專(zhuān)利名稱(chēng)：信號(hào)濾波的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息信號(hào)的濾波，更加具體地說(shuō)，涉及通過(guò)按照期望的濾波器響應(yīng)來(lái)修改信息信號(hào)的頻域分量所進(jìn)行的信息信號(hào)濾波。
背景技術(shù)：
在信號(hào)處理領(lǐng)域，已知知道通過(guò)使用交迭幀對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行分割、將所述幀轉(zhuǎn)換成頻域、修改信號(hào)幀的頻域分量、將修改的頻域分量反向轉(zhuǎn)換回時(shí)間域、并執(zhí)行重疊-相加操作來(lái)對(duì)諸如音頻信號(hào)之類(lèi)的信息信號(hào)進(jìn)行濾波(參見(jiàn)例如Oppenheim & Shafer的《Discrete-timesignal processing(離散時(shí)間信號(hào)處理)》，Prentice Hall signalprocessing series(Prentice Hall出版的信號(hào)處理叢書(shū))，1989)。
上述現(xiàn)有技術(shù)涉及這樣的問(wèn)題如果濾波步驟，也就是頻域分量的修改包括使用動(dòng)態(tài)變化參數(shù)，尤其是使用變化相位進(jìn)行的處理，則連續(xù)幀的交迭相加操作可導(dǎo)致不期望的人為噪聲。例如，可能出現(xiàn)這樣的情況對(duì)于兩個(gè)連續(xù)的幀n和n+1的重疊，將某一頻率分量同相相加，同時(shí)如果將幀n+1與n+2比較，相同的分量可能是異相的。在音頻信號(hào)的情況下，這些人為噪聲將導(dǎo)致不穩(wěn)定的聲音質(zhì)量，例如變音。通常，對(duì)于任何基于塊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程都可出現(xiàn)這種人為噪聲，也就是這樣的實(shí)現(xiàn)過(guò)程其中濾波器變換以低于信號(hào)的取樣率的速率更新，從而由于塊變相位而產(chǎn)生人為噪聲。
上述和其它問(wèn)題是通過(guò)對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行濾波的方法解決的，所述方法包括根據(jù)期望的濾波器響應(yīng)修改信息信號(hào)的頻域分量；其中修改頻域分量的步驟進(jìn)一步包括根據(jù)第一實(shí)際濾波器響應(yīng)修改所述信息信號(hào)的第一幀的頻域分量，所述第一實(shí)際濾波器響應(yīng)是期望濾波器響應(yīng)和與所述信息信號(hào)的先前幀相關(guān)的信息的函數(shù)。
因此，通過(guò)根據(jù)實(shí)際濾波器響應(yīng)修改當(dāng)前信號(hào)幀的頻域分量，其中所述實(shí)際濾波器響應(yīng)是期望濾波器響應(yīng)和與所述信息信號(hào)的先前幀相關(guān)的信息的函數(shù)，通過(guò)考慮先前處理步驟而對(duì)處理步驟的濾波器響應(yīng)進(jìn)行變換。因此，由于連續(xù)幀之間的相變引起的人為噪聲被有效減少。
通常，濾波器處理可通過(guò)其濾波器響應(yīng)來(lái)描述。在頻域中，對(duì)于給定頻率分量的濾波器輸出可以表示為相應(yīng)的輸入頻率分量乘以一個(gè)通常為復(fù)數(shù)的濾波器響應(yīng)或加權(quán)因子。術(shù)語(yǔ)“期望的濾波器響應(yīng)”包括與期望的濾波器函數(shù)相應(yīng)的濾波器響應(yīng)或加權(quán)因子。用于確定給定濾波器的期望濾波器響應(yīng)的方法在信號(hào)處理技術(shù)中是已知的(例如參見(jiàn)Oppenheim & Shafer的《Discrete-time signal processing(離散時(shí)間信號(hào)處理)》，Prentice Hall signal processing series(PrenticeHall出版的信號(hào)處理叢書(shū))，1989)。根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語(yǔ)“實(shí)際濾波器響應(yīng)”包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用于輸入信號(hào)的濾波器響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括-將信息信號(hào)分割成多個(gè)信號(hào)幀；-對(duì)所述信號(hào)幀進(jìn)行變換以獲得各個(gè)信號(hào)幀的頻域分量；-對(duì)所述修改的頻域分量進(jìn)行反向變換以獲得經(jīng)濾波的信號(hào)幀；和-對(duì)濾波的信號(hào)幀執(zhí)行重新組合操作以獲得經(jīng)濾波的信息信號(hào)。
因此，就提供了一種有效的濾波方法，該方法能夠減少由于濾波所引入的失真量。
優(yōu)選地，所述期望濾波器響應(yīng)和與先前幀相關(guān)的信息的函數(shù)被選擇得減少由執(zhí)行重新組合操作的步驟引入的人為噪聲，由此改善了信息信號(hào)的感覺(jué)質(zhì)量。
這里，術(shù)語(yǔ)“重新組合操作”包括用于從修改的信號(hào)幀重新組合經(jīng)修改的信號(hào)的任何重新組合技術(shù)。這種重新組合操作的例子包括重疊相加方法、重疊保存方法或類(lèi)似方法。
有關(guān)先前幀的信息可以包括先前幀的濾波器響應(yīng)、先前幀的經(jīng)修改頻率分量等。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，與先前幀相關(guān)的信息包括信息信號(hào)的先前幀的實(shí)際濾波器響應(yīng)和期望濾波器響應(yīng)中的至少一個(gè)。因此，實(shí)際濾波器響應(yīng)可以是一個(gè)或多個(gè)先前幀的期望濾波器響應(yīng)和/或應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)先前幀的實(shí)際濾波器響應(yīng)的函數(shù)，由此提供了一種可適用于各種各樣的應(yīng)用的方法。
注意所述函數(shù)可進(jìn)一步依賴(lài)于附加的信息，例如關(guān)于當(dāng)前幀的信息，例如當(dāng)前幀的音調(diào)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，修改第一幀的頻域分量的步驟進(jìn)一步包括-確定第一幀的期望濾波器響應(yīng)；-將第一幀的第一實(shí)際濾波器響應(yīng)確定為期望濾波器響應(yīng)和與信息信號(hào)的先前幀相關(guān)的至少一第二濾波器響應(yīng)的函數(shù)；和-將確定的實(shí)際第一濾波器響應(yīng)應(yīng)用于所述第一幀以便獲得第一幀的修改頻域分量。
進(jìn)一步優(yōu)選地，選擇所述期望濾波器響應(yīng)和第二濾波器響應(yīng)的函數(shù)以便減小所述濾波器響應(yīng)的相變。
在進(jìn)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，確定第一實(shí)際濾波器響應(yīng)的步驟包括-確定第一個(gè)幀的期望濾波器響應(yīng)的頻率分量和先前幀的濾波器響應(yīng)的相應(yīng)頻率分量的相位差；-確定作為確定的相位差的函數(shù)的期望相變；和-確定作為由包括確定的期望相變的相變因子修改的先前幀的濾波器響應(yīng)的相應(yīng)頻率分量的第一實(shí)際濾波器響應(yīng)的頻率分量。
因此，提供了一種有效限制連續(xù)幀之間的濾波器響應(yīng)的相變的方法，從而減小了結(jié)果信號(hào)中的可感知人為噪聲。
在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，確定的相位差的函數(shù)為限制相位差使其小于一預(yù)定閾值的截?cái)嗪瘮?shù)。因此提供了確定相位差的方法，其只需要很少的計(jì)算資源。此外，因?yàn)榭筛鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用選擇閾值，例如作為固定值、時(shí)間和/或頻率相關(guān)值，等等，該方法可適用于各種各樣的應(yīng)用。可選擇地，確定的和期望的相位差之間的其它關(guān)系可被選擇，例如由飽和輸入-輸出函數(shù)提供的軟拐點(diǎn)(soft knee)特性。
在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述濾波器響應(yīng)相變的降低是根據(jù)音調(diào)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的。例如，對(duì)于噪音類(lèi)信號(hào)，在輸入信號(hào)中可能出現(xiàn)連續(xù)取樣之間的相位跳變。限制這種取樣的相位差可能會(huì)以不期望的方式改變?yōu)V波信號(hào)的感知屬性。例如，在音頻信號(hào)的情況下，噪音類(lèi)信號(hào)將變得更加音調(diào)性，其常常被感知為是合成或金屬的聲音。因此通過(guò)僅僅-或至少主要地-限制具有高音質(zhì)等級(jí)的信號(hào)幀的相位差，上述不期望的效果可得到降低。
本發(fā)明可以不同的方式來(lái)實(shí)施，包括上述的方法和下面的結(jié)構(gòu)以及進(jìn)一步的產(chǎn)品裝置，其中關(guān)于首先提到的方法都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)益處和優(yōu)點(diǎn)，并且每個(gè)都具有一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，這些實(shí)施例與結(jié)合首先提到的方法所述的和在從屬權(quán)利要求中所披露的優(yōu)選實(shí)施例相對(duì)應(yīng)。
注意上面和下面所述的方法的特征可以軟件來(lái)實(shí)施，并且在一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或由計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的執(zhí)行促成的其它處理裝置中執(zhí)行。指令可以是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從存儲(chǔ)介質(zhì)或從另一臺(tái)計(jì)算機(jī)裝載到存儲(chǔ)器例如RAM中的程序代碼裝置。按照另外一種可選方案，所述特征可通過(guò)代替軟件的硬連線電路或與軟件結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明還涉及一種用于對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行濾波的裝置，該裝置包括用于依據(jù)期望的濾波器響應(yīng)修改信息信號(hào)的頻域分量的裝置；其中所述用于修改信息信號(hào)的頻域分量的裝置包括用于依據(jù)第一實(shí)際濾波器響應(yīng)修改所述信息信號(hào)的第一幀的頻域分量的裝置，該第一實(shí)際濾波器響應(yīng)是期望濾波器響應(yīng)和與信息信號(hào)的先前幀相關(guān)的信息的函數(shù)。
注意上述包括用于修改頻率分量的裝置的結(jié)構(gòu)可被實(shí)施為通用-或?qū)Ｓ玫目删幊涛⑻幚砥?、?shù)字信號(hào)處理器(DSP)、特定用途集成電路(ASIC)、可編程邏輯陣列(PLA)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、專(zhuān)用電子電路等或它們的結(jié)合。
本發(fā)明還涉及一種包括這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備。術(shù)語(yǔ)“電子設(shè)備”包括適于處理信息信號(hào)的任何設(shè)備。這種設(shè)備的例子包括具有用于解碼編碼的音頻信息的音頻解碼器(例如音頻播放器、記錄器等)的音頻設(shè)備。
本發(fā)明還涉及一種由上述和下述的方法產(chǎn)生的經(jīng)濾波信息信號(hào)?？筛鶕?jù)已知的編碼方法例如MPEG編碼方法對(duì)經(jīng)濾波的信息信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，例如編碼。
本發(fā)明還涉及一種在其上存儲(chǔ)有這種經(jīng)濾波的信息信號(hào)的存儲(chǔ)介質(zhì)。
這里，術(shù)語(yǔ)存儲(chǔ)介質(zhì)包括但不局限于磁帶、光盤(pán)、數(shù)字視頻盤(pán)(DVD)、致密盤(pán)(CD或CD-ROM)、迷你盤(pán)、硬盤(pán)、軟盤(pán)、鐵電存儲(chǔ)器、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、閃存、EPROM、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)、鐵磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器、電荷耦合器件、智能卡、PCMCIA卡，等等。


本發(fā)明的這些和其它方面通過(guò)下面參照附圖所述的實(shí)施例將變得顯而易見(jiàn)，并參照這樣的實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明，其中圖1表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行濾波的方法；圖2表示濾波器響應(yīng)變換的一個(gè)實(shí)施例；圖3表示用于圖2實(shí)施例中的函數(shù)形式的例子；圖4表示濾波器響應(yīng)變換的另一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行濾波的方法。在初始步驟101中，輸入的信息信號(hào)x(t)被分割成多個(gè)幀。假設(shè)輸入的信號(hào)是適當(dāng)取樣的波形，例如表示音頻信號(hào)或類(lèi)似信號(hào)。例如，在音頻信號(hào)的情況下，t表示離散時(shí)間。因此，我們將把由t標(biāo)示的信號(hào)稱(chēng)作時(shí)間域中的信號(hào)。然而，應(yīng)該理解對(duì)于其它類(lèi)型的信息信號(hào)，t可以代表其它坐標(biāo)，例如空間坐標(biāo)。分割步驟101將信號(hào)分割成適當(dāng)長(zhǎng)度的幀xn(t)，例如在500-1000次采用的范圍內(nèi)，例如1024或2048次采樣。優(yōu)選地，使用重疊窗函數(shù)來(lái)執(zhí)行所述分割步驟，從而抑制了可在幀邊界處引入的人為噪聲(例如參見(jiàn)Princen，J.P.，和Bradley，A.B.《Analysis/synthesis filterbank design based on timedomain aliasing cancellation(基于時(shí)域混淆取消的分析/綜合濾波器組設(shè)計(jì))》，IEEE transaction on Acoustics，Speech and Signalprocessing(關(guān)于聲學(xué)、語(yǔ)音和信號(hào)處理的IEEE會(huì)報(bào))，Vol.ASSP34，1986) 。
在步驟102中，通過(guò)應(yīng)用傅里葉變換將幀xn(t)中的每一個(gè)變換到頻域，所述傅里葉變換優(yōu)選地實(shí)施為快速傅里葉變換(FFT)。結(jié)果得到的第n個(gè)幀xn(t)的頻率表達(dá)包括多個(gè)頻率分量X(k，n)，其中參數(shù)n表示幀數(shù)，參數(shù)k表示與頻率ωk相應(yīng)的頻率分量或頻率段(bi n)，0＜k＜K。通常頻率分量X(k，n)是復(fù)數(shù)。
在步驟103中，針對(duì)當(dāng)前幀確定期望濾波器。在許多應(yīng)用中，期望濾波器的計(jì)算是適應(yīng)性進(jìn)行的，即響應(yīng)于輸入信號(hào)的預(yù)定屬性；或受時(shí)變參數(shù)控制，即響應(yīng)于其它信號(hào)或參數(shù)，或類(lèi)似方式。例如，在參數(shù)音頻編碼領(lǐng)域，通常由編碼的單聲道信號(hào)和預(yù)定的附加參數(shù)(例如左和右聲道之間的相關(guān)性，等等)來(lái)合成立體聲信號(hào)。在立體聲信號(hào)合成期間，按照最終立體聲信號(hào)的期望屬性對(duì)每個(gè)聲道進(jìn)行濾波。在另一個(gè)例子中，通常是按照估計(jì)的聲道屬性對(duì)接收的通信信號(hào)進(jìn)行濾波。
期望的濾波器被表示為期望的濾波器響應(yīng)，對(duì)于第n個(gè)幀來(lái)說(shuō)，其包括一組K個(gè)復(fù)數(shù)加權(quán)因子F(k，n)，0＜k＜K。濾波器響應(yīng)F(k，n)可根據(jù)下式由兩個(gè)實(shí)數(shù)來(lái)表示，即其幅度a(k，n)和其相位(k，n)F(k，n)＝a(k，n)·exp [j(k，n)]。
在頻域中，濾波的頻率分量為Y(k，n)＝F(k，n)·X(k，n)，即它們是通過(guò)將輸入信號(hào)的頻率分量X(k，n)與濾波器響應(yīng)F(k，n)相乘得到的。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯而易見(jiàn)，這個(gè)在頻域中的乘法運(yùn)算相當(dāng)于輸入信號(hào)幀xn(t)和相應(yīng)的濾波器fn(t)的卷積。
根據(jù)本發(fā)明，在步驟104中，在對(duì)當(dāng)前幀X(k，n)施加期望的濾波器響應(yīng)F(k，n)之前對(duì)所述期望的濾波器響應(yīng)F(k，n)進(jìn)行修改。尤其是，將被應(yīng)用的實(shí)際濾波器響應(yīng)F’(k，n)被確定為期望的濾波器響應(yīng)F(k，n)和關(guān)于先前幀的信息108的函數(shù)。優(yōu)選地，該信息根據(jù)下式包括一個(gè)或多個(gè)先前幀的實(shí)際和/或期望濾波器響應(yīng)F’(k，n)＝a’(k，n)·exp[j’(k，n)]＝Φ[F(k，n)，F(xiàn)(k，n-1)，F(xiàn)(k，n-2)，...，F(xiàn)’(k，n-1)，F(xiàn)’(k，n-2)，...].
因此，通過(guò)使實(shí)際濾波器響應(yīng)依賴(lài)于先前濾波器響應(yīng)的歷史，由連續(xù)幀之間的濾波器響應(yīng)的變化引入的人為噪聲可被有效抑制。優(yōu)選地，選擇轉(zhuǎn)換函數(shù)Φ的實(shí)際形式以降低由動(dòng)態(tài)變化的濾波器響應(yīng)引起的重疊相加人為噪聲。
例如，所述轉(zhuǎn)換函數(shù)Φ可以是單個(gè)先前響應(yīng)函數(shù)的函數(shù)，例如，F(xiàn)’(k，n)＝Φ1[F(k，n)，F(xiàn)(k，n-1)]或F’(k，n)＝Φ2[F(k，n)，F(xiàn)’(k，n-1)]。在另一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換函數(shù)可包括多個(gè)先前響應(yīng)函數(shù)的浮動(dòng)均值，例如先前響應(yīng)函數(shù)的濾波的形式等。下面將詳細(xì)說(shuō)明轉(zhuǎn)換函數(shù)Φ的優(yōu)選實(shí)施例。
在步驟105中，通過(guò)按照下式將輸入信號(hào)的當(dāng)前幀的頻率分量X(k，n)與相應(yīng)的濾波器響應(yīng)因子F’(k，n)相乘來(lái)對(duì)當(dāng)前幀應(yīng)用實(shí)際濾波器響應(yīng)F’(k，n)
Y(k，n)＝F’(k，n)·X(k，n)。
在步驟106中，最后得到的經(jīng)處理的頻率分量Y(k，n)被轉(zhuǎn)換回時(shí)間域，從而得到濾波的幀yn(t)。優(yōu)選地，將這種反變換實(shí)施為反向快速傅里葉變換(IFFT)。
最后，在步驟107中，通過(guò)重疊-相加法將濾波幀重新組合成濾波信號(hào)y(t)。這種重疊相加法的有效實(shí)現(xiàn)過(guò)程在Bergmans，J.W.M的《Digital baseband transmission and recording(數(shù)字基帶傳送和記錄)》(Kluwer，1996)中披露。
圖2表示濾波器響應(yīng)變換的一個(gè)實(shí)施例。根據(jù)該實(shí)施例，圖1中的步驟104的轉(zhuǎn)換函數(shù)Φ被實(shí)施為當(dāng)前和先前幀之間的相變限制器。
在步驟201中，計(jì)算與施加于相應(yīng)頻率分量的先前樣本的實(shí)際相位修改’(k，n-1)相比較的每個(gè)頻率分量F(k，n)的相變?chǔ)?k)，也就是δ(k)＝(k，n)-’(k，n-1)。
在步驟202中，以這樣一種方式修改期望濾波F(k，n)的相位分量即如果所述變化將導(dǎo)致重疊相加人為噪聲，則幀之間的相變得以減小。根據(jù)該實(shí)施例，這是通過(guò)例如根據(jù)下式通過(guò)簡(jiǎn)單的截去相位差而確保實(shí)際相位差不會(huì)超過(guò)預(yù)定閾值獲得的 閾值c可以是預(yù)定的常數(shù)，例如在π/8和π/3弧度之間。在一個(gè)實(shí)施例中，閾值c可以不是常數(shù)，而可以是時(shí)間、頻率和/或類(lèi)似參數(shù)的函數(shù)。此外，對(duì)于相變的上述硬性限制，按照另外一種可選方式，可以使用其它相變限制函數(shù)。
圖3表示用于圖2實(shí)施例中的函數(shù)形式的例子。通常，在上述實(shí)施例中，對(duì)于各個(gè)頻率分量的連續(xù)時(shí)間幀之間的期望相變通過(guò)輸入輸出函數(shù)P(δ(k))來(lái)轉(zhuǎn)換，并由下式給出實(shí)際濾波器響應(yīng)F’(k，n)F’(k，n)＝F’(k，n)·exp[jP(δ(k))](2)因此，根據(jù)本實(shí)施例，引入了連續(xù)時(shí)間幀之間的相變的轉(zhuǎn)換函數(shù)P。
圖3表示轉(zhuǎn)換函數(shù)P的函數(shù)形式的兩個(gè)例子。實(shí)線表示上述的硬性限制，其限制相變小于如虛線303所示的閾值c。作為上述的“硬拐點(diǎn)(hard-knee)”輸入輸出關(guān)系的可選擇實(shí)例，可使用如圖3中的虛線302所示的“軟拐點(diǎn)”輸入輸出關(guān)系。這樣一種平滑過(guò)渡可由一可微分的單調(diào)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如P(x)＝c tanh(αx)，其中c為上述閾值。參數(shù)α確定曲線的斜率。
再參照?qǐng)D2，在步驟203，根據(jù)上面的等式(2)確定實(shí)際濾波器響應(yīng)F’(k，n)。
圖4表示濾波器響應(yīng)變換的另一個(gè)實(shí)施例。根據(jù)該實(shí)施例，相位限定過(guò)程是通過(guò)適當(dāng)?shù)囊粽{(diào)(tonality)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)的，例如下述的預(yù)測(cè)方法。其具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的相變限定過(guò)程可排除在類(lèi)似噪音的信號(hào)中出現(xiàn)的連續(xù)幀之間的相位跳變。這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橄拗圃胍纛?lèi)信號(hào)中的這種相位跳變將使噪音類(lèi)信號(hào)聲音聽(tīng)起來(lái)更有音質(zhì)，這種信號(hào)通常是被感知為是合成的或金屬的。
根據(jù)圖4的實(shí)施例，在步驟401，計(jì)算預(yù)測(cè)的相位誤差θ(k)＝(k，n)-(k，n-1)-ωk·h此處，ωk表示與第k個(gè)頻率分量相應(yīng)的頻率，h表示采樣中的躍距(hop size)。此處，術(shù)語(yǔ)“躍距”指的是兩個(gè)相鄰窗中心之間的差，也就是對(duì)稱(chēng)窗分析長(zhǎng)度的一半。在下面，假定上述誤差由區(qū)間[-π，+π]所覆蓋。
在步驟402，根據(jù)下式計(jì)算可在第k個(gè)頻率段(bin)中的相位可預(yù)言量的預(yù)測(cè)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)Pk＝(π-|θ(k)|)/π∈
，其中|·|表示絕對(duì)值。
因此，上面的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)Pk產(chǎn)生了一個(gè)位于0和1之間的與第k個(gè)頻率成分(bin)中的相位可預(yù)言量相應(yīng)的值。如果Pk接近1，則假定基礎(chǔ)(underlying)信號(hào)具有高音質(zhì)等級(jí)，也就是基本上具有正弦波形。對(duì)于這樣一種信號(hào)，相位跳變是容易感知的，例如由音頻信號(hào)的收聽(tīng)者。因此，在該情況下應(yīng)優(yōu)選除去相位跳變。另一方面，如果Pk的值接近0，則假定基礎(chǔ)信號(hào)是噪音。對(duì)于噪音信號(hào)，相位跳變是不容易感知的，因此可允許這樣的相位跳變。
因此，在步驟403中，如果Pk超過(guò)了預(yù)定的閾值，即，Pk＞A，應(yīng)用相位限制函數(shù)，則得到實(shí)際的濾波器響應(yīng)F’(k，n)。例如，如果Pk＞A，則可根據(jù)下式應(yīng)用關(guān)于圖2和3所述的相位限制函數(shù) 這里，A由分別為+1和0的P的上下界限定。A的確切值取決于實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。例如，可在0.6和0.9之間選擇A。
應(yīng)該理解，可選擇地，可使用任何其它適當(dāng)?shù)挠糜诠烙?jì)音調(diào)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。在又一個(gè)實(shí)施例中，可根據(jù)適當(dāng)?shù)囊粽{(diào)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，例如上面的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)Pk產(chǎn)生上述允許的相位跳變c，因此如果Pk較大，則允許較大的相位跳變，反之亦然。
注意上面的方法可由相應(yīng)的裝置來(lái)實(shí)施，例如實(shí)施為通用-或?qū)Ｓ玫目删幊涛⑻幚砥?、?shù)字信號(hào)處理器(DSP)、特定用途集成電路(ASIC)、可編程邏輯陣列(PLA)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、專(zhuān)用電子電路，等等，或者它們的組合。因此，上面的圖1、2和4可表示為這種裝置的方框圖。
還應(yīng)注意上述的實(shí)施例僅僅是示意說(shuō)明，而非限制本發(fā)明，并且在不脫離后附權(quán)利要求范圍的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)許多其它可供選擇實(shí)施例。
應(yīng)進(jìn)一步注意，雖然關(guān)于音頻信號(hào)主要描述了本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍不限于音頻信號(hào)。應(yīng)該理解本發(fā)明可應(yīng)用于其它信息信號(hào)，例如多媒體信號(hào)、視頻信號(hào)、動(dòng)畫(huà)、圖形、靜態(tài)圖像，等等。
根據(jù)本發(fā)明的方法可適用于對(duì)各種各樣的信息信號(hào)進(jìn)行濾波。作為例子，所述方法可應(yīng)用于參數(shù)立體聲編碼領(lǐng)域。如在參數(shù)立體聲編碼領(lǐng)域所已知的，在這種編碼系統(tǒng)的解碼器中，兩個(gè)輸出信號(hào)被合成，其都具有時(shí)變相位變形。使用根據(jù)本發(fā)明的方法，本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種系統(tǒng)的合成輸出信號(hào)的質(zhì)量的可觀改進(jìn)。
在權(quán)利要求中，置于括號(hào)間的任何參考符號(hào)不應(yīng)構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包括”并不排除出現(xiàn)權(quán)利要求所列舉之外的其它元件或步驟。元件之前出現(xiàn)的單詞“一”或“一個(gè)”并不排除出現(xiàn)多個(gè)這種元件。
本發(fā)明可借助包括若干個(gè)不同的元件的硬件和借助適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)施。在列舉了若干個(gè)裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可由一個(gè)和相同項(xiàng)的硬件來(lái)具體表達(dá)。某些措施在相互不同的從屬權(quán)利要求中進(jìn)行陳述這樣的純粹事實(shí)并不表示不能有利的使用這些措施的結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行濾波的方法，該方法包括依據(jù)期望的濾波器響應(yīng)修改信息信號(hào)的頻域分量；其中修改頻域分量的步驟進(jìn)一步包括依據(jù)第一實(shí)際濾波器響應(yīng)修改所述信息信號(hào)的第一幀的頻域分量，所述第一實(shí)際濾波器響應(yīng)是期望的濾波器響應(yīng)和與信息信號(hào)的先前幀相關(guān)的信息的函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法還包括-將信息信號(hào)分割成多個(gè)信號(hào)幀；-對(duì)所述信號(hào)幀進(jìn)行變換以獲得各個(gè)信號(hào)幀的頻域分量；-對(duì)所述修改的頻域分量進(jìn)行反向變換以獲得經(jīng)濾波的信號(hào)幀；和-對(duì)濾波的信號(hào)幀執(zhí)行重新組合操作以獲得經(jīng)濾波的信息信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述期望濾波器響應(yīng)和與先前幀相關(guān)的信息的函數(shù)被選擇成減少由執(zhí)行重新組合操作的步驟引入的人為噪聲。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述重新組合操作包括重疊-相加操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述與先前幀相關(guān)的信息包括信息信號(hào)的先前幀的實(shí)際濾波器響應(yīng)和期望濾波器響應(yīng)中的至少一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中修改第一幀的頻域分量的步驟進(jìn)一步包括-確定第一幀的期望濾波器響應(yīng)；-將第一幀的第一實(shí)際濾波器響應(yīng)確定為期望濾波器響應(yīng)和與信息信號(hào)的先前幀相關(guān)的至少一第二濾波器響應(yīng)的函數(shù)；和-將確定的實(shí)際第一濾波器響應(yīng)應(yīng)用于所述第一幀以便獲得第一幀的修改頻域分量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中確定第一實(shí)際濾波器響應(yīng)的步驟包括-確定第一個(gè)幀的期望的濾波器響應(yīng)的頻率分量和先前幀的濾波器響應(yīng)的相應(yīng)頻率分量的相位差；-確定作為所確定的相位差的函數(shù)的期望相變；和-確定作為由包括所確定的期望相變的相變因子修改的先前幀的濾波器響應(yīng)的相應(yīng)頻率分量的第一實(shí)際濾波器響應(yīng)的頻率分量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所確定的相位差的函數(shù)為將相位差限制得小于預(yù)定閾值的截?cái)嗪瘮?shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中選擇所述期望的濾波器響應(yīng)和與先前幀相關(guān)的信息的函數(shù)以減小濾波器響應(yīng)的相變。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述濾波器響應(yīng)的相變的減小是根據(jù)音調(diào)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述信息信號(hào)是音頻信號(hào)。
12.一種用于對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行濾波的裝置，該裝置包括用于依據(jù)期望的濾波器響應(yīng)修改信息信號(hào)的頻域分量的裝置；其中所述用于修改信息信號(hào)的頻域分量的裝置包括用于依據(jù)第一實(shí)際濾波器響應(yīng)修改所述信息信號(hào)的第一幀的頻域分量的裝置，該第一實(shí)際濾波器響應(yīng)是期望濾波器響應(yīng)和與信息信號(hào)的先前幀相關(guān)的信息的函數(shù)。
13.一種電子設(shè)備，包括用于對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行濾波的裝置，該裝置包括用于依據(jù)期望的濾波器響應(yīng)修改信息信號(hào)的頻域分量的裝置；其中所述用于修改信息信號(hào)的頻域分量的裝置包括用于依據(jù)第一實(shí)際濾波器響應(yīng)修改所述信息信號(hào)的第一幀的頻域分量的裝置，該第一實(shí)際濾波器響應(yīng)是期望濾波器響應(yīng)和與信息信號(hào)的先前幀相關(guān)的信息的函數(shù)。
14.一種由濾波信息信號(hào)的方法產(chǎn)生的濾波信息信號(hào)，所述方法包括依據(jù)期望的濾波器響應(yīng)修改信息信號(hào)的頻域分量；其中修改頻域分量的步驟進(jìn)一步包括依據(jù)第一實(shí)際濾波器響應(yīng)修改所述信息信號(hào)的第一幀的頻域分量，所述第一實(shí)際濾波器響應(yīng)是期望的濾波器響應(yīng)和與信息信號(hào)的先前幀相關(guān)的信息的函數(shù)。
15.一種在其上存儲(chǔ)有根據(jù)權(quán)利要求14所述的信息信號(hào)的存儲(chǔ)介質(zhì)。
全文摘要
一種對(duì)信息信號(hào)(x(t))進(jìn)行濾波的方法，該方法包括依據(jù)期望的濾波器響應(yīng)(F(k，n))修改信息信號(hào)的頻域分量(X(k，n))；其中修改頻域分量的步驟進(jìn)一步包括依據(jù)第一實(shí)際濾波器響應(yīng)(F’(k，n))修改(105)所述信息信號(hào)的第一幀的頻域分量，所述第一實(shí)際濾波器響應(yīng)是期望的濾波器響應(yīng)和與信息信號(hào)的先前幀相關(guān)的信息(108)的函數(shù)(Φ)。
文檔編號(hào)G10L19/008GK1689070SQ03824165
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月14日
發(fā)明者D·J·布里巴亞特, E·G·P·舒杰斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司