Передискретизация выходных сигналов аудиокодеков на основе квадратурных зеркальных фильтров (qmf)

Передискретизация выходных сигналов аудиокодеков на основе квадратурных зеркальных фильтров (qmf)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к обработке аудиоданных и, в частности, к устройству и к способу передискретизации выходных сигналов аудиокодеков на основе квадратурных зеркальных фильтров (QMF).

В большинстве звукозаписывающих и звуковоспроизводящих бытовых электронных устройств из нижнего ценового сегмента используют цифро-аналоговые преобразователи с фиксированными частотами дискретизации по причинам, связанным со стоимостью. Но когда от мультимедийных устройств требуется обеспечивать поддержку источников звука различных видов, то неизбежна процедура передискретизации, поскольку файлы с аудиовизуальной информацией могут быть закодированы с использованием различных частот дискретизации, и, к тому же, в кодеках связи используют различные частоты дискретизации. Выбор различных частот дискретизации является важным моментом для выбора рабочих точек различных аудиокодеков и способов обработки. Чем более различными являются частоты дискретизации, поддержку которых необходимо обеспечивать, тем более сложной является задача адаптации частоты дискретизации и передискретизации.

Например, в современной эталонной модели MPEG-D USAC (USAC = Унифицированное кодирование речи и звука) используются некоторые редко встречающиеся частоты дискретизации (не кратные 16000 Гц или 22050 Гц). Эти частоты являются следствием компромисса между двумя аспектами: во-первых, номинальной частотой дискретизации интегрированного инструментального средства кодирования с линейным предсказанием с алгебраическим кодовым возбуждением (ACELP), для которого она была специально предназначена, и которая, в известной степени, обуславливает общую частоту дискретизации в системе, и, во-вторых, желанием увеличить частоту дискретизации вместе со скоростью передачи битов для обеспечения возможности кодирования большей полосы частот аудиосигнала и/или для реализации наращиваемости.

Редко встречающиеся частоты дискретизации отчасти также унаследованы от системы AMR-WB+, из которой произошли части эталонной модели. К тому же частота дискретизации и, следовательно, полоса частот аудиосигнала значительно уменьшены в рабочих точках USAC при низкой скорости передачи битов, что является распространенным фактом при кодировании звука с низкой скоростью передачи битов.

В частности, при низких скоростях передачи битов USAC на используемых в настоящее время частотах дискретизации проявляются обе из вышеупомянутых проблем. Имеет место несовместимость с дешевыми аппаратными цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП), и требуется дополнительная операция постпередискретизации. Полоса частот аудиосигнала ограничена частотой Найквиста, которая является значительно более низкой, чем верхний предел диапазона частот, слышимых человеком.

Для этого для адаптации частоты дискретизации на выходе из блока обработки аудиосигнала используются дополнительные передискретизирующие функциональные модули, для чего требуется значительный объем дополнительных вычислительных ресурсов. Используемая для этого технология не изменилась за продолжительное время, состоящая, по существу, из интерполятора и необязательных модулей повышающего дискретизатора и понижающего дискретизатора.

Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной концепции для передискретизации аудиосигналов. Задача настоящего изобретения решена посредством устройства по п.1 формулы изобретения, способа по п.13 формулы изобретения и компьютерной программы по п.14 формулы изобретения.

Согласно настоящему изобретению, предложено устройство для обработки аудиосигнала. Это устройство содержит конфигурируемый первый процессор аудиосигнала для обработки аудиосигнала в соответствии с различными параметрами конфигурации для получения обработанного аудиосигнала, причем это устройство выполнено так, что различные параметры конфигурации приводят к различным частотам дискретизации обработанного аудиосигнала. Кроме того, это устройство содержит набор фильтров анализа, имеющий первое количество каналов набора фильтров анализа, набор фильтров синтеза, имеющий второе количество каналов набора фильтров синтеза, и второй аудиопроцессор, адаптированный для приема и обработки аудиосигнала, имеющего заданную частоту дискретизации.

Кроме того, устройство содержит контроллер для регулирования первого количества каналов набора фильтров анализа или второго количества каналов набора фильтров синтеза в соответствии с параметрами конфигурации, установленными в конфигурируемом первом процессоре аудиосигнала, так, чтобы аудиосигнал на выходе из набора фильтров синтеза имел заданную частоту дискретизации или частоту дискретизации, являющуюся иной, чем заданная частота дискретизации, и более близкой к заданной частоте дискретизации, чем частота дискретизации сигнала на входе набора фильтров анализа.

Настоящее изобретение основано на установленном факте, заключающемся в том, что при изменении ширины полосы частот сигнала в представлении в частотной области эквивалентный результирующий сигнал во временной области будет иметь иную частоту дискретизации, как в том случае, если бы в частотной области не было произведено какого-либо изменения ширины полосы частот. Операция изменения ширины полосы частот является дешевой, поскольку она может быть выполнена путем удаления или добавления данных в частотной области.

Операция преобразования из частотной области обратно во временную область должна быть видоизменена для обеспечения возможности обработки иной ширины полосы в частотной области (длины преобразования).

Видоизмененное представление ширины полосы сигнала в частотной области также может быть распространено на весь способ обработки сигналов вместо его ограничения набором фильтров, что, следовательно, позволяет целесообразно использовать фактические целевые характеристики выходного сигнала во всем способе. Даже если не все источники аудиосигнала могут быть приведены к одной единственной частоте дискретизации на выходе, уменьшение количества различных частот дискретизации на выходе уже экономит много вычислительных ресурсов в данном устройстве.

Сложность набора фильтров непосредственно связана с его длиной. Если преобразование синтеза во временной области набором фильтров видоизменено для понижающей дискретизации путем уменьшения длины преобразования, то его сложность уменьшится. Если использовать это для повышающей дискретизации путем увеличения длины преобразования, то его сложность повысится, но, тем не менее, она будет намного меньшей, чем сложность, требуемая для дополнительного передискретизатора с эквивалентными характеристиками по искажению сигнала. К тому же, общее искажение сигнала будет меньшим, поскольку будет устранено какое-либо дополнительное искажение сигнала, вызванное дополнительным передискретизатором.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, набор фильтров анализа адаптирован для преобразования сигнала на входе набора фильтров анализа, представленного во временной области, на первый аудиосигнал в частотно-временной области, имеющий множество первых субполосовых сигналов, при этом количество первых субполосовых сигналов равно первому количеству каналов набора фильтров анализа. Согласно этому варианту осуществления изобретения, устройство дополнительно содержит регулятор сигнала, адаптированный для генерации второго аудиосигнала в частотно-временной области, имеющего множество вторых субполосовых сигналов, из первого аудиосигнала в частотно-временной области на основании параметров конфигурации (), при этом количество вторых субполосовых сигналов второго аудиосигнала в частотно-временной области равно количеству каналов набора фильтров синтеза. Количество вторых субполосовых сигналов второго аудиосигнала в частотно-временной области является иным, чем количество субполосовых сигналов первого аудиосигнала в частотно-временной области. Кроме того, набор фильтров синтеза адаптирован для преобразования второго аудиосигнала в частотно-временной области в аудиосигнал во временной области в виде аудиосигнала на выходе из набора фильтров синтеза.

В другом варианте осуществления изобретения регулятор сигнала может быть адаптирован для генерации второго аудиосигнала в частотно-временной области путем генерации, по меньшей мере, одного дополнительного субполосового сигнала. В еще одном варианте осуществления изобретения регулятор сигнала адаптирован для генерации, по меньшей мере, одного дополнительного субполосового сигнала путем выполнения репликации спектральных полос для генерации, по меньшей мере, одного дополнительного субполосового сигнала. В другом варианте осуществления изобретения регулятор сигнала адаптирован для генерации нулевого сигнала как дополнительного субполосового сигнала.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, набором фильтров анализа является набор QMF-фильтров (квадратурных зеркальных фильтров) анализа, а набором фильтров синтеза является набор QMF-фильтров синтеза. В альтернативном варианте осуществления изобретения набором фильтров анализа является набор фильтров анализа методом МДКП (модифицированного дискретного косинусного преобразования), а набором фильтров синтеза является набор фильтров синтеза методом МДКП.

В одном из вариантов осуществления изобретения устройство может содержать дополнительный передискретизатор, адаптированный для приема сигнала с выхода набора фильтров синтеза, имеющего первую частоту дискретизации синтеза. Дополнительный передискретизатор может выполнять передискретизацию сигнала с выхода набора фильтров синтеза для приема подвергнутого передискретизации выходного сигнала, имеющего вторую частоту дискретизации синтеза. Путем объединения устройства согласно одному из вариантов осуществления изобретения и дополнительного передискретизатора можно уменьшить сложность используемого передискретизатора. Вместо использования передискретизатора высокой степени сложности могут использоваться два передискретизатора низкой степени сложности.

В другом варианте осуществления изобретения устройство может быть адаптировано для подачи сигнала с выхода набора фильтров синтеза, имеющего первую частоту дискретизации синтеза, в набор фильтров анализа в качестве сигнала, подаваемого на вход набора фильтров анализа. И вновь, за счет этого может быть уменьшена сложность устройства согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Вместо использования набора фильтров анализа и набора фильтров синтеза, имеющих огромное количество каналов наборов фильтров для анализа и синтеза, количество каналов наборов фильтров будет значительно сокращено. Это достигнуто за счет повторения преобразований анализа и синтеза один или более раз. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, наборы фильтров анализа и синтеза могут быть выполнены так, что количество каналов наборов фильтров анализа и синтеза может быть изменяемым для каждого цикла преобразования (один цикл преобразования содержит операцию анализа и операцию синтеза).

Контроллер может быть адаптирован для приема параметров конфигурации, содержащих индекс. Кроме того, в этом случае контроллер может быть адаптирован для определения частоты дискретизации обработанного аудиосигнала или заданной частоты дискретизации, на основании индекса и справочной таблицы. Согласно этим вариантам осуществления изобретения, отсутствует необходимость в передаче в явном виде ведений о количестве каналов набора фильтров анализа и синтеза в каждых параметрах конфигурации, а вместо этого передают один индекс, идентифицирующий конкретную конфигурацию. Это уменьшает скорость передачи битов, необходимую для передачи параметров конфигурации.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, контроллер адаптирован для определения первого количества каналов набора фильтров анализа или второго количества каналов набора фильтров синтеза на основании допустимой погрешности. В одном из вариантов осуществления изобретения контроллер может содержать компаратор погрешностей для сравнения фактической погрешности с допустимой погрешностью. Кроме того, устройство может быть адаптировано для получения допустимой погрешности из параметров конфигурации. Согласно этим вариантам осуществления изобретения, может существовать возможность задавать степень точности передискретизации. Понятно, что в некоторых ситуациях точность передискретизации может быть уменьшена для уменьшения, с другой стороны, также и сложности набора фильтров для анализа и синтеза сигнала и для уменьшения, тем самым, сложности вычислений.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, предложено устройство для микширования сигнала объемного звучания с увеличением количества каналов. Это устройство содержит набор фильтров анализа, предназначенный для преобразования сигнала во временной области, смикшированного с сокращением количества каналов, в частотно-временную область для генерации множества субполосовых сигналов, смикшированных с сокращением количества каналов. Кроме того, это устройство содержит, по меньшей мере, по меньшей мере, два блока микширования с увеличением количества каналов для микширования множества субполосовых сигналов с увеличением количества каналов для получения множества субполосовых сигналов объемного звучания. Кроме того, это устройство содержит, по меньшей мере, два блока регуляторов сигнала для регулирования количества субполосовых сигналов объемного звучания. Эти, по меньшей мере, два блока регуляторов сигнала адаптированы для приема первого множества входных субполосовых сигналов объемного звучания. Эти, по меньшей мере, два блока регуляторов сигнала адаптированы для вывода второго множества выходных субполосовых сигналов объемного звучания, и, при этом, количество входных субполосовых сигналов объемного звучания из первого множества и количество выходных субполосовых сигналов объемного звучания из второго множества являются различными. Кроме того, это устройство содержит множество блоков наборов фильтров синтеза, предназначенных для преобразования множества выходных субполосовых сигналов объемного звучания из частотно-временной области во временную область для получения выходных сигналов объемного звучания во временной области. Кроме того, это устройство содержит контроллер, который адаптирован для приема параметров конфигурации. Контроллер дополнительно адаптирован для регулирования количества каналов набора фильтров анализа, для регулирования количества каналов блоков наборов фильтров синтеза, для регулирования количества субполосовых сигналов объемного звучания из первого множества, подаваемых на вход блоков регуляторов сигнала, и для регулирования количества субполосовых сигналов объемного звучания из второго множества на выходе блоков регуляторов сигнала на основании принятых параметров конфигурации.

Ниже рассмотрены предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых изображено следующее:

на Фиг.1 проиллюстрировано устройство для обработки аудиосигнала согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на Фиг.2a-2c изображено преобразование выборок во временной области в выборки в частотно-временной области,

на Фиг.3a-3b проиллюстрировано преобразование выборок в частотно-временной области в выборки во временной области,

на Фиг.4 на еще одной иллюстрации изображено преобразование выборок в частотно-временной области в выборки во временной области,

на Фиг.5 проиллюстрированы две диаграммы, на которых изображена основная концепция одного из вариантов осуществления изобретения,

на Фиг.6 проиллюстрировано устройство согласно еще одному варианту осуществления изобретения,

на Фиг.7a-7b показаны справочные таблицы согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на Фиг.8 проиллюстрировано устройство согласно одному из вариантов осуществления изобретения, в котором использована обработка методом репликации спектральных полос (SBR),

на Фиг.9 изображено устройство согласно другому варианту осуществления изобретения, в котором для микширования сигнала объемного звучания в формате MPEG (MPEG Surround) с передискретизированной частотой дискретизации с увеличением количества каналов использованы наборы QMF-фильтров анализа и синтеза, согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на Фиг.10 проиллюстрировано устройство согласно другому варианту осуществления изобретения, в котором использована обработка методом SBR,

на Фиг.11 изображено устройство согласно еще одному варианту осуществления изобретения, содержащее дополнительный передискретизатор,

на Фиг.12 проиллюстрировано устройство согласно одному из вариантов осуществления изобретения, в котором в качестве передискретизатора использован QMF,

на Фиг.13 показано устройство согласно одному из вариантов осуществления изобретения, в котором использован дополнительный передискретизатор,

на Фиг.14 проиллюстрировано устройство согласно еще одному варианту осуществления изобретения, в котором в качестве передискретизатора использован QMF,

на Фиг.15 изображено устройство согласно еще одному варианту осуществления изобретения, в котором это устройство адаптировано для подачи сигнала с выхода набора фильтров синтеза в набор фильтров анализа для выполнения еще одного цикла преобразования,

на Фиг.16 проиллюстрирован контроллер согласно другому варианту осуществления изобретения, содержащий компаратор погрешностей,

на Фиг.17 показана схема последовательности операций, на которой изображен способ определения количества каналов, соответственно, набора фильтров анализа и синтеза, и

на Фиг.18 проиллюстрирован контроллер согласно еще одному варианту осуществления изобретения, содержащий компаратор погрешностей.

На Фиг.1 проиллюстрировано устройство для обработки аудиосигнала согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В это устройство подают аудиосигнал s₀. В другом варианте осуществления изобретения аудиосигнал s₀ может представлять собой поток битов, в частности, поток битов звуковых данных. Кроме того, это устройство принимает параметры конфигурации. Устройство содержит конфигурируемый первый процессор 110 аудиосигнала для обработки аудиосигнала s₀ в соответствии с параметрами конфигурации для получения обработанного аудиосигнала s₁. Кроме того, устройство для обработки аудиосигнала выполнено так, что различные параметры конфигурации приводят к различным частотам дискретизации обработанного аудиосигнала. Кроме того, устройство содержит набор фильтров 120 анализа, имеющий первое количество c₁ каналов набора фильтров анализа и набор фильтров 130 синтеза, имеющий второе количество c₂ каналов набора фильтров синтеза. Кроме того, устройство содержит второй аудиопроцессор 140, адаптированный для приема и обработки аудиосигнала s₂, имеющего заданную частоту дискретизации. Кроме того, устройство содержит контроллер 150 для управления первым количеством c₁ каналов набора фильтров анализа или вторым количеством c₂ каналов набора фильтров синтеза в соответствии с параметрами конфигурации, поданными в конфигурируемый первый процессор 110 аудиосигнала, чтобы аудиосигнал s₂ на выходе из набора фильтров 130 синтеза имел заданную частоту дискретизации или частоту дискретизации, которая является иной, чем заданная частота дискретизации, но которая является более близкой к заданной частоте дискретизации, чем частота дискретизации сигнала s₁, подаваемого на вход набора фильтров 120 анализа.

Набор фильтров анализа и набор фильтров синтеза могут быть выполнены так, что количество каналов анализа и количество каналов синтеза являются конфигурируемыми, и что их количество может определяться конфигурируемыми параметрами.

На Фиг.2a-2c проиллюстрировано преобразование выборок во временной области в выборки в частотно-временной области. На левой стороне чертежа Фиг.2a проиллюстрировано множество выборок (обработанного) аудиосигнала во временной области. На левой стороне Фиг.2a проиллюстрировано 640 временных выборок (последние 64 временные выборки именуют “новыми временными выборками”, тогда как остальные 576 временных выборок именуют старыми временными выборками. В варианте осуществления изобретения, изображенном на чертеже Фиг.2a, выполняют первую операцию кратковременного преобразования Фурье (STFT). 576 старых временных выборок и 64 новых временных выборок преобразовывают в 64 значения частоты, то есть, генерируют 64 значения субполосовых выборок.

При следующей операции, проиллюстрированной на Фиг.2b, аннулируют 64 самые старые временные выборки из рассматриваемых 640 временных выборок. Вместо этого 64 новые временные выборки рассматривают вместе с оставшимися 576 уже рассмотренными временными выборками, имеющимися при операции обработки, проиллюстрированной на Фиг.2a. Это может рассматриваться как сдвиг раздвижного окна, имеющего длину, равную 640 временным выборкам, на 64 временные выборки при каждой операции обработки. И вновь, также и при операции обработки, изображенной на Фиг.2b, из рассматриваемых 640 временных выборок (576 старых временных выборок и 64 новых временных выборок, рассматриваемых впервые) генерируют дополнительные 64 субполосовые выборки. Таким образом, генерируют второй набор из 64 субполосовых значений. Можно сказать, что 64 новые субполосовые выборки сгенерированы с учетом 64 новых временных выборок.

При следующей операции, изображенной на Фиг.2c, скользящее окно вновь сдвигают на 64 временные выборки, то есть, аннулируют 64 самые старые значения времени и учитывают 64 новые временные выборки. 64 новые субполосовые выборки генерируют на основании 576 старых временных выборок и 64 новых временных выборок. На правой стороне Фиг.2c видно, что новый набор из 64 новых субполосовых значений был сгенерирован путем выполнения кратковременного преобразования Фурье (STFT).

Способ, проиллюстрированный на Фиг.2a-2c, выполняют многократно для генерации дополнительных субполосовых выборок из дополнительных временных выборок.

Объясняя это в общих выражениях, для генерации 64 новых субполосовых выборок необходимы 64 новые временные выборки.

В варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на Фиг.2a-2c, каждый набор сгенерированных субполосовых выборок представляет собой субполосовые выборки с конкретным временным индексом в частотно-временной области. То есть, 32-ая субполосовая выборка с временным индексом j представляет собой выборку S[32,j] сигнала в частотно-временной области. Что касается конкретного временного индекса в частотно-временной области, то для этого временного индекса существуют 64 субполосовых значения, тогда как для каждого момента времени во временной области, существует, максимум, одно значение сигнала. С другой стороны, частота дискретизации каждой из этих 64 полос частот равна всего лишь 1/64 частоты дискретизации сигнала во временной области.

Для специалиста в данной области техники понятно, что количество субполосовых сигналов, сгенерированных набором фильтров анализа, зависит от количества каналов набора фильтров анализа. Например, набор фильтров анализа может содержать 16, 32, 96 или 128 каналов, так что, например, из 16, 32, 96 или 128 временных выборок могут быть сгенерированы, соответственно, 16, 32, 96, или 128 субполосовых сигналов в частотно-временной области.

На Фиг.3a-3b проиллюстрировано преобразование выборок в частотно-временной области в выборки во временной области:

На левой стороне Фиг.3a проиллюстрировано множество наборов субполосовых выборок в частотно-временной области. В более подробном изложении, каждый продольный прямоугольник на Фиг.3a отображает множество из 64 субполосовых выборок в частотно-временной области. Скользящее окно в частотно-временной области охватывает 10 временных индексов, каждый из которых содержит 64 субполосовые выборки в частотно-временной области. Путем выполнения обратного кратковременного преобразования Фурье (ISTFT) генерируют 64 временные выборки из рассматриваемых (64 умноженное на 10) субполосовых выборок, что изображено на правой стороне Фиг.3a.

При следующей операции обработки, проиллюстрированной на Фиг.3b, аннулируют самый старый набор из 64 субполосовых значений. Вместо этого скользящее окно теперь охватывает новый набор из 64 субполосовых значений, имеющих иной временной индекс в частотно-временной области, из рассмотренных 640 субполосовых выборок (576 старых субполосовых выборок и 64 новых субполосовых выборок, рассматриваемых впервые), генерируют 64 новые временные выборки во временной области. На правой стороне Фиг.3b проиллюстрирована ситуация во временной области. На Фиг.3b изображены 64 старые временные выборки, сгенерированные путем выполнения ISTFT, как проиллюстрировано на чертеже Фиг.3a, которые изображены вместе с 64-мя новыми временными выборками, сгенерированными при операции обработки, показанной на Фиг.3b.

Способ, проиллюстрированный на Фиг.3a-3b, выполняют многократно для генерации дополнительных временных выборок из дополнительных субполосовых выборок.

Для объяснения в общих чертах концепции набора фильтров 130 синтеза, для генерации 64 новых временных выборок во временной области необходимы 64 новые субполосовые выборки в частотно-временной области.

Для специалиста в данной области техники понятно, что количество временных выборок, сгенерированных набором фильтров синтеза, зависит от количества каналов набора фильтров синтеза. Например, набор фильтров синтеза может содержать 16, 32, 96 или 128 каналов, так что, например, из что 16, 32, 96 или 128 субполосовых выборок в частотно-временной области могут бы быть сгенерированы, соответственно, 16, 32, 96 или 128 временных выборок во временной области.

На Фиг.4 представлена другая иллюстрация, на которой изображено преобразование выборок в частотно-временной области в выборки во временной области. При каждой операции обработки рассматривают дополнительные 64 субполосовые выборки (то есть, 64 субполосовые выборки со следующим временным индексом в частотно-временной области). Учитывая самые последние 64 субполосовые выборки, могут быть сгенерированы 64 новые временные выборки. Частота дискретизации сигнала во временной области в 64 раза превышает частоту дискретизации каждого одного из этих 64 субполосовых сигналов.

На Фиг.5 проиллюстрированы две диаграммы, на которых изображена основная концепция одного из вариантов осуществления изобретения. В верхней части Фиг.5 изображено множество субполосовых выборок сигнала в частотно-временной области. Абсцисса отображает время. Ордината отображает частоту. Фиг.5 отличается от Фиг.4 тем, что для каждого временного индекса сигнал в частотно-временной области содержит три дополнительные субполосовые выборки (отмеченные знаком "x"). То есть, были добавлены три дополнительные субполосы, вследствие чего сигнал в частотно-временной области имеет не только 64 субполосовых сигнала, но теперь имеет 67 субполосовых сигналов. На диаграмме в нижней части Фиг.5 проиллюстрированы временные выборки одного и того же сигнала во временной области после выполнения обратного кратковременного преобразования Фурье (ISTFT). Поскольку были добавлены 3 субполосы в частотно-временной области, то для генерации 67 новых временных выборок аудиосигнала во временной области могут использоваться 67 дополнительных субполосовых выборок с конкретным временным индексом в частотно-временной области. Поскольку 67 новых временных выборок были сгенерированы во временной области с использованием 67 дополнительных субполосовых выборок с единым временным индексом в частотно-временной области, то частота дискретизации аудиосигнала s₂ во временной области на выходе набора фильтров 130 синтеза в 67 раз превышает частоту дискретизации каждого из субполосовых сигналов. Из вышеизложенного видно, что использование 64 каналов в наборе фильтров 120 анализа приводит к частоте дискретизации каждого субполосового сигнала, равной 1/64 частоты дискретизации обработанного аудиосигнала s₁, подаваемого в набор фильтров 120 анализа. Что касается набора фильтров 120 анализа и набора фильтров 130 синтеза вместе, то набор фильтров 120 анализа, имеющий 64 канала, и набор фильтров 130 синтеза, имеющий 67 каналов, приводят к частоте дискретизации сигнала s₂ на выходе из набора фильтров синтеза значений, равной 67/64 от частоты дискретизации аудиосигнала s₁, вводимого в набор фильтров 120 анализа.

Может быть получена следуюшая концепция: рассмотрим (обработанный) аудиосигнал s₁, подаваемый в набор фильтров 120 анализа. Предполагая, что набор фильтров имеет c₁ каналов, и дополнительно предполагая, что частота дискретизации обработанного аудиосигнала равна sr₁, то тогда частота дискретизации каждого субполосового сигнала равна sr₁/c₁. Кроме того, предполагая, что набор фильтров синтеза имеет c₂ каналов, и предполагая, что частота дискретизации каждого субполосового сигнала равна sr_subband, то тогда частота дискретизации аудиосигнала s₂ на выходе из набора фильтров 130 синтеза равна c₂·sr_subband. Это означает, что частота дискретизации аудиосигнала на выходе из набора фильтров 130 синтеза равна c₂/c₁·sr₁. Выбор значения c₂, отличающегося от c₁, означает, что частота дискретизации аудиосигнала s₂ на выходе из набора фильтров 130 синтеза может быть установлена иной, чем частота дискретизации аудиосигнала, подаваемого на вход набора фильтров 120 анализа.

Выбор значения c₂, отличающегося от c₁, означает не только то, что количество каналов набора фильтров анализа отличается от количества каналов набора фильтров синтеза. Кроме этого, количество субполосовых сигналов, сгенерированных набором фильтров 120 анализа методом STFT, отличается от необходимого количества субполосовых сигналов при выполнении ISTFT набором фильтров 130 синтеза.

Могут быть выделены три различные ситуации:

Если c₁ равно c₂, то количество субполосовых сигналов, сгенерированных набором фильтров 120 анализа, равно количеству субполосовых сигналов, необходимых набору фильтров 130 синтеза для ISTFT. Необходимость в регулировании субполос отсутствует.

Если c₂ является меньшим, чем c₁, то количество субполосовых сигналов, сгенерированных набором фильтров 120 анализа, является большим, чем количество субполосовых сигналов, необходимых набору фильтров 130 синтеза для выполнения синтеза. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, субполосовые сигналы с самыми высокими частотами могут быть удалены. Например, если набор фильтров 120 анализа генерирует 64 субполосовых сигнала, и если для набора фильтров 130 синтеза необходим только 61 субполосовой сигнал, то могут быть аннулированы три субполосовых сигнала с самой высокой частотой.

Если c₂ является большим, чем c₁, то количество субполосовых сигналов, сгенерированных набором фильтров 120 анализа, является меньшим, чем количество субполосовых сигналов, необходимое набору фильтров 130 синтеза для выполнения синтеза.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, дополнительные субполосовые сигналы могут быть сгенерированы путем добавления нулевых сигналов в качестве дополнительных субполосовых сигналов. Нулевой сигнал представляет собой сигнал, в котором значения амплитуды каждой субполосовой выборки равны нулю.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, дополнительные субполосовые сигналы могут быть сгенерированы путем добавления псевдослучайных субполосовых сигналов в качестве дополнительных субполосовых сигналов. Псевдослучайный субполосовой представляет собой сигнал, в котором значения каждой субполосовой выборки содержат псевдослучайные данные, причем эти псевдослучайные данные должны быть определены псевдослучайным образом из допустимого диапазона значений. Например, выбранные псевдослучайным образом амплитудные значения выборки должны быть меньшими, чем максимальное значение амплитуды, и значения фазы выборки должны не выходить за пределы интервала от 0 до 2π (включая эти значения).

В другом варианте осуществления изобретения дополнительные субполосовые сигналы могут быть сгенерированы путем копирования значений выборок субполосового сигнала самой высокой частоты и использования их в качестве значений выборок дополнительных субполосовых сигналов. В еще одном варианте осуществления изобретения значения фазы субполосы самой высокой частоты копируют и используют в качестве значений выборок для дополнительной субполосы, тогда как значения амплитуды субполосового сигнала самой высокой частоты умножают на весовой коэффициент, например, для уменьшения их веса, и затем используют в качестве значений амплитуды субполосовых выборок дополнительного субполосового сигнала. Например, все значения амплитуды в дополнительном субполосовом сигнале могут быть умножены на весовой коэффициент, равный 0,9. Если необходимы два дополнительные субполосовые сигнала, то значения амплитуды субполосового сигнала самой высокой частоты могут быть умножены на весовой коэффициент, равный 0,9, для генерации первого дополнительного субполосового сигнала, тогда как все значения амплитуды могут быть умножены на весовой коэффициент, равный 0,8, для генерации второго дополнительного субполосового сигнала.

В наиболее высокоэффективных аудиокодеках используют параметрические повышения уровня сигнала, при которых, в свою очередь, часто используют QMF (квадратурный зеркальный фильтр) (то есть, MPEG-4 HE-AAC), где также могут использоваться концепции, предложенные в описанных выше вариантах осуществления изобретения. В кодеках на основе QMF обычно используют структуру многофазного фильтра с =64 полосами частот для преобразования субполос в выходной сигнал во временной области с номинальной частотой дискретизации, равной . За счет изменения количества полос выхода путем добавления субполос, содержащих нулевой сигнал, или удаления некоторых из полос на более высоких частотах (которые в любом случае могут быть пустыми), частота дискретизации на выходе может быть изменена с шагом , как показано ниже.

,

что приводит к общей частоте дискретизации на выходе, равной:

Вместо добавления дополнительного преобразователя частоты дискретизации эти функциональные возможности могут быть встроены в уже существующий QMF-фильтр синтеза.

Увеличение рабочей нагрузки является более низким, чем в преобразователе частоты дискретизации с сопоставимой точностью, но соотношение частот дискретизации не может быть произвольным. По существу, оно определяется отношением количества полос, используемых в наборе QMF-фильтров анализа и в наборе QMF-фильтров синтеза. Обычно предпочтительным вариантом является использование такого количества полос на выходе, которое обеспечивает возможность быстрого вычисления QMF синтеза, например, 60, 72, 80, 48,...

Подобно тому, как может быть изменена частота дискретизации выхода при использовании QMF, таким же самым образом может быть отрегулирована частота дискретизации кодека аудиосигнала, в котором используют набор фильтров иного типа, наприм