TW201503111A - 從高階保真立體音響信號之係數領域表示產生該高階保真立體音響信號之混合空間或係數領域表示之方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係為一種從高階保真立體音響之一係數領域表示產生該高階保真立體音響之一混合空間或係數領域表示之方法，該高階保真立體音響以HOA表示，有二表示以用於空間領域及係數領域，其中該HOA信號數可為變數。將一係數領域信號向量分離成一具有一HOA係數常數之係數領域信號向量，及一具有一HOA係數變數之係數領域信號向量。將該常數HOA係數向量變換至一對應空間領域信號向量。為促進高品質編碼，不致產生信號中斷，利用該空間領域信號向量，將該係數領域信號之變數HOA係數向量進行適應正規化及多工化。

Description

從高階保真立體音響信號之係數領域表示產生該高階保真立體音響信號之混合空間或係數領域表示之方法及裝置
本發明相關從高階保真立體音響(HOA)信號的一係數領域表示產生該高階保真立體音響信號的一混合空間或係數領域表示的方法及裝置，其中該高階保真立體音響的信號數可為變數。
以HOA表示的高階保真立體音響係一平面或立體音場的數學描述，該音場可由合成音源設計出的一麥克風陣列加以捕捉，或是兩者的結合。可使用HOA作為平面或立體音場的一傳輸格式。對照以揚聲器為基礎的環繞音表示，HOA的有利點係不同揚聲器配置上的音場再製，因此HOA適合一通用音訊格式。
HOA的空間解析度是由HOA位階判定，此位階定義描述音場的HOA信號數，HOA有二表示，分別稱為空間領域及係數領域。在大部分情形中，HOA原在係數領域中表示，及此類表示可藉由一矩陣乘法(或變換)轉換成空間領域，如在歐洲專利公開案第2469742 A2號所揭露。空間領域係由與係數領域相同的信號數所組成，然而，在空間領域中，各信號係相關一方向，其中該等方向一致地分布在單一球面上，此有助於該HOA表示的空間分布分析。係數領域表示以及空間領域表示皆係時間領域表示。
以下，本發明目的基本上用於HOA(高階保真立體音響)表示的PCM(極化連續模型)傳輸，盡可能遠至空間領域，為要提供各方向一完全相同的動態範圍。這意謂著該等HOA信號在空間領域中的PCM樣本必須正規化到一預定值範圍。然而，此類正規化的缺點在於HOA信號 在空間領域中的動態範圍比在係數領域中小，這是從係數領域信號產生空間領域信號的變換矩陣所造成。
在一些應用中，HOA信號係在係數領域中傳輸，例如在歐洲專利申請案第13305558.2號所揭露的處理中，其中因待傳輸一HOA信號常數及一額外HOA信號變數，因此所有信號皆在係數領域中傳輸，但如上述歐洲專利公開案第2469742 A2號所揭露，在係數領域中的傳輸並不有利。
作為一解決方法，該HOA信號常數可在空間領域中傳輸，及只在係數領域中傳輸具變數的額外HOA信號，由於一HOA信號時間變數會造成數個時間變量係數至空間領域變換矩陣，因此不可能在空間領域中傳輸該等額外HOA信號，在所有空間領域信號中並可發生中斷，其用於PCM信號的後續感知編碼係次優的。
為確保此等額外HOA信號的傳輸不超過一預設值範圍，可使用一可逆正規化處理，其設計用以防止此類信號中斷，其亦達成有效率傳輸該等反演參數。
用於PCM編碼，關於二HOA表示的動態範圍及HOA信號的正規化，將在以下導出此類正規化是應發生在係數領域中或在空間領域中。
在係數時間領域中，HOA表示係由N個係數信號d n (k),n=0,...,N-1的連續訊框所組成，其中k表示樣本指標，及n表示信號指標，此等係數信號集合在一向量d(k)=[d 0 (k),...,d N-1 (k)] T 中，為要得到一緊致(精簡)表示。
如在歐洲專利申請案第12306569.0號中所定義，變換到空間領域係由NxN變換矩陣 執行，參閱Ξ GRID相關公式(21)及(22)的定義。
空間領域向量w(k)=[w 0 (k)...w N-1 (k)] T 係由w(k)=Ψ-1 d(k) (1)得出，其中Ψ-1係矩陣Ψ的逆矩陣。
由d(k)=Ψw(k) (2)執行從空間領域到係數領域的逆變換。
若該等樣本的值範圍係定義在一領域中，則變換矩陣Ψ自動定義另一領域的值範圍，以下省略用於第k個樣本的用詞(k)。
因為HOA表示實際上是在空間領域中再製，因此值範圍、音量及動態範圍係在此領域中定義，動態範圍係由PCM編碼的位元解析度來定義，在此應用中，”PCM編碼”意指浮點表示樣本轉換成定點表示法中的整數表示樣本。
用於HOA表示的PCM編碼，該N個空間領域信號必須正規化到-1 w n <1的值範圍，使它們可放大到最大PCM值W max 及繞轉到定點整數PCM表示法 注意事項：此係一普遍化PCM編碼表示。
可由矩陣Ψ的無限範數，其由 所定義，及空間領域中的最大絕對值w max =1，求出係數領域樣本的值範圍-∥Ψ∥∞ w max d n <∥Ψ∥∞。用於矩陣Ψ用過的定義，由於∥Ψ∥∞的值大於”1”，因此d n 的值範圍增大。
反過來意指，由於-1 d n /∥Ψ∥∞<1，因此一係數領域信號PCM編碼要求藉由∥Ψ∥∞正規化，然而，此正規化縮小係數領域中信號的動態範圍，其會造成一較低的信號至量化雜訊比，因此一空間領域信號PCM編碼應較佳。
本發明將解決的問題係如何使用正規化以傳輸係數領域中部分空間領域所要的HOA信號，不致縮小係數領域中的動態範圍，此外，該等正規化信號不應包含信號級躍變，以便該等信號可感知地編碼，不致因躍變造成品質損失。
原則上，本發明的產生方法適合從HOA信號的一係數領域表示產生該HOA信號的一混合空間或係數領域表示，其中該HOA的信號數可在連續係數訊框中隨時間變化，該方法包括以下步驟：- 將一HOA係數領域信號向量分離成一第一係數領域信號向量，具有一 HOA係數常數，及一第二係數領域信號向量，具有隨時間變化的一HOA係數變數；- 藉由該係數領域信號向量與一變換矩陣的逆矩陣相乘，將該第一係數領域信號向量變換到一對應空間領域信號向量；- 對該空間領域信號向量進行PCM編碼，以便得到一PCM編碼空間領域信號向量；- 藉由一正規化因子將該第二係數領域信號向量正規化，其中該正規化係一適應正規化，相關該第二係數領域信號向量的HOA係數的一目前值範圍，及在該正規化中，未超過該向量的HOA係數的可用值範圍，及在該正規化中，將一致連續的一轉移函數應用到一目前第二向量的係數，為要連續地變動該向量內的增益，從前一第二向量中的增益變到下一第二向量中的增益，及該正規化提供邊資訊以用於一對應解碼端解正規化；- 將該正規化係數領域信號向量進行PCM編碼，以便得到一PCM編碼及正規化係數領域信號向量；- 對該PCM編碼空間領域信號向量及該PCM編碼及正規化係數領域信號向量進行多工。
原則上，本發明的產生裝置適合從HOA信號的一係數領域表示產生該HOA信號的一混合空間或係數領域表示，其中該HOA的信號數可在連續係數訊框中隨時間變化，該裝置包括：- 分離構件，調適成將一HOA係數領域信號向量分離成一第一係數領域信號向量，具有一HOA係數常數，及一第二係數領域信號向量，具有隨時間變化的一HOA係數變數；- 變換構件，調適成藉由該係數領域信號向量與一變換矩陣的逆矩陣相乘，將該第一係數領域信號向量變換到一對應空間領域信號向量；- PCM編碼構件，調適成對該空間領域信號向量進行PCM編碼，以便得到一PCM編碼空間領域信號向量；- 正規化構件，調適成藉由一正規化因子將該第二係數領域信號向量正規化，其中該正規化係一適應正規化，相關該第二係數領域信號向量的HOA係數的目前值範圍，及在該正規化中，未超過該向量的HOA 係數的可用值範圍，及該正規化中，將一致連續的一轉移函數應用到一目前第二向量的係數，為要連續地變動該向量內的增益，從前一第二向量中的增益變到下一第二向量中的增益，及該正規化提供邊資訊以用於一對應解碼端解正規化；- PCM編碼構件，調適成將該正規化係數領域信號向量進行PCM編碼，以便得到一PCM編碼及正規化係數領域信號向量；- 多工構件，調適成對該PCM編碼空間領域信號向量及該PCM編碼及正規化係數領域信號向量進行多工。
原則上，本發明的解碼方法適合將已編碼HOA信號的一混合空間或係數領域表示解碼，其中該HOA的信號數可在連續係數訊框中隨時間變化，及其中該已編碼HOA信號的混合空間或係數領域表示係根據本發明上述產生方法所產生，該解碼包括以下步驟：- 將該等PCM編碼空間領域信號與PCM編碼及正規化係數領域信號的多工向量解多工；- 藉由該PCM編碼空間領域信號向量與該變換矩陣相乘，將該PCM編碼空間領域信號向量變換到一對應係數領域信號向量；- 將該PCM編碼及正規化係數領域信號向量解正規化，其中該解正規化包括以下步驟：- 使用接收的邊資訊的一對應指數e n (j-1)及一遞迴求出的增益值g n (j-2)，求出一轉移向量h n (j-1)，其中增益值g n (j-1)維持不變以用於待處理的下一PCM編碼及正規化係數領域信號向量的對應處理，j係一HOA信號向量輸入矩陣的一游動指標；- 將對應逆增益值應用到一目前PCM編碼及正規化信號向量，以便得到一對應PCM編碼及解正規化信號向量；- 結合該係數領域信號向量與該解正規化係數領域信號向量，以便得到一HOA係數領域信號結合向量，其可具有一HOA係數變數。
原則上，本發明的解碼裝置適合將已編碼HOA信號的一混合空間或係數領域表示解碼，其中該HOA的信號數可在連續係數訊框中隨時間變化，及其中該已編碼HOA信號的混合空間或係數領域表示係根據本發明上述產生方法所產生，該解碼裝置包括： - 解多工構件，調適成將該等PCM編碼空間領域信號與PCM編碼及正規化係數領域信號的多工向量解多工；- 變換構件，調適用以藉由該PCM編碼空間領域信號向量與該變換矩陣相乘，將該PCM編碼空間領域信號向量變換到一對應係數領域信號向量；- 解正規化構件，調適用以將該PCM編碼及正規化係數領域信號向量解正規化，其中該解正規化包括以下步驟：- 使用接收的邊資訊的一對應指數e n (j-1)及一遞迴求出的增益值g n (j-2)，求出一轉移向量h n (j-1)，其中增益值g n (j-1)維持不變以用於待處理的下一PCM編碼及正規化係數領域信號向量的對應處理，j係一HOA信號向量輸入矩陣的一游動指標；- 將對應逆增益值應用到一目前PCM編碼及正規化信號向量，以便得到一對應PCM編碼及解正規化信號向量；- 結合構件，調適用以結合該係數領域信號向量與該解正規化係數領域信號向量，以便得到一HOA係數領域信號結合向量，其可具有一HOA係數變數。
11,12,13,14,15,20,21,22,23,24,25,26,27,28, 29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,41,42,43,44,45,46,61,62‧‧‧步驟或階段
d,d 1 ,d 2 ,d',d' 1 ,d' 2 ,d" 2 ,d''' 2 ,D,D 1 ,D 2 ,D',D' 1 ,D' 2 ,D" 2 ,D''' 2 ‧‧‧係數領域信號向量
e‧‧‧傳輸向量
w,w 1 ,w',w' 1 ,W 1 ,W' 1 ‧‧‧空間領域信號向量
HOA‧‧‧高階保真立體音響
將參考附圖說明本發明的數個示範實施例，圖中：圖1繪示一原始係數領域HOA(高階保真立體音響)表示在空間領域中的PCM(極化連續模型)傳輸；圖2繪示該HOA表示在係數領域及空間領域中的結合傳輸；圖3繪示該HOA表示使用係數領域中信號的方塊方向適應正規化在係數領域及空間領域中的結合傳輸；圖4繪示適應正規化處理以用於在係數領域表示的一HOA信號x n (j)；圖5繪示一轉移函數，用於二相異增益值之間的一光滑轉移；圖6繪示適應解正規化處理；圖7繪示使用不同指數e n 的轉移函數h n (l)的FFT(快速傅立葉變換)頻譜，其中各函數最大振幅正規化到0分貝(dB)；圖8繪示數個示範轉移函數以用於三個連續信號向量。
關於一HOA(高階保真立體音響)空間領域表示的PCM(極化連續模型)編碼，假定(在浮點表示中)滿足-1 w n <1，因此可如圖1所示執行一HOA表示的PCM傳輸。在一HOA編碼器的輸入，一轉換器步驟或階級11使用公式(1)，將一目前輸入信號訊框的係數領域信號d變換到空間領域信號w。PCM編碼步驟或階段12使用公式(3)，將浮點樣本w轉換到定點表示法的PCM編碼整數樣本w'，在多工器步驟或階段13，將樣本w'多工成一HOA傳輸格式。
在解多工步驟或階段14中，HOA解碼器將該等信號w'從接收的傳輸HOA格式解多工，及在步驟或階段15中使用公式(2)再將它們變換到係數領域信號d'，此逆變換增加d'的動態範圍，因此從空間領域變換到係數領域總是包含從整數(PCM)到浮點的格式轉換。
若矩陣Ψ係時間變式，其情況是，若該HOA信號數或指標係時間變式以用於連續HOA係數順序，即連續輸入信號訊框，則圖1的標準HOA傳輸將失敗。如上述，用於此情況的一範例係歐洲專利申請案第13305558.2號中所揭露的HOA壓縮處理：連續地傳輸一HOA信號常數，及平行地傳輸具變動信號指標n的一HOA信號變數，所有信號皆在係數領域中傳輸，其如上述係次優的。
根據本發明，相關圖1所說明的處理延伸如圖2所示，在步驟或階段20，HOA編碼器將HOA向量d分離成二向量d 1 及d 2 ，其中用於向量d 1 的HOA係數係常數M，及向量d 2 包含一HOA係數變數K。因該等信號指標n係時間不變量以用於向量d 1 ，因此在步驟或階段21,22,23,24及25中，以對應到圖2下信號路徑中所示w 1 及w' 1的信號在空間領域中執行PCM編碼，對應到圖1的步驟或階段11至15。然而，多工步驟或階段23得到一外加輸入信號d" 2 ，及在HOA解碼器中的解多工步驟或階段24提供一不同輸出信號d" 2 。
向量d 2 的HOA係數的數或大小K係時間變量，及傳輸的HOA信號的指標n可隨時間變化，這防止一空間領域傳輸，原因是會要求一時間變量變換矩陣，其會在所有感知編碼的HOA信號中造成信號中斷(並未繪示一感 知編碼步驟或階段)。但因此類信號中斷會減低傳輸信號的感知編碼品質，因此應該避免。
因此，將在係數領域中傳輸d 2 ，由於該等係數領域信號的較大值範圍，在步驟或階段27應用PCM編碼前，在步驟或階段26將由因子1/∥Ψ∥∞縮放該等信號。然而，此類縮放的缺點在於∥Ψ∥∞的最大絕對值係一最壞情況估算，因正規期待值範圍較小，該最大絕對樣本值將不常發生。結果，未有效率地使用PCM編碼的可用解析度，及信號至量化雜訊比係低的。
解多工步驟或階段24的輸出信號d" 2 在步驟或階段28中係使用因子∥Ψ∥∞相反地縮放，作為結果的信號d''' 2 在步驟或階段29與信號d' 1 結合，形成解碼的係數領域HOA信號d'。根據本發明，藉由使用信號的一信號適應正規化可增加在係數領域中的PCM編碼效率，然而，從樣本到樣本，此類正規化必須是可逆且一致地連續。圖3顯示所需的區塊方向適應處理，第j個輸入矩陣D(j)=[d(jL+0)...d(jL+L-1)]包括L個HOA信號向量d(圖3中未繪示指標j)。如在圖2的處理中，矩陣D分離成二矩陣D1及D2，在步驟或階段31至35中，D 1 的處理對應到相關圖2及圖1所述在空間領域中的處理。但該係數領域信號編碼包含一區塊方向的適應正規化步驟或階段36，其自動地調適到該信號的目前值範圍，之後是PCM編碼步驟或階段37。用於矩陣D" 2 中各PCM編碼信號的解正規化所需的邊資訊係在一向量e中儲存及傳遞，向量e=[e n1 ...e nk ] T 包含每信號一值。在接收端的解碼器的對應適應解正規化步驟或階段38，使用傳輸的向量e來的資訊將該等信號D" 2 逆轉正規化到D''' 2 。在步驟或階段39，形成的信號D''' 2 與信號D' 1 結合，形成解碼的係數領域HOA信號D'。
在步驟或階段36的適應正規化中，將一致連續的一轉移函數應用到目前輸入係數區塊的該等樣本，為使前一輸入係數區塊來的增益到不斷地變動下一輸入係數區塊的增益。因必須在一輸入係數領域區塊前面偵測到該正規化的一增益，因此這類處理需要一區塊的延遲，有利點在於引入的振幅調變係小的，因此該調變信號的一感知編碼在該解正規化信號上幾乎不具衝擊。
關於適應正規化的實施，用於D 2 (j)的各HOA信號係獨立地執行，該等信號係由該矩陣 的列向量x n T 表示，其中n表示該等傳輸HOA信號的指標，因x n 原是一欄向量，但在此需要一列向量，因此將其轉置。
圖4詳細描繪步驟或階段36中的此適應正規化，該處理的輸入值係：- 暫時光滑最大值x n,max,sm (j-2)，- 增益值g n (j-2)，即已應用到對應信號向量區塊x n (j-2)的最後係數的增益，- 目前區塊x n (j)的信號向量，- 前一區塊x n (j-1)的信號向量。
當開始第一區塊x n (0)的處理時，該等遞迴輸入值係由數個預定值初始化：向量x n (-1)的係數可設成零，增益值g n (-2)應設成’1’，及x n,max,sm (-2)應設成一預定平均振幅值。
然後，最後區塊g n (j-1)的增益值、邊資訊向量e(j-1)的對應值e n (j-1)、暫時光滑最大值x n,max,sm (j-1)及正規化信號向量x' n (j-1)係該處理的輸出。
此處理的目的為要使應用到信號向量xn(j-1)的增益值不斷地從g n (j-2)變動到g n (j-1)，以便增益值g n (j-1)可將信號向量x n (j)正規化到適當值範圍。在第一處理步驟或階段41，信號向量x n (j)=[x n,0 (j)...x n,L-1 (j)]的各係數乘以增益值g n (j-2)，其中使g n (j-2)避開信號向量x n (j-1)正規化處理，作為基礎以用於新的一正規化增益。在步驟或階段42中，使用公式(5)自形成的正規化信號向量x n (j)得出該等絕對值的最大值x n,max ： 在步驟或階段43中，使用一遞迴濾波器接收該光滑最大值的前一值x n,max,sm (j-2)，將一暫時光滑應用到x n,max ，及形成一目前暫時光滑最大值x n,max,sm (j-1)，此類光滑的目的為要隨時間經過衰減該正規化增益的適應，其減少矩陣變動次數且因此減低該信號的振幅調變。若該值x n,max 在一預定值範圍內，則只應用暫時光滑，否則x n,max,sm (j-1)要設成x n,max (即x n,max 的值保持原狀)，原因是後續處理必須將x n,max 的實際值衰減到該預定值範圍。因此，暫時光滑只在正規化增益不變或可將信號x n (j)放大而不離開該值範圍時才作用。
在步驟或階段43中求出x n,max,sm (j-1)如下： 其中0<a1係該衰減常數。
為要減低位元率以用於向量e的傳輸，正規化增益係由目前暫時光滑最大值x n,max,sm (j-1)求出，並傳輸作為底’2’的一指數，因此在步驟或階段44必須滿足 ，並由得出量子化指數e n (j-1)。
在數個期間，其中為要利用可用解析度以用於有效率PCM編碼，再放大該信號(即總增益值隨時間經過而增加)，可限制指數e n (j)(及藉此限制連續區塊之間的增益差)到小的一最大值，例如’1’。此操作具有二有利效果，在一方面，在連續區塊之間的小增益差導致只有小振幅調變通過該轉移函數，造成FFT頻譜的相鄰子頻帶之間的雜訊減少(參閱圖7對轉移函數在感知編碼上的衝擊的相關說明)。另一方面，用以編碼該指數的位元率係藉由限制其值範圍而減低。
總最大放大率的值 例如可限制到’1’，理由如下：若該等係數信號中的一者在二連續區塊之間呈現一大振幅變化，其中一第一區塊具有極小振幅及第二者具有最高可能振幅(假定HOA在空間領域表示的正規化)，在此二區塊之間的極大增益差將導致大振幅調變通過該轉移函數，在FFT頻譜的相鄰子頻帶之間造成嚴重雜訊，這用於以下討論的一後續感知編碼會是次優的。
在步驟或階段45中，將指數e n (j-1)應用到一轉移函數， 以便得到一目前增益值g n (j-1)，用於從增益值g n (j-2)到增益值g n (j-1)的一連續轉移，使用圖5所示的函數，用於該函數的計算規則係 其中l=0,1,2,...,L-1。使用具有 的實際轉移函數向量h n (j-1)=[h n (0)...h n (L-1)] T ，以用於從g n (j-2)到g n (j-1)的連續衰退。用於e n (j-1)的各值，由於f(0)=1，因此h n (0)的值等於g n (j-2)。f(L-1)的最終值等於0.5，因此 將自公式(9)形成所需的放大率g n (j-1)以用於x n (j)的正規化。
在步驟或階段46中，信號向量x n (j-1)的樣本係由轉移向量h n (j-1)的增益值加權，為要得到 其中’’運算子代表二向量的一向量元素方向相乘，此相乘亦可視為代表信號x n (j-1)的一振幅調變。
更詳細地，轉移向量h n (j-1)=[h n (0)...h n (L-1)] T 的係數乘以信號向量x n (j-1)的對應係數，其中h n (0)的值係h n (0)=g n (j-2)，及h n (L-1)的值係h n (L-1)=g n (j-1)。因此，如圖8的範例所繪示，該轉移函數不斷地從增益值g n (j-2)衰退到增益值g n (j-1)，其顯示轉移函數h n (j)、h n (j-1)及h n (j-2)來的數個增益值，其應用到對應信號向量x n (j)、x n (j-1)及x n (j-2)以用於三個連續區塊。與一下游感知編碼相關的有利點在於，在區塊邊界，應用的增益係連續不斷的：轉移函數h n (j-1)使增益持續地從g n (j-2)衰退到g n (j-1)以用於x n (j-1)的係數。
圖6中顯示在解碼或接收端的適應解正規化處理，數個輸入值係PCM編碼及正規化信號x" n (j-1)、適當指數e n (j-1)，及最終區塊g n (j-2)的增益值。最終區塊g n (j-2)的增益值係遞迴地求出，其中g n (j-2)必須由亦一預定值初始化，其已在該編碼器中使用過。該等輸出係來自步驟或階段61的增益值g n (j-1)及來自步驟或階段62的解正規化信號x''' n (j-1)。
在步驟或階段61中，將該指數應用到該轉移函數，為回復x n (j-1)的值範圍，公式(11)自接收的指數e n (j-1)求出轉移向量h n (j-1)，及遞迴求出的增益g n (j-2)，用於下一區塊處理的增益g n (j-1)設成等於h n (L-1)。
在步驟或階段62中，應用逆增益，該正規化處理所應用的振幅調變由 逆轉，其中與’’係向量元素方向相乘，其已在編碼或傳輸端使用過的。x' n (j-1)的樣本無法由x" n (j-1)的輸入PCM格式表示，因此解正規化需要一較大值範圍的格式轉換，例如像浮點格式。
關於邊資訊傳輸，用於該等指數e n (j-1)的傳輸，因應用的正規化增益會不變以用於相同值範圍的連續區塊，因此無法假定該等指數的可能性係一致。因此可將熵編碼，例如像霍夫曼(Huffman)編碼，應用到該等指數值以減低所需的資料傳輸率，。
所述處理的一缺點可能是增益值g n (j-2)的遞迴計算，因此解正規化處理只能從HOA流的開端開始。
此問題的解決方法係將數個存取單元加入HOA格式中以提供資訊用以規律地求出g n (j-2)，在此情況中，該存取單元必須提供該等指數e n,access =log2 g n (j-2) (14) 以用於每第t個區塊，因此可求出，並在每第t個區塊開始解正規化。
在正規化信號x' n (j-1)的感知編碼上的衝擊係藉由函數h n (l)的頻率響應的絕對值來分析，如公式(15)所示，該頻率響應係由h n (l)的快速傅立葉變換(FFT)來定義。圖7顯示該正規化(到0分貝)長度FFT頻譜H n (u)，以求振幅調變引起的譜紊亂清晰，|H n (u)|的衰減較陡以用於小指數，及用於較大指數達到平坦。由於x n (j-1)在時間領域中藉由h n (l)的振幅調變，係同等於在係數領域中藉由H n (u)的一卷積，因此頻率響應H n (u)的一陡衰減減低x' n (j-1)的FFT頻譜相鄰子頻帶之間的雜訊。因該子頻帶雜訊在該信號的估計感知特徵上具有影響，因此這與x' n (j-1)的一後續感知編碼具高度相關 性，因此，用於H n (u)的一陡衰減，用於x' n (j-1)的感知編碼假說用於未正規化的信號x n (j-1)亦有效。
這顯示出x n (j-1)的一感知編碼以用於小指數，幾乎同等於x' n (j-1)的感知編碼，及只要該指數的大小是小的，正規化信號的感知編碼在解正規化信號上幾乎不具影響。
本發明的處理可藉由在傳輸端及接收端的單個處理器或電子電路來實施，或藉由數個處理器或電子電路串聯操作及/或在本發明的處理的不同零件上操作。
30,31,32,33,34,35,36,37,38,39‧‧‧步驟或階段
d" 2 ,D,D 1 ,D 2 ,D',D' 1 ,D' 2 ,D" 2 ,D''' 2 ‧‧‧係數領域信號向量
e‧‧‧傳輸向量
W 1 ,W' 1 ‧‧‧空間領域信號向量
HOA‧‧‧高階保真立體音響

Claims (13)

  1. 一種從HOA(高階保真立體音響)信號之一係數領域表示(d,D)產生該HOA信號之一混合空間或係數領域表示(d,w；D,W)之方法，其中該HOA信號數可於連續係數訊框中隨時間變化，其特徵在於，該方法包括以下步驟：- 將一HOA係數領域信號向量(d,D)分離(20,30)成一第一係數領域信號向量(d 1 ,D 1 )，具有一HOA係數常數(M)，及一第二係數領域信號向量(d 2 ,D 2 )，具有一HOA係數變數(K)；- 藉由該係數領域信號向量與一變換矩陣(Ψ)之逆矩陣(Ψ-1)相乘，將該第一係數領域信號向量(d 1 ,D 1 )變換(21,31)至一對應空間領域信號向量(w 1 ,W 1 )；- 對該空間領域信號向量(w 1 ,W 1 )進行PCM編碼(22,32)，俾可得到一PCM編碼空間領域信號向量(w' 1 ,W' 1 )；- 藉由一正規化因子(1/∥Ψ∥∞)將該第二係數領域信號向量(d 2 ,D 2 )正規化(26,36)，其中該正規化係一適應正規化，相關該第二係數領域信號向量(d 2 ,D 2 )之HOA係數之一目前值範圍，及在該正規化中，未超過該向量之HOA係數之可用值範圍，及在該正規化中，將一致連續之一轉移函數(h n (j-1))應用至一目前第二向量(x n (j-1))之係數，為使該向量內之增益從前一第二向量中之增益(g n (j-2))連續變動至下一第二向量中之增益(g n (j-1))，及該正規化提供邊資訊(e)以用於一對應解碼端解正規化；- 對該正規化係數領域信號向量(d' 2 ,D' 2 )進行PCM編碼(27,37)，俾可得到一PCM編碼及正規化係數領域信號向量(d" 2 ,D" 2 )；- 對該PCM編碼空間領域信號向量(w' 1 ,W' 1 )及該PCM編碼及正規化係數領域信號向量(d" 2 ,D" 2 )進行多工(23,33)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該正規化包括以下步驟：- 將一目前第二向量(D 2 ,x n (j))之各係數乘以(41)一增益值(g n (j-2)，其不作前一第二向量(x n (j-1)正規化處理；- 從作為結果之正規化第二向量判斷出(42)該等絕對值之最大值(x n,max )；- 藉由使用一遞迴濾波器接收該光滑最大值之前一值(x n,max,sm (j-2))，應用 (43)一暫時光滑至該最大值(x n,max )，結果係一目前暫時光滑最大值(x n,max,sm (j-1))，其中若該最大值(x n,max )位於一預定值範圍內，才應用該暫時光滑，否則該最大值(x n,max )仍保持原狀；- 從該目前暫時光滑最大值(x n,max,sm (j-1))求出(44)一正規化增益以作為底’2’之一指數，藉此得到一量化指數值(e n (j-1))；- 應用(45)該量化指數值(e n (j-1))至一轉移函數(h n (j-1))，俾可得到一目前增益值(g n (j-1))，其中該轉移函數用以從該前一增益值(g n (j-2))連續轉移至該目前增益值(g n (j-1))；- 藉由該轉移函數(h n (j-1))將前一第二向量(x n (j-1))之各係數加權(46)，俾可得到該正規化第二係數領域信號向量(D' 2 )。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中藉由 求出該目前暫時光滑最大值(x n,max,sm (j-1))，其中x n,max 表示該最大值，0<a 1係一衰減常數，及j係一HOA信號向量輸入矩陣之一游動指標。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之方法，其中該等多工(23,33)HOA信號係感知編碼。
  5. 一種從HOA(高階保真立體音響)信號之一係數領域表示(d,D)產生該HOA信號之一混合空間或係數領域表示(d,w；D,W)之裝置，其中該HOA信號數可於連續係數訊框中隨時間變化，該裝置包括：- 分離構件(20,30)，調適成將一HOA係數領域信號向量(d,D)分離成一第一係數領域信號向量(d 1 ,D 1 )，具有一HOA係數常數(M)，及一第二係數領域信號向量(d 2 ,D 2 )，具有一HOA係數變數(K)；- 變換構件(21,31)，調適成藉由該係數領域信號向量與一變換矩陣(Ψ)之逆矩陣(Ψ-1)相乘，將該第一係數領域信號向量(d 1 ,D 1 )變換至一對應空間領域信號向量(w 1 ,W 1 )；- PCM編碼構件(22,32)，調適成對該空間領域信號向量(w 1 ,W 1 )進行PCM編碼，俾可得到一PCM編碼空間領域信號向量(w' 1 ,W' 1 )；- 正規化構件(26,36)，調適成藉由一正規化因子(1/∥Ψ∥∞)將該第二係數領域信號向量(d 2 ,D 2 )正規化，其中該正規化係一適應正規化，相關該第 二係數領域信號向量(d 2 ,D 2 )之HOA係數之一目前值範圍，及在該正規化中，未超過該向量之HOA係數之可用值範圍，及在該正規化中，將一致連續之一轉移函數(h n (j-1))應用至一目前第二向量(x n (j-1))之係數，為使該向量內之增益，從前一第二向量中之增益(g n (j-2))連續變動至下一第二向量中之增益(g n (j-1))，及該正規化提供邊資訊(e)以用於一對應解碼端解正規化；- PCM編碼構件(27,37)，調適成對該正規化係數領域信號向量(d' 2 ,D' 2 )進行PCM編碼，俾可得到一PCM編碼及正規化係數領域信號向量(d" 2 ,D" 2 )；- 多工構件(23,33)，調適成對該PCM編碼空間領域信號向量(w' 1 ,W' 1 )及該PCM編碼及正規化係數領域信號向量(d" 2 ,D" 2 )進行多工。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該正規化包括：- 將一目前第二向量(D 2 ,x n (j))之各係數乘以(41)一增益值(g n (j-2)，其不作前一第二向量(x n (j-1)正規化處理；- 從作為結果之正規化第二向量判斷出(42)該等絕對值之最大值(x n,max )；- 藉由使用一遞迴濾波器接收該光滑最大值之前一值(x n,max,sm (j-2))，應用(43)一暫時光滑至該最大值(x n,max )，結果係一目前暫時光滑最大值(x n,max,sm (j-1))，其中若該最大值(x n,max )位於一預定值範圍內，才應用該暫時光滑，否則該最大值(x n,max )仍保持原狀；- 從該目前暫時光滑最大值(x n,max,sm (j-1))求出(44)一正規化增益以作為底’2’之一指數，藉此得到一量化指數值(e n (j-1))；- 應用(45)該量化指數值(e n (j-1))至一轉移函數(h n (j-1))，俾可得到一目前增益值(g n (j-1))，其中該轉移函數用以從該前一增益值(g n (j-2))連續轉移至該目前增益值(g n (j-1))；- 藉由該轉移函數(h n (j-1))將前一第二向量(x n (j-1))之各係數加權(46)，俾可得到該正規化第二係數領域信號向量(D' 2 )。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中藉由 求出該目前暫時光滑最大值(x n,max,sm (j-1))，其中x n,max 表示該最大值，0<a 1 係一衰減常數，及j係一HOA信號向量輸入矩陣之一游動指標。
  8. 如申請專利範圍第5至7項中任一項所述之裝置，其中該等多工(23,33)HOA信號係感知編碼。
  9. 一種將已編碼HOA(高階保真立體音響)信號之一混合空間或係數領域表示(d,w；D,W)解碼之方法，其中該HOA信號數可於連續係數訊框中隨時間變化，及其中該已編碼HOA信號之混合空間或係數領域表示(d,w；D,W)係根據如申請專利範圍第1項所述之方法所產生，該解碼包括以下步驟：- 對該等PCM編碼空間領域信號(w' 1 ,W' 1 )及PCM編碼與正規化係數領域信號(d" 2 ,D" 2 )之多工向量進行解多工(24,34)；- 藉由該PCM編碼空間領域信號向量與該變換矩陣(Ψ)相乘，將該PCM編碼空間領域信號向量(w' 1 ,W' 1 )變換(25,35)至一對應係數領域信號向量(d' 1 ,D' 1 )；- 將該PCM編碼及正規化係數領域信號向量(d" 2 ,D" 2 )解正規化(28,38)，其中該解正規化包括以下步驟：- 使用接收之邊資訊(e)之一對應指數e n (j-1)及一遞迴求出之增益值g n (j-2)，求出(61)一轉移向量h n (j-1)，其中該增益值g n (j-1)維持不變，以用於待處理之下一PCM編碼及正規化係數領域信號向量(D" 2 )之對應處理，j係一HOA信號向量輸入矩陣之一游動指標；- 應用(62)該對應逆增益值至一目前PCM編碼及正規化信號向量(x" n (j-1),D" 2 )，俾可得到一對應PCM編碼及解正規化信號向量(x''' n (j-1),D''' 2 )；- 結合(29,39)該係數領域信號向量(d' 1 ,D' 1 )與解正規化係數領域信號向量(d''' 2 ,D''' 2 )，俾可得到一結合HOA係數領域信號向量(d',D')，其可具有一HOA係數變數。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中將該等多工(23,33)及感知編碼之HOA信號在解多工(24,34)前對應地感知解碼。
  11. 一種將已編碼HOA(高階保真立體音響)信號之一混合空間或係數領域表示(d,w；D,W)解碼之裝置，其中該HOA信號數可於連續係數訊框中隨時間變化，及其中該已編碼HOA信號之混合空間或係數領域表示(d, w；D,W)係根據如申請專利範圍第1項所述之方法所產生，該解碼裝置包括：- 解多工構件(24,34)，調適用以對該等PCM編碼空間領域信號(w' 1 ,W' 1 )與PCM編碼及正規化係數領域信號(d" 2 ,D" 2 )之多工向量進行解多工；- 變換構件(25,35)，調適用以藉由該PCM編碼空間領域信號向量與該變換矩陣(Ψ)相乘，將該PCM編碼空間領域信號向量(w' 1 ,W' 1 )變換至一對應係數領域信號向量(d' 1 ,D' 1 )；- 解正規化構件(28,38)，調適用以將該PCM編碼及正規化係數領域信號向量(d" 2 ,D" 2 )解正規化，其中該解正規化包括以下步驟：- 使用接收之邊資訊(e)之一對應指數e n (j-1)及一遞迴求出之增益值g n (j-2)，求出(61)一轉移向量h n (j-1)，其中該增益值g n (j-1)維持不變，以用於待處理之下一PCM編碼及正規化係數領域信號向量(D" 2 )之對應處理，j係一HOA信號向量輸入矩陣之一游動指標；- 應用(62)該對應逆增益值至一目前PCM編碼及正規化信號向量(x" n (j-1),D" 2 )，俾可得到一對應PCM編碼及解正規化信號向量(x''' n (j-1),D''' 2 )；- 結合構件(29,39)，調適用以結合該係數領域信號向量(d' 1 ,D' 1 )與解正規化係數領域信號向量(d''' 2 ,D''' 2 )，俾可得到一結合HOA係數領域信號向量(d',D')，其可具有一HOA係數變數。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，其中該等多工(23,33)及感知編碼之HOA信號係在解多工(24,34)前對應地感知解碼。
  13. 一種儲存媒體，已儲存有數個可執行指令，其當執行時令一電腦執行如申請專利範圍第9項所述之方法。
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