音頻信號處理的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的實施方式涉及音頻信號處理。具體而言，公開了一種用于處理時域音頻信號的方法。該方法包括對所述時域音頻信號進行濾波，以獲得時域濾波信號。該方法還包括將所述時域音頻信號與所述時域濾波信號相減，以獲得與所述時域濾波信號互補的時域互補信號，從而獲得多個頻帶的所述時域音頻信號。還公開了相應(yīng)的系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品。
【專利說明】
音頻信號處理
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明總體上涉及音頻信號處理，更具體地，涉及用于處理時域音頻信號的方法 和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了對音頻信號進行增強處理或者查看音頻信號的特定頻帶的特性，通常需要首 先將該音頻信號的頻率分成多個頻帶。然后，利用各種音頻增強算法，例如動態(tài)均衡、響度 補償、噪聲抑制等，對音頻信號的多個頻帶中的每個頻帶獨立地進行處理。通常采用等效矩 形帶寬（equivalent rectangular bandwidth, ERB)濾波器組將音頻信號的頻率分成多個 頻帶。
[0003] 由于上述增強處理操作實際上或多或少地等效于利用不同的濾波器對輸入的音 頻信號進行卷積，因此為了有效地實現(xiàn)該卷積操作，ERB濾波器組的傳統(tǒng)實現(xiàn)方式通常在很 大程度上依賴于頻域處理。在ERB濾波器組，輸入的時域音頻信號首先被分成加窗的非重 疊幀/重疊幀以及不加窗的非重疊幀/重疊幀，隨后采用快速傅里葉變換（FFT)將其轉(zhuǎn)換 成線性頻點。然后，將這些線性頻點組合成具有不同帶寬的不同ERB頻帶，以便進一步進行 增強處理。為了獲得處理后的時域信號，需要利用快速傅里葉逆變換（IFFT)將處理后的頻 點轉(zhuǎn)換回時域。這種實現(xiàn)方式固有地為多速率系統(tǒng)，并且很有可能在對個別頻點進行操作 期間引入諧波失真。此外，在ERB濾波器組的傳統(tǒng)實現(xiàn)方式中，輸入的樣本即頻點必須被組 成幀。這意味著不得不引入額外的幀延遲。
[0004] 由此，本領(lǐng)域中需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)完美重建和無諧波失真的音頻信號處理的解決 方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述以及其他潛在的問題，本發(fā)明提出一種用于處理時域音頻信號的方 法和系統(tǒng)。
[0006] 在一方面，本發(fā)明的實施方式提供了一種用于處理時域音頻信號的方法。該方法 包括：對所述時域音頻信號進行濾波，以獲得時域濾波信號；以及將所述時域音頻信號與 所述時域濾波信號相減，以獲得與所述時域濾波信號互補的時域互補信號，從而獲得多個 頻帶的所述時域音頻信號。這方面的實施方式還包括相應(yīng)的計算機程序產(chǎn)品。
[0007] 在另一方面，本發(fā)明的實施方式提供了一種用于處理時域音頻信號的系統(tǒng)。該系 統(tǒng)包括：濾波單元，被配置為對所述時域音頻信號進行濾波，以獲得時域濾波信號；以及相 減單元，被配置為將所述時域音頻信號與所述時域濾波信號相減，以獲得與所述時域濾波 信號互補的時域互補信號，從而獲得多個頻帶的所述時域音頻信號
[0008] 通過下文描述將會理解，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，能夠通過將時域音頻信號與時 域濾波信號相減而獲得與該時域濾波信號互補的時域互補信號。因而，時域濾波信號與時 域互補信號的總和嚴格地等于輸入的時域音頻信號。換言之，輸出信號的總和嚴格地等于 輸入信號，因而能夠?qū)崿F(xiàn)輸入信號的完美重建。此外，由于所有信號均以單一速率運行在時 域，意味著沒有像多速率系統(tǒng)那樣進行信號的下采樣和上采樣，因而不會引起諧波失真。本 發(fā)明的實施方式所帶來的其他益處將通過下文描述而清楚。
【附圖說明】
[0009] 通過參考附圖閱讀下文的詳細描述，本發(fā)明實施例的上述以及其他目的、特征和 優(yōu)點將變得易于理解。在附圖中，以示例而非限制性的方式示出了本發(fā)明的若干實施例，其 中：
[0010] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的用于處理時域音頻信號的方法的流程 圖；
[0011] 圖2示出適于實施根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的用于處理時域音頻信號的方法 的多級濾波器組；
[0012] 圖3示出用于圖2中第1級的示例構(gòu)建塊；
[0013] 圖4示意性地示出使音頻信號x(n)通過圖3所示構(gòu)建塊時的頻率響應(yīng)的幅度；
[0014] 圖5不出說明圖2中的某一級的輸入與輸出之間的關(guān)系的圖；
[0015] 圖6示出用于濾出圖5中的頻帶1的原型濾波器的幅度響應(yīng)；
[0016] 圖7示出圖6所示原型濾波器的內(nèi)插版本；
[0017] 圖8示出優(yōu)化后的濾波器及其原始對稱的線性相位濾波器的沖擊響應(yīng)；
[0018] 圖9-11示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例實施方式設(shè)計的濾波器組的特性；
[0019] 圖12示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的用于處理時域音頻信號的系統(tǒng)的框圖； 以及
[0020] 圖13示出適于實現(xiàn)本發(fā)明的示例實施方式的計算機系統(tǒng)的框圖。
[0021 ] 在各個附圖中，相同或?qū)?yīng)的標(biāo)號表相同或?qū)?yīng)的部分。
【具體實施方式】
[0022] 下面將參考附圖中示出的若干示例實施例來描述本發(fā)明的原理。應(yīng)當(dāng)理解，描述 這些實施例只是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好地理解進而實現(xiàn)本發(fā)明，而并非以任何方 式限制本發(fā)明的范圍。
[0023] 首先參照圖1，其示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的用于處理時域音頻信號的 方法100的流程圖。
[0024] 在步驟S101，對時域音頻信號進行濾波，以獲得時域濾波信號。根據(jù)本發(fā)明的實施 方式，所述時域音頻信號可以在某個頻率范圍內(nèi)。該頻率范圍可以預(yù)先定義，例如根據(jù)人類 聽覺特性或者模型來定義。例如，可以預(yù)先定義待處理的時域音頻信號在〇_24kHz范圍內(nèi)， 包括人類用戶對其敏感的20Hz-20kHz的頻率范圍。
[0025] 在步驟S102,將所述時域音頻信號與所述時域濾波信號相減，以獲得與所述時域 濾波信號互補的時域互補信號，從而獲得多個頻帶的所述時域音頻信號。
[0026] 由此，時域濾波信號與時域互補信號的總和嚴格地等于輸入的時域音頻信號。換 言之，輸出信號的總和嚴格地等于輸入信號，因而利用根據(jù)本發(fā)明實施方式的方法能夠?qū)?現(xiàn)輸入信號的完美重建。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，該方法進一步包括對所述時域濾波信號和所述時域互補 信號迭代地進行所述濾波和所述相減，以獲得期望數(shù)目的所述頻帶。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，期望數(shù)目的所述頻帶可以預(yù)先定義，例如根據(jù)人類聽覺 特性或者模型來定義。在某些實施方式中，通過將〇_24kHz的頻率范圍分成20個頻帶來獲 得期望數(shù)目的所述頻帶。例如，可以基于ERB頻率標(biāo)度（scale)來將0-24kHz的頻率范圍 分成20個頻帶。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，對時域音頻信號進行濾波包括對該時域音頻信號進行低 通濾波以獲得第一低通濾波信號，將時域音頻信號與時域濾波信號相減包括將該時域音頻 信號與該第一低通濾波信號相減，以獲得與該第一低通濾波信號互補的第一互補信號。具 體而言，在低通濾波中采用的通帶的截止頻率可以至少部分地基于期望獲得的頻帶來確 定，如下文所述。
[0030] 然后，在第一低通濾波信號和第一互補信號上迭代地進行所述濾波和所述相減， 直至獲得期望數(shù)目的頻帶。
[0031] 在下文中將參照圖2-11來詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于處理時域音頻 信號的方法。
[0032] 圖2示出了適于實施根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的用于處理時域音頻信號的 方法的多級濾波器組200。濾波器組200包括以樹形結(jié)構(gòu)布置的多個級，即第1級、第2 級......第M級。
[0033] 時域音頻信號x (n)被輸入到第1級。如上所述，時域音頻信號x (n)的頻率范圍 可以預(yù)先定義。例如，時域音頻信號x(n)可以在0-24kHz范圍內(nèi)。
[0034] 時域音頻信號x(n)被濾波器組200分成期望數(shù)目的頻帶的信號。所述期望數(shù)目 的頻帶例如可以為ERB頻帶或Bark頻帶。出于說明目的，下文中將以ERB頻帶為例進行描 述。
[0035] 具體而言，每個ERB頻帶的中心頻率可以通過如下等式來確定：
(等式1)
[0037] 其中f?表示每個ERB頻帶的中心頻率，B表示范圍在1到20內(nèi)的頻帶索引。
[0038] 表1示意性地示出了通過等式1獲得的20個ERB頻帶的相應(yīng)中心頻率。
[0040] 表 1
[0041] 應(yīng)當(dāng)注意，上面的示例僅僅是出于說明目的，在實施中可以采用任何其他適合的 頻率范圍和/或頻帶數(shù)目。例如，在〇_24kHz頻率范圍內(nèi)的輸入音頻信號可以基于Bark頻 率標(biāo)度被分成24個頻帶。應(yīng)當(dāng)理解，以Hz為單位的頻率與Bark頻率標(biāo)度之間的轉(zhuǎn)換是已 知的，因此在此省略其詳述。
[0042] 可以利用各種音頻增強算法對期望數(shù)目的頻帶中的每個頻帶獨立地進行處理。由 于所有信號均以單一速率在時域被處理，意味著沒有像多速率系統(tǒng)那樣進行信號的下采樣 和上采樣，因而利用所提出的方法不會引起諧波失真。
[0043] 第1級、第2級......第M級中的每一級包括具有相同結(jié)構(gòu)的一個或多個構(gòu)建塊。 圖3示出了用于圖2中第1級的示例構(gòu)建塊300。構(gòu)建塊300適于實施根據(jù)本發(fā)明的示例 實施方式的用于處理時域音頻信號的方法。
[0044] 構(gòu)建塊300包括濾波器301和減法器302。輸入的時域音頻信號x(n)經(jīng)濾波器 301濾波后產(chǎn)生時域濾波信號Hs。減法器302將時域音頻信號x(n)與時域濾波信號Hs相 減而產(chǎn)生與時域濾波信號Hs互補的互補信號He。
[0045] 根據(jù)一個實施方式，濾波器301被配置成低通濾波器，用于對時域音頻信號x(n) 進行低通濾波以產(chǎn)生第一低通濾波信號Hs。然后，減法器302將時域音頻信號x(n)與第一 低通濾波信號Hs相減而產(chǎn)生與第一低通濾波信號Hs互補的第一互補信號He。
[0046] 在一個具體實施例中，采用最大誤差最小化準(zhǔn)則（minimax criterion)將低通濾 波器301設(shè)計成有限長單位沖激響應(yīng)（FIR)濾波器，其中最大誤差最小化準(zhǔn)則也被稱為切 比雪夫準(zhǔn)則（Chebyshev criterion)。在該實施例中，輸入的時域音頻信號x(n)的全頻帶 (full-band)由低通濾波器301分成兩部分：頻帶1至頻帶15,以及頻帶16至頻帶20。低 通濾波器301的期望的通帶截止頻率基于頻帶15的中心頻率來確定。換言之，低通濾波 器301的期望的通帶截止頻率約為5543Hz。對于低通濾波器301而言，通帶和截止帶波紋 (ripple)均等于-30dB。而且，低通濾波器301被設(shè)計為具有線性相位特性。
[0047] 圖4示意性地示出了使時域音頻信號x(n)通過圖3所示（包括低通濾波器301 和減法器302的）構(gòu)建塊時的頻率響應(yīng)的幅度。如圖4所示，輸入的時域音頻信號x(n)通 過低通濾波器301和減法器302后產(chǎn)生標(biāo)記為401的第一低通濾波信號以及標(biāo)記為402的 第一互補信號，第一互補信號402與第一低通濾波信號401互補。從圖4中可以看出，第一 低通濾波信號401與第一互補信號402的總和恰好等于輸入的時域音頻信號x (n)。從圖4 中還可以看出，低通濾波器301的通帶截止頻率約為5543Hz。
[0048] 返回到圖2,第一低通濾波信號Hs與第一互補信號He被進一步輸入到隨后的第2 級.......第M級，以迭代地進行濾波和相減。
[0049] 具體地，對第一互補信號He迭代地進行濾波和相減包括：對第一互補信號He進行 低通濾波，以獲得第二低通濾波信號；將第一互補信號He與第二低通濾波信號相減，以獲 得與第二低通濾波信號互補的第二互補信號；以及對第二低通濾波信號和第二互補信號迭 代地進行低通濾波和相減。
[0050] 下面以圖4所示的頻率響應(yīng)為例進行描述。如圖4所示，曲線402表示第一互補 信號He。為了對第一互補信號He進行低通濾波以獲得例如在5000-10000HZ頻帶內(nèi)的第二 低通濾波信號，對第一互補信號He進行低通濾波時所采用的通帶截止頻率應(yīng)當(dāng)被確定為 高于10000Hz。就此而言，可以通過確定適當(dāng)?shù)耐◣Ы刂诡l率來對第一互補信號He進行低 通濾波，從而獲得期望頻帶內(nèi)的第二低通濾波信號。
[0051] 對于上述具體實施例，如上所述，輸入的時域音頻信號x(n)的全頻帶由低通濾波 器301分成兩部分：頻帶1至頻帶15,以及頻帶16至頻帶20。隨著逐級進行濾波，某些級的 輸入，尤其是在后的幾級的輸入的頻帶變窄。實際上，如果設(shè)計一個全頻帶濾波器而僅濾出 窄帶信號的一部分，其成本是非常高的。相反地，通過在所設(shè)計的原型濾波器中內(nèi)插簡單地 多的濾波器同樣可以達到相同的濾波效果。這將在頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生多個不期望的副本，而 隨后通過應(yīng)用相對簡單的濾波器即可去除這些不期望的副本，從而得到期望頻帶的信號。 為了說明這一點，下面參照圖5-7來描述如何執(zhí)行內(nèi)插操作。
[0052] 圖5不出了說明圖2中的某一級的輸入與輸出之間的關(guān)系的圖。如圖5所不，某 一級的輸入僅包括頻帶1和頻帶2的信號,如標(biāo)記501所示。期望通過該級濾出標(biāo)記為502 的頻帶1的信號，并且同時輸出與頻帶1互補的、標(biāo)記為503的頻帶2的信號。由于頻帶2 的信號可以通過將輸入信號501與頻帶1的信號相減來獲得，因此不需要對頻帶2的信號 執(zhí)行乘法操作。因而，需要將該級中的濾波器設(shè)計為濾出頻帶1。可以理解，直接實現(xiàn)用于 濾出頻帶1的濾波器將需要非常多的乘法操作，因為頻帶1的過渡帶帶寬相當(dāng)窄，這意味著 需要非常長的濾波器。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，執(zhí)行以下操作來降低用于濾出頻帶1 的濾波器的設(shè)計復(fù)雜度。
[0053] 首先，設(shè)計具有如圖6所示的幅度響應(yīng)的原型濾波器。從圖6可以看出，該原型濾 波器的過渡帶帶寬比用于濾出頻帶1的濾波器的過渡帶帶寬要寬得多。這意味著該原型濾 波器是非常短的。
[0054] 然后，為了獲得所期望的用于濾出頻帶1的濾波器，應(yīng)當(dāng)使該原型濾波器的過渡 帶帶寬變窄。用于使過渡帶帶寬變窄的一種方式是在該原型濾波器中內(nèi)插預(yù)定數(shù)目的沖擊 響應(yīng)。圖7示出了內(nèi)插后的原型濾波器。圖7所示的濾波器將發(fā)揮與所期望的用于濾出頻 帶1的濾波器相同的作用，而其復(fù)雜度比所期望的濾波器要低得多。因此，通過將這一思想 應(yīng)用于所有級中的所有濾波器，可以顯著減低實施復(fù)雜度，意味著需要少得多的乘法操作。 用于在原型濾波器中內(nèi)插沖擊響應(yīng)的很多技術(shù)是已知的并且可以用于本發(fā)明的實施方式。 本發(fā)明的范圍在這方面不受限制。
[0055] 返回到圖2,經(jīng)過第M級處理之后，濾波器組200輸出頻帶1、頻帶2......頻帶N 的信號?？梢岳斫?，濾波器組200的級數(shù)M可以至少部分地基于待輸出的頻帶的數(shù)目N來 確定。
[0056] 從圖2可以看出，時域濾波信號Hs與其互補信號He的總和等于輸入的時域音頻 信號x(n)。換言之，每個構(gòu)建塊的輸出信號的總和均等于該構(gòu)建塊的輸入信號。因而，所輸 出的頻帶1、頻帶2......頻帶N的信號的總和等于輸入的時域音頻信號x(n)。這意味著 利用圖2所示的濾波器組200能夠?qū)崿F(xiàn)信號的完美重建。
[0057] 此外，圖2所示結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)點在于，如果僅期望處理頻帶1、頻帶2......頻帶 N中的某些頻帶，那么可以在某些級抽出（tap out)這些頻帶，從而避免了實現(xiàn)隨后的所有 級。相比于傳統(tǒng)的基于FFT的實現(xiàn)方式，在該實現(xiàn)方式中不得不應(yīng)用完整的FFT以獲得所 有的頻點，但是可能僅對其中的某些頻點感興趣，所提出的方案可以在很大程度上降低復(fù) 雜度。
[0058] 為了降低整個濾波器組200的群時延，需要降低每一級中的每個濾波器的群時 延。在采用ERB頻帶的情況下，由于前幾個ERB頻帶具有非常陡的過渡帶，因此顯然其沖擊 響應(yīng)是非常長的，因而需要占用大量時間來處理。因此，需要對前幾個ERB頻帶進行優(yōu)化以 顯著降低群時延。本質(zhì)上，這可以通過將濾波器的頻率響應(yīng)稍向左移來實現(xiàn)。這將不可避 免的產(chǎn)生頻率響應(yīng)失真。然而，只要所產(chǎn)生的失真在可接受水平內(nèi)，所設(shè)計的濾波器則可以 認為是可接受的。
[0059] 對于由其濾波器系數(shù)h = [h_0h_l. . . h_N]來規(guī)定的線性相位濾波器，需要找到這 樣一種最優(yōu)方案，其中濾波器的頻率響應(yīng)在通帶內(nèi)具有預(yù)定義的群時延，并且同時仍保持 適當(dāng)?shù)慕刂箮p?？梢圆捎煤芏嘁阎膬?yōu)化技術(shù)，例如加權(quán)最小平方（weighted least squares，WLS)以及二階維規(guī)劃（second order cone programming，SOCP)等。具體地，在米 用WLS的情況下，用于頻率響應(yīng)中的每個頻點的權(quán)重（weight)被迭代地調(diào)整。在采用S0CP 的情況下，濾波器系數(shù)被直接優(yōu)化以聚合成一種全局最優(yōu)方案。
[0060] 圖8分別示出了優(yōu)化后的濾波器及其原始對稱的線性相位濾波器的沖擊響應(yīng)。在 圖8中，曲線801表示優(yōu)化后的濾波器的沖擊響應(yīng)，而曲線802表示與優(yōu)化后的濾波器對應(yīng) 的原始對稱的線性相位濾波器的沖擊響應(yīng)。從曲線801可以看出，優(yōu)化后的濾波器具有降 低的群時延并且在通帶內(nèi)具有接近線性的相位。如圖8所示，具有優(yōu)化后的低群時延的沖 擊響應(yīng)801的主瓣向左進行了移動，意味著該濾波器將對輸入的音頻信號更快速地做出響 應(yīng)。
[0061] 出于說明的目的，以上對第1級中的濾波器的設(shè)計過程進行了描述。應(yīng)當(dāng)理解，在 設(shè)計M級中的每一級的濾波器時采用不同的原型濾波器。此外，M級中的每一級的濾波器 基于相應(yīng)級的輸入頻帶和期望從其輸出的頻帶來設(shè)計。
[0062] 圖9-11示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例實施方式設(shè)計的濾波器組200的特性。在 圖9-11所示的實施方式中，如上所述的例如內(nèi)插和降低群時延的優(yōu)化操作被應(yīng)用于所有 級中的所有濾波器。具體地，圖9示出了全部20個頻帶的幅頻響應(yīng)，圖10示出了濾波器組 200的總沖擊響應(yīng)，圖11示出了濾波器組200的總頻率響應(yīng)。圖11 (a)表明輸入的音頻信 號的所有頻率分量在通過根據(jù)本發(fā)明的實施方式設(shè)計的濾波器組后獲得相同的增益1。圖 11 (b)表明輸入的音頻信號的所有頻率分量在通過根據(jù)本發(fā)明的實施方式設(shè)計的濾波器組 時被延遲相同的時間。因而，從圖10和11可以看出，總沖擊響應(yīng)表明實現(xiàn)了完美重建。換 言之，通過根據(jù)本發(fā)明的實施方式設(shè)計的濾波器組能夠?qū)崿F(xiàn)輸入音頻信號的完美重建。此 外，在該實施方式中，在48kHz米樣速率下，482個樣本的群延遲為10ms，并且對每個輸入樣 本需執(zhí)行215次乘法操作。
[0063] 此外，由于濾波器組200的所有操作實質(zhì)上均為濾波操作，因此能夠采用現(xiàn)代數(shù) 字信號處理器（DSP)有效地執(zhí)行這些操作，在該DSP中可以完全利用乘法和加法（MAC)操 作。因此，濾波器組200具有低復(fù)雜度并且是DSP友好的。此外，由于濾波器系數(shù)全部為實 數(shù)且輸入信號為實信號，因而無需復(fù)雜的乘法操作和FFT。
[0064] 圖12示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的用于處理時域音頻信號的系統(tǒng)1200的框 圖。如圖12所示，系統(tǒng)1200包括：濾波單元1201，被配置為對所述時域音頻信號進行濾波， 以獲得時域濾波信號；以及相減單元1202,被配置為將所述時域音頻信號與所述時域濾波 信號相減，以獲得與所述時域濾波信號互補的時域互補信號，從而獲得多個頻帶的所述時 域音頻信號。
[0065] 在某些實施方式中，系統(tǒng)1200進一步包括迭代單元，其被配置為對所述時域濾波 信號和所述時域互補信號迭代地進行所述濾波和所述相減，以獲得期望數(shù)目的所述頻帶。
[0066] 在某些實施方式中，濾波單元1201進一步被配置為對所述時域音頻信號進行低 通濾波，以獲得第一低通濾波信號。
[0067] 在某些實施方式中，相減單元1202進一步被配置為將所述時域音頻信號與所述 第一低通濾波信號相減，以獲得與所述第一低通濾波信號互補的第一互補信號。
[0068] 在某些實施方式中，所述迭代單元進一步被配置為：對所述第一互補信號進行低 通濾波，以獲得第二低通濾波信號；將所述第一互補信號與所述第二低通濾波信號相減，以 獲得與所述第二低通濾波信號互補的第二互補信號；以及對所述第二低通濾波信號和所述 第二互補信號迭代地進行所述低通濾波和所述相減。
[0069] 在某些實施方式中，濾波單元1201和所述迭代單元進一步被配置為具有線性相 位特性。
[0070] 在某些實施方式中，濾波單元1201和所述迭代單元中的每一個均包括內(nèi)插單元， 所述內(nèi)插單元被配置為在所述低通濾波期間，至少部分地基于所述期望數(shù)目的所述頻帶來 內(nèi)插預(yù)定數(shù)目的沖擊響應(yīng)。
[0071] 在某些實施方式中，所述期望數(shù)目的所述頻帶具有不同的頻帶寬度。在某些實施 方式中，所述期望數(shù)目的所述頻帶包括等效矩形帶寬ERB頻帶或Bark頻帶。
[0072] 為清晰起見，在圖12中沒有示出系統(tǒng)1200的某些可選部件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，上 文參考圖1到圖2所描述的各個特征同樣適用于系統(tǒng)1200。而且，系統(tǒng)1200中的各部件 可以是硬件模塊，也可以是軟件單元模塊。例如，在某些實施例中，系統(tǒng)1200可以部分或者 全部利用軟件和/或固件來實現(xiàn)，例如被實現(xiàn)為包含在計算機可讀介質(zhì)上的計算機程序產(chǎn) 品。備選地或附加地，系統(tǒng)1200可以部分或者全部基于硬件來實現(xiàn)，例如被實現(xiàn)為集成電 路（1C)、專用集成電路（ASIC)、片上系統(tǒng)（S0C)、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA)等。本發(fā)明的范 圍在此方面不受限制。
[0073] 下面參考圖13,其示出了適于用來實現(xiàn)本發(fā)明實施例的計算機系統(tǒng)1300的示意 性框圖。如圖13所示，計算機系統(tǒng)1300包括中央處理單元（CPU) 1301，其可以根據(jù)存儲在 只讀存儲器（ROM) 1302中的程序或者從存儲單元1308加載到隨機訪問存儲器（RAM) 1303 中的程序而執(zhí)行各種適當(dāng)?shù)膭幼骱吞幚?。在RAM 1303中，還存儲有設(shè)備1300操作所需的 各種程序和數(shù)據(jù)。CPU 130UR0M 1302以及RAM 1303通過總線1304彼此相連。輸入/輸 出（I/O)單元1305也連接至總線1304。
[0074] 以下部件連接至I/O接口 1305 :包括鍵盤、鼠標(biāo)等的輸入單元1306 ;包括諸如陰 極射線管（CRT)、液晶顯示器（LCD)等以及揚聲器等的輸出單元1307 ;包括硬盤等的存儲 單元1308 ;以及包括諸如LAN卡、調(diào)制解調(diào)器等的網(wǎng)絡(luò)接口卡的通信單元1309。通信單元 1309經(jīng)由諸如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行通信處理。驅(qū)動器1310也根據(jù)需要連接至I/O接口 1305。 可移動介質(zhì)1311，諸如磁盤、光盤、磁光盤、半導(dǎo)體存儲器等等，根據(jù)需要安裝在驅(qū)動1310 上，以便于從其上讀出的計算機程序根據(jù)需要被安裝入存儲單元1308。
[0075] 特別地，根據(jù)本發(fā)明的實施例，上文參考圖1和圖2描述的過程可以被實現(xiàn)為計算 機軟件程序。例如，本發(fā)明的實施例包括一種計算機程序產(chǎn)品，其包括有形地包含在機器可 讀介質(zhì)上的計算機程序，所述計算機程序包含用于執(zhí)行方法1〇〇和/或方法200的程序代 碼。在這樣的實施例中，該計算機程序可以通過通信單元1309從網(wǎng)絡(luò)上被下載和安裝，和 /或從可拆卸存儲單元1311被安裝。
[0076] -般而言，本發(fā)明的各種示例實施例可以在硬件或?qū)Ｓ秒娐贰④浖?、邏輯，或其?何組合中實施。某些方面可以在硬件中實施，而其他方面可以在可以由控制器、微處理器或 其他計算設(shè)備執(zhí)行的固件或軟件中實施。當(dāng)本發(fā)明的實施例的各方面被圖示或描述為框 圖、流程圖或使用某些其他圖形表示時，將理解此處描述的方框、裝置、系統(tǒng)、技術(shù)或方法可 以作為非限制性的示例在硬件、軟件、固件、專用電路或邏輯、通用硬件或控制器或其他計 算設(shè)備，或其某些組合中實施。
[0077] 而且，流程圖中的各框可以被看作是方法步驟，和/或計算機程序代碼的操作生 成的操作，和/或理解為執(zhí)行相關(guān)功能的多個耦合的邏輯電路元件。例如，本發(fā)明的實施 例包括計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品包括有形地實現(xiàn)在機器可讀介質(zhì)上的計算機程 序，該計算機程序包含被配置為實現(xiàn)上文描述方法的程序代碼。
[0078] 在本公開的上下文中，機器可讀介質(zhì)可以是包含或存儲用于或有關(guān)于指令執(zhí)行系 統(tǒng)、裝置或設(shè)備的程序的任何有形介質(zhì)。機器可讀介質(zhì)可以是機器可讀信號介質(zhì)或機器可 讀存儲介質(zhì)。機器可讀介質(zhì)可以包括但不限于電子的、磁的、光學(xué)的、電磁的、紅外的或半 導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置或設(shè)備，或其任意合適的組合。機器可讀存儲介質(zhì)的更詳細示例包括帶有 一根或多根導(dǎo)線的電氣連接、便攜式計算機磁盤、硬盤、隨機存儲存取器（RAM)、只讀存儲器 (ROM)、可擦除可編程只讀存儲器（EPROM或閃存）、光存儲設(shè)備、磁存儲設(shè)備，或其任意合適 的組合。
[0079] 用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的計算機程序代碼可以用一種或多種編程語言編寫。這些 計算機程序代碼可以提供給通用計算機、專用計算機或其他可編程的數(shù)據(jù)處理裝置的處理 器，使得程序代碼在被計算機或其他可編程的數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行的時候，引起在流程圖和/ 或框圖中規(guī)定的功能/操作被實施。程序代碼可以完全在計算機上、部分在計算機上、作為 獨立的軟件包、部分在計算機上且部分在遠程計算機上或完全在遠程計算機或服務(wù)器上執(zhí) 行。
[0080] 另外，盡管操作以特定順序被描繪，但這并不應(yīng)該理解為要求此類操作以示出的 特定順序或以相繼順序完成，或者執(zhí)行所有圖示的操作以獲取期望結(jié)果。在某些情況下，多 任務(wù)或并行處理會是有益的。同樣地，盡管上述討論包含了某些特定的實施細節(jié)，但這并不 應(yīng)解釋為限制任何發(fā)明或權(quán)利要求的范圍，而應(yīng)解釋為對可以針對特定發(fā)明的特定實施例 的描述。本說明書中在分開的實施例的上下文中描述的某些特征也可以整合實施在單個實 施例中。相反地，在單個實施例的上下文中描述的各種特征也可以分離地在多個實施例或 在任意合適的子組合中實施。
[0081] 針對前述本發(fā)明的示例實施例的各種修改、改變將在連同附圖查看前述描述時對 相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員變得明顯。任何及所有修改將仍落入非限制的和本發(fā)明的示例實 施例范圍。此外，前述說明書和附圖存在啟發(fā)的益處，涉及本發(fā)明的這些實施例的技術(shù)領(lǐng)域 的技術(shù)人員將會想到此處闡明的本發(fā)明的其他實施例。
【主權(quán)項】
1. 一種用于處理時域音頻信號的方法，所述方法包括： 對所述時域音頻信號進行濾波，以獲得時域濾波信號；以及 將所述時域音頻信號與所述時域濾波信號相減，以獲得與所述時域濾波信號互補的時 域互補信號，從而獲得多個頻帶的所述時域音頻信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括： 對所述時域濾波信號和所述時域互補信號迭代地進行所述濾波和所述相減，以獲得期 望數(shù)目的所述頻帶。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中對所述時域音頻信號進行濾波包括： 對所述時域音頻信號進行低通濾波，以獲得第一低通濾波信號。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中將所述時域音頻信號與所述時域濾波信號相減包 括將所述時域音頻信號與所述第一低通濾波信號相減，以獲得與所述第一低通濾波信號互 補的第一互補信號。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中對所述時域互補信號迭代地進行所述濾波和所述 相減包括： 對所述第一互補信號進行低通濾波，以獲得第二低通濾波信號； 將所述第一互補信號與所述第二低通濾波信號相減，以獲得與所述第二低通濾波信號 互補的第二互補信號；以及 對所述第二低通濾波信號和所述第二互補信號迭代地進行所述低通濾波和所述相減。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中所述濾波包括應(yīng)用具有線性相位特 性的濾波器。7. 根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項所述的方法，進一步包括： 在所述低通濾波期間，至少部分地基于所述期望數(shù)目的所述頻帶來內(nèi)插預(yù)定數(shù)目的沖 擊響應(yīng)。8. 根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項所述的方法，其中所述期望數(shù)目的所述頻帶具有不同 的頻帶寬度。9. 根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項所述的方法，其中所述期望數(shù)目的所述頻帶包括等效 矩形帶寬ERB頻帶或Bark頻帶。10. -種用于處理時域音頻信號的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 濾波單元，被配置為對所述時域音頻信號進行濾波，以獲得時域濾波信號；以及 相減單元，被配置為將所述時域音頻信號與所述時域濾波信號相減，以獲得與所述時 域濾波信號互補的時域互補信號，從而獲得多個頻帶的所述時域音頻信號。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，進一步包括： 迭代單元，被配置為對所述時域濾波信號和所述時域互補信號迭代地進行所述濾波和 所述相減，以獲得期望數(shù)目的所述頻帶。12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的系統(tǒng)，其中所述濾波單元進一步被配置為對所述時域 音頻信號進行低通濾波，以獲得第一低通濾波信號。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述相減單元進一步被配置為將所述時域音 頻信號與所述第一低通濾波信號相減，以獲得與所述第一低通濾波信號互補的第一互補信 號。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述迭代單元進一步被配置為： 對所述第一互補信號進行低通濾波，以獲得第二低通濾波信號； 將所述第一互補信號與所述第二低通濾波信號相減，以獲得與所述第二低通濾波信號 互補的第二互補信號；以及 對所述第二低通濾波信號和所述第二互補信號迭代地進行所述低通濾波和所述相減。15. 根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述濾波單元和所述迭代單元進 一步被配置為具有線性相位特性。16. 根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述濾波單元和所述迭代單元中 的每一個均包括內(nèi)插單元，所述內(nèi)插單元被配置為在所述低通濾波期間，至少部分地基于 所述期望數(shù)目的所述頻帶來內(nèi)插預(yù)定數(shù)目的沖擊響應(yīng)。17. 根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述期望數(shù)目的所述頻帶具有不 同的頻帶寬度。18. 根據(jù)權(quán)利要求11至17中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述期望數(shù)目的所述頻帶包括等 效矩形帶寬ERB頻帶或Bark頻帶。19. 一種用于處理時域音頻信號的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品被有形地存 儲在非瞬態(tài)計算機可讀介質(zhì)上，并且包括機器可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時使得所述 機器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的方法的步驟。
【文檔編號】G10L21/0332GK105895113SQ201410253259
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年6月6日
【發(fā)明人】施棟, 孫學(xué)京, G·迪金斯, D·麥格拉斯
【申請人】杜比實驗室特許公司