(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2009/29 EP B1 (13) T3 (51) Int. Cl. G06T9/00 G10L19/02 H04N7/30 ( ) ( ) ( ) (54) Tytuł wynalazku: Adaptacyjna transformacja hybrydowa dla analizy i syntezy sygnałów (30) Pierwszeństwo: US (43) Zgłoszenie ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2006/47 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 11/2009 (73) Uprawniony z patentu: DOLBY LABORATORIES LICENSING CORPORATION, San Francisco, US PL/EP T3 (72) Twórca (y) wynalazku: VINTON Mark Stuart, San Francisco, US DAVIDSON Grant Allen, San Francisco, US (74) Pełnomocnik: Jan Wierzchoń&Partnerzy Biuro Patentów i Znaków Towarowych rzecz. pat. Rzążewska Dorota Warszawa ul. Żurawia 47/49 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 9731/09/P-RO/DR EP Adaptacyjna transformacja hybrydowa dla analizy i syntezy sygnałów Opis wynalazku DZIEDZINA TECHNIKI [0001] Przedmiotowy wynalazek ogólnie dotyczy banków filtrów analizy i syntezy sygnałów takich, które mogą być stosowane w systemach kodujących audio i wideo. Bardziej szczegółowo, niniejszy wynalazek dotyczy banków filtrów analizy i syntezy implementowanych kaskadowymi transformatami blokowymi, które są w stanie dostosowywać rozdzielczość czasową i częstotliwościową banków filtrów. TŁO [0002] Systemy kodujące są często używane do zmniejszenia ilości informacji koniecznej dla odpowiedniej reprezentacji sygnału źródłowego. Poprzez zmniejszenie wymagań w zakresie pojemności informacyjnej, reprezentacja sygnału może zostać transmitowana przez kanały o mniejszej przepustowości lub zapisywana na nośnikach z wykorzystaniem mniejszej ilości miejsca. Kodowanie może zmniejszyć wymagania w zakresie pojemności informacyjnej sygnału źródłowego usuwając redundantne lub nieważne składowe sygnału. Tak zwane percepcyjne systemy i metody kodowania często wykorzystują banki filtrów w celu zmniejszenia redundancji poprzez dekorelację sygnału źródłowego z wykorzystaniem podstawowego zestawu składowych spektralnych, oraz do zmniejszenia nieistotności poprzez adaptacyjną kwantyzację składowych spektralnych według kryteriów psycho-percepcyjnych. [0003] Wiele percepcyjnych systemów kodowania implementuje banki filtrów poprzez transformaty blokowe. Na przykład w systemach kodowania audio sygnał źródłowy reprezentowany przez segmenty czasowe lub próbki czasowe jest przekształcany w zbiory współczynników częstotliwościowych odzwierciedlających spektralną zawartość sygnału źródłowego. Długość segmentów ustala zarówno rozdzielczość czasową, jak i częstotliwościową banku filtrów. Rozdzielczość czasowa rośnie w miarę zmniejszana się długości segmentu. Rozdzielczość częstotliwościowa rośnie w miarę zwiększania się długości segmentu. Z powodu tej zależności wybór długości segmentu stanowi kompromis pomiędzy rozdzielczością czasową a częstotliwościową banku filtrów.

3 2 [0004] Żaden pojedynczy wybór długości segmentu nie może zapewnić optymalnego kompromisu pomiędzy rozdzielczościami dla wszystkich warunków sygnałów źródłowych spotykanych w typowych systemach kodowania. Wolno zmieniające się lub stacjonarne sygnały źródłowe ogólnie rzecz biorąc można kodować z większą wydajnością, jeśli bank filtrów posiada wyższą rozdzielczość częstotliwościową, którą osiąga się stosując większą długość segmentu. Szybko zmieniające się lub wysoce niestacjonarne sygnały źródłowe ogólnie rzecz biorąc można kodować z większą wydajnością, jeśli bank filtrów posiada wyższą rozdzielczość czasową, którą osiąga się stosując mniejszą długość segmentu. Adaptując długość segmentu w zależności od warunków sygnału źródłowego, bank filtrów z transformatą blokową może zoptymalizować kompromis pomiędzy rozdzielczością czasową a częstotliwościową. [0005] Do implementowania banków filtrów w systemach kodowania audio można zastosować wiele rożnych transformat, lecz szczególnie często używana jest zmodyfikowana dyskretna transformata kosinusowa (MDCT Modified Discrete Cosine Transform), ponieważ posiada kilka bardzo atrakcyjnych właściwości pod względem kodowania audio, w tym możliwość zapewnienia próbkowania krytycznego, pozwalając jednocześnie na nakładanie się sąsiednich segmentów sygnałów źródłowych. MDTC jest atrakcyjna także dlatego, że jest w stanie usuwać w znacznym stopniu wszystkie redundantne składowe sygnału źródłowego, który w segmencie jest w znacznym stopniu stacjonarny. Prawidłowe działanie banku filtrów MDTC wymaga zastosowania nakładających się na siebie segmentów sygnałów źródłowych oraz funkcji okna spełniających pewne kryteria opisane w pracy Princen et al., Subband/Transform Coding Using Filter Bank Designs Based on Time Domain Aliasing Cancellation, Proc. of the 1987 International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), maj 1987, strony Niestety, rozdzielczość częstotliwościową i czasową banków filtrów MDTC trudno jest dostosowywać w zależności od warunków sygnału z powodu warunków nałożonych na funkcje okna, które muszą zostać zastosowana dla nakładających się segmentów sygnałów źródłowych. [0006] Jedna ze znanych technik, czasami zwana przełączaniem okien, jest w stanie dostosowywać rozdzielczość czasową banku filtrów MDTC poprzez adaptacyjne przełączanie pomiędzy różnymi funkcjami okna w zależności od wykrywania pewnych warunków sygnału, takich jak jego gwałtowne zmiany czy przebiegi przejściowe amplitudy. Zgodnie z tą techniką, opisaną w patencie USA 5,214,742 Edlera, udzielonym 25 maja 1993 r., długości segmentów nie są zmieniane, lecz rozdzielczość czasowa jest dostosowywana przez przełączanie pomiędzy różnymi kształtami funkcji okna w celu zredukowania liczby próbek niezerowych w każdym segmencie, które są przekształcane przez bank filtrów. Niestety, technika ta nie zapewnia dostosowania rozdzielczości częstotliwościowej banku filtrów, a selektywność częstotliwościowa banku filtrów ulega znacznemu pogorszeniu za każdym razem, kiedy spada rozdzielczość, ponieważ kształt funkcji okna potrzebnych do przełączania okien musi być suboptymalny w celu spełnienia warunków prawidłowego działania MDCT.

4 3 [0007] Inna znana technika, czasami zwana przełączaniem bloków, jest podobna do opisanego powyżej przełączania okien w tym, że także realizuje przełączanie pomiędzy rożnymi kształtami funkcji okna. Jednak przełączanie bloków jest w stanie dostosowywać zarówno rozdzielczość czasową, jak i częstotliwościową banku filtrów MDTC za pomocą szybkiego przełączania pomiędzy dwiema różnymi długościami segmentu w zależności od wykrywania pewnych warunków sygnału, takich jak jego gwałtowne zmiany czy przebiegi przejściowe amplitudy. Technika ta została zastosowana w zaawansowany koderze akustycznym (AAC - Advanced Audio Coder) opisanym w pracy Bosi et al., "ISO/IEC MPEG-2 Advanced Audio Coding," J. Audio Eng. Soc., vol. 45, no. 10, październik 1997, strony [0008] W AAC bank filtrów MDCT stosowany jest do stacjonarnych segmentów sygnału o długości wynoszącej 2048 próbek oraz do niestacjonarnych segmentów sygnału o długości wynoszącej 256 próbek. Przełączanie bloków realizuje się w AAC poprzez zastosowanie funkcji okna długiego odpowiednich dla segmentów dłuższych, funkcji okna krótkiego odpowiednich dla segmentów krótszych, oraz funkcji mostkowanie krótkie-długie pozwalającej na przełączanie z krótszej długości segmentów na dłuższą. Dwie funkcje mostkowania pozwalają na przełączanie pomiędzy różnymi długościami segmentów przy spełnieniu kryteriów koniecznych do właściwego działania MDTC. Przełączenie z dłuższego segmentu na krótszy i z powrotem z krótszego na dłuższy osiąga się poprzez zastosowanie MDTC na segmencie długim z wykorzystaniem funkcji mostkowanie krótkie-długie, poprzez zastosowanie MDTC na całkowitą wielokrotność ośmiu krótkich segmentów z wykorzystaniem funkcji okna krótkiego, oraz zastosowanie MDCT na segmencie długim z wykorzystaniem funkcji mostkowanie krótkiedługie. Natychmiast potem MDCT musi zostać zastosowane na segmencie długim, lecz jeśli potrzebne jest kolejne przełączenie bloku, może zostać użyta funkcja okna długiego lub funkcja mostkowanie krótkie-długie. [0009] Chociaż przełączanie bloków zapewnia dostosowanie rozdzielczości czasowej i częstotliwościowej banku filtrów MDCT, z kilku powodów nie jest rozwiązaniem idealnym. Jednym z powodów jest fakt, że selektywność częstotliwościowa transformaty ulega pogorszeniu podczas przełączania długości bloków, ponieważ kształt funkcji okna mostkowania w celu umożliwienia przełączania długości segmentów musi być suboptymalny, aby spełnić warunki prawidłowego działania MDCT. Innym powodem jest to, że przełączanie nie może mieć miejsca w arbitralnie wybranym momencie. Jak już wyjaśniono powyżej, natychmiast po przełączeniu na większą długość segmentu MDTC musi zostać zastosowane na następny długi segment. Natychmiastowe przełączenie na krótszą długość nie jest możliwe. Technika przełączania blokowego nie jest także rozwiązaniem idealnym, ponieważ mechanizm przełączania zapewnia tylko dwie długości segmentów, co nie jest optymalne dla warunków sygnału. Na przykład, dwie długości segmentów w AAC nie są optymalne, ponieważ ani dłuższy ani krótszy segment w AAC nie jest optymalny dla większości segmentów sygnału mowy. Segmenty 2048-próbkowe są z reguły zbyt długie dla niestacjonarnej natury mowy, a segmenty 256-próbkowe zbyt krótkie, aby skutecznie usuwać komponenty redundantne. Co więcej, istnieje wiele sygnałów

5 4 stacjonarnych, dla których bardziej optymalna byłaby długość segmentu większa niż 2048 próbek. W rezultacie działanie AAC osłabione jest przez ograniczoną zdolność przełączania blokowego do dostosowywania rozdzielczości czasowej i częstotliwościowej banku filtrów MDCT. [0010] Inna forma przełączania bloków stosowana jest w systemach kodowania zgodnych ze standardem kodowanego strumienia bitowego Dolby Digital. Ten standard kodowania, czasami zwany AC-3, został opisany w dokumencie Advanced Television Systems Committee (ATSC) A/52A pod tytułem Revision A to Digital Audio Compression (AC-3) Standard opublikowanym 20 sierpnia 2001 r. Forma przełączania bloków wykorzystywana w systemach kodowania AC-3 stosuje MDTC do segmentów sygnałów źródłowych 512-próbkowych dla sygnałów stacjonarnych i 256-próbkowych dla sygnałów niestacjonarnych. Przełączanie bloków wykorzystywane w systemach kodowania AC-3 daje większą elastyczność w wyborze, kiedy dokonać przełączeń długości. Co więcej, kodowanie działa całkiem dobrze w przypadku niestacjonarnych źródeł sygnału, takich jak mowa; jednak działanie w przypadku sygnałów bardziej stacjonarnych jest ograniczone stosunkowo niską rozdzielczością częstotliwościową dłuższych segmentów. [0011] Inne techniki adaptacyjnej kontroli rozdzielczości czasowej i częstotliwościowej banku filtrów MDCT opisane są w patencie USA 5,394,473 Davidsona, udzielonym 28 lutego Niektóre z tych technik pozwalają na zastosowanie banku filtrów MDCT na segmentach o praktycznie dowolnej długości z użyciem funkcji okna dających dużo lepszą reakcję częstotliwościową, niż inne znane techniki. Niestety techniki te muszą dostosowywać jądro lub funkcje bazowe MDCT i z tego powodu są niekompatybilne z istniejącymi standardami strumienia bitowego, takimi jak wyżej wspomniany standard AC-3. Techniki te wymagają także dużej mocy obliczeniowej. [0012] W dokumencie PAINTER T ET AL: A review of algorithms for perceptual coding of digital audio signals" DIGITAL SIGNAL PROCESSING PROCEEDINGS, DSP 97, TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SANTORINI, GREECE 2-4 July 1997, NEW YORK, NY, USA, IEEE, US, vol. 1, 2 July 1997 ( ), strony , XP ISBN: opisano, inter alia, enkoder spełniający warunki standardu MPEG layer III i wykorzystujący hybrydowy bank filtrów. Na ciągłym strumieniu próbek sygnału wejściowego stosowany jest wielofazowy 32-kanałowy bank filtrów w celu generowania ciągłego strumienia próbek dla każdego z trzydziestu dwóch kanałów. Wielofazowy bank filtrów, określony standardem MPEG layer III standard, posiada w porównaniu z bankiem filtrów MDCT, bardzo niską rozdzielczość widmową. Za każdym filtrem podpasmowym w banku filtrów wielofazowych następuje adaptacyjny MDCT w celu polepszenia rozdzielczości częstotliwościowej banku filtrów wielofazowych i zapewnienia adaptacyjnej segmentacji w celu polepszenia kontroli preecha. UJAWNIENIE WYNALAZKU

6 5 [0013] Potrzebny jest bardziej wydajny i skuteczny sposób dostosowywania rozdzielczości częstotliwościowej banku filtrów implementowanego transformatami takimi jak MDCT. Korzystnie, aby rozwiązanie zapewniało implementację upraszającą jej włączenie w istniejące standardy strumienia bitowego. Powyższe osiąga się poprzez zastosowanie banku filtrów z transformatą hybrydową, który może być implementowany przez kaskadę transformat blokowych. [0014] Zgodnie z przedmiotowym wynalazkiem, banki filtrów analizy i syntezy implementowane są przez transformatę hybrydową składającą się z transformaty pierwotnej w układzie kaskadowym oraz jednej lub więcej transformat wtórnych. W jednym zastosowaniu transformatą pierwotną jest MDCT, która stosowana jest na segmenty sygnałów źródłowych nakładające się na siebie o pół długości segmentu, a transformatą wtórną jest DCT, która stosowana jest na nienakładające się na siebie bloki współczynników MDCT dla konkretnej częstotliwości w czasie. Rozdzielczość częstotliwościową banku filtrów można zwiększyć zwiększając liczbę współczynników transformowanych przez jedną lub więcej transformat wtórnych. Jedną lub więcej transformat wtórnych można zastosować na blokach współczynników MDCT, w których liczba współczynników zmienia się wraz z ich częstotliwością, co daje wiele sposobów dostosowywania rozdzielczości częstotliwościowej banku filtrów. [0015] Różne cechy wynalazku i jego korzystne przykłady wykonania można zrozumieć lepiej poprzez odwołanie się do poniższego omówienia i towarzyszących rysunków, na których odnośniki odwołują się do podobnych elementów na kilku figurach. Treść poniższego omówienia i zawartość rysunków są podawane jedynie jako przykłady i nie należy ich interpretować jako ograniczeń zakresu przedmiotowego wynalazku. [0016] Wynalazek przedstawiany jest przez niezależne zastrzeżenie 1 dotyczące metody kodowania, zastrzeżenie 5 dotyczące metody dekodowania, zastrzeżenie nr 8 dotyczące enkodera, zastrzeżenie 12 dotyczące dekodera, zastrzeżenie 15 dotyczące programu enkodera oraz zastrzeżenie 19 dotyczące programu dekodera. KRÓTKI OPIS RYSUNKÓW [0017] Fig. 1 stanowi schemat blokowy nadajnika stosowanego w systemie kodowania. Fig. 2 stanowi schemat blokowy odbiornika stosowanego w systemie kodowania. Fig. 3 stanowi schemat blokowy urządzenia, które może zostać zastosowane do wdrożenia różnych aspektów niniejszego wynalazku. Fig. 4 stanowi schemat blokowy banku filtrów analizy obejmujący różne aspekty przedmiotowego wynalazku. Fig. 5 stanowi schemat blokowy banku filtrów analizy obejmujący różne aspekty przedmiotowego wynalazku.

7 6 TRYBY REALIZACJI WYNALAZKU A. Wstęp [0018] Niniejszy wynalazek przedstawia bank filtrów implementowany transformatą hybrydową, której rozdzielczość częstotliwościową można łatwo dostosowywać. Na Fig. 1 i 2 pokazano schematy blokowe odpowiednio nadajnika i odbiornika w systemie kodowania audio, które mogą wykorzystywać różne aspekty przedmiotowego wynalazku. W następnych punktach pokrótce omówiono cechy takiego nadajnika i odbiornika. Następnie przedstawiono omówienie istotnych cech banków filtrów analizy i syntezy. 1. Nadajnik [0019] W nadajniku pokazanym na Fig. 1 bank filtrów analizy 3 stosowany jest na sygnale źródłowym otrzymanym ze ścieżki 1 w celu generowania współczynników widmowych reprezentujących zawartość widmową sygnału źródłowego, enkoder 5 stosowany jest na współczynnikach widmowych w celu wygenerowania informacji zakodowanej, a formater 7 stosowany jest na informacji zakodowanej w celu wygenerowania sygnału wyjściowego nadającego się do transmisji ścieżką 9. Sygnał wyjściowy może być dostarczony natychmiast do odbiornika lub zapisany w celu odebrania w późniejszym czasie. Bank filtrów analizy 3 może zostać zastosowany na wiele sposobów, zgodnie z poniższym opisem. [0020] W niniejszym ujawnieniu pojęcia takie jak enkoder i kodowanie nie są używane, aby sugerować jakikolwiek szczególny typ przetwarzania informacji. Na przykład kodowanie jest często stosowane w celu zmniejszenia wymagań w zakresie pojemności informacyjnej; jednak w przedmiotowym wynalazku pojęcia te niekoniecznie odwołują się do tego typu przetwarzania. Enkoder 5 może w zasadzie wykonywać dowolne potrzebne przetwarzanie. W jednym zastosowaniu, kodowana informacja generowana jest przez kwantyzację współczynników widmowych według modelu percepcyjnego z wykorzystaniem wielu technik kwantyzacyjnych, w tym kwantyzacji wektorowej oraz kwantyzacji z adaptacją wzmocnienia opisanej w patencie USA 6,246,345 Davidsona i innych, udzielonym 12 czerwca 2001 r. Dla przedmiotowego wynalazku nie jest istotny żaden konkretny typ kodowania. 2. Odbiornik [0021] W odbiorniku pokazanym na Fig. 2 deformater 23 stosowany jest na sygnale wejściowym otrzymanym ze ścieżki 21 w celu otrzymania informacji zakodowanej, dekoder 25 stosowany jest na informacji zakodowanej w celu otrzymania współczynników widmowych reprezentujących zawartość widmową sygnału źródłowego, bank filtrów syntezy 27 stosowany jest na współczynnikach widmowych w celu wygenerowania sygnału wyjściowego wzdłuż ścieżki 29, będącego repliką sygnału źródłowego, lecz mogącego nie być jego repliką dokładną. Bank filtrów syntezy 27 może zostać zastosowany na wiele sposobów komplementarnych z zastosowaniem banku filtrów analizy 3.

8 7 [0022] W niniejszym ujawnieniu pojęcia takie jak dekoder i dekodowanie nie są używane, aby sugerować jakikolwiek szczególny typ przetwarzania informacji. Dekoder 25 może w zasadzie wykonywać dowolne potrzebne lub wymagane przetwarzanie. W jednym zastosowaniu będącym odwróceniem opisanego powyżej procesu kodowania, skwantyzowane komponenty widmowe są dekodowane w zdekwantyzowane komponenty widmowe. Dla niniejszego wynalazku nie jest istotny żaden konkretny typ dekodowania. B. Adaptacyjna transformata hybrydowa [0023] Bank filtrów analizy 3 i bank filtrów syntetycznych 27 zawierają transformatę hybrydową, która może być zastosowana w sposób pokazany na Fig. 4 i 5. [0024] Bank filtrów analizy 3, pokazany na Fig. 4, zawiera transformatę pierwotną 43 oraz jedną lub więcej transformat wtórnych 45 w ustawieniu kaskadowym z transformatą pierwotną. Transformata pierwotna stosowana jest na segmentach sygnału źródłowego w celu wygenerowania zestawów współczynników widmowych reprezentujących zawartość widmową segmentów źródłowych. Transformata wtórna (lub transformaty wtórne) stosowana jest na blokach współczynników dla konkretnej częstotliwości w czasie. Liczba współczynników w każdym bloku dostosowywana jest w zależności od sygnału sterującego. [0025] Bank filtrów syntezy 27, pokazany na Fig. 5, zawiera jedną lub więcej odwrotnych transformat wtórnych 52 oraz odwrotną transformatę pierwotną 54 w ustawieniu kaskadowym z odwrotnymi transformatami wtórnymi. Transformata wtórna (lub transformaty wtórne) generuje bloki współczynników widmowych dla konkretnej częstotliwości w czasie. Liczba współczynników w każdym bloku dostosowywana jest w zależności od sygnału sterującego. Bloki współczynników widmowych są zestawione w zestawy współczynników widmowych sygnału, które są łączone, aby dostarczyć replikę oryginalnego sygnału źródłowego. [0026] Transformaty pierwotne dla banku filtrów analizy i banku filtrów syntezy implementują system analizy/syntezy, w którym odwrotna transformacja pierwotna anuluje artefakty aliasingu w dziedzinie czasu generowane przez transformatę pierwotną do przodu. Na przykład zmodyfikowana dyskretna transformata kosinusowa (MDCT) oraz odwrotna MDCT (IMDCT) opisana we wspomnianej powyżej pracy Princena implementują odpowiednik nieparzystego krytycznie próbkowanego systemu analizy/ syntezy w dziedzinie czasu z pojedynczą wstęgą boczną. Transformaty takie nazywane są w niniejszym dokumencie nieparzystymi transformatami kompensacji aliasingu w dziedzinie czasu (O-TDAC - Oddly-Stacked Time- Domain Aliasing Cancellation). Inne zastosowanie TDAC opisano w pracy Princen et al., Analysis/Synthesis Filter Bank Design Based on Time Domain Aliasing Cancellation, IEEE Trans. on Acoust., Speech, Signal Proc., vol. ASSP-34, 1986, strony Filtr banków analizy w tej implementacji obejmuje zastosowanie MDCT oraz zmodyfikowanej dyskretnej transformaty sinusowej (MDST) w celu naprzemiennej zmiany segmentów sygnału. Bank filtrów syntezy obejmuje zastosowanie IMDCT oraz odwrotnej MDST (IMDST). Transformaty te

9 8 implementują odpowiednik parzystego krytycznie próbkowanego systemu analizy/ syntezy w dziedzinie czasu z pojedynczą wstęgą boczną i nazywane są parzystymi transformatami kompensacji aliasingu w dziedzinie czasu (Evenly-Stacked Time-Domain Aliasing Cancellation transforms). [0027] Transformaty wtórne mogą być implementowane poprzez dowolną liczbę transformat, w tym dyskretną transformatę kosinusową (DCT), dyskretną transformatę sinusową (DST) oraz dyskretną transformatę Fouriera (DFT). [0028] W zalecanym zastosowaniu banku filtrów analizy 3, typ II DCT stosowany jest kaskadowo ze wspomnianym powyżej O-TDAC MDCT. W odpowiedniej implementacji banku filtrów syntezy 27, O-TDAC IMDCT stosowany jest kaskadowo z typem-ii odwrotnego DCT (IDCT). Poniżej zastosowania te zostały omówione bardziej szczegółowo. 1. Bank filtrów analizy [0029] Nawiązując do Fig. 4, sekwencja próbek sygnałów źródłowych otrzymywana jest ze ścieżki 1 i zapisywana w buforze 41. Analizator 47 jest komponentem opcjonalnym ustalającym liczbę próbek sygnału źródłowego w każdym segmencie lub długości segmentu, które będą wykorzystane w późniejszym przetwarzaniu poprzez zastosowanie pewnego procesu analitycznego na zapisanych próbkach. Można zastosować praktycznie dowolny proces analityczny zgodnie z potrzebami. Na przykład przebiegi przejściowe amplitudy mogą zostać wykryte zgodnie z opisem zawartym w przywołanym powyżej dokumencie ATSC A/52A. Informacje reprezentujące wybrane długości segmentów są przekazywane ścieżką 2 do formatera 7 celem włączenia do sygnału wyjściowego. W alternatywnym zastosowaniu pomijającym analizator 47 i ścieżkę 2 stosowane są segmenty o stałej długości. a) Funkcja okna analizy [0030] Okno 42 tworzy sekwencję nakładających się na siebie segmentów poprzez ważenie próbek sygnału źródłowego za pomocą funkcji okna analizy. Długość i kształt funkcji okna analizy dla każdego segmentu jest dostosowywana w zależności od informacji o długości segmentu otrzymanej ze ścieżki 2. Można stosować wiele rożnych funkcji okna, lecz ogólnie preferuje się pochodną Kaiser-Bessel-Derived (KBD) z powodu jej doskonałej selektywności częstotliwościowej. Funkcja ta jest pochodną funkcji okna Kaisera-Bessela, którą można zapisać w następujący sposób: gdzie α = współczynnik alfa Kaisera-Bessela,

10 9 n = numer próbki funkcji okna, N = długość funkcji okna wyrażona liczbą próbek, oraz Wartość alfa w zakresie od 4 do 7 nadaje się dla typowych zastosowań kodowania audio. [0031] Wyprowadzenie splata funkcję okna Kaisera-Bessela W(n) za pomocą okna prostokątnego o długości wynoszącej N minus interwał nałożenia v. Patrz wzór 2. Splot ten można uprościć jak pokazuje wzór 3. gdzie v = liczba próbek w interwale nałożenia segmentu, N = potrzebna długość funkcji okna, W(n) = funkcja okna Kaisera-Bessela o długości v+1, WP(n) = wyprowadzony iloczyn-okno o długości N, oraz [0032] Funkcję okna analizy KBD można uzyskać wyciągając pierwiastek kwadratowy z wyprowadzonego iloczyno-okna WP(n). Ta funkcja okna analizy pokazana jest we wzorze 4.

11 10 b) Transformata pierwotna [0033] Transformata pierwotna 43 przekształca każdy segment znajdujący się w oknie próbek sygnału źródłowego w zestaw współczynników widmowych sygnału. Każdy współczynnik reprezentuje zawartość widmową dla konkretnej częstotliwości. O-TDAC MDCT stosowany jest w zalecanej implementacji. Transformatę tę można wyrazić w następujący sposób: gdzie k = numer współczynnika częstotliwości, n = numer próbki sygnału wejściowego, m = numer segmentu sygnału źródłowego, N= długość segmentu sygnału źródłowego, x(n) = wartość sygnału źródłowego x na próbce n, oraz C(k) = współczynniki MDCT k. O-TDAC MDCT daje zbiór współczynników widmowych, które można wyrazić w następujący sposób:

12 11 [0034] Transformata pierwotna może zostać zaimplementowana bezpośrednio zgodnie ze wzorem 5, albo może zostać zaimplementowana za pomocą procesów, które są bardziej wydajne pod względem obliczeniowym, takich jak procesy oparte na szybkiej transformacie Fouriera (FFT) opisane w patencie USA Nr 5,394,473. Funkcja okna analizy oraz transformata pierwotna mogą być implementowane w zależności od długości segmentu z wykorzystaniem praktycznie dowolnego potrzebnego procesu. Klika technik zostało ujawnionych w patencie USA Nr 5,214,742, w patencie USA Nr 5,394,473, w dokumencie ATSC A/52A oraz przywołanym powyżej dokumencie ISO/MPEG AAC. [0035] Współczynniki widmowe reprezentujące zwartość widmową segmentów sygnału źródłowego dla jednej lub więcej częstotliwości są przekazywane odpowiednimi ścieżkami sygnałowymi i pasywne w buforach. Nadajnik pokazany na Fig. 4 na przykład, przekazuje współczynniki widmowe dla każdej z dwóch odpowiednich częstotliwości jedną lub dwiema ścieżkami sygnałowymi w celu zapisania w buforach 44a i 44b. Aby nie zaciemniać obrazu, na Fig. 4 pokazano jedynie dwie ścieżki sygnałowe. Implementacje banku filtrów analizy 3 dla zastosowania w typowych systemach mogą mieć setki ścieżek. c) Analiza komponentów widmowych [0036] Na górnej ścieżce sygnałowej pokazanej na Fig. 4 współczynniki widmowe dla konkretnej częstotliwości w sekwencji segmentów zapisywane są w buforze 44a i zestawiane w bloki. Analizator 48a ustala liczbę współczynników w każdym bloku, czyli jego długość. Długość ta może zostać ustalona poprzez analizowanie współczynników zapisanych w buforze 44a. W zasadzie dla niniejszego wynalazku nie jest istotna żadna konkretna metoda analizy. W niniejszym dokumencie poniżej opisano kilka takich metod. [0037] Jedna, podstawowa metoda tworzy najdłuższe możliwe bloki współczynników widmowych, charakteryzujące się tym, że współczynniki w blokach są w wystarczającym zakresie podobne wielkością. Można to ustalić na wiele sposobów. Jednym z nich jest obliczenie różnic w wielkościach pomiędzy sąsiadującymi współczynnikami widmowymi i zidentyfikowanie najdłuższego bloku sąsiadujących współczynników, w którym średnia różnica jest mniejsza niż pewien próg. Inny sposób to wykorzystanie współczynników widmowych zapisanych w buforach dla wielokrotnych ścieżek sygnałowych. W tym podejściu sumuje się różnice wielkości dla pasma współczynników widmowych i identyfikuje się najdłuższy blok, w którym średnia różnica w paśmie jest mniejsza niż pewien próg. Szerokość pasma może być współmierna do tak zwanych krytycznych szerokości pasma ludzkiego układu słuchowego. [0038] Jeszcze inny podstawowy sposób oparty jest na analizie sygnałów wykonywanej przez procesy kodowania sygnału realizowane w nadajniku. Nadajnik kompatybilny ze standardem strumienia bitowego opisanym w przywołanym powyżej dokumencie A/52A na przykład, generuje zakodowany sygnał ze współczynnikami częstotliwościowymi reprezentowanymi jako tak zwane wartości, które są związane ze współczynnikami skali. Współczynniki skali

13 12 analizowane są w celu zidentyfikowania sekwencji zbiorów współczynników MDCT posiadających wspólny zbiór współczynników skali. Analizator 48a dostosowuje długość bloku dla konkretnej ścieżki sygnałowej w celu wyrównania liczby współczynników posiadających wspólne wykładniki. d) Transformata wtórna [0039] Transformata wtórna 45a przekształca każdy blok współczynników widmowych w zbiór współczynników transformaty hybrydowej. Długość transformaty jest dostosowywana w zależności od informacji o długości segmentu otrzymanej z analizatora 48a. W korzystnej implementacji, typ II DCT stosowany jest na blokach nienakładających się na siebie współczynników widmowych. Transformatę tę można wyrazić w następujący sposób: gdzie X(k, j) = współczynnik transformaty hybrydowej j dla współczynnika MDCT k, M = długość bloku współczynników MDCT k, oraz [0040] Transformata wtórna może zostać zaimplementowana bezpośrednio zgodnie ze wzorem 7, albo może zostać zaimplementowana za pomocą procesów, które są bardziej wydajne pod względem obliczeniowym, takich jak te opisane w rozdziale 4 pracy Rao et al., Discrete Cosine Transform, Academic Press, Inc., e) Formater i inne ścieżki sygnałowe [0041] Formater 46a jest komponentem opcjonalnym używanym do zestawiania współczynników transformaty hybrydowej i informacji o długości bloku w dane, które mogą zostać przetworzone przez enkoder 5 i formater 7. Pozwala to na implementację banku filtrów analizy 3 w nadajniku pokazanym na Fig. 1 przez transformatę hybrydową z minimalnymi zmianami w pozostałej części nadajnika.

14 13 [0042] Bufor 44b, analizator 48b, transformata wtórna 45b oraz formater 46b realizują w dolnej ścieżce sygnałowej procesy analogiczne do procesów omówionych powyżej dla odpowiednich komponentów górnej ścieżki sygnałowej. f) Kodowanie [0043] W typowych systemach enkoder 5 generuje zakodowane informacje reprezentujące współczynniki transformaty hybrydowej w pewnej zakodowanej formie. Jeśli stosowane jest kodowanie percepcyjne, współczynniki transformaty hybrydowej są kodowane w format zmniejszający nieistotność percepcyjną. Procesy kodowania percepcyjnego z reguły powodują utratę informacji widmowych, które nie mogą być odzyskane lub odtworzone przez odbiornik. Możliwość utraty pokazuje poniżej symbol Χ( k, j) oznaczający możliwą modyfikację współczynników transformaty hybrydowej. Użycie takich procesów kodowania nie jest dla niniejszego wynalazku krytyczne. 2. Bank filtrów syntezy [0044] Na Fig. 5, deformatery 51a i 51b uzyskują współczynniki transformaty hybrydowej i informacje o długości bloku z danych otrzymywanych odpowiednio ze ścieżek 26a i 26b. Informacje o długości bloku są przekazywane ścieżkami 59a i 59b, współczynniki transformaty hybrydowej przekazywane są do odwrotnych transformat wtórnych 52a i 52b. Aby nie zaciemniać obrazu, na Fig. 5 pokazano jedynie dwie ścieżki sygnałowe. Implementacje banku filtrów syntezy 27 dla zastosowania w typowych systemach mogą mieć setki ścieżek. [0045] Deformater 51b, odwrotna transformata wtórna 52b oraz bufor 53b realizują w dolnej ścieżce sygnałowej procesy analogiczne do procesów omówionych powyżej dla odpowiednich komponentów górnej ścieżki sygnałowej. a) Deformater [0046] Na górnej ścieżce sygnałowej na Fig. 5, deformater 51a jest komponentem opcjonalnym stosowanym do deasemblacji zbiorów współczynników transformaty hybrydowej i informacji o długości bloku z danych otrzymywanych z deformatera 23 i dekodera 25. Pozwala to na implementację banku filtrów syntezy 27 w istniejącym odbiorniku pokazanym na Ryc. 2 przez transformatę hybrydową z minimalnymi zmianami w pozostałej części odbiornika. ^ b) Odwrotna transformata wtórna [0047] Odwrotna transformata wtórna 52a przekształca zbiór współczynników transformaty hybrydowej w bloki współczynników widmowych reprezentujące zawartość widmową dla konkretnej częstotliwości sekwencji segmentów sygnału źródłowego. Blok współczynników widmowych zapisywany jest w buforze 53a. Długość transformaty jest dostosowywana w zależności od informacji o długości bloku otrzymanej ze ścieżki 59a. W korzystnej implementacji,

15 14 typ II IDCT stosowany jest na blokach nienakładających się na siebie współczynników widmowych. Transformatę tę można wyrazić w następujący sposób: Gdzie ^ C( k, m) transformaty hybrydowej. = współczynnik k MDCT uzyskany z zakodowanych współczynników [0048] Odwrotna transformata wtórna może zostać zaimplementowana bezpośrednio zgodnie ze wzorem 8, albo może zostać zaimplementowana za pomocą procesów, które są bardziej wydajne pod względem obliczeniowym. c) Odwrotna transformata pierwotna [0049] Bufory 53a i 53b przechowują współczynniki widmowe i przekazują je do odwrotnej transformaty pierwotnej 54 w taki sposób, że odwrotna transformata pierwotna otrzymuje zbiory współczynników widmowych reprezentujące zawartość widmową odpowiednich segmentów sygnału źródłowego. Segmenty próbek sygnału generowane są poprzez zastosowanie transformaty odwrotnej na zbiorach współczynników widmowych zapisanych w buforze 55. Długość odwrotnej transformaty pierwotnej jest dostosowywana w zależności od informacji o długości bloku otrzymanej ze ścieżki 22. W korzystnej implementacji stosuje się O-TDAC IMDCT. [0050] W typowych zastosowaniach w odbiorniku odrzucana jest połowa współczynników MDCT. Odrzucone współczynniki mogą zostać odzyskane przez odbiornik przy zastosowaniu następującego wzoru: O-TDAC IMDCT można wyrazić w następujący sposób:

16 15 gdzie ^ x = odzyskana próbka sygnału. [0051] Odwrotna transformata pierwotna może zostać zaimplementowana bezpośrednio zgodnie ze wzorem 10, albo może zostać zaimplementowana za pomocą procesów, które są bardziej wydajne pod względem obliczeniowym, takich jak te oparte na FFT opisane w patencie U.S.A. Nr 5,394,473. d) Funkcja okna syntezy [0052] Okno 56 generuje sygnał wyjściowy na ścieżce 29 poprzez ważenie segmentów próbek sygnału zapisanych w buforze 55 za pomocą funkcji okna syntezy oraz przez dodawanie zważonych próbek do siebie w nakładających się na siebie porcjach. Odwrotna transformata pierwotna, funkcja okna syntezy oraz proces dodawania nakładek anulują przynajmniej znaczną część artefaktów aliasingu w dziedzinie czasu generowanych przez transformatę pierwotną do przodu. Anulowanie może nie być dokładne z powodu modyfikacji współczynników transformaty powodowanych przez procesy kodowania i przez skończoną dokładność arytmetyczną obliczeń transformat pierwotnej i wtórnej. Długość i kształt funkcji okna syntezy dla każdego segmentu dostosowywane są w zależności od informacji o długości segmentu otrzymywanych ze ścieżki 22. W korzystnej implementacji stosuje się funkcję okna KBD równą funkcji okna analizy WA ze wzoru 4 powyżej. [0053] Funkcja okna syntezy oraz odwrotna transformata pierwotna mogą być dostosowywane przez wspomniane powyżej procesy w zależności od informacji o długości segmentu. C. Implementacja [0054] W ujawnieniu podano tylko kilka implementacji. Zastosować można wiele transformat i ich typów. Zasady, na których oparty jest przedmiotowy wynalazek, można wykorzystać na wiele sposobów.

17 16 [0055] Urządzenia zawierające rożne aspekty przedmiotowego wynalazku można realizować na wiele sposobów, w tym poprzez programowanie wykonywane przez komputer lub inne urządzenie posiadające bardziej wyspecjalizowane komponenty, takie jak procesor sygnałowy (DSP) połączony z komponentami podobnymi do tych znajdujących się w komputerze ogólnego użytku. Fig. 3 to schemat blokowy urządzenia 70, które może zostać zastosowane do wdrożenia aspektów przedmiotowego wynalazku. DSP 72 zapewnia moc obliczeniową. RAM 73 to system pamięci o dostępie swobodnym (RAM) wykorzystywanej przez DSP 72 do przetwarzania sygnałów. ROM 74 to pewna forma zapisu trwałego, taka jak pamięć tylko do odczytu (ROM) do przechowywania programów niezbędnych do obsługi urządzenia 70 i wykonywania różnych aspektów niniejszego wynalazku. Kontrola we/wyj (I/O) 75 to obwód otrzymujący i wysyłający sygnały za pomocą kanałów komunikacyjnych 76, 77. Przetworniki analogowo-cyfrowe oraz przetworniki cyfrowo-analogowe mogą być częścią kontroli we/wyj 75 w celu otrzymywania i/lub wysyłania sygnałów analogowych. W pokazanej realizacji wszystkie ważniejsze komponenty systemu podłączone są do szyny 71, która może oznaczać więcej niż jedną szynę fizyczną; jednak do zastosowania niniejszego wynalazku architektura szyny nie jest potrzebna. [0056] W przykładach realizacji implementowanych w systemie komputerowym ogólnego użytku można wykorzystać dodatkowe komponenty interfejsowe, takie jak klawiatura, myszka czy wyświetlacz, oraz komponenty zapisu danych wykorzystujące nośniki takie jak taśma magnetyczna, dysk czy nośnik optyczny. Nośnik danych może być wykorzystany do zapisania programu z instrukcjami dla systemów operacyjnych, programów użytkowych i aplikacji i mogą zawierać zastosowania programów stosujących rożne aspekty niniejszego wynalazku. [0057] Funkcje konieczne do realizacji różnych aspektów niniejszego wynalazku mogą być wykonywane przez komponenty implementowane na wiele sposobów, w tym komponenty logiki dyskretnej, obwody scalone, jeden lub kilka ASIC i/lub procesory sterowanie programem. Sposób, w jaki te komponenty są implementowane nie jest dla niniejszego wynalazku istotny. [0058] Oprogramowanie dla przedmiotowego wynalazku może zostać przenoszone na rożne sposoby umożliwiające przetwarzanie automatyczne, takie jak pasmo podstawowe czy modulowane ścieżki komunikacyjne w spektrum od częstotliwości ultradźwiękowej do ultrafioletu, lub na nośnikach wykorzystujących praktycznie dowolną technologię zapisu, takich jak taśma magnetyczna, karty czy dyski, karty lub dyski optyczne, czy odczytywalne znaki na nośniki typu papier. Dorota Rzążewska Rzecznik patentowy

18 17 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób generowania sygnału wyjściowego obejmujący: otrzymywanie próbek sygnału źródłowego posiadającego zawartość widmową; zastosowanie transformaty pierwotnej na nakładające się na siebie segmenty próbek w celu wygenerowania wielu zbiorów współczynników widmowych, gdzie transformatą pierwotną jest zmodyfikowana dyskretna transformata kosinusowa i że każdy zbiór współczynników widmowych posiada artefakty aliasingu w dziedzinie czasu i reprezentuje zawartość widmową odpowiedniego segmentu sygnału źródłowego dla zbioru częstotliwości; otrzymywanie wielu zbiorów współczynników widmowych reprezentujących tę samą częstotliwość w zbiorze częstotliwości z wielu zbiorów współczynników widmowych i zestawianie wielu zbiorów współczynników widmowych w jeden lub więcej bloków współczynników widmowych, gdzie liczba współczynników widmowych zestawianych w jednym lub wielu blokach jest dostosowywana w zależności od sygnału sterującego długością bloku; zastosowanie transformaty wtórnej na jednym lub wielu blokach współczynników widmowych w celu wygenerowania jednego lub więcej zbiorów współczynników transformaty hybrydowej, gdzie transformatą wtórną jest dyskretna transformata kosinusowa stosowana na nienakładających się na siebie blokach współczynników widmowych a długość transformaty wtórnej stosowanej na jeden lub więcej bloków współczynników widmowych jest dostosowywana w zależności od sygnału sterującego długością bloku, oraz zestawianie informacji reprezentujących jeden lub więcej zbiorów współczynników transformacji hybrydowej oraz sygnału sterującego długością bloku w sygnał wyjściowy. 2. Sposób według zastrz. 1 obejmujący: generowanie miary podobieństwa dla wielkości współczynników widmowych w wielu zbiorach współczynników widmowych; oraz generowanie sygnału sterującego długością bloku w zależności od miary podobieństwa.

19 18 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2 obejmujący: analizowanie próbek sygnału źródłowego w celu wygenerowania sygnału sterującego długością segmentu; oraz zastosowanie funkcji okna analizy do segmentu próbek, gdzie kształt lub długość funkcji okna analizy jest dostosowywany w zależności od sygnału sterującego długością segmentu. 4. Sposób według zastrz. 3, w którym transformata pierwotna posiada zbiór funkcji bazowych, przy czym sposób ten obejmuje dostosowywanie zbioru funkcji bazowych w zależności od sygnału sterującego długością segmentu. 5. Sposób generowania sygnału wyjściowego obejmujący: otrzymanie sygnału wejściowego reprezentującego zawartość widmową sygnału źródłowego; uzyskanie z sygnału wejściowego jednego lub więcej zbiorów współczynników transformaty hybrydowej oraz sygnału sterującego długością bloku; zastosowanie odwrotnej transformaty wtórnej na jednym lub więcej zbiorach współczynników transformaty hybrydowej w celu wygenerowania jednego lub więcej bloków współczynników widmowych reprezentujących zawartość widmową sygnału źródłowego dla tej samej częstotliwości w zbiorze częstotliwości, gdzie odwrotną transformatą wtórną jest odwrotna dyskretna transformata kosinusowa stosowana na zbiorach współczynników transformaty hybrydowej reprezentujących bloki nienakładających się na siebie współczynników widmowych a długość odwrotnej transformaty wtórnej stosowanej na zbiorach współczynników transformaty hybrydowej, jest dostosowana w zależności od sygnału sterującego długością bloku; zestawianie współczynników widmowych w zbiory współczynników widmowych, gdzie każdy zbiór współczynników widmowych posiada artefakty aliasingu w dziedzinie czasu i reprezentuje zawartość widmową odpowiedniego segmentu sygnału źródłowego dla wszystkich częstotliwości w zbiorze częstotliwości; zastosowanie odwrotnej transformaty pierwotnej na zbiorach współczynników widmowych w celu wygenerowania segmentów sygnału wyjściowego odpowiadających segmentom sygnału źródłowego, gdzie odwrotną transformatą pierwotną jest odwrotna zmodyfikowana dyskretna transformata kosinusowa a odwrotna transformata pierwotna anuluje w znacznym stopniu artefakty aliasingu w dziedzinie czasu. 6. Sposób według zastrz. 5 obejmujący: uzyskanie sygnału sterującego długością segmentu z sygnału wejściowego; oraz

20 19 zastosowanie funkcji okna syntezy do segmentu sygnału wyjściowego, w którym kształt lub długość funkcji okna analizy jest dostosowywany w zależności od sygnału sterującego długością segmentu. 7. Sposób według zastrz. 6, w którym odwrotna transformata pierwotna posiada zbiór funkcji bazowych, przy czym sposób ten obejmuje dostosowywanie zbioru funkcji bazowych w zależności od sygnału sterującego długości segmentu. 8. Urządzenie do generowania sygnału wyjściowego zawierające: (a) terminal wejściowy; (b) terminal wyjściowy; oraz (c) obwód przetwarzania sygnałów połączony z terminalem wejściowym i terminalem wyjściowym, gdzie obwód przetwarzania sygnałów jest dostosowany do: otrzymywania z terminala wejściowego próbek sygnału źródłowego posiadających zawartość widmową; zastosowania transformaty pierwotnej na nakładające się na siebie segmenty próbek w celu wygenerowania wielu zbiorów współczynników widmowych, gdzie transformatą pierwotną jest zmodyfikowana dyskretna transformata kosinusowa i że każdy zbiór współczynników widmowych posiada artefakty aliasingu w dziedzinie czasu i reprezentuje zawartość widmową odpowiedniego segmentu sygnału źródłowego dla zbioru częstotliwości; otrzymywania wielu zbiorów współczynników widmowych reprezentujących tę samą częstotliwość w zbiorze częstotliwości z wielu zbiorów współczynników widmowych i zestawianie wielu zbiorów współczynników widmowych w jeden lub więcej bloków współczynników widmowych, gdzie liczba współczynników widmowych zestawianych w jednym lub wielu blokach jest dostosowywana w zależności od sygnału sterującego długości bloku; zastosowania transformaty wtórnej na jednym lub wielu blokach współczynników widmowych w celu wygenerowania jednego lub więcej zbiorów współczynników transformaty hybrydowej, gdzie transformatą wtórna jest dyskretna transformata kosinusowa stosowana na nienakładających się na siebie blokach współczynników widmowych a długość transformaty wtórnej stosowanej na jednym lub więcej blokach współczynników widmowych jest dostosowywana w zależności od sygnału sterującego długości bloku, oraz zestawiania informacji reprezentujących jeden lub więcej zbiorów współczynników transformacji hybrydowej oraz sygnału sterującego długości bloku w sygnał wyjściowy wysyłany do terminala wyjściowego.

21 20 9. Urządzenie według zastrz. 8, w którym obwód przetwarzania sygnałów jest dostosowany do: generowania miary podobieństwa dla wielkości współczynników widmowych w wielu zbiorach współczynników widmowych; oraz generowania sygnału sterującego długości bloku w zależności od miary podobieństwa. 10. Urządzenie według zastrz. 8 albo 9, w którym obwód przetwarzania sygnałów jest dostosowany do: analizowania próbek sygnału źródłowego w celu wygenerowania sygnału sterującego długości segmentu; oraz zastosowania funkcji okna analizy do segmentu próbek, gdzie kształt lub długość funkcji okna analizy jest dostosowywana w zależności od sygnału sterującego długości segmentu. 11. Urządzenie według zastrz. 10, w którym transformata pierwotna posiada zbiór funkcji bazowych obejmuje obwód przetwarzania sygnałów dostosowuje zbiór funkcji bazowych w zależności od sygnału sterującego długością segmentu. 12. Urządzenie do generowania sygnału wyjściowego zawierające: (a) terminal wejściowy; (b) terminal wyjściowy; oraz (c) obwód przetwarzania sygnałów połączony z terminalem wejściowym i terminalem wyjściowym, gdzie obwód przetwarzania sygnałów jest dostosowany do: otrzymania sygnału wejściowego reprezentującego zawartość widmową sygnału źródłowego; uzyskania z sygnału wejściowego jednego lub więcej zbiorów współczynników transformaty hybrydowej oraz sygnału sterującego długości bloku; zastosowania odwrotnej transformaty wtórnej na jednym lub więcej zbiorach współczynników transformaty hybrydowej w celu wygenerowania jednego lub więcej bloków współczynników widmowych reprezentujących zawartość widmową sygnału źródłowego dla tej samej częstotliwości w zbiorze częstotliwości, gdzie odwrotną transformatą wtórną jest odwrotna dyskretna transformata kosinusowa stosowana na zbiorach współczynników transformaty hybrydowej reprezentujących bloki nienakładających się na siebie współczynników widmowych a długość odwrotnej transformaty wtórnej stosowanej na zbiorach współczynników transformaty hybrydowej jest dostosowana w zależności od sygnału sterującego długości bloku; zestawiania współczynników widmowych w zbiory współczynników widmowych, gdzie każdy zbiór współczynników widmowych posiada artefakty aliasingu w dziedzinie czasu i

22 21 reprezentuje zawartość widmową odpowiedniego segmentu sygnału źródłowego dla wszystkich częstotliwości w zbiorze częstotliwości; zastosowanie odwrotnej transformaty pierwotnej na zbiorach współczynników widmowych w celu wygenerowania segmentów sygnału wyjściowego odpowiadających segmentom sygnału źródłowego, gdzie odwrotną transformatą pierwotną jest odwrotna zmodyfikowana dyskretna transformata kosinusowa oraz odwrotna transformata pierwotna anuluje w znacznym stopniu artefakty aliasingu w dziedzinie czasu a segmenty sygnału wyjściowego wysyłane są do terminala wyjściowego. 13. Urządzenie według zastrz. 12, w którym obwód przetwarzania sygnałów jest dostosowany do: uzyskania sygnału sterującego długością segmentu z sygnału wejściowego; oraz zastosowania funkcji okna syntezy do segmentu sygnału wyjściowego, gdzie kształt lub długość funkcji okna analizy jest dostosowywana w zależności od sygnału sterującego długością segmentu. 14. Urządzenie według zastrz. 13, w którym odwrotna transformata pierwotna posiada zbiór funkcji bazowych a obwód przetwarzania sygnałów dostosowuje zbiór funkcji bazowych w zależności od sygnału sterującego długością segmentu. 15. Nośnik do przenoszenia programu z instrukcjami wykonywalnego przez urządzenie w celu realizacji sposobu generowania sygnału wyjściowego obejmującego: otrzymywanie próbek sygnału źródłowego posiadającego zawartość widmową; zastosowanie transformaty pierwotnej na nakładające się na siebie segmenty próbek w celu wygenerowania wielu zbiorów współczynników widmowych, gdzie transformatą pierwotną jest zmodyfikowana dyskretna transformata kosinusowa a każdy zbiór współczynników widmowych posiada artefakty aliasingu w dziedzinie czasu i reprezentuje zawartość widmową odpowiedniego segmentu sygnału źródłowego dla zbioru częstotliwości; otrzymywanie wielu zbiorów współczynników widmowych reprezentujących tę samą częstotliwość w zbiorze częstotliwości z wielu zbiorów współczynników widmowych i zestawianie wielu zbiorów współczynników widmowych w jeden lub więcej bloków współczynników widmowych, gdzie liczba współczynników widmowych zestawianych w jednym lub wielu blokach jest dostosowywana w zależności od sygnału sterującego długością bloku; zastosowanie transformaty wtórnej na jednym lub wielu blokach współczynników widmowych w celu wygenerowania jednego lub więcej zbiorów współczynników transformaty hybrydowej, gdzie transformatą wtórną jest dyskretna transformata kosinusowa stosowana na nienakładających się na siebie blokach współczynników

23 22 widmowych a długość transformaty wtórnej stosowanej na jeden lub więcej bloków współczynników widmowych jest dostosowywana w zależności od sygnału sterującego długością bloku, oraz zestawianie informacji reprezentujących jeden lub więcej zbiorów współczynników transformacji hybrydowej oraz sygnału sterującego długością bloku w sygnał wyjściowy. 16. Nośnik według zastrz. 15, w którym sposób obejmuje: generowanie miary podobieństwa dla wielkości współczynników widmowych w wielu zbiorach współczynników widmowych; oraz generowanie sygnału sterującego długością bloku w zależności od miary podobieństwa. 17. Nośnik według zastrz. 15 albo 16, w którym sposób obejmuje: analizowanie próbek sygnału źródłowego w celu wygenerowania sygnału sterującego długością segmentu; oraz zastosowanie funkcji okna analizy do segmentu próbek, gdzie kształt lub długość funkcji okna analizy jest dostosowywany w zależności od sygnału sterującego długością segmentu. 18. Nośnik według zastrz. 17, w którym transformata pierwotna posiada zbiór funkcji bazowych a sposób obejmuje dostosowywanie zbioru funkcji bazowych w zależności od sygnału sterującego długością segmentu. 19. Nośnik do przenoszenia programu z instrukcjami wykonywalnego przez urządzenie w celu realizacji sposobu generowania sygnału wyjściowego obejmującego: otrzymanie sygnału wejściowego reprezentującego zawartość widmową sygnału źródłowego; uzyskanie z sygnału wejściowego jednego lub więcej zbiorów współczynników transformaty hybrydowej oraz sygnału sterującego długością bloku; zastosowanie odwrotnej transformaty wtórnej na jednym lub więcej zbiorach współczynników transformaty hybrydowej w celu wygenerowania jednego lub więcej bloków współczynników widmowych reprezentujących zawartość widmową sygnału źródłowego dla tej samej częstotliwości w zbiorze częstotliwości, gdzie odwrotną transformatą wtórną jest odwrotna dyskretna transformata kosinusowa stosowana na zbiorach współczynników transformaty hybrydowej reprezentujących bloki nienakładających się na siebie współczynników widmowych a długość odwrotnej transformaty wtórnej stosowanej na zbiorach współczynników transformaty hybrydowej jest dostosowana w zależności od sygnału sterującego długością bloku;

24 23 zestawianie współczynników widmowych w zbiory współczynników widmowych, gdzie każdy zbiór współczynników widmowych posiada artefakty aliasingu w dziedzinie czasu i reprezentuje zawartość widmową odpowiedniego segmentu sygnału źródłowego dla wszystkich częstotliwości w zbiorze częstotliwości; zastosowanie odwrotnej transformaty pierwotnej na zbiorach współczynników widmowych w celu wygenerowania segmentów sygnału wyjściowego odpowiadających segmentom sygnału źródłowego, gdzie odwrotną transformatą pierwotną jest odwrotna zmodyfikowana dyskretna transformata kosinusowa oraz odwrotna transformata pierwotna anuluje w znacznym stopniu artefakty aliasingu w dziedzinie czasu. 20. Nośnik według zastrz. 19, w którym obejmuje: uzyskanie sygnału sterującego długością segmentu z sygnału wejściowego; oraz zastosowanie funkcji okna syntezy do segmentu sygnału wyjściowego, gdzie kształt lub długość funkcji okna analizy jest dostosowywane w zależności od sygnału sterującego długością segmentu. 21. Nośnik według zastrz. 20, w którym odwrotna transformata pierwotna posiada zbiór funkcji bazowych metoda oraz sposób ten obejmuje dostosowywanie zbioru funkcji bazowych w zależności od sygnału sterującego długością segmentu. Dorota Rzążewska Rzecznik patentowy

25 24 Dorota Rzążewska Rzecznik patentowy

26 25 Dorota Rzążewska Rzecznik patentowy