專利名稱：通過不同子帶域之間通道進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過不同子帶域之間轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)處理，具體來說，但不以任何方式排外，涉及一種兩種類型的壓縮編碼/解碼之間的代碼轉(zhuǎn)換。
背景技術(shù)：
目前用于多媒體信號的數(shù)字編碼格式的發(fā)展允許高的壓縮率。此外，傳輸和訪問網(wǎng)絡(luò)的容量的增加保證每天由公眾使用大量的數(shù)字多媒體內(nèi)容(語音、音頻、圖像、視頻等等)。該內(nèi)容的消費在各種類型的終端上(計算機(jī)、移動終端、個人助理(PDA)、電視解碼終端(“機(jī)頂盒”)等等)并通過各種類型的網(wǎng)絡(luò)(IP、ADSL、DVB、UMTS等等)實現(xiàn)。這種由用戶對多媒體內(nèi)容的訪問在這些各種終端上并經(jīng)過這些網(wǎng)絡(luò)必須以透明的方式完成。然后有人提出“universal access to multimedia content(多媒體內(nèi)容的通用接入)”或表示“Universal Multimedia Access(通用多媒體接入)”的“UMA”，其示意圖如圖1所示。
由于終端的不同引起的主要問題之一涉及它們能夠解釋的編碼格式的多樣性。一種可能的解決方案將會是在以兼容的格式傳輸內(nèi)容之前恢復(fù)終端的容量。根據(jù)考慮(下載、流或廣播)的多媒體內(nèi)容的傳輸?shù)娜蝿?wù)，該解決方案可以證實是更有效或有效性更低。在某些情況下其變得不適用，例如對于多播模式的廣播或流。代碼轉(zhuǎn)換(或改變編碼格式)的概念因此被證明很重要。該操作可能在傳輸鏈的各層發(fā)生。其可能在服務(wù)器層發(fā)生用于在存儲至例如數(shù)據(jù)庫中之前改變內(nèi)容的格式，或者在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)中發(fā)生，等等。
代碼轉(zhuǎn)換直接和慣用的方法包括解碼內(nèi)容并且重新編碼以得到新的編碼格式的表示。這種方法一般具有使用大量計算機(jī)能量、由于處理增加算法延遲以及有時增加多媒體信號的感觀質(zhì)量的輔助下降的缺點。這些參數(shù)在多媒體應(yīng)用中非常重要。其改進(jìn)(減少復(fù)雜性和延遲并保持質(zhì)量)是這些應(yīng)用成功的重要因素。該因素有時成為實現(xiàn)的重要條件。
以改進(jìn)這些參數(shù)為目的，所謂的“智能”代碼轉(zhuǎn)換的原則已經(jīng)形成。這類代碼轉(zhuǎn)換包括執(zhí)行初始編碼格式的最小可能的部分解碼，來提取允許重建新編碼格式的參數(shù)。因此通過該方法減少算法復(fù)雜性和算法延遲以及保持或者甚至增加感觀質(zhì)量的能力評估這種方法的成功。
在圖像和視頻編碼中，已經(jīng)完成了許多有關(guān)代碼轉(zhuǎn)換的工作。我們引用示例，如圖片大小從CIF到QCIF，或者M(jìn)PEG-2到MPEG-4格式的改變。對于語音信號的代碼轉(zhuǎn)換，典型的在電話中，正在進(jìn)行解決關(guān)于編碼格式問題的工作。另一方面，很少或者幾乎沒有工作解決音頻信號處理。現(xiàn)有的工作保持限制在一個和相同格式之中減少比特率或當(dāng)在非常類似的結(jié)構(gòu)的某些編碼格式之間轉(zhuǎn)換時減少比特率的情況。主要原因在于最廣泛使用的音頻編碼器是變換(或子帶)類型，并且一般來說，這些編碼器使用不同的變換或濾波器組。這樣，可以理解在涉及音頻領(lǐng)域的智能代碼轉(zhuǎn)換的任何其他問題能夠攻克之前，用于在這些變換域或濾波器組中的信號的表示之間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)實現(xiàn)因此是要克服的第一困難。
下面在簡要提示感觀音頻子帶編碼的原理之后，給出音頻代碼轉(zhuǎn)換的定義和其引起的主要問題。
現(xiàn)有專為各種類型的應(yīng)用和廣泛的比特率以及質(zhì)量而設(shè)計的大量類型的語音編碼。這些編碼可以稱為構(gòu)造器(或“專用”)，或者由國際組織確定的其它標(biāo)準(zhǔn)。此外，這些都具有共同的基本結(jié)構(gòu)并且依靠同樣的原理。
感觀頻率音頻編碼的基本原理包括通過利用人類聽覺系統(tǒng)的特性減少信息的比特率。音頻信號的非相關(guān)分量被除去。該操作利用所謂的“掩蔽”的現(xiàn)象。由于這種掩蔽效果的說明主要在頻域?qū)崿F(xiàn)，信號的表示在頻域?qū)崿F(xiàn)。
具體的，編碼和解碼系統(tǒng)的基本示意圖如圖2a和2b所示。參照圖2a，數(shù)字音頻輸入信號Se首先由一組分析濾波器20分解。得到的頻譜分量之后由模塊22量化然后編碼。該量化采用感觀模塊24的結(jié)果從而來自該處理的噪音聽不到了。最后，由模塊26執(zhí)行各種編碼參數(shù)的多路復(fù)用并且從而構(gòu)建了一個音頻幀Sc。
參照圖2b，以雙重方式執(zhí)行解碼。由模塊21進(jìn)行音頻幀的解復(fù)用，各種參數(shù)被解碼然后信號的頻譜分量由模塊23解量化。
最后，通過一組合成濾波器25重構(gòu)暫時音頻信號。
因此任何感觀音頻編碼系統(tǒng)的第一部分包括一組分析濾波器20，用于時間/頻率變換。大量的濾波器組和變換已經(jīng)被開發(fā)并用于音頻編碼器?？梢越ㄗh利用偽QMF(正交鏡像濾波器)濾波器組、混合濾波器組、MDCT(修正離散余弦變換)變換器組。在本文中MDCT變換目前證明是最有效的。這是最新最有效的音頻編碼算法的基礎(chǔ)，例如那些在來自法國電信的UIT-T標(biāo)準(zhǔn)G.722.1的TDAC編碼器/解碼器(“時域混疊消除”的標(biāo)準(zhǔn))中，用于MPEG-4AAC，TwinVQ和BSAC，Dolby AC-3標(biāo)準(zhǔn)的那些算法。
雖然已經(jīng)分別開發(fā)這些各種變換，可以通過類似的通用數(shù)學(xué)方法以及從各種觀點說明這些變換調(diào)制余弦濾波器組、重疊正交變換(或“LOT”)以及更一般的對于具有最大抽取的濾波器組，也就是說用臨界采樣。濾波器組的臨界采樣的特性在于子采樣/過采樣因子等于子帶的數(shù)目。
圖3a和3b分別示出了在根據(jù)第一編碼格式的編碼器CO1和根據(jù)第二編碼格式的解碼器DEC2之間，傳統(tǒng)代碼轉(zhuǎn)換和智能代碼轉(zhuǎn)換在通信鏈中的示意圖。在傳統(tǒng)代碼轉(zhuǎn)換的情況下，由根據(jù)第一格式(圖3a)的解碼器模塊DEC1執(zhí)行完整的解碼操作，接著由根據(jù)第二格式的編碼器模塊CO2的再編碼，從而最終以第二編碼格式結(jié)束。
在圖3b的示例中，圖3a的兩個模塊DEC1和CO2在另一方面以一個集成后的模塊31代替，該集成后的模塊31被稱為“智能”代碼轉(zhuǎn)換模塊。
圖4表示的是合并入智能代碼轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)的操作的詳細(xì)情況。這主要包括在模塊31中集成了傳統(tǒng)代碼轉(zhuǎn)換的合成濾波器組BS1和分析濾波器組BA2的功能模塊從而最后在一個系統(tǒng)中子帶域之間直接轉(zhuǎn)換。
各種類型濾波器組(不同的大小，尤其是按照子帶的數(shù)目，以及不同的結(jié)構(gòu))的編碼器的使用是主要和首先要克服的問題。因此這涉及一幀的整組采樣從初始濾波器組的域到目標(biāo)濾波器組的域的轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換是在任何智能音頻代碼轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中完成的第一步操作。
下面的表1總結(jié)了關(guān)于在眾所周知的基于轉(zhuǎn)換的音頻編碼器中使用的濾波器組的類型，以及其特性?？梢钥吹剑俗顝V泛采用的MDCT(修正離散余弦變換)變換以外，還有偽QMF(正交鏡像濾波器)組。此外，他們都形成最大抽取和調(diào)制余弦組的族的一部分，其正好或幾乎滿足完全重構(gòu)的特性。
表1在音頻編碼中應(yīng)用最廣泛的濾波器組及其特性

表1顯示出AAC和AC-3格式之間的轉(zhuǎn)換目前引起大量興趣。
下面的表2重復(fù)說明表1中的某些類型的子帶編碼，詳細(xì)說明其一些應(yīng)用。
表2用于音頻信號和語音信號的子帶編碼器的示例及其主要應(yīng)用的一些示例。


在現(xiàn)有技術(shù)的音頻代碼轉(zhuǎn)換中，文獻(xiàn)US-6,134,523介紹了對于由MPEG-1層I或?qū)覫I編碼的音頻信號在編碼域減少比特率的處理。即使該處理類似于音頻代碼轉(zhuǎn)換處理，但是其在編碼器格式之間不能實施任何改變并且子帶的信號改變保留為一個并且相同變換域的表示，即偽QMF濾波器組的表示。這里，所述信號根據(jù)新的比特分配非常簡單的重新量化。
此外，在文獻(xiàn)US-2003/0149559中，建議在代碼轉(zhuǎn)換操作期間減少心理聲學(xué)模型的復(fù)雜性。這樣，從而在代碼轉(zhuǎn)換期間不必采取計算掩蔽閾值的操作，該新系統(tǒng)使用存儲在失真模板數(shù)據(jù)庫中的值。即使該過程處理代碼轉(zhuǎn)換的問題，其仍然遠(yuǎn)離關(guān)于在濾波器組域之間的轉(zhuǎn)換的目標(biāo)。
在文獻(xiàn)US-2003/014241中，提出一種用于在MPEG-1層II和MPEG-1層III音頻編碼格式之間的代碼轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。具體來說，MPEG-1層II格式采用偽QMF分析濾波器組而MPEG-1層3格式采用相同的濾波器組接著對所述濾波器組的輸出子帶信號應(yīng)用大小為18的MDCT變換。有人稱為“混合濾波器組”。該文獻(xiàn)中提出的這種轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在于在MPEG-1層II幀的子帶采樣的反量化之后施加這種轉(zhuǎn)換。因此該系統(tǒng)得益于兩種編碼格式的相似性。
關(guān)于在本發(fā)明的意義之中廣受歡迎的目的，注意下面的說明
●這種現(xiàn)有技術(shù)只能應(yīng)用于這種特殊情況的代碼轉(zhuǎn)換。
●這種技術(shù)不是真正在新的不同的子帶域中執(zhí)行轉(zhuǎn)換的處理。其簡單包含級聯(lián)新的缺少的分析濾波器組，其使得可能增加頻率分辨率。
在轉(zhuǎn)換域中的多速率處理和濾波在圖像和/或視頻數(shù)據(jù)處理的其它情況中已經(jīng)知道，尤其是通過該會議“2-D Transform-Domain ResolutionTranslation”，J.-B.Lee和A.Eleftheriadis，IEEE Trans.On Circuit and Systemsfor Video Technology(IEEE學(xué)報，視頻技術(shù)電路和系統(tǒng))，Vol.10，No.5，2000年8月。
說明了一種在變換后的域(TDF表示“變換域濾波器”)中線性濾波處理的概述。具體來說，該概述建立在下述情況下即第一變換(反向)T1和第二變換(正向)T2是相同大小。該概述首先在于擴(kuò)展所述處理到變換不是相同大小的情況。然后這種處理稱為“非一致TDF”(或NTDF)。之后擴(kuò)展到除了濾波，在變換后的域中加入多速率處理操作(子采樣和過采樣)的情況，這產(chǎn)生“多速率TDF”(MTDF)。
推薦的應(yīng)用為改變變換域中的分辨率(TDRT代表“變換域分辨率轉(zhuǎn)換”)，特別是圖像和視頻應(yīng)用(CIF和QCIF圖像格式之間的轉(zhuǎn)換)，其中變換是DCT(代表“離散余弦變化”)。因此，該引用僅僅對變換后的域中的濾波感興趣。提出的這種處理僅僅限于沒有重疊的變換的情況，例如DCT、DST等等，但是通常不能應(yīng)用于有重疊的變換例如MLT(代表“調(diào)制重疊變換”)以及，更一般的，應(yīng)用于任何類型的具有最大抽取的濾波器組，這些濾波器甚至具有有限或無限沖激響應(yīng)。
關(guān)于不同大小的DCT域之間的變換，仍舊是用于圖像和視頻的代碼轉(zhuǎn)換，可以引用下面的文獻(xiàn)作為參考“Direct Transform to Transform Computation″，A.N.Skodras，IEEE Signal Processing Letters(IEEE信號處理快報)，Vol.6，No.8，1999年8月，頁碼202-204。
在該文獻(xiàn)中提出用于在DCT域中為圖像子采樣的不同大小的DCT變換之間轉(zhuǎn)換的處理。該處理的應(yīng)用之一是代碼轉(zhuǎn)換。此外，該處理限于由兩個相鄰的各自大小為N/2的變換矢量構(gòu)成一個大小為N的變換矢量。
文獻(xiàn)US-2003/0093282中介紹了在MDCT域中和DFT(離散傅立葉變換)域中信號表示之間轉(zhuǎn)換的處理。
這是為了將音頻信號轉(zhuǎn)換成可以方便修改的表示而開發(fā)的。具體的，與DFT濾波器組相反，TDAC濾波器組是更實用的并且在音頻編碼器中用的很多。此外，由于存在頻譜混疊部分，該變換域中的信號分量執(zhí)行處理或修改既不充分也不足夠靈活。另一方面，當(dāng)對音頻信號作修改，例如時標(biāo)變化或基音平移時，DFT表示更有用。因此該參考文獻(xiàn)提出了一種用于MDCT和DFT域之間轉(zhuǎn)換的直接處理代替采用傳統(tǒng)的處理，傳統(tǒng)的處理在于通過逆MDCT合成暫時信號，然后應(yīng)用DFT。因此該處理允許在編碼的域直接進(jìn)行修改。該文獻(xiàn)還提出用于在DFT和MDCT域之間轉(zhuǎn)換的雙處理，其在修改之后需要重編碼音頻信號的情況下將很有用。
在該參考文獻(xiàn)中，與傳統(tǒng)變換過程相比在復(fù)雜性方面沒有減少。此外，證明內(nèi)存的少量增加允許數(shù)據(jù)的存儲。
然而，●在該參考文獻(xiàn)中提出的的處理解決特殊情況。其僅限于在MDCT和DFT域之間變換的情況，反之亦然。
●該處理限于這兩個濾波器組是相同大小的情況。
還可以引用出版物“An Efficient VLSI/FPGA Architecture for Combining anAnalysis Filter Bank following a Synthesis Filter Bank”，Ravindra Sande，Anantharaman Balasubramanian，IEEE International Symposium on Circuits andSystems(IEEE電路和系統(tǒng)國際討論會)，Vancouver，British Columbia，Canada，2004年5月23日到26日。
該出版物公開了一種用于實現(xiàn)由具有L個子帶的合成濾波器組后面接著具有M個子帶的分析濾波器組構(gòu)成的系統(tǒng)的有效的結(jié)構(gòu)，其中M和L一個是另一個的倍數(shù)。該結(jié)構(gòu)對于以VLSI(“超大規(guī)模集成”)集成技術(shù)或FPGA(“現(xiàn)場可編程門陣列”)或并行處理器實現(xiàn)有效。其需要更少的邏輯塊、低電耗以及使得可以擴(kuò)展并聯(lián)的級數(shù)。在基于子帶的一個處理接著另一個子帶處理的情況下以及并且在不需要中間的合成信號的情況下可以應(yīng)用該提子網(wǎng)掩碼處理。
然而●上述的處理做限制性假設(shè)，即考慮的濾波器組是調(diào)制的并且可以分解成為多相結(jié)構(gòu)。
●該處理僅限于其中M和L一個是另一個的倍數(shù)的特殊情況。
應(yīng)當(dāng)指出，用于在子帶域之間轉(zhuǎn)換的該方案的結(jié)構(gòu)展示了與復(fù)用轉(zhuǎn)換問題某些相似性，尤其是在“Multirate Systems and Filter Banks”(多速率系統(tǒng)和濾波器組)，P.P.Vaidyanathan，Prentice Hall，Englewood Cliffs，NJ，1993，第148-151頁中介紹的復(fù)用轉(zhuǎn)換。
具體的，在從TDM到FDM(表示從“時域復(fù)用”到“頻域復(fù)用”)的復(fù)用轉(zhuǎn)換中，采用了合成濾波器組。為了重構(gòu)交錯時域信號(也就是說執(zhí)行從FDM到TDM的復(fù)用反變換操作)，采用分析濾波器組。因此TDM->FDM->TDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等于是合成濾波器組和分析濾波器組的級聯(lián)，這正好對應(yīng)也在傳統(tǒng)代碼轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中使用的結(jié)構(gòu)。在這些復(fù)用變換系統(tǒng)中一般提出的問題是在TDM->FDM->TDM操作之后沒有失真地重構(gòu)初始信號。這主要涉及在這些濾波器組中，消除由于采用非理想帶通濾波器引起的串音干擾現(xiàn)象引起的失真。合成濾波器和分析濾波器的一種明智的設(shè)計如同在下述參考文獻(xiàn)中所示“Multirate Systems and Filter Banks”(多速率系統(tǒng)和濾波器組)，P.P.Vaidyanathan，Prentice Hall，Englewood Cliffs，NJ，1993，第259-266頁，該設(shè)計使得可能克服該問題。在這些濾波器的設(shè)計建議中，給出了合并合成濾波器組和分析濾波器組的處理，從而考慮提出一種智能變換系統(tǒng)。
然而●在該文獻(xiàn)建議的多路復(fù)用結(jié)構(gòu)中，合成濾波器組和分析濾波器組具有相同的子帶數(shù)目(M＝L)。
●沒有構(gòu)建一個合并合成濾波器組和分析濾波器組的復(fù)用變換系統(tǒng)，正如在代碼轉(zhuǎn)換中。這兩個濾波器組是獨立左級聯(lián)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求相對上述現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)其狀況。
為了該目的，本發(fā)明提出了一種由計算機(jī)資源實現(xiàn)的通過在不同子帶域之間轉(zhuǎn)換來處理數(shù)據(jù)的方法，在于在同一處理中緊縮包括將含有第一數(shù)目L個單獨的子帶分量的第一矢量應(yīng)用到一組合成濾波器，然后應(yīng)用到一組分析濾波器，以獲得包括第二數(shù)目M個單獨的子帶分量的第二矢量。
在本發(fā)明意義內(nèi)的方法包括以下步驟，在確定第三數(shù)目K，即第一數(shù)目L和第二數(shù)目M之間的最小公倍數(shù)之后
a)如果第三數(shù)目K不同于第一數(shù)目L，通過第一矢量的串/并變換進(jìn)行區(qū)塊排列以得到p2個多相分量矢量，其中p2＝K/L，b)選擇的包括K×K維方陣T(z)的矩陣濾波應(yīng)用到所述p2多相分量矢量以獲得第二矢量的p1個多相分量矢量，其中p1＝K/M，以及c)如果第三數(shù)目K不同于第二數(shù)目M，通過并/串變換進(jìn)行區(qū)塊排列以得到所述第二矢量。
這樣，本發(fā)明尤其提出，但如下所示并不排除，從任何第一類型編碼到任何第二類型編碼的代碼轉(zhuǎn)換。還可以理解子帶的各自的數(shù)目M和L是任何自然整數(shù)并且在最通用的情況下不需要成比例的關(guān)系。
這樣，本發(fā)明的意思中的方法可以有利地應(yīng)用于從第一類型的壓縮編碼/解碼到至少一種第二類型的壓縮編碼/解碼的代碼轉(zhuǎn)換。該應(yīng)用典型地在于同一處理中緊縮有如下步驟-根據(jù)所述第一類型，以包括第一數(shù)目L個單獨子帶分量的第一矢量的形式至少部分解碼恢復(fù)數(shù)據(jù)，-將第一矢量應(yīng)用到根據(jù)所述第一類型的合成濾波器組，然后應(yīng)用到根據(jù)第二類型的分析濾波器組，以及-恢復(fù)包括第二數(shù)目M個單獨子帶分量的第二矢量并且該第二矢量可以應(yīng)用到后來的根據(jù)第二類型的編碼步驟。
本發(fā)明的目的還在于一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，存儲在通信網(wǎng)絡(luò)中例如服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、或其它終端的一項設(shè)備的內(nèi)存中，并且包括用于實現(xiàn)如本發(fā)明所述方法的全部或部分的指令。
本發(fā)明的目的還在于一種用于通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備例如服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、或其他終端，，并且包括用于實現(xiàn)本發(fā)明所述方法的計算機(jī)資源。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在研究下面的詳細(xì)說明和附圖之后變得明顯，其中圖1示出了對多媒體內(nèi)容(UMA)的通用訪問的概念；圖2a和2b示出了分別在編碼和解碼過程中的感觀頻率音頻壓縮系統(tǒng)的基本方案；
圖3a和3b圖示了分別使用傳統(tǒng)代碼轉(zhuǎn)換和智能代碼轉(zhuǎn)換的通信鏈；圖4示出了上述的傳統(tǒng)代碼轉(zhuǎn)換的框圖(圖的上部分)和智能代碼轉(zhuǎn)換的框圖(圖的下部分)；圖5a和5b圖示了說明暫時信號的合成和用新濾波器組的分析(圖5a)與兩個子帶域之間的直接轉(zhuǎn)換(圖5b)等效的框圖；圖6示出了子帶域之間的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換的多速率區(qū)塊圖；圖7示出了本發(fā)明意義內(nèi)的子帶域之間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)的多速率區(qū)塊圖；圖8示出了本發(fā)明意義內(nèi)的在轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中濾波的方法；圖9示出了在M＝pL的特定情況下本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的多速率區(qū)塊圖；圖10示出了在M＝pL的特定情況下本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中濾波的方法；圖11示出了在L＝pM的特定情況下本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的多速率區(qū)塊圖；圖12示出了在L＝pM的特定情況下的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中濾波的方法；圖13示出了以LPTV系統(tǒng)為例，L＝pM的情況下的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中濾波的方法，其中輸入比特率與輸出比特率不同；圖14示出了在LPTV系統(tǒng)M＝pL的情況下的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)圖，其中輸入比特率與輸出比特率不同；圖15示出了在M和L不以特定比例關(guān)系相關(guān)的一般情況下以LPTV系統(tǒng)為例，本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的圖；圖16示出了在N＝3的情況下通過變換和疊加運算(術(shù)語OLA代表“重疊和相加”)的本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的實施；圖17示出了本發(fā)明意義內(nèi)在對應(yīng)于變換和具有疊加OLA的實施方式中的的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，用于允許飛速處理的高效實施；圖18示出了在M＝pL的特定情況下，本發(fā)明意義內(nèi)在對應(yīng)于變換和疊加OLA的實施方式中的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，用于允許飛速處理的高效實施；圖19示出了在L＝pM的特定情況下，本發(fā)明意義內(nèi)在對應(yīng)于變換和疊加OLA的實施方式中的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，用于允許飛速處理的高效實施；圖20a和20b分別示出了本發(fā)明意義內(nèi)的與子帶域之間的轉(zhuǎn)換結(jié)合在一起的濾波以及等效的整個系統(tǒng)；圖21a和21b分別示出了傳統(tǒng)的和本發(fā)明意義內(nèi)的采樣頻率變化(或“重采樣”)與子帶域之間的轉(zhuǎn)換的結(jié)合；圖22示出了本發(fā)明意義內(nèi)結(jié)合了重采樣的子帶域之間的轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)的多速率區(qū)塊圖；圖23示出了本發(fā)明意義內(nèi)的系統(tǒng)，以LPTV應(yīng)用了結(jié)合有重采樣的轉(zhuǎn)換的LPTV系統(tǒng)為例；圖24示出了對應(yīng)于變換和疊加OLA的優(yōu)選實施方式，用于允許圖23的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)飛速處理的高效實施；圖25示出了本發(fā)明的可能應(yīng)用的插入通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)GW中的代碼轉(zhuǎn)換；圖26示出了直接插入服務(wù)器SER的代碼轉(zhuǎn)換；以及圖27示出了在特定情況的編碼格式下本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的參數(shù)表。
具體實施例方式
在下面以本發(fā)明普通代表的方式描述子帶域之間轉(zhuǎn)換的方法。
由第一壓縮編碼系統(tǒng)使用并由其濾波器限定的L-帶合成組，其表示為Fk(z)，0≤k≤L-1，以及在第二壓縮系統(tǒng)中使用并由其濾波器限定的M-帶分析濾波器組，其表示為Hn(z)，0≤n≤M-1。如下所述，假設(shè)在兩個壓縮系統(tǒng)中使用的兩個濾波器組為優(yōu)先最大抽取系統(tǒng)(或“臨界采樣系統(tǒng)”)。
用X(z)＝[X0(z)X1(z)...XL-1(z))]T和Y(z)＝[Y0(z)Y1(z)...YM-1(z)]T來表示分別代表第一和第二濾波器組的域中的信號的子帶的信號矢量。
圖5a和5b示出子帶域之間轉(zhuǎn)換的原理。包括查找相當(dāng)于合成組BS1和分析組BA2(圖5a)的級聯(lián)的系統(tǒng)51，該系統(tǒng)51用于在子帶信號矢量X(z)和Y(z)之間轉(zhuǎn)換(圖5b)的系統(tǒng)51。目的是合并這兩個濾波器組之間的一定數(shù)學(xué)計算運算以降低算法復(fù)雜性(即，計算運算的數(shù)量和所需內(nèi)存的數(shù)量)。另一目的在于將由該變換帶來的算法延遲降低到最小。
通過使用多速率塊，圖5a中的方案可以表示為圖6中的圖，其中分析濾波器組在合成濾波器組之后。具有L子帶的合成濾波器組在各子帶k，0≤k≤L-1中由按照因子L的過采樣的運算組成，所述過采樣之后是合成濾波器Fk(z)的濾波。對應(yīng)于輸入矢量X(z)的第k分量的子帶信號首先被過采樣然后由濾波器Fk(z)濾波。隨后通過0≤k≤L-1的這些濾波結(jié)果相加得到在該合成組的輸出合成的暫時信號 該暫時信號隨后構(gòu)成具有M子帶的分析組的輸入。在各子帶n，0≤n≤M-1上，由分析濾波器Hn(z)進(jìn)行濾波，隨后是按照因子M的過采樣運算。然后在該分析組的輸出處獲得在z變換的域中用Y(z)表示的大小為M的子帶信號的矢量。在該傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中通常必須要進(jìn)行時域信號的合成，這是與本發(fā)明意義中的下述轉(zhuǎn)換系統(tǒng)相比的區(qū)別之處。
現(xiàn)在根據(jù)普通表達(dá)描述本發(fā)明意義中的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
用M和L的最小公倍數(shù)K(即，K＝1cm(M，L))以及p1和p2表示自然整數(shù)，從而K＝p1M且K＝p2L. (1)認(rèn)為U(z)=[X0T(z),X1T(z),...Xp2-1T(z)]T]]>是通過信號矢量X(z)分解為p2多相分量而得到的矢量，并且認(rèn)為V(z)=[Y0T(z),Y1T(z),...Yp1-1T(z)]T]]>是通過信號矢量Y(z)分解為p1多相分量而得到的矢量。
用g(z)表示合成和分析濾波器之間的乘積，大小為M×L的矩陣。該矩陣的元素可以寫為如下Gnk(z)＝Hn(z)Fk(z)，0≤n≤M-1，0≤k≤L-1.(2)并且，矩陣形式為g(z)＝h(z)fT(z)，(3)其中，h(z)＝[H0(z)H1(z)...HM-1(z)]T和f(z)＝[F0(z)F1(z)...FL-1(z)]T分別是第二濾波器組的分析濾波器的矢量和第一濾波器組的合成濾波器的矢量。
用下面公式表示子帶域之間的轉(zhuǎn)換V(z)＝T(z)U(z) (4)轉(zhuǎn)換矩陣T(z)的大小為K×K。其可以按如下表示T(z)＝[v(z)g(z)]|↓k， (5)其中，v(z)是大小為p1×p2的矩陣，其元素定義為如下
vij(z)＝ziM-jL，0≤i≤p1-1且0≤j≤p2-1(6)運算表示克羅內(nèi)克(kronecker)積，從而 運算↓K表示按因子K的抽取，相當(dāng)于在K個樣本中僅有一個樣本被保留的子采樣。
如下所述，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以示意性地表示為如圖7所示，其中示出了系統(tǒng)有利地是所謂的“線性周期時變”或者LPTV系統(tǒng)。
在圖7中，輸入框71包含超前zp2-1和系列延遲，接著是按照因子p2的抽取72_p2-1至72_0，該輸入框被解釋為用于排列p2輸入矢量的各序列的機(jī)制，表示為X[n]，如單個矢量U[k]的K個區(qū)塊。后面的矢量U[k]應(yīng)用到濾波矩陣T(z)(模塊74)，并且結(jié)果是與矢量U[k]大小相同的矢量V[k]。
符號X(z)簡單地涉及矢量X根據(jù)其z變換的表達(dá)式，而符號X[n]為矢量X在時域中的表達(dá)式，這點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是慣例。
圖7的最后一框73_p1-1至73_0最終能夠串行地設(shè)置矢量V[k]的各大小為M的p1連續(xù)子矢量，從而產(chǎn)生輸出矢量Y[r]。
圖7的輸入和輸出框最終與圖8的在框81中進(jìn)行排列并隨后在框82串行設(shè)置的機(jī)制幾乎相同，圖8總結(jié)了本發(fā)明意義內(nèi)的主要方法步驟。
優(yōu)選地，本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有最小延遲。
具體地，子帶域轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的目的之一是使引起的算法延遲最小。因此，必須引入超前減少延遲。如果-在合成濾波器組的輸入處增加超前/延遲za，a∈Z，-并且在兩個濾波器組之間增加超前/延遲zb，b∈Z，那么上述公式(5)變?yōu)門(z)=[[zaL+bziM-jLg(z)]|↓K]0≤i≤p1-10≤j≤p2-1---(8)]]>
指數(shù)eij＝aL+b+(iM-jL)，0≤i≤p1-1，0≤j≤p2-1在下面兩個極值之間變化當(dāng)i＝0，j＝p2-1時，emin＝aL+b-([p2-1)L＝aL+b-K+L， (9)和當(dāng)i＝p1-1，j＝0時，emax＝aL+b+(p1-1)M＝aL+b+K-M， (10)矩陣T(z)的元素濾波器都是因果濾波器，如果并且僅如果emax≤K-1， (11)即aL+b≤M-1. (12)本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)因此可以用各種延遲并且通過做出關(guān)于參數(shù)a和b的不同選擇構(gòu)造，但是條件是優(yōu)選地滿足不等式(12)。
參數(shù)a和b因此被看作調(diào)整參數(shù)，其可以對用于子帶域之間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)所引起的算法延遲方面起作用。
對于具有最小算法延遲的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)引入最大可能超前。因此優(yōu)選地以下述方式做出a和b的選擇emax＝K-1， (13)即aL+b＝M-1. (14)對于該選擇，公式(8)變?yōu)門(z)=[[zaL+bziM-jLg(z)]|↓K]0≤i≤p1-10≤j≤p2-1---(8)]]>否則T(z)＝[v(z)g(z)]|↓K(16)其中，在這里，v(z)是元素按如下定義的矩陣vij(z)＝zM-1+iM-jL，0≤i≤p1-1且0≤j≤p2-1.(17)關(guān)系式(16)因此是轉(zhuǎn)換矩陣T(z)的通用公式，其能夠?qū)⒂杀景l(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)所引起的算法延遲減少到最小。
接下來，應(yīng)當(dāng)考慮具有最小延遲的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的情況。
如果使用符號eij＝M-1+(iM-jL)，其中0≤i≤p1-1且0≤j≤p2-1，那么在公式(15)的基礎(chǔ)上給出矩陣T(z)的矩陣元素[zeijg(z)]|↓K的下面解釋
注意到，關(guān)系式(18)中考慮的多相分量對應(yīng)于類型1至K階的分解，如前述參考文件″Multirate Systems and Filter Banks″，P.P.Vaidyanathan，PrenticeHall，Englewood Cliffs，NJ，1993中所描述的。
該解釋因此能夠從乘積濾波器Gnk(z)＝Hn(z)Fk(z)(0≤n≤M-1且0≤k≤L-1)和通過增加延遲構(gòu)造的相應(yīng)濾波器的類型1至K階的多相分量直接構(gòu)造矩陣T(z)。
為了更清楚地表達(dá)矩陣T(z)的元素，寫出T(z)＝[Tml(z)]0≤m，l≤K-1(19)因此，矩陣T(z)的元素濾波器當(dāng)0≤m，l≤K-1可以寫為 在后的公式(20)中，整數(shù)i，n和j，k與l和m的關(guān)系如下 且n＝m-iM，(21) 且k＝l-jL，(22)其中， 表示實數(shù)x的整數(shù)部分。
符號Gnkr(z)(其中0≤r≤K-1)表示從類型1至K階的分解得到的濾波器Gnk(z)的多相分量數(shù)r。
如果合成濾波器和分析濾波器具有有限沖激響應(yīng)(或“FIR”)，可以直接確定多相分量Gnkr(z)(其中0≤r≤K-1)。在一個或兩個濾波器組使用遞歸濾波器(具有無限沖激響應(yīng)或“IIR”)的情況下，乘積濾波器Gnk(z)也具有無限沖激響應(yīng)。在來自參考文件″Traitement du signal audio dans le domaine codétechniques et applications″[Audio signal processing in the coded domaintechniques and applications]，A.Benjelloun Touimi，doctoral thesis from the écolenationale supérieure des télécommunications de Paris，May 2001的題為“Polyphase decomposition of recursive filters(遞歸濾波器的多相分解)”的附錄A中描述用于進(jìn)行該分解的通用過程。
以下描述在M＝pL的特定情況下的本發(fā)明意義內(nèi)的方案。
在M＝pL的情況下，出現(xiàn)K＝1cm(M，L)＝M且p1＝1同時p2＝p。那么公式(4)變?yōu)閅(z)＝T(z)U(z).(23)其中，U(z)=[X0T(z),X1T(z),···Xp-1T(z)]T]]>是矢量信號X(z)的p階的多相分量的矢量。
在該情況下的轉(zhuǎn)換矩陣是大小為M×M，并且可以寫為T(z)＝[[zpL-1g(z)]|↓M，[z(p-1)L-1g(z)]|↓M，...，[zL-1g(z)]|↓M](24)因此，根據(jù)合成和分析濾波器的乘積的矩陣g(z)的類型1至M階的分解，該矩陣是分別由通用指數(shù)(p-k)L-1(其中0≤k≤p-1)的多相分量的行矢量。
更清楚地，矩陣T(z)的元素濾波器可以寫為如下Tml(z)=Gmj(p-k)L-1(z),0≤m,l≤M-1---(25)]]>其中，j和k是通過下面的關(guān)系式由l獲得的整數(shù) 且j＝l-kL，(26)符號Gmjr(z)(其中0≤r≤M-1)表示由M階的分解得到的濾波器Gmj(z)的普通標(biāo)號r的多相分量。
下面給出了轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方案，其中圖9為多速率表達(dá)，圖10示出了濾波方法的主要步驟。
下面描述在L＝pM的特定情況下的本發(fā)明意義內(nèi)的方案。
在該特定情況下，出現(xiàn)K＝1cm(M，L)＝L且p1＝p同時p2＝1。那么公式(4)變?yōu)閂(z)＝T(z)X(z)，(27)其中，V(z)=[Y0T(z),Y1T(z),···,Yp-1T(z)]T]]>是矢量信號Y(z)的p階的多相分量的矢量。
在該情況下的轉(zhuǎn)換矩陣是大小為L×L，并且可以寫為
T(z)=[zM-1g(z)]|↓L[z2M-1g(z)]|↓L···[zpM-1g(z)]|↓L---(28)]]>根據(jù)合成和分析濾波器的乘積矩陣g(z)的類型1至L階的分解，該矩陣是分別包含通用標(biāo)號(k+1)M-1(其中0≤k≤p-1)的多相分量的列矢量。
更清楚地，矩陣T(z)的元素濾波器可以寫為如下Tml(z)=Gil(k+1)M-1(z),0≤m,l≤L-1,---(29)]]>其中，i和k是通過下面的關(guān)系式從m獲得的整數(shù) 且i＝m-kM.(30)符號Gilr(z)(其中0≤r≤L-1)表示從L階的分解得到的濾波器Gil(z)的通用標(biāo)號r的多相分量。
參數(shù)a和b的可能選擇包括采用a＝0且b＝M-1。在優(yōu)先滿足等式(14)的條件下可以設(shè)想其他選擇，從而獲得具有最小延遲的系統(tǒng)。
下面給出了在L＝pM的特定情況下的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方案，其中圖11為多速率表達(dá)，并且圖12示出了濾波方法的主要步驟。
現(xiàn)在根據(jù)線性周期時變系統(tǒng)的方案將描述本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。在該情況下，合成和分析組的濾波器優(yōu)先地是臨界采樣濾波器。
圖7給出的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方案顯示，這是在下述參考文件意義內(nèi)的線性周期時變或“LPTV”系統(tǒng)“Multirate Systems and Filter Banks(多速率系統(tǒng)和濾波器組)”，P.P.Vaidyanathan，Prentice Hall，Englewood Cliffs，NJ，1993中的章節(jié)10.1。
為了確定該系統(tǒng)的周期并找到清楚說明其性質(zhì)的等效結(jié)構(gòu)，首先按以下設(shè)定特定情況L＝pM且M＝pL。
用fs表示時域中信號的采樣頻率，并且用fs1和fs2分別表示在第一和第二濾波器組的域中的采樣頻率。而且用Ts，Ts1和Ts2分別表示相應(yīng)的采樣周期。這些參數(shù)滿足下列關(guān)系式fs1=fsL,]]>fs2=fsM---(31)]]>
在L＝pM的特定情況下，考慮圖7的方案和轉(zhuǎn)換矩陣的公式(28)，可以從中推導(dǎo)出轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是周期pTs2=Ts1]]>的線性周期時變系統(tǒng)。用圖13的結(jié)構(gòu)可以表達(dá)。其特征是由下式定義的p傳遞矩陣Ak(z)(其中0≤k≤p-1)的組Ak(z)＝[z(k+1)M-1g(z)]|↓L，0≤k≤p-1(32)該系統(tǒng)在輸入和輸出不具有相同的比特率。輸入的比特率是fs1，并且輸出的比特率是fs2=pfs1.]]>傳遞矩陣Ak(z)以采樣頻率fs1運算，并且系統(tǒng)整體工作好像在系統(tǒng)輸出處開關(guān)130(圖13)以循環(huán)方式以該相同頻率fs1從一個矩陣框Ak(z)的輸出到另一個的輸出之間轉(zhuǎn)換。
注意到，在時刻nTs2，系統(tǒng)的輸出Y[n]等于在時刻 的矩陣Ak(z)的輸出，其中k＝n modp。
在M＝pL的其他特定情況下，考慮在該情況下采用的轉(zhuǎn)換矩陣的公式(24)，圖7的方案變?yōu)閳D14的方案。
該轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以被視為LPTV系統(tǒng)，其中周期pTs1=Ts2,]]>特征是由關(guān)系式(33)定義的p矩陣Ak(z)(其中0≤k≤p-1)的組并接下來對所有其輸出的求各Ak(z)＝[z(p-k)L-1g(z)]|↓M，0≤k≤p-1(33)在該系統(tǒng)的輸入，比特率是fs1=pfs2,]]>且輸出比特率是fs2。傳遞矩陣Ak(z)以采樣頻率fs2工作，并且系統(tǒng)整體工作好像在系統(tǒng)的輸入處開關(guān)140(圖14)以循環(huán)方式以該相同的頻率fs2從一個矩陣Ak(z)的輸入到另一個矩陣的輸入之間轉(zhuǎn)換。
另外指出，在時刻nTs2，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)Y[n]的輸出等于在各時刻由X[(n-1)p+k+1]反饋的Ak(z)(其中0≤k≤p-1)的輸出的和((n-1)p+k+1)Ts1=(n-1)Ts2+(k+1)Ts1.]]>現(xiàn)在描述在M和L不必通過比例關(guān)系相關(guān)的普通情況下的系統(tǒng)的工作方式?？紤]圖7的方案和上面給出的兩個特定情況L＝pM且M＝pL的說明由關(guān)系式(15)給出的矩陣T(z)的形式，普通情況下的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以概括為圖15所示的表達(dá)。普通系統(tǒng)包括周期各為p2Ts1的多個p1線性周期時變子系統(tǒng)。來自該組的階數(shù)i(其中0≤i≤p1-1)的LPTV子系統(tǒng)的特征是下面的p2傳遞矩陣Aij(z)Aij(z)＝[zM-1ziM-jLg(z)]|↓K，0≤j≤p2-1(34)這些子系統(tǒng)的整個組并行運算，并且其輸出之一被周期性地選擇作為周期為p1Ts1的系統(tǒng)的輸出。整個系統(tǒng)也是周期為KTs的線性周期時變系統(tǒng)。具體地K＝p2L＝p1M，且Ts=Ts1L=Ts2M---(35)]]>因此，p1Ts2=p2Ts1=KTs]]>在圖15的輸入和輸出分別表達(dá)的兩個開關(guān)151和152以頻率 操作，該頻率也是傳遞矩陣Aij(z)的操作頻率。
在時刻nTs2，系統(tǒng)Y[n]的輸出等于在時刻nTs2，LPTV子系統(tǒng)i的輸出，其中i＝n modp1。在時刻kTs1，系統(tǒng)X[k]的輸入轉(zhuǎn)向各p1LPTV子系統(tǒng)中第j子系統(tǒng)的輸入，其中j＝k modp2。
在該系統(tǒng)輸入比特率是fs1，且輸出比特率是fs2，這使得本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能夠飛速處理輸入數(shù)據(jù)。
回想濾波器Aij，nk(z)(其中0≤n≤M-1且0≤k≤L-1)的表達(dá)式，傳遞矩陣Aij(z)的元素取決于eij，因此取決于標(biāo)號i和j，并且可以寫為Aij,nk(z)=Gnkeij(z),]]>如果0≤eij≤K-1(37)且Aij,nk(z)=z-1GnkK+eij(z),]]>如果eij≤0 (38)下面描述本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的有利實施。
用N1表示濾波器Fk(z)(其中0≤k≤L-1)的長度，并且用N2表示濾波器Hn(z)(其中0≤n≤L-1)的長度。這些符號僅在這些濾波器具有有限沖激響應(yīng)并對于兩個濾波器組的每個具有相同長度的情況下使用。
下面的表達(dá)式將用于基于T(z)的矩陣濾波模塊的輸入和輸出的矢量U(z)＝[U0(z)U1(z)...UK-1(z)]T(39)
且V(z)＝[V0(z)V1(z)...VK-1(z)]T(40)基于矩陣濾波的實施從公式(4)和圖8的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方案代表直接得出。因而，矢量V[k]的分量的各信號Vm[k]是通過濾波器Tml(z)的每個信號Ul[k]的濾波結(jié)果的和，其中0≤m≤K-1，0≤l≤K-1。
在有限沖激響應(yīng)合成和分析濾波器組的情況下，矩陣T(z)的所有元素濾波器也是有限沖激響應(yīng)濾波器。通常，在該情況下可以使用基于卷積相乘特性的快速濾波處理。
在無限沖激響應(yīng)濾波器的情況下，表示在實施中能夠分解出矩陣T(z)的元素之間的一定分母。
現(xiàn)在描述使用重疊變換的實施。這里假設(shè)合成和分析組的濾波器是有限沖激響應(yīng)并且為最大抽取類型。
轉(zhuǎn)換矩陣T(z)表達(dá)如下T(z)=Σn=0N-1Pnz-n---(41)]]>其中，Pn是大小為K×K的矩陣，并且N相當(dāng)于T(z)的元素的濾波器Tml(z)的最大長度。
在最普通的情況下，該長度N通過下面的表達(dá)式給出 其中，r0通過下式給出r0＝(N1+N2-2)mod K.(43)接下來，考慮情況之間的變化，長度N使用下面的定義 通過矩陣T(z)的濾波運算可以寫為如下
V[n]=Σi=0N-1PiU[n-i]---(45)]]>考慮大小為NK×K的通過下式定義的矩陣PP=P0P1···PN-1---(46)]]>系統(tǒng)因此可以通過矩陣變換P來構(gòu)造，接下來是疊加運算。該實施與重疊變換″LT″的合成部分相似，所述重疊變換″LT″具體描述在″Signal Processingwith Lapped Transforms(重疊變換的信號處理)″，H.S.Malvar，Artech House，Inc.1992。
圖16示出了N＝3的特定情況。矩陣P將被稱為“轉(zhuǎn)換變換矩陣”。
在子帶域之間轉(zhuǎn)換的計算過程可以總結(jié)如下1.U[n]的構(gòu)建基于輸入至轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的p2連續(xù)矢量并對應(yīng)于第一濾波器組的子帶信號X[k]的矢量。
2.通過轉(zhuǎn)換變換矩陣P變換矢量U[n]以獲得矢量W[n]W[n]＝PU[n].(47)3.如圖16中示出的N連續(xù)矢量W[n-N+1]，...，W[n-1]和W[n]上的疊加的運算。該運算的輸出是矢0量V[n]。
4.將矢量V[n]的大小為M的連續(xù)子矢量串行設(shè)置以獲得第二濾波器組的域的子帶信號Y[r]的矢量。
下面描述根據(jù)優(yōu)選實施方式基于LPTV系統(tǒng)的表達(dá)的實施。
以下示出的方法提供了在該方法的實施中的計算機(jī)資源(軟件或硬件)的處理和高效利用中的平行性。因此至少在有限沖激響應(yīng)濾波器組的情況下，這是一個當(dāng)前優(yōu)選的實施方式。
大小為NM×L的矩陣Bij，(其中0≤i≤p1-1且0≤j≤p2-1)是與上面定義的傳遞矩陣Aij(z)的每個相關(guān)的變換后的矩陣。如果這些矩陣表達(dá)為Aij(z)=Σn=0N-1Bij,nz-n,]]>其中矩陣Bij，n大小為M×L，那么矩陣Bij可以按下如下定義
Bij=[Bij,0TBij,1T···Bij,N-1T]T---(48)]]>因為各傳遞矩陣Aij(z)包含取決于eij的值并且相同長度的濾波器，那么相應(yīng)的矩陣Bij也取決于eij。矩陣Bij包含零子矩陣并且其形式按如下給出·當(dāng)0≤eij≤K-1，о如果0≤eij≤r0-1那么Bij=[Bij,0TBij,1T···Bij,N-3TBij,N-2T0L×M]T---(49)]]>о如果r0≤eij≤K-1那么Bij=[Bij,0TBij,1T···Bij,N-3T0L×M0L×M]T---(50)]]>·當(dāng)eij＜0，о如果0≤K+eij≤r0-1那么Bij=
T---(51)]]>注意到，僅當(dāng)K+emin≤r0-1時存在該情況?，F(xiàn)在，emin＝M+L-1-K，從而該情況的存在條件是r0≥M+L。
о如果r0≤K+eij≤K-1那么Bij=
T---(52)]]>其中，0L×M表示大小為L×M的零矩陣。
有利地，矩陣Bij的零區(qū)塊使得通過該矩陣輸入矢量變換中的計算減少。
應(yīng)當(dāng)注意P的子矩陣Pn和子矩陣Bij，n之間的下述關(guān)系式Pn=[Bij,n]0≤i≤p1-10≤j≤p2-1,0≤n≤N-1---(53)]]>圖17中示出了在子帶域之間轉(zhuǎn)換的計算過程，并且按如下進(jìn)行1.各新的輸入矢量X[k]指向特征是變換后的矩陣Bij的子系統(tǒng)的公共內(nèi)存，其中0≤i≤p1-1，從而j＝k modp2。
2.對于各固定的i，其中，0≤i≤p1-1a、對于j＝k modp2，對矢量X[k]應(yīng)用變換Bij。在該變換中，優(yōu)點在于矩陣Bij的零區(qū)塊。
b、對于j＝0，...，p2-1從步驟2.a得到的所有變換矢量求和。
c、在從步驟2.b得到的和矢量上進(jìn)行疊加“OLA”(代表“重疊并相加”)，以構(gòu)造LPTV子系統(tǒng)i的輸出Yi[n]。
3.轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出Y[n]對應(yīng)于LPTV子系統(tǒng)i的輸出Yi[n]，從而i＝n modp1。
用(N-1)M個元素的重疊對長度為NM的矢量進(jìn)行步驟2.c的疊加。
注意到，該過程仍然是基于圖15的方案的原理。
在M＝pL的特定情況下，Aj(z)=Σn=0N-2Bj,nz-n,]]>其中0≤j≤p-1，并且用Bj表示相應(yīng)的變矩陣。該矩陣具有下面的形式 其中，j0=p-[r0+1L]]]>如圖18所示，在子帶域之間轉(zhuǎn)換的計算步驟按如下進(jìn)行1、各新的輸入矢量X[k]指向特征為變換矩陣Bj的子系統(tǒng)的內(nèi)存，從而j＝k modp。
2、對于j＝k modp，對矢量X[k]應(yīng)用變換Bj。
3、對步驟2得到的矢量，即通過特征為變換矩陣Bj的子系統(tǒng)的輸出進(jìn)行求和，其中0≤j≤p-1。
4、轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出Y[n]對應(yīng)于在從步驟3得到的和矢量上進(jìn)行疊加后的結(jié)果。
在L＝pM的特定情況，寫為Ai(z)=Σn=0N-2Bi,nz-n,0≤i≤p-1]]>并且用Bi表示相應(yīng)的變換矩陣。該矩陣具有下面的形式
其中i0=[r0M]-1.]]>圖19中示出了在子帶域之間轉(zhuǎn)換的計算步驟，并且優(yōu)先地按如下進(jìn)行1、各新的輸入矢量X[k]指向特征為傳遞矩陣Ai(z)的所有子系統(tǒng)的公共內(nèi)存，其中0≤i≤p-1。
2、對于各固定的i，從而0≤i≤p-1，對矢量X[k]應(yīng)用變換Bi，隨后進(jìn)行疊加以得到矢量Yi[n]。
3、轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出Y[n]對應(yīng)于特征為傳遞矩陣Ai(z)的子系統(tǒng)的輸出Yi[n]，從而i＝n modp。
下面描述廣泛用于音頻編碼中的濾波器組。在圖27中給出了在使用該編碼格式的濾波器組之間轉(zhuǎn)換的各種情況的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的參數(shù)，其中通過上面的公式(56)給出了參數(shù)N。
對于余弦調(diào)制FIR濾波器組之間的轉(zhuǎn)換，濾波器組的特征是通過低通的原型濾波器H(z)的余弦調(diào)制獲得分析和合成濾波器。對于具有M帶的濾波器組，通過下面給出分析和合成濾波器的沖激響應(yīng)的表達(dá)式hk[n]=h[n]cos[πM(k+12)(n-N-12)-θk],0≤k≤M-1---(57)]]>fk[n]=h[n]cos[πM(k+12)(n-N-12)-θk],0≤k≤M-1---(58)]]>其中0≤n≤N-1，且θk=(2k+1)π4,]]>并且h[n]是長度為N的原型濾波器的沖激響應(yīng)。
如果額外滿足下面的條件，該類型的濾波器組擁有完全重構(gòu)屬性-濾波器的長度為N＝2mM，其中m是整數(shù)，-合成濾波器為fk[n]＝hk[N-1-n]，-原型濾波器具有線性相位h[n]＝h[N-1-n]，并且-原型濾波器H(z)的2M階的多相分量另外滿足功率互補(bǔ)條件(powercomplementarity condition)，從而使其能夠被設(shè)計為原型濾波器。
等式(57)、(58)和上述條件能夠完整地表達(dá)余弦調(diào)制和完全重構(gòu)濾波器組的特征。
這些余弦調(diào)制和完全重構(gòu)濾波器組是當(dāng)代音頻編碼器的所有濾波器組的基礎(chǔ)。甚至MPEG-1/2層I&II編碼器的偽-QMF濾波器組都與該種類有關(guān)，假設(shè)原型濾波器充分好地設(shè)計為考慮滿足完全重構(gòu)。
對于不同大小的MDCT變換之間的轉(zhuǎn)換，建立余弦調(diào)制和完全重構(gòu)濾波器組的特定情況，一個實例是TDAC濾波器組，其中N＝2M且m＝1。后面的一個可以被認(rèn)為是MLT變換(代表“調(diào)制重疊變換”)，其已被稱為MDCT(代表“修正DCT”)。該變換用于大多數(shù)現(xiàn)代頻率音頻編碼器中(MPEG-2/4AAC，PAC，MSAudio，TDAC等)。
通過下式給出合成和分析濾波器組的表達(dá)式fk[n]=2Mh[n]cos[πM(k+12)(n+N-12)],0≤k≤M-1,0≤n≤2M-1---(59)]]>且hk[n]＝fk[2M-1-n](60)為了保證完全重構(gòu)，窗h[n]必須滿足對稱條件h[l]＝h[2M-1-l]，以及功率互補(bǔ)條件h2[l]+h2[l+M]＝1。
通過下面的正弦窗給出滿足這些條件的原型濾波器的可能且簡單的選擇h[n]=sin[(n+12)π2M],0≤n≤2M-1---(61)]]>該窗的選擇使用在TDAC和G.722.1編碼器中。另一選擇包含采用由凱塞一貝塞爾窗(Kaiser-Bessel窗或者“KBD”)衍生出的窗，如在MPEG-4 AAC，BSAC，Twin VQ和AC-3編碼器的情況下。
應(yīng)當(dāng)理解，公式(59)和(60)以及窗h[n]的選擇完整地定義了對應(yīng)于MDCT變型的濾波器組。
考慮在MPEG-1的PQMF濾波器組和MDCT之間的轉(zhuǎn)換，在MPEG-1/2層I&II編碼器中的濾波器組是具有M＝32帶的偽-QMF。這些分析和合成濾波器按如下定義hk[n]=h[n]cos[πM(k+12)(n-16)]---(62)]]>fk[n]=32h[n]cos[π32(k+12)(n+16)]---(63)]]>
其中0≤k≤31且0≤n≤511。
原型濾波器的沖激響應(yīng)的系數(shù)h[n]可以在下面的參考文件中找到″Introduction to Digital Audio and Standards″，M.Bosi，R.E.Goldberg，pp 92-93，Kluwer Academic Publishers(2002)。
在MPEG-1音頻層I-II標(biāo)準(zhǔn)中提供的值對應(yīng)于窗(-1)lh(2lM+j)，其中0≤j≤2M-1，且0≤l≤m-1。
下面描述根據(jù)將與濾波處理結(jié)合的子帶域之間的轉(zhuǎn)換的本發(fā)明的技術(shù)方案。
在代碼轉(zhuǎn)換運算中，能夠在將解碼后的信號重新編碼成新格式之前，對解碼后的信號進(jìn)行中間處理。多媒體信號處理(音頻、圖像和視頻)的幾種情況基于線性濾波?？梢砸孟旅娴睦印び糜谥匦虏蓸拥膱D像或視頻濾波(從CIF格式切換到QCIF格式)。
·用于聲音空間化的通過HRTF濾波器(“頭部相關(guān)傳遞函數(shù)”)的音頻濾波。這是結(jié)合代碼轉(zhuǎn)換和空間化的有趣情況之一?？赡艿膽?yīng)用典型地是在電信會議音頻橋中的處理。
參考圖5a的方框圖，在兩個合成和分析濾波器組以及所等效的系統(tǒng)之間引進(jìn)濾波器S(z)。在圖20a和20b中示出了方框圖。
結(jié)合有濾波的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以通過圖5b中示出的一個和相同類型的方案來模擬。然而，其特征是由下式定義的新的濾波器矩陣 T~(z)=[v(z)⊗g~(z)]|↓k---(64)]]>其中， 是大小為M×L的矩陣，其元素通過下式給出G~nk(z)=Hn(z)S(z)Fk(z),0≤n≤M-1,0≤k≤L-1---(65)]]>在上面的表達(dá)式(64)中，矩陣v(z)對應(yīng)于公式(17)的定義。更清楚地，公式(64)可以寫為T~(z)=[[zM-1ziM-jLg~(z)]|↓K]0≤i≤p1-10≤j≤p2-1---(66)]]>現(xiàn)在描述結(jié)合有采樣頻率變化的子帶域之間的轉(zhuǎn)換。
這里考慮在合成的暫時信號被第二分析組重新分析之前對合成的暫時信號進(jìn)行采樣頻率的變化的情況。本發(fā)明意義內(nèi)的系統(tǒng)因此結(jié)合子帶域之間的轉(zhuǎn)換和采樣頻率的變化，如圖21a和21b中所示。
在圖21a中，考慮按照有理數(shù)因子 改變采樣頻率的系統(tǒng)，其中Q和R是假設(shè)為互質(zhì)的自然整數(shù)，因此gcd(Q，R)＝1，這不丟失一般性。
在該系統(tǒng)中，濾波器SPB(z)是低通濾波器，其標(biāo)準(zhǔn)化后的截止頻率為f~c=min(π/Q,π/R)]]>并且通頻帶增益為Q。
這里將K′定義為QL和RM的最小公倍數(shù)(K′＝1cm(QL，RM))，并且q1，q2為兩個自然整數(shù)，從而K′＝q1RM且K′＝q2QL.(67)注意到，q1和q2是互質(zhì)的。
在該情況下，考慮由信號矢量X(z)分解為q2多相分量得到的矢量U^(z)=[X^0T(z),X^1T(z),···,X^q2-1T(z)]T]]>以及由信號矢量Y(z)分解為q1多相分量得到的矢量V^(z)=[Y^0T(z),Y^1T(z),···,Y^q1-1T(z)]T.]]>結(jié)合有采樣頻率變化的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以通過圖22的圖表來模擬。其特征是按如下定義的大小為q1M×q2L的濾波器矩陣 T^(z)=[v^(z)⊗g^(z)]|↓K′---(68)]]>其中 是大小為M×L的矩陣，其元素通過下式給出G^nk(z)=Hn(zR)SPB(z)Fk(zQ),0≤n≤M-1,0≤k≤L-1---(69)]]>并且 是其元素按如下定義的矩陣v^ij(z)=ziRM-jQL,0≤i≤q1-1,0≤j≤q2-1---(70)]]>同時也符合下面的關(guān)系式V^(z)=T^(z)U^(z)---(71)]]>根據(jù)公式(69)， 解釋為按照因子R過采樣的濾波器Hn(z)、和濾波器SPB(z)以及按照因子Q過采樣的濾波器Fk(z)的卷積的結(jié)果。
為了減少整個系統(tǒng)的延遲，可以選擇其元素是按如下定義的矩陣 v^(z)=zcmax+iRM-jQL,0≤i≤q1-1,0≤j≤q2-1---(72)]]>其中cmax＝max{n∈N從而h≤RM-1且n是被gcd(L，R)可除盡的}。
對矩陣 的公式可以給出與上述相同的解釋。因而，濾波器 其中0≤m≤q1M-1且0≤l≤q2L-1，，該矩陣的元素可以按如下寫為 其中，0≤m≤q1M-1且0≤l≤q2L-1，并且e′ij＝cmax+iRM-jQL。整數(shù)i，n和j，k通過下式從l和m直接獲得 且n＝m-iM，(74) 且k＝l-jL，(75)在用 替代矩陣T(z)并且考慮以其為特征的參數(shù)時對于子帶域之間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)給出的相同開發(fā)和說明對于該新的結(jié)合系統(tǒng)保持有效。系統(tǒng)采用線性周期時變系統(tǒng)(LPTV)的形式。也可以在該應(yīng)用中設(shè)想上述實施的優(yōu)選過程以及特定情況中的系統(tǒng)簡化。然而，注意到與本系統(tǒng)不同的特定情況涉及RM和QL是彼此的倍數(shù)的情況。
在該情況下，根據(jù)圖23的系統(tǒng)用矩陣 運算，從而A^ij(z)=[zcmaxziRM-jQLg^(z)]|↓K′]]>0≤i≤q1-1且0≤j≤q2-1(76)在使用重疊變換的實施的情況下，優(yōu)選地在合成和分析濾波器組以及用于重新采樣的低通濾波器具有有限沖激響應(yīng)的假設(shè)下，從而A^ij(z)=Σn=0N′-1B^ij,nz-n]]>其中矩陣 的大小為M×L，如圖24中示出的矩陣 的下面定義可以通過下式給出Bij^=[B^ij,0TB^ij,1T···B^ij,N′-1T]T,]]>0≤i≤q1-1且0≤j≤q2-1. (77)
通常，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明給出用于將信號表示從一個子帶域轉(zhuǎn)換(或變換)到另一個的一般方案。如上所述，該方法優(yōu)先地應(yīng)用在兩個壓縮系統(tǒng)所使用的濾波器組是最大抽取類型的情況下。
雖然上述詳細(xì)的說明基本上是關(guān)于音頻編碼的，但是可以對于多媒體信號的所有子帶或基于變換的編碼器都設(shè)想上述實施方式，尤其是在視頻、圖像、語音編碼等中使用的那些編碼器。這些實施方式也可以表現(xiàn)為合成組和分析組的級聯(lián)的任何設(shè)備實施，尤其是在下面的例子中·子帶語音的質(zhì)量改進(jìn)，接下來是子帶回波消除，反之亦然。
·回波消除或子帶噪音抑制算法，接下來是子帶編碼器。
·子帶解碼器，接下來是回波消除或子帶抑制算法。
·用于通過例如SBR(代表“譜帶復(fù)制”)重構(gòu)音頻中的高頻帶的處理，因為該處理實施分析組并且其輸入是音頻解碼器的輸出。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的應(yīng)用絕不局限于兩種不同編碼格式之間的簡單代碼轉(zhuǎn)換。
然而，下面將描述對音頻代碼轉(zhuǎn)換的一些應(yīng)用。
音頻編碼格式之間的代碼轉(zhuǎn)換在關(guān)于現(xiàn)有終端以及傳輸和訪問網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前多樣性方面變得越來越重要。
根據(jù)音頻內(nèi)容的服務(wù)和交付情況，代碼轉(zhuǎn)換可以插入傳輸鏈中的不同點。接下來，區(qū)分一些可能的情況。
廣播涉及使用各種類型音頻編碼器的數(shù)字廣播系統(tǒng)。因而，在歐洲(DVB標(biāo)準(zhǔn))，需要MPEG-2BC音頻層II編碼器。另一方面，在美國，提倡Dolby AC-3編碼器。在日本，選擇MPEG-2 AAC編碼器。如圖25所示，代碼轉(zhuǎn)換機(jī)制TRANS優(yōu)選地在網(wǎng)絡(luò)RES的網(wǎng)關(guān)GW中，該網(wǎng)絡(luò)RES用于將來自服務(wù)器SER的音頻內(nèi)容發(fā)送到配置有解碼器DEC1的第一終端TER1和配置有另一解碼器DEC2的另一終端TER2的目的地。
在所謂的多播流應(yīng)用中，單一內(nèi)容由于傳輸網(wǎng)絡(luò)RES中的帶寬優(yōu)化而優(yōu)選地發(fā)送到幾個終端TER1，TER2。對于各終端用戶在網(wǎng)絡(luò)的最后節(jié)點的層級上進(jìn)行私人適配。如前面的圖25所示，這些用戶可以具有支持不同解碼器的終端，因此在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換是有用的。
在單播流的情況下，可以在服務(wù)器SER進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換TRANS(圖26)以使內(nèi)容適用于終端TER1，TER2的容量。服務(wù)器SER已經(jīng)接收并分析關(guān)于終端容量的信息。
在“下載”模式中，以給定編碼格式存儲音頻內(nèi)容。實時進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換從而在下載前與用戶的各請求的終端兼容。
在組通信(電話會議、音頻會議等)中，涉及的終端在編碼器/解碼器方面具有不同容量。在集中式電話會議架構(gòu)中，實施音頻橋，代碼轉(zhuǎn)換可以插在橋的層級。
下面的表3表示了根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域音頻編碼格式之間的一些可能的、有利的代碼轉(zhuǎn)換。
表3感興趣的代碼轉(zhuǎn)換及其應(yīng)用領(lǐng)域的一些類型的實施例。

圖27示出了用于這些特定情況的編碼格式下本發(fā)明意義內(nèi)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種由計算機(jī)資源實現(xiàn)通過在不同子帶域之間轉(zhuǎn)換來處理數(shù)據(jù)的方法，在于在同一處理中緊縮包括將含有第一數(shù)目L個單獨的子帶分量的第一矢量(X(z))應(yīng)用到合成濾波器組，然后應(yīng)用到分析濾波器組，以獲得含有第二數(shù)目M個單獨的子帶分量的第二矢量(Y(z))，其特征在于，所述方法包括以下步驟，在確定第三數(shù)目K，即第一數(shù)目L和第二數(shù)目M的最小公倍數(shù)以后a)如果第三數(shù)目K不同于第一數(shù)目L，通過第一矢量的串/并轉(zhuǎn)換進(jìn)行區(qū)塊排列以得到p2個多相分量矢量，其中p2＝K/L，b)選擇的涉及K×K維方陣T(z)的矩陣濾波應(yīng)用到所述p2個多相分量矢量以獲得第二矢量的p1個多相分量矢量，其中p1＝K/M，以及c)如果第三數(shù)目K不同于第二數(shù)目M，通過并/串轉(zhuǎn)換進(jìn)行區(qū)塊排列以得到所述第二矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a)的串/并轉(zhuǎn)換相當(dāng)于對第一矢量(X(z))應(yīng)用超前zp2-1，接下來是一組以因子p2子采樣的延遲，以獲得所述p2個多相分量矢量，對應(yīng)第一矢量(X(z))的p2階的分解。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一所述的方法，其特征在于，所述步驟c)中的并/串轉(zhuǎn)換包括施加給p1個多相分量矢量的按照因子p1的過采樣，對應(yīng)于p1階的分解，所述分量用于形成第二矢量(Y(z))。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中之一所述的方法，其特征在于，所述方陣T(z)是通過對由p1×p2個各自由zlM-jLg(z)表示的子矩陣進(jìn)行按照因子K的抽取產(chǎn)生的，其中-zX根據(jù)X的符號表示超前或延遲，-i在0和p1-1之間，-j在0和p2-1之間，并且-g(z)是M×L維矩陣，該矩陣是由h(z).fT(z)的乘積產(chǎn)生的，其中h(z)和f(z)是分別與分析濾波器組和合成濾波器組關(guān)聯(lián)的傳遞函數(shù)的矢量，符號MT表示矩陣M的轉(zhuǎn)置矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，超前zM-1也應(yīng)用到所有p1×p2子矩陣，來獲得所述矩陣T(z)的元素，所述元素各自對應(yīng)因果濾波器并且一起定義具有最小算法延遲的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述矩陣T(z)的元素表示為由Gnk(z)＝Hn(z)Fk(z)給出的乘積濾波器Gnk(z)的K階的多相分量的函數(shù)，其中-n在0和M-1之間而k在0和L-1之間，并且-Hn(z)和Fk(z)，分別與分析濾波器組和合成濾波器組關(guān)聯(lián)的傳遞函數(shù)的矢量的第n和第k分量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，分析濾波器組和合成濾波器組之間，還提供了一個補(bǔ)充濾波器S(z)，矩陣T(z)的元素表示為由Gnk(z)＝Hn(z)S(z)Fk(z)給出的乘積濾波器Gnk(z)的K階的多相分量的函數(shù)，其中-n在0和M-1之間而k在0和L-1之間，并且-Hn(z)和Fk(z)，分別與分析濾波器組和合成濾波器組關(guān)聯(lián)的傳遞函數(shù)的矢量的第n和第k分量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6和7之一所述的方法，其特征在于，矩陣T(z)的元素濾波器Tml(z)由下式表示 其中eij＝(M-1)+(iM-iL)，并且-在符號Gnkx(z)中，x對應(yīng)多相分量數(shù)，由乘積濾波器Gnk(z)的K階分解產(chǎn)生，-i對應(yīng)比值m/M的整數(shù)部分，-j對應(yīng)比值l/L的整數(shù)部分，-數(shù)字n由n＝m-iM給定，而-數(shù)字k由k＝l-jL給定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，如果第二數(shù)目M是第一數(shù)目L的倍數(shù)，矩陣T(z)的元素濾波器Tml(z)表示為Tml(z)=Gmj(p-k)L-1(z),]]>m和l在0和M-1之間，并且其中-p＝M/L，-k是l/L的整數(shù)部分，并且-數(shù)字j由j＝l-kL給定。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，如果第一數(shù)目L是第二數(shù)目M的倍數(shù)，矩陣T(z)的元素濾波器Tml(z)表示為Tml(z)=Gil(k+1)M-1(z),]]>m和l在0和L-1之間，并且其中-k是m/M的整數(shù)部分，并且-數(shù)字i由i＝m-kM給定。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，采用線性周期時變型的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并且周期T由T＝K·Ts定義，其中Ts＝Ts1/L＝Ts2/M，其中Ts1和Ts2是在合成濾波器組和分析濾波器組的域中在臨界采樣下各自的采樣周期。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，采用p1線性周期時變子系統(tǒng)，各周期為p2·Ts1，并且以周期p1·Ts2周期性地選擇連續(xù)子系統(tǒng)的輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，整個轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸入的比特率是1/Ts1，而其輸出比特率是1/Ts2，用于飛速處理輸入數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12和13之一所述的方法，結(jié)合權(quán)利要求8，其特征在于，標(biāo)號i在0和p1-1之間的各子系統(tǒng)包括p2個傳遞矩陣Aij(z)，j在0和p2-1之間，所述傳遞矩陣的元素是濾波器Aij，nk(z)，其中n在0和M-1之間而k在0和L-1之間，從而如果0≤eij≤K-1，Aij,nk(z)=Gnkeij(z),]]>并且如果eij＜0，Aij,nk(z)=z-1GnkK+eij(z).]]>
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，合成濾波器組和分析濾波器組的濾波器具有有限沖激響應(yīng)，所述選擇的矩陣濾波表示為由NK×K維的矩陣P的疊加變換，從而P=P0P1···PN-1]]>子矩陣Pn是K×K維并且矩陣T(z)滿足如下關(guān)系T(z)=Σn=0N-1Pnz-n]]>其中N對應(yīng)T(z)的元素濾波器的最大長度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述T(z)的元素濾波器的長度的最大值N由下面表達(dá)式確定 其中-r0由關(guān)系式r0＝(N1+N2-2)mod K確定，-N1和N2是合成濾波器組和分析濾波器組各自的長度，-符號mod n表示對數(shù)字n的模，-符號 表示實數(shù)x的整數(shù)部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求15和16之一所述的方法，其特征在于，包括以下步驟，用于子帶域之間的轉(zhuǎn)換-在p2個第一連續(xù)矢量X[k]的基礎(chǔ)上，在合成濾波器組的子帶域中構(gòu)造矢量U[n]，-對矢量U[n]應(yīng)用變換后的轉(zhuǎn)換矩陣P，以獲得矢量W[n]＝P·U[n]，-對N個連續(xù)矢量W[n-N+1]，W[n-N+2]，...，W[n-1]，W[n]進(jìn)行疊加，以形成矢量V[n]，-串行排列矢量V[n]的連續(xù)子矢量，這些子矢量各自的維數(shù)對應(yīng)第二數(shù)目M，以形成所述第二矢量(Y[r])。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，包括以下步驟-在合成濾波器組的子帶域中表示的第一矢量 應(yīng)用到包括變換矩陣Bij的子系統(tǒng)，其中i在0和p1-1之間并且j＝k mod p2，-對于范圍在從0到p1-1各個固定i*對矢量X[k]應(yīng)用矩陣Bij的變換，j＝k mod p2，各矩陣Bij表示如下Bij=Bij,0TBij,1T···Bij,N-1TT,]]>其中對于在0和N-1之間的任意n，元素Bij，n使得Aij(z)=Σn=0N-1Bij,nz-n]]>且Pn=[Bij,n]0≤i≤p1-10≤j≤p2-1;]]>*對于j＝0，...，p2-1，變換所產(chǎn)生的所有矢量進(jìn)行求和；*對求和產(chǎn)生的矢量進(jìn)行疊加，以在標(biāo)號為i的子系統(tǒng)的輸出構(gòu)建矢量Yi[n]，-在整個轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出得到對應(yīng)標(biāo)號為i的子系統(tǒng)的矢量Yi[n]的矢量Y[n]，從而i＝n mod p1，符號mod n表示對數(shù)字n的模。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，矩陣Bij包括L×M維的零區(qū)塊，從而-對于0≤eij≤K-1，·如果0≤eij≤r0-1，則Bij=Bij,0TBij,1T···Bij,N-3TBij,N-2T0L×MT]]>·如果r0≤eij≤K-1，則Bij=Bij,0TBij,1T···Bij,N-3T0L×M0L×MT]]>-對于eij＜0，·如果0≤K+eij≤r0-1，則Bij=0L×MBij,1T···Bij,N-3TBij,N-2TBij,N-1TT]]>·如果r0≤K+eij≤K-1，則Bij=0L×MBij,1T···Bij,N-3TBij,N-2T0L×MT]]>其中*0L×M表示L×M維的零區(qū)塊，并且 其中-N1和N2是合成濾波器組和分析濾波器組各自的長度，-符號mod n表示對數(shù)字n的模，-符號 表示實數(shù)x的整數(shù)部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，如果第一數(shù)目M是第二數(shù)目L的倍數(shù)，從而M＝pL，矩陣Aij成為Aj(z)=Σn=0N-2Bj,nz-n,]]>其中-0≤j≤p-1，-并且Bj是變換矩陣，其表示為 其中 符號 表示實數(shù)x的整數(shù)部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，包括以下步驟-合成濾波器組的子帶域中表示的第一矢量X[k]應(yīng)用到含有變換矩陣Bj的子系統(tǒng)，其中j＝k mod p，-對于0≤j≤p-1的任意j，對應(yīng)用變換矩陣Bj產(chǎn)生的矢量進(jìn)行求和，-通過對所述求和產(chǎn)生的矢量進(jìn)行疊加在整個轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出獲得矢量Y[n]，-符號mod n表示對數(shù)字n的模。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，如果第二數(shù)目L是第一數(shù)目M的倍數(shù)，從而L＝pM，矩陣Aij成為Ai(z)=Σn=0N-2Bi,nz-n,]]>其中-0≤i≤p-1，并且-Bi是變換矩陣，其表示為 其中 符號 表示實數(shù)x的整數(shù)部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，包括以下步驟-在合成濾波器組的子帶域中表示的第一矢量X[k]應(yīng)用到包括傳遞矩陣Ai(z)的子系統(tǒng)，其中0≤i≤p-1，-對于任何固定的i，0≤i≤p-1，對矢量X[k]應(yīng)用矩陣Bi的變換，并且疊加以得到輸出矢量Yi[n]，-得到對應(yīng)矢量Yi[n]的整個轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出矢量Y[n]，其中i＝n mod p，-符號mod n表示對數(shù)字n的模。
24.根據(jù)權(quán)利要求4至23之一所述的方法，其特征在于，所述分析濾波器組和合成濾波器組的濾波器是余弦調(diào)制且有限沖激響應(yīng)類型，其中，分析濾波器和/或合成濾波器由低通原型濾波器H(z)的余弦調(diào)制得到，從而對于具有M個帶的濾波器組，可以按下式分別表示分析濾波器和/或合成濾波器的沖激響應(yīng)，分別形成傳遞函數(shù)h(z)和/或f(z)的矢量hk[n]=h[n]cos[πM(k+12)(n-N-12)-θk],0≤k≤M-1]]>和/或fk[n]=h[n]cos[πM(k+12)(n-N-12)+θk],0≤k≤M-1]]>其中-θk=(2k+1)π4,]]>-h[n]是長度為N的原型濾波器的沖激響應(yīng)，-n是0≤n≤N-1。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，-濾波器的長度N由N＝2mM給定，其中m是整數(shù)，-合成濾波器由fk[n]＝hk[N-1-n]給定，-原型濾波器具有線性相位并且滿足關(guān)系h[n]＝h[N-1-n]的關(guān)系，并且-原型濾波器H(z)的2M階的多相分量滿足功率互補(bǔ)條件。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，N＝2M，并且合成濾波器組和分析濾波器組的表達(dá)式為fk[n]=2Mh[n]cos[πM(k+12)(n+M+12)]]]>其中0≤k≤M-1，0≤n≤2M-1，并且hk[n]＝fk[2M-1-n]，并且此外對于l在0和2M-1之間，原型濾波器h[n]的沖激響應(yīng)還滿足以下條件-h[l]＝h[2M-1-l]以及-h2[l]+h2[l+M]＝1。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述原型濾波器的沖激響應(yīng)由以下關(guān)系式給出h[n]=sin[(n+12)π2M],0≤n≤2M-1.]]>
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述合成濾波器組具有偽QMF類型的格式，具有M＝32個帶，而分析濾波器組是MDCT類型，或者反之亦然，分析濾波器和合成濾波器分別定義為hk[n]=h[n]cos[π32(k+12)(n-16)],]]>fk[n]=32h[n]cos[π32(k+12)(n+16)]]]>其中0≤k≤31并且0≤n≤511。
29.根據(jù)權(quán)利要求4和5所述的方法，其特征在于，如果在合成濾波器組和分析濾波器組之間以有理數(shù)因子Q/R進(jìn)行重采樣，大小為q1M×q2L的濾波器矩陣 定義為T^(z)=[v^(z)⊗g^(z)]|↓K']]>其中 是大小為M×L的矩陣，其元素由下式給定G^nk(z)=Hn(zR)SPB(z)Fk(zQ),0≤n≤M-1,0≤k≤L-1,]]> 是其元素優(yōu)先以下式定義的矩陣v^ij(z)=zcmax+iRM-jQL,0≤i≤q1-1,0≤j≤q2-1]]>其中cmax＝max{n∈N從而h≤RM-1且n是被gcd(L，R)可除盡的}，并且SPB(z)優(yōu)選是截止頻率f~c=min(π/Q,π/R)]]>且?guī)ㄔ鲆鏋镼的低通濾波器。
30.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的將第一類型的壓縮編碼/解碼代碼轉(zhuǎn)換到至少一個第二類型的壓縮編碼/解碼方法的應(yīng)用，其特征在于，在同一處理中緊縮有如下步驟-根據(jù)所述第一類型，以包括第一數(shù)目L個單獨子帶分量的第一矢量(X(z))的形式至少部分解碼以恢復(fù)數(shù)據(jù)，-將第一矢量應(yīng)用到根據(jù)所述第一類型的合成濾波器組，然后應(yīng)用到根據(jù)第二類型的分析濾波器組，以及-恢復(fù)包括第二數(shù)目M個單獨子帶分量的第二矢量(Y(z))，并且該第二矢量可以應(yīng)用于后來的根據(jù)第二類型的編碼步驟。
31.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，存儲在通信網(wǎng)絡(luò)中例如服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、或其它終端的一項設(shè)備的內(nèi)存中，其特征在于，包括用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1至29之一所述方法的全部或部分的指令。
32.一種用于通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備例如服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、或其他終端，其特征在于，其包括用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1至29之一所述方法的計算機(jī)資源。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過第一數(shù)目L到第二數(shù)目M的子帶分量的不同子帶域之間的通道進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在確定第三數(shù)目K，即第一數(shù)目L和第二數(shù)目M之間的最小公倍數(shù)以后，a)如果K不同于L，輸入矢量X(z)通過串/并轉(zhuǎn)換進(jìn)行區(qū)塊排列以得到p
文檔編號G10L19/16GK101069233SQ200580034793
公開日2007年11月7日 申請日期2005年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者阿卜杜勒拉蒂夫·本杰羅恩圖伊米 申請人:法國電信公司