ES2631906T3

Apparatus and method for generating audio subband values and apparatus and method for generating time-domain audio samples

Abstract

An apparatus intended to generate complex audio subband values ​​in audio subband channels, comprising: an analysis window generator (110) for generating a window of a frame (120) of temporary domain audio input samples, which are arranged in a time sequence that extends from an early sample to a late sample, using a analysis window function (190) comprising a sequence of window coefficients in order to obtain window samples, said analysis window function (190) being composed of a first group (200) of window coefficients, which comprise a first part of the sequence of window coefficients, and a second group (210) of window coefficients, which it comprises a second part of the window coefficient sequence, the first part comprising less window coefficients than the second part, so that a global energy value of the window coefficients in the first part is greater than a global energy value of the window coefficients of the second part, the first group of window coefficients being used to generate the late sample window in the temporal domain and using the second group of window coefficients to generate the window of early samples in the temporal domain, configuring the analysis window generator to function following the equation: ** Formula ** where zi, n is a sample in the real value window corresponding to the block index i and the sample index n of a frame, the value xi, n being an audio input sample in the time domain of value real corresponding to the block index i and the sample index n, where w contains real value window coefficients of the window analysis function, and where N is a parameter that designates the number of samples in a block; and a calculator (170) for calculating the audio subband values ​​based on the window samples, said calculator (170) comprising a time / frequency converter adapted to generate the audio subband values, so that all subband values based on a frame (150) of window samples form a spectral representation of the window samples of the frame (150) of window samples, and adapting said time / frequency converter to generate audio subband values ​​of complex value, and configuring said calculator to function governed by the equations ** Formula ** where k, an index of spectral coefficients or band index, an integer in the range 0 <= k <N, where XReal, i, k and Ximag, i, k represent the real part and the imaginary part of an audio subband value of complex value corresponding to the block index i and the index of spectral coefficients k, and being not a parameter representing an index option, and so that the intended apparatus To generate the audio subband values ​​of complex value in the audio subband channels is a bank of analysis filters.

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  1. 1
    ES 2 631 906 T3 Reivindicaciones 1. Aparato destinado a generar valores de subbanda de audio de valor complejo en canales de subbanda de audio, que comprende:un generador de ventanas de análisis (110) para generar una ventana de una trama (120) de muestras de entrada de audio de dominio temporal, que se disponen en una secuencia temporal que se extiende desde una muestra temprana a una muestra tardía, utilizando una función de ventana de análisis (190) que comprende una secuencia de coeficientes de ventana a fin de obtener muestras en ventana, dicha función de ventana de análisis (190) estando compuesta de un primer grupo (200) de coeficientes de ventana, que comprenden una primera parte de la secuencia de coeficientes de ventana, y de un segundo grupo (210) de coeficientes de ventana, que comprende una segunda parte de la secuencia de coeficientes de ventana, la primera parte comprendiendo menos coeficientes de ventana que la segunda parte, de modo que un valor de energía global de los coeficientes de ventana en la primera parte es superior a un valor de energía global de los coeficientes de ventana de la segunda parte, utilizándose el primer grupo de coeficientes de ventana para generar la ventana de muestras tardías en el dominio temporal y utilizándose el segundo grupo de coeficientes de ventana para generar la ventana de muestras tempranas en el dominio temporal, configurándose el generador de ventanas de análisis para funcionar rigiéndose por la ecuación: w(10N - 1 - n) x Jn for 0 n 10 · N , siendo z¡, „ una muestra en ventana de valor real correspondiente al índice de bloque I y al índice de muestra n de una trama, siendo el valor x¡, „ es una muestra de entrada de audio en el dominio temporal de valor real correspondiente al índice de bloque I y al índice de muestra n, siendo w contiene coeficientes de ventana de valor real de la función de análisis de ventana, y siendo N es un parámetro que designa el número de muestras en un bloque;y una calculadora (170) para calcular los valores de subbanda de audio basándose en las muestras en ventana, comprendiendo dicha calculadora (170) un convertidor tiempo/frecuencia adaptado para generar los valores de subbanda de audio, de modo que todos los valores de subbanda basados en una trama (150) de muestras en ventana forman una representación espectral de las muestras en ventana de la trama (150) de muestras en ventana, y adaptando dicho convertidor de tiempo/frecuencia para generar valores de subbanda de audio de valor complejo, y configurando dicha calculadora para funcionar rigiéndose por las ecuaciones: siendo k, un índice de coeficientes espectrales o índice de banda, un número entero en el rango 0 k N, donde XR ea i, ¡ ,k y X¡ ma g, ¡, k representan la parte real y la parte imaginaria de un valor de subbanda de audio de valor complejo correspondiente al índice de bloque i y al índice de coeficientes espectrales k, y siendo no un parámetro representando una opción de índice, y de modo que el aparato destinado a generar los valores de subbanda de audio de valor complejo en los canales de subbanda de audio es un banco de filtros de análisis.
  2. 2
    Aparato (300) destinado a generar muestras de audio de valor real en el dominio temporal, que comprende:una calculadora (310) para calcular una secuencia (330) de muestras intermedias en el dominio temporal a partir de valores de subbanda de audio en canales de subbanda de audio, dicha secuencia comprendiendo muestras tempranas intermedias en el dominio temporal y muestras tardías en el dominio temporal, dicha calculadora (310) comprendiendo un convertidor tiempo/frecuencia adaptado para generar la secuencia de muestras intermedias en el dominio temporal, de modo que los valores de subbanda de audio proporcionados a la calculadora (310) forman una representación espectral de la secuencia de muestras intermedias en el dominio temporal, y dicho convertidor tiempo/frecuencia estando adaptado para generar la secuencia de muestras intermedias en el dominio temporal basándose en valores de subbanda de audio de valor complejo;ES 2 631 906 T3 configurándose la calculadora para que funcione rigiéndose por la ecuación: z j - Re al, i, k k=Q (π / / 1 — (η + n n I k + — °\ 2 hn agj.ti ' í 1 sin —(n + n n ) k + — N °l 2 \\ para 0 n 10 N, siendo x’¡, „ una muestra Intermedia en el dominio temporal de una trama correspondiente al índice de muestra n y al índice de bloque I, siendo N es un número entero que designa la longitud de un bloque, de modo que XR ea i,¡,ky X¡mag,¡,k representan la parte real y la parte Imaginarla de un valor de subbanda de audio de valor complejo correspondiente al índice de bloque I y al índice de coeficientes espectrales k, siendo no un parámetro que representa una opción de índice, y siendo N un parámetro que designa el número de muestras por bloque;un generador de ventanas de síntesis (360) para generar la ventana de la secuencia (330) de muestras Intermedias en el dominio temporal utilizando una función de ventana de síntesis (370) que comprende una secuencia de coeficientes de ventana a fin de obtener muestras en ventana Intermedias en el dominio temporal, dicha función de ventana de síntesis (370) estando compuesta de un primer grupo (420) de coeficientes de ventana, que comprenden una primera parte de la secuencia de coeficientes de ventana, y de un segundo grupo (430) de coeficientes de ventana, que comprende una segunda parte de la secuencia de coeficientes de ventana, la primera parte comprendiendo menos coeficientes de ventana que la segunda parte, de modo que un valor de energía global de los coeficientes de ventana en la primera parte es superior a un valor de energía global de los coeficientes de ventana de la segunda parte, utilizándose el primer grupo de coeficientes de ventana para generar la ventana de muestras tardías en el dominio temporal y utilizándose el segundo grupo de coeficientes de ventana para generar la ventana de muestras tempranas en el dominio temporal, configurándose el generador de ventanas de síntesis para funcionar rigiéndose por la ecuación: z x ¿ i,n w(ri x' in for 0 n 10 · N en la que z’¡, n es el valor de una muestra Intermedia en el dominio temporal en ventana correspondiente al índice de muestra n y al índice de bloque I de una trama, y en la que w(n) es un coeficiente de ventana de valor real de la función de ventana de síntesis ;y una etapa de salida de un adlclonador de superposición (400) para procesar las muestras Intermedias en ventana en el dominio temporal a fin de obtener las muestras en el dominio temporal, dicha etapa de salida de un adlclonador de superposición estando configurada para funcionar rigiéndose por la ecuación: OU ^i,n ~ Z i,n + Z i-\,n + N +Z i-2,u + 2N+ Z i-3.n + 3N +Z ¡-4,„ + 4Ν + Ζ »-5, ii+SN + Z' : ΐ-β,η + βΝ + Z ',-2. íi + TN i-S.n + SN +z'. ¡-9.H+9N para 0 η N en la que out¡, n representa una muestra de valor real en el dominio temporal correspondiente al índice de muestra n y al índice de bloque I, y de modo que el aparato destinado a generar las muestras de audio en el dominio temporal de valor real es un banco de filtros de síntesis.
  3. 3
    Método destinado a generar valores de subbanda de audio de valor complejo en canales de subbanda de audio, que comprende:la generación de una ventana de una trama de muestras de entrada de audio en el dominio temporal, que se disponen en una secuencia temporal que se extienden desde una muestra temprana hasta una muestra tardía, utilizando una función de ventana de análisis que está compuesta de un primer grupo (200) de coeficientes de ventana, que comprende una primera parte de la secuencia de coeficientes de ventana, y de un segundo grupo (210) de coeficientes de ventana, que comprende una segunda parte de la secuencia de coeficientes de ventana, la primera parte comprendiendo menos coeficientes de ventana que la segunda parte, de modo que un valor de energía global de los coeficientes de ventana en la primera parte es superior a un valor de energía global de los coeficientes de ventana de la segunda parte, utilizándose el primer grupo de coeficientes de ventana (200) para generar la ventana de muestras tardías en el dominio temporal y utilizándose el segundo grupo de coeficientes de ventana (210) para generar la ventanas de muestras tempranas en el dominio temporal, de modo que la generación de ventana se basa en la ecuación: z ín = w(10N - 1 - n) · x in for 0 n 10 · N , siendo z¡, n una muestra en ventana de valor real correspondiente al índice de bloque I y al índice de muestra n de una trama, siendo x¡, n una muestra de entrada de audio en el dominio temporal de valor real ES 2 631 906 T3 correspondiente al índice de bloque i y al índice de muestra n, donde w contiene coeficientes de ventana de valor real de la función de análisis de ventana, y siendo N un parámetro que designa el número de muestras en un bloque;calculándose los valores de subbanda de audio utilizando las muestras en ventana, el cálculo comprendiendo un convertidor tiempo/frecuencia, que convierte los valores de subbanda de audio, de modo que todos los valores de subbanda basados en una trama (150) de muestras en ventana forma una representación espectral de las muestras en ventana de la trama (150) de muestras en ventana, y de modo que el convertidor tiempo/frecuencia, que convierte los valores de subbanda de audio, comprende la generación de la secuencia de muestras intermedias en el dominio temporal basándose en valores de subbanda de audio de valor complejo, y el cálculo basándose en las ecuaciones: / siendo k, un índice de coeficientes espectrales o un índice de banda, un número entero en el rango 0 k N, de modo que XR ea i,¡,k y X¡ ma g,¡,k representan la parte real y la parte imaginaria de un valor de subbanda de audio de valor complejo correspondiente al índice de bloque i y al índice de coeficientes espectrales k, siendo no un parámetro que representa una opción de índice, y de modo que el método destinado a generar los valores de subbanda de audio de valor complejo en los canales de subbanda de audio se implementa mediante un banco de filtros de análisis.
  4. 4
    Método destinado a generar muestras de audio de valor real en el dominio temporal, que comprende:el cálculo de una secuencia de muestras intermedias en el dominio temporal a partir de valores de subbanda de audio en canales de subbanda de audio, dicha secuencia comprendiendo muestras tempranas intermedias en el dominio temporal y muestras tardías intermedias en el dominio temporal;el cálculo comprendiendo una conversión tiempo/frecuencia de los valores de subbanda de audio, de modo que los valores de subbanda forman una representación espectral de la secuencia de muestras intermedias en el dominio temporal;y de modo que la conversión tiempo/frecuencia comprende la generación de la secuencia de muestras intermedias en el dominio temporal basándose en valores de subbanda de audio de valor complejo;el cálculo basándose en la ecuación: X , para 0 n 10 N, siendo x’¡, n una muestra intermedia en el dominio temporal de una trama correspondiente al índice de muestra n y al índice de bloque i, siendo N un número entero que designa la longitud de un bloque, de modo que XR ea i,¡,k y X¡mag,¡,k representan la parte real y la parte imaginaria de un valor de subbanda de audio de valor complejo correspondiente al índice de bloque i y al índice de coeficientes espectrales k, siendo nO un parámetro que representa una opción de índice, y siendo N un parámetro que designa el número de muestras por bloque;la generación de la ventana de la secuencia de muestras intermedias en el dominio temporal utilizando una función de ventana de síntesis que comprende una secuencia de coeficientes de ventana a fin de obtener muestras en ventana intermedias en el dominio temporal, dicha función de ventana de síntesis estando compuesta de un primer grupo (420) de coeficientes de ventana, que comprende una primera parte de la secuencia de coeficientes de ventana, y de un segundo grupo (430) de coeficientes de ventana, que comprende una segunda parte de la secuencia de coeficientes de ventana, la primera parte comprendiendo menos coeficientes de ventana que la segunda parte, de modo que un valor energético global de un coeficiente de ventana en la primera parte es superior a un valor energético global de un coeficiente de ventana de la segunda parte, utilizándose el primer grupo de coeficientes de ventana para la generación de la ventana de las muestras tardías en el dominio temporal, y utilizándose el segundo grupo de coeficientes de ventana (420) para la generación de la ventana de las muestras tempranas intermedias en el dominio temporal, de modo que la generación de ventana se basa en la ecuación: z' ln = ' x 'i,n f° r 0 n 10 · Λ7 ES 2 631 906 T3 en la que ζ’Ι,η es el valor de la muestra Intermedia en ventana en el dominio temporal que corresponde al índice de muestra n y al índice de bloque I de una trama, y en la que w(n) es un coeficiente de ventana de valor real de la función de ventana de síntesis ;y una adición de superposición de las muestras Intermedias en ventana en el dominio temporal a fin de obtener las muestras en el dominio temporal, dicha adición de superposición basándose en la ecuación: I+Z': ,+z'. ί-Ι,η + Ν^ i-2,n + 2N ' i-l.ii+lN ' i-4,» + 4N + Z i-6,n+6N+ Z i-1.n + TN +Z i- ,ii + ZN +Z i-9,n + 9N +z', ¡-5.H + 5N para 0 η N en la que outl.n representa una muestra de valor real en el dominio temporal correspondiente al índice de muestra n y al índice de bloque I, y de modo que el método destinado a generar las muestras de audio en el dominio temporal de valor real se ¡mplementa mediante un banco de filtros de síntesis.
  5. 5
    Programa con un código de programación para la Implementación, si se ejecuta en un procesador, de un método según la reivindicación 3 o según la reivindicación 4. ES 2 631 906 T3 FIG 1 mo 220 ES 2 631 906 T3 FIG2A 300 ES 2 631 906 T3 FIG 2B tzj~ 440 ES 2 631 906 T3 FIG 3 ES 2 631 906 T3 FIG 4 ES 2 631 906 T3 FIG 5 ES 2 631 906 T3 ’CO LO Ω_ O C ’ω O O +-» D D O O O S O Ll O O - Π5 Q. •I J ? D O _O O S O to C5 ES 2 631 906 T3 FIG 7A ES 2 631 906 T3 FIG 7B 160-2 160-4 160-6 160-8 160-10 160-1 ( 160-3 ( 160-5 ( 160-7 ( 160-9 ( ES 2 631 906 T3 FIG 7C ES 2 631 906 T3 FIG8A 100 ES 2 631 906 T3 FIG 8B 101 ES 2 631 906 T3 FIG 8C 102 ES 2 631 906 T3 FIG8D 103 ES 2 631 906 T3 FIG 9A S400 S410 S420 S430 S440 S450 Ξ460 S470 S480 función [y, estado] = ldfb80 (x, estado) % búfer actualización estado (640-64+(1:64)} = x;% ventana aplicación win_ana = ldfb80„win;% asume las últimas muestras alineadas a la derecha del búfer x_win_orig - state. W w¡n_ana;% preparar bloque de x_stack = Igualar (X WID Or¡g,128,5), % cambio de signo x_stack(:,2:2:4)) = -x_stackf: I 2;2:4»;% colapsar bloque de x_stack = sum(-x_stack(end:-1:1 ,:),2)’;% FFT impar de datos con ventanas temp = fft( x_stack. *exp(-1 ΐ *p i * (0:128-1 )/128)};% posterior giro nt = (64+1)/2 y = 2conj (temp (1:64) ?exp(-2¡*pl”((0:64-1) +0.5)*m/128))·, % búfer de desplazamiento — (1:640-64)= (64+(1:640-64));104 ES 2 631 906 T3 FIG 9B S40Ó' S412 S420 función [y, estado] = ldfb80 (x, estado) i % búfer actualización State (320-32+(1:32)) = x;% ventana aplicación win_ana = ldfb80jv¡n();win_ana = (win_ana (1:2:end) + w¡n_ana (2:2:end))/2;% asume las últimas muestras alineadas a la derecha del búfer S430’ x _ Wfn _ orf 0 wm ana: S44D % preparar bloque de x.stack = igualar ( X _ W ¡ n _orig ,64,5)j % cambio de signo 545 θ x_stack(:, (2:2:4)) = -x_stack{:, (2:2:4));X % colapsar bloque de xstack = sum(-x_stack(end 1:1,:) r 2}’: % FFT impar de datos con ventanas tenp = fft( x_slack.*exp(-1 ¡*p¡ * (0:64-1 )/64));S470’ % posterior giro m = (32+1)/2 $ 4 80* 7 = 2*conj (temp (1:32) .*exp(-2i*p¡*((0:32-1)+0.5)*nV64));% búfer de desplazamiento ·«·· (1:320-32)= ·«·· (32+(1:320-32)): 105 ES 2 631 906 T3 FIG10A S500 S510 función [y, estado] = ldfb80 (x, estado) % previo giro m = (64+1)/2;. temp = 0.5*conj (x).*exp( (2i*p¡*((0:64-1)+0.5)*m/128));% simetría impar temp = [temp conj (temp (64:-1:1))): S520 S53O S540 S550 S560 % FFT impar y_J nl = real (¡ffl (temp) .* exp(l*p¡*(0:128-1 )/128)): % expandir dato;alternar cambio de y_knl = -y_knl (128:-1:1);tmp = [y_knl -y_knl y_knl -y_Rni y_knl] % ventana síntesis r w¡n_ana - ld1b80_win;w¡n syn = win_ana(end:-1:1);% ventana aplicación tmp = tmp.*winsys;% búfer actualización ' (640-64+(1:64)) = 0;+ tmp;estado — estado S570 S580 % obtener salida y — ~..d. % búfer de desplazamiento estad ° (1:640-64) = estad ° (64+1:640);106 ES 2 631 906 T3 FIG10B S500' S510’ S520’ S530' S542 S550 S560' S570* S580 1 función [y, estado] = ldfb80 (x, estado) % previo giro m = (32+1)/2: temp = 0.5*conj (x).‘exp( (2¡*pi*((0:32-1)+0.5)*m/64));% simetría impar temp = [temp conj (temp (32:-1:1 ))j;% FFT impar y_knl - real {¡fft {temp) .* exp í *pi* (0:64-1 )/64)): % expandir dato;alternar cambio de y_knl = -yjnl {64:-1:1): tmp = [y_knl -y_knl y_knl -y^knl y_knlj’¡ % ventana síntesis wínana = ldfbSQ_w¡n;wín^syn = win_ana(end:-1:1);w¡n_syn = (win_syn(1:2:end)+wfn_syn(2:2:end))/2;% ventana aplicación tmp = tmp,*wín_sys;% búfer actualización — ¢320-32+(1:32)) = 0: estado = -J- tfílp;% obtener salida y= · !, ' ίο (1:32): % búfer de desplazamiento estad» (1:320-64) = estad ° (32+1:320): 107 ES 2 631 906 T3 u_ O _l E o O (Z) 3 C (Λ (0 (0 c C (0 (0 +-» +-» c c D D f Comparación: Ventana del banco de filtros con retardo bajo modulado complejo (CMLDFB) con respecto a la ventana sinusoidal muestras 108 ES 2 631 906 T3 O σ ro σ o o ’c? o σ cü o c o o /) o o o c (ü X2 ó σ (ü c (ü +J c o o (ü FIG12 ω fO ω D E o CM r— 109 ES 2 631 906 T3 FIG13 prniugeiAi c '2 ’o Ό O E o o o o '3 LO O c '2 Ό (Λ O Q. O Q. ω o .c o o o r^. O C Ό o £ r*o 0 P*110 ES 2 631 906 T3 FIG 14A Codee Fuente de retardo retardo [muestras 1 retardo [ms] AAC-LD +SBR MDCT/IMDCT/ superposición QMF SBR doble frecuencia 960.2 577 384 40 12 8 2881 60 AAC-ELD LD-MDCT/LD-IMDCT/ superposición CLDFB SBR doble frecuencia 720.2 64 0 30 1 1504 31 . . FIG 14B retardo [muestras] retardo [ms] Retardo global [ms] LD-MDCT + LD-IMDCT 720*2 muestra 30 ms QMF 2*288= 576 muestras 12 ms 42 ms CLDFB 2*32= muestras 1.3 ms 31.3 ms 111 ES 2 631 906 T3 FIG 15A Respuesta de la frecuencia 800 112 ES 2 631 906 T3 FIG 15B Respuesta de la frecuencia 113 ES 2 631 906 T3 Comparación: Distintas funciones de ventana con retardo global de 127 Omega/pi 114 ES 2 631 906 T3 FIG16B Omega/pi 115 ES 2 631 906 T3 Comparación: Simétrico con respecto a prototipo con retardo global de 383 Omega/pi 116 ES 2 631 906 T3 O Q. Ξ oo O c o D_ 117 ES 2 631 906 T3 Señal temporal original - (castagnettes -s¡02) Muestras temporales - índice de muestreo 44100 kHz 118