. Другие компоненты могут быть реализованы, например, как аппаратное обеспечение или как интегральные микросхемы специального назначения. Сигналы, встречающиеся в описанных способах и системах, могут храниться на носителях, таких как память с произвольным доступом или оптические носители данных. Они могут передаваться по сетям, таким как радиосети, спутниковые сети, беспроводные сети или проводные сети, например, интернет. Типичными устройствами, использующими способы и системы, описанные в настоящем документе, являются переносные электронные устройства или другая бытовая аппаратура, которая используется для хранения в памяти и/или воспроизведения звуковых сигналов. Способы и система также могут использоваться в компьютерных системах, например, для веб-серверов интернет, которые хранят в памяти и предоставляют для скачивания звуковые сигналы, например, музыкальные сигналы.The methods and systems for conversion and/or high frequency reconstruction and/or time stretching described herein may be implemented as software, firmware and/or hardware. Some components may be implemented, for example, as software running on a digital signal processor or microprocessor. Other components may be implemented, for example, as hardware or as special-purpose integrated circuits. Signals encountered in the described methods and systems may be stored on media such as random access memory or optical storage media. They can be transmitted over networks such as radio networks, satellite networks, wireless networks or wired networks such as the Internet. Typical devices using the methods and systems described herein are portable electronic devices or other consumer equipment that are used to store and/or reproduce audio signals. The methods and system can also be used in computer systems, such as Internet web servers, that store and make available audio signals, such as music signals, for downloading.

Claims (40)

1. Устройство обработки звука, содержащее модуль обработки поддиапазонов, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона из сигнала анализируемого поддиапазона; при этом сигнал анализируемого поддиапазона включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений в разные моменты времени, каждое из которых имеет фазу и амплитуду; при этом сигнал анализируемого поддиапазона связан с полосой частот входного звукового сигнала; при этом модуль обработки поддиапазонов содержит1. An audio processing device, comprising a subband processing module configured to determine a synthesized subband signal from an analyzed subband signal; in this case, the signal of the analyzed sub-range includes a number of complex-valued analyzed discrete values at different times, each of which has a phase and amplitude; in this case, the signal of the analyzed subband is associated with the frequency band of the input audio signal; in this case, the subband processing module contains экстрактор блоков, сконфигурированный для повторногоblock extractor configured to re- извлечения кадра входных дискретных значений из ряда комплекснозначных анализируемых дискретных значений; причем длина кадра больше единицы; иframe extraction input discrete values from a number of complex-valued analyzed discrete values; and the frame length greater than one; And применения входного шага блока к ряду комплекснозначных анализируемых дискретных значений, перед извлечением следующего кадра входных дискретных значений; applying the input block step to a series of complex-valued sampled values before retrieving the next frame input discrete values; таким образом генерируя набор кадров входных дискретных значений;thus generating a set of frames input discrete values; модуль нелинейной обработки кадров, сконфигурированный для определения кадра обрабатываемых дискретных значений, из кадра входных дискретных значений, путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра:a nonlinear frame processing module configured to determine a frame of discrete values to be processed, from a frame of input discrete values, by determining for each discrete value of the frame to be processed: фазы обрабатываемого дискретного значения на основе фазы соответствующего входного дискретного значения; и фазы предварительно определенного входного дискретного значения; иthe phase of the processed discrete value based on the phase of the corresponding input discrete value; and the phase of a predetermined input discrete value; And амплитуды обрабатываемого дискретного значения на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения; иthe amplitude of the processed discrete value based on the amplitude of the corresponding input discrete value; And модуль наложения и сложения, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров обрабатываемых дискретных значений;an overlay and addition module configured to determine a synthesized subband signal by overlaying and adding discrete values from a set of frames of processed discrete values; при этом входной шаг блока равен одному дискретному значению, иin this case, the input step of the block is equal to one discrete value, and при этом сигнал синтезируемого поддиапазона связан с полосой частоты сигнала, растянутого во времени и/или преобразованного по частоте относительно входного звукового сигнала. in this case, the signal of the synthesized subband is associated with the frequency band of the signal, stretched in time and/or converted in frequency relative to the input audio signal. 2. Устройство обработки звука по п. 1, отличающееся тем, что экстрактор блоков сконфигурирован для понижающей дискретизации ряда комплекснозначных анализируемых дискретных значений с коэффициентом преобразования поддиапазона.2. The audio processing device according to claim 1, characterized in that the block extractor is configured to downsample a number of complex-valued analyzed discrete values by a factor subrange conversions. 3. Устройство обработки звука по п. 1, отличающееся тем, что экстрактор блоков сконфигурирован для интерполяции двух или большего количества комплекснозначных анализируемых дискретных значений для извлечения входного дискретного значения.3. The audio processing apparatus of claim 1, wherein the block extractor is configured to interpolate two or more complex-valued sample values to extract the input sample value. 4. Устройство обработки звука по п. 1, отличающееся тем, что модуль нелинейной обработки кадров сконфигурирован для определения амплитуды обрабатываемого дискретного значения как среднего значения амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды предварительно определенного входного дискретного значения.4. The audio processing device according to claim 1, characterized in that the nonlinear frame processing module is configured to determine the amplitude of the processed discrete value as the average value of the amplitude of the corresponding input discrete value and the amplitude of the predetermined input discrete value. 5. Устройство обработки звука по п. 4, отличающееся тем, что модуль нелинейной обработки кадров сконфигурирован для определения амплитуды обрабатываемого дискретного значения как геометрического среднего значения амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды предварительно определенного входного дискретного значения.5. The audio processing device according to claim 4, characterized in that the nonlinear frame processing module is configured to determine the amplitude of the processed sample value as the geometric average of the amplitude of the corresponding input sample value and the amplitude of the predetermined input sample value. 6. Устройство обработки звука по п. 5, отличающееся тем, что геометрическое среднее значение определено как амплитуда соответствующего входного дискретного значения, возведенного в степень , умноженного на амплитуду предварительно определенного входного дискретного значения, возведенного в степень , при этом параметр геометрического взвешивания амплитуды является .6. An audio processing device according to claim 5, characterized in that the geometric mean value is defined as the amplitude of the corresponding input discrete value raised to a power , multiplied by the amplitude of a predetermined input discrete value raised to a power , while the geometric amplitude weighting parameter is . 7. Устройство обработки звука по п. 6, отличающееся тем, что параметр геометрического взвешивания амплитуды представляет собой функцию коэффициента преобразования поддиапазона и коэффициента растягивания поддиапазона.7. The sound processing device according to claim 6, characterized in that the geometric amplitude weighing parameter is a function of the coefficient subrange and coefficient conversions sub-range stretching. 8. Устройство обработки звука по п. 7, отличающееся тем, что параметр геометрического взвешивания амплитуды .8. The sound processing device according to claim 7, characterized in that the geometric amplitude weighing parameter . 9. Устройство обработки звука по п. 1, отличающееся тем, что модуль (202) нелинейной обработки кадров сконфигурирован для определения фазы обрабатываемого дискретного значения за счет смещения фазы соответствующего входного дискретного значения на величину смещения фазы, которая основана на предварительно определенном входном дискретном значении из кадра входных дискретных значений, коэффициенте преобразования и коэффициенте растягивания поддиапазона.9. The audio processing device according to claim 1, characterized in that the nonlinear frame processing module (202) is configured to determine the phase of the processed sample value by shifting the phase of the corresponding input sample value by a phase shift amount that is based on a predetermined input sample value from frame of input discrete values, coefficient conversion and coefficient sub-range stretching. 10. Устройство обработки звука по п. 9, отличающееся тем, что значение смещения фазы основано на предварительно определенном входном дискретном значении, умноженном на .10. The audio processing device of claim 9, wherein the phase offset value is based on a predetermined input sample value multiplied by . 11. Устройство обработки звука по п. 10, отличающееся тем, что значение смещения фазы задается предварительно определенным входным дискретным значением, умноженным на , плюс параметр коррекции фазы.11. The audio processing device according to claim 10, characterized in that the phase shift value is set by a predetermined input discrete value multiplied by , plus parameter phase correction. 12. Устройство обработки звука по п. 11, отличающееся тем, что параметр коррекции фазы определен экспериментально для ряда входных сигналов, имеющих определенные акустические свойства.12. Sound processing device according to claim 11, characterized in that the parameter phase correction has been determined experimentally for a number of input signals having certain acoustic properties. 13. Устройство обработки звука по п. 1, отличающееся тем, что предварительно определенное входное дискретное значение является одинаковым для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра.13. The audio processing device according to claim 1, characterized in that the predetermined input sample value is the same for each processed sample value of the frame. 14. Устройство обработки звука по п. 1, отличающееся тем, что предварительно определенное входное дискретное значение является центральным дискретным значением кадра входных дискретных значений.14. The audio processing device according to claim 1, characterized in that the predetermined input sample value is the central sample value of the frame of input samples. 15. Устройство обработки звука по п. 1, отличающееся тем, что модуль наложения и сложения применяет шаг блока к очередным кадрам обрабатываемых дискретных значений, причем шаг блока равен входному шагу блока, умноженному на коэффициент растягивания поддиапазона.15. An audio processing device according to claim 1, characterized in that the superposition and addition module applies a block step to the next frames of processed discrete values, and the block step is equal to the input block step multiplied by a coefficient sub-range stretching. 16. Устройство обработки звука по п. 1, отличающееся тем, что модуль обработки поддиапазонов дополнительно содержит модуль оконной обработки, который находится перед модулем наложения и сложения, и сконфигурирован для применения оконной функции к кадру обрабатываемых дискретных значений.16. The audio processing apparatus of claim 1, wherein the subband processing module further comprises a windowing module that is located in front of the overlay and addition module, and is configured to apply a windowing function to the frame of samples being processed. 17. Устройство обработки звука по п. 1, отличающееся тем, что17. Sound processing device according to claim 1, characterized in that модуль обработки поддиапазонов сконфигурирован для определения ряда сигналов синтезируемого поддиапазона из ряда сигналов анализируемого поддиапазона;the subband processing module is configured to determine a number of synthesized subband signals from the number of analyzed subband signals; ряд сигналов анализируемого поддиапазона связан с рядом полос частот входного звукового сигнала; иa number of signals of the analyzed subband are associated with a number of frequency bands of the input audio signal; And ряд сигналов синтезируемого поддиапазона связан с рядом полос частот сигнала, растянутого во времени и/или преобразованного по частоте относительно входного звукового сигнала.a number of synthesized subband signals are associated with a number of frequency bands of a signal stretched in time and/or frequency converted relative to the input audio signal. 18. Способ, выполняемый устройством обработки звука, для генерирования сигнала синтезируемого поддиапазона, связанного с полосой частот сигнала, растянутого во времени и/или преобразованного по частоте относительно входного звукового сигнала, при этом способ включает:18. A method performed by an audio processing device for generating a synthesis subband signal associated with a frequency band of a time-stretched and/or frequency-converted signal relative to an input audio signal, the method comprising: создание сигнала анализируемого поддиапазона, связанного с полосой частот входного звукового сигнала; при этом сигнал анализируемого поддиапазона включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений в разные моменты времени, каждое из которых имеет фазу и амплитуду;creating a signal of the analyzed subband associated with the frequency band of the input audio signal; in this case, the signal of the analyzed sub-range includes a number of complex-valued analyzed discrete values at different times, each of which has a phase and amplitude; извлечение кадра входных дискретных значений из ряда комплекснозначных анализируемых дискретных значений; причем длина кадра больше единицы;frame extraction input discrete values from a number of complex-valued analyzed discrete values; and the frame length greater than one; применение входного шага блока к ряду комплекснозначных анализируемых дискретных значений перед извлечением следующего кадра входных дискретных значений; таким образом генерируя набор кадров входных дискретных значений;applying the input block step to a series of complex-valued sampled values before retrieving the next frame input discrete values; thus generating a set of frames of input samples; определение кадра обрабатываемых дискретных значений из кадра входных дискретных значений путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра:determining the frame of processed discrete values from the frame of input discrete values by defining for each processed discrete value the frame: фазы обрабатываемого дискретного значения на основе фазы соответствующего входного дискретного значения; и фазы предварительно определенного входного дискретного значения; иthe phase of the processed discrete value based on the phase of the corresponding input discrete value; and the phase of a predetermined input discrete value; And амплитуды обрабатываемого дискретного значения на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения; иthe amplitude of the processed discrete value based on the amplitude of the corresponding input discrete value; And определение сигнала синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений набора кадров обрабатываемых дискретных значений; determining the signal of the synthesized subband by superimposing and adding discrete values of a set of frames of processed discrete values; при этом входной шаг блока равен одному дискретному значению.in this case, the input step of the block is equal to one discrete value. 19. Энергонезависимый носитель информации, содержащий программу, реализованную программно, адаптированную для исполнения на процессоре и для выполнения этапов способа по п. 18 при осуществлении на устройстве обработки звука.19. A non-volatile storage medium containing a program implemented in software, adapted for execution on a processor and for performing the steps of the method according to claim 18 when implemented on an audio processing device.
RU2023119211A 2023-07-20 Improved harmonic transformation based on block of sub-bands RU2813317C1 (en)

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2023101863A Division RU2800676C1 (en) 2010-01-19 2023-01-27 Improved harmonic transformation based on a block of sub-bands

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2813317C1 true RU2813317C1 (en) 2024-02-12

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998057436A2 (en) * 1997-06-10 1998-12-17 Lars Gustaf Liljeryd Source coding enhancement using spectral-band replication
JP2004053895A (en) * 2002-07-19 2004-02-19 Nec Corp Device and method for audio decoding, and program
RU2256293C2 (en) * 1997-06-10 2005-07-10 Коудинг Технолоджиз Аб Improving initial coding using duplicating band
RU2007116941A (en) * 2004-11-05 2008-11-20 Мацусита Электрик Индастриал Ко., Лтд. (Jp) CODER, DECODER, CODING METHOD AND DECODING METHOD
WO2009095169A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Frauenhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method for a bandwidth extension of an audio signal

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998057436A2 (en) * 1997-06-10 1998-12-17 Lars Gustaf Liljeryd Source coding enhancement using spectral-band replication
RU2256293C2 (en) * 1997-06-10 2005-07-10 Коудинг Технолоджиз Аб Improving initial coding using duplicating band
JP2004053895A (en) * 2002-07-19 2004-02-19 Nec Corp Device and method for audio decoding, and program
RU2007116941A (en) * 2004-11-05 2008-11-20 Мацусита Электрик Индастриал Ко., Лтд. (Jp) CODER, DECODER, CODING METHOD AND DECODING METHOD
WO2009095169A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Frauenhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method for a bandwidth extension of an audio signal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FREDERIK NAGEL, SASCHA DISCH. A harmonic bandwidth extension method for audio codecs // International conference on acoustics, speech and signal processing 2009, 19.04.2009, Taipei. P. 145-148. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2665298C1 (en) Improved harmonic transformation based on block of the sub-band
RU2813317C1 (en) Improved harmonic transformation based on block of sub-bands
RU2800676C1 (en) Improved harmonic transformation based on a block of sub-bands
RU2789688C1 (en) Improved harmonic transformation based on a block of sub-bands
RU2772356C2 (en) Improved harmonic conversion based on subrange block
AU2023202547B2 (en) Improved Subband Block Based Harmonic Transposition
JP7475410B2 (en) Improved subband block based harmonic transposition
AU2019240701B2 (en) Improved Subband Block Based Harmonic Transposition