專(zhuān)利名稱(chēng)：修改頻譜/調(diào)制頻譜域表示的信息信號(hào)處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及信息信號(hào)例如音頻信號(hào)、視頻信號(hào)或其它多媒體信號(hào)的處理，更具體地，涉及在頻譜/調(diào)制頻譜域上的信息信號(hào)的處理。
背景技術(shù)：
在信號(hào)處理領(lǐng)域，例如數(shù)字音頻信號(hào)處理，信號(hào)常由載波信號(hào)分量和調(diào)制分量組成。對(duì)于調(diào)制信號(hào)的情況，經(jīng)常要求一種將信號(hào)分解為載波和調(diào)制分量的表示，例如用來(lái)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行濾波、編碼或其它修改。
為了實(shí)現(xiàn)音頻編碼的目的，眾所周知，例如，將音頻信號(hào)進(jìn)行所謂的調(diào)制變換。這里，音頻信號(hào)通過(guò)變換被分解為多個(gè)頻帶。隨后，執(zhí)行分解成幅度和相位的操作。對(duì)相位不再進(jìn)行處理，而對(duì)每個(gè)子頻帶的幅度在第二變換中通過(guò)許多變換塊進(jìn)行再變換。結(jié)果將相應(yīng)子頻帶的時(shí)間包絡(luò)頻率分解成多個(gè)調(diào)制系數(shù)。例如，在M.Vinton & L.Atlas，“A Scalable and Progressive Audio Codec”，Proceedings of the 2001IEEE ICASSP，7-11May 2001，Salt Lake City和Atlas等人2002年11月28日的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US 2002/0176353A1“Scalable AndPerceptually Ranked Signal Coding And Decoding”以及J.Thompson&L.Atlas，“A Non-uniform Modulation Transform for Audio Coding withIncreased Time Resolution”，Proceedings of the 2003 IEEE IC ASSP，6-10April，Hong Kong，2003中都描述了由該調(diào)制變換構(gòu)成的音頻編碼。
關(guān)于包括異步和同步解調(diào)技術(shù)在內(nèi)的各種跨越待解調(diào)信號(hào)全頻帶的更多解調(diào)制技術(shù)的總結(jié)，例如在文章L.Atlas，“Joint Acoustic AndModulation Frequency”，Journal on Applied Signal Processing 7EURASIP，pp.668-675，2003中給出。
上述采用調(diào)制變換的音頻編碼方案的一個(gè)缺點(diǎn)如下。只要沒(méi)有對(duì)調(diào)制系數(shù)和相位執(zhí)行進(jìn)一步的處理步驟，調(diào)制系數(shù)形成的音頻信號(hào)的頻譜/調(diào)制頻譜表示是可逆的且可完全重構(gòu)，也就是說(shuō)它可無(wú)變化的再轉(zhuǎn)換回到初始的時(shí)域音頻信號(hào)。但是，在這些方法中根據(jù)心理聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)調(diào)制系數(shù)濾波將調(diào)制系數(shù)減少和/或量化到盡可能小的值，以便達(dá)到最大的壓縮率。然而，這一般不能實(shí)現(xiàn)希望的目標(biāo)來(lái)從得到的信號(hào)中移除相應(yīng)的調(diào)制分量，或者說(shuō)向該分量中故意引入了量化噪聲。這是因?yàn)槭聦?shí)上，在變化后的調(diào)制系數(shù)進(jìn)行返回變換后，子頻帶的相位不再和這些子頻帶的變化后的幅度相一致，并繼續(xù)含有初始信號(hào)調(diào)制分量中較強(qiáng)的分量。如果現(xiàn)在將子頻帶的相位和變化后的幅度重新合并，這些調(diào)制分量被相位再引入到濾波后或量化后的信號(hào)中。換句話(huà)說(shuō)，調(diào)制變換、隨后以上述方式對(duì)調(diào)制系數(shù)的修改(即，通過(guò)對(duì)調(diào)制系數(shù)進(jìn)行濾波來(lái)進(jìn)行)以及后續(xù)的對(duì)相位和幅度分量的綜合提供了這樣的信號(hào)，該信號(hào)在其它分析和/或調(diào)制變換中，在頻譜/調(diào)制頻譜域表示中那些本該濾除調(diào)制分量的地方仍然含有顯著的調(diào)制分量。因此，根據(jù)上述基于調(diào)制變換的信號(hào)處理方案，不可能進(jìn)行有效的濾波。
所以，對(duì)能以更可受控的方式對(duì)根據(jù)調(diào)制分量和載波分量分解的帶有調(diào)制分量和載波分量的信息信號(hào)進(jìn)行處理的信息信號(hào)處理方案存在需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是為信息信號(hào)提供一種處理方案，能以更可受控的方式對(duì)根據(jù)調(diào)制分量和載波分量分解的信息信號(hào)進(jìn)行處理。
此目的由根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備和權(quán)利17所述的方法來(lái)達(dá)到。
用于處理信息信號(hào)的發(fā)明設(shè)備包括用于通過(guò)逐塊變換信息信號(hào)將信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間/頻譜表示的裝置，以及將信息信號(hào)從時(shí)間/頻譜表示轉(zhuǎn)換成頻譜/調(diào)制頻譜表示的裝置，其中用于轉(zhuǎn)換的裝置的設(shè)計(jì)使得頻譜/調(diào)制頻譜表示依賴(lài)于信息信號(hào)的時(shí)間/頻譜表示的幅度分量和相位分量。然后一裝置對(duì)頻譜/調(diào)制頻譜表示的信息信號(hào)執(zhí)行處理和/或修改來(lái)獲得修改的頻譜/調(diào)制頻譜表示。另一裝置基于修改的頻譜/調(diào)制頻譜表示，最后形成處理后的信息信號(hào)，表示信息信號(hào)的處理后版本。
本發(fā)明的核心思想是，如果對(duì)信息信號(hào)從時(shí)間/頻譜表示和/或時(shí)間/頻率表示到頻譜/調(diào)制頻譜表示和/或頻率/調(diào)制頻率表示的轉(zhuǎn)換依靠信息信號(hào)的時(shí)間/頻譜表示中幅度分量和相位分量來(lái)執(zhí)行，那么可以實(shí)現(xiàn)對(duì)根據(jù)調(diào)制和載波分量更加嚴(yán)格分解的信息信號(hào)的處理。這消除了相位和幅度間的重新合并，因而消除了在合成一側(cè)向處理后信息信號(hào)的時(shí)間表示中再引入不想要的調(diào)制分量。
對(duì)信息信號(hào)從時(shí)間/頻譜表示到頻譜/調(diào)制頻譜表示的轉(zhuǎn)換考慮到幅度和相位，包括的問(wèn)題是，信息信號(hào)的時(shí)間/頻譜表示實(shí)際上不僅依賴(lài)于信息信號(hào)，而且依賴(lài)于時(shí)間塊相對(duì)于信息信號(hào)的載波頻譜分量的相位偏移。換句話(huà)說(shuō)，信息信號(hào)從時(shí)間表示到時(shí)間/頻譜表示的逐塊變換使得在信息信號(hào)的時(shí)間/頻譜表示中獲得的每個(gè)頻譜分量的頻譜值序列包括只依賴(lài)于塊重復(fù)頻率相對(duì)于信息信號(hào)的載波頻率分量的異步特性的上調(diào)制復(fù)載波。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，于是對(duì)每個(gè)頻譜分量執(zhí)行對(duì)信息信號(hào)的時(shí)間/頻譜表示中的頻譜值序列的解調(diào)制，來(lái)獲得每個(gè)頻譜分量的解調(diào)制的頻譜值序列。隨后通過(guò)時(shí)間/頻譜表示到頻譜/調(diào)制頻譜表示的逐塊變換和/或它們的逐塊頻譜分解，來(lái)對(duì)如此獲得的解調(diào)制的頻譜值序列執(zhí)行轉(zhuǎn)換，從而獲取調(diào)制值塊。這些調(diào)制值塊被處理和/或修改，例如被對(duì)應(yīng)的帶通濾波的加權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)來(lái)從初始的信息信號(hào)中移除調(diào)制分量。結(jié)果是修改的解調(diào)制頻譜值序列和/或修改的解調(diào)制時(shí)間/頻譜表示。將復(fù)載波再調(diào)制到如此獲得的修改的解調(diào)制頻譜值序列，從而獲得修改的頻譜值序列，表示處理后信息信號(hào)的時(shí)間/頻譜表示的一部分。該表示到時(shí)間表示的返回轉(zhuǎn)換在時(shí)間表示和/或時(shí)間域上產(chǎn)生處理后的信息信號(hào)，該信號(hào)相對(duì)于初始信息信號(hào)在調(diào)制和載波分量方面可以高度準(zhǔn)確的方式變化。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參照附圖在下面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理信息信號(hào)的設(shè)備的電路方框圖；以及圖2示出了闡釋圖1中設(shè)備操作的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理信息信號(hào)的設(shè)備。圖1中的設(shè)備，一般地以10表示，包括輸入12，它接收待處理的信息信號(hào)14。作為示例提出圖1中的設(shè)備來(lái)處理信息信號(hào)14，使得調(diào)制分量從信息信號(hào)14中移除，因而來(lái)獲得只有載波分量的處理后信息信號(hào)。此外，設(shè)備10還包括輸出16來(lái)輸出載波分量作為處理結(jié)果和/或處理后信息信號(hào)18。
在內(nèi)部，設(shè)備10基本被分為部分20，用來(lái)將信息信號(hào)14從時(shí)間表示轉(zhuǎn)換成時(shí)間/頻率表示；裝置22，用來(lái)將信息信號(hào)從時(shí)間/頻率表示轉(zhuǎn)換成頻率/調(diào)制頻率表示；部分24，在部分24中執(zhí)行實(shí)際的處理也就是信息信號(hào)的修改；以及部分26，用于將在頻率/調(diào)制頻率表示中處理的信息信號(hào)由此表示轉(zhuǎn)換回到時(shí)間表示。提及的四個(gè)部分在輸入12和輸出16間按照上述順序串行相連，其中它們更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和更詳細(xì)的操作將在下面描述。
設(shè)備10的部分20包括開(kāi)窗口(windowing)裝置28和變換裝置30，它們按上述順序跟隨在輸入12之后。具體地，開(kāi)窗口裝置28的輸入與輸入12相連來(lái)接收作為信息值序列的信息信號(hào)14。如果信息信號(hào)仍以模擬信號(hào)形式存在，例如可以通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器和/或離散采樣，將其轉(zhuǎn)換成信息序列和/或采樣值。開(kāi)窗口裝置28形成具有相同數(shù)目信息值的塊，其中每個(gè)信息值來(lái)自于信息值序列，并且對(duì)每個(gè)信息值塊通過(guò)加權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)，但是其中這些信息值塊不能例如只對(duì)應(yīng)正弦窗口或KBD窗口。這些塊可能重疊，例如重疊50％，或者不重疊。僅作為一個(gè)例子，下面假設(shè)為50％的重疊。優(yōu)選的窗口函數(shù)的特性是，它們?cè)跁r(shí)間/頻譜表示上有好的子頻帶分離，并且它們的加權(quán)值的平方在重疊區(qū)域加起來(lái)為1，其中加權(quán)值在它們應(yīng)用到一個(gè)相同信息值時(shí)是相互對(duì)應(yīng)的。
開(kāi)窗口裝置28的輸出和變換裝置30的輸入相連。開(kāi)窗口裝置28輸出的信息值塊被變換裝置30接收。然后變換裝置30使它們逐塊進(jìn)行譜分解變換，例如DFT或者另一復(fù)雜變換。因而變換裝置30以逐塊方式實(shí)現(xiàn)將信息信號(hào)14分解成頻譜分量，并且特別的，進(jìn)而在從開(kāi)窗口裝置28接收以后，產(chǎn)生頻譜值塊，對(duì)每個(gè)時(shí)間塊的每個(gè)頻譜分量包括一個(gè)頻譜值。幾個(gè)頻譜值可以合并成子頻帶。但是，在下文中術(shù)語(yǔ)子頻帶和頻譜分量作為同義詞使用。對(duì)每個(gè)頻譜分量和/或子頻帶，結(jié)果為一個(gè)頻譜值，或者如果有子頻帶合并，為幾個(gè)頻譜值，但是在下文中沒(méi)有對(duì)每個(gè)時(shí)間塊進(jìn)行子頻帶合并的假設(shè)。因此，變換裝置30對(duì)每個(gè)頻譜分量和/或子頻帶輸出頻譜值序列，表示該頻譜分量和/或該子頻帶的時(shí)間過(guò)程(course)。變換裝置30輸出的頻譜值表示信息信號(hào)14的時(shí)間/頻率表示。
部分22包括載波頻率確定裝置32、作為解調(diào)制裝置的混頻器34、開(kāi)窗口裝置36和第二變換裝置38。
開(kāi)窗口裝置32包括與變換裝置30輸出相連的輸入。那里它接收到每個(gè)子頻帶的頻譜值序列，并將每個(gè)子頻帶的頻譜值序列分割成一一類(lèi)似于針對(duì)信息信號(hào)14的開(kāi)窗口裝置28——值塊并通過(guò)合適的加權(quán)函數(shù)對(duì)每塊的頻譜值加權(quán)。加權(quán)函數(shù)可以是上面針對(duì)裝置28作為示例提及的加權(quán)函數(shù)中的一個(gè)。子頻帶中連續(xù)塊可能重疊或者不重疊，其中下文示例再次假設(shè)50％的相互重疊。下文假設(shè)不同子頻帶的塊相互對(duì)準(zhǔn)，下面將關(guān)于圖1對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。但是，可以設(shè)想子頻帶間具有塊序列偏移量的另一過(guò)程。開(kāi)窗口裝置在輸出將每個(gè)子頻帶的開(kāi)窗頻譜值塊序列輸出。
載波頻率確定裝置32也包括連接到變換裝置30輸出的輸入來(lái)獲得子頻帶和/或頻譜分量的頻譜值作為每個(gè)子頻帶的頻譜值序列。提供該裝置以在每個(gè)子頻帶中找出由各時(shí)間塊帶來(lái)的載波分量，其中已經(jīng)從這些時(shí)間塊中得出子頻帶的各頻譜值，并且時(shí)間塊包括相對(duì)于信息信號(hào)14的載波頻率分量隨時(shí)間變化的相位偏移。載波頻率確定裝置32在輸出將每個(gè)子頻帶確定的載波分量輸出到混頻器34的輸入，混頻器34有另一連接到開(kāi)窗口裝置36輸出的輸入。
混頻器34的設(shè)計(jì)使每個(gè)子頻帶的開(kāi)窗頻譜值塊在其被變換裝置輸出時(shí)，乘以相應(yīng)的載波分量的復(fù)共軛，其中相應(yīng)子頻帶的載波分量已被載波頻率確定裝置30所確定，于是對(duì)子頻帶和/或開(kāi)窗頻譜值塊進(jìn)行解調(diào)制。
于是在混頻器34的輸出，結(jié)果為解調(diào)制的子頻帶和/或結(jié)果為每個(gè)子頻帶開(kāi)窗頻譜值的解調(diào)制塊的序列?；祛l器34的輸出連接到變換裝置38的輸入，使得后者接收每個(gè)子頻帶的開(kāi)窗和解調(diào)制頻譜值塊，頻譜值塊相互間重疊——這里作為示例重疊為50％，并逐塊將它們變換和/或頻譜分解為頻譜/調(diào)制頻譜表示，通過(guò)處理所有子頻帶和/或頻譜分量，來(lái)產(chǎn)生信息信號(hào)14的頻率/調(diào)制頻率表示，至此僅針對(duì)子頻帶頻譜值序列的解調(diào)制修改了信息信號(hào)14。對(duì)于每個(gè)子頻帶，變換裝置38所根據(jù)的變換可以是，例如，DFT、MDCT、MDST或者類(lèi)似的變換，并且特別的，也可以是和變換裝置30相同的變換。圖1中作為示例假設(shè)變換裝置30和38的變換都是DFT。
因此，變換裝置38在輸出為每個(gè)子頻帶和/或每個(gè)頻譜分量連續(xù)輸出值塊，在下文中被稱(chēng)作調(diào)制值并表示開(kāi)窗和解調(diào)制頻譜值塊的頻譜分解。每個(gè)子頻帶的頻譜值塊(由變換裝置38對(duì)其執(zhí)行變換)相互之間關(guān)于時(shí)間對(duì)準(zhǔn)，于是每個(gè)時(shí)間周期的結(jié)果直接地總是由每個(gè)子頻帶的調(diào)制值塊組成的調(diào)制值矩陣。變換裝置38將調(diào)制值傳遞到部分24，部分24僅包括信號(hào)處理裝置40。
信號(hào)處理裝置40和變換裝置38的輸出相連，于是它接收調(diào)制值塊。在現(xiàn)在的示例情況中，因?yàn)樵O(shè)備10用于調(diào)制分量抑制，信號(hào)處理裝置40對(duì)進(jìn)入的調(diào)制值塊在頻域執(zhí)行有效的低通濾波，也就是說(shuō)通過(guò)從調(diào)制頻率0開(kāi)始向較高和/或較低的調(diào)制頻率下降的函數(shù)對(duì)調(diào)制值進(jìn)行加權(quán)。如此修改的調(diào)制值塊被信號(hào)處理裝置40傳送到返回轉(zhuǎn)換部分26。信號(hào)處理裝置40輸出的修改調(diào)制值塊表示信息信號(hào)14的修改頻率/調(diào)制頻率表示，或者換句話(huà)說(shuō)，由于混頻器34的解調(diào)制，所表示的頻率/調(diào)制頻率表示仍然和修改信息信號(hào)18的頻率/調(diào)制頻率表示不相同。
返回轉(zhuǎn)換部分26又被劃分為兩部分，也就是用于將處理的信息信號(hào)18從信號(hào)處理裝置40輸出的頻率/調(diào)制頻率表示轉(zhuǎn)換到時(shí)間/頻率表示的部分，以及用于將處理的信息信號(hào)從時(shí)間/頻率表示轉(zhuǎn)換回到時(shí)間表示的部分。兩個(gè)部分中的前者包括用于執(zhí)行和根據(jù)變換裝置38的變換相反的逐塊變換的變換裝置42、混頻器46和合并裝置44。返回轉(zhuǎn)換部分26的后一部分包括用于執(zhí)行和根據(jù)變換裝置30的變換相反的逐塊變換的變換裝置48以及合并裝置50。
反變換裝置42用輸入和信號(hào)處理裝置40的輸出相連，并將修改調(diào)制值塊以逐個(gè)子頻帶的方式從頻譜表示變換回到時(shí)間/頻率表示，因而反轉(zhuǎn)頻譜分解來(lái)獲得每個(gè)子頻帶的修改頻譜值塊序列。由反變換裝置42輸出的這些修改頻譜值塊，和開(kāi)窗口裝置36輸出的頻譜值塊不相同，而不僅是由于信號(hào)處理裝置40的處理，而且還由于混頻器34所進(jìn)行的解調(diào)制。所以混頻器46接收由反變換裝置42輸出的每個(gè)子頻帶的修改頻譜值塊序列，并將它們與復(fù)載波混頻，以再次利用由時(shí)間塊的相位偏移造成的載波來(lái)調(diào)制頻譜值塊，其中復(fù)載波是關(guān)于應(yīng)用在相應(yīng)地點(diǎn)的和/或在混頻器34中用于對(duì)信息信號(hào)解調(diào)制的相應(yīng)塊的載波的復(fù)共軛?；祛l器46的輸出產(chǎn)生的結(jié)果是每個(gè)子頻帶的修改的、未經(jīng)解調(diào)制的頻譜值塊的序列。
混頻器46的輸出連接到合并裝置44的輸入。當(dāng)從混頻器46接收到值塊時(shí)，合并裝置44通過(guò)為一子頻帶適當(dāng)?shù)劓溄酉噜徍?或連續(xù)頻譜值塊的互相對(duì)應(yīng)的頻譜值，對(duì)每個(gè)子頻帶將利用復(fù)載波再次上調(diào)制的修改頻譜值塊序列合并，來(lái)形成均一的流和/或均一的頻譜值序列。對(duì)于使用加權(quán)函數(shù)的情形，如上文中提及的具有正特性的加權(quán)函數(shù)(在重疊的情況下相互對(duì)應(yīng)的加權(quán)值的平方加起來(lái)為1)，合并包括由互相關(guān)聯(lián)的頻譜值的簡(jiǎn)單疊加。合并裝置44(OLA＝重疊相加)輸出的結(jié)果由每個(gè)子頻帶的修改頻譜值序列組成。于是在OLA44的輸出處所輸出的結(jié)果為針對(duì)所有頻譜分量的修改子頻帶和/或修改頻譜值序列，并且表示信息信號(hào)14的修改時(shí)間/頻率表示和/或修改信息信號(hào)18的時(shí)間/頻率表示。
變換裝置48接收頻譜值序列，特別是總是逐一接收針對(duì)所有子頻帶和/或頻譜分量的一個(gè)頻譜值，和/或逐一接收修改信息信號(hào)18的一部分的一個(gè)頻譜分解。通過(guò)反轉(zhuǎn)頻譜分解，它從頻譜分解序列中產(chǎn)生修改時(shí)間塊序列。這些修改時(shí)間塊又被合并裝置50接收。合并裝置50類(lèi)似于合并裝置44操作。它通過(guò)將來(lái)自相鄰的和/或連續(xù)的修改時(shí)間塊的相互對(duì)應(yīng)的信息值相加，來(lái)合并作為示例重疊為50％的修改時(shí)間塊。于是合并裝置50輸出的結(jié)果為表示所處理信息信號(hào)18的信息值序列。
上文中已經(jīng)描述了設(shè)備10的結(jié)構(gòu)和各部件的操作，下文將關(guān)于圖1和2更詳細(xì)地論述它們的操作。
設(shè)備10進(jìn)行的信息信號(hào)處理從在輸入12接收音頻信號(hào)14開(kāi)始。信息信號(hào)14以采樣的形式呈現(xiàn)。采樣已經(jīng)通過(guò)例如模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的方式完成。采樣以特定的采樣頻率ωs完成。信息信號(hào)14因此作為采樣和/或信息值si＝s(2π/ωs·i)的序列形式到達(dá)輸入12，其中s為模擬信息信號(hào)，si為信息值，指數(shù)i為信息值的指數(shù)。在進(jìn)入的采樣值si中，開(kāi)窗口裝置28總是將2N個(gè)連續(xù)的采樣值合并，形成時(shí)間塊，在本例中具有50％的重疊。例如，它將從s0到s2N-1的采樣值合并，形成指數(shù)n＝0的時(shí)間塊，將從sN到s3N-1的采樣值合并，形成指數(shù)n＝1的第二時(shí)間塊，將從s2N到s4N-1的采樣值合并，形成指數(shù)n＝2的信息值的第三時(shí)間塊，等等。如上文所述，開(kāi)窗口裝置28通過(guò)窗口和/或加權(quán)函數(shù)對(duì)每一塊加權(quán)。例如，令從sn0到sn2N-1為時(shí)間塊n的2N個(gè)信息值，那么裝置28輸出的塊最后被生成為從sn0→sn0·g0到sn2N-1→sn2N-1·g2N-1，其中i＝0到2N-1的gi是加權(quán)函數(shù)。
圖2示出了應(yīng)用到信息值si的開(kāi)窗口函數(shù)，作為示例在圖70中采用連續(xù)的四個(gè)時(shí)間塊n＝0，1，2，3，其中，時(shí)間t沿x軸以任意單位刻畫(huà)，而開(kāi)窗口函數(shù)的幅度沿y軸以任意單位刻畫(huà)。這樣，開(kāi)窗口裝置28總是在N個(gè)信息值之后，將每2N個(gè)信息值的新開(kāi)窗口時(shí)間塊傳送給變換裝置30。于是時(shí)間塊的接收頻率為ωs/N。
變換裝置30將開(kāi)窗口時(shí)間塊變換成頻譜表示。變換裝置30對(duì)開(kāi)窗口信息值的時(shí)間塊執(zhí)行頻譜分解成多個(gè)預(yù)定的子頻帶和/或頻譜分量。本示例假設(shè)變換為DFT和/或離散傅立葉變換。在本示例的情況中，如果信息信號(hào)是實(shí)數(shù)，對(duì)每個(gè)由2N個(gè)信息值組成的時(shí)間塊，變換裝置30針對(duì)N個(gè)頻譜分量產(chǎn)生N個(gè)具有復(fù)數(shù)值的頻譜值。變換裝置30輸出的復(fù)頻譜值表示信息信號(hào)的時(shí)間/頻率表示74。在圖2中用方框76圖示了復(fù)頻譜值。由于變換裝置30針對(duì)每一子頻帶和/或頻譜分量的每個(gè)連續(xù)的信息值時(shí)間塊都產(chǎn)生至少一個(gè)頻譜值，因而變換裝置30以頻率ωs/N輸出每個(gè)子頻帶和/或頻譜分量的頻譜值76的序列。在圖2的74中以水平的方向沿著頻率軸78圖示了為一時(shí)間塊輸出的頻譜值。為后續(xù)的時(shí)間塊輸出的頻譜值以垂直的方向沿著軸80，直接跟在其后。因此，軸78和80表示信息信號(hào)14的時(shí)間/頻率表示的頻率和/或時(shí)間軸。作為示例，圖3僅示出了四個(gè)子頻帶。作為示例，每個(gè)子頻帶的頻譜值序列沿著圖2的表示中列的方向行進(jìn)，并用82a，82b，82c，82d圖示。
再簡(jiǎn)要參照?qǐng)D1，其中作為示例，用表示式為sin(bt)·(1+μ·sin(at))的函數(shù)圖示信息信號(hào)14，其中α為，例如，如虛線(xiàn)84所示的信息信號(hào)14包絡(luò)的調(diào)制頻率，而β表示信息信號(hào)14的載波頻率，t為時(shí)間，μ為調(diào)制深度。通過(guò)足夠高的采樣頻率ωs，通過(guò)變換72對(duì)示例信息信號(hào)每個(gè)時(shí)間塊的變換結(jié)果為頻譜值塊76，也就是74中的一行，其中頻譜分量和/或相關(guān)的頻譜值大體上在載波頻率β處具有顯著的最大值。但是因?yàn)榘j(luò)84的變化，對(duì)連續(xù)的時(shí)間塊來(lái)說(shuō)，頻譜分量f＝β的頻譜值隨時(shí)間變化。所以，頻譜分量β的頻譜值幅度隨著調(diào)制頻率α而變化。
直到這里，討論沒(méi)有考慮以下情況，即由于時(shí)間塊重復(fù)頻率ωs/N和信息信號(hào)14的載波頻率之間的頻率失配而導(dǎo)致不同的時(shí)間塊關(guān)于載波頻率β具有各自不同的相位偏移量。根據(jù)相位偏移量，在變換72中由時(shí)間塊得到的頻譜塊的頻譜值被載波ejΔf調(diào)制，其中j表示虛數(shù)單位，f表示頻率，Δ表示相應(yīng)時(shí)間塊的相位偏移量。對(duì)實(shí)質(zhì)上相等的載波頻率，也即本示例中的情況，相位偏移量Δ線(xiàn)性增加。所以，由于時(shí)間塊重復(fù)頻率和載波頻率的頻率失配，子頻帶的頻譜值受到了依賴(lài)于兩個(gè)頻率失配的載波分量的調(diào)制。
考慮上面的情況，現(xiàn)在載波頻率確定裝置32從頻譜值a(ωb，n)中得到子頻帶中由時(shí)間塊的相位偏移量導(dǎo)致的和/或受時(shí)間塊相位偏移量影響的載波分量，其中ωb是所有N個(gè)子頻帶中0≤b＜N的相應(yīng)子頻帶的角頻率ω和/或頻率f(ω＝2πf)，并且n是時(shí)間塊和/或頻譜塊的指數(shù)，指數(shù)根據(jù)n＝ωs·t和時(shí)間t關(guān)聯(lián)。于是用載波頻率確定裝置32為每個(gè)子頻帶ωb和/或每個(gè)頻率f逐塊確定調(diào)制載波頻率ω(m，f)，其中m表示塊指數(shù)，這將會(huì)在下面更具體的說(shuō)明。為達(dá)此目的，載波頻率確定裝置32總是將子頻帶ωb的M個(gè)連續(xù)的頻譜值76合并，例如從頻譜值a(ωb，0)到a(ωb，M-1)。在這M個(gè)頻譜值中，它通過(guò)相位展開(kāi)(unwrapping)來(lái)確定相位的行為和/或過(guò)程。因此，它確定最接近相位行為的線(xiàn)性方程，例如通過(guò)最小誤差平方算法。從線(xiàn)性方程的斜率和軸部分和/或相位或初始偏移量，載波頻率確定裝置32針對(duì)時(shí)間塊m為子頻帶b獲得想得到的調(diào)制載波頻率ωd，和/或針對(duì)時(shí)間塊m為子頻帶b獲得頻譜值塊相位偏移量。載波頻率確定裝置通過(guò)時(shí)間相同的頻譜值為所有子頻帶，也即為所有的子頻帶0≤b＜N的具有ωb的所有頻譜值塊a(ωb，0)到a(ωb，M-1)，進(jìn)行載波頻率確定。這樣，載波頻率確定裝置32一塊接一塊的為每個(gè)子頻帶ωb確定調(diào)制載波頻率ωd和頻譜值塊相位偏移量。分割成塊的方式，作為裝置32確定所有子頻帶的復(fù)載波的基礎(chǔ)，也被開(kāi)窗口裝置用來(lái)開(kāi)窗口。載波頻率確定裝置32將復(fù)載波的確定值輸出到解調(diào)制裝置和/或混頻器34。
混頻器34現(xiàn)在將由開(kāi)窗口裝置36輸出的各個(gè)子頻帶的開(kāi)窗口頻譜值塊和相應(yīng)的調(diào)制載波頻率ωd的復(fù)共軛進(jìn)行混頻，其中考慮到頻譜值塊相位偏移量而要把子頻帶的頻譜值塊乘以e-j·(ω_d·n+)，其中如上文所述，對(duì)每個(gè)子頻帶和子頻帶中的連續(xù)塊，總是采用不同的ωd和對(duì)。這樣，混頻器34輸出相互對(duì)準(zhǔn)的解調(diào)制子頻帶頻譜值塊，也就是具有N個(gè)頻譜值塊而每塊具有M個(gè)解調(diào)制頻譜值的兩維值塊。
因?yàn)橛蓵r(shí)間塊偏移量造成的子頻帶中的調(diào)制已在解調(diào)制中用混頻器34移除，因此值塊中子頻帶的頻譜值相位行為平均起來(lái)更加平坦，且基本上活動(dòng)在相位0附近。這種方法達(dá)到的目的是，在后續(xù)的變換裝置38的變換中，解調(diào)制且開(kāi)窗口的頻譜值塊造成一種頻譜分解，在該分解中頻率0和/或直流分量居于正中。
在由混頻器34實(shí)現(xiàn)的解調(diào)制84之后，由變換裝置38，對(duì)每個(gè)子頻帶和/或解調(diào)制的頻譜值塊的每個(gè)序列逐塊執(zhí)行變換86。變換86具體使N個(gè)子頻帶的解調(diào)制頻譜值塊逐塊經(jīng)受頻譜分解。頻譜值塊的頻譜分解結(jié)果也可以稱(chēng)為調(diào)制頻率表示。對(duì)于N個(gè)已相互對(duì)準(zhǔn)的開(kāi)窗口且解調(diào)制的頻譜值塊，變換86于是生成具有M×N個(gè)調(diào)制值的矩陣，表示在長(zhǎng)度為M個(gè)時(shí)間塊的時(shí)間周期上信息信號(hào)14的頻率/調(diào)制頻率表示，其中正是這M個(gè)時(shí)間塊為矩陣的生成做出貢獻(xiàn)。作為示例，圖2中88顯示了N＝M＝4的調(diào)制矩陣。可以看到，頻率/調(diào)制頻率表示88有兩個(gè)維度，即頻率90和調(diào)制頻率92。在88中用方框93圖示各個(gè)調(diào)制值。
變換裝置38將調(diào)制矩陣傳送給處理裝置40。根據(jù)本實(shí)施例，處理裝置40用來(lái)從信息信號(hào)14中濾除調(diào)制分量。因此，在本示例情況中，處理裝置40對(duì)頻率/調(diào)制頻率矩陣中的調(diào)制頻率分量進(jìn)行低通濾波。為了圖示的目的，圖1在94顯示了一圖表，其中調(diào)制頻率沿著x軸刻畫(huà)而調(diào)制值的幅度沿著y軸刻畫(huà)。圖表94為圖1中信息信號(hào)14的示例表示調(diào)制矩陣88的一部分，也就是說(shuō)正弦調(diào)制的正弦。具體地，圖表94用頻率β即載波頻率沿子頻帶的調(diào)制頻率圖示了調(diào)制值幅度的過(guò)程。通過(guò)混頻器34的解調(diào)制84，調(diào)制頻率譜被非常好的居中——至少在FFT作為變換86的情況中——和/或正確地對(duì)準(zhǔn)。特別是在載波頻率β處的調(diào)制頻率譜有兩個(gè)位于調(diào)制頻率α的邊帶96和98，調(diào)制頻率α也就是信息信號(hào)14的包絡(luò)84的調(diào)制頻率。此外，調(diào)制矩陣88的調(diào)制值在頻率β處有一個(gè)常數(shù)分量100。將信號(hào)處理裝置40設(shè)計(jì)成一低通濾波器，該濾波器的濾波特性102可用虛線(xiàn)圖示，來(lái)從頻率/調(diào)制頻率表示88中移除兩個(gè)邊帶96和98。這樣，信息信號(hào)14擺脫了它的調(diào)制分量，于是只留有了載波分量。如此改變的調(diào)制矩陣被處理裝置40傳遞到反變換裝置42。反變換裝置42為每個(gè)子頻帶處理修改的調(diào)制矩陣使得相應(yīng)子頻帶的調(diào)制值塊，也就是調(diào)制矩陣88中的一列，經(jīng)受和變換裝置38相反的變換，因此這些調(diào)制值塊從頻率/調(diào)制頻率表示轉(zhuǎn)換回到時(shí)間/頻率表示。這樣，反變換裝置42從每一子頻帶的每一個(gè)調(diào)制值塊中產(chǎn)生該子頻帶的頻譜值塊。
從變換裝置30輸出的頻譜值中，上面的描述主要涉及對(duì)每個(gè)子頻帶的第一組M個(gè)頻譜值和/或M個(gè)連續(xù)頻譜值的處理。而用裝置32、34、36、38、40和42進(jìn)行的處理也是為N個(gè)子頻帶中每個(gè)子頻帶的后面的由M個(gè)頻譜值組成的塊重復(fù)，其中在本示例情況中M個(gè)頻譜值組成的塊每個(gè)的重疊為50％，也就是每個(gè)子頻帶的重疊為M/2個(gè)頻譜值。圖2中，作為示例，塊在時(shí)間/頻率表示74中用m＝0，m＝1和m＝2圖示，例中在每個(gè)子頻帶使用拱形的窗口和/或擴(kuò)展到M＝4個(gè)頻譜值的加權(quán)函數(shù)。對(duì)這些塊m中的每個(gè)塊，變換裝置38最后生成具有M×N個(gè)調(diào)制值的調(diào)制矩陣，以上文描述的方式通過(guò)信號(hào)處理裝置40對(duì)該矩陣進(jìn)行濾波和/或加權(quán)。反變換裝置42從修改調(diào)制矩陣88即具有修改的但仍被解調(diào)制的頻譜值塊組成的矩陣中，為每個(gè)子頻帶產(chǎn)生頻譜值塊。
但是，反變換裝置42輸出的每個(gè)子頻帶的頻譜值塊，和從信息信號(hào)14獲得的在開(kāi)窗口裝置36輸出的那些頻譜值塊不相同，不僅由于信號(hào)處理裝置40的處理，而且還由于解調(diào)制帶來(lái)的變化。因此，在調(diào)制裝置46中用調(diào)制載波分量再次對(duì)頻譜值塊進(jìn)行調(diào)制，其中之前應(yīng)用該調(diào)制載波分量進(jìn)行解調(diào)制。具體地，先前被乘以e-j·(ω_d·n+)的相應(yīng)頻譜值塊現(xiàn)在被相應(yīng)的乘以e+j·(ω_d·n+)，其中n表示相應(yīng)的子頻帶的頻譜值序列的指數(shù)，而ωd和/或ωd表示由裝置32為相應(yīng)的頻譜值塊確定的復(fù)調(diào)制載波的角頻率。
在調(diào)制級(jí)46后產(chǎn)生的每個(gè)子頻帶的頻譜值塊序列現(xiàn)在由合并裝置44為每個(gè)子頻帶合并，通過(guò)互相對(duì)應(yīng)地重疊頻譜值塊，在本例中重疊為50％，以及根據(jù)開(kāi)窗口裝置36中使用的加權(quán)函數(shù)合并相互對(duì)應(yīng)的頻譜值，也即前面示例給出的在正弦或KBD窗口條件下的相加操作，來(lái)為每個(gè)子頻帶形成均一的頻譜值流82a-82d。
在合并裝置44的輸出處產(chǎn)生的每個(gè)子頻帶的頻譜值流表示處理信息信號(hào)18的時(shí)間/頻率表示。此流被反變換裝置48接收。在每個(gè)時(shí)長(zhǎng)n中，它使用針對(duì)所有子頻帶ωb的頻譜值，也即所有頻譜值a(ωb，n)其中0≤b＜N，來(lái)對(duì)其執(zhí)行從頻率表示到時(shí)間表示的變換，來(lái)為每個(gè)n，也就是重復(fù)時(shí)間長(zhǎng)度2πN/ωs，獲得時(shí)間塊。合并裝置50通過(guò)在本例中50％的重疊，以及互相合并時(shí)間塊中相應(yīng)的信息值，來(lái)合并這些時(shí)間塊，以形成均一的信息值流，最終在輸出16表示時(shí)間域18上的處理后的信息信號(hào)。
在圖1的圖表中以18圖示了處理后的信息信號(hào)，其中x軸為時(shí)間而y軸為信息信號(hào)18的幅度?？梢钥吹剑ㄒ皇Ｓ嗟木褪禽斎雮?cè)信息信號(hào)14的載波分量。調(diào)制分量和/或包絡(luò)分量84被移除了。
換句話(huà)說(shuō)，圖1和圖2的實(shí)施例表示的是一處理設(shè)備，它使用信號(hào)自適應(yīng)濾波器組將信號(hào)分解成載波和調(diào)制分量，并使用得到的調(diào)制信號(hào)的表示來(lái)對(duì)它們?yōu)V波。然而同樣的，在信號(hào)處理裝置中執(zhí)行編碼、加密或壓縮來(lái)代替濾波處理是可能的，或者以其他方式修改調(diào)制矩陣。和說(shuō)明書(shū)的介紹部分所描述的用于音頻編碼的調(diào)制變換方法相比，本實(shí)施例對(duì)每個(gè)子頻帶的載波分量執(zhí)行解調(diào)制，而介紹部分所描述的用于音頻編碼的調(diào)制變換執(zhí)行的是幅度形成。在對(duì)載波頻率確定裝置32中的子頻帶載波分量進(jìn)行估計(jì)后，通過(guò)乘以該分量的復(fù)共軛來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)子頻帶的解調(diào)制。隨后，通過(guò)開(kāi)窗口裝置36和變換裝置38的進(jìn)一步的頻率分解，將如此解調(diào)制的子頻帶信號(hào)變換到調(diào)制域上。
在圖1的實(shí)施例中，具有50％重疊和窗口的DFT作為示例，用作第一變換72，但是其中偏差和變化是可能的。第一變換72的若干塊又被開(kāi)窗口裝置36合并——那里作為示例，重疊為50％——，并被混頻器34用一復(fù)數(shù)調(diào)制器進(jìn)行逐個(gè)子頻帶的解調(diào)制，隨后被用DFT進(jìn)行變換，其中復(fù)數(shù)調(diào)制器由載波頻率確定裝置32確定。在先前的實(shí)施例中，是在載波頻率確定裝置中從待解調(diào)的子頻帶相應(yīng)的塊的相位中得到調(diào)制器的頻率，也即近似設(shè)置為通過(guò)相應(yīng)塊頻譜值的展開(kāi)的相位過(guò)程的直線(xiàn)。但是也可以用其他方法實(shí)現(xiàn)。載波頻率確定裝置32例如可以對(duì)每個(gè)頻譜塊部分n到n+M-1，對(duì)該部分中所有子頻率帶的相位分量近似設(shè)置成一個(gè)平面。此外，載波頻率確定裝置32不執(zhí)行逐塊的復(fù)數(shù)調(diào)制器的確定，而是連續(xù)在每個(gè)子頻帶的頻譜值流上進(jìn)行是可能的。為此目的，載波頻率確定裝置32可以例如首先展開(kāi)相應(yīng)子頻帶的頻譜值序列的相位，對(duì)它們進(jìn)行低通濾波然后使用濾波相位過(guò)程的局部增長(zhǎng)來(lái)和復(fù)數(shù)調(diào)制器適配。因此，也將改變混頻器46的調(diào)制部分。一般來(lái)說(shuō)，載波頻率確定裝置通過(guò)增加或減少子頻帶的復(fù)數(shù)頻譜值的相位以及增加或減少序列上的幅度，來(lái)試圖影響相位行為，使得頻譜值序列的相位的平均斜率減少，和/或展開(kāi)的相位過(guò)程基本上在固定的相位值點(diǎn)附近變化，優(yōu)選地是在相位0點(diǎn)。
再一次要明確關(guān)注的是，事實(shí)上除了DFT和/或IDFT，其它類(lèi)型的變換對(duì)所使用的變換72，86以及和它們相反的變換裝置42和48也是可能的。例如，復(fù)數(shù)解調(diào)制子頻帶信號(hào)也可以通過(guò)實(shí)數(shù)值的變換，變換和/或頻譜分解成頻率/調(diào)制頻率表示，其中該表示按實(shí)部和虛部被各自分離。實(shí)部于是表示對(duì)于解調(diào)制級(jí)以后的用于解調(diào)制的載波，子頻帶信號(hào)的幅度調(diào)制。虛部于是表示該載波的頻率調(diào)制。對(duì)DFT和/或IDFT用于裝置38和/或42的情況，子頻帶信號(hào)的幅度調(diào)制分量由沿著調(diào)制頻率軸的DFT頻譜中對(duì)稱(chēng)的分量反映，而載波的頻率調(diào)制分量則對(duì)應(yīng)沿著調(diào)制頻率軸的DFT頻譜中的非對(duì)稱(chēng)分量。
上述的實(shí)施例作為示例，針對(duì)簡(jiǎn)單正弦調(diào)制的正弦信號(hào)已經(jīng)做了說(shuō)明。然而圖1和圖2中的實(shí)施例也適于對(duì)任意頻率的幅度調(diào)制信號(hào)的混頻信號(hào)的包絡(luò)的過(guò)程進(jìn)行濾波，例如幅度調(diào)制的音調(diào)信號(hào)。直接表示包絡(luò)的各個(gè)頻率分量，以便在調(diào)制矩陣88中進(jìn)行一致的處理，這與根據(jù)說(shuō)明書(shū)背景部分所述的音頻編碼用的調(diào)制變換分析方法的已知幅度-相位表示不同。對(duì)小調(diào)制深度，也就是頻率擺動(dòng)(swing)明顯小于第一DFT變換之后子頻帶寬度的頻率調(diào)制信號(hào)的濾波，在圖1和圖2的實(shí)施例中也是可能的。
因此，圖1和圖2的實(shí)施例涉及針對(duì)調(diào)制濾波(換句話(huà)說(shuō)，基于信號(hào)自適應(yīng)變換)、調(diào)制域中的濾波以及相應(yīng)的返回變換的設(shè)置。在濾波的本實(shí)施例中，圖1的設(shè)置在沒(méi)有調(diào)制域的信號(hào)操作時(shí)可完全重構(gòu)。通過(guò)引入合適的頻譜域?yàn)V波器，例如濾波器102，也就是隨到中心調(diào)制頻率0的距離增加而削減調(diào)制值，要移除的調(diào)制分量可以按需被削減。然而頻率/調(diào)制頻率表示中其它類(lèi)型的信息信號(hào)處理也是可能的。所以，可能還希望僅移除載波。在這種情況下，濾波將包括高通濾波，即用加權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)，該加權(quán)函數(shù)在特定的調(diào)制頻率處有調(diào)制頻率邊緣，低于該調(diào)制頻率處對(duì)調(diào)制值的削減比高于該調(diào)制頻率處對(duì)調(diào)制值的削減大。在其他應(yīng)用領(lǐng)域中，信號(hào)處理裝置40中的信號(hào)處理可以包括帶通濾波，即用加權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)，該加權(quán)函數(shù)從特定的中心調(diào)制頻率處下降，將來(lái)自于不同源的信息信號(hào)的分量分離開(kāi)，即實(shí)現(xiàn)信源分離。上述實(shí)施例可以使用的進(jìn)一步應(yīng)用可能涉及用來(lái)對(duì)音頻信號(hào)編碼的音頻編碼、對(duì)擾亂信號(hào)的重建以及錯(cuò)誤的消除。但是，一般而言，設(shè)備10也可以用作音樂(lè)效果裝置，在進(jìn)入的音頻信號(hào)中實(shí)現(xiàn)特殊的聲學(xué)效果。在信號(hào)處理裝置40中的處理從而可以采取最多樣的形式，例如調(diào)制值的量化，將一些調(diào)制值設(shè)置為0，對(duì)調(diào)制值的各個(gè)部分或者全部進(jìn)行加權(quán)等。進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域可能是用圖1中的設(shè)備10作為水印嵌入器。水印嵌入器將接收音頻信號(hào)14，其中處理裝置40根據(jù)水印，通過(guò)修改各個(gè)分段和/或調(diào)制值，將接收的水印引入到音頻信號(hào)中。對(duì)分段和/或調(diào)制值的選擇，可以不同的方式完成，和/或?qū)τ谶B續(xù)的調(diào)制矩陣是隨時(shí)間變化的，并且該選擇要使得在得到的帶水印的音頻信號(hào)18中，由引入水印造成的修改，通過(guò)心理聲學(xué)的隱藏效果，無(wú)法被人耳聽(tīng)辨。
關(guān)于變換裝置，需要注意的是，它們當(dāng)然也可以被設(shè)計(jì)成濾波器組，通過(guò)許多不同的帶通濾波，生成頻譜表示。此外，還需要注意的是，處理后得到的信息信號(hào)18不必要以時(shí)間域的表示輸出。例如以時(shí)間/頻譜表示或者甚至于頻譜/調(diào)制頻譜表示輸出信息信號(hào)是可能的。在后一種情況下，當(dāng)然有必要確保，在接收機(jī)端，可能要使用適當(dāng)?shù)妮d波再次進(jìn)行必要的調(diào)制46，例如提供的載波可以是隨每個(gè)子頻帶和頻譜值塊而變化的復(fù)載波，它被用于解調(diào)制84。這樣，上述實(shí)施例可用于實(shí)現(xiàn)壓縮方法。
特別需要注意的是，根據(jù)環(huán)境，本發(fā)明方案也可以以軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)方式可以是在數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)上，特別是含有可被電方式讀出的控制信號(hào)的軟盤(pán)或者CD上，存儲(chǔ)介質(zhì)與可編程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)協(xié)作，使得相應(yīng)的方法得以執(zhí)行。一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明也可含在計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括存儲(chǔ)于機(jī)器可讀載體上的程序代碼，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，可執(zhí)行本發(fā)明的方法。換句話(huà)說(shuō)，本發(fā)明也可以實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，該程序含有在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)來(lái)執(zhí)行該方法的程序代碼。
權(quán)利要求
1.一種用于處理信息信號(hào)(14)的設(shè)備，包括裝置(20)，用于通過(guò)信息信號(hào)的逐塊變換，將信息信號(hào)(14)轉(zhuǎn)換為時(shí)間/頻譜表示(74)；裝置(22)，用于將信息信號(hào)從時(shí)間/頻譜表示(74)轉(zhuǎn)換為頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)，其中用于轉(zhuǎn)換的裝置(22)的設(shè)計(jì)使得頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)依賴(lài)于信息信號(hào)(14)的時(shí)間/頻譜表示(74)的幅度分量和相位分量；裝置(24，40)，用于對(duì)頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)的信息信號(hào)(14)執(zhí)行處理，來(lái)獲得修改的頻譜/調(diào)制頻譜表示；以及裝置(26)，用于形成處理后的信息信號(hào)(18)，所述處理后的信息信號(hào)表示基于修改的頻譜/調(diào)制頻譜表示的信息信號(hào)(14)的處理后版本。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中設(shè)計(jì)用于將信息信號(hào)(14)轉(zhuǎn)換為時(shí)間/頻譜表示(74)的裝置(20)，來(lái)將時(shí)間/頻譜表示分解為多個(gè)頻譜分量，以獲得每個(gè)頻譜分量的復(fù)頻譜值序列(82a，82b，82c，82d)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中用于將信息信號(hào)(14)從時(shí)間/頻譜表示(74)轉(zhuǎn)換為頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)的裝置(22)包括裝置(36，38)，用于對(duì)預(yù)定頻譜分量的頻譜值序列(82a，82b，82c，82d)進(jìn)行逐塊頻譜分解，以獲得頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中設(shè)計(jì)用于對(duì)預(yù)定頻譜分量的頻譜值序列(82a，82b，82c，82d)進(jìn)行逐塊頻譜分解的裝置(22)，以首先將頻譜值序列(82a，82b，82c，82d)逐塊乘以(84)復(fù)載波，使得頻譜值序列(82a，82b，82c，82d)的相位過(guò)程的平均斜率大小逐塊減少，以獲得解調(diào)制的頻譜值塊，然后對(duì)解調(diào)制的頻譜值塊進(jìn)行逐塊頻譜分解，以獲得修改的頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中用于對(duì)預(yù)定頻譜分量的復(fù)頻譜值序列(82a，82b，82c，82d)進(jìn)行逐塊頻譜分解的裝置(22)包括裝置(32)，用于根據(jù)信息信號(hào)的時(shí)間/頻譜表示(74)，逐塊改變復(fù)載波，其中所述復(fù)載波與復(fù)頻譜值序列(82a，82b，82c，82d)逐塊相乘。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中設(shè)計(jì)用于改變的裝置(32)，來(lái)逐塊對(duì)頻譜值序列中的頻譜值的相位進(jìn)行展開(kāi)，用于逐塊改變復(fù)載波，以獲得相位過(guò)程，以及來(lái)確定相位過(guò)程的平均斜率并基于平均斜率確定復(fù)載波。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中進(jìn)一步設(shè)計(jì)用于改變的裝置(32)，來(lái)根據(jù)相位過(guò)程確定相位過(guò)程的軸部分，并基于軸部分進(jìn)一步確定復(fù)載波。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7之一所述的設(shè)備，其中用于形成的裝置(26)包括裝置(42)，用于將信息信號(hào)從修改的頻譜/調(diào)制頻譜表示轉(zhuǎn)換回到修改的時(shí)間/頻譜表示，以獲得預(yù)定頻譜分量的修改的解調(diào)制頻譜值塊；裝置(46)，用于逐塊將修改的解調(diào)制頻譜值塊乘以與所述復(fù)載波成復(fù)共軛的載波，以獲得修改的頻譜值塊；以及裝置(44)，用于合并修改的頻譜值塊，以形成修改的頻譜值序列，獲得處理后的信息信號(hào)(18)的時(shí)間/頻譜表示的一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中用于形成的裝置還包括用于將處理后的信息信號(hào)(18)從時(shí)間/頻譜表示轉(zhuǎn)換回到時(shí)間表示的裝置。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其中設(shè)計(jì)用于修改的裝置(40)，以對(duì)頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)的調(diào)制分量執(zhí)行加權(quán)，以便進(jìn)行調(diào)制濾波，音頻編碼，信源分離，信息信號(hào)重建，以及錯(cuò)誤消除或在信息信號(hào)上疊加水印。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其中信息信號(hào)(14)為音頻信號(hào)、視頻信號(hào)、多媒體信號(hào)、測(cè)量信號(hào)或其他類(lèi)似信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中用于將信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間/頻譜表示(74)的裝置(20)包括塊形成裝置(28)，用于從信息信號(hào)(14)中形成信息值塊序列；以及裝置(30)，用于對(duì)每個(gè)信息值塊序列進(jìn)行頻譜分解來(lái)獲得頻譜值塊序列，其中每個(gè)頻譜值塊包括針對(duì)多個(gè)預(yù)定頻譜分量中每個(gè)頻譜分量的頻譜值(76)，因此每個(gè)頻譜分量的頻譜值塊序列形成頻譜值序列(82a-82d)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中用于將信息信號(hào)(14)轉(zhuǎn)換為頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)的裝置(122)包括裝置(32-38)，用于對(duì)頻譜值序列(82a-82d)中的預(yù)定序列進(jìn)行頻譜分解，以獲得調(diào)制值塊，其中設(shè)計(jì)用于修改的裝置(24；40)，來(lái)修改調(diào)制值塊(88)，以獲得修改的調(diào)制值塊，修改的調(diào)制值塊是修改的頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)的一部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中設(shè)計(jì)用于形成的裝置(26)，來(lái)對(duì)修改的調(diào)制值塊從頻譜分解進(jìn)行返回轉(zhuǎn)換(42，44，46)，以獲得修改的頻譜值序列，并對(duì)基于修改的頻譜值序列的修改頻譜塊序列進(jìn)行返回轉(zhuǎn)換(48)，以獲得修改的信息值塊序列，以及對(duì)修改的信息值塊進(jìn)行合并(50)，以獲取處理后的信息信號(hào)(18)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中設(shè)計(jì)用于對(duì)每個(gè)信息值塊序列進(jìn)行頻譜分解的裝置(20)，以首先將信息值塊序列的每一塊乘以窗口函數(shù)，然后對(duì)其進(jìn)行頻譜分解，并且設(shè)計(jì)用于形成的裝置(26)，以在進(jìn)行合并(50)的時(shí)候處理修改的信息值塊，使得和窗口函數(shù)的相乘不影響處理后的信息信號(hào)(18)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中設(shè)計(jì)用于對(duì)每個(gè)信息值塊序列進(jìn)行頻譜分解的裝置(20)，使得它在每個(gè)頻譜分量的頻譜分解中提供復(fù)頻譜值序列(82a-82d)，并且設(shè)計(jì)用于對(duì)頻譜值序列(82a-82d)中的預(yù)定序列進(jìn)行頻譜分解的裝置(32，34，36，38)，來(lái)首先修改(34)預(yù)定頻譜值序列(82a-82d)，使得預(yù)定頻譜值序列的頻譜值相位增加或減少隨序列穩(wěn)定增加或減少的數(shù)量，來(lái)獲得相位修改的頻譜值序列，然后對(duì)相位修改的頻譜值序列進(jìn)行頻譜分解(38)，來(lái)獲得至少一個(gè)調(diào)制值塊，并且設(shè)計(jì)用于形成的裝置，來(lái)對(duì)修改的調(diào)制值塊從頻譜分解進(jìn)行返回轉(zhuǎn)換(42)以獲得修改的頻譜值序列，還通過(guò)與用于對(duì)頻譜值序列中預(yù)定序列進(jìn)行頻譜分解的裝置(34)相逆的方式來(lái)對(duì)修改的頻譜值序列進(jìn)行修改(46)，使得至少一個(gè)頻譜值序列的頻譜值相位增加或減少隨序列穩(wěn)定增加或減少的數(shù)量，來(lái)獲得修改的頻譜值序列，并對(duì)基于修改的頻譜值序列的修改頻譜塊序列進(jìn)行返回轉(zhuǎn)換(48)，以獲得修改的信息值塊序列，以及對(duì)修改的信息值塊進(jìn)行合并(50)，以獲得處理后的信息信號(hào)(18)。
17.一種用于處理信息信號(hào)(14)的方法，包括通過(guò)信息信號(hào)的逐塊變換，將信息信號(hào)(14)轉(zhuǎn)換(20)為時(shí)間/頻譜表示(74)；將信息信號(hào)從時(shí)間/頻譜表示(74)轉(zhuǎn)換(22)為頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)，其中執(zhí)行轉(zhuǎn)換使得頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)依賴(lài)于信息信號(hào)(14)的時(shí)間/頻譜表示(74)的幅度分量和相位分量；對(duì)頻譜/調(diào)制頻譜表示(88)的信息信號(hào)(14)進(jìn)行修改(24)，來(lái)獲得修改的頻譜/調(diào)制頻譜表示；以及基于修改的頻譜/調(diào)制頻譜表示，形成(26)處理后的信息信號(hào)(18)，所述處理后的信息信號(hào)表示信息信號(hào)(14)的處理后版本。
18.計(jì)算機(jī)程序，該程序含有在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求17中所述方法的程序代碼。
全文摘要
以更可受控方式根據(jù)調(diào)制分量和載波分量分解的信息信號(hào)處理，通過(guò)一種用于處理信息信號(hào)(14)的設(shè)備而成為可能。該設(shè)備包括用于通過(guò)逐塊變換信息信號(hào)將信息信號(hào)(14)轉(zhuǎn)換成時(shí)間/頻譜表示的裝置(20)以及將信息信號(hào)(14)從時(shí)間/頻譜表示轉(zhuǎn)換成頻譜/調(diào)制頻譜表示的裝置(22)，其中用于轉(zhuǎn)換的裝置(22)的設(shè)計(jì)使得頻譜/調(diào)制頻譜表示依賴(lài)于信息信號(hào)(14)的時(shí)間/頻譜表示的幅度分量和相位分量。然后裝置(24，40)對(duì)頻譜/調(diào)制頻譜表示的信息信號(hào)(14)執(zhí)行處理和/或修改來(lái)獲得修改的頻譜/調(diào)制頻譜表示。另一裝置(26)基于修改的頻譜/調(diào)制頻譜表示，最后形成處理后的信息信號(hào)(18)，表示信息信號(hào)(14)的處理后版本。
文檔編號(hào)G10L21/0208GK1950815SQ200580013764
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者薩沙·迪施, 卡斯滕·林茨邁爾, 于爾根·赫勒 申請(qǐng)人:弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)