TW200407843A - Perceptual noise substitution - Google Patents

Description

200407843 ⑴ 玫、發明說明 (發明說嘯㈣：發類狀技術領域、先前技術 '内容、實施方式及圖_單說明) 發明係關於一種在多聲道音頻編石馬系統中使用合成的雜 訊源之方法’其用以對—組具有相關雜訊成分的音頻信號 進行編碼。 藉由只對與知覺相關的雜訊源數量進行編碼，如特定頻 率範圍内雜訊之總聲能，可排除與知覺不相關之音頻資訊 ，從而可獲得相當大的信號壓縮。國際申請案w〇 說明了該方法。在該方法中，係根據頻帶為基礎偵測輸入 信號中的似雜訊成分。參數化該等似雜訊成分，並且只傳 送替代的頻譜係數之總功率。在一解碼器中，藉由插入具 有該替代的頻譜係數之理想功率的雜訊源可重建編碼的聲 道0 在多聲道實際上展示互相關聯的情況下，該直接的替代 法會引起不自然的聽覺。該不自然的知覺係因為人耳可識 別來自不同方向的音頻信號間的相關性。信號間的該相關 性決定「立體影像」，即聲源的空間知覺。若在兩個聲道的 揚聲器設置中，左及右信號完全相關，那麼人的聽覺系統 會將其感覺為放置於該等揚聲器間的單一聲源。如果該等 信號是不相關的，那麼會感蹙兩個分離的聲源放置於左邊 及右邊的揚聲器。通常會將部分相關的信號認為是該等揚 聲器間一寬廣的聲源。負相關甚至會導致感覺聲源放置於 揚聲器基材的外部。因此，如果左及右揚聲器中聲音相關 -6 - 200407843 ⑺ 适失了 fp麼期望的立體效應便會消失，聽者便會感賀 到較不自然的聽覺。 換。之如不多耸暹產生的聲音反映了藉由該等聲道記 錄得單-音源，那麼重建該具有不相關雜訊源的音源會顯 得不自然。 在上d月案中，试圖藉由對—位元值編瑪而補償上述 效應，該位元值處於活動狀態，其觸發—合成器以使用左 及^聲道之相同的雜訊源。在正常的不活動狀態中，左及 右聲這係從獨立的雜訊源合成。 ㈣與使用固有不相_訊源之聲道的合成相比，該配 置提供了改良，但是合成的聲音仍然不夠自然，實際上， 並未使用在該編碼聲道中的資訊，其用以說明該等聲道相 關程度。因此’當使用該熟知的方法時，原聲的重建只是 部分可能，而耳朵仍然感覺到較不自然的聽覺。 本發明的目標為消除上述問題並提供改良的音頻編碼， 其中在多聲道中雜訊成分的知覺性接近原始的重建是可能 的，該等聲道間具有保留的相關程度。 因此，本發明之方法包含以下步驟： 根據該等音頻信號間的相關性決定雜訊源的组成，里中 該組成使得其中的雜訊源互不相關，因此該雜訊源的組成 以保留相關性的方式合成該等—雜訊成分。 根據本發明之方法，音韻 曰頻k唬中的雜訊成分由雜訊源 組成，該等雜訊源在該音頻信號的至少一頻帶中合成知 覺相關且保留相關性的的雜訊成分。該等合成雜訊源互 200407843 不相關。因此，藉由獨立的雜 等雜訊源。 產生wife易地重建該 雖然在一較佳具體實施例中， °哀方法可用以傳误去 的雜訊源，本發明之方法進—步包含藉由決定每個雜^ 的一組雜訊參數以合成該源’以及一組變換參數以產二 雜訊源的組成，而對該等雜訊源進行編敎步驟。q 此外，本發明的一項較佳I許奋 ^體戶、％例包含傳送該數组 雜訊參數以合成每個雜訊源， 、、 以及傳迗該組變換參數以 形成該複數個雜訊源之步驟。#_ 灵特疋S之，該等雜訊參 數及該等變換參數藉由正交化兮彡* 乂化忒組聲道之相關矩陣而決 定。由於該等聲道間的時變柏關 ^ 町支相關，會逐訊框地執行該正 交化。訊框的尺寸取決於該時框， 是道間的相關性可視 為不變的。 本發明最好係用於這樣一種愔W ^ _ 種障况’即其中該組音頻信號 分成-組選擇的頻帶’至少其中_組頻帶包含似雜訊信號 。該等音頻信號中的非雜訊成分可藉由正弦編碼方式加以 編碼。 本發明也係關於-種在多聲道音頻編碼系統中使用合成 的雜訊源之編碼方法’其用以對—組音頻信號進行編碼， 該方法包含以下步驟： 接收數組雜訊參數以合成雜訊源及接收一組根據本發明 方法決定的變換參數； 產生一組合成的雜訊源以回應該等雜訊參數；以及 根據該等變換參數而以複數個雜訊源的方式形成每個音 (4)200407843 頻信號，藉此產生一組音頻信號 因此’可解碼已編碼及傳送的雜訊音頻 對應的多聲道之保留相關性的音頻信號。 號 此外，本發明係關於音頻編碼器 在該等音頻信號的至少一頻帶中 中每個信號間的自相關及交互相

信號，並合成_ ’其包含： ，用以偵測一組音頻信 關之構件；以及 根據該等音頻錢間的相㈣決定雜訊源的組成之處理 構件，該組成使得該等雜訊源互不相關，因此該雜訊:的 、，且成以相關性保留的方式合成該等雜訊成分。

該編碼器可進—步包含將該等雜訊源編碼成數組雜訊參 數以合成每個該等源的構件， 用以傳送該數組雜訊參數及用以傳送該組變換參數以形 成該複數個雜訊源的傳送構件。 〆 同樣地，本發明係關於音頻解碼器，其包含·· 用以接收該數組雜訊參數以合成雜訊源及接收一組變換 參數以形成複數個該等雜訊源之接收裝置， 用以產生雜訊源以回應該等雜訊參數的一組雜訊產生器 ;以及 的

合成具有知覺相關且保留相關性雜訊成分的音頻信號之 口成構件’其藉由形成每個音頻信號的複數個該組雜訊源 以回應該組變換參數。 _ °亥編碼态及解碣器是物理上不同的信號處理裝置，或以 個單元的形式出現於一信號處理裝置中。該傳送可 …、線傳送’或通過網際網路的傳送，實際上，可以是 -9- (5) (5)200407843 任何形式的傳送。該傳 片或一等完成。了错由實體資料载體，如- ^明也係、關於資料載體，其 矾參數以合成雜訊源及 k万法、，且成—組雜 訊源。 及、.且成—組變換參數以形成複數個雜 根據圖式，本發明之進_ 其中： 步的目標及特徵將顯而易見， 圖1為根據本發明之實行編瑪方法的編碼裝置示音圖 =;據:發明之實行編妈方法的解碼裝置示意圖。 圖1為對四聲道音頻信號進行編碼的解瑪器丨 由四個複合箭頭2代表，每個箭頭2代表四個聲道中的= 一個聲道。在本發明中，簦 " 耒道的Μ際數量是不相關的，因 而易[本發明方法可應用於任何具有-個以上聲道 的音頻系統中。該聲道2包含音頻信號，其在至少—頻= ^含雜訊成分。雖然根據本發明之方法也可直接在全頻寬 曰頻㈣上執行，但是在實際的具體實施例中，通常將具 有可聽頻率成分的音頻信號分成數個(通常以對數度量） 頻帶。在每個或特定數量的該等頻帶中（尤其是人耳對相關 信號敏感的相關頻帶中），可應用本發明之方法。 該多聲道信號2在-渡波級3過渡。該遽波器3分成雜訊部 分4及非雜訊部分5。該信號2的非雜訊部分5導向一正弦編 碼電路6。忒電路6產生壓縮的編碼資料7，其代表該等音頻 L遗2的非雜訊音頻資訊。 該雜訊部分4導向一電路8 ’其根據本發明以保留相關性 -10- (6) (6)200407843

的方式對雜訊進行編碼。在該電路8中，會決定該等音頻信 號間的相關性，識別雜訊源的組成，該組成使得其中的雜 訊源互不相關，因此該雜訊源的組成以保留相關性的方式 合成5亥專雜訊成分。 藉由測量該尸聲道2的自相關係數及交互相關係數而決定 该等音頻信號間的相關性。在表示該自相關係數及交互相 關係數的相關矩陣中代表相關f訊。在該矩陣中，係數 <S(0S(i)>表示聲道3⑴的自相關性；係數<S(1)S⑴〉表示聲 道叩)及聲道S⑴間的交互相關性；⑷為整數，其表示該 多聲道系統中的一特定聲道。 根據該相關矩陣可計算一組變換參數9。將該變換參數9 傳送至—傳送11 1G。該變換參數9係關於用以合成該等雜訊 源的相關參數。該等變換參數包含該等源的自相關性（對應 於每個不相關雜訊信號的能量）及交互相關性（說明該等雜 訊源間的特定相關性)。該等參數9將藉由一解碼器接收以 在-組產生的雜訊源上執行逆變換，其會結合圖2進一步說 明。 、然後，將該變換參數9與正弦編碼的非雜訊信號7組合， 並由傳送1110以編碼信號u的方式傳送。該傳送可能是無 線傳送’或通過網際網路的傳送，實際上，可以是任何形 式的傳送。該傳送也可藉由賢體資料載體，如—磁碟或一 CD-rom專完成。 圖2本質上是圖π案的反向運作，其說明用以將信號η 解碼成—組音頻信號21之解瑪器12。該信號u包含—組變 -11· 200407843 ⑺ 換參數以形成根據本發明之方法的複數個雜訊源。 在第一分離級13中，從該信號11擷取該變換參數9及該 編碼的非雜訊信號7。該非雜訊信號7傳送至一正弦解碼器 14，其輸出聲道21的非雜訊部分51。 該等變換參數9傳送至一雜訊源產生級15,其包含一組獨 立（隨機）的雜訊產生器16。該等變換參數9表示每個雜訊 產生器16的雜訊水準（包含可能的零水準）；此外，可指定雜 訊源的其他參數，如包封形式。該雜訊產生器16產生一組 互不相關的雜訊源，形成每個音頻信號丨的 以回應該組變換參數9,從而合成音頻信號21之知覺雜::且 保留相關性的雜訊成分41。在一組成級17中，會組合該保 留相關性的雜訊成分41及該非相關部分51，並輸出聲道η ，其為圖1中該等聲道2的知覺相關重建。 熟悉技術人士將清楚發現，本發明不限於結合圖式說明 的具體實施例，而可進行各種變化。例如，雖然、在所說明 的具體實施例巾，制正弦編碼方式對信號的麵訊部分 進行編碼，但是也可應用其他類型的編碼方式，如波形^ 碼或霍夫曼（Huffman c〇ding)編碼。同樣地，該等聲道總體 上（包含非雜訊部分）根據上述變換參數進行變換。此外，也 可應用其他類型的雜訊編碼方式，其使用不同的參數等。 該方法可應用於多聲道音頻系-統中一聲道之單_相關頻帶

。本發明也可應用於多聲道音頻系統中所選擇數量的聲I 。該等及其它變化視為不脫離隨附的申請專利範圍之保 範疇。 ’、邊 648. -12- 200407843 發明說βΜ ⑻ 圖式代表符號說明 1. 編碼器 2. 複合箭頭 3. 濾波級 4. 雜訊部分 5. 非雜訊部分 6. 正弦編碼電路

7. 編碼的資料 8. 雜訊編碼電路 9. 變換參數 10. 傳送器 11. 編碼信號 12. 解碼器 13. 分離級 14. 正弦解碼器

15. 雜訊源產生級 16. 雜訊產生器 17. 組成級

Claims (1)

1. 200407843 拾 申請專利範圍 .一種在一多聲道音頻編碼系統巾# ^ ^ 方法，其用以對…有相二中使用合成的雜訊遲之 編辑，士i 雜訊成分的音頻信號進杆 編碼，該方法包括以下步驟： 運仃 根據該專音頻信號間的★ # —、 1的相難’決定-雜訊源的％ 成，忒組成使得該組成中 、、 該雜訊源的組成以伴留相閃 不相關，因此 訊成分。㈠“相關性的方式合成該等雜 2. 如申請專利範圍第1項之方 —— ，、進一步包括以下步驟： 決疋母個雜訊源的-組雜訊參數以合成該源 等雜訊源進行編：…雜訊源的組成’而對該 :申請專利範圍第項之方法，其進—步包括以下步 4. 雜訊參數以合成每個雜訊源及傳送該 、，支換，數以形成該複數個雜訊源。 如前述巾請專利範圍巾任_項 雜1Μ 次具中互不相關的 雜Λ源係以一逐個訊框的方式決定。 的 請專利範圍中任—項之方法，其 ==等音頻信號中的非雜訊成分進行編碼。 。月心圍中任「項之方法，其中該等變換參 :稭由正交化該組聲道之相關矩陣而決定。 如前述申請專利範圍中任一項之方复 號&一έ I /、中該組音頻信 成k擇的頻帶’至少其中-組頻帶包括似雜 200407843 申議專_範_賈 訊信號。 8. 一種在多聲道音頻編碼系統中使用合成的雜訊源之方 法’其用以對一組聲道進行編碼，該方法包括以下步 驟： -接收複數組雜訊參數以合成雜訊源及接收如申請 專利範圍第1項之方法所決定的一組變換參數； -產生一組合成的雜訊源以回應該等雜訊參數；以及 -根據該等變換參數而以複數個雜訊源的形式形成 每個音頻信號，藉此產生一組音頻信號。 9 ·〆種編石馬為’其對如申請專利範圍第i至6項中任一項之 方法而編碼的聲道進行編碼，該編碼器包括·· -在該等音頻信號的至少一頻帶中用以偵測一自相 關性及-組音頻信號中每個信號間的一交互相關 f生之構件，以及根據該等信號間的相關性決定一雜 訊源的組成之處理構彳，該組成之方式使得該組才成 中的雜訊源互不相關，因此該雜訊源的組成以保留 相關性的方式合成該等雜訊成分。 1〇·如申請專利範圍第8項之編石馬器，其進一步包括： 將該等雜m源編媽成複數組雜訊參數以 各源之構件， 莜寺 =以傳迗該複數組雜訊參數及用以傳送該組變換 多數以形成該複數個雜訊源之傳送構件。 種解焉11 #用以接收如申請專利範圍第1至6項中杯 -項所編碼及變換的聲道，該解碼器包括：、 • 2 · 200407843 -用以接收禝數組雜訊參數以八 ,,, σ成雜訊源及接收一 組變換參數以形成複數個該等 7滩矾源之接收構件， -用以產生雜訊源以回應該等 產生器，·以及 專雜讯參數的一組雜訊 -合成具有知覺相關且保留相闕性之 頻信號之合成構件，苴— 成刀的曰 牛其猎由形成每個音頻 數個該組雜邙％ ,、， μ。就的複 12. 、4 Λ源μ回應該組變換參數。 一種資料載體，苴#乜 ，、匕括一組雜訊參數以合成 訊源及包括—組變換來相關的雜 至7項中任—項之方法&數以形成如^專利範圍第i 、方去的複數個雜訊源。