Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров

Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству фильтра и способу фильтрации входного сигнала временной области, генератору фильтров и способу генерирования сигнала определения промежуточного фильтра, особенно для области кодирования, декодирования, манипулирования и фильтрации аудиосигналов, например, в области моделирования восприятия звука человеком (алгоритм вычисления (формирования) звуковых сигналов с учетом расположения ушей слушателя относительно источников звука (в системах окружающего звука)) (HRTF).

Уровень техники

Было показано в [P. Ekstrand, «Bandwidth extension of audio signals by spectral band replication», Proc.1^st IEEE Benelux Workshop on Model based Processing and Coding of Audio (MPCA-2002), pp.53-58, Leuven, Belgium, 2002], что банк комплексно-экспоненциальных модулированных фильтров представляет собой очень хорошее инструментальное средство для коррекции огибающей спектра звуковых сигналов. Одним применением данного свойства является звуковое кодирование, основанное на дублировании полосы спектра (SBR). Другие плодотворные применения банка комплексных фильтров включают в себя частотно-избирательное панорамирование и пространствизацию для параметрического стерео [см. E. Schuijers, J. Breebart, H. Purnhagen, J. Engdegеrd, «Low complexity parametric stereo coding», Proc. 116^th AES convention, 2004, paper 6073] и параметрическое многоканальное кодирование [см. J. Herre et al. «The reference model architecture for MPEG spatial audio coding», Proc. 118^th AES convention, 2005, paper 6447]. В этих применениях частотное разрешение банка комплексных фильтров дополнительно повышается на низких частотах посредством суб-субполосной фильтрации. Объединенный гибридный банк фильтров достигает частотного разрешения, которое позволяет выполнять обработку пространственных управляющих сигналов при спектральном разрешении, которое вплотную придерживается спектрального разрешения бинауральной слуховой системы.

В некоторых применениях, однако, разрешение банка фильтров все еще является недостаточным в том смысле, что простые изменения усиления в каждой субполосе не являются достаточными, чтобы безошибочно моделировать действие данного фильтра. Для бинаурального рендеринга (визуализации) многоканального звука при помощи фильтрации, относящейся к HRTF (моделированию восприятия звука человеком (алгоритм вычисления (формирования) звуковых сигналов с учетом расположения ушей слушателя относительно источников звука (в системах окружающего звука))), запутанные фазовые характеристики фильтров являются важными для воспринимаемого качества звука. Конечно, можно применить быстрые способы свертки, основанные на дискретном преобразовании Фурье (ДПФ) в качестве пост-процесса для многоканального рендеринга, но если устройство рендеринга уже содержит сигналы в субполосной области банка комплексно-экспоненциальных модулированных фильтров, существуют существенные преимущества с точки зрения сложности вычислений и алгоритмической интеграции при выполнении получаемой при помощи HRTF фильтрации в субполосной области, что будет более подробно описано ниже. Так как HRTF являются различными для каждого индивидуального лица и полученные фильтры зависят от виртуальных положений источника и/или слушателя, которые, например, могут изменяться сигналами управления, пользовательскими интерфейсами или другими сигналами описания, также важно иметь возможность эффективно преобразовывать данный фильтр, относящийся к HRTF, в фильтры субполосной области.

Поэтому задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства фильтра для фильтрации входного сигнала временной области, способа фильтрации входного сигнала временной области, генератора фильтров или способа для обеспечения сигнала определения промежуточного фильтра, которые позволяют получить более эффективное или более гибкое манипулирование входным сигналом временной области с лучшим качеством.

Данная задача достигается устройством фильтра по п.1 формулы изобретения, способом фильтрации входного сигнала временной области по п.41 формулы изобретения, генератором фильтров по п.25 формулы изобретения, способом обеспечения сигнала определения промежуточного фильтра по п.42 формулы изобретения, системой по п.40 формулы изобретения или компьютерной программой по п.43 формулы изобретения.

Сущность изобретения

Вариант осуществления настоящего изобретения относится к устройству фильтра для фильтрации входного сигнала временной области для получения выходного сигнала временной области, который является представлением входного сигнала временной области, отфильтрованного с использованием характеристики фильтра, имеющей неравномерную амплитудно-частотную характеристику, содержащему банк фильтров комплексного анализа для генерирования множества комплексных субполосных сигналов из входного сигнала временной области, множество промежуточных фильтров, причем один промежуточный фильтр обеспечивается для каждого комплексного субполосного сигнала, причем по меньшей мере один из промежуточных фильтров из множества промежуточных фильтров имеет неравномерную амплитудно-частотную характеристику, при этом множество промежуточных фильтров имеют более короткую импульсную характеристику по сравнению с импульсной характеристикой фильтра, имеющего упомянутую характеристику фильтра, и, кроме того, неравномерные амплитудно-частотные характеристики множества промежуточных фильтров вместе представляют неравномерную характеристику фильтра, и банк фильтров комплексного синтеза для синтезирования выходных данных промежуточных фильтров для получения выходного сигнала временной области.

В качестве второго аспекта другой вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой генератор фильтров для обеспечения сигнала определения промежуточного фильтра, содержащий банк комплексно-модулированных фильтров для фильтрации сигнала импульсной характеристики, указывающего амплитудно-частотную характеристику фильтра во временной области для получения множества комплекснозначных субполосных сигналов в качестве сигнала определения промежуточного фильтра, причем каждый комплекснозначный субполосный сигнал банка комплексно-модулированных фильтров соответствует импульсной характеристике для промежуточного фильтра для субполосного сигнала, по меньшей мере один из комплекснозначных субполосных сигналов содержит по меньшей мере два различных ненулевых значения, и каждый комплекснозначный субполосный сигнал короче, чем сигнал импульсной характеристики.

Варианты осуществления первого аспекта настоящего изобретения основаны на обнаружении, что более эффективная и/или более гибкая фильтрация (или манипуляция) входного сигнала временной области может достигаться в субполосной области, которая иногда также упоминается как область квадратурного зеркального фильтра (КЗФ, QMF), с лучшим качеством по сравнению с другими схемами манипулирования. Выигрыш в отношении эффективности, особенно эффективности вычислений, представляет собой следствие более коротких импульсных характеристик промежуточных фильтров по сравнению с импульсной характеристикой фильтра, имеющего неравномерную характеристику фильтра во временной области, и того факта, что субполосные сигналы могут обрабатываться независимо друг от друга. Из-за более коротких импульсных характеристик вариант осуществления устройства фильтра может обрабатывать каждый комплексный субполосный сигнал, выводимый индивидуально банком фильтров комплексного анализа. Следовательно, фильтрация может осуществляться параллельно, что существенно ускоряет обработку входного сигнала временной области по сравнению с манипулированием непосредственно входным сигналом временной области из-за более коротких импульсных характеристик.

Варианты осуществления согласно первому аспекту настоящего изобретения особенно удобны тогда, когда обращаются к балансированию эффективности вычислений, с одной стороны, и качества, с другой стороны. Хотя непосредственная обработка входного сигнала временной области во временной области может достигаться посредством свертки с импульсной характеристикой фильтра, имеющего неравномерную амплитудно-частотную характеристику, которая обычно приводит к очень хорошему качеству, свертка требует очень большого объема работ по вычислению из-за длительности импульсной характеристики фильтра во временной области.

С другой стороны, преобразование звукового сигнала в частотную область посредством выполнения преобразования Фурье представляет большой недостаток, заключающийся в том, что другие манипулирования, которые необходимы в современных акустических системах, не могут эффективно выполняться в области преобразования Фурье с высоким качеством.

Следовательно, посредством использования множества промежуточных фильтров каждый имеющий более короткую импульсную характеристику по сравнению с импульсной характеристикой фильтра, имеющего характеристику фильтра соответствующего фильтра во временной области, из которых по меньшей мере один имеет импульсную характеристику с по меньшей мере двумя ненулевыми значениями, представляет весьма благоприятный компромисс между эффективностью вычислений, с одной стороны, и качеством, с другой стороны. Как результат, варианты осуществления обладающих признаками изобретения устройств фильтра представляют очень хороший компромисс между непосредственной обработкой входного сигнала временной области, например, посредством свертки входного сигнала временной области с большей импульсной характеристикой, указывающей на неравномерную характеристику фильтра, что приводит к очень большому объему работ по вычислениям, и применением преобразования Фурье, которое приводит к большему количеству проблем при последующей обработке сигналов.

Преимущества вариантов осуществления первого аспекта настоящего изобретения особенно раскрываются в контексте фильтров с конечной импульсной характеристикой (КИХ(FIR)-фильтров), так как каждый промежуточный фильтр из множества промежуточных фильтров имеет существенно более короткую импульсную характеристику по сравнению с импульсной характеристикой КИХ-фильтра во временной области. Следовательно, посредством параллельной обработки различных субполосных сигналов, выводимых банком фильтров комплексного анализа, может существенно улучшаться эффективность вычислений. Этот аспект особенно важен в области фильтров, имеющих длинные импульсные характеристики. Одной областью применения, в которой часто имеют место фильтры с очень длинными импульсными характеристиками, являются относящиеся к HRTF применения (HRTF = моделирование восприятия звука человеком (алгоритм вычисления (формирования) звуковых сигналов с учетом расположения ушей слушателя относительно источников звука (в системах окружающего звука)), подобно, например, понижающему смешиванию многоканальных звуковых сигналов (преобразованию с понижением числа каналов) для подачи на головные телефоны, другие относящиеся к голове системы громкоговорителей или стереофонические звуковые системы.

Во многих конкретных применениях эффективность вычислений повышается еще больше, так как звуковые сигналы уже присутствуют в (комплексной) субполосной области или области КЗФ. Следовательно, во многих конкретных реализациях уже присутствуют банк фильтров комплексного анализа и банк фильтров комплексного синтеза для генерирования множества комплексных субполосных сигналов из входного сигнала временной области и для синтезирования выходного сигнала временной области.

В отношении второго аспекта варианты осуществления настоящего изобретения основываются на обнаружении, что более гибкая и более эффективная фильтрация входного сигнала временной области с лучшим качеством может достигаться посредством обеспечения сигнала определения промежуточного фильтра, который может, например, подаваться на устройство фильтра согласно первому аспекту для определения его промежуточных фильтров.

Существенное преимущество вариантов осуществления согласно второму аспекту настоящего изобретения заключается в том, что сигнал определения промежуточного фильтра для набора промежуточных фильтров получается посредством обеспечения варианта осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров с сигналом определения фильтра, таким как сигнал импульсной характеристики, указывающий амплитудно-частотную характеристику фильтра для фильтра во временной области, или другие сигналы определения фильтра. Следовательно, вариант осуществления генератора фильтров обеспечивает сигнал определения фильтра для набора промежуточных фильтров для эффективного выполнения такой же фильтрации, что и фильтр во временной области, определенный сигналом определения фильтра, фактически без введения эффектов паразитных сигналов. Как результат, варианты осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров позволяют получить фактически рабочие характеристики без паразитных сигналов произвольного фильтра в субполосной области. Посредством использования варианта осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров характеристики произвольного фильтра могут переноситься из временной области в область субполосного сигнала, такие как выравнивание фактически без паразитных сигналов, характеристики фильтра нижних частот, характеристики фильтра верхних частот, характеристики полосового фильтра, характеристики режекторного фильтра, характеристики резонансного фильтра, характеристики узкополосного режекторного фильтра или характеристики более сложных фильтров. Среди характеристик более сложных фильтров важно упомянуть комбинацию нескольких характеристик, а также характеристики относящегося к HRTF фильтра.

Особенно в контексте относящихся к HRTF применений в области многоканальных звуковых систем и других высококачественных применений важно отметить, что варианты осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров дают возможность правильно моделировать действие данного фильтра во временной области, в субполосной области. Рабочие характеристики фактически без паразитных сигналов, что особенно важно в относящихся к HRTF приложениях, сделаны возможными, так как фазовые характеристики фильтра во временной области (почти) идеально передаются в субполосную область. Примеры, иллюстрирующие это, описываются ниже в настоящей заявке.

Среди преимуществ вариантов осуществления второго аспекта настоящего изобретения особенно важным является существенный выигрыш в отношении достигаемой эффективности вычислений. Банки комплексно-модулированных фильтров вариантов осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров создают множество комплекснозначных субполосных сигналов в качестве сигнала определения промежуточного фильтра, в котором каждый комплекснозначный субполосный сигнал короче, чем сигнал импульсной характеристики, указывающий амплитудно-частотную характеристику фильтра во временной области. Генератор фильтров, следовательно, создает сигнал определения промежуточного фильтра, содержащий выход банка комплексно-модулированных фильтров с его множеством коротких комплекснозначных субполосных сигналов, которые не только позволяют осуществлять быстрое, эффективное и параллельное вычисление в отношении фильтрации входного сигнала временной области для получения выходного сигнала временной области в инфраструктуре варианта осуществления устройства фильтра, но также действительно позволяют осуществлять быстрое, эффективное и параллельное вычисление самого сигнала определения промежуточного фильтра. По сравнению с непосредственным применением сигнала импульсной характеристики, указывающего амплитудно-частотную характеристику фильтра во временной области посредством свертки сигнала импульсной характеристики с входным сигналом временной области, применение варианта осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров согласно второму аспекту настоящего изобретения позволяет осуществлять упрощенное, более быстрое и более эффективное вычисление, которое приводит к неотличимому на слух результату по сравнению с более сложным способом свертки.

Кроме того, вариант осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров также предлагает преимущество существенно улучшенной гибкости в отношении возможных характеристик фильтра, применяемых в субполосной области. Так как произвольные характеристики фильтра могут передаваться из временной области в субполосную область посредством варианта осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров, очень большая гибкость вводится в обработку и манипулирование звуковыми сигналами. Например, вариант осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров способен обеспечивать сигнал определения промежуточного фильтра, соответствующий индивидуально изменяемой характеристике фильтра относящегося к HRTF фильтра. В области HRTF это предлагает возможность индивидуального модифицирования фильтров HRTF в соответствии с потребностями и возможностями слушания индивидуального лица. Кроме того, положение источника, а также положение слушателя относительно друг друга и относительно (смоделированного или вычисленного) окружения, например, могут адаптироваться под концертный зал, открытое пространство, стадион. Это предлагает большое преимущество обеспечения слушателя большой гибкостью относительно акустических условий. Вариант осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров, следовательно, обеспечивает возможность виртуального переключения со стадиона на концертный зал или открытое поле без применения необходимости передачи звуковых сигналов между временной областью, субполосной областью и/или частотной областью. Посредством применения варианта осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров все эти манипулирования звуковым сигналом могут выполняться внутри субполосной области с очень высоким качеством, которое является неотличимым с учетом восприятия от обработки сигнала во временной области, но которое предлагает очень большое улучшение эффективности вычислений.

Эта гибкость не только ограничивается переключением из одного окружения в другое, например переключением со стадиона на концертный зал и наоборот. Вариант осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров предлагает возможность изменения характеристик фильтра из множества промежуточных фильтров квазинепрерывным образом. Применение в области HRTF представляет собой применение варианта осуществления генератора фильтров и/или устройства фильтра в применении отслеживания положения головы, при котором, например, положение слушателя относительно различных звуковых источников изменяется квазинепрерывным образом. Возможные применения содержат, например, моделирование и компьютерные игры с очень высоким качеством.

Другое преимущество варианта осуществления генератора фильтров заключается в том, что применение варианта осуществления генератора фильтров является более эффективным относительно использования памяти, так как сигнал импульсной характеристики, подаваемый на банк комплексно-модулированных фильтров генератора фильтров, представляет собой обычно действительнозначный сигнал, тогда как сигнал определения промежуточного фильтра представляет собой комплекснозначный сигнал примерно такой же суммарной длины. Как результат, хранение сигналов импульсной характеристики по сравнению с сигналами определения промежуточного фильтра (или отводами фильтра промежуточных фильтров) экономит память, грубо говоря, на 2 порядка. Вследствие возможности быстрого и эффективного параллельного вычисления, особенно в области чувствительных к памяти применений, содержащих большое пространство параметров относительно возможных сигналов импульсной характеристики, это представляет существенное преимущество.

В одном варианте осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров генератор фильтров обеспечивается сигналом определения фильтра, который может содержать, например, отводы фильтра цифрового фильтра во временной области, или передаточной функцией в частотной области, которая может содержать амплитудно-частотную характеристику и/или фазочастотную характеристику фильтра. В этих случаях вариант осуществления генератора фильтров, кроме того, содержит генератор сигнала импульсной характеристики, который подает соответствующий сигнал импульсной характеристики, указывающий результирующую амплитудно-частотную характеристику фильтра во временной области, на банк комплексно-модулированных фильтров генератора фильтров. Следовательно, включение генератора сигнала импульсной характеристики в некоторые варианты осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров предлагает еще большую гибкость относительно обеспечения сигнала определения промежуточного фильтра, так как не только сигналы импульсной характеристики в виде сигналов дискретного времени могут подаваться на вариант осуществления генератора фильтров, но также отводы фильтра или описание частотной области фильтра во временной области может передаваться в субполосную область подходящим вариантом осуществления генератора фильтров.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение ниже описывается посредством иллюстративных примеров, не ограничивающих ни объем, ни сущность изобретения, с ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1а иллюстрирует обработку цифрового звукового сигнала посредством субполосной фильтрации в системе, содержащей генератор фильтров и устройство фильтра;

Фиг.1b иллюстрирует возможное решение для банка комплексного анализа;

Фиг.1с иллюстрирует возможное решение для банка фильтров комплексного синтеза;

Фиг.1d иллюстрирует дополнительное возможное решение для банка фильтров комплексного синтеза;

Фиг.1е иллюстрирует взаимодействие варианта осуществления генератора фильтров с множеством промежуточных фильтров варианта осуществления устройства фильтра;

Фиг.2 иллюстрирует обработку цифрового звукового сигнала посредством фильтрации в непосредственном виде;

Фиг.3 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления системы с преобразователем фильтров;

Фиг.4 иллюстрирует импульсную характеристику данного фильтра;

Фиг.5 иллюстрирует импульсную характеристику, полученную посредством регулировки комплексного усиления субполос;

Фиг.6 иллюстрирует количественную характеристику данного фильтра;

Фиг.7 иллюстрирует количественную характеристику фильтра, полученного посредством регулировки комплексного усиления субполос;

Фиг.8 сравнивает рабочие характеристики настоящего изобретения с регулировкой комплексного усиления субполос;

Фиг.9 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления устройства фильтра, содержащего необязательный вариант осуществления генератора фильтров и другие компоненты;

Фиг.10 иллюстрирует характеристику фильтра вместе с несколькими полосами частот для различных субполос;

Фиг.11 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления генератора фильтров.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Описанные ниже варианты осуществления являются просто иллюстративными в отношении принципов настоящего изобретения эффективной фильтрации банком комплексно-модулированных фильтров. Понятно, что модификации и изменения расположения и деталей, описанных в данном документе, будут очевидны для специалиста в данной области техники. Ограничение осуществляется только объемом формулы изобретения предстоящего патента, а не конкретными деталями, представленными посредством описания и объяснения вариантов осуществления в данном документе.

В нижеследующем объекты с одинаковыми или подобными функциональными свойствами обозначаются одинаковыми позициями. Если не отмечено явно по-другому, объекты с подобными или равными функциональными свойствами могут меняться друг с другом.

Фиг.1а иллюстрирует в виде системы, содержащей варианты осуществления как устройства фильтра, так и генератора фильтров, обработку цифрового звукового сигнала посредством субполосной фильтрации согласно настоящему изобретению. Этот тракт сигнала, например, может представлять часть системы пространственного рендеринга звука, где входом является принятый звуковой канал, и выход представляет собой составляющую сигнала, подлежащую проигрыванию в правом ухе. Входной сигнал (цифровой звуковой сигнал или входной сигнал временной области) анализируется банком 101 комплексного анализа посредством фильтрации с набором L фильтров анализа, за которым следует субдискретизация (понижающая дискретизация, т.е. дискретизация с понижением частоты) с коэффициентом L, где L представляет собой положительное целое число предпочтительно больше чем 1. Обычно коэффициент L представляет собой степень 2, предпочтительно L=64. Фильтры анализа обычно получаются посредством комплексной модуляции фильтра-прототипа p(ν), где ν представляет собой положительное целое число, указывающее индекс в матрице данных или индекс значения в сигнале, не субдискретизированный с коэффициентом L. Выход банка фильтров состоит из L субполосных сигналов, которые обрабатываются субполосной фильтрацией 102. Эта субполосная фильтрация состоит из комбинации манипуляций, таких как регулировка субполосного усиления в соответствии с принятыми данными управления и применение фильтров с конечной импульсной характеристикой, применяемых отдельно в каждой субполосе. Отводы фильтра субполосных фильтров получаются от (обладающего признаками изобретения) преобразователя 104 фильтров в качестве варианта осуществления генератора фильтров, который принимает в качестве входа фильтр, описываемый отводами фильтра в непосредственном виде, описанием частотной области или импульсной характеристикой (сигналом импульсной характеристики). Банк 103 комплексного синтеза восстанавливает выходной сигнал посредством передискретизации (повышающая дискретизация, т.е. дискретизация с повышением частоты) с коэффициентом L, фильтрации посредством L фильтров синтеза, суммирования всех результатов и извлечения действительной части. Суммирование всех результатов и извлечение действительной части также может переключаться в отношение их порядка, что будет описано более подробно в отношении Фиг.1с и 1d.

Фиг.1b изображает более подробно банк 101 комплексного анализа. Банк 101 комплексного анализа содержит множество из L промежуточных фильтров 120 анализа для каждой субполосы, выводимой банком 101 комплексного анализа. Более точно, каждый из L промежуточных фильтров 120 анализа подсоединен параллельно узлу 130, на который подается входной сигнал временной области, подлежащий обработке. Каждый промежуточный фильтр 120 анализа выполнен с возможностью фильтрации входного сигнала банка 101 комплексного анализа в отношении центральной частоты каждой субполосы. В соответствии с центральными частотами различных субполос каждая субполоса обозначается посредством индекса субполосы или индекса n, где n представляет собой неотрицательное целое число, обычно в диапазоне от 0 до L-1. Промежуточные фильтры 120 анализа банка 101 комплексного анализа могут быть получены из фильтра-прототипа p(ν) посредством комплексной модуляции в соответствии с индексом n субполосы, к которой применяется промежуточный фильтр 120 анализа. Подробности, касающиеся комплексной модуляции фильтра-прототипа, объясняются ниже.

Или непосредственно посредством промежуточных фильтров 120 анализа, или посредством субдискретизатора 140 (обозначенного пунктирной линией на Фиг.1b) частота дискретизации сигнала, выводимого банком 120 промежуточных фильтров анализа, понижается с коэффициентом L. Как упомянуто выше, субдискретизаторы 140, добавляющие к каждому субполосному сигналу, выводимому соответствующими промежуточными фильтрами 120 анализа, являются необязательными, так как в зависимости от конкретной реализации субдискретизация также может осуществляться в инфраструктуре промежуточных фильтров 120 анализа. В принципе, не требуется субдискретизация сигнала, выводимого промежуточными фильтрами 120 анализа. Тем не менее, присутствие явных или неявных субдискретизаторов 140 представляет собой предпочтительный вариант, так как количество данных, предоставляемых банком 101 комплексного анализа, альтернативно повысилось бы на коэффициент L, приводя к существенной избыточности данных.

Фиг.1с иллюстрирует возможное решение для банка 103 комплексного синтеза. Банк 103 комплексного синтеза содержит L промежуточных фильтров синтеза, на которые подаются L субполосных сигналов от субполосной фильтрации 102. В зависимости от конкретной реализации банка 103 комплексного синтеза перед фильтрацией в инфраструктуре промежуточных фильтров 150 синтеза субполосные сигналы передискретизируются посредством L передискретизаторов 160, которые восстанавливают частоту дискретизации субполосных сигналов посредством увеличения частоты дискретизации с коэффициентом L. Другими словами, необязательный передискретизатор 160 восстанавливает или исправляет субполосные сигналы, подаваемые на передискретизатор 160 таким образом, что сохраняется информация, содержащаяся в каждом субполосном сигнале, тогда как частота дискретизации увеличивается с коэффициентом L. Тем не менее, как уже объяснено в контексте Фиг.1b, передискретизаторы 160 представляют собой необязательные компоненты, так как передискретизация также может осуществляться в инфраструктуре промежуточных фильтров 150 синтеза. Следовательно, этап передискретизации субполосных сигналов, осуществляемый передискретизатором 160, может одновременно обрабатываться в инфраструктуре промежуточных фильтров 150 синтеза. Если, однако, субдискретизаторы 190 не реализованы ни явно, ни неявно, передискретизаторы 160 не должны реализовываться ни явно, ни неявно.

Промежуточные фильтры 150 синтеза подсоединены через выход сумматора 170, который суммирует отфильтрованные субполосные сигналы, выводимые L промежуточными фильтрами 150 синтеза. Сумматор 170 дополнительно подсоединен к экстрактору 180 действительной части, который извлекает или формирует действительнозначный сигнал или, скорее, (действительнозначный) выходной сигнал временной области, основанный на комплекснозначном сигнале, обеспечиваемом сумматором 170. Экстрактор 180 действительной части может выполнять данную задачу, например, посредством извлечения действительной части комплекснозначного сигнала, обеспечиваемого сумматором 170, посредством вычисления абсолютного значения комплекснозначного сигнала, обеспечиваемого сумматором 170, или посредством другого способа, который формирует действительнозначный выходной сигнал, основанный на комплекснозначном входном сигнале. В случае системы, показанной на Фиг.1а, сигнал, выводимый экстрактором 180 действительной части, представляет собой такой же выходной сигнал временной области, выводимый вариантом осуществления обладающего признаками изобретения устройства фильтра.

Второе возможное решение для банка 103 комплексного синтеза, показанного на Фиг.1d, отличается от первого возможного решения, показанного на Фиг.1с, только касательно экстракторов 180 действительной части и сумматора 170. Чтобы быть более точным, выходы промежуточных фильтров 150 синтеза подсоединены отдельно от каждой субполосы к экстрактору 180 действительной части, извлекающему или формирующему действительнозначный сигнал, основанный на комплекснозначном сигнале, выводимом промежуточными фильтрами 150 синтеза. Экстрактор 180 действительной части затем подсоединяется к сумматору 170, который суммирует L действительнозначных сигналов, полученных из L отфильтрованных субполосных сигналов, для формирования действительнозначного выходного сигнала, обеспечиваемого сумматором 170, который в случае системы, показанной на Фиг.1а, представляет собой выходной сигнал временной области.

Фиг.1е более подробно изображает субполосную фильтрацию 102 и ее взаимодействие с преобразователем 104 фильтров. Субполосная фильтрация 102 содержит множество промежуточных фильтров 190, причем один промежуточный фильтр 190 предусматривается для каждого комплекснозначного субполосного сигнала, подаваемого на субполосную фильтрацию 102. Следовательно, субполосная фильтрация 102 содержит L промежуточных фильтров 190.

Преобразователь 104 фильтров подсоединен к каждому промежуточному фильтру 190. Как результат, преобразователь 104 фильтров способен обеспечивать отводы фильтра для каждого промежуточного фильтра 190 субполосной фильтрации 102. Дополнительные подробности, касающиеся фильтрации, выполняемой промежуточными фильтрами 190, объясняются в дальнейшем ходе применения. Следовательно, отводы фильтров, предусматриваемые для различных промежуточных фильтров 190 и выводимые преобразователем 104 фильтров, формируют сигнал определения промежуточного фильтра.

Кроме того, необходимо отметить, что варианты осуществления, решения и реализации могут содержать дополнительные и/или необязательные задержки для задержки любого из сигналов или поднабора сигналов, которые были опущены на Фиг.1а-1е для упрощения. Также на Фиг.2-11 были опущены необязательные задержки для упрощения. Тем не менее, задержки или устройства задержки могут состоять из элементов, показанных (например, фильтры) или добавленных в качестве необязательных элементов во всех вариантах осуществления в зависимости от их конкретной реализации.

Фиг.2 иллюстрирует обработку цифрового звукового сигнала посредством фильтрации 201 в прямом виде. Если этот же фильтр определяется как вход для преобразователя 104 фильтров на Фиг.1 и прямой фильтрации 201, целью конструирования для преобразователя 104 фильтров является то, что цифровой звуковой выходной сигнал от 103 должен быть неотличим с учетом восприятия (или слышимости) от цифрового звукового выходного сигнала от прямой фильтрации 201, если цифровые звуковые входные сигналы на банк 101 комплексного анализа и прямой фильтрации 201 являются идентичными и обработка при прямой фильтрации 102 состоит из чисто постоянной субполосной фильтрации.

В варианте осуществления системы, показанной на Фиг.1а-1е, входной сигнал фильтра на преобразователь 104 фильтров определяется как сигнал определения фильтра, который может, например, содержать отводы фильтра соответствующего фильтра временной области, описание частотной области (амплитудно-частотной характеристики и/или фазочастотной характеристики) или сигнал импульсной характеристики соответствующего фильтра.

В случае прямой фильтрации 201, в принципе, может использоваться один и тот же сигнал определения фильтра. В зависимости от конкретной реализации и сигнала определения фильтра фильтрация может осуществляться посредством непосредственного применения отводов фильтра в инфраструктуре цифрового фильтра, посредством дискретного преобразования Фурье вместе с передаточной функцией или другим описанием частотной области или посредством свертки с сигналом импульсной характеристики.

Фиг.3 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления преобразователя 104 фильтров согласно настоящему изобретению в качестве варианта осуществления генератора фильтров. Фильтр, как предполагается, задается его импульсной характеристикой. Наблюдая эту импульсную характеристику в качестве сигнала дискретного времени, он анализируется банком 301 (фильтров) L-полосного комплексного анализа. Результирующие субполосные выходные сигналы тогда точно представляют собой импульсные характеристики фильтров, подлежащих применению отдельно в каждой субполосе при