专利名称：局部复合调制的滤波器组的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含利用下采样的实值子带滤波器组的音频信号的均衡、谱包络调整、频率选择性展平或者频率选择性空间化的系统。通过将子带信号的对应子集变换成复值子带信号，允许抑制选择的频率范围的混叠。假定在选择的频率范围之外的混叠不太明显或者能够被其它方法减轻，那么与使用复值滤波器组相比，能够大大节省计算工作。
本发明教导如何以只比实值滤波器组的计算复杂性稍大的计算复杂性，获得所选频率范围的信号的复表示。对实滤波器组分析的所选子带应用高效的多带滤波器，以便产生这些子带信号的虚部。结果是局部复调制滤波器组分析。在起因于诸如包络调整和滤波之类线性时间不变修改的能量估计的稳定性和最小混叠方面，复化的(complexified)子带将具有和来自复指数调制滤波器组的对应子带相同的优点。在实合成之前，另一多带滤波器将复子带样本变回实子带样本。重构和信号处理行为的总体质量在复化频率范围中与复滤波器组的质量一致，在其它的频率范围中与实滤波器组的质量一致。这两个范围之间的无缝过渡隐含地起因于本发明教导的特殊边缘频带处理。
在修改器或操纵器102、103的架构中，应提及借助时间插值增益或矩阵的空间参数(例如MPEG环绕声或参量立体声)的时变应用。就时间不变修改或处理来说，具有不引入混叠的包络调整或均衡的应用是重要的。从而，涉及混叠的引入的定义主要集中在时间不变情况上。
然而，在
图1中所示的操纵器或修改器102、103的架构中引入时变性代表其中不引入混叠的特征的定义变得更困难。实际上，例如，即使在MPEG环绕声的架构，也将按照本地时间不变方式处理长的重要信号。在另一步骤中，在将为得重要的先进转置方法，比如高质量SBR的架构中，还可考虑非改线处理。虽然这些先进的转置方法包含时变和/或非线性处理，不过在第一步骤中，也不得不考虑时间不变修改和处理。
总之，在修改器或操纵器102、103的架构中，任何处理的确可能并且是相关的，只要它要求所得到的(局部复)滤波器组的时间频率分辨率。从而，对应复滤波器组的操纵器103的所有优点也存在于局部复滤波器组的复部分中。
图1-3中描述的本发明的实施例包括下述特征 一种离散时间音频信号的修改方法，包括下述步骤 用余弦调制分析滤波器组对信号滤波， 借助多带滤波，产生子带子集的复子带样本， 修改实子带样本和复子带样本， 借助多带滤波，将所得到的复样本变换成实样本 通过余弦调制合成滤波器组对实子带样本滤波，从而获得修改的离散时间音频信号。
下面概述低功率形式的空间音频工具的一种实现。低功率空间音频工具作用于第K个QMF子带(QMF＝正交镜像滤波器)之上的实值子带域信号，其中K是正整数。按照预期实现的具体需要和规范选择整数K。换句话说，依据预期实现的细节，比如位流信息给出整数K。实值QMF滤波器组与本发明的实数-复数转换器结合使用，从而获得局部复子带域表示。此外，低功率空间音频工具可包含另外的模块，以便减小由于实值处理而引入的混叠。
在上述简短介绍之后，低功率空间音频编码系统采用按照图10的时间/频率变换。所述空间音频编码的时间/频率变换器包括图10中所示的混合QMF分析滤波器组。处理实QMF分析滤波器组500的混合QMF分析滤波器组通过可选的开关510与本发明的实数-复数转换器520连接。实数-复数转换器520还与一个或多个Nyquist分析滤波器组530连接。
实QMF分析滤波器组500在输入端被供给时域输入信号
并在输出端向实数-复数转换器520提供实值QMF信号
实数-复数转换器520将QMF信号变成局部复样本
所述局部复样本
随后被提供给Nyquist分析滤波器组530，Nyquist分析滤波器组530再产生混合子带域信号xn，m。
除了这种时间/频率变换器的其中利用时域样本
设置空间音频解码器的常规操作模式之外，还可以采用来自复杂性低的HE-AAC解码器的(中间)实值(QMF)子带域样本
更具体地说，这种情况下，采用在HE-AAC QMF合成之前的子带域样本，如在[ISO/IEC14496-32001/AND12003]中安排的那样。为了还能够将这些QMF输入信号
供给本发明的实数-复数转换器520，可选的开关510被集成到图10中所示的时间/频率变换器中并相应地被开关。
以QMF输入信号的形式提供的，或者通过实QMF分析滤波器组500提供的实QMF信号由实数-复数转换器520转换成局部复样本
实数-复数转换器520将在下面参考图13详细说明。此外，作为一个附加选项并且如果能够实现的话，图10中未示出的剩余解码模块能够提供子带域样本
作为QMF残余输入信号。这些QMF残余信号也通过可选的延迟器540被传送给Nyquist分析滤波器组530，因为这些QMF残余输入信号也需要以延迟的形式被传送，以便在被变换到同样形成混合子带域信号xn，m的混合域之前，补偿由实数-复数转换器520引起的延迟。
图11表示空间音频编码系统中进行频率/时间变换，确切地说，时间/频率变换的混合QMF合成滤波器组。混合QMF合成滤波器组包含在输入端被供给混合子带域信号yn，m的一个或多个Nyquist合成滤波器组550。更具体地说，在Nyquist合成一方，混合子带域样本yn，m由Nyquist合成滤波器组550变换成局部复QMF子带域样本
局部复QMF子带域样本随后被提供给本发明的复数-实数转换器560，复数-实数转换器560将局部复QMF子带域样本转换成实值，确切地说，实QMF样本
本发明的复数-实数转换器560将参考图14更详细地说明。这些实QMF样本被提供给实QMF合成滤波器组570，在实QMF合成滤波器组570，它们以时域样本，确切地说，时域输出信号
的形式被变回到时域中。
现在更详细地说明滤波器组，确切地说实QMF分析滤波器组500和实QMF合成滤波器组570。例如，对于低功率MPEG环绕系统，使用实值QMF滤波器组。这种情况下，分析滤波器组500使用64个通道，如下概述的那样。合成滤波器组570也具有64个通道，并且和在ISO/IEC 14496-3的4.6.18.8.2.3节中描述的低复杂性HE-ACC系统中使用的滤波器组相同。虽然下面的说明建立在64通道(整数L＝64)的基础上，不过本发明和其实施例并不局限于使用64个通道或者适当数目的实值或复值子带信号。原则上，在本发明的实施例中可以使用任意数目的通道，确切地说，实值或复值子带信号。但是，如果使用不同数目的通道，那么实施例的适当参数也应必须相应地修改。图10中所示的实值QMF分析滤波器组500被用于将来自核心解码器的时域信号
分成64个子带信号。来自滤波器组，确切地说，来自实值QMF滤波器组500的输出是呈子带样本形式的实值和临界采样信号。
图12以C/C++伪代码的形式给出了实值分析QMF滤波器组500执行的操作的流程图。换句话说，图12中图解说明了实QMF分析滤波器组500执行的方法。滤波涉及下述步骤，其中数组x包含标以索引0-639的640个时间域输入样本。在图12中，数组或向量的索引用方括号括起来。时间域输入样本的数组x中的较大索引对应于较早的样本。
图12图解说明实QMF分析滤波器组500对QMF子带样本1执行的方法。在步骤S100中启动该方法之后，在步骤S110中，数组x中的样本被移动64个位置。索引为575-639(n＝575，...，639)的64个最陈旧样本被丢弃。之后，在步骤S120中，在索引为-63的位置，在数组x中保存64个新样本。
在步骤S130中，数组x的样本被乘以窗口，确切地说，窗口函数c的一组系数。窗口c也被实现成具有索引为0，...，639的640个元素的数组c。通过按照下式引入具有640个元素的新的中间数组z，在步骤S130中完成该乘法 z(n)＝x(n)·c(n)，n＝0，...，639(23) 其中在ISO/IEC 14496-3的表4.A.87中可找到窗口系数c
，...，c[639]。
在下一步骤S140中，按照下式计算中间数组z表示的样本的总和 产生一个新的128个元素的中间数组u。在图12的流程图中，等式(24)也被表示成代表等式(24)的公式的助记码。
在下一步骤S150中，通过与矩阵M的矩阵运算M·u，计算新的64个子带样本，其中矩阵M的元素由下式给出 之后进行步骤160中的滤波方法。
从而，图12的流程图中所示的方法的每个循环产生64个子带样本，每个子带样本代表来自一个滤波器组子带的输出。如前所述，在图12的流程图中，Xreal[m][l]对应于QMF子带m的子带样本l，其中m、l和n都是整数。从而，输出Xreal[m][n]等于实值子带样本
虽然图12表示了实值分析QMF滤波器组500的流程图，不过图13更详细地表示本发明的实数-复数转换器520。图13中所示的实数-复数转换器520接收4个实子带信号，所述64个实子带信号形成两个不同的子集K个实子带和(64-K)个实子带，其中K同样是1-64之间的正整数。K个实子带信号或子带形成的子集形成多个实值子带信号，(64-K)个实子带形成的第二个子集形成另外的多个实值子带信号。
K个实子带信号形成的子集被提供给多带滤波器600和可选的第一延迟器610。多带滤波器600在输出端提供一组K个实值中间子带信号，所述一组K个实值中间子带信号被提供给乘法器620，乘法器620将每个实值中间子带信号乘以负的虚数单位(-i)。乘法器620的输出被提供给加法器630，加法器630还从延迟器610接收延迟的K个实值子带信号。加法器630的输出再被提供给固定增益调节器640。固定增益调节器640通过将对应的子带信号乘以实值常数，调整在其输入端提供的每个子带信号的电平。应注意固定增益调节器640是一个可选组件，不是本发明的实数-复数转换器所必需的。作为固定增益调节器640(如果实现的话)的输出，或者在加法器30的输出端，实数-复数转换器520提供K个复值子带信号，确切地说，K个复子带。
加法器630和乘法器620一起构成计算器650，计算器650提供可被固定增益调节器640随意调节增益的复值子带信号。更具体地说，计算器650组合作为复值子带信号的实部，由计算器650输出的实值子带信号和作为复值子带信号的虚部，由多带滤波器600输出的中间信号。
在这方面，重要的是注意第一延迟器610也是一个可选组件，它保证在计算器650组合多带滤波器600输出的中间信号和提供给实数-复数转换器520的实值子带信号之前，正确地考虑到由多带滤波器600造成的可能的时间延迟。
作为一个可选组件，实数-复数转换器520还包括第二延迟器660，第二延迟器660同样确保多带滤波器600造成的可能时间延迟不会在所述另外的多个实值子带信号，即(64-K)个实值子带信号中显露出来。为此，第二延迟器660被连接在原样通过实数-复数转换器520的(64-K)个实值子带信号中间。重要的是注意实数-复数转换器520并不必然包含以原样形式或者只是被延迟的形式传送的任何实值子带信号，因为整数K同样能够采用值K＝64，以致没有任何实值子带信号按照所述方式通过实数-复数转换器520。
从而，实QMF子带信号由如图13中所示的实数-复数转换器520变换成局部复QMF子带。第一组的K个实子带信号由多带滤波器600滤波，由乘法器620乘以虚数单位的负数(-i)，并由加法器630加入到K个延迟的实值子带信号中，以便产生K个复子带信号。如上所述，在加法器630处理K个实值子带信号之前，延迟所述K个实值子带信号的延迟器610是可选的。加法器630，确切地说计算器650输出的K个复值子带信号由固定实增益调节器640调节增益，并作为实数-复数转换器的K个复值子带，从而作为包含实数-复数转换器320的局部复分析滤波器组的K个复值子带被输出。
包含(64-K)个实子带信号的第二组仅仅被可选的第二延迟器660延迟(如果它们确实存在的话)。两个可选的延迟器610、660的作用是补偿由多带滤波器600引入的可能延迟。该延迟的长度一般和包含在多带滤波器600中的一组多带滤波器的阶相关。通常，该延迟的长度一般为多带原型滤波器的阶的一半。这意味着在下面更仔细地说明的实施例中由这两个可选延迟器610、660施加的延迟相当于5个子带样本。如同上面所述，尤其是关于图4中的多带滤波器的描述说明的那样，多带滤波器通过进行下面的计算作用于第一组K个QMF子带信号，其中
表示变成由计算器650输出的复值子带信号的虚部的多带滤波器600的输出 项fm，r[v]表示滤波器，确切地说表示滤波函数，
表示在多带滤波器的输入端提供的实值子带信号。此外，QMF子带求和极限由下式定义 和 滤波器fm，r[v]来源于多带滤波器600的两个原型滤波器，它们主要由两个多带滤波器原型系数av[n]确定，其中v＝0，1。更准确地说，滤波器或者滤波函数fm，r[v]满足下面的关系 其中多带滤波器原型系数a0[v]满足在下表1中给出的关系 表1 0.003≤a0
≤0.004 |a0[1]|≤0.001 -0.072≤a0[2]≤-0.071 |a0[3]|0.001 0.567≤≤a0[4]≤0.568 |a0[5]|≤0.001 0.567≤a0[6]≤0.568 |a0[7]|0.001 -0.072≤a0[8]≤-0.071 |a0[9]|≤0.001 0.003≤a0[10]≤0.004 此外，多带滤波器原型系数a1[v]满足在下表2中给出的关系 表2 0.0008≤a1
≤0.0009 0.0096≤a1[1]≤0.0097 0.0467≤a1[2]≤0.0468 0.1208≤a1[3]≤0.1209 0.2025≤a1[4]≤0.2026 0.2388≤a1[5]≤0.2389 0.2025≤a1[6]≤0.2026 0.1208≤a1[7]≤0.1209 0.0467≤a1[8]≤0.0468 0.0096≤a1[9]≤0.0097 0.0008≤a1[10]≤0.0009 换句话说，借助等式29，从在表1和表2中给出的原型滤波器得到滤波器fm，r[v]。
计算器650组合多带滤波器600的输出
和延迟的实值QMF子带样本
形成局部复QMF子带样本
如图13中所示。更具体地说，输出
满足下述关系 其中在实值QMF子带样本
的上标(n-5)中，举例说明了两个延迟器610、660的影响。如前所述，该延迟的长度一般为如表1和2中给出的多带原型滤波器系数av[n]的阶的一半。这相当于五个子带样本。
在本发明的另一实施例中，多带滤波器原型，确切地说多带滤波器原型系数av[n](v＝0，1)满足在下面的表3和4中给出的关系 表3 0.00375672984183≤a0
≤0.00375672984185 |a0[1]|≤0.00000000000010 -0.07159908629243≤a0[2]≤-0.07159908629241 |a0[3]|≤0.00000000000010 0.56743883685216≤a0[4]≤0.56743883685218 |a0[5]|≤0.00000000000010 0.56743883685216≤a0[6]≤0.56743883685218 |a0[7]|≤0.00000000000010 -0.07159908629243≤a0[8]≤-0.07159908629241 |a0[9]|≤0.00000000000010 0.00375672984183≤a0[10]≤0.00375672984185 表4 0.00087709635502≤a1
≤0.00087709635504 0.00968961250933≤a1[1]≤0.00968961250935 0.04670597747405≤a1[2]≤0.04670597747407 0.12080166385304≤a1[3]≤0.12080166385306 0.20257613284429≤a1[4]≤0.20257613284431 0.23887175675671≤a1[5]≤0.23887175675673 0.20257613284429≤a1[6]≤0.20257613284431 0.12080166385304≤a1[7]≤0.12080166385306 0.04670597747405≤a1[8]≤0.04670597747407 0.00968961250933≤a1[9]≤0.00968961250935 0.00087709635502≤a1[10]≤0.00087709635504 在本发明的另一实施例中，多带滤波器原型系数av[n](v＝0，1)包含在下面的表5中给出的值 表5 na0[n]a1[n] 00.00375672984184 0.00087709635503 100.00968961250934 2-0.071599086292420.04670597747406 300.12080166385305 40.56743883685217 0.20257613284430 500.23887175675672 60.56743883685217 0.20257613284430 700.12080166385305 8-0.071599086292420.04670597747406 900.00968961250934 10 0.00375672984184 0.00087709635503 如在数学背景的上下文中，尤其是在等式(18)-(20)，以及等式(18)中的表达式的性质的上下文中概述的那样，所得到的系数的结构av[n]包含一定的对称性。更准确地说，同样如同在上面所示表5中给出的系数一样，表5的av[n]的系数满足对称关系 av[10-n]＝av[n](30a) 当v＝0，1并且n＝0，...，10时，和 a0[2n+1]＝0(30b) 当n＝0，...，4时。
参见图11，在实QMF合成570之前，局部复子带QMF信号由在图14中详细表示的复数-实数转换器560变换成实值QMF信号。
图14中所示的复数-实数转换器560接收64个子带信号，所述64个子带信号包含K个复值子带信号和(64-K)个实值子带信号。K个复值子带信号或者其它K个复值子带被提供给固定增益调节器700，固定增益调节器700是复数-实数转换器560的可选组件。如前所述，K表示在1-64范围中的正整数。此外，本发明并不局限于64个子带信号，也可处理多于或少于64的子带信号。这种情况下，必须相应地改变下面描述的实施例的参数。
固定增益调节器700与分离器710或者说提取器710连接，如前所述，分离器710或者说提取器710包含实部提取器720和虚部提取器730，它们都接收固定增益调节器700的输出作为输入。但是，如果没有实现可选的固定增益调节器700，那么分离器710或者说提取器710直接接收K个复值子带信号。实部提取器720与可选的第一延迟器740连接，而虚部提取器730与多带滤波器750连接。第一延迟器740和多带滤波器75都与计算器760连接，计算器760在输出端提供K个实值子带信号作为本发明的复数-实数转换器560的输出。
此外，复数-实数转换器560被供给(64-K)个实值子带信号，在图14中，所述(64-K)个实值子带信号也被称为实子带，并被提供给第二延迟器770，第二延迟器770也是一个可选组件。在复数-实数转换器560的输出端，以延迟的形式提供所述(64-K)个实值子带信号。但是，如果没有实现第二延迟器770，那么所述(64-K)个实值子带信号被原样传递。
在图14中所示的实施例中，局部复QMF子带信号
即K个复值子带信号的复部由固定增益调节器700进行增益调节。固定增益调节器700将所有输入的复值子带信号乘以实值系数，例如
之后，通过按照下式，采用实部提取器720和虚部提取器730，分离器710将增益调节后的信号分成实部信号
和虚部信号
在图14中所示的实施例中，复值子带信号
之前的系数
由固定增益调节器700提供。
子带滤波器750通过进行下面的数学运算，继续处理虚部信号
所述虚部信号
是实值信号 子带滤波器750提供一组K个实值中间子带信号
在等式(32)中，QMF子带求和极限p(m)和q(m)分别由前面的等式(27)和(28)定义。此外，滤波器，确切地说滤波函数gm，r[v]来源于原型滤波器，确切地说借助于下面的关系，来源于如表1和2、表3和4或者表5中展示的原型滤波器系数 为了相对于分离器710或者说提取器710和多带滤波器750处理的K个复值子带子带信号获得QMF信号
计算器760计算多带滤波器75输出的中间子带信号和分离器710延迟输出的实部信号的总和。
由于第二延迟器770的影响，剩余的(64-K)个实值子带信号被延迟地传递。总之，随后通过进行下述运算，获得将被送入图11的实QMF合成滤波器组570的QMF信号
如同关于等式(30)所述，实部信号
和实值子带信号
的上标(n-5)由第一延迟器740和第二延迟器70造成，其中它们的延迟的长度一般同样为如表1-5中给出的多带原型滤波器av[n]的阶的一半。如上所述，这相当于五个子带样本。
另外，如同关于图13所述，本发明并不局限于64个子带信号或者K个复值子带信号。事实上，如果复值子带信号K的数目等于所有子带信号的数目(K＝64)，那么第二延迟器770也可被省略，如同图13中的第二延迟器660一样。因此，全部子带信号的数目(整数L＝64)不是限制性的或者强制性的。通过调整图14中所示的组件的适当参数，原则上，任意数目的子带信号L可被用作给复数-实数转换器560的输入。
另外，本发明并不局限于作用于子带内和索引m相关的子带信号的对称分布的多带滤波器204、306、401、600、750。换句话说，本发明并不局限于多带滤波器，所述多带滤波器组合具有相对于多带滤波器输出的中间子带信号的索引对称分布的索引的子带信号或其它信号，例如通过使用具有索引m、(m+m′)和(m-m′)，从具有索引m的子带和整数m′开始。除了索引如此之小或者如此之大以致子带信号的对称选择不成问题的子带信号的明显限制之外，多带滤波器可被设计成对多带滤波器输出的每个中间子带信号使用单独的子带信号组合。换句话说，被处理从而获得中间子带信号的子带信号的数目也可偏离三个。例如，如果选择具有不同滤波系数的一个不同滤波器，如上所示，可取的是使用总数三个以上的子带信号。此外，可按照提供，确切地说输出索引与提供给多带滤波器的子带信号的索引并不对应的中间子带信号的方式设计多带滤波器。换句话说，如果多带滤波器输出索引为m的中间子带信号，那么不一定要求具有相同索引的子带信号作为提供给多带滤波器的子带信号。
另外，包含一个或两个转换器520、560的系统可包含另外的混叠探测器和/或混叠均衡器，确切地说混叠均衡装置。
在一个优选实施例中，其中所述多个实值子带信号由实QMF分析滤波器组400输出。
本发明提供了一种处理多个复值子带信号，从而获得实值子带信号的设备310、560，所述多个复值子带信号包括第一复值子带信号和第二复值子带信号，所述设备包括 从第一复值子带信号提取第一虚部，从第二复值子带信号提取第二虚部，并从所述多个复值子带信号中的第一、第二或第三复值子带信号提取实部的提取器309、710； 通过对第一虚部滤波从而获得第一滤波虚部信号，通过对第二虚部滤波从而获得第二滤波虚部信号，并通过组合第一和第二滤波虚部信号从而获得中间子带信号，提供实值中间子带信号的多带滤波器306、750；和 通过组合所述实部和所述中间信号提供实值子带信号的计算器307、760。
在一个优选实施例中，其中所述设备310、560包括增益调节器301、700，用于调节所述多个复值子带信号的复值子带信号的值
在一个优选实施例中，其中所述设备310、560还包括延迟器305、740，用于延迟实部信号，以延迟的形式将所述实部信号传递给所述多带滤波器306、750。
在一个优选实施例中，其中所述提取器309、710还从第一复值子带信号提取第一实部，从第二复值子带信号提取第二实部。
在一个优选实施例中，其中所述多带滤波器306、750采用低通滤波特性、高通滤波特性或带通滤波特性对第一虚部信号滤波，并且对第二虚部信号滤波。
在一个优选实施例中，其中所述设备310、560按照与复值子带信号相关的中心频率向所述多个复值子带信号中的每个复值子带信号分配索引m，以致具有递增索引m的复值子带信号按照与复值子带信号相关的中心频率排列，其中所述多个复值子带信号包括K个复值子带信号，其中K是正整数，m是在0到(K-1)范围中的整数。
在一个优选实施例中，其中所述提取器309、710为具有索引m的多个复值子带信号中的值为
的每个复值子带信号，提供值为
的实值实部信号和值为
的实值虚部信号，m在0到(K-1)的范围中，其中
和
满足基于下述等式的关系 在一个优选实施例中，其中所述提取器309、710将每个虚部信号和/或实部信号与被分成虚部信号和/或实部信号的复值子带信号的索引m相关联。
在一个优选实施例中，其中所述多带滤波器306、750将索引m与中间子带信号相关联，所述中间子带信号对应于第一虚部信号的索引m。
在一个优选实施例中，其中所述多带滤波器306、750将索引为(m+1)或(m-1)的虚部信号用作第二虚部信号，其中索引m是第一虚部信号的索引。
在一个优选实施例中，其中所述多带滤波器306、750还对从所述提取器309、710接收的、与多个复值子带信号的第三复值子带信号的虚部对应的第三虚部信号滤波，以获得第三滤波虚部信号，并且组合第一滤波虚部信号、第二滤波虚部信号和第三滤波虚部信号从而获得中间子带信号， 其中或者第二虚部信号与索引(m-m′)关联，并且第三虚部信号与索引(m+m′)关联，或者第二虚部信号与索引(m+m′)关联，并且第三虚部信号与索引(m-m′)关联，其中m是第一虚部信号的索引，m′是正整数。
在一个优选实施例中，其中所述多带滤波器306、750为每个中间子带信号提供实值中间子带信号，作为具有索引m的第一中间子带信号。
在一个优选实施例中，其中所述多带滤波器306、750根据下述等式，为具有在0到(K-1)范围中的索引m的K个实值虚部信号中的每一个，提供值为
的K个中间实值子带信号，其中n和m都是整数 并且v是从0-10的整数，其中 其中a0[v]和a1[v]是原型滤波器的系数，其中a0[v]和a1[v]都遵守下面的关系 0.003≤a0
≤0.004 |a0[1]|≤0.001 -0.072≤a0[2]≤-0.071 |a0[3]|≤0.001 0.567≤a0[4]≤0.568 |a0[5]|≤0.001 0.567≤a0[6]≤0.568 |a0[7]|≤0.001 -0.072≤a0[8]≤-0.071 |a0[9]|≤0.001 0.003≤a0[10]≤0.004 和 0.0008≤a1
≤0.0009 0.0096≤a1[1]≤0.0097 0.0467≤a1[2]≤0.0468 0.1208≤a1[3]≤0.1209 0.2025≤a1[4]≤0.2026 0.2388≤a1[5]≤0.2389 0.2025≤a1[6]≤0.2026 0.1208≤a1[7]0.1209 0.0467≤a1[8]≤0.0468 0.0096≤a1[9]≤0.0097 0.0008≤a1[10]≤0.0009。
在一个优选实施例中，其中原型滤波器的系数a0[v]和a1[v]遵守下面的关系 0.00375672984183≤a0
≤0.00375672984185 |a0[1]|≤0.00000000000010 -0.07159908629243≤a0[2]≤-0.07159908629241 |a0[3]|≤0.00000000000010 0.56743883685216≤a0[4]≤0.56743883685218 |a0[5]|≤0.00000000000010 0.56743883685216≤a0[6]≤0.56743883685218 |a0[7]|≤0.00000000000010 -0.07159908629243≤a0[8]≤-0.07159908629241 |a0[9]|≤0.00000000000010 0.00375672984183≤a0[10]≤0.00375672984185 和 0.00087709635502≤a1
≤0.00087709635504 0.00968961250933≤a1[1]≤0.00968961250935 0.04670597747405≤a1[2]≤0.04670597747407 0.12080166385304≤a1[3]≤0.12080166385306 0.20257613284429≤a1[4]≤0.20257613284431 0.23887175675671≤a1[5]≤0.23887175675673 0.20257613284429≤a1[6]≤0.20257613284431 0.12080166385304≤a1[7]0.12080166385306 0.04670597747405≤a1[8]≤0.04670597747407 0.00968961250933≤a1[9]≤0.00968961250935 0.00087709635502≤a1[10]≤0.00087709635504。
在一个优选实施例中，其中所述计算器307、760依据下面的等式，根据实值子带信号的值
和中间信号的值
提供值为
的实值子带信号， m＝0，...，K-1 其中m是从0到(K-1)的范围内的子带信号的索引。
在一个优选实施例中，其中所述设备310、560接收由(L-K)个实值子带信号构成的另外多个实值子带信号， 其中所述设备310、560输出所述另外多个实值子带信号，其中L是正整数，并且L等于或大于K。
在一个优选实施例中，其中所述设备310、560被设计成使整数L＝64。
在一个优选实施例中，其中所述设备310、560还包括延迟器670，用于延迟所述多个实值子带信号，并且以延迟的形式传递所述实值子带信号。
本发明提供了一种处理多个复值子带信号，从而获得实值子带信号的方法，所述多个复值子带信号包括第一复值子带信号和第二复值子带信号，所述方法包括从第一复值子带信号提取第一虚部；从第二复值子带信号提取第二虚部；从所述多个复值子带信号的第一、第二或第三复值子带信号提取实部；对第一虚部滤波从而获得第一滤波虚部信号；对第二虚部滤波从而获得第二滤波虚部信号；组合第一滤波虚部信号和第二滤波虚部信号，从而获得中间子带信号；和组合所述实部和所述中间子带信号，从而获得实值信号。
根据本发明方法的某些实现要求，可用硬件或者用软件实现本发明的方法。可利用数字存储介质，尤其是磁盘、CD或DVD完成所述实现，所述数字存储介质上保存有电可读控制信号，所述电可读控制信号与可编程计算机系统合作，以致实现本发明的方法。于是，本发明通常是具有保存在机器可读载体上的程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，所述程序代码能够实现本发明的方法。换句话说，本发明的方法于是是具有程序代码的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码实现至少一种本发明的方法。
虽然关于本发明的实施例进行了上述说明，不过本领域的技术人员会明白在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节方面做出各种其它变化。可做出适应不同实施例的各种变化，而不会脱离这里所公开的，并由附加权利要求包含的一般原理。
权利要求
1.一种处理多个实值子带信号，从而获得复值子带信号的设备(210；520)，所述多个实值子带信号包含第一实值子带信号和第二实值子带信号，所述设备包括
提供实值中间子带信号的多带滤波器(204；401；600)，所述多带滤波器(204；401；600)基于对所述第一实值子带信号的滤波，获得第一滤波子带信号，基于对第二实值子带信号的滤波，获得第二滤波子带信号，并且通过组合所述第一和第二滤波子带信号，从而提供所述实值中间子带信号；和
提供复值子带信号的计算器(215；650)，所述计算器(215；650)通过将来自所述多个实值子带信号的作为复值子带信号的实部的实值子带信号，与作为复值子带信号的虚部的基于所述中间子带信号的信号相组合，提供所述复值子带信号，
其中所述多个实值子带信号由实QMF分析滤波器组(500)输出。
2.按照权利要求1所述的设备(210；520)，其中所述设备(210；520)包括用于延迟实值子带信号，从而以延迟的形式将实值子带信号提供给所述计算器(215；650)的延迟器(203；610)。
3.按照任意前述权利要求所述的设备(210；520)，其中所述设备(210；520)包括增益调节器(207；640)，用于接收来自所述计算器(215；650)的复值子带信号，并且调整所述复值子带信号的值。
4.按照任意前述权利要求所述的设备(210；520)，其中多带滤波器(204；401；600)采用低通滤波特性、高通滤波特性或带通滤波特性，对所述第一实值子带信号进行滤波，以及对所述第二实值子带信号进行滤波。
5.按照任意前述权利要求所述的设备(210；520)，其中所述设备(210；520)按照与实值子带信号相关的中心频率向每个实值子带信号分配索引m，以致具有递增索引m的实值子带信号按照与实值子带信号相关的中心频率排列，其中所述多个实值子带信号包括K个实值子带信号，其中K是正整数，m是在0到(K-1)范围中的整数。
6.按照权利要求5所述的设备(210；520)，其中所述多带滤波器(204；401；600)提供索引为m的实值中间子带信号，所述实值中间子带信号对应于与第一实值子带信号相关的索引m。
7.按照权利要求6所述的设备(210；520)，其中所述多带滤波器(204；401；600)将来自所述多个实值子带信号的、索引(m+1)或(m-1)与之相关的实值子带信号用作第二实值子带信号。
8.按照权利要求6或7任意之一所述的设备(210；520)，其中所述多带滤波器(204；401；600)通过另外对第三实值子带信号进行滤波而获得第三滤波子带信号，并通过组合第一滤波子带信号、第二滤波子带信号和第三滤波子带信号而获得实值中间子带信号，提供实值中间子带信号，
其中第二实值子带信号的索引为(m-m′)，第三实值子带信号的索引为(m+m′)，或者第二实值子带信号的索引为(m+m′)，第三实值子带信号的索引为(m-m′)，其中m′是正整数，m是第一实值子带信号的索引。
9.按照权利要求8所述的设备(210；520)，其中所述多带滤波器(204；401；600)为作为来自所述多个实值子带信号的、具有索引(m-q(m))的第一实值子带信号的每个实值子带信号提供实值中间子带信号，其中第二实值子带信号的索引为m，第三子带信号的索引为(m+q(m))。
10.按照权利要求5-9任意之一所述的设备(210；520)，其中所述多带滤波器(204；401；600)根据下面的等式，为具有在0～(K-1)范围中的索引m的K个实值子带信号中的每一个提供值为
的K个中间实值子带信号，
m＝0，1，...，K-1
其中n和m是正整数，并且v是从0-10的整数，其中
其中a0[v]和a1[v]是原型滤波器的系数，其中原型滤波器的每个系数a0[v]和a1[v]遵守下面的关系
0.003≤a0
≤0.004
|a0[1]|≤0.001
-0.072≤a0[2]≤-0.071
|a0[3]|≤0.001
0.567≤a0[4]≤0.568
|a0[5]|≤0.001
0.567≤a0[6]≤0.568
|a0[7]|≤0.001
-0.072≤a0[8]≤-0.071
|a0[9]|≤0.001
0.003≤a0[10]≤0.004
和
0.0008≤a1
≤0.0009
0.0096≤a1[1]≤0.0097
0.0467≤a1[2]≤0.0468
0.1208≤a1[3]≤0.1209
0.2025≤a1[4]≤0.2026
0.2388≤a1[5]≤0.2389
0.2025≤a1[6]≤0.2026
0.1208≤a1[7]≤0.1209
0.0467≤a1[8]≤0.0468
0.0096≤a1[9]≤0.0097
0.0008≤a1[10]≤0.0009。
11.按照权利要求10所述的设备(210；520)，其中所述多带滤波器(204；401；600)被设计成使原型滤波器的系数a0[v]和a1[v]遵守下面的关系
0.00375672984183≤a0
≤0.00375672984185
|a0[1]|≤0.00000000000010
-0.07159908629243≤a0[2]≤-0.07159908629241
|a0[3]|≤0.00000000000010
0.56743883685216≤a0[4]≤0.56743883685218
|a0[5]|≤0.00000000000010
0.56743883685216≤a0[6]≤0.56743883685218
|a0[7]|≤0.00000000000010
-0.07159908629243≤a0[8]≤-0.07159908629241
|a0[9]|≤0.00000000000010
0.00375672984183≤a0[10]≤0.00375672984185
和
0.00087709635502≤a1
≤0.00087709635504
0.00968961250933≤a1[1]≤0.00968961250935
0.04670597747405≤a1[2]≤0.04670597747407
0.12080166385304≤a1[3]≤0.12080166385306
0.20257613284429≤a1[4]≤0.20257613284431
0.23887175675671≤a1[5]≤0.23887175675673
0.20257613284429≤a1[6]≤0.20257613284431
0.12080166385304≤a1[7]≤0.12080166385306
0.04670597747405≤a1[8]≤0.04670597747407
0.00968961250933≤a1[9]≤0.00968961250935
0.00087709635502≤a1[10]≤0.00087709635504。
12.按照权利要求5-11任意之一所述的设备(210；520)，其中所述计算器(215；650)根据下面的等式，提供索引为m、值为
的K个复值子带信号，其中k，n，m是整数，其中m在0到(K-1)的范围中，
m＝0，1，...，K-1
其中
代表实值子带信号的值，
代表实值中间子带信号的值，i表示按照下式的单位复数
13.按照权利要求5-12任意之一所述的设备(210；520)，其中所述设备(210；520)接收由(L-K)个实值子带信号构成的另外多个实值子带信号，并提供所述另外多个实值子带信号作为实值子带信号，其中L是正整数，L大于或者等于K。
14.按照权利要求13所述的设备(210；520)，其中所述设备(210；520)被设计成使正整数L等于64。
15.按照权利要求13或14任意之一所述的设备(210；520)，其中所述设备(210；520)包括另一延迟器(202；660)，用于延迟所述另外多个实值子带信号的实值子带信号，并且
其中所述设备(210；520)以延迟的形式提供所述另外多个实值子带信号。
16.一种系统，包括
将音频输入信号处理成多个实值子带信号的分析滤波器组(400)；
按照权利要求1-16任意之一所述的处理多个实值子带信号，从而获得复值子带信号的设备(210；520)；
接收复值子带信号并提供修改形式的复值子带信号的修改器(103)；
获得实值子带信号的设备(310；560)；
将实值子带信号处理成音频输出信号的合成滤波器组(570)。
17.按照权利要求16所述的系统，其中所述分析滤波器组(400)被设计成使多个实值子带信号包括L个实值子带信号，
其中L是正整数，其中处理多个实值子带信号的所述设备(210；520)被这样设计，以致所述设备(210；520)提供多个复值子带信号和另外的多个实值子带信号；
其中所述多个复值子带信号包括K个复值子带信号，另外的多个实值子带信号包括(L-K)个实值子带信号；
其中K是1～L范围内的整数；
其中所述修改器(103)修改多个复值子带信号的K个复值子带信号，从而提供修改形式的K个复值子带信号；
其中所述系统还包括另一修改器(102)，用于修改另外的多个实值子带信号，并且提供修改形式的所述另外多个实值子带信号；
其中所述设备(310；560)被设计成处理包括K个实值子带信号的多个复值子带信号，并且包括(L-K)个实值子带信号的另外多个实值子带信号，从而获得最终的多个实值子带信号，
其中所述最终的多个实值子带信号包括L个实值子带信号；
其中所述合成滤波器组(570)被这样设计，以致所述最终的多个实值子带信号被处理成音频输出信号。
18.一种处理多个实值子带信号从而获得复值子带信号的方法，所述多个实值子带信号包括第一实值子带信号和第二实值子带信号，所述方法包括
对第一实值子带信号滤波，从而获得第一滤波子带信号；
对第二实值子带信号滤波，从而获得第二滤波子带信号；
当导出实值中间子带信号时，组合第一滤波子带信号和第二滤波子带信号；和
将来自所述多个实值子带信号的作为复值子带信号的实部的实值子带信号，与作为复值子带信号的虚部的、基于所述中间子带信号的信号相组合，
其中所述多个实值子带信号由实QMF分析滤波器组(500)输出。
19.一种当在计算机上运行时执行按照权利要求18所述的方法的计算机程序。
全文摘要
本发明公开了局部复合调制的滤波器组。本发明涉及一种处理多个实值子带信号，从而提供至少一个复值子带信号的设备，所述多个实值子带信号包含第一实值子带信号和第二实值子带信号，所述设备包括一个提供中间实值子带信号的多带滤波器，和通过组合所述多个实值子带信号中的一个实值子带信号和中间子带信号，提供复值子带信号的计算器。
文档编号G10L19/02GK101819778SQ20101012920
公开日2010年9月1日 申请日期2006年8月18日 优先权日2005年9月16日
发明者珀·埃克斯特兰德, 拉斯·维尔莫斯, 海科·普恩哈根 申请人:编码技术股份公司