用于從hoa信號的系數(shù)域表示產(chǎn)生所述hoa信號的混合的空間/系數(shù)域表示的方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于從Η0Α信號的系數(shù)域表示產(chǎn)生所述Η0Α信號的混合的空間/ 系數(shù)域表示的方法和設備，其中，Η0Α信號的數(shù)目能夠是可變的。
【背景技術】
[0002] 被表示為Η0Α的高階Ambisonics(高保真度立體聲響復制）是對二維或三維聲場 的數(shù)學描述。聲場可以通過麥克風陣列捕捉，從合成聲源設計，或者可以是這二者的組合。 Η0Α可以被用作針對二維或三維環(huán)繞聲的傳送格式。與基于擴音器的環(huán)繞聲表示相比，Η0Α 的優(yōu)點在于在不同擴音器布置上再現(xiàn)聲場。因此，Η0Α適于通用音頻格式。
[0003] 通過Η0Α階確定Η0Α的空間分辨率。該階定義描述聲場的Η0Α信號的數(shù)目。存在 針對Η0Α的兩種表示，它們被分別稱為空間域和系數(shù)域。在通常情況下，Η0Α最初在系數(shù)域 中表示，并且這種表示可以通過矩陣乘法（或變換）被轉(zhuǎn)換到空間域，如EP2469742A2中 的描述?？臻g域包括與系數(shù)域中相同的信號數(shù)目。然而，在空間域中，每個信號與方向相關， 其中，方向均勾地分布在單位球體上。這有利于分析Η0Α表不的空間分布。系數(shù)域表不以 及空間域表示都是時間域表示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在下文中，基本上，目的在于盡可能地使用空間域用于Η0Α表示的PCM傳輸，以針 對每個方向提供相同的動態(tài)范圍。這意味著在空間域中的Η0Α信號的PCM樣本必需被歸一 化到預定義的值范圍中。然而，這種歸一化的缺點在于：空間域中的Η0Α信號的動態(tài)范圍比 系數(shù)域中的小。這是由于從系數(shù)域信號產(chǎn)生空間域信號的變換矩陣而造成的。
[0005] 在一些應用中，在系數(shù)域中傳輸Η0Α信號，例如在EP13305558. 2中描述的處理 中，在系數(shù)域中傳輸所有信號，因為常數(shù)個Η0Α信號和可變數(shù)目的額外Η0Α信號將被傳輸。 但是，如以上提到的且在EP2469742A2中所示，系數(shù)域中的傳輸不是很有益的。作為解決 方案，可以在空間域中傳輸常數(shù)個Η0Α信號，并且在系數(shù)域中僅傳輸可變數(shù)目的額外Η0Α信 號。在空間域中的額外Η0Α信號的傳輸是不可能的，因為時變數(shù)目的Η0Α信號將導致時變 的系數(shù)到空間域變換矩陣，并且可能在所有的空間域信號中發(fā)生不連續(xù)性，這對于PCM信 號的后續(xù)感知編碼而目是欠佳的。
[0006] 為了確保這些額外Η0Α信號的傳輸而不超過預定義的值范圍，可以使用可逆的歸 一化處理，該處理被設計為防止這種信號不連續(xù)性，并且還實現(xiàn)逆參數(shù)的高效傳輸。
[0007] 關于針對PCM編碼的兩個Η0Α表示的動態(tài)范圍和Η0Α信號的歸一化，可以在下文 中得出這種歸一化應該在系數(shù)域中發(fā)生還是在空間域中發(fā)生。
[0008] 在系數(shù)時域中，Η0Α表示包括連續(xù)幀的N個系數(shù)信號dn(k)，n= 0，-·，Ν-1，其中， k表示樣本索引，η表示信號索引。
[0009] 這些系數(shù)信號被收集在矢量d(k) = [dQ(k)，"·，(1Ν100]Τ，以獲得緊湊的表示。
[0010] 通過在EP12306569. 0中定義的NXN變換矩陣來執(zhí)行到空間域的變換：
[0011]
[0012] 見結(jié)合方程（21)和（22)描述的Ξ_的定義。
[0013] 從w(k) =ΨΜ(1〇 ⑴獲得空間域矢量w(k) = [w0(k)，…，wNΜ)]'其中，Ψ1 是矩陣Ψ的逆矩陣。
[0014] 通過d(k) =Ww(k) (2)執(zhí)行從空間域到系數(shù)域的逆變換。
[0015] 如果在一個域中定義了樣本的值范圍，則變換矩陣Ψ自動地定義另一個域的值 范圍。在下文中省略第k個樣本的項（k)。
[0016] 由于實際在空間域中再現(xiàn)Η0Α表示，因此在該域中定義值范圍、響度和動態(tài)范圍。 由PCM編碼的比特分辨率來定義動態(tài)范圍。在該應用中，"PCM編碼"意味著將浮點表示樣 本轉(zhuǎn)換為定點標記的整數(shù)表示樣本。
[0017] 對于Η0Α表示的PCM編碼，必須將N個空間域信號歸一化到-1彡wn< 1的值范 圍中，從而它們可以被擴大到最大PCM值W_并被四舍五入為定點整數(shù)PCM標記w'n = [wnW_]⑶。
[0018] 注：這是一般化的PCM編碼表示?？梢酝ㄟ^矩陣Ψ的無窮范數(shù)來計算系數(shù)域的樣 本的值范圍，其中，矩陣Ψ通過丨U= kA-wJ(4 )來定義，并且空間域中 的最大絕對值W_= 1到-1 |Ψ| | "dn< | |Ψ| | " 。由于對于使用的矩陣Ψ的 定義的I|Ψ| 大于'1'，因此九的值范圍增加。
[0019] 倒數(shù)意味著在系數(shù)域中對信號的PCM編碼需要通過| |ψ| |"的歸一化，因 為-1 <dn/| |ψ| |"< 1。然而，該歸一化減小了系數(shù)域中的信號的動態(tài)范圍，這會導致較 低的信號-量化噪聲比。因此，優(yōu)選空間域信號的PCM編碼。
[0020] 本發(fā)明要解決的問題在于如何使用歸一化在系數(shù)域中傳輸空間域的期望的Η0Α 信號的部分，而不減小系數(shù)域中的動態(tài)范圍。此外，歸一化的信號不應包含信號級跳變，使 得它們可以在沒有跳變引起的質(zhì)量損失的情況下被感知編碼。通過在權利要求1和6中公 開的方法來解決該問題。在權利要求2和7中分別公開了利用這些方法的設備。
[0021] 原理上，本發(fā)明的產(chǎn)生方法適于從Η0Α信號的系數(shù)域表示產(chǎn)生所述Η0Α信號的混 合的空間/系數(shù)域表示，其中，所述Η0Α信號的數(shù)目能夠在連續(xù)的系數(shù)幀中隨時間變化，所 述方法包括以下步驟：
[0022] -將Η0Α系數(shù)域信號的矢量分離為具有常數(shù)個Η0Α系數(shù)的系數(shù)域信號的第一矢量、 和具有隨時間可變的數(shù)目個Η0Α系數(shù)的系數(shù)域信號的第二矢量；
[0023] -通過將系數(shù)域信號的所述矢量乘以變換矩陣的逆矩陣，來將系數(shù)域信號的所述 第一矢量變換為空間域信號的相應矢量；
[0024] -對空間域信號的所述矢量進行PCM編碼以得到PCM編碼的空間域信號的矢量；
[0025] -通過歸一化因子對系數(shù)域信號的所述第二矢量進行歸一化，其中，所述歸一化是 針對系數(shù)域信號的所述第二矢量的Η0Α系數(shù)的當前值范圍進行的自適應歸一化，并且在所 述歸一化中，用于矢量的HOA系數(shù)的可用值范圍未被超出，并且在所述歸一化中，均勻連續(xù) 轉(zhuǎn)移函數(shù)被應用于當前第二矢量的系數(shù)，以將該矢量中的增益從前一第二矢量中的增益連 續(xù)地改變?yōu)楹笠坏诙噶恐械脑鲆妫⑶宜鰵w一化提供用于相應解碼器側(cè)的去歸一化的 邊信息；
[0026] -對歸一化后的系數(shù)域信號的所述矢量進行PCM編碼，以得到PCM編碼和歸一化后 的系數(shù)域信號的矢量；
[0027] -對PCM編碼的空間域信號的所述矢量與PCM編碼和歸一化后的系數(shù)域信號的所 述矢量進行復用。
[0028] 原理上，本發(fā)明的產(chǎn)生設備適于從Η0Α信號的系數(shù)域表示產(chǎn)生所述Η0Α信號的混 合的空間/系數(shù)域表示，其中，所述Η0Α信號的數(shù)目能夠在連續(xù)的系數(shù)幀中隨時間變化，所 述設備包括：
[0029] -適于將Η0Α系數(shù)域信號的矢量分離為具有常數(shù)個Η0Α系數(shù)的系數(shù)域信號的第一 矢量、和具有隨時間可變的數(shù)目（K)個Η0Α系數(shù)的系數(shù)域信號的第二矢量的裝置；
[0030] -適于通過將系數(shù)域信號的所述矢量乘以變換矩陣的逆矩陣，來將系數(shù)域信號的 所述第一矢量變換為空間域信號的相應矢量的裝置；
[0031] -適于對空間域信號的所述矢量進行PCM編碼以得到PCM編碼的空間域信號的矢 量的裝置；
[0032] -適于通過歸一化因子對系數(shù)域信號的所述第二矢量進行歸一化的裝置，其中，所 述歸一化是針對系數(shù)域信號的所述第二矢量的Η0Α系數(shù)的當前值范圍進行的自適應歸一 化，并且在所述歸一化中，用于矢量的Η0Α系數(shù)的可用值范圍未被超出，并且在所述歸一化 中，均勻連續(xù)轉(zhuǎn)移函數(shù)被應用于當前第二矢量的系數(shù)，以將該矢量中的增益從前一第二矢 量中的增益連續(xù)地改變?yōu)楹笠坏诙噶恐械脑鲆妫⑶宜鰵w一化提供用于相應解碼器側(cè) 的去歸一化的邊信息；
[0033] -適于對歸一化后的系數(shù)域信號的所述矢量進行PCM編碼，以得到PCM編碼和歸一 化后的系數(shù)域信號的矢量的裝置；
[0034] -適于對PCM編碼的空間域信號的所述矢量與PCM編碼和歸一化后的系數(shù)域信號 的所述矢量進行復用的裝置。
[0035] 原理上，本發(fā)明的解碼方法適于對編碼Η0Α信號的混合的空間/系數(shù)域表示進行 解碼，其中，所述Η0Α信號的數(shù)目能夠在連續(xù)的系數(shù)幀中隨時間變化，并且其中編碼Η0Α信 號的所述混合的空間/系數(shù)域表示根據(jù)上述發(fā)明的產(chǎn)生方法而產(chǎn)生，所述解碼包括以下步 驟：
[0036] -對PCM編碼的空間域信號和PCM編碼和歸一化后的系數(shù)域信號的所述復用矢量 進行解復用；
[0037] -通過將PCM編碼的空間域信號的所述矢量乘以所述變換矩陣，將PCM編碼的空間 域信號的所述矢量變換為系數(shù)域信號的相應矢量；
[0038] -對PCM編碼和歸一化后的系數(shù)域信號的所述矢量進行去歸一