Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров

Авторы патента:


Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров
Эффективная фильтрация банком комплексно-модулированных фильтров

 


Владельцы патента RU 2453986:

Долби Интернэшнл АБ (NL)

Изобретение относится к устройству и способу фильтрации входного сигнала временной области для получения выходного сигнала временной области, который представляет собой представление входного сигнала временной области, отфильтрованного с использованием характеристики фильтра, имеющей неравномерную амплитудно-частотную характеристику, содержит банк фильтров комплексного анализа для генерирования множества комплексных субполосных сигналов из входных сигналов временной области, множество промежуточных фильтров, причем, по меньшей мере, один из промежуточных фильтров из множества промежуточных фильтров имеет неравномерную амплитудно-частотную характеристику, при этом множество промежуточных фильтров имеют более короткую импульсную характеристику по сравнению с импульсной характеристикой фильтра, имеющего упомянутую характеристику фильтра, и, кроме того, неравномерные амплитудно-частотные характеристики множества промежуточных фильтров вместе представляют неравномерную характеристику фильтра, и банк фильтров комплексного синтеза для синтезирования выходных данных промежуточных фильтров для получения выходного сигнала временной области. Технический результат - обеспечение более эффективного или более гибкого манипулирования входным сигналом временной области с лучшим качеством. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 15 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству фильтра и способу фильтрации входного сигнала временной области, генератору фильтров и способу генерирования сигнала определения промежуточного фильтра, особенно для области кодирования, декодирования, манипулирования и фильтрации аудиосигналов, например, в области моделирования восприятия звука человеком (алгоритм вычисления (формирования) звуковых сигналов с учетом расположения ушей слушателя относительно источников звука (в системах окружающего звука)) (HRTF).

Уровень техники

Было показано в [P. Ekstrand, «Bandwidth extension of audio signals by spectral band replication», Proc.1st IEEE Benelux Workshop on Model based Processing and Coding of Audio (MPCA-2002), pp.53-58, Leuven, Belgium, 2002], что банк комплексно-экспоненциальных модулированных фильтров представляет собой очень хорошее инструментальное средство для коррекции огибающей спектра звуковых сигналов. Одним применением данного свойства является звуковое кодирование, основанное на дублировании полосы спектра (SBR). Другие плодотворные применения банка комплексных фильтров включают в себя частотно-избирательное панорамирование и пространствизацию для параметрического стерео, см. [E. Schuijers, J. Breebart, H. Purnhagen, J. Engdegård: «Low complexity parametric stereo coding», Proc. 116th AES convention, 2004, paper 6073] и параметрическое многоканальное кодирование, см. [J. Herre et al.: «The reference model architecture for MPEG spatial audio coding», Proc. 118th AES convention, 2005, paper 6447]. В этих применениях частотное разрешение банка комплексных фильтров дополнительно повышается на низких частотах посредством суб-субполосной фильтрации. Объединенный гибридный банк фильтров достигает частотного разрешения, которое позволяет выполнять обработку пространственных управляющих сигналов при спектральном разрешении, которое вплотную придерживается спектрального разрешения бинауральной слуховой системы.

В некоторых применениях, однако, разрешение банка фильтров все еще является недостаточным в том смысле, что простые изменения усиления в каждой субполосе не являются достаточными, чтобы безошибочно моделировать действие данного фильтра. Для бинаурального рендеринга (визуализации) многоканального звука при помощи фильтрации, относящейся к HRTF (моделированию восприятия звука человеком (алгоритм вычисления (формирования) звуковых сигналов с учетом расположения ушей слушателя относительно источников звука (в системах окружающего звука))), запутанные фазовые характеристики фильтров являются важными для воспринимаемого качества звука. Конечно, можно применить быстрые способы свертки, основанные на дискретном преобразовании Фурье (ДПФ) в качестве постпроцесса для многоканального рендеринга, но если устройство рендеринга уже содержит сигналы в субполосной области банка комплексно-экспоненциальных модулированных фильтров, существуют существенные преимущества с точки зрения сложности вычислений и алгоритмической интеграции при выполнении получаемой при помощи HRTF фильтрации в субполосной области, что будет более подробно описано ниже. Так как HRTF являются различными для каждого индивидуального лица, и полученные фильтры зависят от виртуальных положений источника и/или слушателя, которые, например, могут изменяться сигналами управления, пользовательскими интерфейсами или другими сигналами описания, также важно иметь возможность эффективно преобразовывать данный фильтр, относящийся к HRTF, в фильтры субполосной области.

Поэтому, задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства фильтра для фильтрации входного сигнала временной области, способа фильтрации входного сигнала временной области, генератора фильтров или способа для обеспечения сигнала определения промежуточного фильтра, которые позволяют получить более эффективное или более гибкое манипулирование входным сигналом временной области с лучшим качеством.

Данная задача достигается устройством фильтра по п.1 формулы изобретения, способом фильтрации входного сигнала временной области по п.41 формулы изобретения, генератором фильтров по п.25 формулы изобретения, способом обеспечения определения промежуточного фильтра по п.42 формулы изобретения, системой по п.40 формулы изобретения или компьютерной программой по п.43 формулы изобретения.

Сущность изобретения

Вариант осуществления настоящего изобретения относится к устройству фильтра для фильтрации входного сигнала временной области для получения выходного сигнала временной области, который является представлением входного сигнала временной области, отфильтрованного с использованием характеристики фильтра, имеющей неравномерную амплитудно-частотную характеристику, содержащему банк фильтров комплексного анализа для генерирования множества комплексных субполосных сигналов из входного сигнала временной области, множество промежуточных фильтров, причем один промежуточный фильтр обеспечивается для каждого комплексного субполосного сигнала, причем по меньшей мере один из промежуточных фильтров из множества промежуточных фильтров имеет неравномерную амплитудно-частотную характеристику, при этом множество промежуточных фильтров имеют более короткую импульсную характеристику по сравнению с импульсной характеристикой фильтра, имеющего упомянутую характеристику фильтра, и, кроме того, неравномерные амплитудно-частотные характеристики множества промежуточных фильтров вместе представляют неравномерную характеристику фильтра, и банк фильтров комплексного синтеза для синтезирования выходных данных промежуточных фильтров для получения выходного сигнала временной области.

В качестве второго аспекта, другой вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой генератор фильтров для обеспечения сигнала определения промежуточного фильтра, содержащий банк комплексно-модулированных фильтров для фильтрации сигнала импульсной характеристики, указывающего амплитудно-частотную характеристику фильтра во временной области для получения множества комплекснозначных субполосных сигналов в качестве сигнала определения промежуточного фильтра, причем каждый комплекснозначный субполосный сигнал банка комплексно-модулированных фильтров соответствует импульсной характеристике для промежуточного фильтра для субполосного сигнала, по меньшей мере один из комплекснозначных субполосных сигналов содержит по меньшей мере два различных, ненулевых значения, и каждый комплекснозначный субполосный сигнал короче, чем сигнал импульсной характеристики.

Варианты осуществления первого аспекта настоящего изобретения основаны на обнаружении, что более эффективная и/или более гибкая фильтрация (или манипуляция) входного сигнала временной области может достигаться в субполосной области, которая иногда также упоминается как область квадратурного зеркального фильтра (КЗФ, QMF), с лучшим качеством по сравнению с другими схемами манипулирования. Выигрыш в отношении эффективности, особенно эффективности вычислений, представляет собой следствие более коротких импульсных характеристик промежуточных фильтров по сравнению с импульсной характеристикой фильтра, имеющего неравномерную характеристику фильтра во временной области, и того факта, что субполосные сигналы могут обрабатываться независимо друг от друга. Из-за более коротких импульсных характеристик вариант осуществления устройства фильтра может обрабатывать каждый комплексный субполосный сигнал, выводимый индивидуально банком фильтров комплексного анализа. Следовательно, фильтрация может осуществляться параллельно, что существенно ускоряет обработку входного сигнала временной области по сравнению с манипулированием непосредственно входным сигналом временной области из-за более коротких импульсных характеристик.

Варианты осуществления согласно первому аспекту настоящего изобретения особенно удобны тогда, когда обращаются к балансированию эффективности вычислений, с одной стороны, и качества, с другой стороны. Хотя непосредственная обработка входного сигнала временной области во временной области может достигаться посредством свертки с импульсной характеристикой фильтра, имеющего неравномерную амплитудно-частотную характеристику, которая обычно приводит к очень хорошему качеству, свертка требует очень большого объема работ по вычислению из-за длительности импульсной характеристики фильтра во временной области.

С другой стороны, преобразование звукового сигнала в частотную область посредством выполнения преобразования Фурье представляет большой недостаток, т.к. другие манипулирования, которые необходимы в современных акустических системах, не могут эффективно выполняться в области преобразования Фурье с высоким качеством.

Следовательно, посредством использования множества промежуточных фильтров, каждый, имеющий более короткую импульсную характеристику по сравнению с импульсной характеристикой фильтра, имеющего характеристику фильтра соответствующего фильтра во временной области, из которых по меньшей мере один имеет импульсную характеристику с по меньшей мере двумя ненулевыми значениями, представляет весьма благоприятный компромисс между эффективностью вычислений, с одной стороны, и качеством, с другой стороны. Как результат, варианты осуществления обладающих признаками изобретения устройств фильтра представляют очень хороший компромисс между непосредственной обработкой входного сигнала временной области, например, посредством свертки входного сигнала временной области с большей импульсной характеристикой, указывающей на неравномерную характеристику фильтра, что приводит к очень большому объему работ по вычислениям, и применением преобразования Фурье, которое приводит к большему количеству проблем при последующей обработке сигналов.

Преимущества вариантов осуществления первого аспекта настоящего изобретения особенно раскрываются в контексте фильтров с конечной импульсной характеристикой (КИХ (FIR)-фильтров), так как каждый промежуточный фильтр из множества промежуточных фильтров имеет существенно более короткую импульсную характеристику по сравнению с импульсной характеристикой КИХ-фильтра во временной области. Следовательно, посредством параллельной обработки различных субполосных сигналов, выводимых банком фильтров комплексного анализа, может существенно улучшаться эффективность вычислений. Этот аспект особенно важен в области фильтров, имеющих длинные импульсные характеристики. Одной областью применения, в которой часто имеют место фильтры с очень длинными импульсными характеристиками, являются относящиеся к HRTF применения (HRTF = моделирование восприятия звука человеком (алгоритм вычисления (формирования) звуковых сигналов с учетом расположения ушей слушателя относительно источников звука (в системах окружающего звука)), подобно, например, понижающему смешиванию многоканальных звуковых сигналов (преобразованию с понижением числа каналов) для подачи на головные телефоны, другие относящиеся к голове системы громкоговорителей или стереофонические звуковые системы.

Во многих конкретных применениях эффективность вычислений повышается еще более, так как звуковые сигналы уже присутствуют в (комплексной) субполосной области или области КЗФ. Следовательно, во многих конкретных реализациях уже присутствуют банк фильтров комплексного анализа и банк фильтров комплексного синтеза для генерирования множества комплексных субполосных сигналов из входного сигнала временной области и для синтезирования выходного сигнала временной области.

В отношении второго аспекта, варианты осуществления настоящего изобретения основываются на обнаружении, что более гибкая и более эффективная фильтрация входного сигнала временной области с лучшим качеством может достигаться посредством обеспечения сигнала определения промежуточного фильтра, который может, например, подаваться на устройство фильтра согласно первому аспекту для определения его промежуточных фильтров.

Существенное преимущество вариантов осуществления согласно второму аспекту настоящего изобретения заключается в том, что сигнал определения промежуточного фильтра для набора промежуточных фильтров получается посредством обеспечения варианта осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров с сигналом определения фильтра, таким как сигнал импульсной характеристики, указывающий амплитудно-частотную характеристику фильтра для фильтра во временной области, или другие сигналы определения фильтра. Следовательно, вариант осуществления генератора фильтров обеспечивает сигнал определения фильтра для набора промежуточных фильтров для эффективного выполнения такой же фильтрации, что и фильтр во временной области, определенный сигналом определения фильтра, фактически без введения эффектов паразитных сигналов. Как результат, варианты осуществления обладающими признаками изобретения генератора фильтров позволяют получить, фактически, рабочие характеристики без паразитных сигналов произвольного фильтра в субполосной области. Посредством использования варианта осуществления обладающими признаками изобретения генератора фильтров характеристики произвольного фильтра могут переноситься из временной области в область субполосного сигнала, такие как выравнивание фактически без паразитных сигналов, характеристики фильтра нижних частот, характеристики фильтра верхних частот, характеристики полосового фильтра, характеристики режекторного фильтра, характеристики резонансного фильтра, характеристики узкополосного режекторного фильтра или характеристики более сложных фильтров. Среди характеристик более сложных фильтров важно упомянуть комбинацию нескольких характеристик, а также характеристики относящегося к HRTF фильтра.

Особенно в контексте относящихся к HRTF применений в области многоканальных звуковых систем и других высококачественных применений, важно отметить, что варианты осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров дают возможность правильно моделировать действие данного фильтра во временной области, в субполосной области. Рабочие характеристики фактически без паразитных сигналов, что особенно важно в относящихся к HRTF приложениях, сделаны возможными, так как фазовые характеристики фильтра во временной области (почти) идеально передаются в субполосную область. Примеры, иллюстрирующие это, описываются ниже в настоящей заявке.

Среди преимуществ вариантов осуществления второго аспекта настоящего изобретения особенно является существенный выигрыш в отношении достигаемой эффективности вычислений. Банки комплексно-модулированных фильтров вариантов осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров создают множество комплекснозначных субполосных сигналов в качестве сигнала определения промежуточного фильтра, в котором каждый комплекснозначный субполосный сигнал короче, чем сигнал импульсной характеристики, указывающий амплитудно-частотную характеристику фильтра во временной области. Генератор фильтров, следовательно, создает сигнал определения промежуточного фильтра, содержащий выход банка комплексно-модулированных фильтров с его множеством коротких комплекснозначных субполосных сигналов, которые не только позволяют осуществлять быстрое, эффективное и параллельное вычисление в отношении фильтрации входного сигнала временной области для получения выходного сигнала временной области в инфраструктуре варианта осуществления устройства фильтра, но также действительно позволяют осуществлять быстрое, эффективное и параллельное вычисление самого сигнала определения промежуточного фильтра. По сравнению с непосредственным применением сигнала импульсной характеристики, указывающего амплитудно-частотную характеристику фильтра во временной области посредством свертки сигнала импульсной характеристики с входным сигналом временной области, применение варианта осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров согласно второму аспекту настоящего изобретения позволяет осуществлять упрощенное, более быстрое и более эффективное вычисление, которое приводит к неотличимому на слух результату по сравнению с более сложным способом свертки.

Кроме того, вариант осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров также предлагает преимущество существенно улучшенной гибкости в отношении возможных характеристик фильтра, применяемых в субполосной области. Так как произвольные характеристики фильтра могут передаваться из временной области в субполосную область посредством варианта осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров, очень большая гибкость вводится в обработку и манипулирование звуковыми сигналами. Например, вариант осуществления обладающими признаками изобретения генератора фильтров способен обеспечивать сигнал определения промежуточного фильтра, соответствующий индивидуально изменяемой характеристике фильтра относящегося к HRTF фильтра. В области HRTF это предлагает возможность индивидуального модифицирования фильтров HRTF в соответствии с потребностями и возможностями слушания индивидуального лица. Кроме того, положение источника, а также положение слушателя относительно друг друга и относительно (смоделированного или вычисленного) окружения (например, могут адаптироваться концертный зал, открытое пространство, стадион). Это предлагает большое преимущество обеспечения слушателя большой гибкостью относительно акустических условий. Вариант осуществления обладающими признаками изобретения генератора фильтров, следовательно, обеспечивает возможность виртуального переключения со стадиона на концертный зал или открытое поле, без применения необходимости передачи звуковых сигналов между временной областью, субполосной областью и/или частотной областью. Посредством применения варианта осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров все эти манипулирования звуковым сигналом могут выполняться внутри субполосной области с очень высоким качеством, которое является неотличимым с учетом восприятия от обработки сигнала во временной области, но которое предлагает очень большое улучшение эффективности вычислений.

Эта гибкость не только ограничивается переключением из одного окружения в другое, например, переключением со стадиона на концертный зал и наоборот. Вариант осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров предлагает возможность изменения характеристик фильтра из множества промежуточных фильтров квазинепрерывным образом. Применение в области HRTF представляет собой применение варианта осуществления генератора фильтров и/или устройства фильтра в применении отслеживания положения головы, при котором, например, положение слушателя относительно различных звуковых источников изменяется квазинепрерывным образом. Возможные применения содержат, например, моделирование и компьютерные игры с очень высоким качеством.

Другое преимущество варианта осуществления генератора фильтров заключается в том, что применение варианта осуществления генератора фильтров является более эффективным относительно использования памяти, так как сигнал импульсной характеристики, подаваемый на банк комплексно-модулированных фильтров генератора фильтров, представляет собой обычно действительнозначный сигнал, тогда как сигнал определения промежуточного фильтра представляет собой комплекснозначный сигнал примерно такой же суммарной длины. Как результат, хранение сигналов импульсной характеристики по сравнению с сигналами определения промежуточного фильтра (или отводами фильтра промежуточных фильтров) экономит память, грубо говоря, на 2 порядка. Вследствие возможности быстрого и эффективного параллельного вычисления, особенно в области чувствительных к памяти применений, содержащих большое пространство параметров относительно возможных сигналов импульсной характеристики, это представляет существенное преимущество.

В одном варианте осуществления обладающего признаками изобретения генератора фильтров генератор фильтров обеспечивается сигналом определения фильтра, который может содержать, например, отводы фильтра цифрового фильтра во временной области, или передаточной функцией в частотной области, которая может содержать амплитудно-частотную характеристику и/или фазочастотную характеристику фильтра. В этих случаях, вариант осуществления генератора фильтров, кроме того, содержит генератор сигнала импульсной характеристики, который подает соответствующий сигнал импульсной характеристики, указывающий результирующую амплитудно-частотную характеристику фильтра во временной области, на банк комплексно-модулированных фильтров генератора фильтров. Следовательно, включение генератора сигнала импульсной характеристики в некоторые варианты осуществления обладающими признаками изобретения генератора фильтров предлагает еще большую гибкость относительно обеспечения сигнала определения промежуточного фильтра, так как не только сигналы импульсной характеристики в виде сигналов дискретного времени могут подаваться на вариант осуществления генератора фильтров, но также отводы фильтра или описание частотной области фильтра во временной области может передаваться в субполосную область подходящим вариантом осуществления генератора фильтров.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение ниже описывается посредством иллюстративных примеров, не ограничивающих ни объем, ни сущность изобретения, с ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1а иллюстрирует обработку цифрового звукового сигнала посредством субполосной фильтрации в системе, содержащей генератор фильтров и устройство фильтра;

Фиг.1b иллюстрирует возможное решение для банка комплексного анализа;

Фиг.1с иллюстрирует возможное решение для банка фильтров комплексного синтеза;

Фиг.1d иллюстрирует дополнительное возможное решение для банка фильтров комплексного синтеза;

Фиг.1е иллюстрирует взаимодействие варианта осуществления генератора фильтров с множеством промежуточных фильтров варианта осуществления устройства фильтра;

Фиг.2 иллюстрирует обработку цифрового звукового сигнала посредством фильтрации в непосредственном виде;

Фиг.3 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления системы с преобразователем фильтров;

Фиг.4 иллюстрирует импульсную характеристику данного фильтра;

Фиг.5 иллюстрирует импульсную характеристику, полученную посредством регулировки комплексного усиления субполос;

Фиг.6 иллюстрирует количественную характеристику данного фильтра;

Фиг.7 иллюстрирует количественную характеристику фильтра, полученного посредством регулировки комплексного усиления субполос;

Фиг.8 сравнивает рабочие характеристики настоящего изобретения с регулировкой комплексного усиления субполос;

Фиг.9 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления устройства фильтра, содержащего необязательный вариант осуществления генератора фильтров и другие компоненты;

Фиг.10 иллюстрирует характеристику фильтра вместе с несколькими полосами частот для различных субполос; и

Фиг.11 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления генератора фильтров.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Описанные ниже варианты осуществления являются просто иллюстративными в отношении принципов настоящего изобретения эффективной фильтрации банком комплексно-модулированных фильтров. Понятно, что модификации и изменения расположения и деталей, описанных в данном документе, будут очевидны для специалиста в данной области техники. Намерение такое, что, поэтому, ограничение осуществляется только объемом формулы изобретения предстоящего патента, а не конкретными деталями, представленными посредством описания и объяснения вариантов осуществления в данном документе.

В нижеследующем объекты с одинаковыми или подобными функциональными свойствами обозначаются одинаковыми позициями. Если не отмечено явно по-другому, описание в отношении объектов с подобными или равными функциональными свойствами могут меняться друг с другом.

Фиг.1а иллюстрирует в виде системы, содержащей варианты осуществления как устройства фильтра, так и генератора фильтров, обработку цифрового звукового сигнала посредством субполосной фильтрации согласно настоящему изобретению. Этот тракт сигнала, например, может представлять часть системы пространственного рендеринга звука, где входом является принятый звуковой канал, и выход представляет собой составляющую сигнала, подлежащую проигрыванию в правом ухе. Входной сигнал (цифровой звуковой сигнал или входной сигнал временной области) анализируется банком 101 комплексного анализа посредством фильтрации с набором L фильтров анализа, за которым следует субдискретизация (понижающая дискретизация, т.е. дискретизация с понижением частоты) с коэффициентом L, где L представляет собой положительное целое число, предпочтительно больше чем 1. Обычно коэффициент L представляет собой степень 2, предпочтительно L=64. Фильтры анализа обычно получаются посредством комплексной модуляции фильтра-прототипа p(ν), где ν представляет собой положительное целое число, указывающее индекс в матрице данных или индекс значения в сигнале, не субдискретизированный с коэффициентом L. Выход банка фильтров состоит из L субполосных сигналов, которые обрабатываются субполосной фильтрацией 102. Эта субполосная фильтрация состоит из комбинации манипуляций, таких как регулировка субполосного усиления в соответствии с принятыми данными управления и применение фильтров с конечной импульсной характеристикой, применяемых отдельно в каждой субполосе. Отводы фильтра субполосных фильтров получаются от (обладающего признаками изобретения) преобразователя 104 фильтров в качестве варианта осуществления генератора фильтров, который принимает в качестве входа фильтр, описываемый отводами фильтра в непосредственном виде, описанием частотной области или импульсной характеристикой (сигналом импульсной характеристики). Банк 103 комплексного синтеза восстанавливает выходной сигнал посредством передискретизации (повышающая дискретизация, т.е. дискретизация с повышением частоты) с коэффициентом L, фильтрации посредством L фильтров синтеза, суммирования всех результатов и извлечения действительной части. Суммирование всех результатов и извлечение действительной части также может переключаться в отношение их порядка, что будет описано более подробно в отношении Фиг.1с и 1d.

Фиг.1b изображает более подробно банк 101 комплексного анализа. Банк 101 комплексного анализа содержит множество из L промежуточных фильтров 120 анализа для каждой субполосы, выводимой банком 101 комплексного анализа. Более точно, каждый из L промежуточных фильтров 120 анализа подсоединен параллельно узлу 130, на который подается входной сигнал временной области, подлежащий обработке. Каждый промежуточный фильтр 120 анализа выполнен с возможностью фильтрации входного сигнала банка 101 комплексного анализа в отношении центральной частоты каждой субполосы. В соответствии с центральными частотами различных субполос каждая субполоса обозначается посредством индекса субполосы или индекса n, где n представляет собой неотрицательное целое число, обычно в диапазоне от 0 до L-1. Промежуточные фильтры 120 анализа банка 101 комплексного анализа могут быть получены из фильтра-прототипа p(ν) посредством комплексной модуляции в соответствии с индексом n субполосы субполосы, к которой применяется промежуточный фильтр 120 анализа. Подробности, касающиеся комплексной модуляции фильтра-прототипа, объясняются ниже.

Или непосредственно посредством промежуточных фильтров 120 анализа, или посредством субдискретизатора 140 (обозначенного пунктирной линией на Фиг.1b) частота дискретизации сигнала, выводимого банком 120 промежуточных фильтров анализа, понижается с коэффициентом L. Как упомянуто выше, субдискретизаторы 140, добавляющие к каждому субполосному сигналу, выводимому соответствующими промежуточными фильтрами 120 анализа, являются необязательными, так как в зависимости от конкретной реализации, субдискретизация также может осуществляться в инфраструктуре промежуточных фильтров 120 анализа. В принципе, не требуется субдискретизация сигнала, выводимого промежуточными фильтрами 120 анализа. Тем не менее, присутствие явных или неявных субдискретизаторов 140 представляет собой предпочтительный вариант, так как количество данных, предоставляемых банком 101 комплексного анализа, альтернативно, повысилось бы на коэффициент L, приводя к существенной избыточности данных.

Фиг.1с иллюстрирует возможное решение для банка 103 комплексного синтеза. Банк 103 комплексного синтеза содержит L промежуточных фильтров синтеза, на которые подаются L субполосных сигналов от субполосной фильтрации 102. В зависимости от конкретной реализации банка 103 комплексного синтеза перед фильтрацией в инфраструктуре промежуточных фильтров 150 синтеза, субполосные сигналы передискретизируются посредством L передискретизаторов 160, которые восстанавливают частоту дискретизации субполосных сигналов посредством увеличения частоты дискретизации с коэффициентом L. Другими словами, необязательный передискретизатор 160 восстанавливает или исправляет субполосные сигналы, подаваемые на передискретизатор 160 таким образом, что сохраняется информация, содержащаяся в каждом субполосном сигнале, тогда как частота дискретизации увеличивается с коэффициентом L. Тем не менее, как уже объяснено в контексте Фиг.1b, передискретизаторы 160 представляют собой необязательные компоненты, так как передискретизация также может осуществляться в инфраструктуре промежуточных фильтров 150 синтеза. Следовательно, этап передискретизации субполосных сигналов, осуществляемый передискретизатором 160, может одновременно обрабатываться в инфраструктуре промежуточных фильтров 150 синтеза. Если, однако, субдискретизаторы 190 не реализованы ни явно, ни неявно, передискретизаторы 160 не должны реализовываться ни явно, ни неявно.

Промежуточные фильтры 150 синтеза подсоединены через выход сумматора 170, который суммирует отфильтрованные субполосные сигналы, выводимые L промежуточными фильтрами 150 синтеза. Сумматор 170 дополнительно подсоединен к экстрактору 180 действительной части, который извлекает или формирует действительнозначный сигнал или скорее (действительнозначный) выходной сигнал временной области, основанный на комплекснозначном сигнале, обеспечиваемом сумматором 170. Экстрактор 180 действительной части может выполнять данную задачу, например, посредством извлечения действительной части комплекснозначного сигнала, обеспечиваемого сумматором 170, посредством вычисления абсолютного значения комплекснозначного сигнала, обеспечиваемого сумматором 170, или посредством другого способа, который формирует действительнозначный выходной сигнал, основанный на комплекснозначном входном сигнале. В случае системы, показанной на Фиг.1а, сигнал, выводимый экстрактором 180 действительной части, представляет собой такой же выходной сигнал временной области, выводимый вариантом осуществления обладающими признаками изобретения устройства фильтра.

Второе возможное решение для банка 103 комплексного синтеза, показанного на Фиг.1d, отличается от первого возможного решения, показанного на Фиг.1с, только касательно экстракторов 180 действительной части и сумматора 170. Чтобы быть более точным, выходы промежуточных фильтров 150 синтеза подсоединены отдельно от каждой субполосы к экстрактору 180 действительной части, извлекающему или формирующему действительнозначный сигнал, основанный на комплекснозначном сигнале, выводимом промежуточными фильтрами 150 синтеза. Экстрактор 180 действительной части затем подсоединяется к сумматору 170, который суммирует L действительнозначных сигналов, полученных из L отфильтрованных субполосных сигналов, для формирования действительнозначного выходного сигнала, обеспечиваемого сумматором 170, который в случае системы, показанной на Фиг.1а, представляет собой выходной сигнал временной области.

Фиг.1е более подробно изображает субполосную фильтрацию 102 и ее взаимодействие с преобразователем 104 фильтров. Субполосная фильтрация 102 содержит множество промежуточных фильтров 190, причем один промежуточный фильтр 190 предусматривается для каждого комплекснозначного субполосного сигнала, подаваемого на субполосную фильтрацию 102. Следовательно, субполосная фильтрация 102 содержит L промежуточных фильтров 190.

Преобразователь 104 фильтров подсоединен к каждому промежуточному фильтру 190. Как результат, преобразователь 104 фильтров способен обеспечивать отводы фильтра для каждого промежуточного фильтра 190 субполосной фильтрации 102. Дополнительные подробности, касающиеся фильтрации, выполняемой промежуточными фильтрами 190, объясняются в дальнейшем ходе применения. Следовательно, отводы фильтров, предусматриваемые для различных промежуточных фильтров 190 и выводимые преобразователем 104 фильтров, формируют сигнал определения промежуточного фильтра.

Кроме того, необходимо отметить, что варианты осуществления, решения и реализации могут содержать дополнительные и/или необязательные задержки для задержки любого из сигналов или поднабора сигналов, которые были опущены на Фиг.1а-1е для упрощения. Также, на Фиг.2-11 были опущены необязательные задержки для упрощения. Тем не менее, задержки или устройства задержки могут состоять из элементов, показанных (например, фильтры) или добавленных в качестве необязательных элементов во всех вариантах осуществления в зависимости от их конкретной реализации.

Фиг.2 иллюстрирует обработку цифрового звукового сигнала посредством фильтрации 201 в прямом виде. Если этот же фильтр определяется как вход для преобразователя 104 фильтров на Фиг.1 и прямой фильтрации 201, целью конструирования для преобразователя 104 фильтров является то, что цифровой звуковой выходной сигнал от 103 должен быть неотличим с учетом восприятия (или слышимости) от цифрового звукового выходного сигнала от прямой фильтрации 201, если цифровые звуковые входные сигналы на банк 101 комплексного анализа и прямой фильтрации 201 являются идентичными, и обработка при прямой фильтрации 102 состоит из чисто постоянной субполосной фильтрации.

В варианте осуществления системы, показанной на Фиг.1а-Фиг.1е, входной сигнал фильтра на преобразователь 104 фильтров определяется как сигнал определения фильтра, который может, например, содержать отводы фильтра соответствующего фильтра временной области, описание частотной области (амплитудно-частотной характеристики и/или фазочастотной характеристики) или сигнал импульсной характеристики соответствующего фильтра.

В случае прямой фильтрации 201, в принципе, может использоваться один и тот же сигнал определения фильтра. В зависимости от конкретной реализации и сигнала определения фильтра фильтрация может осуществляться посредством непосредственного применения отводов фильтра в инфраструктуре цифрового фильтра, посредством дискретного преобразования Фурье вместе с передаточной функцией или другим описанием частотной области или посредством свертки с сигналом импульсной характеристики.

Фиг.3 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления преобразователя 104 фильтров согласно настоящему изобретению в качестве варианта осуществления генератора фильтров. Фильтр, как предполагается, задается его импульсной характеристикой. Наблюдая эту импульсную характеристику в качестве сигнала дискретного времени, он анализируется банком 301 (фильтров) L-полосного комплексного анализа. Результирующие субполосные выходные сигналы тогда точно представляют собой импульсные характеристики фильтров, подлежащих применению отдельно в каждой субполосе при субполосной фильтрации 102. В предпочтительном варианте осуществления, показанном на Фиг.3, сигнал определения фильтра, подаваемый на преобразователь 104 фильтров и его банк комплексного анализа или банк 301 фильтров комплексного анализа, представляет собой сигнал импульсной характеристики, указывающий амплитудно-частотную характеристику фильтра, которая должна быть передана в субполосную область. Следовательно, выход банка 301 (фильтров) комплексного анализа каждой из L субполос представляет импульсную характеристику промежуточных фильтров, содержащихся в субполосной фильтрации 102.

Банк 301 комплексного анализа, в принципе, получается из банка 101 анализа, но он имеет другой фильтр-прототип и слегка другую структуру модуляции, подробности которой описываются в нижеследующем описании. Эти же быстрые алгоритмы, которые используются для реализации банка 101 комплексного анализа, могут повторно использоваться для банка 301 комплексного анализа, приводя к очень быстрому и очень эффективному процессу преобразования.

Кроме того, длина фильтра-прототипа q(ν) может быть разработана так, чтобы составлять только долю от длины фильтра-прототипа p(ν). Вследствие субдискретизации с коэффициентом L, длина субполосных фильтров также представляет собой коэффициент от L меньший, чем сумма длин данного фильтра временной области и фильтра-прототипа q(ν). Объем вычислительных работ, таким образом, снижается по сравнению с фильтрацией 201 в прямом виде примерно с коэффициентом L/4. Коэффициент возмещения 4 вследствие замены действительной фильтрации комплексной фильтрацией. Другим возмещением являются затраты на вычисления банков 101 и 103 комплексного анализа и синтеза. Для эффективных реализаций эти затраты сравнимы с затратами довольно коротких КИХ-фильтров и, следовательно, являются незначительными, как описано ранее. Кроме того, это возмещение снижения затрат на вычисление не существует для систем, которые уже применяют эти два банка 101 и 103 фильтров.

Фиг.4 иллюстрирует пример импульсной характеристики 400 данного фильтра. Она состоит из 192 (=64·3) ненулевых отводов. Другими словами, импульсная характеристика 400, показанная на Фиг.4, содержит 192 ненулевых значения.

В настоящем применении ненулевой отвод или значение представляет собой отвод или значение, которое идеально не равно нулю. Тем не менее, вследствие ограничений на реализацию в инфраструктуре данного применения ненулевое значение или отвод представляет собой действительнозначный или комплекснозначный отвод или значение с абсолютным значением, которое больше, чем предварительно определенный порог, например 10-s или 2-s, где s представляет собой положительное целое число, зависящее от требований конкретной реализации. В цифровых системах этот порог определяется, предпочтительно, в двоичной системе (основание 2), где целое число s имеет предварительно определенное значение, зависящее от специфики реализации. Обычно, значение s равно 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16 или 32.

Импульсная характеристика 400 системы по Фиг.1 неотличима от этой данной импульсной характеристики при разрешении изображения, в случае, когда применяется банк фильтров с L=64 полосами с фильтром-прототипом длиной 640 (=64·10), и фильтр-прототип длиной 192 (=64·3) используется для преобразователя 104 фильтров по Фиг.3. Соответствующие промежуточные субполосные фильтры имеют только 5 (=3+3-1) отводов каждый, как объяснено ниже.

Фиг.5 иллюстрирует импульсную характеристику 410 системы по Фиг.1 с банком фильтров с 64 полосами в особом случае, соответствующем использованию известного уровня техники для коррекции огибающей и выравнивания. В данном случае, субполосные фильтры или скорее промежуточные фильтры 190 все с одним отводом только, так что постоянное комплексное усиление применяется к каждой субполосе. Для каждой субполосы выбирается соответствующее усиление, равное комплексной частотной характеристике фильтра по Фиг.4, оцениваемой на центральной частоте конкретной субполосы. Как можно видеть из результата, имеются сильный артефакт опережающего эха, и будет существенная разность в восприятии между применением этой характеристики фильтра по сравнению с целевой импульсной характеристикой 400 по Фиг.4.

Фиг.6 иллюстрирует количественную характеристику 420 фильтра по Фиг.4. Шкала частот на Фиг.6 подстроена под разрешение банка фильтров с 64 полосами (L=64).

Фиг.7 иллюстрирует количественную характеристику 430 фильтра, лежащего в основе импульсной характеристики 410, показанной на Фиг.5. Как можно видеть, использование только одного усиления на субполосу приводит к плохой аппроксимации требуемой частотной характеристики. Главной причиной этого являются быстрые изменения целевого фазового спектра. Фактически, этот способ известного уровня техники больше подходит при моделировании линейных фазовых характеристик.

Фиг.8, в заключение, сравнивает рабочие характеристики варианта осуществления настоящего изобретения и способа известного уровня техники регулировки комплексного усиления субполос. Пунктирная кривая представляет собой перерисовку целевой количественной характеристики 420 на Фиг.6. Пунктирная кривая 440 представляет собой количественную характеристику разности между комплексными частотными характеристиками целевого фильтра и их аппроксимацией способом известного уровня техники. Сплошная кривая 450 представляет собой количественную характеристику разности между комплексными частотными характеристиками целевого фильтра и их аппроксимацией способом, предлагаемым настоящим изобретением с параметрами, описанными при описании Фиг.4. Как можно видеть, ошибка способа известного уровня техники небольшая только в 64 средних точках субполос банка фильтров, тогда как обладающий признаками изобретения способ приводит к качеству аппроксимации в диапазоне 50 дБ. Необходимо отметить, что это также уровень рабочих характеристик, которые измеряют при сравнении выхода обладающей признаками изобретения системы с выходом эталонной системы для произвольного входного сигнала.

Как показывает сравнение двух кривых 440 и 450 на Фиг.8, вариант осуществления обладающего признаками изобретения устройства фильтра, вариант осуществления генератора фильтров и система, содержащая оба варианта осуществления, предлагают существенное улучшение, касающееся качества манипулирования входным сигналом. Существенное отличие, касающееся качества фильтрации (или манипулирования) входного сигнала, описанное выше, представляет собой следствие того факта, что по меньшей мере один из промежуточных фильтров 190 имеет импульсную характеристику с двумя или более ненулевыми значениями. Другими словами, по меньшей мере один из промежуточных фильтров 190 содержит по меньшей мере два ненулевых отвода фильтра. Кроме того, важно отметить, что количество субполос L, обрабатываемых вариантом осуществления устройства фильтра, больше или по меньшей мере равно 2. Тем не менее, количество субполос L существенно меньше, чем количество частотных полос, необходимых для сравнимого качества в случае основанной на преобразовании Фурье фильтрации, объединенной с фильтром, описанным, главным образом, амплитудно-частотной характеристикой и/или фазочастотной характеристикой в качестве передаточной функции фильтра.

Вследствие того факта, что импульсная характеристика промежуточных фильтров 190 существенно короче, чем импульсная характеристика лежащей в основе характеристики фильтра во временной области, вычисления в отношении каждой субполосы могут осуществляться значительно быстрее. Кроме того, так как различные субполосные сигналы могут обрабатываться независимо, как вариант осуществления устройства фильтра, так и вариант осуществления генератора 104 фильтров могут обрабатывать соответствующие входные сигналы весьма эффективно быстрым и параллельным образом. Следовательно, обработка как цифрового звукового входа в качестве входного сигнала, так и импульсной характеристики, указывающей характеристику фильтра, может осуществляться весьма эффективно параллельным образом. Как описано ранее, вариант осуществления обладающими признаками изобретения устройства фильтра, а также вариант осуществления обладающими признаками изобретения генератора фильтров объединяют преимущества как непосредственной обработки звуковых сигналов во временной области, приводящей к очень высокому качеству, так и использования комбинирования преобразования Фурье вместе с передаточной функцией в частотной области, предлагающей высокую эффективность, так как каждая частотная полоса только умножается на (комплекснозначный или действительнозначный) отвод в процессе фильтрации сигнала.

С другой стороны, недостатки обоих, обработки входных сигналов исключительно во временной области, которая приводит к огромному объему вычислительных работ, и обработки с преобразованием Фурье, могут быть существенно уменьшены и доведены до уровня, что выходной сигнал варианта осуществления устройства фильтра является неотличимым с учетом восприятия от качества непосредственной обработки во временной области.

Эти два преимущества предлагают большую гибкость для фильтрации цифровых сигналов с изменяющимися характеристиками фильтрации. Это особенно важно в области HRTF, так как относящиеся к HRTF фильтры обычно имеют очень длинную импульсную характеристику. Следовательно, вариант осуществления обладающими признаками изобретения устройства фильтра, содержащего банк 101 фильтров комплексного анализа, множество промежуточных фильтров 190 в субполосной фильтрации 102 и банк 103 фильтров комплексного синтеза, предлагает, особенно в области относящихся к HRTF применений, существенные преимущества в вычислениях вследствие возможной параллельной обработки субполосных сигналов.

Варианты осуществления генератора фильтров и варианты осуществления систем, содержащих как устройство фильтра, так и генератор фильтров, предлагают, кроме того, преимущество в том, что фильтры легко могут быть адаптированы к заданным окружениям, параметрам или другим заданным потребностям рассматриваемого применения. Особенно с точки зрения относящихся к HRTF применений, вариант осуществления такой системы может использоваться в применениях слежения за положением головы, в которых несколько источников звуков и шумов, а также положение слушателя изменяются во времени. Такой вариант осуществления системы, содержащей устройство фильтра и генератор фильтров, поэтому, предлагает весьма эффективный и гибкий путь для представления звукового впечатления трехмерного расположения источников звука относительно изменяющегося положения и ориентации гипотетического слушателя через головные телефоны или другие связанные с головой звуковые системы (стереофонические звуковые системы).

Как иллюстрирует этот последний пример, вариант осуществления обладающими признаками изобретения устройства фильтра вместе с обладающим признаками изобретения генератором фильтров предлагает не только весьма эффективную систему для манипулирования звуком с отличным качеством, но также очень гибкий путь эффективного введения изменяющихся звуковых впечатлений.

Банки комплексно-модулированных фильтров

В нижеследующем пусть будет дискретным во времени преобразованием Фурье сигнала z(ν) дискретного времени. Как и раньше, ν представляет собой целое число, указывающее индекс или временной индекс временного сигнала, тогда как ω=2π·f представляет собой круговую частоту, связанную с частотой f, π представляет собой круговое число (π=3,1415926…), и i=j= представляет собой мнимую единицу.

Банк комплексных экспоненциально-модулированных L-полосных фильтров определяется из действительнозначного фильтра-прототипа p(ν) конечной длины. Для вычислений ниже предполагается посредством расширения с нулями, что фильтр-прототип определяется для всех целых чисел ν. При заданном действительнозначном сигнале x(ν) дискретного времени банк 101 фильтров анализа применяет, как уже объяснено, комплексно-модулированные фильтры-прототипы, после чего следует субдискретизация с коэффициентом L для вывода субполосных сигналов

для каждого индекса n=0, 1, … L-1 субполосы, и целочисленного временного индекса k. Временной индекс k отличается от временного индекса ν в отношении того факта, что k ссылается на субдискретизированные сигналы, тогда как целое число ν относится к сигналам с полной частотой дискретизации.

При заданных комплекснозначных субполосных сигналах d n(k) банк 103 фильтров синтеза применяет фильтрацию, за которой следует передискретизация с коэффициентом L и извлечение действительного значения для вывода действительнозначных сигналов, как уже объяснено, для получения выходного сигнала

В уравнениях (1) и (2) θ и ψ представляют (постоянные) фазовые множители для фильтрации действительнозначного сигнала x(ν) дискретного времени в комплекснозначный субполосный сигнал и для восстановления действительнозначных выходных отсчетов y(ν) из комплекснозначных субполосных сигналов d n(k). Общеизвестно, что фильтр-прототип и фиксированные фазовые множители θ и ψ могут быть выбраны для получения идеального восстановления y(ν)=x(ν) в случае, когда d n(k)=c n(k), т.е. когда субполосные сигналы не изменяются. На практике, свойство идеального восстановления является справедливым до задержки (и/или изменения знака), но в вычислениях, которые следуют за этим, эта деталь игнорируется, позволяя использовать не являющийся причинно-следственным фильтр-прототип. Настоящее изобретение также применимо к конструкции типа псевдо-КЗФ, что предлагается в PCT/SE02/00626 «Aliasing reduction using complex exponential modulated filter banks». В данном случае фильтр-прототип является симметричным p(-ν)=p(ν), и его дискретное во времени преобразование P(w) Фурье, по существу, принимает нулевое значение вне интервала |ω|≤π/L. Идеальное восстановление также заменяется свойством почти идеального восстановления. Для вывода, который следует за этим, предполагается для упрощения, что оба идеальных восстановления справедливы и что P(ω)=0 для π/L<|ω|≤π. Кроме того, предполагается, что фазовые множители удовлетворяют условию, что ψ-θ равно целому числу, кратному 4L.

В критически дискретизированном банке фильтров изменение субполосных сигналов перед синтезом обычно приводит к введению паразитных артефактов. Это ослабляется в данном случае вследствие того факта, что дискретизация с повышенной частотой с коэффициентом два вводится посредством использования комплекснозначных сигналов. Хотя суммарная частота дискретизации субполосных отсчетов идентична частоте дискретизации входного сигнала дискретного времени, входной сигнал является действительнозначным, и субполосные отсчеты являются комплекснозначными. Как описано ниже, отсутствие паразитных сигналов делает доступным эффективную, неизменяемую во времени обработку сигналов.

Субполосная фильтрация в банке комплексно-модулированных фильтров

Рассмотрим модифицирование субполосной фильтрации 102 каждого субполосного сигнала, полученного посредством фильтрации отсчетов c n(k) анализа от банка 101 комплексного анализа с фильтром с импульсной характеристикой g n(k) перед синтезом (2), выполняемым банком 103 (фильтров) комплексного синтеза

Элементарные вычисления показывают, что при заданном предположении на частотную характеристику фильтра-прототипа результирующее действие на восстанавливаемый временной сигнал представляет собой действие фильтрации в дискретном времени

где

В данном случае представляет собой дискретное во времени преобразование Фурье фильтра, применяемого в субполосе n для n≥0 и

где * обозначает комплексное сопряжение. Заметьте здесь, что особый случай G n (ω)=1 приводит к G(ω)=1 в (5) из-за предположенной специальной конструкции прототипа p(ν), который предполагает

Другой представляющий интерес случай тогда, когда G n (ω)=exp(-), который приводит к G(ω)=exp(-iLω), так что y(ν)=x(ν-L).

Аппроксимация характеристики данного фильтра посредством субполосной фильтрации

Пусть H(ω) является данным фильтром (например, передаточной функцией) с действительнозначной импульсной характеристикой h(ν). Эти данные рассматриваются в качестве входа для преобразователя 104 фильтров. С учетом (5) и (7) тривиальный выбор для субполосных фильтров, который приводит к требуемой характеристике G(ω)=H(ω), задается

Недостаток этой формулы заключается в том, что хотя H(ω) представляет собой гладкую функцию ω, периодизованный сегмент ее, определенный в (8), будет проявлять скачки, и импульсная характеристика субполосных фильтров будет излишне длинной. Использование известного уровня техники банка комплексных псевдо-КЗФ для выравнивания или коррекции огибающей состоит из применения одного коэффициента усиления g n в каждой субполосе, что приводит к передаточной функции

с расширением для n<0, определенного в соответствии с (6). С учетом (7) получаем

и передаточная функция интерполируется между этими частотами. Для характеристик H(ω) целевых фильтров, которые изменяются очень медленно в качестве функции частоты ω, первый способ аппроксимации фильтра, поэтому, получается посредством выбора

Пример результирующего качества этой процедуры дан на Фиг.5 и 7.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения генератор фильтров или преобразователь 104 фильтров используется для обучения преобразования фильтра (определенного посредством его импульсной характеристики) h(ν) в промежуточные субполосные фильтры 190 посредством второго банка 301 фильтров анализа, который применяет действительнозначный фильтр-прототип q(ν),

С учетом преобразования Фурье

Преимущество этой процедуры заключается в том, что любой данный фильтр h(ν) может эффективно преобразовываться в характеристики промежуточного субполосного фильтра. Если q(ν) имеет K Q·L отводов, фильтр h(ν) временной области с K H·L отводами преобразуется в фильтры (12) субполосной области с K H +K Q -1 отводами, где K H и K Q представляют собой положительные целые числа. В отношении примерных чисел, данных в контексте описания Фиг.4, K H и K Q равны 3, и длина фильтра-прототипа и импульсная характеристика соответствуют длине 3·64=192 (L=64) каждая. Следовательно, каждый промежуточный субполосный фильтр 190 имеет длину импульсной характеристики только 3+3-1=5 отводов каждый.

Конструкция фильтра-прототипа для преобразователя фильтров

Вставка (13) в (5) приводит к

Следовательно, условием, чтобы выполнялось G(ω)=H(ω), является

где δ[l]=1 для l=0 и δ[l]=0 для l≠0. Простое решение (15) определяется фильтром с крутым срезом

Этот фильтр-прототип соответствует выбору (8) и имеет недостаток в том, что имеет бесконечную и медленно спадающую импульсную характеристику q(ν). Вместо этого, настоящее изобретение предлагает решить (15) приблизительно (например, в смысле наименьших квадратов) при помощи фильтра q(ν) конечной импульсной характеристики. Эквивалент (15) во временной области представляет собой систему линейных уравнений для n=0, 1, … L-1 и для всех целых чисел k

где

представляет собой автокорреляцию p(ν). Для любой данной длины опоры система линейных уравнений (16) может быть решена в смысле наименьших квадратов для фильтра-прототипа q(ν). Желательно использовать опору, которая значительно короче, чем опора первоначального фильтра-прототипа p(ν) банка фильтров, и в этом случае линейная система (16) является сверхопределенной. Данное качество аппроксимации также может обмениваться на другие желательные свойства при помощи совместной оптимизации. Одним примером такого свойства является частотная характеристика Q(ω) типа нижних частот.

В нижеследующем описывается определение многоинтервального представления КЗФ (субполосной области) фильтров HRTF. Преобразование фильтров из временной области в комплексную субполосную область КЗФ выполняется при помощи КИХ-фильтра в преобразователе 104 фильтров по Фиг.1а. Более точно, следующее описание описывает способ реализации данного КИХ-фильтра h(ν) длины N h в комплексной субполосной области КЗФ. Принцип действия изображается на Фиг.1а в случае системы, также содержащей вариант осуществления обладающего признаками изобретения устройства фильтра.

Сама субполосная фильтрация осуществляется посредством набора или множества промежуточных фильтров 190 внутри субполосной фильтрации 102. Более точно, субполосная фильтрация состоит из отдельного применения одного комплекснозначного промежуточного КИХ-фильтра g n (l) для каждой КЗФ-субполосы с индексом n=0, 1, …, 63. Другими словами, в нижеследующем описании делаются специальные ссылки на варианты осуществления с L=64 различными субполосными сигналами. Тем не менее, это конкретное число субполосных сигналов не является существенным, и подходящие уравнения также будут даны в более общей форме.

Одним из ключевых компонентов системы, показанной на Фиг.1а, является преобразователь 104 фильтров, который преобразует данный КИХ-фильтр h(ν) временной области в фильтры g n (l) комплексной субполосной области. Преобразователь 104 фильтров содержит банк 301 комплексного анализа, подобный банку 101 анализа КЗФ. Фильтр-прототип банка 301 фильтров комплексного анализа преобразователя 104 q(ν) фильтров длины 192 (=3·64) для конкретного случая с L=64 субполосными сигналами создается посредством решения в смысле наименьших квадратов сверхопределенной системы уравнений (16). Коэффициенты q(ν) фильтра, или скорее зависимости, которые они выполняют, более подробно описываются ниже для случая L=64 субполосных сигналов.

Чтобы быть более точным в смысле математического описания, расширение с нулями в КИХ-фильтре временной области определяется

Результирующие промежуточные фильтры субполосной области основываются на уравнении (12) и могут быть выражены в общем случае как

где l 0 и ν 0 представляют собой задержки, l представляет собой целое число, указывающее индекс отводов фильтра, и N q (=N Q) представляет собой длину импульсной характеристики фильтра-прототипа q(ν).

Необходимо отметить, что в инфраструктуре настоящего применения под уравнением, основывающемся на уравнении, понимается введение дополнительных величин задержек (сравните l 0 и ν 0), дополнительных коэффициентов и введение оконной функции или другой простой функции.

В случае L=64 выражением для фильтров субполосной области или промежуточных фильтров 190 становится

Эти фильтры субобласти имеют длину L q=K h+2, где

и N h представляет собой длину импульсной характеристики h(ν) характеристик фильтра, подлежащих передаче в субполосную область.

В данном случае, целое число n=0, 1, …, 63 представляет еще раз индекс субполосы, и l=0, 1, …, (K h+1) представляет собой целое число, указывающее отводы результирующих промежуточных фильтров 190.

Присутствует дополнительное слагаемое (-2) в уравнении (20), по сравнению с уравнением (12), так как уравнение (12) было разработано без учета случайности фильтров. Фактические реализации всегда вызывают введение задержек. Следовательно, в зависимости от конкретной реализации дополнительные устройства задержки или задержки могут реализовываться в вариантах осуществления, показанных на Фиг.1а-1е и Фиг.2-11, которые были опущены ради упрощения упомянутых фигур.

Как описано выше, во многих случаях система линейных уравнений (16) является сверхопределенной. Тем не менее, она может быть решена или аппроксимирована в смысле наименьших квадратов в отношении коэффициентов q(ν) фильтра-прототипа. Решение системы линейных уравнений (16) в смысле наименьших квадратов приводит к отводам фильтра фильтра-прототипа q(ν), выполняющим следующие соотношения для целых чисел ν от 0 до 191:

Чтобы быть более точным, коэффициенты q(ν) фильтра подчиняются следующим соотношениям:

Чтобы быть еще более точным, коэффициенты q(ν) фильтра могут выражаться следующими уравнениями для целого числа ν в диапазоне от 0 до 191, причем согласно требованиям и спецификациям специальных реализаций коэффициенты фильтра-прототипа могут отклоняться от следующих уравнений или индивидуально, или от максимального абсолютного значения обычно на 10%, 5% или 2% и, предпочтительно, на 1% или 0,1%:

Следовательно, настоящее изобретение относится к применению произвольного фильтра к сигналу, который доступен в области преобразования банка комплексных экспоненциально-модулированных фильтров, когда этот банк фильтров разработан для получения фактически свободных от паразитных сигналов рабочих характеристик операций, таких как выравнивание, коррекция огибающей спектра, частотно-избирательное панорамирование или частотно-избирательная пространствизация звуковых сигналов. Настоящее изобретение позволяет эффективно выполнять преобразование данного фильтра с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтра) во временной области в набор более коротких КИХ-фильтров, при этом один фильтр применяется для каждой субполосы банка фильтров.

Настоящее изобретение также предлагает, как преобразовать данный фильтр области дискретного времени в набор фильтров субполосной области. Результатом является то, что любой данный фильтр может быть реализован с высокой степенью точности в субполосной области банка комплексных экспоненциально-модулированных фильтров. В предпочтительном варианте осуществления преобразователь фильтров состоит из второго банка комплексных экспоненциально-модулированных фильтров анализа. Для специального случая фильтров, которые реализуют чистую задержку, способы настоящего изобретения совпадают с способами PCT/EP2004/004607 «Advanced processing based on a complex-exponential modulated filterbank and adaptive time framing».

Кроме того, настоящее изобретение содержит следующие особенности:

- способ получения аппроксимации с высоким качеством для фильтрации входного сигнала дискретного времени при помощи данного фильтра, содержащий этапы

- анализа входного сигнала при помощи банка субдискретизированных фильтров комплексного анализа, чтобы получить множество субполосных сигналов,

- фильтрации каждого субполосного сигнала при помощи субполосного фильтра, где множество субполосных фильтров получаются из данного фильтра посредством преобразователя фильтров,

- синтезирования выходного сигнала из отфильтрованных субполосных сигналов при помощи банка субдискретизированных фильтров комплексного анализа.

Способ согласно вышеупомянутому, где преобразователь фильтров состоит из банка субдискретизированных фильтров комплексного анализа.

Устройство для выполнения способа получения аппроксимации высокого качества для фильтрации входного сигнала дискретного времени при помощи данного фильтра, причем способ содержит этапы

- анализа входного сигнала при помощи банка субдискретизированных фильтров комплексного анализа, чтобы получить множество субполосных сигналов,

- фильтрации каждого субполосного сигнала при помощи субполосного фильтра, где множество субполосных фильтров получают из данного фильтра посредством преобразователя фильтров,

- синтезирования выходного сигнала из отфильтрованных субполосных сигналов при помощи банка субдискретизированных фильтров комплексного анализа.

- Компьютерная программа, имеющая инструкции для выполнения, когда она выполняется на компьютере, способа получения аппроксимации высокого качества для фильтрации входного сигнала дискретного времени при помощи данного фильтра, причем способ содержит этапы

- анализа входного сигнала при помощи банка субдискретизированных фильтров комплексного анализа, чтобы получить множество субполосных сигналов,

- фильтрации каждого субполосного сигнала при помощи субполосного фильтра, где множество субполосных фильтров получают из данного фильтра посредством преобразователя фильтров,

- синтезирования выходного сигнала из отфильтрованных субполосных сигналов при помощи банка субдискретизированных фильтров комплексного синтеза.

Адаптация банков действительных фильтров с косинусной модуляцией

Тогда как вышеупомянутое извлечение основывается на банках комплексно-модулированных фильтров, может быть сделано замечание здесь для критически дискретизированного действительного представления, полученного посредством банка фильтров с косинусной модуляцией, определенного взятием действительной части субполосных отсчетов (1) для подходящего фазового множителя θ. В данном случае больше не является возможным использовать способ (3) внутриполосной субполосной фильтрации для получения хорошей аппроксимации для данного фильтра. Однако вследствие предположений, сделанных на характеристику фильтра-прототипа, будет применимо обобщение для многополосного фильтра типа

(с очевидными модификациями для первой и последней субполосы). Вследствие критической дискретизации существует значительно меньше свободы при конструировании маски фильтра. Необходимо сделать следующее, что очевидно для специалиста в данной области техники. Для каждого m=0, 1, …, L-1, использовать элементарный субполосный сигнал d n(k)=δ[n-m]δ[k] в качестве входного сигнала для банка действительного синтеза, и фильтровать результирующий выходной сигнал y(ν) при помощи фильтра h(ν) для получения отфильтрованной формы z(ν) волны синтеза. Теперь используем эту отфильтрованную форму волны в качестве входного сигнала для банка действительного анализа. Результирующий субполосный сигнал содержит коэффициенты маски для n+r=m. Некоторое уменьшение работы, необходимой для фильтра, достигается наблюдением того факта, что три случая m=3k+ε для ε=0, 1, 2 могут обрабатываться параллельно посредством подачи на первый банк синтеза всех соответствующих элементарных субполосных сигналов для каждого случая. Таким образом, преобразователь действительнозначных фильтров содержит три операции банка действительного синтеза и три операции банка действительного анализа. Это параллельное вычисление представляет сокращение реализации для преобразователя действительнозначных фильтров для случая полосы КЗФ с хорошим подавлением боковых лепестков.

Фиг.9 иллюстрирует вариант осуществления обладающего признаками изобретения устройства фильтра для фильтрации входного сигнала временной области обладающими признаками изобретения устройства фильтра для получения выходного сигнала временной области. Как уже упомянуто в контексте Фиг.1а, устройство фильтра по Фиг.9 содержит банк 101 фильтров комплексного анализа, субполосную фильтрацию 102 и банк 103 фильтров комплексного синтеза, который выводит выходной сигнал временной области.

Хотя Фиг.1 изображает систему, содержащую вариант осуществления обладающими признаками изобретения устройства фильтра вместе с вариантом осуществления генератора 104 фильтров, устройство фильтра, показанное на Фиг.9, содержит только в качестве варианта преобразователь 104 фильтров, который обеспечивает для субполосной фильтрации 102 сигнал определения промежуточного фильтра, например, в виде отводов фильтра или импульсной характеристики для каждого из промежуточных фильтров 190 субполосной фильтрации 102. Устройство фильтра, показанное на Фиг.9, содержит дополнительные необязательные компоненты, которые могут предусматривать для субполосной фильтрации 102 отводы фильтра для множества промежуточных фильтров 190 субполосной фильтрации 102.

В качестве примера, отводы фильтра также могут браться из необязательной базы 500 данных, которая подключается к субполосной фильтрации 102. В одном варианте осуществления база 500 данных содержит комплекснозначные отводы фильтра промежуточных фильтров 190. База данных может быть реализована в качестве системы памяти, например в виде энергонезависимой системы памяти или энергозависимой системы памяти в зависимости от конкретной реализации. Следовательно, решения в отношении памяти для базы 500 данных содержат постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), флэш-память, магнитную память, оптическую память или другие системы памяти.

В зависимости от конкретной реализации процессор или центральный блок 510 обработки (CPU) может обращаться к базе данных и предусматривать отводы фильтра для субполосной фильтрации 102 или также может обращаться к базе данных, чтобы предусматривать соответствующие отводы фильтра для промежуточных фильтров субполосной фильтрации 102. Следовательно, такой вариант осуществления содержит базу 500 данных, из которой могут браться отводы фильтра для субполосной фильтрации 102.

В другом варианте осуществления обладающего признаками изобретения устройства фильтра, который также описывается в качестве варианта на Фиг.9, CPU 510 способен выполнять оперативное вычисление отводов фильтра. В таком варианте осуществления CPU 510 обращается к базе 500 данных в соответствии с набором параметров, обеспечиваемых пользователем и/или в соответствии с набором параметров, которые основываются на дополнительных обстоятельствах, считывает один или несколько наборов отводов фильтра для промежуточных фильтров субполосной фильтрации 102 и вычисляет, необязательно сопровождаемый схемой интерполирования или другой схемой оценки, требуемые отводы промежуточного фильтра и предоставляет их субполосной фильтрации 102. В другом варианте осуществления CPU 510, или другой процессор, или компьютерная система предоставляет отводы фильтра промежуточных фильтров 190 субполосной фильтрации 102 без обращения к базе 500 данных. В таком варианте осуществления CPU 510 или другой процессор вычисляет отводы фильтра и предоставляет их субполосной фильтрации 102. Примеры такого варианта осуществления объясняются более внимательно в отношении Фиг.10.

В другом варианте осуществления, описанном на Фиг.9, CPU 510 обращается к другой базе 520 данных, считывает один или несколько сигналов определения фильтра (например, в виде сигналов импульсной характеристики, соответствующих характеристике фильтра во временной области), вычисляет эффективный сигнал определения фильтра, например, подходящую импульсную характеристику, и предоставляет результаты этого вычисления на преобразователь 104 фильтров. В данном варианте осуществления преобразователь 104 фильтров затем предоставляет субполосной фильтрации 102 подходящие отводы фильтра для промежуточных фильтров 190. Следовательно, в данном варианте осуществления преобразователь 104 фильтров генерирует эффективные субполосные фильтры или промежуточные фильтры, применяемые к каждому индивидуальному субполосному фильтру каждого индивидуального субполосного сигнала внутри субполосной фильтрации 102, приводя к эффекту фильтрации, неотличимому с учетом слышимости от соответствующего фильтра, применяемого к входному сигналу временной области (входному сигналу). Следовательно, данный вариант осуществления также способен выполнять оперативное вычисление отводов фильтра при помощи преобразователя 104 фильтров.

Примером может быть, например, устройство, которое вычисляет отводы промежуточных фильтров 190 субполосной фильтрации 102 в соответствии с набором параметров, например, предоставляемых пользователем, причем базис параметров настолько большой, что эффективное предварительное определение отводов фильтра, необязательно сопровождаемое схемой интерполирования некоторого вида, не приводит к требуемым результатам.

Более конкретное применение происходит, например, из области динамической возможности фильтров HRTF в одной области преобразовываться в субполосную область или область КЗФ. Как упомянуто выше, это, например, относится к применениям, включающим в себя устройство слежения за положением головы, в котором база 520 данных представляет собой базу данных HRTF, содержащую временно-импульсные характеристики фильтров HRTF. Так как фильтры HRTF обычно имеют очень длинные импульсные характеристики, использование такой схемы представляет собой особый интерес, так как отводы для промежуточных фильтров 190 или отводы КЗФ являются комплексными. Сохранение базы данных в этой области приблизительно удваивает требования к памяти по сравнению с требованием к памяти для сохранения импульсных характеристик во временной области. Однако преимущество сниженного требования к памяти также может применяться без CPU 510, который вычисляет импульсную характеристику, предоставляемую преобразователю 504 фильтров. Вместо этого, базе 520 данных может просто подсказываться вывод соответствующего сигнала определения, который может быть импульсной характеристикой во временной области, для преобразователя 104 фильтров.

На Фиг.10 амплитудно-частотная характеристика 550 изображается в частотной области. В некоторых применениях, как объяснено выше, коэффициенты фильтра или отводы фильтра представляют собой промежуточные фильтры 190 субполосной фильтрации 102, могут сохраняться в базе данных, подобной базе 500 данных на Фиг.9. Альтернативно или дополнительно, для некоторых применений отводы фильтра промежуточных фильтров также могут вычисляться посредством CPU 510 по Фиг.9. В случае фильтрации специального эффекта или обработки сигнала более низкого качества, в которых эффекты паразитных сигналов могут стать допустимыми (по меньшей мере в некоторой степени), отводы фильтра промежуточных фильтров 190 после субполосной фильтрации 102 могут оцениваться без преобразователя 104 фильтров или другого варианта осуществления генератора фильтров. Возможные применения особенно содержат передачу речи по линиям низкого качества, например телефоны или коротковолновая радиосвязь. Следовательно, в этих применениях определение отводов фильтра, соответствующих передаточной функции 550 по Фиг.10 или другой амплитудно-частотной характеристике в нескольких субполосах 560 с различными частотами субполос, может осуществляться без применения обладающими признаками изобретения преобразователя фильтров.

Фиг.11 изображает вариант осуществления обладающими признаками изобретения преобразователя 104 фильтров. Как ранее описано в контексте Фиг.3, преобразователь 104 фильтров содержит банк 301 фильтров комплексного анализа, на который (действительнозначный) сигнал импульсной характеристики, указывающий амплитудно-частотную характеристику фильтра, может подаваться через вход 104а и через необязательный переключатель 600. Как описано выше, банк 301 фильтров комплексного анализа преобразует сигнал импульсной характеристики во множество комплекснозначных субполосных сигналов и сигнал определения промежуточного фильтра, выводимый на выходе 104b преобразователя фильтров. Как указано на Фиг.1а и Фиг.9, выход 104b преобразователя 104 фильтров может подключаться к субполосной фильтрации 102.

Как уже упомянуто выше, каждый комплекснозначный субполосный сигнал банка 301 комплексно-модулированных фильтров соответствует импульсной характеристике для одного из промежуточных фильтров 190 для субполосного сигнала при субполосной фильтрации 102, показанной на Фиг.1а и 9. Обычно комплекснозначные субполосные сигналы значительно короче, чем сигнал импульсной характеристики фильтра, подаваемый на вход 104а во временной области. Кроме того, обычно по меньшей мере один из комплекснозначных субполосных сигналов, выводимых на выходе 104b, содержит по меньшей мере два различных ненулевых значения. Особенно последний признак отличает выход преобразователя 104 фильтров от простой регулировки усиления в инфраструктуре фильтрации, используя процедуру прямого преобразования Фурье.

Если, однако, на преобразователь 104 фильтров не подается сигнал импульсной характеристики, указывающий амплитудно-частотную характеристику фильтра, но сигнал определения фильтра, который содержит по меньшей мере одно из амплитудно-частотной характеристики фильтра, фазочастотной характеристики фильтра или отводов фильтра во временной области или другой области фильтра, преобразователь 104 фильтров содержит генератор 610 импульсной характеристики для преобразования сигнала определения фильтра в сигнал импульсной характеристики, который затем подается через необязательный переключатель 600 на банк 301 фильтров комплексного анализа. В конкретной реализации генератор 610 импульсной характеристики может, например, вычислять сигнал импульсной характеристики, подаваемый на банк 301 фильтров комплексного анализа посредством наложения действительнозначных колебаний (синтез Фурье), причем амплитудные характеристики и фазовые характеристики намеченного фильтра, подлежащего передаче в комплексную субполосную область, рассматриваются как определяемые сигналом определения, подаваемым на вход 104с. Другими словами, если по меньшей мере одна из амплитудно-частотной характеристики и фазочастотной характеристики применяется к генератору 610 импульсной характеристики, сигнал импульсной характеристики может вычисляться генератором 610 импульсной характеристики посредством допущения (гармонических) колебаний, рассматривая амплитудные и фазовые соотношения, определенные сигналом определения фильтра.

Возможные применения обоих вариантов осуществления устройства фильтра и генератора фильтров и особенно в области кодирования и декодирования высококачественного звука.

Последние разработки в области кодирования звука обеспечили средство для получения впечатления многоканального сигнала в отношении стереофонических головных телефонов. Это, как правило, выполняется посредством понижающего смешивания многоканального сигнала до стерео, используя исходный многоканальный сигнал и фильтры HRTF. В известном уровне техники было показано, что параметрический многоканальный звуковой декодер может объединяться с алгоритмом бинаурального понижающего смешивания, делая возможным рендеринг многоканального сигнала через головные телефоны без необходимости сначала повторно создавать многоканальный сигнал из переданного сигнала понижающего смешивания и, впоследствии, выполнять понижающее смешивание его снова посредством фильтров HRTF. Однако это требует, чтобы параметры для повторного создания многоканального сигнала (например, параметры межушной разности интенсивности (IID), разности уровней каналов (CLD)) были объединены с фильтрами HRTF, которые, в свою очередь, требуют параметризации фильтров HRTF. Это требование параметризации фильтров HRTF налагает большое ограничение на систему, так как фильтры HRTF могут быть длинными и, таким образом, их очень трудно правильно моделировать при помощи параметрического подхода. Это ограничение делает невозможным использование длинных фильтров HRTF для объединенных параметрических многоканальных и бинауральных декодеров понижающего смешивания. Ключевой алгоритмический компонент, необходимый для получения надлежащего объединения многоканальных параметров и фильтров HRTF, представляет собой доступ к представлению данных фильтров HRTF в субполосной области, предполагаемой пространственными параметрами. Это представляет собой именно то, что предлагается вариантами осуществления настоящего изобретения. Если это представление доступно, фильтры HRTF могут быть объединены в 2N фильтров в качестве функции параметрического многоканального представления. Это дает существенное преимущество с точки зрения сложности вычислений относительно способа, который сначала повторно создает M каналов и затем применяет 2M операций фильтрации.

Примером другого применения способа, применяемого вариантами осуществления настоящего изобретения, является эффективная компенсация несовершенных устройств рендеринга звука для звукового содержимого, кодированного в формате MPEG HE-AAC (улучшенное звуковое кодирование с высокой эффективностью Экспертной группы по движущимся изображениям) [ISO/IEC 14496-3:2001/AMD1:2003]. Такие этапы улучшенной фильтрации, возможно включающие в себя подавление перекрестных искажений, могут применяться непосредственно в субполосной области перед синтезом временной области.

Другие разработки в кодировании звука создали способы, подходящие для повторного создания многоканального представления звукового сигнала, основанные на стереофоническом (или монофоническом) сигнале и соответствующих данных управления. Эти способы отличаются, по существу, от более старого, основанного на матрице решения, такого как Dolby® Prologic, так как дополнительные данные управления передаются для управления повторным созданием, также упоминаемым как повышающее смешивание, каналов окружающего звука, основываясь на переданных монофонических или стереофонических каналах.

Следовательно, такой параметрический многоканальный звуковой декодер, например, MPEG Surround, восстанавливает N каналов, основываясь на M переданных каналах, где N>M, и дополнительных данных управления. Дополнительные данные управления представляют существенно более низкую скорость передачи данных, чем скорость, необходимая для передачи всех N каналов, делая кодирование очень эффективным, в то же самое время гарантируя совместимость как с M-канальными устройствами, так и с N-канальными устройствами. [J. Breebaart et al. «MPEG spatial audio coding/MPEG Surround: overview and current status», Proc, 119th AES convention, New York, USA, October 2005, Preprint 6447].

Эти способы параметрического кодирования окружающего звука обычно содержат параметризацию окружающего сигнала, основываясь на разности уровней каналов (CLD) и межканальной когерентности/взаимной корреляции (ICC). Эти параметры описывают отношения мощностей и корреляцию между парами каналов в процессе повышающего смешивания. Далее, коэффициенты предсказания канала (CPC) также используются в известном уровне техники для предсказания промежуточных или выходных каналов во время процедуры повышающего смешивания.

В зависимости от некоторых требований к реализации обладающих признаками изобретения способов, обладающие признаками изобретения способы могут быть реализованы аппаратными или программными средствами. Реализация может выполняться с использованием цифровой запоминающей среды, в частности, диска, компакт-диска (CD) или цифрового многофункционального диска (DVD), имеющего на нем считываемый электронным образом останов сигнала управления, который взаимодействует с программируемой компьютерной системой так, что выполняется вариант осуществления обладающих признаками изобретения способов. В основном, вариант осуществления настоящего изобретения, поэтому, представляет собой продукт компьютерной программы с программным кодом, хранимым на машинно-считываемом носителе, причем программный код выполнен с возможностью выполнения обладающих признаками изобретения способов, когда продукт компьютерной программы выполняется на компьютере или процессоре. Другими словами, варианты осуществления обладающих признаками изобретения способов, поэтому, представляют собой компьютерную программу, имеющую программный код для выполнения по меньшей мере одного из обладающих признаками изобретения способов, когда компьютерная программа выполняется на компьютере.

В то время как вышеприведенное было, в частности, показано и описано со ссылками на его конкретные варианты осуществления, для специалиста в данной области техники понятно, что могут быть сделаны различные другие изменения в форме и деталях без отступления от его сущности и объема. Необходимо понять, что различные изменения могут быть сделаны при адаптации к различным вариантам осуществления без отступления от более широкого принципа, описанного в данном документе, и могут быть поняты при помощи формулы изобретения, которая следует ниже.

1. Устройство фильтра для фильтрации входного сигнала временной области для получения выходного сигнала временной области, который представляет собой представление входного сигнала временной области, отфильтрованного с использованием характеристики фильтра, имеющей неравномерную амплитудно-частотную характеристику,
содержащее:
банк (101) фильтров комплексного анализа для генерирования множества комплексных субполосных сигналов из входных сигналов временной области;
множество промежуточных фильтров (190), причем по меньшей мере один из промежуточных фильтров (190) множества промежуточных фильтров (190) имеет неравномерную амплитудно-частотную характеристику, множество промежуточных фильтров (190) имеют более короткую импульсную характеристику по сравнению с импульсной характеристикой фильтра, имеющего характеристику фильтра, и неравномерные амплитудно-частотные характеристики множества промежуточных фильтров вместе представляют неравномерную характеристику фильтра; и
банк (103) фильтров комплексного синтеза для синтезирования выходных данных промежуточных фильтров (190) для получения выходного сигнала временной области.

2. Устройство фильтра по п.1, в котором, по меньшей мере, один из промежуточных фильтров (190) имеет характеристику фильтра нижних частот, характеристику фильтра верхних частот, характеристику полосового фильтра, характеристику режекторного фильтра или характеристику узкополосного режекторного фильтра.

3. Устройство фильтра по п.1, в котором промежуточные фильтры (190) из множества промежуточных фильтров (190) представляют собой фильтры с конечной импульсной характеристикой.

4. Устройство фильтра по п.1, в котором каждый промежуточный фильтр (190) выполнен с возможностью иметь импульсную характеристику, зависящую от сигнала определения промежуточного фильтра.

5. Устройство фильтра по п.4, в котором множество промежуточных фильтров (190) выполнено с возможностью приема сигнала определения промежуточного фильтра из базы (500) данных или от процессора (510).

6. Устройство фильтра по п.4, в котором множество промежуточных фильтров выполнено с возможностью приема сигнала определения промежуточного фильтра от генератора (104) фильтров, содержащего банк (301) комплексно-модулированных фильтров для фильтрации сигнала импульсной характеристики, указывающего амплитудно-частотную характеристику фильтра во временной области для получения множества комплекснозначных субполосных сигналов в качестве сигнала определения промежуточного фильтра, причем каждый комплекснозначный субполосный сигнал банка комплексно-модулированных фильтров соответствует импульсной характеристике для одного промежуточного фильтра (190), по меньшей мере один из комплекснозначных субполосных сигналов содержит по меньшей мере два различных ненулевых значения, и каждый комплекснозначный субполосный сигнал короче, чем сигнал импульсной характеристики.

7. Устройство фильтра по п.1, в котором банк (101) фильтров комплексного анализа выполнен с возможностью вывода L комплексных субполосных сигналов, множество промежуточных фильтров (190) содержит L промежуточных фильтров (190), банк (103) фильтров комплексного синтеза выполнен с возможностью синтезирования выходных данных L промежуточных фильтров (190), и L представляет собой положительное целое число, большее, чем 1.

8. Устройство фильтра по п.7, в котором банк (101) фильтров комплексного анализа, множество промежуточных фильтров (190) и банк (103) фильтров комплексного синтеза выполнены с возможностью иметь L=64.

9. Устройство фильтра по п.7, в котором множество промежуточных фильтров (190) выполнено с возможностью фильтрации комплексных субполосных сигналов на основании уравнения

в котором n представляет собой целое число в диапазоне от 0 до (L-1), указывающее индекс субполосных сигналов, L и k представляют собой целые числа, dn(k) представляет собой выходные данные промежуточного фильтра (190) субполосного сигнала с индексом n, cn(k) представляет собой субполосный сигнал с индексом n, и gn(l) представляет собой импульсную характеристику промежуточного фильтра (190) для субполосного сигнала с индексом n.

10. Устройство фильтра по п.7, в котором промежуточный фильтр (190) с индексом n имеет импульсную характеристику gn(k), которая основана на уравнении

в котором n представляет собой целое число в диапазоне от 0 до (L-1), указывающее индекс субполосного сигнала, k и v представляют собой целые числа, h(ν) представляет собой импульсную характеристику фильтра, имеющего характеристику фильтра, π=3,1415926… представляет собой круговое число, представляет собой комплексную единицу, и q(ν) представляют собой отводы фильтра действительнозначного фильтра-прототипа.

11. Устройство фильтра по п.7, в котором по меньшей мере один из промежуточных фильтров (190) с индексом n имеет импульсную характеристику gn(k), которая основана на уравнении

в котором

в котором Nh представляет собой длину импульсной характеристики h(ν) фильтра, имеющего характеристику фильтра, π=3,1415926… представляет собой круговое число, представляет собой комплексную единицу, и q(ν) представляют собой отводы фильтра действительнозначного фильтра-прототипа.

12. Устройство фильтра по п.10, в котором промежуточные фильтры (190) выполнены так, что отводы q(ν) фильтра-прототипа для целых чисел ν от 0 до 191 удовлетворяют соотношениям:
-0.204≤q[0]≤-0.202
-0.199≤q[1]≤-0.197
-0.194≤q[2]≤-0.192
-0.189≤q[3]≤-0.187
-0.183≤q[4]≤-0.181
-0.178≤q[5]≤-0.176
-0.172≤q[6]≤-0.170
-0.166≤q[7]≤-0.164
-0.160≤q[8]≤-0.158
-0.154≤q[9]≤-0.152
-0.148≤q[10]≤-0.146
-0.142≤q[11]≤-0.140
-0.135<q[12]≤-0.133
-0.129≤q[13]≤-0.127
-0.122≤q[14]≤-0.120
-0.116≤q[15]≤-0.114
-0.109≤q[16]≤-0.107
-0.102≤q[17]≤-0.100
-0.096≤q[18]≤-0.094
-0.089≤q[19]≤-0.087
-0.082≤q[20]≤-0.080
-0.075≤q[21]≤-0.073
-0.068≤q[22]≤-0.066
-0.061≤q[23]≤-0.059
-0.054≤q[24]≤-0.052
-0.046≤q[25]≤-0.044
-0.039≤q[26]≤-0.037
-0.032≤q[27]≤-0.030
-0.024≤q[28]≤-0.022
-0.017≤q[29]≤-0.015
-0.009≤q[30]≤-0.007
-0.002≤q[31]≤0.000

0.006≤q[32]≤0.008

0.014≤q[33]≤0.016

0.021≤q[34]≤0.023

0.029≤q[35]≤0.031

0.037≤q[36]≤0.039

0.045≤q[37]≤0.047

0.054≤q[38]≤0.056

0.062≤q[39]≤0.064

0.070≤q[40]≤0.072

0.079≤q[41]≤0.081

0.087≤q[42]≤0.089

0.096≤q[43]≤0.098

0.105≤q[44]≤0.107

0.113≤q[45]≤0.115

0.122≤q[46]≤0.124

0.132≤q[47]≤0.134

0.141≤q[48]≤0.143

0.150≤q[49]≤0.152

0.160≤q[50]≤0.162

0.170≤q[51]≤0.172

0.180≤q[52]≤0.182

0.190≤q[53]≤0.192

0.200≤q[54]≤0.202

0.210≤q[55]≤0.212

0.221≤q[56]≤0.223

0.232≤q[57]≤0.234

0.243≤q[58]≤0.245

0.254≤q[59]≤0.256

0.266≤q[60]≤0.268

0.278≤q[61]≤0.280

0.290≤q[62]≤0.292

0.303≤q[63]≤0.305

0.902≤q[64]≤0.904

0.909≤q[65]≤0.911

0.917≤q[66]≤0.919

0.924≤q[67]≤0.926

0.930≤q[68]≤0.932

0.936≤q[69]≤0.938

0.942≤q[70]≤0.944

0.947≤q[71]≤0.949

0.952≤q[72]≤0.954

0.957≤q[73]≤0.959

0.961≤q[74]≤0.963

0.965≤q[75]≤0.967

0.969≤q[76]≤0.971

0.972≤q[77]≤0.974

0.975≤q[78]≤0.977

0.978≤q[79]≤0.980

0.981≤q[80]≤0.983

0.984≤q[81]≤0.986

0.986≤q[82]≤0.988

0.988≤q[83]≤0.990

0.990≤q[84]≤0.992

0.992≤q[85]≤0.994

0.993≤q[86]≤0.995

0.995≤q[87]≤0.997

0.996≤q[88]≤0.998

0.997≤q[89]≤0.999

0.998≤q[90]≤1.000

0.999≤q[91]≤1.001

0.999≤q[92]≤1.001

1.000≤q[93]≤1.002

1.000≤q[94]≤1.002

1.000≤q[95]≤1.002

1.000≤q[96]≤1.002

1.000≤q[97]≤1.002

0.999≤q[98]≤1.001

0.999≤q[99]≤1.001

0.998≤q[100]≤1.000

0.997≤q[101]≤0.999

0.996≤q[102]≤0.998

0.995≤q[103]≤0.997

0.993≤q[104]≤0.995

0.992≤q[105]≤0.994

0.990≤q[106]≤0.992

0.988≤q[107]≤0.990

0.986≤q[108]≤0.988

0.984≤q[109]≤0.986

0.981≤q[110]≤0.983

0.978≤q[111]≤0.980

0.975≤q[112]≤0.977

0.972≤q[113]≤0.974

0.969≤q[114]≤0.971

0.965≤q[115]≤0.967

0.961≤q[116]≤0.963

0.957≤q[117]≤0.959

0.952≤q[118]≤0.954

0.947≤q[119]≤0.949

0.942≤q[120]≤0.944

0.936≤q[121]≤0.938

0.930≤q[122]≤0.932

0.924≤q[123]≤0.926

0.917≤q[124]≤0.919

0.909≤q[125]≤0.911

0.902≤q[126]≤0.904

0.893≤q[127]≤0.895

0.290≤q[128]≤0.292

0.278≤q[129]≤0.280

0.266≤q[130]≤0.268

0.254≤q[131]≤0.256

0.243≤q[132]≤0.245

0.232≤q[133]≤0.234

0.221≤q[134]≤0.223

0.210≤q[135]≤0.212

0.200≤q[136]≤0.202

0.190≤q[137]≤0.192

0.180≤q[138]≤0.182

0.170≤q[139]≤0.172

0.160≤q[140]≤0.162

0.150≤q[141]≤0.152

0.141≤q[142]≤0.143

0.132≤q[143]≤0.134

0.122≤q[144]≤0.124

0.113≤q[145]≤0.115

0.105≤q[146]≤0.107

0.096≤q[147]≤0.098

0.087≤q[148]≤0.089

0.079≤q[149]≤0.081

0.070≤q[150]≤0.072

0.062≤q[151]≤0.064

0.054≤q[152]≤0.056

0.045≤q[153]≤0.047

0.037≤q[154]≤0.039

0.029≤q[155]≤0.031

0.021≤q[156]≤0.023

0.014≤q[157]≤0.016

0.006≤q[158]≤0.008
-0.002≤q[159]≤0.000
-0.009≤q[160]≤-0.007
-0.017≤q[161]≤-0.015
-0.024≤q[162]≤-0.022
-0.032≤q[163]≤-0.030
-0.039≤q[164]≤-0.037
-0.046≤q[165]≤-0.044
-0.054≤q[166]≤-0.052
-0.061≤q[167]≤-0.059
-0.068≤q[168]≤-0.066
-0.075≤q[169]≤-0.073
-0.082≤q[170]≤-0.080
-0.089≤q[171]≤-0.087
-0.096≤q[172]≤-0.094
-0.102≤q[173]≤-0.100
-0.109≤q[174]≤-0.107
-0.116≤q[175]≤-0.114
-0.122≤q[176]≤-0.120
-0.129≤q[177]≤-0.127
-0.135≤q[178]≤-0.133
-0.142≤q[179]≤-0.140
-0.148≤q[180]≤-0.146
-0.154≤q[181]≤-0.152
-0.160≤q[182]≤-0.158
-0.166≤q[183]≤-0.164
-0.172≤q[184]≤-0.170
-0.178≤q[185]≤-0.176
-0.183≤q[186]≤-0.181
-0.189≤q[187]≤-0.187
-0.194≤q[188]≤-0.192
-0.199≤q[189]≤-0.197
-0.204≤q[190]≤-0.202
-0.209≤q[191]≤-0.207

13. Устройство фильтра по п.10, в котором промежуточные фильтры (190) выполнены так, что отводы q(ν) фильтра-прототипа для целых чисел ν от 0 до 191 удовлетворяют соотношениям:
-0.20294≤q[0]≤-0.20292
-0.19804≤q[1]≤-0.19802
-0.19295≤q[2]≤-0.19293
-0.18768≤q[3]≤-0.18766
-0.18226≤q[4]≤-0.18224
-0.17668≤q[5]≤-0.17666
-0.17097≤q[6]≤-0.17095
-0.16514≤q[7]≤-0.16512
-0.15919≤q[8]≤-0.15917
-0.15313≤q[9]≤-0.15311
-0.14697≤q[10]≤-0.14695
-0.14071≤q[11]≤-0.14069
-0.13437≤q[12]≤-0.13435
-0.12794≤q[13]≤-0.12792
-0.12144≤q[14]≤-0.12142
-0.11486≤q[15]≤-0.11484
-0.10821≤q[16]≤-0.10819
-0.10149≤q[17]≤-0.10147
-0.09471≤q[18]≤-0.09469
-0.08786≤q[19]≤-0.08784
-0.08095≤q[20]≤-0.08093
-0.07397≤q[21]≤-0.07395
-0.06694≤q[22]≤-0.06692
-0.05984≤q[23]≤-0.05982
-0.05269≤q[24]≤-0.05267
-0.04547≤g[25]≤-0.04545
-0.03819≤q[26]≤-0.03817
-0.03085≤q[27]≤-0.03083
-0.02345≤q[28]≤-0.02343
-0.01598≤q[29]≤-0.01596
-0.00845≤q[30]≤-0.00843
-0.00084≤q[31]≤-0.00082

0.00683≤q[32]≤0.00685

0.01458≤q[33]≤0.01460

0.02240≤q[34]≤0.02242

0.03030≤q[35]≤0.03032

0.03828≤q[36]≤0.03830

0.04635≤q[37]≤0.04637

0.05451≤q[38]≤0.05453

0.06275≤q[39]≤0.06277

0.07110≤q[40]≤0.07112

0.07954≤q[41]≤0.07956

0.08809≤q[42]≤0.08811

0.09675≤q[43]≤0.09677

0.10552≤q[44]≤0.10554

0.11442≤q[45]≤0.11444

0.12344≤q[46]≤0.12346

0.13259≤q[47]≤0.13261

0.14189≤q[48]≤0.14191

0.15132≤q[49]≤0.15134

0.16091≤q[50]≤0.16093

0.17066≤q[51]≤0.17068

0.18058≤q[52]≤0.18060

0.19067≤q[53]≤0.19069

0.20095≤q[54]≤0.20097

0.21143≤q[55]≤0.21145

0.22211≤q[56]≤0.22213

0.23300≤q[57]≤0.23302

0.24412≤q[58]≤0.24414

0.25549≤q[59]≤0.25551

0.26711≤q[60]≤0.26713

0.27899≤q[61]≤0.27901

0.29117≤q[62]≤0.29119

0.30364≤q[63]≤0.30366

0.90252≤q[64]≤0.90254

0.91035≤q[65]≤0.91037

0.91769≤q[66]≤0.91771

0.92457≤q[67]≤0.92459

0.93101≤q[68]≤0.93103

0.93705≤q[69]≤0.93707

0.94270≤q[70]≤0.94272

0.94800≤q[71]≤0.94802

0.95295≤q[72]≤0.95297

0.95758≤q[73]≤0.95760

0.96190≤q[74]≤0.96192

0.96593≤q[75]≤0.96595

0.96968≤q[76]≤0.96970

0.97317≤q[77]≤0.97319

0.97641≤q[78]≤0.97643

0.97940≤q[79]≤0.97942

0.98217≤q[80]≤0.98219

0.98472≤q[81]≤0.98474

0.98706≤q[82]≤0.98708

0.98919≤q[83]≤0.98921

0.99113≤q[84]≤0.99115

0.99288≤q[85]≤0.99290

0.99444≤q[86]≤0.99446

0.99583≤q[87]≤0.99585

0.99704≤q[88]≤0.99706

0.99809≤q[89]≤0.99811

0.99896≤q[90]≤0.99898

0.99967≤q[91]≤0.99969

1.00023≤q[92]≤1.00025

1.00062≤q[931≤1.00064

1.00086≤q[94]≤1.00088

1.00093≤q[95]≤1.00095

1.00086≤q[96]≤1.00088

1.00062≤q[97]≤1.00064

1.00023≤q[98]≤1.00025

0.99967≤q[99]≤0.99969

0.99896≤q[100]≤0.99898

0.99809≤q[101]≤0.99811

0.99704≤q[102]≤0.99706

0.99583≤q[103]≤0.99585

0.99444≤q[104]≤0.99446

0.99288≤q[105]≤0.99290

0.99113≤q[106]≤0.99115

0.98919≤q[107]≤0.98921

0.98706≤q[108]≤0.98708

0.98472≤q[109]≤0.98474

0.98217≤q[110]≤0.98219

0.97940≤q[111]≤0.97942

0.97641≤q[112]≤0.97643

0.97317≤q[113]≤0.97319

0.96968≤q[114]≤0.96970

0.96593≤q[115]≤0.96595

0.96190≤q[116]≤0.96192

0.95758≤q[117]≤0.95760

0.95295≤q[1181≤0.95297

0.94800≤q[119]≤0.94802

0.94270≤q[120]≤0.94272

0.93705≤q[121]≤0.93707

0.93101≤q[122]≤0.93103

0.92457≤q[123]≤0.92459

0.91769≤q[124]≤0.91771

0.91035≤q[125]≤0.91037

0.90252≤q[126]≤0.90254

0.89416≤q[127]≤0.89418

0.29117≤q[128]≤0.29119

0.27899≤q[129]≤0.27901

0.26711≤q[130]≤0.26713

0.25549≤q[131]≤0.25551

0.24412≤q[132]≤0.24414

0.23300≤q[133]≤0.23302

0.22211≤q[134]≤0.22213

0.21143≤q[135]≤0.21145

0.20095≤q[136]≤0.20097

0.19067≤q[137]≤0.19069

0.18058≤q[138]≤0.18060

0.17066≤q[139]≤0.17068

0.16091≤q[140]≤0.16093

0.15132≤q[141]≤0.15134

0.14189≤q[142]≤0.14191

0.13259≤q[143]≤0.13261

0.12344≤q[144]≤0.12346

0.11442≤q[145]≤0.11444

0.10552≤q[146]≤0.10554

0.09675≤q[147]≤0.09677

0.08809≤q[148]≤0.08811

0.07954≤q[149]≤0.07956

0.07110≤q[150]≤0.07112

0.06275≤q[151]≤0.06277

0.05451≤q[152]≤0.05453

0.04635≤q[153]≤0.04637

0.03828≤q[154]≤0.03830

0.03030≤q[155]≤0.03032

0.02240≤q[156]≤0.02242

0.01458≤q[157]≤0.01460

0.00683≤q[158]≤0.00685
-0.00084≤q[159]≤-0.00082
-0.00845≤q[160]≤-0.00843
-0.01598≤q[161]≤-0.01596
-0.02345≤q[162]≤-0.02343
-0.03085≤q[163]≤-0.03083
-0.03819≤q[164]≤-0.03817
-0.04547≤q[165]≤-0.04545
-0.05269≤q[166]≤-0.05267
-0.05984≤q[167]≤-0.05982
-0.06694≤q[168]≤-0.06692
-0.07397≤q[169]≤-0.07395
-0.08095≤q[170]≤-0.08093
-0.08786≤q[171]≤-0.08784
-0.09471≤q[172]≤-0.09469
-0.10149≤q[173]≤-0.10147
-0.10821≤q[174]≤-0.10819
-0.11486≤q[175]≤-0.11484
-0.12144≤q[176]≤-0.12142
-0.12794≤q[177]≤-0.12792
-0.13437≤q[178]≤-0.13435
-0.14071≤q[179]≤-0.14069
-0.14697≤q[180]≤-0.14695
-0.15313≤q[181]≤-0.15311
-0.15919≤q[182]≤-0.15917
-0.16514≤q[183]≤-0.16512
-0.17097≤q[184]≤-0.17095
-0.17668≤q[185]≤-0.17666
-0.18226≤q[186]≤-0.18224
-0.18768≤q[187]≤-0.18766
-0.19295≤q[188]≤-0.19293
-0.19804≤q[189]≤-0.19802
-0.20294≤q[190]≤-0.20292
-0.20764≤q[191]≤-0.20762

14. Устройство фильтра по п.10, в котором промежуточные фильтры (190) выполнены так, что действительнозначные коэффициенты q(ν) фильтра-прототипа для целых чисел ν в диапазоне от 0 до 191 определяются следующим образом:
q[0]=-0.2029343380
q[1]=-0.1980331588
q[2]=-0.1929411519
q[3]=-0.1876744222
q[4]=-0.1822474011
q[5]=-0.1766730202
q[6]=-0.1709628636
q[7]=-0.1651273005
q[8]=-0.1591756024
q[9]=-0.1531160455
q[10]=-0.1469560005
q[11]=-0.1407020132
q[12]=-0.1343598738
q[13]=-0.1279346790
q[14]=-0.1214308876
q[15]=-0.1148523686
q[16]=-0.1082024454
q[17]=-0.1014839341
q[18]=-0.0946991783
q[19]=-0.0878500799
q[20]=-0.0809381268
q[21]=-0.0739644174
q[22]=-0.0669296831
q[23]=-0.0598343081
q[24]=-0.0526783466
q[25]=-0.0454615388
q[26]=-0.0381833249
q[27]=-0.0308428572
q[28]=-0.0234390115
q[29]=-0.0159703957
q[30]=-0.0084353584
q[31]=-0.0008319956
q[32]=0.0068418435
q[33]=0.0145885527
q[34]=0.0224107648
q[35]=0.0303113495
q[36]=0.0382934126
q[37]=0.0463602959
q[38]=0.0545155789
q[39]=0.0627630810
q[40]=0.0711068657
q[41]=0.0795512453
q[42]=0.0881007879
q[431=0.0967603259
q[44]=0.1055349658
q[45]=0.1144301000
q[46]=0.1234514222
q[47]=0.1326049434
q[48]=0.1418970123
q[49]=0.1513343370
q[50]=0.1609240126
q[51]=0.1706735517
q[52]=0.1805909194
q[53]=0.1906845753
q[54]=0.2009635191
q[55]=0.2114373458
q[56]=0.2221163080
q[57]=0.2330113868
q[58]=0.2441343742
q[59]=0.2554979664
q[60]=0.2671158700
q[61]=0.2790029236
q[62]=0.2911752349
q[63]=0.3036503350
q[64]=0.9025275713
q[65]=0.9103585196
q[66]=0.9176977825
q[67]=0.9245760683
q[68]=0.9310214581
q[69]=0.9370596739
q[70]=0.9427143143
q[71]=0.9480070606
q[72]=0.9529578566
q[73]=0.9575850672
q[74]=0.9619056158
q[75]=0.9659351065
q[76]=0.9696879297
q[77]=0.9731773547
q[78]=0.9764156119
q[79]=0.9794139640
q[80]=0.9821827692
q[81]=0.9847315377
q[82]=0.9870689790
q[83]=0.9892030462
q[84]=0.9911409728
q[85]=0.9928893067
q[86]=0.9944539395
q[87]=0.9958401318
q[88]=0.9970525352
q[89]=0.9980952118
q[90]=0.9989716504
q[91]=0.9996847806
q[92]=1.0002369837
q[93]=1.0006301028
q[94]=1.0008654482
q[95]=1.0009438063
q[96]=1.0008654482
q[97]=1.0006301028
q[98]=1.0002369837
q[99]=0.9996847806
q[100]=0.9989716504
q[101]=0.9980952118
q[102]=0.9970525352
q[103]=0.9958401318
q[104]=0.9944539395
q[105]=0.9928893067
q[106]=0.9911409728
q[107]=0.9892030462
q[108]=0.9870689790
q[109]=0.9847315377
q[110]=0.9821827692
q[111]=0.9794139640
q[112]=0.9764156119
q[113]=0.9731773547
q[114]=0.9696879297
q[115]=0.9659351065
q[116]=0.9619056158
q[117]=0.9575850672
q[118]=0.9529578566
q[119]=0.9480070606
q[120]=0.9427143143
q[121]=0.9370596739
q[122]=0.9310214581
q[123]=0.9245760683
q[124]=0.9176977825
q[125]=0.9103585196
q[126]=0.9025275713
q[127]=0.8941712974
q[128]=0.2911752349
q[129]=0.2790029236
q[130]=0.2671158700
q[131]=0,2554979664
q[132]=0.2441343742
q[133]=0.2330113868
q[134]=0.2221163080
q[135]=0.2114373458
q[136]=0.2009635191
q[137]=0.1906845753
q[138]=0.1805909194
q[139]=0.1706735517
q[140]=0.1609240126
q[141]=0.1513343370
q[142]=0.1418970123
q[143]=0.1326049434
q[144]=0.1234514222
q[145]=0.1144301000
q[146]=0.1055349658
q[147]=0.0967603259
q[148]=0.0881007879
q[149]=0.0795512453
q[150]=0.0711068657
q[151]=0.0627630810
q[152]=0.0545155789
q[153]=0.0463602959
q[154]=0.0382934126
q[155]=0.0303113495
q[156]=0.0224107648
q[157]=0.0145885527
q[158]=0.0068418435
q[159]=-0.0008319956
q[160]=-0.0084353584
q[161]=-0.0159703957
q[162]=-0.0234390115
q[163]=-0.0308428572
q[164]=-0.0381833249
q[165]=-0.0454615388
q[166]=-0.0526783466
q[167]=-0.0598343081
q[168]=-0.0669296831
q[169]=-0.0739644174
q[170]=-0.0809381268
q[171]=-0.0878500799
q[172]=-0.0946991783
q[173]=-0.1014839341
q[174]=-0.1082024454
q[175]=-0.1148523686
q[176]=-0.1214308876
q[177]=-0.1279346790
q[178]=-0.1343598738
q[179]=-0.1407020132
q[180]=-0.1469560005
q[181]=-0.1531160455
q[182]=-0.1591756024
q[183]=-0.1651273005
q[184]=-0.1709628636
q[185]=-0.1766730202
q[186]=-0.1822474011
q[187]=-0.1876744222
q[188]=-0.1929411519
q[189]=-0.1980331588
q[190]=-0.2029343380
q[191]=-0.2076267137

15. Устройство фильтра по п.1, в котором характеристика фильтра основана на характеристике фильтра HRTF.

16. Устройство фильтра по п.1, в котором банк (101) фильтров комплексного анализа содержит субдискретизатор (140) для каждого субполосного сигнала, выводимого банком (101) фильтров комплексного анализа.

17. Устройство фильтра по п.16, в котором банк (101) фильтров комплексного анализа выполнен с возможностью вывода L комплексных субполосных сигналов, причем L представляет собой положительное целое число, большее, чем 1, и каждый из субдискретизаторов (140) выполнен с возможностью субдискретизации субполосных сигналов с коэффициентом L.

18. Устройство фильтра по п.1, в котором банк (101) фильтров комплексного анализа содержит комплексно-модулированный фильтр для каждого комплексного субполосного сигнала, основанный на фильтре-прототипе.

19. Устройство фильтра по п.1, в котором банк (103) фильтров комплексного синтеза содержит передискретизатор (160) для каждого субполосного сигнала.

20. Устройство фильтра по п.19, в котором банк (103) фильтров комплексного синтеза выполнен с возможностью синтезирования L сигналов промежуточных фильтров для получения выходного сигнала временной области, причем L представляет собой положительное целое число, большее, чем 1, банк (103) фильтров комплексного синтеза содержит L передискретизаторов (160), и каждый из передискретизаторов (160) выполнен с возможностью выполнения передискретизации выходных данных промежуточных фильтров (190) с коэффициентом L.

21. Устройство фильтра по п.1, в котором банк (103) фильтров комплексного синтеза содержит для каждого субполосного сигнала промежуточный фильтр синтеза, причем банк (103) фильтров комплексного синтеза содержит экстрактор (180) действительной части для каждого сигнала, выводимого промежуточными фильтрами (150) синтеза, и банк (103) фильтров комплексного синтеза дополнительно содержит сумматор (170) для добавления выходного сигнала каждого экстрактора (180) действительной части для получения выходного сигнала временной области.

22. Устройство фильтра по п.1, в котором банк (103) фильтров комплексного синтеза содержит промежуточный фильтр (150) синтеза для каждого субполосного сигнала, выводимого промежуточными фильтрами (190), причем банк (103) фильтров комплексного синтеза дополнительно содержит сумматор (170) для суммирования выходных сигналов каждого промежуточного фильтра (150) синтеза, и банк (103) фильтров комплексного синтеза дополнительно содержит экстрактор (180) действительной части для извлечения действительнозначного сигнала в качестве выходного сигнала временной области из выходного сигнала сумматора (170).

23. Устройство фильтра по п.1, причем устройство фильтра дополнительно содержит регулятор усиления для по меньшей мере одного субполосного сигнала или для по меньшей мере одного сигнала, выводимого промежуточным фильтром (190), для регулировки усиления.

24. Устройство фильтра по п.1, причем устройство фильтра дополнительно содержит дополнительный промежуточный фильтр для фильтрации по меньшей мере одного из комплекснозначных субполосных сигналов или для фильтрации по меньшей мере одного из сигналов, выводимых одним из промежуточных фильтров (190).

25. Способ фильтрации входного сигнала временной области для получения выходного сигнала временной области, который представляет собой представление входного сигнала временной области, отфильтрованного с использованием характеристики фильтра, имеющей неравномерную амплитудно-частотную характеристику, содержащий этапы, на которых:
генерируют множество комплексных субполосных сигналов, основанных на комплексной фильтрации входного сигнала временной области;
осуществляют фильтрацию каждого комплексного субполосного сигнала, причем по меньшей мере один из комплексных субполосных сигналов фильтруют с использованием неравномерной амплитудно-частотной характеристики, каждый субполосный сигнал фильтруют на основании импульсной характеристики, которая короче, чем импульсная характеристика фильтра, имеющего характеристику фильтра, и неравномерная амплитудно-частотная характеристика импульсных характеристик, используемых для фильтрации множества субполосных сигналов, вместе представляют неравномерную характеристику фильтра; и синтезируют из выходных данных фильтрации комплексных субполосных сигналов выходной сигнал временной области.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение при создании высококачественных радиоприемных устройств вещательного и связного назначения с целью подавления зеркального канала.

Изобретение относится к устройству и способу для генерации значений субполос звукового сигнала, к устройству и способу для генерации отсчетов временной области. .

Изобретение относится к устройству и способу фильтрации входного сигнала временной области. .

Изобретение относится к цифровой технике обработки сигналов и может быть использовано для фильтрации результатов измерения веса, значения величин которого выражены цифровым кодом.

Изобретение относится к системам связи и, более конкретно, к способам и устройству выбора среди множества несущих в системах беспроводной связи с использованием одной цепи приемников, настроенной на одну несущую.

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах цифровой обработки речи и изображений в реальном масштабе времени. .

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может использоваться для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может использоваться для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к способу оптимизации работы процессора в обрабатывающей системе вибрационного расходомера

Изобретение относится к блокам модулированных субдискретизированных цифровых фильтров, а также к способам и системам для конструирования этих блоков фильтров

Настоящее изобретение относится к гибридному радиочастотному фильтру для обработки радиочастотных цифровых сигналов в многополосной радиоаппаратуре с программным управлением. Достигаемый технический результат - обеспечение фильтрации низких частот при многократном изменении частоты в радиочастотном диапазоне, где на входе фильтра существует большой динамический диапазон между сигналами в полосе задержания и в полосе пропускания. Устройство частотно-зависимого подавления сигналов содержит два контура или пути прохождения сигналов, соединенных направленными ответвителями, первый контур содержит компонент, такой как элемент задержки или дуплексер, второй контур содержит режекторный фильтр, преобразователь с повышением частоты, преобразователь с понижением частоты, при этом каждый из упомянутых преобразователей содержит один или несколько смесителей, фильтры. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к дуплексному фильтру со скачкообразным изменением частоты для использования в радиочастотных фильтрах. Достигаемый технический результат - выполнение многократной фильтрации радиочастотных сигналов со скачкообразным изменением частоты настройки там, где на входе фильтра существует большой динамический диапазон между сигналами в полосе задержания и в полосе пропускания. Устройство частотно-зависимого подавления сигналов содержит два контура или пути прохождения сигналов, объединенные с направленными ответвителями, при этом первый контур содержит элемент задержки или дуплексер, второй контур содержит режекторный фильтр, преобразователь с понижением частоты, цифровой фильтр и преобразователь с повышением частоты. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к системам преобразования сигналов с повышением частоты и может использоваться в цифровых системах связи. Достигаемый технический результат - обеспечение возможности перестройки в широкой полосе частот. Способ цифрового дискретизированного по времени полосового сигнала с повышением частоты до нужной величины включает задание фиксированной эффективной частоты дискретизации для цифроаналогового преобразования (ЦАПа), выполнение комплексной перестройки дискретизированного по времени полосового сигнала для его смещения в частотной области, увеличение частоты дискретизации в N раз для получения дискретизированного по времени сигнала с увеличенной частотой дискретизации, представление которого в частотной области содержит множество спектров сигнала, фильтрацию для выделения по меньшей мере одного спектра, преобразование его в непрерывный сигнал с использованием ЦАПа, фильтрацию непрерывного сигнала для выделения спектра сигнала, расположенного на нужной частоте в частотной области. Устройство цифрового преобразования с повышением частоты дискретизированного по времени полосового сигнала до необходимой величины содержит ЦАП, комплексный тюнер, цифровое устройство увеличения в N раз частоты дискретизации, фильтр выделения спектра сигнала, фильтр после ЦАПа. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройству и способу фильтрации входного сигнала временной области и может использоваться для кодирования, декодирования, манипулирования и фильтрации аудиосигналов. Достигаемый технический результат - получение более эффективного, более гибкого манипулирования входным сигналом временной области с улучшением качества. Генератор фильтров для обеспечения сигнала определения промежуточного фильтра содержит банк комплексно-модулированных фильтров для фильтрации импульсной характеристики, определения амплитудно-частотной характеристики фильтра во временной области для получения множества комплекснозначных субполосных сигналов в качестве сигнала определения промежуточного фильтра, причем каждый комплекснозначный субполосный сигнал банка комплексно-модулированных фильтров соответствует импульсной характеристике для промежуточного фильтра для субполосного сигнала, каждый комплекснозначный субполосный сигнал короче, чем сигнал импульсной характеристики. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из пяти входных аналоговых сигналов. Ранговый фильтр предназначен для ранговой обработки аналоговых сигналов и может быть использован в системах аналоговой вычислительной техники как средство предварительной обработки информации. Каждый из десяти реляторов (11,…,110) рангового фильтра содержит компаратор (2), элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (3), замыкающий и размыкающий ключи (41 и 42). 2 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники, к технике цифровой фильтрации и может быть использовано при разработке цифровых фильтров в дискретных системах. Достигаемый технический результат - повышение быстродействия и помехоустойчивости. Способ цифровой фильтрации основан на формировании дискретного сигнала Р, принимающего значения «0» или «1», формировании цифрового сигнала В путем суммирования импульсов заданного периода при значении дискретного сигнала P=1 и путем вычитания этих же импульсов при значении дискретного сигнала P=0, и формировании выходного сигнала D в виде D=1, при B=A1 и в течение времени при В≠А2, D=0, при B=А2 и в течение времени при B≠A1, где А1 и А2 - заданные значения, определяемые максимально возможным интервалом, в котором состояние входного сигнала однозначно не определено, и ограничивающие интервал изменения цифрового сигнала В. Цифровой фильтр содержит генератор, реверсивный счетчик, два цифровых компаратора, задатчик сигналов ограничения A1 и A2, триггер, инверторы, элементы И и ИЛИ. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх