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TWI643187B - 從訊號的低頻成份產生該訊號之高頻成份的系統與方法，及其機上盒、電腦程式產品、軟體程式及儲存媒體 - Google Patents

從訊號的低頻成份產生該訊號之高頻成份的系統與方法，及其機上盒、電腦程式產品、軟體程式及儲存媒體 Download PDF

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TWI643187B
TWI643187B TW106114111A TW106114111A TWI643187B TW I643187 B TWI643187 B TW I643187B TW 106114111 A TW106114111 A TW 106114111A TW 106114111 A TW106114111 A TW 106114111A TW I643187 B TWI643187 B TW I643187B
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Per Ekstrand
拉斯 維爾默斯
Lars Villemoes
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Per Hedelin
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瑞典商杜比國際公司
Dolby International Ab
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Abstract

本文件相關於音訊編碼系統，其使用用於高頻重構的諧波轉置法(HFR)，並相關於數位效果處理器，例如，所謂的激發器，其中諧波扭曲的產生將明亮度加至該已處理訊號。明確地說，描述一種組態成從訊號的低頻成份產生該訊號之高頻成份的系統。該系統可以包含分析濾波器庫(501)，組態成從該訊號之該低頻成份提供分析次頻帶訊號群組；其中該分析次頻帶訊號群組包含至少二分析次頻帶訊號；其中該分析濾波器庫(501)具有△f的頻率解析度。該系統另外包括非線性處理單元(502)，組態成使用轉置級P從該分析次頻帶訊號群組判定合成次頻帶訊號群組；其中該合成次頻帶訊號群組包含該分析次頻帶訊號群組之一部分，該部分係以自該轉置級P導出之一個量相位偏移；以及合成濾波器庫(504)，組態成從該合成次頻帶訊號群組產生該訊號的該高頻成份；其中該合成濾波器庫(504)具有F△f的頻率解析度；其中F係解析度因子，其中F

Description

從訊號的低頻成份產生該訊號之高頻成份的系統與方法，及其機上盒、電腦程式產品、軟體程式及儲存媒體
本文件相關於音訊編碼系統，其使用用於高頻重構的諧波轉置法(HFR)，並相關於數位效果處理器，例如，所謂的激發器，其中諧波扭曲的產生將明亮度加至該已處理訊號。本發明特別相關於用於實作高頻重構的低複雜性方法。
在專利文件WO 98/57436中，將轉置的觀念建立為從音訊訊號的低頻率帶重建高頻率帶的方法。藉由將此觀念使用在音訊編碼中，可在位元率中得到可觀節省。在HPR為基的音訊編碼系統中，將也稱為訊號之低頻成份之低頻寬訊號提供給核心波形編碼器，並使用訊號轉置及描述該高頻成份在該解碼器側的目標頻譜形狀之非常低位元率的額外側資訊重新產生該等較高頻率，也稱為該訊號的高頻 成份。至於低位元率，該核心編碼訊號之頻寬狹窄處，亦即，低頻帶訊號或低頻成份，其對重建具有感知愉悅特徵的高頻帶訊號變得逐漸重要，亦即，高頻成份。界定於專利文件WO 98/57436中的諧波轉置對具有低交越頻率之情況中的複合音樂素材運行良好，亦即，在該低頻帶訊號之低上限頻率的情況中。諧波轉置的原理係將具有頻率ω的正弦曲線映射至具有頻率Tω的正弦曲線，其中T>1係界定該轉置之級的整數，亦即，該轉置級。相對於此，單側頻帶調變(SSB)為基之HFR將具有頻率ω的正弦曲線映射至具有頻率ω+△ω的正弦曲線，其中△ω係固定頻率移位。給定具有低頻寬之核心訊號，亦即，具有低上限頻率的低頻帶訊號，刺耳的人工鈴聲將典型地從該SSB轉置產生，因此相較於諧波轉置，其可能係不利的。
為達到已改善之音訊品質且為合成該高頻帶訊號的所需頻寬，諧波HPR法典型地使用數級轉置。為實作不同轉置級之複數個轉置，先前技術解決方案在該分析級或該合成級之其中一級或在二級上需要複數個濾波器庫。典型地，各不同轉置級需要不同濾波器庫。此外，在該核心波形編碼器以比最終輸出訊號的取樣率更低之取樣率操作的情況中，典型地有將該核心訊號轉變為該輸出訊號之取樣率的額外需求，且此核心訊號的昇取樣通常係藉由增加另一濾波器庫達成。總而言之，該計算複雜性隨著不同轉置級的數量漸增而顯著地增加。
本發明藉由數個諧波轉置器，或藉由一或數個諧波轉置器及昇取樣器致能分析及合成濾波器庫對的分享，提供用於降低諧波HFR法之複雜性的方法。所提議之頻域轉置可能包含將非線性修改次頻帶訊號從分析濾波器庫映射至合成濾波器庫的已選擇次頻帶。該等次頻帶訊號上的非線性操作可能包含乘法相位修改。此外，本發明提供HFR系統的各種低複雜性設計。
根據一實施樣態，描述組態成從訊號的低頻成份產生該訊號之高頻成份的系統。該系統可能包含分析濾波器庫，組態成從該訊號的低頻成份提供分析次頻帶訊號群組；其中該分析次頻帶訊號群組典型地包含至少二分析次頻帶訊號。分析濾波器庫可能具有頻率解析度為△f且數量為LA的分析次頻帶，其中LA>1，其中k係分析次頻帶索引且k=0、...、LA-1。可能特別將該分析濾波器庫組態成提供包含振幅取樣及相位取樣之複合值分析次頻帶訊號群組。
該系統可能另外包含非線性處理單元，組態成使用轉置級P從該分析次頻帶訊號群組判定合成次頻帶訊號群組；其中該合成次頻帶訊號群組典型地包含該分析次頻帶訊號群組之一部分，該部分係以自該轉置級P導出之量相位偏移。換言之，該合成次頻帶訊號群組可能基於該分析次頻帶訊號群組之一部分判定，該部分係以自該轉置級P導出之量相位偏移。分析次頻帶訊號的相位偏移可能藉由 將該分析次頻帶訊號的相位取樣乘以自該轉置因子P導出之量而達成。就此而言，該合成次頻帶訊號群組可能對應於該分析次頻帶訊號群組的一部分或次群組，其中該次頻帶取樣的相位已乘以自該轉置級導出之量。尤其，自該轉置級導出之量可能係該轉置級的分數。
該系統可能包含合成濾波器庫，組態成從該合成次頻帶訊號群組產生該訊號之該高頻成份。該合成濾波器庫可能具有F△f的頻率解析度；其中F係解析度因子，例如，整數值，其中F1；以及數量為LS的合成次頻帶，其中LS>0，其中n係合成次頻帶索引，且n=0、...、LS-1。轉置級P可能與該解析度因子F不同。該分析濾波器庫可能使用分析時間步距△tA且該合成濾波器庫可能使用合成時間步距△tS；且該分析時間步距△tA及合成時間步距△tS可能相等。
可能將該非線性處理單元組態成基於該分析次頻帶訊號群組的分析次頻帶訊號，該分析次頻帶訊號群組係為該轉置級P所相位偏移；或基於來自該分析次頻帶訊號群組的分析次頻帶訊號對，其中該次頻帶訊號對的第一成員被相位偏移因子P’且該對之第二成員被相位偏移因子P”，其中P’+P”=P，而判定該合成次頻帶訊號群組的合成次頻帶訊號。上述操作可能在該等合成及分析次頻帶訊號的取樣上實施。換言之，合成次頻帶訊號的取樣可能基於藉由轉置級P相位偏移之分析次頻帶訊號的取樣；或基於來自分析次頻帶訊號之對應對的取樣對，其中該取樣對的第一 取樣被相位偏移因子P’且該對之第二取樣被相位偏移因子P”，而判定。
可能將該非線性處理單元組態成從該分析次頻帶訊號群組之第k個分析次頻帶訊號及相鄰之第(k+1)個分析次頻帶訊號的組合判定該合成次頻帶訊號群組的第n個合成次頻帶訊號。尤其，可能將該非線性處理單元組態成將第n個合成次頻帶訊號的相位判定為第k個分析次頻帶訊號之偏移相位及相鄰的第(k+1)個分析次頻帶訊號之偏移相位的和。可能替代地或另外地將該非線性處理單元組態成將第n個合成次頻帶訊號的振幅判定為第k個分析次頻帶訊號之指數振幅及相鄰的第(k+1)個分析次頻帶訊號之指數振幅的乘積。
組成具有合成次頻帶索引n之該合成次頻帶的該分析次頻帶訊號之該分析次頻帶索引k可能由藉由無條件捨去方程式而得到的整數所給定。此種無條件捨去操作的 餘數r可能藉由給定。在此種情形中，可能將該非線性處理單元組態成將第n個合成次頻帶訊號的相位判定為以P(1-r)偏移之第k個分析次頻帶訊號的相位與以P(r)偏移之相鄰的第(k+1)個分析次頻帶訊號之相位的和。尤其，可能將該非線性處理單元組態成將第n個合成次頻帶訊號的相位判定為乘以P(1-r)之第k個分析次頻帶訊號的相位與乘以P(r)之相鄰的第(k+1)個分析次頻帶訊號之相位的和。可能替代地或另外地將該非線性處理單元組態成將第n個合成次頻帶訊號的振幅判定為提昇為(1-r)乘冪之第 k個分析次頻帶訊號的振幅及提昇為r乘冪之相鄰的第(k+1)個分析次頻帶訊號之振幅的乘積。
在實施例中，可能將該分析濾波器庫及該合成濾波器庫偶數地堆疊，使得分析次頻帶的中心頻率係藉由k△f給定且合成次頻帶之中心頻率係藉由nF△f給定。在另一實施例中，可能將該分析濾波器庫及該合成濾波器庫奇數地堆疊，使得分析次頻帶的中心頻率係藉由給定且 合成次頻帶之中心頻率係藉由給定；且該轉置級P及該解析度因子F之間的差為偶數。
根據另一實施樣態，描述組態成從訊號的低頻成份產生該訊號之高頻成份的系統。該系統可能包含分析濾波器庫，組態成從該訊號的低頻成份提供分析次頻帶訊號群組；其中該分析次頻帶訊號群組包含至少二分析次頻帶訊號。
該系統可能另外包含第一非線性處理單元，組態成使用第一轉置級P1從該分析次頻帶訊號群組判定第一合成次頻帶訊號群組；其中該第一合成次頻帶訊號群組係基於該分析次頻帶訊號群組之一部分被相位偏移由該第一轉置級P1導出之量而判定。該系統也可能包含第二非線性處理單元，組態成使用第二轉置級P2從該分析次頻帶訊號群組判定第二合成次頻帶訊號群組；其中該第二合成次頻帶訊號群組係基於該分析次頻帶訊號群組之一部分被相位偏移由該第二轉置級P2導出之量而判定；其中該第一轉置級P1與該第二轉置級P2不同。該第一及第二非線性處 理單元可能根據本文件概述之任何該等特性及實施樣態組態。
該系統可能另外包含組合單元，組態成組合該第一及第二合成次頻帶訊號群組；從而產生合成次頻帶訊號的組合群組。此種組合可能藉由將來自對應於相同頻率範圍之該第一及第二群組的合成次頻帶訊號組合，例如，相加及/或平均，而實施。換言之，可能將該組合單元組態成將對應於重疊頻率範圍之第一及第二合成次頻帶訊號群組的合成次頻帶訊號疊合。此外，該系統可能包含合成濾波器庫，組態成從該合成次頻帶訊號之組合群組產生該訊號的該高頻成份。
根據另一實施樣態，描述組態成從訊號的低頻成份產生該訊號之高頻成份的系統。該系統可能包含具有頻率解析度為△f的分析濾波器庫。可能將該分析濾波器庫組態成從該訊號之該低頻成份提供分析次頻帶訊號群組。該系統可能包含非線性處理單元，組態成使用轉置級P從該分析次頻帶訊號群組判定具有P△f之頻率解析度的中間合成次頻帶訊號群組；其中該中間合成次頻帶訊號群組包含藉由該轉置級P相位偏移之該分析次頻帶訊號群組的一部分。尤其，該非線性處理單元可能將複合分析次頻帶訊號的相位乘以該轉置級。應注意轉置級P可能係，例如上文概述之該轉置級P、或P1、或P2。
可能將該非線性處理單元組態成內插一或多個中間合成次頻帶訊號以判定具有F△f之頻率解析度的合成次頻帶 訊號群組之合成次頻帶訊號；其中F係解析度因子，其中F1。在實施例中，內插二或多個中間合成次頻帶訊號。轉置級P可能與該頻率解析度F不同。
該系統可能包含具有頻率解析度為F△f的合成濾波器庫。可能將該合成濾波器庫組態成從該合成次頻帶訊號群組產生該訊號之該高頻成份。
描述於本文件中的該系統可能另外包含核心解碼器，組態成將已編碼位元串流轉變為該訊號的該低頻成份；其中該核心解碼器可能基於係杜比E、杜比數位、AAC、HE-AAC之一者的編碼方案。該系統可能包含多頻道分析正交鏡相濾波器庫，稱為QMF庫，組態成將該高頻成份及/或該低頻成份轉變為複數個QMF次頻帶訊號；及/或高頻重構處理模組，組態成修改該等QMF次頻帶訊號；及/或多頻道合成QMF庫，組態成從已修改QMF次頻帶訊號產生已修改高頻成份。該系統也可能包含在分析濾波器庫上游的降取樣單元，組態成降低該訊號之該低頻成份的取樣率；從而以降低之取樣率產生低頻成份。
根據另一實施樣態，描述組態成從在第一取樣頻率之訊號的低頻成份產生在第二取樣頻率之該訊號的高頻成份之系統。尤其，包含該低及高頻成份的該訊號可能在該第二取樣頻率。該第二取樣頻率可能係該第一取樣頻率的R倍，其中R1。該系統可能包含T級之諧波轉置器，組態成從該低頻成份產生已調變高頻成份；其中該已調變高頻成份可能包含轉置至T倍高之頻率範圍的該低頻成份之頻 譜部分或可能基於其而判定。該已調變高頻成份可能在乘以因子S的該第一取樣頻率；其中T>1且SR。換言之，該已調變高頻成份可能在低於該第二取樣頻率的取樣頻率。尤其，該已調變高頻成份可能臨界地(或接近臨界地)取樣。
該系統可能包含分析正交鏡相濾波器庫，稱為QMF庫，組態成將該已調變高頻成份映射至X QMF次頻帶之至少一者；其中X係S的倍數；因此至少產生一個QMF次頻帶訊號；及/或高頻重構模組，組態成修改該至少一個QMF次頻帶訊號，例如縮放一或多個QMF次頻帶訊號；及/或合成QMF庫，組態成從該至少一個已修改QMF次頻帶訊號產生該高頻成份。
該諧波轉置器可能包含本文件所概述之任何該等特性或可能組態成實施本文件所概述之任何該等方法步驟。尤其，該諧波轉置器可能包含分析濾波器庫，組態成從該訊號之該低頻成份提供分析次頻帶訊號群組。該諧波轉置器可能包含非線性處理單元，與轉置級T相關聯，並組態成藉由改變該分析次頻帶訊號群組的相位，從該分析次頻帶訊號群組判定合成次頻帶訊號群組。如上文所概述地，該相位的改變可能包含倍增該等分析次頻帶訊號之複合取樣的相位。該諧波轉置器可能包含合成濾波器庫，組態成從該合成次頻帶訊號群組產生該訊號之該已調變高頻成份。
該低頻成份可能具有頻寬B。可能將該諧波轉置器組態成產生包含或持續頻率範圍(T-1)*B至T*B的合成次頻 帶訊號群組。在此種情形中，可能將該諧波轉置器組態成將該合成次頻帶訊號群組調變成中心在該零頻率周圍的基頻，從而產生該已調變高頻成份。此種調變可能藉由高通濾波從包括該合成次頻帶訊號群組之次頻帶訊號群組產生的時域訊號並藉由該已濾波時域訊號之後續調變及/或降取樣而實施。此種調變可能替代地或另外地藉由從該合成次頻帶訊號群組直接產生已調變時域訊號而實施。此可能藉由使用比額定尺寸更小的合成濾波器庫而達成。例如，若該合成濾波器庫具有額定尺寸L且從(T-1)*B至T*B的頻率範圍對應於從k0至k1的合成次頻帶索引，可能將該等合成次頻帶訊號映射至尺寸為k1-k0(<L)之合成濾波器庫中的從0至k1-k0之次頻帶索引，亦即，具有小於L之k1-k0尺寸的合成濾波器庫。
該系統可能包含在該諧波轉置器上游的降取樣機構，組態成在藉由來自該訊號之該低頻成份的降取樣因子Q所除之該第一取樣頻率提供臨界(或接近臨界)降取樣低頻成份。在此種情形中，該系統中的該等不同取樣頻率可能除以該降取樣因子Q。尤其，該已調變高頻成份可能在乘以因子S再除以該降取樣因子Q之該第一取樣頻率。分析QMF庫X的尺寸可能係S/Q的倍數。
根據另一實施樣態，描述用於從訊號的低頻成份產生該訊號之高頻成份的方法。該方法可能包含使用具有△f之頻率解析度的分析濾波器庫，從該訊號之該低頻成份提供分析次頻帶訊號群組的步驟；其中該分析次頻帶訊號群 組包含至少二分析次頻帶訊號。該方法可能另外包含使用轉置級P從該分析次頻帶訊號群組判定合成次頻帶訊號群組的步驟；其中該合成次頻帶訊號群組係基於該分析次頻帶訊號群組之一部分被相位偏移自該轉置級P導出之量而判定。此外，該方法可能包含使用具有F△f之頻率解析度的合成濾波器庫(504)，從該合成次頻帶訊號群組產生該訊號的該高頻成份的步驟；其中F係解析度因子，其中F1；其中該轉置級P與該解析度因子F不同。
根據另一實施樣態，描述用於從訊號的低頻成份產生該訊號之高頻成份的方法。該方法可能包含從該訊號之該低頻成份提供分析次頻帶訊號群組的步驟；其中該分析次頻帶訊號群組可能包含至少二分析次頻帶訊號。該方法可能包含使用第一轉置級P1從該分析次頻帶訊號群組判定第一合成次頻帶訊號群組的步驟；其中該第一合成次頻帶訊號群組包含該分析次頻帶訊號群組的一部分被相位偏移由該第一轉置級P1導出的一個量。此外，該方法可能包含使用第二轉置級P2從該分析次頻帶訊號群組判定第二合成次頻帶訊號群組的步驟；其中該第二合成次頻帶訊號群組包含該分析次頻帶訊號群組的一部分被相位偏移由該第二轉置級P2導出的一個量。該第一轉置級P1及該第二轉置級P2可能不同。可能組合該第一及第二合成次頻帶訊號群組以產生合成次頻帶訊號的組合群組，且該訊號的高頻成份可能從該合成次頻帶訊號的組合群組產生。
根據另一實施樣態，描述用於從訊號的低頻成份產生 該訊號之高頻成份的方法。該方法可能包含從該訊號之低頻成份提供具有頻率解析度為△f之分析次頻帶訊號群組的步驟。該系統可能另外包含使用轉置級P從該分析次頻帶訊號群組判定具有P△f之頻率解析度的中間合成次頻帶訊號群組之步驟；其中該中間合成次頻帶訊號群組包含藉由該轉置級P相位偏移之該分析次頻帶訊號群組的一部分。可能內插一或多個中間合成次頻帶訊號，以判定具有頻率解析度F△f之合成次頻帶訊號群組的合成次頻帶訊號；其中F係解析度因子，其中F1；其中轉置級P2可能與頻率解析度F不同。該訊號的該高頻成份可能從該合成次頻帶訊號群組產生。
根據其他實施樣態，描述用於從在第一取樣頻率之訊號的低頻成份產生在第二取樣頻率之該訊號的高頻成份之方法。該第二取樣頻率可能係該第一取樣頻率的R倍，其中R1。該方法可能包含藉由施加T級之諧波轉置，從該低頻成份產生已調變高頻成份的步驟；其中該已調變高頻成份包含轉置至T倍高之頻率範圍的該低頻成份之頻譜部分；其中該已調變高頻成份在乘以因子S的該第一取樣頻率；其中T>1且SR。在實施例中，S<R。
根據另一實施樣態，描述用於解碼至少包含音訊訊號之已接收訊號的機上盒。該機上盒可能包含用於從該音訊訊號的該低頻成份產生該音訊訊號之該高頻成份的系統。該系統可能包含概述於本文件中的任何實施樣態及特性。
根據另一實施樣態，描述軟體程式。該軟體程式可能 適於在處理器上執行且當在計算裝置上實行時適於實施概述於本文件中的任何該等實施樣態及方法步驟。
根據其他實施樣態，描述儲存媒體。該儲存媒體可能包含適於在處理器上執行且當在計算裝置上實行時適於實施概述於本文件中之任何該等實施樣態及方法步驟的軟體程式。
根據另一實施樣態，描述電腦程式產品。該電腦程式產品可能包含當在電腦上執行時用於實施概述於本文件中之任何該等實施樣態及方法步驟的可執行指令。
應注意可能任意地組合描述於此文件中的該等實施例及實施樣態。應特別注意概述於系統之本文中的該等實施樣態及特性也可應用在對應方法的本文中，且反之亦然。此外，應注意本文件之揭示也涵蓋藉由該相關申請專利範圍中的反向參考所明顯給定之申請專利範圍組合之外的其他申請專利範圍組合，亦即，申請專利範圍及彼等之技術特性可以任何順序及任何形式組合。
100、201、1102‧‧‧諧波轉置器
101、301、401、501‧‧‧分析濾波器庫
102、173、302、402、502、512‧‧‧非線性處理單元
103、303、404、504‧‧‧合成濾波器庫
170‧‧‧建構方塊
171、706‧‧‧降取樣器
172‧‧‧轉置器分析濾波器庫
174‧‧‧轉置器合成濾波器庫
200‧‧‧多轉置器系統
202、304、403、503‧‧‧組合器
300‧‧‧轉置器系統
400、500‧‧‧多諧波轉置器系統
510、511、512、515、520、521、522、525‧‧‧來源箱
530、531、532、535、540、541、545、546‧‧‧目標箱
600、700‧‧‧HFR系統
601、701、801、901、1001、1101‧‧‧核心解碼器
602、702‧‧‧轉置器
603、803、903‧‧‧分析QMF庫
604‧‧‧HFR處理模組
605、805、905、1005、1105‧‧‧合成QMF庫
703‧‧‧QMF庫
704、904‧‧‧HFR處理器
705‧‧‧反轉QMF庫
800‧‧‧HFR模組
802、902、1002、1102‧‧‧多轉置器
804‧‧‧HFR處理模組
906、1106‧‧‧降取樣單元
1000‧‧‧已修改HFR模組
1003、1103‧‧‧分析正交鏡相濾波器庫
1004‧‧‧高頻重構處理模組
1100、1104‧‧‧高頻重構模組
1210、1220、1230、1241、1242、1243、1244、1245、1251、1252、1253、1254、1255、13101320、1330、1340、1360、1410、1420、1430、1440、1460、1530、1540、1560、1630、1640、1660‧‧‧頻率圖示
1211‧‧‧頻率帶
1221‧‧‧次頻帶
1222‧‧‧週期頻譜
1231‧‧‧次頻帶段
1246、1247、1248、1249、1256、1257、1258、1259‧‧‧QMF次頻帶
現在將參考該等隨附圖式，經由未限制本發明範圍或精神之說明範例描述本發明，在該等隨附圖式中：圖1描繪範例單級頻域(FD)諧波轉置器的操作；圖2描繪使用數級之範例諧波轉置器的操作；圖3描繪當使用共同分析濾波器庫時，使用數級轉置之範例諧波轉置器的先前技術操作； 圖4描繪當使用共同合成濾波器庫時，使用數級轉置之範例諧波轉置器的先前技術操作；圖5a描繪當使用共同合成濾波器庫及共同分析濾波器庫時，使用數級轉置之範例諧波轉置器的操作；圖5b及5c描繪用於根據圖5a之多轉置器方案的次頻帶訊號映射之範例；圖6描繪在HFR增強音訊編碼解碼器中使用數級轉置之諧波轉置應用的第一範例場景；圖7描繪包含次取樣的圖6場景的範例實作；圖8描繪在HFR增強音訊編碼解碼器中使用數級轉置之諧波轉置應用的第二模範場景；圖9描繪包含次取樣的圖8場景的模範實作；圖10描繪在HFR增強音訊編碼解碼器中使用數級轉置之諧波轉置應用的第三模範場景；圖11描繪包含次取樣的圖10場景的模範實作；圖12a描繪諧波轉置對頻域中之訊號的範例影響；圖12b及12c描繪用於組合重疊及非重疊轉置訊號的範例方法；圖13描繪T=2級之諧波轉置及次取樣的組合對頻域中之訊號的範例影響；圖14描繪T=3級之諧波轉置及次取樣的組合對頻域中之訊號的範例影響；圖15描繪T=P級之諧波轉置及次取樣的組合對頻域中之訊號的範例影響(非重疊情形)； 圖16描繪T=P級之諧波轉置及次取樣的組合對頻域中之訊號的範例影響(重疊情形)；以及圖17描繪最大削減，亦即，臨界取樣，之轉置器構建方塊的範例佈置。
下文描述之該等實施例僅說明本發明之有效組合諧波轉置的原理。已理解本文所描述之配置及細節的修改及變化對熟悉本發明之人士將係明顯的。因此，其意圖僅由待審專利之申請專利範圍的範圍所限制而不為經由本文實施例之描述及解釋所代表的特定細節所限制。
圖1描繪頻域(FD)諧波轉置器100的操作。在基本型式中，第T級諧波轉置器理論上係將輸入訊號之所有訊號成份偏移至T倍高頻率的單元。為在頻域中實作此種轉置，分析濾波器庫(或轉換)101將該輸入訊號從時域轉換至頻域，並輸出複合次頻帶或次頻帶訊號，也稱為分析次頻帶或分析次頻帶訊號。將該等分析次頻帶訊號提交至根據所選擇的轉置級T修改相位及/或振幅的非線性處理102。典型地，該非線性處理輸出數量與輸入次頻帶訊號的數量相等之許多次頻帶訊號，亦即，等於分析次頻帶訊號的數量。然而，在先進非線性處理之本文中已提議輸出數量與輸入次頻帶訊號的數量不同之許多次頻帶訊號。尤其，二輸入次頻帶訊號可能以非線性方式處理，以產生一輸出次頻帶訊號。此將於下文更詳細地略述。將已修改次 頻帶或次頻帶訊號，彼等也稱為該合成次頻帶或合成次頻帶訊號，供應至將來自頻域之該等次頻帶訊號轉換至時域並輸出該等已轉置時域訊號的合成濾波器庫(或轉換)103。
典型地，各濾波器庫具有以赫茲量測之實體頻率解析度及以秒量測的時間步距參數。此等二參數，亦即，該頻率解析度及該時間步距，界定給定該已選擇取樣率之濾波器庫的離散時間參數。藉由將該分析及合成濾波器庫的該實體時間步距參數，亦即，以時間單位量測之時間步距參數，例如，以秒，選擇成完全相同，可能得到該轉置器100的輸出訊號，其具有與該輸入訊號相同的取樣率。此外，藉由省略非線性處理102，可能在輸出達成該輸入訊號的完美重構。此需要謹慎設計該等分析及合成濾波器庫。另一方面，若將該輸出取樣率選擇成與該輸入取樣率不同，可能得到取樣率轉變。此操作模式可能係必要的，例如，當將訊號轉置施加在期望輸出頻寬大於該輸入取樣率的一半處時，亦即，當該期望輸出頻寬超過該輸入訊號的奈奎斯特頻率時。
圖2描繪包含不同級之數個諧波轉置器201-1、...、201-P的多轉置器或多轉置器系統200的操作。將待轉置之該輸入訊號傳至P個個別轉置器201-1、201-2、...、201-P庫。個別轉置器201-1、201-2、...、201-P實施如圖1之本文所概述的該輸入訊號之諧波轉置。典型地，個別轉置器201-1、201-2、...、201-P各者實施不同轉置級 T的諧波轉置。例如，轉置器201-1可能實施T=1級的轉置、轉置器201-2可能實施T=2級的轉置、...、轉置器201-P可能實施T=P級的轉置。此等組成，亦即，個別轉置器201-1、201-2、...、201-P的輸出訊號，可能在組合器202中加總以產生該組合轉置器輸出。
應注意各轉置器201-1、201-2、...、201-P需要如圖1所描畫之分析及合成濾波器庫。此外，個別轉置器201-1、201-2、...、201-P的通常實作將典型地以不同量改變該已處理輸入訊號的取樣率。例如，轉置器201-P之輸出訊號的取樣率可能係至轉置器201-P的該輸入訊號之取樣率的P倍高。此可能由於使用在轉置器201-P內的頻寬擴展因子P，亦即，由於使用具有比該分析濾波器庫多P倍之次頻帶頻道的合成濾波器庫。藉由執行此，該取樣率及該奈奎斯特頻率以因子P增加。結果，個別時域訊號可能必須重取樣以容許在組合器202中組合不同輸出訊號。該等時域訊號的重取樣可在輸入訊號上或在至各個別轉置器201-1、201-2、...、201-P的輸出訊號上實行。
圖3描繪實施數級之轉置並使用共同分析濾波器庫301之多諧波轉置器或多轉置器系統300的例示組態。多轉置器300的設計起點可能將圖2之個別轉置器201-1、201-2、...、201-P設計成使得所有轉置器201-1、201-2、...、201-P的分析濾波器庫(圖1中的參考符號101)完全相同並可用單一分析濾波器庫301置換。結果，將該時域輸入訊號轉換為頻域次頻帶訊號的單一群組，亦即，分 析次頻帶訊號的單一群組。將此等次頻帶訊號提交至用於不同轉置級的不同非線性處理單元302-1、302-2、...302-P。如圖1之本文中所概述，非線性處理包含該等次頻帶訊號之相位及/或振幅的修改且此修改隨不同轉置級而不同。隨後，必須將該等不同修改次頻帶訊號或次頻帶提交至對應於不同非線性處理302-1、302-2、...、302-P的不同合成濾波器庫303-1、303-2、...、303-P。結果，得到P個不同轉置時域輸出訊號，彼等於組合器304中加總以產生該組合轉置器輸出。
應注意若對應於不同轉置級之合成濾波器庫303-1、303-2、...、303-P以不同取樣率操作，例如，藉由使用不同的頻寬擴展，不同之合成濾波器庫303-1、303-2、...、303-P的該等時域輸出訊號必須不同地重取樣，以在彼等於組合器304中加總之前，將該等P個輸出訊號對準相同時間格。
圖4描繪當使用共同合成濾波器庫404時，使用數級之轉置的多諧波轉置器系統400之例示組態。此種多轉置器400的設計起點可能將圖2之個別轉置器201-1、201-2、...、201-P設計成使得所有轉置器的合成濾波器庫均完全相同並可用單一合成濾波器庫404置換。應注意以類似方式，如在圖3所顯示的情況中，非線性處理402-1、402-2、...、402-P對各轉置級不同。此外，分析濾波器庫401-1、401-2、...、401-P對該等不同轉置級不同。就此而言，一組P個分析濾波器庫401-1、401-2、...、401-P 判定P組分析次頻帶訊號。將此等P組分析次頻帶訊號提交至對應的非線性處理單元402-1、402-2、...、402-P，以產生P組已修改次頻帶訊號。此等P組次頻帶訊號可能在組合器403中在頻域組合，以得到一組組合之次頻帶訊號作為至單一合成濾波器庫404的輸入。組合器403中的此訊號組合可能包含將不同地處理之次頻帶訊號饋入至不同次頻帶範圍及/或將次頻帶訊號的組成疊覆至重疊次頻帶範圍。換言之，已用不同轉置級處理的不同分析次頻帶訊號可能覆蓋重疊之頻率範圍。在此種情形中，該等疊覆組成可能藉由組合器403組合，例如，相加及/或平均。多轉置器400的時域輸出訊號係得自共同合成濾波器庫404。以與上文之概述相似的方式，若分析濾波器庫401-1、401-2、...、401-P在不同取樣率操作，輸入至不同分析濾波器庫401-1、401-2、...、401-P的時域訊號可能必須重取樣，以將不同的非線性處理單元402-1、402-2、...、402-P之該等輸出訊號對準相同時間格。
圖5a描繪使用數級之轉置並包含單一共同分析濾波器庫501及單一共同合成濾波器庫504的多諧波轉置器系統500之操作。在此情形中，應將圖2之個別轉置器201-1、201-2、...、201-P設計成使得所有P個諧波轉置器之分析濾波器庫及合成濾波器庫二者均完全相同。若符合P個不同諧波轉置器的分析及合成濾波器庫完全相同之條件，則該等完全相同的濾波器庫可由單一分析濾波器庫501及單一合成濾波器庫504置換。先進非線性處理單元 502-1、502-2、...、502-P將在組合器503中組合之不同組成輸出，以產生組合輸入至合成濾波器庫504的個別次頻帶。與圖4所描畫之多諧波轉置器400相似，組合器503中的訊號組合可能包含將非線性處理單元502-1、502-2、...、502-P之不同處理的輸出饋入至不同次頻帶範圍，並將多個組成輸出疊覆至重疊次頻帶範圍。
如上文已指示的，非線性處理102典型地在該輸出提供數量與在該輸入之次頻帶的數量對應之許多次頻帶。非線性處理102典型地根據內藏的轉置級T修改該次頻帶或該次頻帶訊號的相位及/或振幅。例如，將在該輸入的次頻帶轉變成在具有T倍高頻率之該輸出的次頻帶，亦即，可能將在至非線性處理102之該輸入的次頻帶，亦即，該分析次頻帶[，]轉置至在非線性處理102之該輸出的次頻帶，亦即，該合成次頻帶[，]，其中k係次頻帶指數且△f係該分析濾波器庫的頻率解析度。為容許使用共同分析濾波器庫501及共同合成濾波器庫504，可能將一或多個先進處理單元502-1、502-2、...、502-P組態成提供數量與輸入次頻帶之數量不同的許多輸出次頻帶。在實施例中，至先進處理單元502-1、502-2、...、502-P的輸入次頻帶數量可能約為輸出次頻帶數量的F/T倍，其中T係該先進處理單元的轉置級且F係下文介紹之濾波器庫解析度因子。
在下文中，將概述非線性處理單元502-1、502-2、...、502-P中的先進非線性處理的原理。為了此目的， 假設
‧該分析濾波器庫及該合成濾波器庫分享相同的實體時間步距參數△t。
‧該分析濾波器庫具有實體頻率解析度△f。
‧該合成濾波器庫具有實體頻率解析度F△f，其中該解析度因子F1係整數。
此外，假設該等濾波器庫以偶數堆疊的，亦即，具有索引零之次頻帶的中心約在零頻率附近，使得該分析濾波器庫中心頻率給定為k△f，其中該分析次頻帶索引k=0,1,...,LA-1且LA係該分析濾波器庫的次頻帶數量。將該合成濾波器庫中心頻率給定為nF△f，其中該合成次頻帶索引n=0、1、...、LS-1，且LS係該合成濾波器庫的次頻帶數量。
當實施如圖1所示之整數級T1的習知轉置時，將解析度因子F選擇為F=T，並將已非線性處理之分析次頻帶k映射至具有相同索引n=k的合成次頻帶。非線性處理102典型地包含將次頻帶或次頻帶訊號之相位乘以因子T。亦即，該等濾波器庫次頻帶的各取樣可能寫成θS(k)=TθA(k)， (1)其中θA(k)係分析次頻帶k之取樣的相位且θS(k)係合成次頻帶k之取樣的相位。可能將該次頻帶之取樣的大小或振幅保持為不修改，或可能藉由固定增益因子增加或減少。由於T係整數，方程式(1)的運算與該相位角的定義無關。
若將解析度因子F選擇成與轉置級T相等，亦即，F=T，則該合成濾波器庫的頻率解析度，亦即F△f取決於轉置級T。因此，在分析或合成級之任一者中，必須針對不同轉置級T使用不同濾波器庫。此係由於轉置級T界定實體頻率解析度的商，亦即，該分析濾波器庫之頻率解析度△f及該合成濾波器庫之頻率解析度F△f的商。
為能將共同分析濾波器庫501及共同合成濾波器庫504用於複數個不同轉置級T，已提議將合成濾波器庫504之頻率解析度設定為F△f，亦即，已提議使合成濾波器庫504之頻率解析度與轉置級T無關。然後由此產生的問題係當解析度因子F，亦即，該分析及合成濾波器庫之實體頻率解析度的商F，不必然遵守關係式F=T時，如何實作轉置級T。
如上文所概述的，諧波轉置的原理係至具有中心頻率nF△f之合成濾波器庫次頻帶n的輸入係從在中心頻率為T倍低之分析次頻帶判定，亦即，在中心頻率nF△f/T。分析次頻帶的中心頻率經由該分析次頻帶索引k識別為k△f。用於該分析次頻帶索引之中心頻率的二方程式，亦即，nF△f/T及k△f，可能係等同的。將索引n係整數值列入考慮，該方程式係可表示為整數分析次頻帶索引k及餘數r {0,1/T,2/T,...,(T-1)/T}之和的有理數，使得
就此而言，可能規定至具有合成次頻帶索引n之合成次頻帶的輸入可能使用轉置級T從具有由方程式(2)給定 之索引的分析次頻帶或次頻帶k導出。從係有理數的觀點，餘數r可能不等於0，且值k+r可能大於分析次頻帶索引k並小於分析次頻帶索引k+1。因此，至具有合成次頻帶索引n之合成次頻帶的該輸入可能使用T級之轉置從具有分析次頻帶索引k及k+1的分析次頻帶導出，其中k係由方程式(2)給定。
作為上述分析的結果，在非線性處理單元502-1、502-2、...、502-P中實施之先進非線性處理通常可能包含考慮具有索引k及k+1之二相鄰分析次頻帶的步驟，以針對合成次頻帶n提供該輸出。針對轉置級T，藉由非線性處理單元502-1、502-2、...、502-P實施的相位修改因此可能由該線性內插規則所界定：9S(n)=T(1-r)θA(k)+TrθA(k+1)， (3)其中θA(k)係分析次頻帶k之取樣的相位，θA(k+1)係分析次頻帶k+1之取樣的相位，且θS(k)係合成次頻帶n之取樣的相位。亦即，若餘數r接近零，亦即，若值k+r接近k，則該合成次頻帶取樣之相位的主組成係從次頻帶k之分析次頻帶取樣的相位導出。另一方面，若餘數r接近一，亦即，若值k+r接近k+1，則該合成次頻帶取樣之相位的主組成係從次頻帶k+1之分析次頻帶取樣的相位導出。應注意相位乘數T(1-r)及Tr二者均係整數，使得方程式(3)的相位修改可受良好界定並與該相位角之定義無關。
考慮該等次頻帶取樣的振幅，以下的幾何平均值可能 針對該等合成次頻帶取樣之振幅的判定而選擇。
aS(n)=aA(k)(1-r)aA(k+1)r， (4)其中aS(n)指示該合成次頻帶n之取樣的振幅，aA(k)指示分析次頻帶k之取樣的振幅，且aA(k+1)指示分析次頻帶k+1之取樣的振幅。
針對奇數堆疊濾波器庫的情形，其中該分析濾波器庫中心頻率係由具有k=0,1,...,LA-1之給定，且該合成次頻帶中心頻率係由具有n=0、1、...、LS-1之給定，方程式(2)的對應方程式可能係藉由將已 轉置合成濾波器庫中心頻率等同於該分析濾波器 庫中心頻率而導出。假設整數索引k及餘數r [0,1]，可導出用於奇數堆疊濾波器庫的以下方程式：
可看出若T-F亦即該轉置級及該解析度因子之間的差)係偶數，則T(1-r)及Tr二者均係整數且可使用方程式(3)及(4)之內插規則。
分析次頻帶至合成次頻帶的映射描繪於圖5b中。圖5b顯示針對不同轉置級T=1至T=4的四圖表。各圖表描繪來源箱510(亦即，分析次頻帶)係如何映射至目標箱530(亦即，合成次頻帶)。為容易顯示，假設解析度因子F等於一。換言之，圖5b描繪使用方程式(2)及(3)將分析次 頻帶訊號映射至合成次頻帶訊號。在該說明範例中，該分析/合成濾波器庫係偶數堆疊的，具有F=1且最大轉置級P=4。
在該說明情形中，可能將方程式(2)寫為。因此，針對轉置級T=1，將具有索引k之分析次頻帶映射至對應合成次頻帶n且該餘數r始終為零。此可在圖5b中看出，其中來源箱511一對一映射至目標箱531。
在轉置級T=2的情形中，餘數r採用值0及½，並將來源箱映射至複數個目標箱。當將該觀點反轉時，可能陳述為各目標箱532、535從多達二個來源箱接收組成。此可在圖5b中看出，其中目標箱535從來源箱512及515接收組成。然而，目標箱532僅接收來自來源箱512的組成。若假設目標箱532具有偶數索引n，例如n=10，則方程式(2)指定目標箱532從具有索引k=n/2，例如k=5，之來源箱512接收組成。在此情形中，餘數r為零，亦即，沒有來自具有索引k+1，例如k+1=6之來源箱515的組成。此對具有奇數索引n，例如n=11，之目標箱535改變。在此情形中，方程式(2)指定目標箱535從來源箱512(索引k=5)以及來源箱515(索引k+1=6)接收組成。此以相似方式應用至更高轉置級T，例如T=3及T=4，如圖5b所示。
此相似情況用於F=2之情形，其中可能將方程式(2)寫為圖5c中所描畫的。針對轉置級T=2，將具有索引k之分析次頻帶映射至對應合成次頻帶n且該餘數r 始終為零。此可在圖5c中看出，其中來源箱521一對一映射至目標箱541。
在轉置級T=3的情形中，餘數r採用值0、1/3、及2/3，並將來源箱映射至複數個目標箱。當將該觀點反轉時，可能陳述為各目標箱542、545從多達二個來源箱接收組成。此可在圖5c中看出，其中目標箱545從來源箱522及525接收組成。若假設目標箱545具有索引，例如n=8，則方程式(2)指定k=5及r=1/3，所以目標箱545從來源箱522(索引k=5)及來源箱525(索引k+1=6)接收組成。然而，針對具有索引n=9之目標箱546，餘數r為零，使得目標箱546僅從來源箱525接收組成。此以相似方式應用至更高轉置級T，例如T=4，如圖5c所示。
可能將上述預先非線性處理另外解釋如下。可能將先進非線性處理理解為給定之T級轉置及該已轉置次頻帶訊號至藉由該共同合成濾波器庫界定之頻率格(亦即，藉由頻率格F△f)的後續映射之組合。為說明此解釋，再度參考至圖5b或5c。然而，在本情形中，將來源箱510或520視為係使用轉置級T從該等分析次頻帶導出之合成次頻帶。此等合成次頻帶具有藉由T△f給定之頻率格。為將合成次頻帶訊號產生在藉由目標箱530或540給定之預界定頻率格F△f上，該等來源箱510或520(亦即，具有頻率格T△f之該等合成次頻帶)必須映射至該預界定頻率格F△f上。此可藉由內插一或二個來源箱510或520(亦即，在頻率格T△f上的合成次頻帶訊號)判定目標箱530或540(亦 即，在頻率格F△f上的合成次頻帶訊號)加以實施。在較佳實施例中，使用線性內插，其中該內插的權重反比於目標箱530或540之中心頻率與對應來源箱510或520之間的差。例如，若該差為零，則該權重為1，且若該差為T△f，則該權重為0。
總之，已描述容許藉由轉置數個分析次頻帶判定合成次頻帶之組成的非線性處理法。該非線性處理法致能針對不同轉置級使用單一共同分析及合成次頻帶濾波器庫，從而顯著地減少多諧波轉置器的計算複雜性。
在下文中描述多諧波轉置器或多諧波轉置器系統的各種實施例。在使用HFR(高頻高構)的音源編碼/解碼系統中，諸如在以提及之方式併入的WO 98/57436中具體說明之SBR(頻譜帶複製)，典型場景係該核心解碼器，亦即，音訊訊號之低頻成份的解碼器，輸出時域訊號至該HFR模組或HFR系統，亦即，實施該音訊訊號的高頻成份之重構的模組或系統。該低頻成份可能具有低於包含該低頻成份及該高頻成份之原始音訊訊號的頻寬之一半的頻寬。因此，包含該低頻成份，也稱為低頻帶訊號，的該時域訊號，可能以該音訊編碼/解碼系統之最終輸出訊號的一半取樣率取樣。在此種情形中，該HFR模組將必須有效率地將該核心訊號，亦即，低頻帶訊號，重取樣至二倍取樣頻率，以促使該核心訊號加至該輸出訊號。因此，藉由該HFR模組施加之所謂的頻寬擴展因子等於2。
在高頻成份產生後(也稱為HFR產生訊號)，將該HFR 產生訊號動態地調整成使該HFR產生訊號儘可能地匹配該原始訊號的高頻成份，亦即，該原始編碼訊號的高頻成份。此調整典型地係經由已傳輸側資訊藉由所謂的HFR處理器實施。該已傳輸側資訊可能包含在該原始訊號之高頻成份的頻譜封包上的資訊，且該HFR產生訊號的調整可能包含該HFR產生訊號之頻譜封包的調整。
為根據該已傳輸側資訊實施該HFR產生訊號的調整，該HFR產生訊號係藉由提供該HFR產生訊號之頻譜QMF次頻帶訊號的多頻道QMF(正交鏡相濾波器)庫分析。隨後，該HFR處理器在得自分析QMF庫之該頻譜QMF次頻帶訊號上實施該HFR產生訊號的調整。最終，該等已調整QMF次頻帶訊號在合成QMF庫中合成。為實施該取樣頻率的修改，例如，為將該取樣頻率從該低頻帶訊號的取樣頻率倍增至該音訊編碼/解碼系統之輸出訊號的取樣頻率，分析QMF頻帶的數量可能與合成QMF頻帶的數量不同。在實施例中，該分析QMF庫產生32個QMF次頻帶訊號且該合成QMF庫處理64個QMF次頻帶，從而提供該取樣之倍增。應注意該轉置器之分析及/或合成濾波器庫典型地產生數百個分析及/或合成次頻帶，從而提供顯著地高於該等QMF庫的頻率解析度。
用於產生訊號之高頻成份的處理範例在圖6之HFR系統600中說明。已傳輸位元串流係在核心解碼器601接收，其以取樣頻率fs提供該已解碼輸出訊號的低頻成份。將在取樣頻率fs的該低頻成份輸入至不同的個別轉 置器602-2、...、602-P，其中各單一轉置器對應於如圖1所描繪之轉置級T=2、...、P的單一轉置器。將用於T=1、2、...、P之個別已轉置訊號分別供應至個別分析QMF庫603-1、...、603-P的具體實例。應注意將該低頻成份視為係T=1級的已轉置訊號。該核心訊號的重取樣(亦即，該低頻成份在取樣頻率fs的重取樣)係藉由使用降取樣QMF庫603-1濾波該低頻成份而達成，典型地具有取代64個頻道之32個頻道。結果，產生32個QMF次頻帶訊號，其中各QMF次頻帶訊號具有取樣頻率fs/32。
在描繪於圖12a的頻率圖示中顯示T=2級的轉置對取樣頻率fs之訊號的效果。頻率圖示1210顯示至具有B Hz頻寬之轉置器602-2的輸入訊號。使用分析濾波器庫將該輸入訊號分段為分析次頻帶訊號。此係藉由分段為頻率帶1211而表示。將該等分析次頻帶訊號轉置至T=2倍高的頻率範圍並倍增該取樣頻率。所產生的頻域訊號描繪於頻率圖示1220中，其中頻率圖示1220具有與頻率圖示1210相同的頻率比例。可看出已將次頻帶1211轉置至次頻帶1221。該轉置操作係藉由虛線箭號說明。此外，該等已轉置次頻帶訊號的週期頻譜1222係描繪於頻率圖示1220中。或者，可將轉置處理描繪於頻率圖示1230中，其中該頻率軸已放大，亦即，乘以轉置因子T=2。換言之，頻率圖示1230對應於在T=2倍高比例的頻率圖示1220。該等次頻帶段1231各者具有段1211之頻寬的二倍頻寬。此導致當該訊號的時間期間保持不變時，轉置器 602-2的輸出訊號具有比該輸入訊號高T=2倍的取樣率，亦即，2fs的取樣率。
如可從圖6中看出並已於上文中概述的，具有轉置級T=2之個別轉置器602-2的輸出訊號具有2fs的取樣頻率。為產生具取樣頻率fs/32之QMF次頻帶訊號，應使用具有64個頻道的分析QMF庫603-2。以相似方式，具有轉置級T=P之個別轉置器602-P的輸出訊號具有Pfs的取樣頻率。為產生具取樣頻率fs/32之QMF次頻帶訊號，應使用具有32．P個頻道的分析QMF庫603-2。換言之，若尺寸(亦即，用於分析QMF庫603-1、...、603-P各者之頻道數量)適應源自對應轉置器602-2、...、602-P的該訊號，則來自分析QMF庫603-1、...、603-P之所有實例的次頻帶輸出將具有相等的取樣頻率。將在取樣頻率fs/32的QMF次頻帶訊號群組饋入至HFR處理模組604，其中該高頻成份的頻譜調整係根據該已傳輸側資訊實施。最後，藉由64個頻道反轉或合成QMF庫605，將該等已調整次頻帶訊號合成至時域訊號，從而有效率地從在fs/32取樣之該等QMF次頻帶訊號產生在取樣頻率2fs的已解碼輸出訊號。
如已於上文概述的，轉置器模組602-2、...、602-P產生不同取樣率的時域訊號，亦即，取樣率分別為2fs、...、Pfs。轉置器模組602-2、...、602-P之輸出訊號的重取樣係藉由在以下對應之QMF分析庫603-1、...、603-P中「插入」或拋棄次頻帶頻道而達成。換言之，轉置器模組 602-2、...、602-P之輸出訊號的重取樣可能藉由使用在後續之個別分析QMF庫603-1、...、603-P及合成QMF庫605中之不同數量的QMF次頻帶而達成。因此，可能需要將來自QMF庫602-2、...、602-P之輸出QMF次頻帶訊號配入64個頻道，最後傳送至合成QMF庫605。此配入或映射可能藉由將來自32個頻道分析QMF庫603-1的32個QMF次頻帶訊號映射或加至該合成或反轉QMF庫605之前32個頻道而達成，亦即，32個低頻率頻道達成。此有效率地導致由分析QMF庫603-1濾波之訊號藉由因子2昇取樣。可能將來自該64個頻道分析QMF庫603-2的所有次頻帶訊號直接映射或加至反轉QMF庫605的64個頻道。鑑於分析QMF庫603-2與合成QMF庫605之尺寸完全相同的事實，該個別轉置訊號將不重取樣。QMF庫603-3、...、603-P具有超過64個次頻帶訊號的許多輸出QMF次頻帶訊號。在此種情形中，可能將64個低頻道映射或加至合成QMF庫605的64個頻道。可拋棄其餘的高頻道。作為32．P個頻道分析QMF庫603-P的使用結果，由QMF庫603-P濾波的該訊號將以因子P/2降取樣。因此，依據轉置級P的此重取樣將導致所有已轉置訊號具有相同取樣頻率。
換言之，即使轉置器模組602-2、...、602-P產生不同取樣率之時域訊號，期望該等次頻帶訊號在供應至該HFR處理模組604時具有相同取樣率。此可能藉由使用不同尺寸之分析QMF庫603-3、...、603-P達成，其中該尺寸典 型地為32T，其中T係該轉置因子或轉置級。因為該HFR處理模組604及合成QMF庫605典型在64個次頻帶訊號上操作，亦即，分析QMF庫603-1之尺寸的二倍，可能將來自具有超過此數字之次頻帶索引的分析QMF庫603-3、...、603-P之所有次頻帶訊號拋棄。此可因為轉置器602-2、...、602-P的輸出訊號可能實際覆蓋該輸出訊號之奈奎斯特頻率fs上的頻率範圍而完成。可能將其餘的次頻帶訊號，亦即，已映射至合成QMF庫605之次頻帶的該等次頻帶訊號，相加以產生與已轉置訊號重疊之頻率(參見下文討論之圖12b)或以特定其他方式組合，例如，以得到如圖12c所描畫之非重疊轉置訊號(於下文討論)。在非重疊轉置訊號的情形中，典型地為轉置級T的轉置器602-T，其中T=2、...、P，指定轉置器602-T獨佔地產生頻率成份的特定頻率範圍。在實施例中，轉置器602-T的專屬頻率範圍可能係[(T-1)B,TB]，其中B係至轉置器602-T之輸入訊號的頻寬。在此種情形中，將在該專屬頻率範圍外側之轉置器602-T的合成次頻帶訊號忽略或拋棄。另一方面，轉置器602-T可能產生與其他轉置器602-2、...、602-P之頻率成份重疊的頻率成份。在此種情形中，此等重疊頻率成份在該QMF次頻帶域中疊合。
如上文所指示的，在典型實施例中，將複數個轉置器602-2、...、602-P用於產生HPR模組600之輸出訊號的高頻成份。假設至轉置器602-2、...、602-P的輸入訊號，亦即，該輸出訊號的低頻成份，具有B Hz的頻寬及取樣 率fs，且HFR模組600之輸出訊號具有取樣率2fs。因此，該高頻成份可能覆蓋該頻率範圍[B,fs]。轉置器602-2、...、602-P各者可能提供組成至該高頻成份，其中該等組成可能係重疊的及/或非重疊的。圖12b描繪該情形，其中該高頻成份係從不同轉置器602-2、...、602-P的重疊組成產生。頻率圖示1241描繪該低頻成份，亦即，至轉置器602-2、...、602-P的輸入訊號。頻率圖示1242描繪第二級轉置器602-2的輸出訊號，該轉置器包含在藉由斜線頻率範圍所指示之頻率範圍[B,2B]中的次頻帶。典型地忽略或拋棄藉由該轉置器產生的頻率範圍[0,B]，因為此範圍係由該低頻輸入訊號所覆蓋。此由該白色頻率範圍所指示。頻率圖示1243描繪第三級轉置器602-3的輸出訊號，該轉置器覆蓋藉由斜線頻率範圍所指示的頻率範圍[B,3B]。以相似的方式，轉置器602-P產生覆蓋顯示於頻率圖示1244之頻率範圍[B,PB]的輸出訊號。最後，使用分析QMF庫603-1、...、603-P將不同轉置器602-2、...、602-P的輸出訊號及低頻成份映射至QMF次頻帶，從而產生P個QMF次頻帶群組。如可在頻率圖示1245中看到的，覆蓋頻率範圍[0,B]的該等QMF次頻帶，參考符號1246，僅接收來自該低頻成份的組成，亦即，來自得自第一級轉置的該訊號。覆蓋頻率範圍[B,2B]的該等QMF次頻帶，參考符號1247，接收來自T=2、...、P級的該等轉置器之輸出訊號的組成。覆蓋頻率範圍[2B,3B]的該等QMF次頻帶，參考符號1248，接收來自T=3、...、P 級等的該等轉置器之輸出訊號的組成。覆蓋頻率範圍[(P-1)B,PB]的該等QMF次頻帶，參考符號1249，接收來自T=P級的該轉置器之輸出訊號的組成。
圖12c描繪與圖12b相似的場景，然而，將轉置器602-2、...、602-P組態成使得彼等之輸出訊號的頻率範圍不重疊。頻率圖1251描繪該低頻成份。頻率圖1252描繪覆蓋頻率範圍[B,2B]之第二級轉置器602-2的輸出訊號。頻率圖1253描繪覆蓋頻率範圍[2B,3B]之第三級轉置器602-3的輸出訊號，且頻率圖1254描繪覆蓋頻率範圍[(P-1)B,PB]之第P級轉置器602-P的輸出訊號。將低頻成份及轉置器602-2、...、602-P的輸出訊號供應至提供P個QMF次頻帶群組的個別分析QMF庫603-1、...、603-P。典型地，此等QMF次頻帶不包含重疊頻率範圍中的組成。此描繪於頻率圖1255中。覆蓋頻率範圍[0,B]的該等QMF次頻帶(參考符號1256)僅接收來自該低頻成份的組成，亦即，來自得自第一級轉置的該訊號。覆蓋頻率範圍[B,2B]的該等QMF次頻帶(參考符號1257)接收來自T=2級的該轉置器之輸出訊號的組成。覆蓋頻率範圍[2B,3B]的該等QMF次頻帶(參考符號1258)接收來自T=3的該轉置器之輸出訊號的組成，以此類推。覆蓋頻率範圍[(P-1)B,PB]的該等QMF次頻帶(參考符號1259)接收來自T=P級的該轉置器之輸出訊號的組成。
圖12b及12c描繪轉置器602-2、...、602-P的完全重疊輸出訊號及轉置器602-2、...、602-P之完全非重疊覆蓋 訊號的極端場景。應注意具有部分重疊輸出訊號的混合場景係可能的。此外，應注意圖12b及12c之二場景描述將轉置器602-2、...、602-P組態成使得彼等之輸出訊號的頻率範圍重疊或不重疊之系統。此可能藉由將窗化施加在該等轉置器的頻譜域中而達成，例如，藉由將已選擇次頻帶訊號設定為零。替代選擇係使轉置器602-2、...、602-P，在圖12b及12c的二場景中產生寬頻帶訊號，並藉由以適當方式將得自分析QMF庫603-1、...、603-P的該等次頻帶訊號組合，在該QMF次頻帶域中實施已轉置訊號的濾波。例如，在非重疊情形中，僅有該等分析QMF庫603-1、...、603-P之一者組成在各轉置器輸出頻率範圍中供應至HFR處理器604的該等次頻帶訊號。針對重疊情形，在進入HFR處理器604之前，將複數個該等次頻帶訊號相加。
若HFR系統600之部分或所有訊號係(接近)臨界取樣的，如針對HFR系統700之圖7及圖13至16所示，得到圖6之系統的更有效率的實作。此意謂著臨界降取樣核心解碼器701的輸出訊號且較佳地也降取樣HFR系統700之其他中間訊號，例如，轉置器702-2、...、702-P的輸出訊號。例如，在核心解碼器701之輸出的核心解碼訊號係藉由合理因子Q=M1/M2而降取樣，其中M1及M2係適當選擇的整數值。降取樣因子Q應係強迫頻寬B之輸入訊號接近臨界取樣的最大因子。在此同時，應將Q選擇成使得QMF庫703-1的尺寸(32/Q)保持為整數。藉由合理因子 Q的降取樣係在降取樣器706中實施，並在取樣頻率fs/Q產生輸出訊號。為提供也已臨界取樣之已轉置訊號，轉置器702-2、...、702-P僅輸出該已轉置訊號的相關部分為佳，亦即，實際為HFR處理器704所使用的該頻率範圍。用於轉置級T之轉置器702-T的該相關頻率範圍可能係在非重疊情形中用於具有頻寬B Hz之輸入訊號的範圍[(T-1)B,TB]。
此意謂著來自降取樣器706的輸出及來自轉置器702-2、...、702-P的輸出係臨界取樣的。第二級轉置器702-2的輸出訊號會具有與降取樣器706之輸出訊號完全等同的取樣頻率fs/Q。然而，應注意來自第二級轉置器702-2的該訊號實際上係具有頻寬fs/(2Q)的高通訊號，其被調變至基頻，因為將轉置器702-2組態成使得其僅合成約從B至2B Hz的已轉置頻率範圍。
至於較大級之轉置器，例如，轉置器702-P，至少二可能場景係可能的。第一場景係該等已轉置訊號係重疊的，亦即，第P級已轉置訊號的低頻部分與P-1級之已轉置訊號的頻率範圍重疊(見圖12b)。在此情形中，來自臨界取樣轉置器702-P的輸出具有取樣頻率Sfs/Q，其中S=min(P-1,2Q-1)。當S=P-1時，第P級已轉置訊號的最高頻率仍低於HFR系統700之輸出訊號的奈奎斯特頻率fs，且當S=2Q-1時，第P級已轉置訊號係由HFR系統700之輸出訊號的奈奎斯特頻率fs限制的頻寬。亦即，轉置器702-P之輸出訊號的取樣頻率絕不大於，其對 應於覆蓋從fs/(2Q)(低帶訊號的最高頻率)至奈奎斯特頻率fs之頻率間隔的訊號。其他場景係該等已轉置訊號係非重疊的。在S=1情形中，儘管覆蓋反轉QMF庫705之輸出訊號中的不同非重疊頻率範圍，亦即，在HFR系統700之輸出訊號中(見圖12c)，所有已轉置訊號具有完全相同之取樣頻率。
於圖13至16中描繪所描述之次取樣或降取樣對具有頻寬B Hz的核心解碼器701之輸出訊號的效果。圖13概要地描繪該訊號從核心解碼器701之輸出至轉置級T=2的轉置器702-2之輸出的轉變。頻率圖示1310顯示具有頻寬B Hz之核心解碼器701的輸出訊號。此訊號在降取樣器706中臨界降取樣。降取樣因子Q係保證分析QMF庫703-1具有32/Q整數個次頻帶的合理值。此外，降取樣器706應提供臨界取樣輸出訊號，亦即，具有取樣頻率fs/Q輸出訊號，其儘可能接近核心解碼訊號之頻寬B的二倍，亦即，Q<。此種臨界取樣訊號係描繪於頻率圖示1320。將具有取樣頻率fs/Q的此臨界取樣訊號傳至將其分段為分析次頻帶的轉置器702-2。此種已分段訊號描繪於頻率圖示1330中。隨後，非線性處理在該等分析次頻帶訊號上實施，其導致該等分析次頻帶拉長至T=2倍高的頻率範圍及取樣頻率2fs/Q。此描繪於頻率圖示1340中，其可能替代地視為係具有放大頻率軸的頻率圖示1330。應注意典型地僅將該等已轉置次頻帶的次群組視為在HFR處理模組704中。此等相關已轉置次頻帶在頻率圖示 1340中係以覆蓋頻率範圍[B,2B]的斜線次頻帶指示。可能僅須將該等斜線次頻帶視為在該轉置器合成濾波器庫中，且因此可將該相關範圍向下調變至基頻且該訊號可能藉由因子2降取樣至取樣頻率fs/Q。此描繪於頻率圖示1360中，其中可看出已將覆蓋頻率範圍[B,2B]的該訊號調變至基頻範圍[0,B]。該已調變訊號實際上覆蓋高頻範圍[B,2B]的事實係藉由參考符號「B」及「2B」說明。
應注意轉置的說明步驟(顯示在頻率圖示1340中)及後續至基頻的調變(顯示在頻率圖示1360中)僅為了說明目的而顯示。二操作可能藉由將該等斜線次頻帶(顯示於頻率圖示1340中)指定至具有該分析濾波器庫之一半次頻帶數量的合成濾波器庫之合成次頻帶而實施。作為此種映射操作的結果，可能得到顯示在頻率圖示1360中的該輸出訊號，其調變至該基頻，亦即，其中心約在零頻率周圍。在該非重疊場景中，該合成濾波器庫尺寸相關於該分析濾波器庫減少，以致能該可達成降取樣因子，其係由可能由第P級轉置器703-P之輸出訊號所覆蓋的全頻率範圍[0,PB]及由第P級轉置器703-P之輸出訊號所覆蓋的實際頻率範圍[(P-1)B,PB]之間的比率所給定，亦即，因子P。
圖14概要地描繪在重疊頻率範圍之該場景中，該訊號從核心解碼器701之輸出至轉置級T=3的轉置器702-3之輸出的轉變。具有頻寬B之顯示於頻率圖示1410中的該訊號係在降取樣器706中藉由因子Q降取樣，以產生顯示於頻率圖示1420中的該訊號。將顯示於頻率圖示1430 中的該分析次頻帶轉置至具有T=3倍高頻率的次頻帶。該等已轉置次頻帶描繪於頻率圖示1440中，其中該取樣率從fs/Q增加至3fs/Q。如圖13之本文中所概述的，此可視為該頻率軸藉由因子3改變比例。可看出第三級轉置器702-3的頻率範圍，亦即，斜線頻率範圍[B,3B]，與第二級轉置器702-2的頻率範圍重疊。以與圖13相似的方式，可能將該等斜線次頻帶供應至已縮減尺寸的合成濾波器庫，從而產生僅包含來自該等斜線次頻帶之頻率的訊號。因此使用降取樣因子3/2將此高通訊號降調變至該基頻。具有取樣頻率2fs/Q之轉置器703-2所產生的臨界取樣輸出訊號描繪於頻率圖示1460中。
以與圖13相似的方式，應注意顯示在頻率圖示1440中的該轉置操作及顯示於頻率圖示1460中之至基頻的調變係藉由將頻率圖示1440之斜線次頻帶映射至已縮減尺寸之合成濾波器庫的合成次頻帶而實施。在該重疊場景中，該合成濾波器庫尺寸相關於該分析濾波器庫減少，以致能該可達成降取樣因子，其係由可能由第P級轉置器703-P之輸出訊號所覆蓋的全頻率範圍[0,PB]及由第P級轉置器703-P之輸出訊號所覆蓋的實際頻率範圍[B,PB]之間的比率所給定，亦即，因子P/(P-1)。
圖15針對該已轉置頻率範圍未與較低級轉置器T=P-1之相關頻率範圍重疊的情形，亦即，[(P-2)B,(P-1)B]，概要地描繪該訊號從降取樣器706之輸出至轉置級T=P的轉置器702-P之輸出的轉變。如圖13之本文中所概述的， 顯示於頻率圖示1530中的該降取樣訊號係藉由轉置器702-P所轉置。於頻率圖示1540中將覆蓋該相關頻率範圍[(P-1)B,PB]之該等已轉置次頻帶描繪為該斜線頻率範圍。將對應於該斜線頻率範圍的該等次頻帶供應至已縮減尺寸的該合成濾波器庫，從而產生僅包含在範圍[(P-1)B,PB]中的頻率之訊號。因此，將此高通訊號調變至該基頻並使用因子P降取樣。結果，得到顯示於頻率圖示1560中之轉置器702-P的臨界取樣輸出訊號。轉置器702-P的此輸出訊號包含頻率範圍[(P-1)B,PB]的頻率成份。當將該轉置器輸出映射至用於HFR處理的QMF次頻帶時，必須考慮此。
圖16針對該已轉置頻率範圍與較低級轉置器T=2、...、P-1之相關頻率範圍重疊的情形，亦即，[B,(P-1)B]，概要地描繪該訊號從降取樣器706之輸出至轉置級T=P的轉置器702-P之輸出的轉變。如圖14之本文中所概述的，顯示於頻率圖示1630中的該降取樣訊號係於轉置器702-P中轉置。於頻率圖示1640中將覆蓋該頻率範圍[B,PB]之該等已轉置次頻帶描繪為該斜線頻率範圍。以與圖14相似的方式，可看出該等斜線次頻帶覆蓋低於(P-1)B的頻率。因此，該等斜線次頻帶與較低級轉置器702-2、...、702-P-1的頻率範圍重疊。此外，由於該等斜線次頻帶覆蓋大於[(P-1)B,PB]的範圍，可僅使用已縮減之降取樣因子。如上文所概述的，若由第P級轉置器702-P之輸出訊號所覆蓋的該頻率範圍係[B,(P-1)B]，此降取樣 因子係P/(P-1)。結果，得到具有取樣頻率(P-1)fs/Q之轉置器702-P的降取樣輸出訊號。
如已於上文指示的，應注意轉置器706-P內的中間訊號，亦即，顯示在頻率圖示1340、1440、1540、1640中的該等訊號明顯地不係存在於顯示於圖7之HFR系統中的實體訊號。此等訊號已針對說明目的顯示並可視為係在轉置器706-P內的「虛擬訊號」，顯示該轉置及存在於隱含降取樣中之濾波的效果。
應注意在上文所概述的該範例中，來自核心解碼器701的該輸出訊號在進入HFR模組700時可能已使用取樣率fs/Q臨界取樣。此可藉由，例如使用比核心解碼器701之額定尺寸更小的合成轉換尺寸完成。在此場景中，因為使用在核心解碼器701中的較小合成轉換，並因為該廢棄降取樣器706，計算複雜性降低。
用於改善HFR系統之效率的另一方法係根據在圖3、4、或5之本文中概述的該等方案之一者，組合圖6之個別轉置器602-2、...、602-P。取代針對不同轉置級T=2、...、P使用個別轉置器602-2、...、602-P，可能將多轉置器系統300、400、或500使用為範例。可能場景描繪於圖8中，其中將針對等於或大於二之轉置因子T的轉置器共同聚集為多轉置器802，其可能根據相關於圖3至5概述之任何該等實施樣態實作。在該說明範例中，來自多轉置器802的該輸出具有取樣頻率2fs，亦即，二倍高於至多轉置器802的輸入訊號之取樣頻率的取樣頻率。 多轉置器802的輸出訊號係藉由具有64個頻道之單一分析QMF庫803-2濾波。
如圖6之本文中所概述的，該核心訊號的重取樣，亦即，核心解碼器801之輸出訊號的重取樣，可能藉由使用僅具有32個頻道之降取樣QMF庫803-1濾波該訊號而達成。結果，QMF次頻帶訊號的二群組具有取樣頻率為fs/32的QMF次頻帶訊號。將QMF次頻帶訊號的二群組供應至HFR處理模組804，且最終藉由64個合成QMF庫805將該等已調整QMF次頻帶訊號合成為時域訊號。應注意在該說明場景中，多轉置器802產生二倍取樣率fs的已轉置時域訊號。如圖3、4、及5之本文所概述的，此已轉置時域訊號係不同轉置因子T之數個已轉置訊號的和，其中T係大於1之整數。針對多轉置器802提供具有取樣頻率2fs之輸出訊號的事實，原因係多轉置器802的輸出訊號覆蓋HFR模組800之輸出訊號的高頻範圍，亦即，最多為範圍[B,fs]，其中B係該低頻成份的頻寬且fs係HFR模組800之輸出訊號的奎斯特頻率。
如圖7之本文所概述的，HFR系統800的效率可能藉由增加該等時域訊號之次取樣等級而更行增加，亦即，藉由提供臨界降取樣訊號，在該核心解碼器的輸出及在該轉置器之輸出為佳。此描繪於圖9中，其中可能施用在圖7及圖13至16之本文中概述的該等理解。核心解碼器901的輸出訊號在降取樣單元906中降取樣，在取樣頻率fs/Q產生降取樣訊號。將此訊號供應至多轉置器902及分析 QMF庫903-1。多轉置器902的輸出具有取樣頻率Sfs/Q，其中S=min(P-1,2Q-1)，因為來自多轉置器902的輸出係具有從T=2至P的轉置級之訊號的組合。將該已轉置訊號供應至尺寸32S/Q的分析QMF庫903-2。以與上文之概述相似的方式，QMF次頻帶訊號的二群組在HFR處理器904中處理，且最終使用合成QMF庫905將其轉換至時域訊號。
在實施例中，若也將該多轉置器組態成通過該核心訊號的未改變複本，亦即，該核心解碼器之輸出訊號的未改變複本，可能將分析該核心編碼器訊號的該QMF庫省略，亦即，圖8之分析QMF庫803-1。在轉置器術語中，此等同於使用轉置級因子T=1的轉置，亦即，第一級轉置。若將第一級轉置加至圖8的多轉置器系統802中，可能將已修改HFR模組1000的方塊圖描繪成如圖10所示。如圖10所示，僅將由核心解碼器1001解碼之該訊號使用為至多轉置器1002的輸入，亦即，由核心解碼器1001解碼之該訊號不傳至HFR模組1000的任何額外組件。將多轉置器1002組態成使得其單一輸出訊號具有取樣頻率2fs。換言之，多轉置器1002產生二倍取樣率的時域訊號，其中該時域訊號係不同轉置因子T的數個已轉置訊號的和，其中T採用1至P之值。來自多轉置器1002的此單一輸出訊號係藉由64個頻道QMF庫1003分析，隨後並將該等QMF次頻帶訊號供應至HFR處理模組1004，其使用該已傳輸側資訊調整該等QMF次頻帶訊 號。該等已調整QMF次頻帶訊號最後藉由該64個頻道合成QMF庫1005合成。
以與描述在圖7及9之本文中的該降取樣相似的方式，HFR模組1000的效率可能經由該等時域訊號的次取樣而增加。此種HFR模組1100顯示於圖11中。已接收位元串流係藉由核心解碼器1101解碼，其在取樣頻率fs提供時域輸出訊號。此時域輸出訊號係使用降取樣單元1106藉由因子Q降取樣。將在取樣頻率fs/Q的該已降取樣訊號傳至多轉置器1102。來自多轉置器1102的該輸出將具有取樣頻率Sfs/Q。然而，此時將參數S選擇成S=min(P,2Q)，因為該已轉置訊號也包含核心解碼器1101的已解碼及已降取樣輸出訊號。使用具有32S/Q個頻道之分析QMF庫1103將多轉置器1102的輸出訊號分段為QMF次頻帶訊號。該等QMF次頻帶訊號係使用該已傳輸側資訊調整，隨後藉由合成64個頻道QMF庫1105合併。
如上文提及的，描繪於圖8至11中的該等多轉置器802、902、1002、及1102可能基於存在於圖3至5a之本中的任何該等組態。此外，可能使用描繪於圖2中的該轉置器組態，雖然相較於圖3至5a的該等轉置器設計，其計算效率較低。在第一較佳實施例中，描繪於圖10及11中的該等HFR模組組態係結合描述於圖5a之本文中的該多轉置器使用。將該等轉置器分析次頻帶至該等轉置器合成次頻帶的示範映射描繪於圖5b中。在第二較佳實施例 中，描繪於圖8及9中的該等HFR模組組態係結合描述於圖5a之本文中的該多轉置器使用。該等轉置器分析次頻帶至該等轉置器合成次頻帶的示範映射係在描繪於圖5c的此實施例中。
使用圖7、9、11、以及13-16之本文中所概述的該等範例，可能識別最大削減、或臨界取樣的轉置器的通用建構方塊。此種建構方塊170描繪於圖17中。取樣頻率fs的輸入訊號首先在因子Q降取樣器171中處理，且經由轉置器分析濾波器庫172濾波。該分析濾波器庫具有Na之濾波器庫尺寸、或變換尺寸，及δa取樣之中繼尺寸或輸入訊號步距。該等次頻帶訊號隨後藉由非線性處理單元173使用轉置因子T處理。非線性處理單元173可能實作在本文件中概述之任何非線性處理。在實施例中，在圖5a、5b、5c之本文中概述、的該非線性處理可能在非線性處理單元173中實施。最終，在轉置器合成濾波器庫174中將該等次頻帶訊號組合為取樣頻率Rfs的時域訊號，其中R係所期望之重取樣因子。該合成濾波器庫具有Ns之濾波器庫尺寸、或變換尺寸，及δs取樣之中繼尺寸或輸出訊號步距。包括分析濾波器庫172、非線性處理單元173、以及合成濾波器庫174的擴展因子W係如以下方程式之來自該合成濾波器庫的輸出訊號及至該分析濾波器庫之輸入訊號的取樣頻率之比率
可能將該濾波器庫、或變換尺寸，Na及Ns相關為 並可能將該中繼尺寸、或訊號步距，δa及δs相關為δs=Wδa。 (8)該最大削減，或臨界取樣之轉置器建構方塊170可能具有至分析濾波器庫172的輸入訊號，或來自合成濾波器庫174的輸出之其中一者或二者，獨佔地覆蓋相關於後續處理的該頻譜頻寬，諸如圖7之HFR處理單元704。該輸入訊號的臨界取樣可能藉由濾波及其後之藉由在降取樣器171中削減該輸入訊號的可能調變而得到。在實施例中，該輸出訊號的臨界取樣可能藉由映射次頻帶訊號至最小尺寸之合成濾波器庫174而實現，該最小尺寸足以獨佔地覆蓋與後續處理相關之次頻帶頻道，例如，如方程式(7)所指示的。圖13-16描繪當來自合成濾波器庫的輸出獨佔地覆蓋相關頻譜頻寬且因此被最大削減的情況。
可能將複數個建構方塊170組合並組態成使得到數個轉置級之臨界取樣轉置器系統。在此種系統中，建構方塊170之一或多個模組171-174可能在使用不同轉置級之該等建構方塊之間分享。典型地，當至共同分析濾波器庫301的輸入訊號可能相關於需要最大輸入訊號頻寬之轉置器建構方塊170而受最大削減的同時，使用共同分析濾波器庫301的系統，如圖3之本文中所概述的，可能具有來自合成濾波器庫303-1、...、303-P之最大削減輸出訊號。使用共同合成濾波器庫404的系統，如圖4之本文中所概述的，可能具有至分析濾波器庫401-1、...、401-P之最大 削減輸入訊號，並也可能具有來自共同合成濾波器庫404的最大削減輸出訊號。概述於圖2之本文中的該系統，具有至該等分析濾波器庫的最大削減輸入訊號及來自該等合成濾波器庫之最大削減輸出訊號二者為佳。在此情形中，該系統的結構可能僅係並列的複數個轉置器建構方塊170。當至共同分析濾波器庫501之輸入訊號可能相關於該訊號受最大削減的同時，其中該轉置級需要最大輸入訊號頻寬，使用共同分析濾波器庫501及共同合成濾波器庫504的系統，如圖5a之本文中所概述的，典型地具有來自該共同合成濾波器庫504的最大削減輸出訊號。針對此系統，方程式(7)中的轉置因子T係以在圖5a、5b、及5c之本文中概述的因子F置換。應注意圖2之加總單元202及圖3的304，在上述場景中可能被組態成管理並組合來自轉置器建構方塊合成濾波器庫的臨界取樣次頻帶訊號。在實施例中，該等加總單元可能包含其後組合該等次頻帶訊號的QMF分析濾波器庫或其後將該等訊號相加之時域重取樣及調變單元。
在本文件中，已描述容許使用共同分析濾波器庫及共同合成濾波器庫的多轉置方案及系統。為致能共同分析及合成濾波器庫的使用，已描述包含從多分析次頻帶至合成次頻帶之映射的預先非線性處理方案。由於使用共同分析濾波器庫及共同合成濾波器庫，相較於聚焦轉置方案，該多轉置方案可能以已減少計算複雜性實作。換言之，諧波HFR方法的計算複雜性經由致能用於數個諧波轉置器之分 析及合成濾波器庫對的分享，或藉由一或數個諧波轉置器結合昇取樣器而大幅降低。
此外，已描述包含多轉置之HFR法的各種組態。尤其，已描述複雜性降低之HFR法的組態，彼等操作臨界降取樣訊號。該等已概述方法及系統可能使用在各種解碼裝置中，例如在多媒體接收器、視訊/音訊機上盒、行動裝置、音訊播放器、視訊播放器等中。
描述於本文件中之用於轉置及/或高頻重構的該等方法及系統可能實作為軟體、韌體、及/或硬體。特定組件可能，例如實作為在數位訊號處理器或微處理器上運作之軟體。其他組件可能，例如實作為硬體及/或特定應用積體電路。在所描述之方法及系統中遇到的該等訊號可能儲存在媒體中，諸如隨機存取記憶體或光學儲存媒體。彼等可能經由網路轉移，諸如無線電網路、衛星網路、無線網路、或有線網路，例如，網際網路。使用描述於本文件中之該等方法及系統的典型裝置係用於儲存及/或演奏音訊訊號的可攜式電子裝置或其他消費性裝備。該等方法及系統也可能使用在電腦系統中，例如網際網路網頁伺服器、其儲存及提供用於下載之音訊訊號，例如音樂訊號。

Claims (10)

  1. 一種組態成從訊號的低頻成份產生該訊號的高頻成份的系統，該系統包括：-分析濾波器庫，被組態為從該訊號的該低頻成份提供分析次頻帶訊號群組；其中該分析次頻帶訊號群組包含至少兩分析次頻帶訊號；-非線性處理單元，被組態為從該分析次頻帶訊號群組決定合成次頻帶訊號群組；其中該非線性處理單元被組態以從該分析次頻帶訊號群組的第k個分析次頻帶訊號及第(k+1)個分析次頻帶訊號，決定該合成次頻帶訊號群組的第n個合成次頻帶訊號；其中該第n個合成次頻帶訊號的相位被決定為由第一整數相位乘數所縮放的該第k個分析次頻帶訊號的相位及由第二整數相位乘數所縮放的該第(k+1)個分析次頻帶訊號的相位的總和；其中該第一與第二整數相位乘數係不同；及-合成濾波器庫，被組態以根據該合成次頻帶訊號群組，產生該訊號的該高頻成份。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中：-該分析濾波器庫具有數量LA的分析次頻帶，其中LA>1，k是分析次頻帶索引，具有k=0、...、LA-1；以及-該合成濾波器庫具有數量LS的合成次頻帶，其中LS>0，n是合成次頻帶索引，具有n=0、...、LS-1。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之系統，其中該分析次頻帶的數量LA等於該合成次頻帶的數量LS。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中：-該分析濾波器庫具有△f的頻率解析度；及-該合成濾波器庫具有F△f的頻率解析度，具有F為解析度因子，F≧1。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中：-該非線性處理單元為第一非線性處理單元；-該合成次頻帶訊號群組為第一合成次頻帶訊號群組；-該非線性處理單元被組態以使用第一轉置級P1從該分析次頻帶訊號群組決定該第一合成次頻帶訊號群組；-該系統包含第二非線性處理單元，被組態以使用第二轉置級P2，從該分析次頻帶訊號群組，決定第二合成次頻帶訊號群組；-該系統包含組合單元，被組態以組合該第一與該第二合成次頻帶訊號群組；藉以得到合成次頻帶訊號的組合群組；及-該合成濾波器庫被組態以由該合成次頻帶訊號的組合群組，產生該訊號的該高頻成份。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該第一轉置級P1與該第二轉置級P2為不同。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該組合單元被組態以將對應於重疊頻率範圍的該第一與該第二合成次頻帶訊號群組的合成次頻帶訊號疊合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更包含：-核心解碼器，被組態以將編碼位元串流轉換為該訊號的該低頻成份；-分析正交鏡相濾波器庫，稱為QMF庫，被組態以將該高頻成份轉換為複數QMF次頻帶訊號；-高頻重構處理模組，被組態以修改該等QMF次頻帶訊號；及-合成QMF庫，被組態以從已修改QMF次頻帶訊號產生已修改高頻成份。
  9. 一種由訊號的低頻成份來產生該訊號的高頻成份的方法，該方法包含：-由該訊號的該低頻成份，來提供分析次頻帶訊號群組；其中該分析次頻帶訊號群組包含至少兩分析次頻帶訊號；-由該分析次頻帶訊號群組，決定合成次頻帶訊號群組，使得該合成次頻帶訊號群組的第n個合成次頻帶訊號係由該分析次頻帶訊號群組的第k個分析次頻帶訊號與第(k+1)分析次頻帶訊號所決定；其中該第n個合成次頻帶訊號的相位被決定為由第一整數相位乘數所縮放的該第k個分析次頻帶訊號的相位及由第二整數相位乘數所縮放的該第(k+1)個分析次頻帶訊號的相位的總和；其中該第一與第二整數相位乘數係不同；及-根據該合成次頻帶訊號群組，產生該訊號的該高頻成份。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中：-該分析次頻帶訊號群組係使用分析濾波器庫由該低頻成份產生；及-該高頻成份係使用合成濾波器庫由該合成次頻帶訊號群組產生。
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