音頻信號譯碼器、提供上混信號表示型態的方法
【專利摘要】本發明提供了一種音頻信號譯碼器、提供上混信號表示型態的方法，用以根據下混信號表示型態及對象相關的參數信息而提供上混信號表示型態，該音頻信號譯碼器包括：對象分離器，被配置為分解該下混信號表示型態，以根據該下混信號表示型態及使用該對象相關的參數信息中的至少一部分提供描述第一音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第一集合的第一音頻信息，及描述第二音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第二集合的第二音頻信息。該音頻信號譯碼器還包括音頻信號處理器，被配置為接收該第二音頻信息，以及根據該對象相關的參數信息處理該第二音頻信息，以獲得該第二音頻信息的已處理的版本。
【專利說明】音頻信號譯碼器、提供上混信號表示型態的方法
[0001]本申請是分案申請，其母案申請的申請號為201080028673.8，申請日為2010年6
月23日，發明名稱為“音頻信號譯碼器、對音頻信號譯碼的方法、以及使用級聯音頻對象處理級的計算機程序”。
【技術領域】
[0002]根據本發明的實施方式涉及用以根據下混信號表示型態及對象相關的參數信息而提供上混信號表示型態的一種音頻信號譯碼器。
[0003]根據本發明的其它實施方式涉及用以根據下混信號表示型態及對象相關的參數信息而提供上混信號表不型態的一種方法。
[0004]根據本發明的其它實施方式涉及一種計算機程序。
[0005]根據本發明的若干實施方式涉及一種進階的卡拉OK/獨唱SAOC系統。
【背景技術】
[0006]在現代音頻系統，期望以比特率有效方式傳送與儲存音頻信息。此外，經常期望使用房間內空間分散的二揚聲器或甚至更多揚聲器來重制一音頻內容。在此種情況下，期望探勘此種多揚聲器配置的能力來允許使用者可在空間上識別不同音頻內容或單一音頻內容的不同項目。此項目的可通過將不同音頻內容分開地分配至不同的揚聲器而達成。
[0007]換言之，在音頻處理、音頻傳輸及音頻儲存【技術領域】，越來越期望處理多信道內容而改善聽覺感受。使用多信道音頻內容給使用者帶來顯著改善。舉例言之，可獲得三維空間的聽覺感受，其帶來娛樂用途上改善的使用者的滿足。但多信道音頻內容也可用于專業領域，例如用于電話會議用途，原因在于通過使用多信道音頻回放，可改良揚聲器的識別性。
[0008]但也期望音頻質量與比特率要求間有妥善折衷，以免因多信道應用造成過度資源負荷。
[0009]最近，已經提出了用于含多個音頻對象的音頻場景的比特率有效傳輸及/或儲存的參數技術，例如雙聲道提示編碼(I型)(參見例如參考文獻[BCC])、聯合來源編碼(參見例如參考文獻[JSC])、及MPEG空間音頻對象編碼(SAOC)(參見例如參考文獻[SA0C1]、[SA0C2])。
[0010]這些技術是針對知覺上重構期望的輸出音頻場景而非通過波形匹配。
[0011]圖8示出此種系統(此處:MPEG SA0C)的系統綜覽。圖8示出的MPEG SAOC系統800包括SAOC編碼器810及SAOC譯碼器820。該SAOC編碼器810接收多個對象信號X1至Xn，其可表示為例如時域信號或時頻域信號(例如，呈傅利葉轉換的轉換系數集合形式，或呈QMF次頻帶信號形式)。SAOC編碼器810典型地也接收與對象信號X1至xN相關聯的下混系數屯至士。下混系數的分開集合可供下混信號的各信道利用。SAOC編碼器810典型地被配置為通過根據相關聯的下混系數Cl1至dN組合對象信號X1至xN而獲得下混信號信道。典型地，具有比對象信號X1至xN更少的下混信道。為了允許(至少近似允許)在SAOC譯碼器820該端的對象信號的分開(或分開處理)，SAOC編碼器810提供一個或多個下混信號(標示為下混信道)812及旁信息814兩者。旁信息814描述對象信號X1至xN的特性，以便允許譯碼器端的特定對象處理。
[0012]SAOC譯碼器820被配置為接收一個或多個下混信號812及旁信息814兩者。此外，SAOC譯碼器820典型地被配置為接收使用者互動信息及/或使用者控制信息822，其描述期望的描繪設定值。舉例言之，使用者互動信息/使用者控制信息822可描述揚聲器設定值及由對象信號X1至xN所提供的這些對象期望的空間位置。
[0013]SAOC譯碼器820被配置為提供例如多個已譯碼的上混信道信號鳥至.^ &這些上混信道信號可與多揚聲器描繪配置的個別揚聲器相關聯。SAOC譯碼器820例如可包含對象分離器820a，其被配置為基于一個或多個下混信號812及旁信息814，至少近似重構對象信號X1至xN，借此獲得重構的對象信號820b。但該重構的對象信號820b可能略為偏離原先對象信號X1至xN，例如，原因在于由于比特率限制而旁信息814可能并非相當足以用于完美重構。SAOC譯碼器820可進一步包括混合器820c，其可被配置為接收該重構的對象信號820b及使用者互動信息及/或使用者控制信息822，以及基于此而提供上混信道信號丸至Jm β混合器820c可經組配來使用該使用者互動信息及/或使用者控制信息822而判定個別重構的對象信號820b對上混信道信號Λ至/'M的貢獻。使用者互動信息及/或使用者控制信息822例如可包含描繪信息(也標識為描繪系數)，其判定個別重構的對象信號820b對上混信道信號Λ至的貢獻。
[0014]但須注意于多個實施例中，對象的分開(通過圖8的對象分離器820a指示)與混合(通過圖8的混合器820c指示)在一個單一步驟中執行。為了達成此項目的，可運算總參數，其描述將一個或多個下混信號812直接映像至上混信道信號力至免^ &這些參數可基于旁信息814及使用者互動信息及/或使用者控制信息822運算。
[0015]現在參考圖9a、9b及9c，將說明基于下混信號表示型態及對象相關的旁信息用以獲得上混信號表示型態的不同裝置。圖9a示出包括SAOC譯碼器920的MPEG SAOC系統900的方塊示意圖。SAOC譯碼器920包括對象譯碼器922及混合器/描繪器926作為分開的功能區塊。該對象譯碼器922根據下混信號表示型態(例如，呈以時域或時頻域表示的一個或多個下混信號形式)及對象相關的旁信息(例如，呈對象母數據形式)而提供多個重構的對象信號924。混合器/描繪器926接收與多數N個對象相關聯的重構的對象信號924，及基于此信號而提供一個或多個上混信道信號928。在SAOC譯碼器920中，對象信號924的提取與混合/描繪分開執行，其允許對象譯碼功能與混合/描繪功能分開，但帶來相當高的運算復雜度。
[0016]現在參考圖9b，將簡短討論另一種MPEG SAOC系統930，其包括SAOC譯碼器950。SAOC譯碼器950根據下混信號表示型態(例如，呈一個或多個下混信號形式)及對象相關的旁信息(例如，呈對象母數據形式)而提供多個上混信道信號958。SAOC譯碼器950包括組合型對象譯碼器及混合器/描繪器，其被配置為在聯合混合處理中獲得上混信道信號958而未分開對象譯碼與混合/描繪，其中，這些用于聯合上混處理的參數取決對象相關的旁信息及描繪信息兩者。聯合上混處理也取決于下混信息，其被視為該對象相關的旁信息的一部分。
[0017]綜上所述，上混信道信號958的提供可以一步式處理或兩步式處理執行。[0018]現在參考圖9c，將說明一種MPEG SAOC系統960。SAOC系統960包括SAOC至MPEG環繞轉碼器980而非SAOC譯碼器。
[0019]SAOC至MPEG環繞轉碼器包括旁信息轉碼器982，其被配置為接收對象相關的旁信息(例如，呈對象母數據形式)，以及可選地，一個或多個下混信號的信息及描繪信息。旁信息轉碼器也被配置為基于所接收的數據而提供MPEG環繞旁信息984 (例如，呈MPEG環繞比特流形式)。如此，旁信息轉碼器982被配置為考慮描繪信息，以及可選地，有關一個或多個下混信號內容的信息，而將自該對象編碼器所釋出的對象相關的(參數)旁信息轉換成信道相關的(參數)旁信息984。
[0020]可選地，該SAOC至MPEG環繞轉碼器980可被配置為操縱例如由下混信號表示型態所描述的一個或多個下混信號而獲得已經操縱的下混信號表示型態988。但可刪除下混信號操縱器986，使得SAOC至MPEG環繞轉碼器980的輸出下混信號表示型態988與SAOC至MPEG環繞轉碼器的輸入下混信號表示型態相同。若基于SAOC至MPEG環繞轉碼器980的輸入下混信號表示型態，信道相關的MPEG環繞旁信息984不允許提供期望的聽覺感受(在某些描繪系列可能為此種情況)，則可使用下混信號操縱器986。
[0021 ] 如此，SAOC至MPEG環繞轉碼器980提供下混信號表示型態988及MPEG環繞旁信息984，因而使用接收MPEG環繞旁信息984及下混信號表示型態988的MPEG環繞譯碼器，可產生多個上混信道信號，這些信號表示根據輸入SAOC至MPEG環繞轉碼器980的描繪信息的音頻對象。
[0022]綜上所述，可使用用來譯碼經SAOC編碼的音頻信號的不同構想。在某些情況下，使用SAOC譯碼器，其根據下混信號表示型態及對象相關的參數旁信息而提供上混信道信號(例如，上混信道信號928、958)。此種構想的實例可參考第9a及9b圖。另外，經SAOC編碼的音頻信息可經轉碼來獲得下混信號表示型態(例如，下混信號表示型態988)及信道相關的旁信息(例如，信道相關的MPEG環繞旁信息984)，其可由MPEG環繞譯碼器用來提供期望的上混信道信號。
[0023]在MPEG SAOC系統800中，其系統綜覽提供于圖8，一般處理以頻率選擇方式進行，而在各頻帶內可描述如下:
[0024].N個輸入音頻對象信號X1至xN經下混作為SAOC編碼器處理的一部分。用于單聲道下混，下混系數以Cl1至dN表示。此外，SAOC編碼器810提取描述輸入音頻對象的特性的旁信息814。用于MPEG SA0C，相對于彼此的對象功率關系為此種旁信息的最基本形式。
[0025]?下混信號812及旁信息814經傳送及/或儲存。為了達到該目的，下混音頻信號可使用眾所周知的知覺音頻編碼器諸如MPEG-1層II或層III (亦稱「.mp3J )、MPEG進階音頻編碼(AAC)、或任何其它音頻編碼器壓縮。
[0026].在接收端，SAOC譯碼器820在構想上嘗試使用所傳送的旁信息814 (及當然，一個或多個下混信號812)而轉存該原先對象信號(「對象分離」)。這些近似的對象信號(也稱作為重構的對象信號820b)然后使用描繪矩陣而混合成由M個音頻輸出信道(其例如可以上混信道信號至Pm表示)的一標靶場景。用于單聲道輸出，描繪矩陣系數系以表不。
[0027].有效地，罕見執行(或甚至未曾執行)對象信號的分離，原因在于分離步驟(以對象分離器820a指示)及混合步驟(以混合器820C)兩者組合成單一轉碼步驟，其經常導致運算復雜度的大減。
[0028]已經發現此種體系極度有效，無論就傳送比特率(只需傳送數個下混信道加若干旁信息而非N個離散對象音頻信號或離散系統)及運算復雜度(處理復雜度主要涉及輸出信道數目而非音頻對象數目)而言都如此。對接收端的使用者的其他優點包括其選擇描繪設定值(單聲道、立體聲、環繞音效、虛擬頭戴式耳機回放等)的選擇自由度及使用者互動性特征:描繪矩陣，及如此輸出場景可由使用者根據其意愿、個人偏好或其它標準而以互動方式設定與改變。舉例言之，可自共同位在一個空間區的一組群中定位該消息源(發話者)來最大化與其它消息源的區別。這種互動性系經由提供譯碼器使用者接口來達成。
[0029]對各個所傳送的聲音對象，可調整其相對位準及(用于非單聲道描繪)描繪的空間位置。當使用者改變相關的圖形使用者接口(⑶I)滑動件的位置(例如:對象位準(level) =+58分貝，對象位置=_30度)時可能實時出現。
[0030]但發現難以在此種系統中處理不同型音頻對象的音頻對象。具體地，發現若欲處理的音頻對象總數未經預先測定，則難以處理不同型音頻對象的音頻對象，例如與不同的旁信息相關聯的音頻對象。
[0031]有鑒于此種情況，本發明的一目的在于形成一種構想，其允許包括下混信號表示型態及對象相關的參數信息的音頻信號的運算有效和彈性譯碼，其中，該對象相關的參數信息描述了 二個或多個不同型音頻對象的音頻對象。

【發明內容】

[0032]該目的通過獨立權利要求所定義的一種用以根據下混信號表示型態及對象相關的參數信息而提供上混信號表示型態的音頻信號譯碼器、一種用以根據下混信號表示型態及對象相關的參數信息而提供上混信號表示型態的方法、及一種計算機程序而實現。
[0033]根據本發明的一實施方式形成一種用以根據下混信號表示型態及對象相關的參數信息提供上混信號表示型態的音頻信號譯碼器。該音頻信號譯碼器包括配置為分解該下混信號表示型態的對象分離器，其根據該下混信號表示型態提供描述第一音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第一集合的第一音頻信息，和描述第二音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第二集合的第二音頻信息。該音頻信號譯碼器還包括配置為接收該第二音頻信息及根據該對象相關的參數信息而處理該第二音頻信息的音頻信號處理器，以獲得該第二音頻信息的已處理的版本。該音頻信號譯碼器還包括配置為組合該第一音頻信息與該第二音頻信息的該已處理的版本的音頻信號組合器，以獲得該上混信號表示型態。
[0034]本發明的關鍵構想為可以級聯結構獲得不同型音頻對象的有效處理，其允許在由該對象分離器所執行的第一處理步驟中使用至少部分對象相關的參數信息來分離不同型音頻對象，及其允許通過該音頻信號處理器根據至少部分對象相關的參數信息，執行第二處理步驟的額外空間處理。
[0035]發現自下混信號表示型態提取包含第二音頻對象類型的音頻對象的第二音頻信息可以以中等復雜度執行，即使有較大量的第二音頻對象類型的音頻對象也如此。此外，發現一旦第二音頻信息與描述這些第一音頻對象類型的音頻對象的第一音頻信息分開時，可有效執行第二音頻對象類型的音頻對象的空間處理。
[0036]此外，發現若第二音頻對象類型的音頻對象的對象-個別處理延遲至該音頻信號處理器，而未與第一音頻信息及第二音頻信息的分開的同時執行，則通過對象分離器執行用以分離第一音頻信息及第二音頻信息的處理演繹法則可以以較低復雜度執行。
[0037]在優選實施方式中，音頻信號譯碼器被配置為根據下混信號表示型態、對象相關的參數信息、及與由該下混信號表示型態所表示的一音頻對象子集相關聯的剩余信息而提供上混信號表示型態。在此種情況下，該對象分離器被配置為根據該下混信號表示型態及使用至少部分該對象相關的參數信息及剩余信息而分解該下混信號表示型態，以提供描述與剩余信息相關聯的第一音頻對象類型的一個或多個音頻對象(例如，前景對象FG0)的第一集合的該第一音頻信息，及描述并未與剩余信息相關聯的第二音頻對象類型的一個或多個音頻對象(例如，背景對象BG0)的第二集合的該第二音頻信息。
[0038]本實施方式基于發現除了對象相關的參數信息外，經由使用剩余信息，可獲得描述該第一音頻對象類型的音頻對象的第一集合的第一音頻信息與描述該第二音頻對象類型的音頻對象的第二集合的第二音頻信息間的特別準確分開。發現在多種情況下，單純使用對象相關的參數信息將導致失真，其可經由使用剩余信息顯著減少或甚至完全消除。例如，剩余信息描述剩余失真，即使第一音頻對象類型的音頻對象僅使用對象相關的參數信息分離，預期仍將保有該剩余失真。剩余信息典型地通過音頻信號編碼器估算。經由應用剩余信息，可改良該第一音頻對象類型的音頻對象與該第二音頻對象類型的音頻對象間的分開。
[0039]如此允許獲得第一音頻信息及第二音頻信息，而該第一音頻對象類型的音頻對象與該第二音頻對象類型的音頻對象間有特別良好的分開，而其又允許當在音頻信號處理器處理該第二音頻信息時，達成第二音頻對象類型的音頻對象的高質量空間處理。
[0040]在優選實施方式中，因而對象分離器被配置提供音頻信息使得第一音頻對象類型的音頻對象強調超過第一音頻信息中的第二音頻對象類型的音頻對象。對象分離器也被配置為提供音頻信息使得第二音頻對象類型的音頻對象強調超過第二音頻信息中的第一音頻對象類型的音頻對象。
[0041]在優選實施方式中，音頻信號譯碼器被配置為執行兩步式處理，使得在音頻信號處理器中該第二音頻信息的處理在描述該第一音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第一集合的第一音頻信息與描述該第二音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第二集合的第二音頻信息間分開之后進行。
[0042]在優選實施方式中，音頻信號處理器被配置為根據與該第二音頻對象類型的音頻對象相關聯的對象相關的參數信息，及與該第一音頻對象類型的音頻對象相關聯的對象相關的參數信息獨立無關地處理該第二音頻信息。如此，可獲得第一音頻對象類型的音頻對象與第二音頻對象類型的音頻對象的分開處理。
[0043]在優選實施方式中，該對象分離器被配置為使用該下混信號表示型態的一個或多個下混信號信道與一個或多個剩余信道的線性組合來獲得該第一音頻信息及該第二音頻信息。在此種情況下，其中該對象分離器被配置為根據與該第一音頻對象類型的這些音頻對象相關聯的下混參數、及根據該第一音頻對象類型的這些音頻對象的信道預測系數而執行該線性組合來獲得組合參數。該第一音頻對象類型的音頻對象的信道預測系數的運算例如可考慮第二音頻對象類型的音頻對象為單共享音頻對象。如此，分離處理可以以夠小的運算復雜度達行，其例如與第二音頻對象類型的音頻對象的數目幾乎獨立無關。[0044]在優選實施方式中，該對象分離器施加描繪矩陣至該第一音頻信息來將該第一音頻對象類型的音頻對象映像至該上混音頻信號表示型態的音頻信道上。可如此進行的原因在于對象分離器可提取個別表示該第一音頻對象類型的音頻對象的分開的音頻信號。如此，可將該第一音頻對象類型的音頻對象直接映像至該上混信號表示型態的音頻信道上。
[0045]在優選實施方式中，音頻處理器被配置為根據描繪信息、對象相關的協方差信息、下混信息來執行該第二音頻信息的立體聲前處理而獲得該上混音頻信號表示型態的音頻信道。
[0046]如此該第二音頻對象類型的音頻對象的立體聲處理與該第一音頻對象類型的音頻對象與該第二音頻對象類型的音頻對象間的分開分離。如此，該第一音頻對象類型的音頻對象與該第二音頻對象類型的音頻對象間的有效分開不受立體聲處理影響(或降級)，該處理典型地導致音頻對象分配于多個音頻信道上，而未提供高度對象分開，而例如使用剩余信息可在對象分離器獲得對象的高度分開。
[0047]在另一優選實施方式中，該音頻處理器被配置為根據描繪信息、對象相關的協方差信息及下混信息而執行第二音頻信息的后處理。這種形式的后處理允許在音頻場景中第二音頻對象類型的音頻對象的空間定置。雖然如此，由于級聯構想，音頻處理器的運算復雜度可維持足夠低，原因在于該音頻處理器無需考慮與第一音頻對象類型的音頻對象相關聯的對象相關的參數信息。
[0048]此外，可通過音頻處理器執行不同型處理，例如單聲道至雙聲道處理、單聲道至立體聲處理、立體聲至雙聲道處理、或立體聲至立體聲處理。
[0049]在優選實施方式中，該對象分離器被配置為將并未關聯剩余信息的第二音頻對象類型的音頻對象處理成單一音頻對象。此外，該音頻信號處理器被配置為考慮對象專一性描繪參數而調整第二音頻對象類型的這些音頻對象對該上混信號表示型態的貢獻。如此，該第二音頻對象類型的音頻對象由該對象分離器視為單一音頻對象，其顯著減低了對象分離器的復雜度，同時也允許具有獨特剩余信息，其與該第二音頻對象類型的音頻對象相關聯的描繪信息獨立無關。
[0050]在優選實施方式中，該對象分離器被配置為對多個第二音頻對象類型的音頻對象獲得一個或二個共享對象電平差值。該對象分離器被配置為使用該共享對象位準差值用于信道預測系數的運算。此外，該對象分離器被配置為使用該信道預測系數而獲得表示該第二音頻信息的一個或二個音頻信道。為了獲得共享對象位準差值，第二音頻對象類型的音頻對象可通過對象分離器作為單一音頻對象有效處理。
[0051]在優選實施方式中，該對象分離器被配置為對多個第二音頻對象類型的音頻對象獲得一個或二個共享對象位準差值；及該對象分離器被配置為使用該共享對象位準差值用于一矩陣的元的運算。及該對象分離器被配置為使用該能量模式映像矩陣而獲得表示該第二音頻信息的一個或多個音頻信道。再次，該共享對象位準差值允許通過該對象分離器來進行該第二音頻對象類型的音頻對象的運算上有效的共享處理。
[0052]在優選實施方式中，該對象分離器被配置為若發現有兩個該第二音頻對象類型的音頻對象，則根據該對象相關的參數信息而選擇性地獲得與第二音頻對象類型的這些音頻對象相關聯的該共享對象間相關值，以及若發現有多于或少于兩個該第二音頻對象類型的音頻對象，則設定與第二音頻對象類型的這些音頻對象相關聯的該共享對象間相關值為零。對象分離器被配置為使用與該第二音頻對象類型的音頻對象相關聯的該共享對象間相關值而獲得表示該第二音頻信息的一個或多個音頻信道。使用這種辦法，如果可以高運算效率獲得，即如果存在兩個該第二音頻對象類型的音頻對象，則采用對象間相關值。否則有運算要求來獲得對象間相關值。如此，若有多于或少于兩個第二音頻對象類型的音頻對象，將與該第二音頻對象類型的音頻對象相關聯的對象間相關值設定為零，則就聽覺感受及運算復雜度而言可獲得良好折衷。
[0053]在優選實施方式中，該音頻信號處理器被配置為根據(至少部分)該對象相關的參數信息而描繪該第二音頻信息，以獲得第二音頻對象類型的這些音頻對象的經描繪的表示型態作為該第二音頻信息的已處理的版本。在此種情況下，可與該第一音頻對象類型的音頻對象獨立無關而作描繪。
[0054]在優選實施方式中，對象分離器被配置為提供第二音頻信息使得該第二音頻信息描述多于兩個該第二音頻對象類型的音頻對象。根據本發明的實施方式允許彈性調整第二音頻對象類型的音頻對象數目，此項調整通過處理的級聯結構顯著獲得協助。
[0055]在優選實施方式中，該對象分離器被配置為獲得表示多于兩個該第二音頻對象類型的音頻對象的一信道音頻信號表示型態或二信道音頻信號表示型態作為第二音頻信息。具體言之，比較對象分離器需要處理多于兩個第二音頻對象類型的音頻對象的情況，該對象分離器的復雜度可維持顯著較低。雖然如此，發現其為第二音頻對象類型的音頻對象使用一個或二個音頻信號信道的運算上有效的表示型態。
[0056]在優選實施方式中，音頻信號處理器被配置為考慮與多于兩個第二音頻對象類型的音頻對象相關聯的對象相關的參數信息，而根據(至少部分)對象相關的參數信息來接收第二音頻信息及處理第二音頻信息。如此，通過音頻處理器執行對象個別處理，而對第二音頻對象類型的音頻對象，未通過對象分離器執行這種對象個別處理。
[0057]在優選實施方式中，該音頻譯碼器被配置為自該對象相關的參數信息的配置信息提取對象總數信息及前景對象數目信息。該音頻譯碼器也被配置為經由形成該對象總數信息與該前景對象數目信息間的差而判定該第二音頻對象類型的音頻對象數目。如此，達成第二音頻對象類型的音頻對象數目的有效傳訊。此外，此種構想提供有關第二音頻對象類型的音頻對象數目的高度彈性。
[0058]在優選實施方式中，該對象分離器被配置為使用與該第一音頻對象類型的N.音頻對象相關聯的對象相關的參數信息而獲得表示(優選個別地)該第一音頻對象類型的Neao音頻對象的N_音頻信號作為第一音頻信息，及獲得表示該第二音頻對象類型的N-N.音頻對象的一個或二個音頻信號作為第二音頻信息，將該第二音頻信息的N-Nm。音頻對象處理作為單一一信道或二信道音頻對象。該音頻信號處理器被配置為使用與該第二音頻對象類型的N-Neai音頻對象相關聯的對象相關的參數信息而個別描繪由該第二音頻對象類型的一個或二個音頻信號所表示的N-N.音頻對象。如此，該第一音頻對象類型的音頻對象與該第二音頻對象類型的音頻對象間的音頻對象分離與隨后該第二音頻對象類型的音頻對象的處理分開。
[0059]根據本發明的實施方式形成一種用以根據下混信號表示型態及對象相關的參數信息而提供上混信號表示型態的方法。
[0060]根據本發明的另一實施方式形成一種用以執行該方法的計算機程序。【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]隨后將參考所附的附圖而說明根據本發明的實施例，附圖中:
[0062]圖1示出根據本發明實施方式的一種音頻信號譯碼器的方塊示意圖；
[0063]圖2示出根據本發明實施方式的另一音頻信號譯碼器的方塊示意圖；
[0064]圖3A及圖3B示出可用作本發明實施方式中對象分離器的一種剩余處理器的方塊示意圖；
[0065]圖4A至4E圖示出根據本發明實施方式的可用于音頻信號譯碼器的音頻信號處理器的方塊不意圖；
[0066]圖4F不出一種SAOC轉碼器處理模式的方塊圖；
[0067]圖4G不出一種SAOC譯碼器處理模式的方塊圖；
[0068]圖5A示出根據本發明實施方式的一種音頻信號譯碼器的方塊示意圖；
[0069]圖5B示出根據本發明實施方式的另一音頻信號譯碼器的方塊示意圖；
[0070]圖6A示出表示試聽測試設計描述的表；
[0071]圖6B不出表不待測系統的表；
[0072]圖6C示出表示試聽測試項目及描繪矩陣的表；
[0073]圖6D示出用于卡拉OK/獨唱型描繪試聽測試的平均MUSHRA分數的圖形表示；
[0074]圖6E示出用于傳統描繪試聽測試的平均MUSHRA分數的圖形表示；
[0075]圖7示出根據本發明實施方式的用以提供上混信號表示型態的一種方法的流程圖；
[0076]圖8示出參考MPEG SAOC系統的方塊示意圖；
[0077]圖9A示出使用分開的譯碼器及混合器的參考SAOC系統的方塊示意圖；
[0078]圖9B示出使用整合式譯碼器及混合器的參考SAOC系統的方塊示意圖；及
[0079]圖9C示出使用SAOC至MPEG轉碼器的參考SAOC系統的方塊示意圖。
[0080]圖10示出了根據本發明實施方式的SAOC編碼器1000的方塊示意圖。
【具體實施方式】
[0081]1.根據圖1的音頻信號譯碼器
[0082]圖1示出根據本發明實施方式的一種音頻信號譯碼器100的方塊示意圖。
[0083]音頻信號譯碼器100被配置為接收對象相關的參數信息110及下混信號表示型態112。該音頻信號譯碼器100被配置為根據該下混信號表示型態及該對象相關的參數信息110而提供上混信號表示型態120。該音頻信號譯碼器100包括對象分離器130，其被配置為根據該下混信號表示型態112及使用該對象相關的參數信息110的至少一部分將該下混信號表示型態112分解以提供描述第一音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第一集合的第一音頻信息132及描述第二音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第二集合的第二音頻信息134。該音頻信號譯碼器100還包括音頻信號處理器140，其被配置為接收第二音頻信息134及根據該對象相關的參數信息112的至少一部分而處理該第二音頻信息以獲得該第二音頻信息134的已處理的版本142。該音頻信號譯碼器100還包括音頻信號組合器150，其被配置為組合該第一音頻信息132與該第二音頻信息134的已處理的版本142而獲得該上混信號表示型態120。
[0084]音頻信號譯碼器100實施下混信號表示型態的級聯處理，其以組合方式表示該第一音頻對象類型的音頻對象及該第二音頻對象類型的音頻對象。
[0085]在由該對象分離器130所執行的第一處理步驟中，使用該對象相關的參數信息110，描述第二音頻對象類型的音頻對象的第二集合的該第二音頻信息與描述第一音頻對象類型的音頻對象的第一集合的該第一音頻信息132分開。但第二音頻信息134典型為以組合方式描述該第二音頻對象類型的音頻對象的音頻信息(例如，一信道音頻信號或二信道音頻信號)。
[0086]在第二處理步驟中，音頻信號處理器140根據該對象相關的參數信息處理第二音頻信息134。如此，音頻信號處理器140可執行該第二音頻對象類型的音頻對象的對象個別處理或描繪，這些音頻對象典型由第二音頻信息134所描述，及該步驟典型地并未由對象分離器130實施。
[0087]如此，雖然第二音頻對象類型的音頻對象優選未以對象個別方式由對象分離器130處理，但在由音頻信號處理器140執行的第二處理步驟中，第二音頻對象類型的音頻對象確實以對象個別方式處理(例如，以對象個別方式描繪)。如此，由對象分離器130執行的第一音頻對象類型的音頻對象與第二音頻對象類型的音頻對象間的分離與隨后由音頻信號處理器140執行的第二音頻對象類型的音頻對象的對象個別處理分開。如此，由對象分離器130所執行的處理實質上與第二音頻對象類型的音頻對象數目無關。此外，第二音頻信息134的格式(例如，一信道音頻信號或二信道音頻信號)典型地與第二音頻對象類型的音頻對象數目無關。如此，可變更第二音頻對象類型的音頻對象數目而無需修改對象分離器130結構。換言之，第二音頻對象類型的音頻對象視為單一(例如，一信道音頻信號或二信道音頻信號)音頻對象處理，對該對象由對象分離器140獲得共享對象相關的參數信息(例如，與一個或二個音頻信道相關聯的共享對象位準差值)。
[0088]據此，根據圖1的音頻信號譯碼器100可處理可變量目的第二音頻對象類型的音頻對象而無需做對象分離器130的結構修改。此外，由對象分離器130及音頻信號處理器140可應用不同的音頻對象處理演繹法則。如此例如，可由對象分離器130使用剩余信息執行音頻對象的分離，其允許使用剩余信息而特別好地分離不同音頻對象，該剩余信息組成用以改良對象分離質量的旁信息。相反地，音頻信號處理器140可執行對象個別處理而未使用剩余信息。舉例言之，音頻信號處理器140可被配置為執行已知空間音頻對象編碼(SAOC)型音頻信號處理而描繪不同的音頻對象。
[0089]2.根據圖2的音頻信號譯碼器
[0090]下文中將說明根據本發明實施方式的音頻信號譯碼器200。此音頻信號譯碼器200的方塊示意圖在圖2中示出。
[0091]音頻譯碼器200被配置為接收下混信號210、所謂的SAOC比特流212、描繪矩陣信息214，以及可選地，頭相關傳送功能(HRTF)參數信息216。音頻信號譯碼器200還被配置為提供輸出/MPS下混信號220及(可選地)MPS比特流222。
[0092]2.1.音頻信號譯碼器200的輸入信號及輸出信號
[0093]下文中，將說明有關音頻信號譯碼器200的輸入信號及輸出信號的各項細節。
[0094]下混信號200例如可為一信道音頻信號或二信道音頻信號。下混信號210例如可由下混信號的已編碼表示型態導出。
[0095]空間音頻對象編碼比特流(SA0C比特流)212例如可包含對象相關的參數信息。舉例目之，SAOC比特流212可包含例如呈對象位準差參數OLD形式的對象位準差/[目息、呈對象間相關性參數IOC形式的對象間相關性信息。
[0096]此外，SAOC比特流212可包含下混信息，其說明如何使用下混處理而基于多數音頻對象信號已經提供下混信號。舉例言之，SAOC比特流可包含下混增益參數DMG及(可選地)下混信道位準差參數DCLD。
[0097]描繪矩陣信息214例如可描述不同音頻對象如何由音頻譯碼器描繪。舉例言之，描繪矩陣信息214描述音頻對象的部署至輸出/MPS下混信號220的一個或多個信道。
[0098]頭相關傳送功能(HRTF)參數信息216可進一步說明導出雙聲道頭戴式耳機信號的傳送功能。
[0099]輸出/MPEG環繞下混信號(也簡稱為「輸出/MPS下混信號」)220表示例如呈時域音頻信號表示型態或頻域音頻信號表示型態的一個或多個音頻信道。或單獨形成、或組合包含描述輸出/MPS下混信號220的映像狀況的MPEG環繞參數的可選MPEG環繞比特流(MPS比特流)222而形成上混信號表示型態。
[0100]2.2.音頻信號譯碼器200的結構及功能
[0101]下文中，將說明可執行SAOC轉碼器的功能或SAOC譯碼器的功能的音頻信號譯碼器200結構的進一步細節。
[0102]音頻信號譯碼器200包括下混處理器230，其被配置為接收下混信號210及基于該信號而提供輸出/MPS下混信號220。下混處理器230也被配置為接收至少部分SAOC比特流信息212及至少部分描繪矩陣信息214。此外，下混處理器230也接收得自參數處理器250的已處理的SAOC參數信息240。
[0103]參數處理器250被配置為接收SAOC比特流信息212、描繪矩陣信息214，以及可選地，頭相關傳送功能參數信息260，以及基于此而提供載有MPEG環繞參數的MPEG環繞比特流222 (若需MPEG環繞參數，例如在轉碼操作模式中如此為真)。此外，參數處理器250提供已處理的SAOC信息240 (若需此種已處理的SAOC信息)。
[0104]下文中，將說明下混處理器230的結構及功能的進一步細節。
[0105]下混處理器230包含剩余處理器260，其被配置為接收下混信號210及基于此提供描述所謂增強的音頻對象(EAO)的第一音頻對象信號262，EAO可被視為第一音頻對象類型的音頻對象。該第一音頻對象信號包含一個或多個音頻信道且可視為第一音頻信息。剩余處理器260也被配置為提供第二音頻對象信號264，該信號描述第二音頻對象類型的音頻對象且可視為第二音頻信息。第二音頻對象信號264可包含一個或多個信道，典型地包含描述多數音頻對象的一或二音頻信道。典型地，第二音頻對象信號可描述甚至多于兩個第二音頻對象類型的音頻對象。
[0106]下混處理器230還包括SAOC下混前處理器270，其被配置為接收第二音頻對象信號264及基于此而提供該第二音頻對象信號264的已處理的版本272，其可視為第二音頻信息的已處理的版本。
[0107]下混處理器230還包括音頻信號組合器280，其被配置為接收第一音頻對象信號262及第二音頻對象信號264的已處理的版本272，以及基于這些信號而提供輸出/MPS下混信號220，其可單獨或與(選擇性)相對應的MPEG環繞比特流222共同被視為上混信號表示型態。
[0108]下文中，將討論下混處理器230的個別單元的功能的進一步細節。
[0109]剩余處理器260被配置為分開地提供第一音頻對象信號262及第二音頻對象信號264。為了達成此項目的，剩余處理器260可被配置為施加至少部分SAOC比特流信息212。舉例言之，剩余處理器260可被配置為評估與第一音頻對象類型的音頻對象相關聯的對象相關的參數信息，亦即所謂「增強的音頻對象」ΕΑ0。此外，剩余處理器260可被配置為描述第二音頻對象類型的音頻對象例如，俗稱所謂的「未經增強的音頻對象」的總體信息。剩余處理器260還可被配置為評估設置于SAOC比特流信息212中的剩余信息，用以分離增強的音頻對象(第一音頻對象類型的音頻對象)與未經增強的音頻對象(第二音頻對象類型的音頻對象)。剩余信息例如可編碼時域剩余信號，該信號應用來獲得增強的音頻對象與未增強的音頻對象間的特別利落分開。此外，可選地，剩余處理器260評估至少部分描繪矩陣信息214 (例如)以測定增強的音頻對象分配至第一音頻對象信號262的這些音頻信道。
[0110]SAOC下混前處理器270包括信道重分配器274，其被配置為接收一個或多個第二音頻對象信號264的音頻信道，以及基于此而提供一個或多個(典型為兩個)已處理的第二音頻對象信號272的音頻信道。此外，SAOC下混前處理器270包括一去相關信號提供器276，其被配置為接收一個或多個第二音頻對象信號264的音頻信道，以及基于此而提供一個或多個去相關信號278a、278b，其加至由信道重分配器274所提供的信號，以獲得第二音頻對象信號264的已處理的版本272。
[0111]有關SAOC下混處理器的進一步細節將討論如下。
[0112]音頻信號組合器280組合第一音頻對象信號262與第二音頻對象信號的已處理的版本272。為了達成此項目的，可執行逐信道組合。如此，獲得輸出/MPS下混信號220。
[0113]參數處理器250被配置為獲得(選擇性的)MPEG環繞參數，其考慮描繪矩陣信息214，以及可選地，HRTF參數信息216，基于SAOC比特流而組成上混信號表示型態的MPEG環繞比特流222。換言之，SAOC參數處理器252被配置為將由SAOC比特流信息212所描述的對象相關的參數信息轉譯成信道相關參數信息，其通過MPEG環繞比特流222作說明。
[0114]下文中，將舉出第2圖所示SAOC轉碼器/譯碼器架構的結構的簡短綜論。空間音頻對象編碼(SAOC)為參數多數對象編碼技術。該技術被設計用于以包含M個信道的音頻信號(例如，下混音頻信號210)發送多個音頻對象。連同此種反向可兼容的下混信號，發送(例如，使用SAOC比特流信息212)對象參數，其允許重新形成及操縱原先對象信號。SAOC編碼器(未顯示于此處)產生于其輸入端的對象信號的下混，及提取這些對象參數。可處理的對象數目原則上并無限制。對象參數經量化，及有效編碼成SAOC比特流212。下混信號210可經壓縮及發送而無需更新既有的編碼器及基礎結構。對象參數或SAOC旁信息在低比特率旁信道例如，下混比特流的附屬數據部分發送。
[0115]在譯碼器端，輸入對象被重組及描繪至某個數目的回放信道。包含各個對象的再現位準及搖攝位置的描繪信息為使用者供應或可提取自SAOC比特流(例如，作為預設信息)。描繪信息可為時間變量。輸出信號情況可自單信道至多信道(例如，5.1)及與輸入對象數目及下混信道數目二者皆無關。對象的雙聲道描繪可包括虛擬對象位置的方位角及高度。除了位準及搖攝修改外，可選的效應接口允許對象信號的先進操縱。[0116]對象本身可為單聲道信號、立體聲信號、及多信道信號(例如，5.1信道)。典型下混配置為單聲道及立體聲。
[0117]下文中，將解釋圖2所示的SAOC轉碼器/譯碼器的基本結構。本文所述的SAOC轉碼器/譯碼器根據期望的輸出信道配置可作為孤立譯碼器或作為自SAOC至MPEG環繞比特流的轉碼器。在第一操作模式，輸出信號被配置為單聲道、立體聲或雙聲道，以及使用二輸出信道。在此種第一,清況下，SAOC模塊可以譯碼器模式操作,而SAOC模塊輸出信號為脈沖碼調變輸出信號(PCM輸出信號)。在第一情況下，無需MPEG環繞譯碼器。反而上混信號表示型態只包含輸出信號220，同時可免除MPEG環繞比特流222的提供。在第二情況下，輸出信號配置為有多于兩個輸出信道的多信道配置。SAOC模塊可以轉碼器模式操作。在此種情況下，SAOC模塊輸出信號可包含正混信號220及MPEG環繞比特流222，如圖2所示。如此，需要MPEG環繞譯碼器，以便獲得終音頻信號表示型態供由揚聲器輸出。
[0118]圖2示出了 SAOC轉碼器/譯碼器架構的基本結構。剩余處理器216使用SAOC比特流信息212所含的剩余信息從輸入下混信號210中提取增強的音頻對象。SAOC下混前處理器270處理規則音頻對象(其為例如未經增強的音頻對象，亦即在SAOC比特流信息212中并未傳送剩余信息的音頻對象)。增強的音頻對象(以第一音頻對象信號262表示)及經處理的規則音頻對象(例如，以第二音頻對象信號264的已處理的版本272表示)被組合成用于SAOC譯碼器模式的輸出信號220或用于SAOC轉碼器模式的MPEG環繞下混信號220。有關處理方塊的細節說明如下。
[0119]3.剩余處理器及能量模式處理器的架構及功能
[0120]下文中，將說明有關剩余處理器的細節，例如其可取代音頻信號譯碼器100的對象分離器130或音頻信號譯碼器200的剩余處理器260的功能。用于此項目的，圖3a及圖3b示出了此種剩余處理器300的方塊示意圖，其可取代對象分離器130或剩余處理器260的作用。圖3a示出的細節比圖3b少。然而，下文說明應用至根據圖3a的剩余處理器300，以及應用至根據圖3b的剩余處理器380。
[0121]剩余處理器300被配置為接收SAOC下混信號310，其可相當于圖1的下混信號表示型態112或圖2的下混信號表示型態210。剩余處理器300被配置為基于此而提供描述一個或多個增強的音頻對象的第一音頻信息320，其可例如相當于第一音頻信息132或相當于第一音頻對象信號262。又，剩余處理器300可提供描述一個或多個其它音頻對象(例如，未經增強的音頻對象，對其未能取得剩余信息)的第二音頻信息322，其中該第二音頻信息322可相當于第二音頻信息134或相當于第二音頻對象信號264。
[0122]剩余處理器300包括I對N/2對N單元(0ΤΝ/ΤΤΝ單元)，其接收SAOC下混信號310，也接收SAOC數據及剩余信息332。I對N/2對N單元330也提供增強的音頻對象信號334，其描述含于SAOC下混信號310的增強的音頻對象(EAO)。又，I對N/2對N單元330提供第二音頻信息322。剩余處理器300還包括描繪單元340，其接收增強的音頻對象信號334及描繪矩陣信息342，及基于此信息而提供第一音頻信息320。
[0123]下文中，將說明由剩余處理器300執行的增強的音頻對象處理(ΕΑ0處理)的更多細節。
[0124]3.1剩余處理器300的操作引言
[0125]有關剩余處理器300的功能，須注意SAOC技術允許只以極為有限方式，就其位準放大/衰減而言，個別操縱多個音頻對象而未顯著減低所得聲音質量。特殊「卡拉OK型」應用場景要求特定對象典型為主唱的完全(或幾乎完全)遏止，但仍保持背景音景的知覺質量無損。
[0126]典型應用例含有多至四個增強的音頻對象(EAO)信號，其可例如表示兩個獨立立體聲對象(例如，準備在譯碼器端移除的兩個獨立立體聲對象)。
[0127]須注意(一個或多個)質量增強的音頻對象(或更精確言之，與增強的音頻對象相關聯的音頻信號貢獻)包括在SAOC下混信號310中。典型地，與(一個或多個)增強的音頻對象相關聯的音頻信號貢獻由音頻信號編碼器所執行的下混處理而與其它音頻對象亦即未經增強的音頻對象相關聯的音頻信號貢獻混合。又，須注意多個增強的音頻對象相關聯的音頻信號貢獻也典型地由音頻信號編碼器所執行的下混而重迭或混合。
[0128]3.2SA0C架構支持增強的音頻對象
[0129]下文中，將說明有關剩余處理器300的細節。增強的音頻對象處理結合I對N/2對N單元，取決于SAOC下混模式。I對N處理單元專用于單聲道下混信號，而2對N處理單元系專用于立體聲下混信號310。這兩個單元表示自IS0/IEC23003-1:2007為已知的2對2框(TTT框)的一般性且經增強的修改。在編碼器中，規則信號及EAO信號經組合成下混信號。采用OTf/TTN—1處理單元(其為I對N處理單元的顛倒或2對N處理單元的顛倒)來產生及編碼相對應的剩余信號。
[0130]通過0ΤΝ/ΤΤΝ單元330，使用SAOC旁信息及所結合的剩余信號，而自SAOC下混信號310恢復EAO信號及規則信號。所恢復的EAO(通過增強的音頻對象信號334描述)被反饋入描繪單元340，其表示(或提供)相對應描繪矩陣之積(通過描繪矩陣信息342描述)及0ΤΝ/ΤΤΝ單元的所得輸出信號。規則音頻對象(通過第二音頻信息322描述)傳送至SAOC下混前處理器，例 如SAOC下混前處理器270供進一步處理。圖3a及圖3b示出剩余處理器的大體結構，亦即剩余處理器的架構。
[0131]剩余處理器輸出信號320、322被運算為
[0132]X0Bj — M0BjXres?
[0133]Xeao — AEA0MEA0Xres,
[0134]其中，Xtw表示規則音頻對象(亦即非ΕΑ0)的下混信號，而Xem為用于SAOC譯碼模式的經描繪的EAO輸出信號或用于SAOC轉碼模式的相對應的EAO下混信號。
[0135]剩余處理器可以以預測(使用剩余信息)模式或能量(不含剩余信息)模式操作。擴展的輸入信號Xms據此定義:
[0136]
P]

Xre = <


Iresj

[X,川f能歟模式O
[0137]此處X例如表示下混信號表示型態310的一個或多個信道，其可于表示多信道音頻內容的比特流中傳送。res表示一個或多個剩余信號，其可通過表示多信道音頻內容的比特流描述。
[0138]0ΤΝ/ΤΤΝ處理通過矩陣M表示，而EAO處理器系以矩陣Aeaq表示。[0139]0ΤΝ/ΤΤΝ處理矩陣M根據EAO操作模式(亦即預測或能量)定義為
[0140]
【權利要求】
1.一種音頻信號譯碼器(100 ；200 ；500 ;590)，用以根據下混信號表示型態(112 ；210 ；510 ；510a)和對象相關的參數信息(110 ；212 ；512 ；512a)提供上混信號表示型態，所述音頻信號譯碼器包括: 對象分離器(130 ；260 ；520 ;520a)，被配置為分解所述下混信號表示型態，以根據所述下混信號表示型態及使用所述對象相關的參數信息的至少一部分提供描述第一音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第一集合的第一音頻信息(132 ；262 ；562 ；562a),和描述第二音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第二集合的第二音頻信息(134 ；264 ；564 ；564a)， 音頻信號處理器，被配置為接收所述第二音頻信息(134 ；264 ；564 ；564a)，以及根據所述對象相關的參數信息處理所述第二音頻信息，以獲得所述第二音頻信息的已處理的版本(142 ；272 ；572 ；572a);以及 音頻信號組合器(150 ；280 ；580 ;580a),被配置為組合所述第一音頻信息與所述第二音頻信息的所述已處理的版本，以獲得所述上混信號表示型態； 其中，所述對象分離器被配置為根據
獲得所述第一音頻信息及所述第二音頻信息， 其中，Xtw表示所述第二音頻信息的信道； 其中，Xem表示所述第一音頻信息的對象信號； 其中，表示擴展的下混矩陣的逆矩陣； 其中，C描述表示多個信道預測系數的矩陣； 其中，及A表示所述下混信號表示型態的信道； 其中，res0至reSNEMM表示剩余信道；以及 其中，Aeao為EAO預描繪矩陣，其元描述增強的音頻對象到增強的音頻對象的信號Xem的信道的映射；其中，所述對象分離器被配置為獲得逆下混矩陣δ—1作為擴展的下混矩陣β的逆矩陣，其中δ被定義為
2.一種用以根據下混信號表示型態及對象相關的參數信息來提供上混信號表示型態的方法，所述方法包括: 分解所述下混信號表示型態，以根據所述下混信號表示型態及使用所述對象相關的參數信息的至少一部分提供描述第一音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第一集合的第一音頻信息，和描述第二音頻對象類型的一個或多個音頻對象的第二集合的第二音頻信息；以及 根據所述對象相關的參數信息處理所述第二音頻信息，以獲得所述第二音頻信息的已處理的版本；以及. 組合所述第一音頻信息與所述第二音頻信息的已處理的版本，以獲得所述上混信號表示型態； 其中，根據
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【文檔編號】G10L19/00GK103474077SQ201310404595
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2010年6月23日 優先權日:2009年6月24日
【發明者】奧利弗·黑爾慕斯, 科爾內利婭·法爾克, 于爾根·赫萊, 約翰內斯·希爾珀特, 法爾科·里德魯施, 列昂尼德·特倫蒂夫 申請人:弗蘭霍菲爾運輸應用研究公司