Устройство и способ для генерации значений подполос звукового сигнала и устройство и способ для генерации отсчетов звукового сигнала во временной области

Устройство и способ для генерации значений подполос звукового сигнала и устройство и способ для генерации отсчетов звукового сигнала во временной области

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройству и способу для генерации значений подполос звукового сигнала, к устройству и способу для генерации отсчетов звукового сигнала во временной области и к системам, содержащим любые из указанных выше устройств, которые могут, например, воплощаться в области техники, относятся к современному кодированию звука, декодированию звука или в других применениях, связанных с передачей звука.

Современная цифровая обработка звука обычно основана на схемах кодирования, которые предоставляют возможность существенного уменьшения расхода битов (битрейта) ширины полосы пропускания для передачи и объема памяти по сравнению с непосредственной передачей или хранением соответствующих звуковых данных. Это обеспечивается с помощью кодирования звуковых данных на стороне передатчика и декодирования кодированных данных на стороне приемника перед, например, обеспечением передачи декодированных звуковых данных слушателю или для дополнительной обработки сигналов.

Такие системы цифровой обработки звука можно воплощать по отношению к широкому диапазону параметров, которые обычно влияют на качество передаваемых или иначе обрабатываемых звуковых данных, с одной стороны, и на эффективность вычислений, полосу пропускания и другие связанные с производительностью параметры, с другой стороны. Очень часто более высокое качество требует более высоких битрейтов, увеличенной вычислительной сложности и более высоких требований к памяти для передачи кодированных звуковых данных. Следовательно, в зависимости от подразумеваемого применения, такие факторы, как допустимые битрейты, приемлемая вычислительная сложность и приемлемое количество данных, должны быть сбалансированы с необходимым и обеспечиваемым качеством.

Дополнительный параметр, который особенно важен в приложениях реального времени, таких как двунаправленная или однонаправленная связь, задержка, вносимая различными схемами кодирования, может также играть важную роль. Как следствие, задержка, вносимая кодированием и декодированием звука, вводит дополнительные ограничения на основе указанных ранее параметров, когда сопоставляют потребности и затраты, связанные с различными схемами кодирования, имея в виду определенную область применения. Поскольку такие системы цифрового звука могут применяться во многих различных областях применения, простирающихся от передач с очень низким качеством до высококачественных передач, различные параметры и различные ограничения очень часто налагаются на соответствующие звуковые системы. В некоторых применениях для более низкой задержки может, например, потребоваться более высокий битрейт и, следовательно, увеличенная ширина полосы пропускания для передачи по сравнению со звуковой системой с более высокой задержкой при сопоставимом уровне качества.

Однако, во многих случаях, вероятно, придется искать компромисс между различными параметрами, такими как битрейт кодирования, вычислительная сложность, требования к памяти, качество и задержка.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному аспекту изобретения предложено устройство для генерации комплексных значений подполос звукового сигнала в каналах подполос звукового сигнала. Данное устройство содержит модуль оконной функции анализа, предназначенный для применения оконной функции анализа к кадру входных отсчетов звукового сигнала во временной области, находящихся в последовательности времени, простирающейся от более раннего отсчета до более позднего отсчета. Модуль оконной функции анализа генерирует обработанные оконной функцией отсчеты во временной области посредством умножения значений входных отсчетов звукового сигнала во временной области на соответствующие оконные коэффициенты оконной функции анализа. Обработанные оконной функцией отсчеты упорядочиваются в кадр обработанных оконной функцией отсчетов. Оконная функция анализа содержит первую группу оконных коэффициентов, содержащую первую часть последовательности оконных коэффициентов, и вторую группу оконных коэффициентов, содержащую вторую часть последовательности оконных коэффициентов, причем первая часть содержит меньше оконных коэффициентов, чем вторая часть. Значение полной энергии, соответствующее оконным коэффициентам в первой части, выше значения полной энергии, соответствующего оконным коэффициентам второй части. Первая группа оконных коэффициентов используется для применения оконной функции к более поздним отсчетам во временной области, а вторая группа оконных коэффициентов используется для применения оконной функции к более ранним отсчетам во временной области. Предложенное устройство дополнительно содержит модуль вычислений, предназначенный для вычисления значений подполос звукового сигнала, используя кадр обработанных оконной функцией отсчетов, предоставленных модулем оконной функции анализа. Модуль вычислений выполняет преобразование время/частота с возможностью генерации значений подполос звукового сигнала таким образом, что все значения подполос, основанные на одном кадре обработанных оконной функцией отсчетов, являются спектральным представлением кадра обработанных оконной функцией отсчетов. Преобразование время/частота приспособлено для генерации комплексных значений подполос звукового сигнала.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для генерации действительных отсчетов звукового сигнала во временной области. Данное устройство содержит модуль вычислений, предназначенный для вычисления кадра последовательности промежуточных отсчетов во временной области из значений подполос звукового сигнала в каналах подполос звукового сигнала, подаваемых из блока значений подполос звукового сигнала в частотной области. Данная последовательность содержит более ранние промежуточные отсчеты во временной области и более поздние отсчеты во временной области. Модуль вычислений выполняет преобразование частота/время с возможностью генерации последовательности промежуточных отсчетов во временной области таким образом, что значения подполос звукового сигнала, подаваемые на модуль вычислений, являются спектральным представлением последовательности промежуточных отсчетов во временной области, содержащейся в блоке значений подполос звукового сигнала. Преобразование частота/время приспособлено для генерации последовательности промежуточных отсчетов во временной области, основываясь на комплексных значениях подполос звукового сигнала. Предложенное устройство дополнительно содержит связанный с модулем вычислений модуль оконной функции синтеза, предназначенный для применения оконной функции к последовательности промежуточных отсчетов во временной области. На модуль оконной функции синтеза подается кадр промежуточных отсчетов во временной области, и модуль оконной функции синтеза обрабатывает кадр промежуточных отсчетов во временной области оконной функцией посредством умножения последовательности промежуточных отсчетов во временной области кадра промежуточных отсчетов во временной области на последовательность оконных коэффициентов оконной функции синтеза для получения кадра обработанных оконной функцией промежуточных отсчетов во временной области. Оконная функция синтеза содержит первую группу оконных коэффициентов, содержащую первую часть последовательности оконных коэффициентов, и вторую группу оконных коэффициентов, содержащую вторую часть последовательности оконных коэффициентов, при этом первая часть содержит меньше оконных коэффициентов, чем вторая часть. Значение полной энергии, соответствующее оконным коэффициентам в первой части, выше значения полной энергии, соответствующей оконным коэффициентам второй части. Первая группа оконных коэффициентов используется для применения оконной функции к более поздним промежуточным отсчетам во временной области, а вторая группа оконных коэффициентов используются для применения оконной функции к более ранним промежуточным отсчетам во временной области. Предложенное устройство также содержит связанный с модулем оконной функции синтеза выходной каскад суммирования с перекрытием, на который подается кадр обработанных оконной функцией промежуточных отсчетов во временной области и который предназначен для обработки обработанных оконной функцией промежуточных отсчетов во временной области для получения отсчетов во временной области.

ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления настоящего изобретения описаны далее со ссылкой к прилагаемым чертежам.

Фиг.1 - структурная схема одного из вариантов осуществления устройства для генерации значений подполос звукового сигнала;

фиг.2а - структурная схема одного из вариантов осуществления устройства для генерации отсчетов звукового сигнала во временной области;

фиг.2b - принцип работы в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения в форме устройства для генерации отсчетов во временной области;

фиг.3 - концепция интерполяции оконных коэффициентов согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - интерполяция оконных коэффициентов в случае синусной оконной функции;

фиг.5 - структурная схема варианта осуществления настоящего изобретения, содержащего декодер SBR и кодер SBR;

фиг.6 - источники задержки системы SBR;

фиг.7а - последовательность операций одного из вариантов осуществления способа генерации значений подполос звукового сигнала;

фиг.7b - этап варианта осуществления способа, показанного на фиг.7а;

фиг.7с - последовательность операций одного из вариантов осуществления способа генерации значений подполос звукового сигнала;

фиг.8а - последовательность операций варианта осуществления способа генерации отсчетов во временной области;

фиг.8b - последовательность операций варианта осуществления способа генерации отсчетов во временной области;

фиг.8с - последовательность операций дополнительного варианта осуществления способа генерации отсчетов во временной области;

фиг.8d - последовательность операций другого варианта осуществления способа генерации отсчетов во временной области;

фиг.9а - возможная реализация варианта осуществления способа генерации значений подполос звукового сигнала;

фиг.9b - возможная реализация одного из вариантов осуществления способа генерации значений подполос звукового сигнала;

фиг.10а - возможная реализация варианта осуществления способа генерации отсчетов во временной области;

фиг.10b - дополнительная возможная реализация варианта осуществления способа генерации отсчетов во временной области;

Фиг.11 показывает сравнение оконной функции синтеза согласно варианту осуществления настоящего изобретения и синусной оконной функции;

Фиг.12 показывает сравнение оконной функции синтеза согласно варианту осуществления настоящего изобретения и функции фильтра-прототипа SBR QMF;

Фиг.13 показывает различные задержки, вызванные оконной функцией и функцией фильтра-прототипа, показанной на Фиг.12;

Фиг.14a показывает таблицу, показывающую различные вклады в задержку обычного кодека AAC-LD+SBR и кодека AAC-ELD, содержащего вариант осуществления настоящего изобретения;

Фиг.14b показывает дополнительную таблицу, содержащую подробную информацию относительно задержек различных компонентов различных кодеков;

Фиг.15a показывает сравнение частотных характеристик устройств, основанных на оконной функции согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, и устройства, основанного на синусной оконной функции;

Фиг.15b показывает крупный план частотных характеристик, показанных на Фиг.15a;

Фиг.16a показывает сравнение частотных характеристик 4 различных оконных функций;

Фиг.16b показывает крупный план частотных характеристик, показанных на Фиг.16a;

Фиг.17 показывает сравнение частотных характеристик двух различных оконных функций, одной оконной функции согласно настоящему изобретению и одной оконной функции, являющейся симметричной оконной функцией; и

Фиг.18 показывает схематично общее временное маскирующее свойство человеческого уха;

Фиг.19 показывает сравнение исходного временного звукового сигнала, временного сигнала, сгенерированного на основе кодека HEAAC, и временного сигнала, основанного на кодеке, содержащем вариант осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг.1-19 показывают структурные схемы и дополнительные схемы, которые описывают функциональные свойства и особенности различных вариантов осуществления устройств и способов для генерации значений подполос звукового сигнала, устройств и способов для генерации отсчетов во временной области и систем, содержащих по меньшей мере одно из указанных выше устройств или способов. Однако перед более подробным описанием первого варианта осуществления настоящего изобретения нужно отметить, что варианты осуществления настоящего изобретения можно воплощать в аппаратных средствах и в программном обеспечении. Следовательно, реализации, описанные в терминах структурных схем аппаратных реализаций соответствующих вариантов осуществления, можно также рассматривать как последовательности операций соответствующего варианта осуществления соответствующего способа. Кроме того, последовательность операций, описывающую вариант осуществления настоящего изобретения, можно рассматривать как являющуюся структурной схемой соответствующей аппаратной реализации.

В последующем будут описаны реализации наборов (банков) фильтров, которые можно воплощать как набор фильтров анализа или набор фильтров синтеза. Набор фильтров анализа является устройством для генерации значений подполос звукового сигнала в каналах подполос звукового сигнала, основываясь на (входных) отсчетах звукового сигнала во временной области, находящихся в последовательности времени, простирающейся от более раннего отсчета к более последнему отсчету. Другими словами, термин «набор фильтров анализа» может синонимично использоваться для варианта осуществления настоящего изобретения в форме устройства для генерации значений подполос звукового сигнала. Соответственно, набор фильтров синтеза является набором фильтров для генерации отсчетов звукового сигнала во временной области из значений подполос звукового сигнала в каналах подполос звукового сигнала. Другими словами, термин «набор фильтров синтеза» может использоваться синонимично для варианта осуществления согласно настоящему изобретению в форме устройства для генерации отсчетов звукового сигнала во временной области.

И набор фильтров анализа, и набор фильтров синтеза, которые обобщенно называют наборами фильтров, можно, например, воплощать как модулированные наборы фильтров. Модулированные наборы фильтров, примеры и варианты осуществления которых описаны более подробно ниже, основаны на колебаниях, имеющих частоты, которые основаны или получены из центральных частот соответствующих подполос в частотной области. Термин «модулированный» относится в этом контексте к тому факту, что указанные выше колебания используются в контексте с оконной функцией или функцией фильтра-прототипа, в зависимости от конкретной реализации такого модулированного набора фильтров. Модулированные наборы фильтров могут, в принципе, быть основаны на действительных (действительнозначных) колебаниях, таких как гармонические колебания (синусные колебания или косинусные колебания) или соответствующих комплексных (комплексозначных) колебаниях (комплексных экспоненциальных колебаниях). Соответственно, модулированные наборы фильтров упоминаются как действительные модулированные наборы фильтров или комплексные модулированные наборы фильтров соответственно.

В последующем описании варианты осуществления настоящего изобретения в форме комплексных модулированных наборов фильтров с низкой задержкой и действительных модулированных наборов фильтров с низкой задержкой и соответствующие способы и программные реализации будут описаны более подробно. Одно из основных применений такого модулированного набора фильтров с низкой задержкой - интеграция в систему репликации спектральных полос (SBR) с низкой задержкой, которая в настоящее время основана на использовании комплексного набора фильтров QMF с симметричным фильтром-прототипом (QMF = квадратурный зеркальный фильтр).

Как будет очевидно из структуры настоящего описания, реализация наборов фильтров с низкой задержкой согласно вариантам осуществления настоящего изобретения обеспечивает преимущество улучшенного соотношения между задержкой, частотной характеристикой, временным распределением шума и качеством восстановления.

Указанное выше улучшенное соотношение, в частности между задержкой и качеством восстановления, основано на подходе использования так называемых методик с нулевой задержкой для расширения импульсной характеристики передаточной функции соответствующих наборов фильтров, не вводя дополнительную задержку. Более низкую задержку на предопределенном уровне качества, лучшее качество на предопределенном уровне задержки или одновременное улучшение и задержки, и качества, можно обеспечивать, используя набор фильтров анализа или набор фильтров синтеза согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Варианты осуществления настоящего изобретения основаны на обнаружении того, что эти усовершенствования можно обеспечивать, используя новую оконную функцию для любого из двух описанных наборов фильтров. Другими словами, качество и/или задержку можно улучшать в случае набора фильтров анализа, используя оконную функцию анализа, содержащую последовательность оконных коэффициентов, которая содержит первую группу, содержащую первую последовательную часть последовательности оконных коэффициентов, и вторую группу оконных коэффициентов, содержащую вторую последовательную часть последовательности оконных коэффициентов. Первая часть и вторая часть содержат все оконные коэффициенты оконной функции. Кроме того, первая часть содержит меньше оконных коэффициентов, чем вторая часть, но значение энергии оконных коэффициентов в первой части выше значения энергии оконных коэффициентов второй части. Первая группа оконных коэффициентов используется для применения оконной функции к более поздним отсчетам во временной области, а вторая группа оконных коэффициентов используются для применения оконной функции к более ранним отсчетам во временной области. Эта форма оконной функции обеспечивает возможность обработки отсчетов во временной области с помощью оконных коэффициентов, которые ранее имели более высокие значения энергии. Это является результатом описанного распределения оконных коэффициентов на две части и их применения к последовательности отсчетов звукового сигнала во временной области. Как следствие, использование такой оконной функции может уменьшать задержку, вводимую набором фильтров, при постоянном уровне качества, или обеспечивает улучшение уровня качества, основываясь на постоянном уровне задержки.

Соответственно, в случае варианта осуществления настоящего изобретения в форме устройства для генерации отсчетов звукового сигнала во временной области и соответствующего способа модуль оконной функции синтеза использует оконную функцию синтеза, которая содержит последовательность оконных коэффициентов, упорядоченных соответственно в первой (последовательной) части и второй (последовательной) части. Также в случае оконной функции синтеза, значение энергии или значение полной энергии оконных коэффициентов в первой части выше значения энергии или значения полной энергии оконных коэффициентов второй части, причем первая часть содержит меньше оконных коэффициентов, чем вторая часть. Из-за этого распределения оконных коэффициентов на две части и того факта, что модуль оконной функции синтеза использует первую часть оконных коэффициентов для применения оконной функции к более поздним отсчетам во временной области, а вторую часть оконных коэффициентов - для применения оконной функции к более ранним отсчетам во временной области, ранее описанные эффекты и преимущества также относятся к набору фильтров синтеза или соответствующему варианту осуществления способа.

Подробные описания оконных функций синтеза и оконных функций анализа, используемых в структуре вариантов осуществления настоящего изобретения, будут описаны позже более подробно. Во многих вариантах осуществления настоящего изобретения последовательность оконных коэффициентов оконной функции синтеза и/или оконной функции анализа содержит точно первую группу и вторую группу оконных коэффициентов. Кроме того, каждый из оконных коэффициентов из последовательности оконных коэффициентов принадлежит точно к одной из первой группы и второй группы оконных коэффициентов.

Каждая из этих двух групп содержит точно одну часть последовательности оконных коэффициентов, расположенных последовательно. В настоящем описании часть содержит последовательный набор оконных коэффициентов в соответствии с последовательностью оконных коэффициентов. В вариантах осуществления согласно настоящему изобретению, каждая из этих двух групп (первой и второй групп) содержит точно одну часть последовательности оконных коэффициентов, как объяснено выше. Соответствующие группы оконных коэффициентов не содержат ни одного оконного коэффициента, который не принадлежит к точно одной части соответствующей группы. Другими словами, во многих вариантах осуществления настоящего изобретения каждая из первой и второй группы оконных коэффициентов содержит только первую часть и вторую часть оконных коэффициентов, не содержа дополнительных оконных коэффициентов.

В структуре настоящего описания последовательную часть последовательности оконных коэффициентов следует понимать в математическом смысле как связанный набор оконных коэффициентов, причем в данном наборе не отсутствуют оконные коэффициенты по сравнению с последовательностью оконных коэффициентов, которая лежит в диапазоне (например, в диапазоне индексов) оконных коэффициентов соответствующей части. Как следствие, во многих вариантах осуществления настоящего изобретения последовательность оконных коэффициентов делят точно на две связанные части оконных коэффициентов, которые формируют каждую из первой или второй групп оконных коэффициентов. В этих случаях каждый оконный коэффициент, который содержится в первой группе оконных коэффициентов, упорядочивают или перед, или после каждого из оконных коэффициентов второй группы оконных коэффициентов по отношению ко всей последовательности оконных коэффициентов.

Другими словами, во многих вариантах осуществления согласно настоящему изобретению последовательность оконных коэффициентов делят точно на две группы, или части, не пропуская оконных коэффициентов. В соответствии с последовательностью оконных коэффициентов, которая также представляет их очередность, каждая из этих двух групп, или частей, содержит все оконные коэффициенты до (но не включительно) или начиная с (включительно) граничного оконного коэффициента. Например, первая часть, или первая группа, может содержать оконные коэффициенты, имеющие индексы от 0 до 95 и от 96 до 639 в случае оконной функции, содержащей 640 оконных коэффициентов (имеющих индексы от 0 до 639). В данном случае граничным оконным коэффициентом является оконный коэффициент, соответствующий индексу 96. Естественно, также возможны другие примеры (например, 0-543 и 544-639).

Подробная примерная реализация набора фильтров анализа, описанного в последующем, обеспечивает длину фильтра, охватывающую 10 блоков входных отсчетов, вызывая системную задержку только в 2 блока, что соответствует задержке, вводимой MDCT (измененным дискретным косинусным преобразованием) или MDST (измененным дискретным синусным преобразованием). Одно различие происходит из-за большей длины фильтра, охватывающей 10 блоков входных отсчетов, по сравнению с реализацией MDCT или MDST, так что перекрытие увеличивается с 1 блока в случае MDCT и MDST до перекрытия в 9 блоков. Однако можно также реализовывать дополнительные воплощения, охватывающие другое количество блоков входных отсчетов, которые также упоминаются как входные отсчеты звукового сигнала. Кроме того, можно также рассматривать и осуществлять другие соотношения.

Фиг.1 показывает структурную схему набора 100 фильтров анализа как вариант осуществления устройства для генерации значений подполос звукового сигнала в каналах подполос звукового сигнала. Набор 100 фильтров анализа содержит модуль 110 оконной функции анализа для применения оконной функции к кадру 120 из входных отсчетов звукового сигнала во временной области. Кадр 120 содержит T блоков 130-1, …, 130-T (входных) отсчетов звукового сигнала во временной области, причем T является положительным целым числом и равно 10 в случае варианта осуществления, показанного на Фиг.1. Однако кадр 120 может также содержать другое количество блоков 130.

Оба, кадр 120 и каждый из блоков 130 содержат входные отсчеты звукового сигнала во временной области в последовательности времени, простирающейся от начального отсчета до последнего отсчета согласно временной шкале, которая обозначена стрелкой 140 на Фиг.1. Другими словами, на иллюстрации, которая показана на Фиг.1, чем дальше вправо находится отсчет звукового сигнала во временной области, который в этом случае является также входным отсчетом звукового сигнала во временной области, тем более поздним является соответствующий отсчет звукового сигнала во временной области по отношению к последовательности отсчетов звукового сигнала во временной области.

Модуль 110 оконной функции анализа генерирует, основываясь на последовательности отсчетов звукового сигнала во временной области, обработанные оконной функцией отсчеты во временной области, которые упорядочивают в кадре 150 обработанных оконной функцией отсчетов. Согласно кадру 120 входных отсчетов звукового сигнала во временной области кадр 150 обработанных оконной функцией отсчетов также содержит T блоков обработанных оконной функцией отсчетов 160-1, …, 160-T. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения каждый из блоков обработанных оконной функцией отсчетов 160 содержит то же самое количество обработанных оконной функцией отсчетов, как количество входных отсчетов звукового сигнала во временной области каждого блока 130 входных отсчетов звукового сигнала во временной области. Следовательно, когда каждый из блоков 130 содержит N входных отсчетов звукового сигнала во временной области, каждый из кадров 120 и 150 содержит T·N отсчетов. В этом случае N является положительным целым числом, которое может, например, иметь значения 32 или 64. Для T=10 каждый из кадров 120, 150 содержит 320 и 640, соответственно, в описанном выше случае.

Модуль 110 оконной функции анализа связан с модулем 170 вычислений для вычисления значений подполос звукового сигнала, основываясь на обработанных оконной функцией отсчетах, обеспеченных модулем 110 оконной функции анализа. Значения подполос звукового сигнала обеспечиваются модулем 170 вычислений как блок 180 значений подполос звукового сигнала, причем каждое из значений подполос звукового сигнала соответствует одному каналу подполос звукового сигнала. В предпочтительном варианте осуществления блок 180 значений подполос звукового сигнала также содержит N значений подполос.

Каждый из каналов подполос звукового сигнала соответствует характеристической средней частоте. Средние частоты различных каналов подполос звукового сигнала могут, например, быть равномерно распределены или расположены на одинаковом расстоянии по отношению к диапазону частот соответствующего звукового сигнала, который описан входными отсчетами звукового сигнала во временной области, обеспеченными к набору 100 фильтров анализа.

Модуль 110 оконной функции анализа приспособлен для применения оконной функции к входным отсчетам звукового сигнала во временной области кадра 120, основываясь на оконной функции анализа, содержащей последовательность оконных коэффициентов, для получения обработанных оконной функцией отсчетов кадра 150. Модуль 110 оконной функции анализа приспособлен для применения оконной функции к кадру 120 отсчетов звукового сигнала во временной области, умножая значения отсчетов звукового сигнала во временной области на оконные коэффициенты оконной функции анализа. Другими словами, применение оконной функции содержит поэлементное умножение отсчетов звукового сигнала во временной области на соответствующие оконные коэффициенты. Поскольку и кадр 120 отсчетов звукового сигнала во временной области, и оконные коэффициенты содержат соответствующую последовательность, поэлементное умножение оконных коэффициентов и отсчетов звукового сигнала во временной области выполняют согласно соответствующим последовательностям, которые, например, обозначены индексом отсчета и индексом оконного коэффициента.

В вариантах осуществления настоящего изобретения в форме набора 100 фильтров анализа, как показано на Фиг.1, оконная функция анализа, а также оконная функция синтеза в случае набора фильтров синтеза, содержит только действительные обработанные оконной функцией коэффициенты. Другими словами, каждый из оконных коэффициентов, приписанных индексу оконного коэффициента, является действительным значением.

Оконные коэффициенты вместе формируют соответствующую оконную функцию, пример которой показан на Фиг.1, как оконную функцию 190 анализа. Как указано прежде, последовательность оконных коэффициентов, формирующих оконную функцию 190 анализа, содержит первую группу 200 и вторую группу 210 оконных коэффициентов. Первая группа 200 содержит первую последовательную и связанную часть оконных коэффициентов последовательности оконных коэффициентов, тогда как вторая группа 210 содержит вторую последовательную и связанную часть оконных коэффициентов. Вместе с первой частью в первой группе 200 они формируют целую последовательность оконных коэффициентов оконной функции 190 анализа. Кроме того, каждый оконный коэффициент последовательности оконных коэффициентов принадлежит или первой части, или второй части оконных коэффициентов так, чтобы целая оконная функция 190 анализа была составлена оконными коэффициентами первой части и второй части. Первая часть оконных коэффициентов, следовательно, идентична первой группе 200 оконных коэффициентов, а вторая часть идентична второй группе 210 оконных коэффициентов, как обозначено соответствующими стрелками 200, 210 на Фиг.1.

Количество оконных коэффициентов в первой группе 200 первой части оконных коэффициентов меньше количества оконных коэффициентов во второй группе второй части оконных коэффициентов. Однако значение энергии или значение полной энергии оконных коэффициентов в первой группе 200 выше значения энергии или значения полной энергии оконных коэффициентов во второй группе 210. Как будет описано позже, значение энергии набора оконных коэффициентов основано на сумме квадратов абсолютных значений соответствующих оконных коэффициентов.

В вариантах осуществления согласно настоящему изобретению оконная функция 190 анализа, а также соответствующая оконная функция синтеза, поэтому асимметрична относительно последовательности оконных коэффициентов или индекса оконного коэффициента. Основываясь на определении набора индексов оконных коэффициентов, по которым определена оконная функция 190 анализа, оконная функция 190 анализа является асимметричной, когда для всех действительных чисел n существует дополнительное действительное число n₀ так, чтобы абсолютное значение оконного коэффициента, соответствующего оконному коэффициенту с индексом оконного коэффициента (n₀-n), не было равно абсолютному значению оконного коэффициента, соответствующему индексу оконного коэффициента (n₀+n), когда (n₀-n) и (n₀+n) принадлежат набору определения.

Кроме того, как также схематично показано на Фиг.1, оконная функция 190 анализа содержит точки изменения знака, в которых произведения двух последовательных оконных коэффициентов являются отрицательными. Более подробное описание и дополнительные особенности возможных оконных функций согласно вариантам осуществления настоящего изобретения будут обсуждаться более подробно в контексте Фиг.11-19.

Как показано ранее, кадр 150 обработанных оконной функцией отсчетов содержит аналогичную блочную конструкцию с отдельными блоками 160-1, …, 160-T, как кадр 120 из отдельных входных отсчетов во временной области. Поскольку модуль 110 оконной функции анализа приспособлен для применения оконной функции к входным отсчетам звукового сигнала во временной области с помощью умножения этих значений на оконные коэффициенты оконной функции 190 анализа, кадр 150 обработанных оконной функцией отсчетов находится также во временной области. Модуль 170 вычислений вычисляет значения подполос звукового сигнала, или точнее блок 180 значений подполос звукового сигнала, используя кадр 150 обработанных оконной функцией отсчетов, и выполняет преобразование из временной области в частотную область. Модуль 170 вычислений, как можно поэтому полагать, является модулем преобразования время/частота, который может обеспечивать блок 180 значений подполос звукового сигнала в качестве спектрального представления кадра 150 обработанных оконной функцией отсчетов.

Каждое значение подполос звукового сигнала блока 180 соответствует одной подполосе, имеющей характерную частоту. Количество значений подполос звукового сигнала, содержащихся в блоке 180, также иногда упоминается как количество диапазонов.

Во многих вариантах осуществления согласно настоящему изобретению количество значений подполос звукового сигнала в блоке 180 идентично количеству входных отсчетов звукового сигнала во временной области каждого из блоков 130 кадра 120. В случае, когда кадр 150 обработанных оконной функцией отсчетов имеет ту же самую блочную структуру, как кадр 120, так что каждый из блоков 160 обработанных оконной функцией отсчетов также содержит то же самое количество обработанных оконной функцией отсчетов, как блок 130 входных отсчетов звукового сигнала во временной области, блок 180 значений подполос звукового сигнала естественно также содержит то же самое количество, как блок 160.

Кадр 120 можно дополнительно создавать, основываясь на блоке новых входных отсчетов звукового сигнала во временной области 220, сдвигая блоки 130-1, …, 130-(T-1) на один блок в направлении, противоположном стрелке 140, указывающей направление времени. Таким образом, кадр 120 из входных отсчетов звукового сигнала во временной области, которые будут обработаны, создают, сдвигая последние блоки (T-1) непосредственно предыдущего кадра 120 из отсчетов звукового сигнала во временной области на один блок к более ранним отсчетам звукового сигнала во временной области и добавляя новый блок 220 новых отсчетов звукового сигнала во временной области, как новый блок 130-1, содержащий последние отсчеты звукового сигнала во временной области настоящего кадра 120. На Фиг.1 это также обозначено последовательностью обозначенных штриховой линией стрелок 230, указывающих сдвиг блоков 130-1, …, 130-(T-1) в направлении, противоположном стрелке 140.

Из-за этого сдвига блоков 130 в направлении, противоположном времени, которое обозначено стрелкой 140, настоящий кадр 120, который будут обрабатывать, содержит блок 130-(T-1) непосредственно предыдущего кадра 120, как новый блок 130-T. Соответственно, блоки 130-(T-1), …, 130-2 из настоящего кадра 120, которые будут обрабатывать, равны блоку 130-(T-2), …, 130-1 из непосредственно предыдущего кадра 120. Блок 130-T из непосредственно предыдущего кадра 120 отбрасывают.

Как следствие, каждый отсчет звукового сигнала во временной области нового блока 220 будет обрабатываться T раз в структуре из T последовательных об