RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 2603913 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 11.08.11 117498.4 (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 11.06.14 Europejski Biuletyn Patentowy 14/24 EP 2603913 B1 (13) (1) T3 Int.Cl. GL 21/00 (13.01) GL 19/16 (13.01) GL 19/008 (13.01) H03H 17/02 (06.01) H03H 17/06 (06.01) GL 19/02 (13.01) (4) Tytuł wynalazku: Ponowne próbkowanie sygnałów wyjściowych kodeków audio na bazie QMF () Pierwszeństwo: 12.08. US 373126 P (43) Zgłoszenie ogłoszono: 19.06.13 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 13/ (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 28.11.14 Wiadomości Urzędu Patentowego 14/11 (73) Uprawniony z patentu: Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.v., München, DE (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP 2603913 T3 MARKUS LOHWASSER, Hersbruck, DE MANUEL JANDER, Erlangen, DE MAX NEUENDORF, Nürnberg, DE RALF GEIGER, Erlangen, DE MARKUS SCHNELL, Nürnberg, DE MATTHIAS HILDENBRAND, Erlangen, DE TOBIAS CHALUPKA, Heroldsberg, DE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Sebastian Walkiewicz LDS ŁAZEWSKI DEPO I WSPÓLNICY SP.K. ul. Okopowa 8/72 01-042 Warszawa 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).
1 EP 2 603 913 B1 Z-12279/14 Ponowne próbkowanie sygnałów wyjściowych kodeków audio na bazie QMF 3 Opis [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy przetwarzania audio, a zwłaszcza urządzenia i sposobu ponownego próbkowania sygnałów wyjściowych kodeków audio na bazie QMF. [0002] Ze względu na koszty, większość niedrogich urządzeń elektroniki użytkowej audio wykorzystuje przetworniki cyfrowo-analogowe ze stałymi częstotliwościami próbkowania. Ale jeśli urządzenia z funkcjonalnością multimedialną mają wspierać różne rodzaje źródeł audio, proces ponownego próbkowania jest nieunikniony, ponieważ pliki multimedialne mogą być kodowane z użyciem różnych częstotliwości próbkowania, jak również kodeki komunikacyjne stosują różne częstotliwości próbkowania. Wybór różnych częstotliwości próbkowania jest ważną sprawą pod względem punktów operacyjnych różnych kodeków audio i sposobów przetwarzania. Im większa jest różnica częstotliwości wymagających wsparcia, tym bardziej złożone jest dopasowanie częstotliwości próbkowania i zadanie ponownego próbkowania. [0003] Przykładowo, w obecnym modelu referencyjnym MPEG-D USAC (Unified Speech and Audio Coding, format i kodek kompresji audio opracowany przez Moving Picture Experts Group) wykorzystane są pewne nietypowe (nie będące całkowitą wielokrotnością 16000 Hz lub 0 Hz) częstotliwości próbkowania. Te częstotliwości są wynikiem kompromisu dwóch czynników. Po pierwsze, nominalnej częstotliwości próbkowania narzędzia kodowania zintegrowanego ACELP, dla której został specjalnie zaprojektowany, i który, do pewnego stopnia, dyktuje ogólną systemową częstotliwość próbkowania, a po drugie, chęci zwiększenia częstotliwości próbkowania razem z przepływnością w celu umożliwienia kodowania szerszego pasma i/lub do realizacji możliwości skalowania. [0004] Częściowo, nietypowe częstotliwości próbkowania są także pozostałością po systemie AMR-WB+, z którego wykorzystano pewne części. Również, co jest powszechną praktyką w przypadku kodowania audio z niską przepływnością, częstotliwość próbkowania, a tym samym szerokość pasma audio są w znacznym stopniu zmniejszone w punktach operacyjnych USAC o małej przepływności. [000] W szczególności przy niskich przepływnościach USAC, stosowane obecnie częstotliwości próbkowania cechują oba ze wspomnianych powyżej problemów. Nie są one kompatybilne z niedrogimi sprzętowymi przetwornikami D/A (cyfrowo-analogowymi) i wymagają dodatkowego etapu końcowego ponownego próbkowania. Szerokość pasma audio
2 3 jest ograniczona do częstotliwości Nyquista, która jest znacznie poniżej górnej granicy zakresu słuchu ludzkiego. [0006] W celu przystosowania wyjściowej częstotliwości próbkowania jednostki przetwarzania audio, stosowane są dodatkowe moduły ponownego próbkowania, wymagające znacznej ilości dodatkowych zasobów obliczeniowych. Technika wykorzystywana w tym celu nie zmieniła się od dawna i składa się zasadniczo z mieszacza i opcjonalnych modułów próbkowania w górę i w dół. [0007] Celem niniejszego wynalazku jest udostępnienie ulepszonej koncepcji ponownego próbkowania sygnałów audio. Cel niniejszego wynalazku jest osiągnięty przez urządzenie określone w zastrzeżeniu 1, sposób określony w zastrzeżeniu 13 i program komputerowy określony w zastrzeżeniu 14. [0008] Według niniejszego wynalazku, udostępnione jest urządzenie do ponownego próbkowania przetworzonego sygnału audio. Urządzenie zawiera programowalny procesor sygnału audio do przetwarzania sygnału audio zgodnie z różnymi ustawieniami konfiguracji w celu uzyskania przetworzonego sygnału audio, przy czym urządzenie jest przystosowane w taki sposób, że różne ustawienia konfiguracji zapewniają różne częstotliwości próbkowania przetworzonego sygnału audio. Urządzenie ponadto zawiera bank filtrów analizy mający pierwszą liczbę kanałów banku filtrów analizy, bank filtrów syntezy mający drugą liczbę kanałów banku filtrów syntezy i drugi procesor audio, który jest przystosowany do przyjmowania i przetwarzania sygnału audio mającego ustaloną wstępnie częstotliwość próbkowania. [0009] Ponadto, urządzenie zawiera sterownik do sterowania pierwszą liczbą kanałów banku filtrów analizy i drugą liczbą kanałów banku filtrów syntezy zgodnie z ustawieniami konfiguracji wprowadzonymi do programowalnego pierwszego procesora audio, tak że sygnał audio wyprowadzany z banku filtrów syntezy ma ustaloną wstępnie częstotliwość próbkowania lub częstotliwość próbkowania różną od ustalonej wstępnie częstotliwości próbkowania i bliższą ustalonej wstępnie częstotliwości próbkowania, niż częstotliwość próbkowania wejściowego sygnału banku filtrów analizy. [00] Niniejszy wynalazek opiera się na stwierdzeniu, że dzięki zmianie szerokości pasma reprezentacji sygnału w domenie częstotliwości, odpowiedni powstały sygnał w domenie czasu będzie miał inną częstotliwość próbkowania niż w przypadku, gdy nie jest zastosowana zmiana częstotliwości próbkowania w domenie częstotliwości. Operacja zmiany szerokości pasma jest tania, ponieważ może być zrealizowana poprzez usunięcie lub dodanie danych w domenie częstotliwości. [0011] Etap konwersji z domeny częstotliwości z powrotem do domeny czasu musi być zmodyfikowany w celu umożliwienia obsługi różnych szerokości pasma w domenie częstotliwości (długości transformacji).
3 3 [0012] Reprezentacja sygnału w domenie częstotliwości ze zmodyfikowaną szerokością pasma może być również rozszerzona na sposób przetwarzania całego sygnału zamiast ograniczania się do banku filtrów, umożliwiając w ten sposób, aby cały proces wykorzystywał aktualne docelowe właściwości sygnału wyjściowego. [0013] Nawet jeśli nie wszystkie źródła sygnału audio mogą być sprowadzone do jednej wyjściowej częstotliwości próbkowania, redukcja ilości różnych częstotliwości próbkowania już zaoszczędzi wiele zasobów obliczeniowych w danym urządzeniu. [0014] Złożoność banku filtrów jest bezpośrednio związana z jego długością. Jeśli transformacja sygnału w domenie czasu banku filtrów syntezy jest zmodyfikowana dla próbkowania w dół poprzez zmniejszenie długości transformacji, jej złożoność się zmniejszy. Jeśli jest zastosowana dla próbkowania w górę poprzez zwiększenie jej długości transformacji, jej złożoność wzrośnie, ale będzie wciąż znacznie poniżej złożoności wymaganej dla dodatkowego modułu ponownego próbkowania z odpowiednimi właściwościami zniekształceń sygnału. Również ogólne zniekształcenia sygnału będą mniejsze, ponieważ jakiekolwiek dodatkowe zniekształcenia powodowane przez dodatkowy moduł ponownego próbkowania zostaną wyeliminowane. [00] Według przykładu wykonania, bank filtrów analizy jest przystosowany do transformacji wejściowego sygnału banku filtrów analizy reprezentowanego w domenie czasu, na pierwszy sygnał audio w domenie czasowo-częstotliwościowej zawierający wiele pierwszych sygnałów podpasmowych, przy czym liczba pierwszych sygnałów podpasmowych jest równa pierwszej liczbie kanałów banku filtrów analizy. Według tego przykładu wykonania, urządzenie zawiera ponadto moduł dopasowania sygnału, który jest przystosowany do generowania drugiego sygnału audio w domenie czasowo-częstotliwościowej zawierającego wiele sygnałów podpasmowych, z pierwszego sygnału audio w domenie czasowo-częstotliwościowej w oparciu o ustawienia konfiguracji (conf), tak że liczba drugich sygnałów podpasmowych drugiego sygnału audio w domenie czasowo-częstotliwościowej jest równa liczbie kanałów banku filtrów syntezy. Liczba drugich sygnałów podpasmowych drugiego sygnału audio w domenie czasowo-częstotliwościowej jest inna od liczby sygnałów podpasmowych pierwszego sygnału audio w domenie czasowo-częstotliwościowej. Ponadto, bank filtrów syntezy jest przystosowany do transformacji drugiego sygnału audio w domenie czasowoczęstotliwościowej na drugi sygnał audio w domenie czasu, jako sygnał wyjściowy z banku filtrów syntezy. [0016] W innym przykładzie wykonania, moduł dopasowania sygnału może być przystosowany do generowania drugiego sygnału audio w domenie czasowoczęstotliwościowej poprzez generowanie co najmniej jednego dodatkowego sygnału podpasmowego. W kolejnym przykładzie wykonania, moduł dopasowania sygnału jest przystosowany do generowania co najmniej jednego dodatkowego sygnału podpasmowego poprzez przeprowadzenie powielania pasm widmowych w celu wygenerowania co najmniej
4 3 jednego dodatkowego sygnału podpasmowego. W innym przykładzie wykonania, moduł dopasowania sygnału jest przystosowany do generowania sygnału zerowego, jako dodatkowego sygnału podpasmowego. [0017] Według przykładu wykonania, bank filtrów analizy jest bankiem filtrów analizy QMF (Quadrature Mirror Filter, filtr kwadraturowy), a bank filtrów syntezy jest bankiem filtrów syntezy QMF. W alternatywnym przykładzie wykonania, bank filtrów analizy jest bankiem filtrów analizy MDCT (Modified Discrete Cosine Transform, zmodyfikowana dyskretna transformacja kosinusowa) i bank filtrów syntezy jest bankiem filtrów syntezy MDCT. [0018] W przykładzie wykonania, urządzenie może zawierać dodatkowy moduł ponownego próbkowania, który jest przystosowany do przyjmowania sygnału wyjściowego banku filtrów syntezy mającego pierwszą częstotliwość próbkowania syntezy. Dodatkowy moduł ponownego próbkowania może ponownie próbkować sygnał wyjściowy banku filtrów syntezy dla przyjęcia ponownie próbkowanego sygnału wyjściowego mającego drugą częstotliwość próbkowania syntezy. Poprzez połączenie urządzenia według przykładu wykonania i dodatkowego modułu ponownego próbkowania możliwe jest zmniejszenie złożoności zastosowanego modułu ponownego próbkowania. Zamiast zastosowania modułu ponownego próbkowania o dużej złożoności, zastosowane mogą być dwa moduły ponownego próbkowania o niskiej złożoności. [0019] W innym przykładzie wykonania, urządzenie może być przystosowane do dostarczania sygnału banku filtrów syntezy, mającego pierwszą częstotliwość próbkowania do banku filtrów analizy, jako wejściowego sygnału banku filtrów analizy. Dzięki temu, ponownie, zmniejszona może zostać złożoność urządzenia według przykładu wykonania. Zamiast zastosowania banku filtrów analizy i banku filtrów syntezy mających wielką liczbę kanałów banku filtrów analizy i syntezy, liczba kanałów banku filtrów zostanie znacznie zmniejszona. Uzyskuje się to poprzez powtórzenie transformacji analizy i syntezy jeden raz lub większą liczbę razy. Według przykładu wykonania, banki filtrów analizy i syntezy mogą być przystosowane w taki sposób, że liczba kanałów banku filtrów analizy i syntezy może być zmieniana dla każdego cyklu transformacji (jeden cykl transformacji obejmuje etap analizy i etap syntezy). [00] Sterownik może być przystosowany do przyjmowaniaprzyjmowania ustawień konfiguracji obejmujących liczbę indeksową. Ponadto, sterownik może być wtedy przystosowany do wyznaczania częstotliwości próbkowania przetworzonego sygnału audio lub ustalonej wstępnie częstotliwości próbkowania w oparciu o liczbę indeksową i tabelę przeglądową. Według tych przykładów wykonania, nie jest konieczne przesłanie sprecyzowanych liczb kanałów banku filtrów analizy i syntezy w każdych ustawieniach konfiguracji, ale zamiast tego przesyłana jest jedna liczba indeksowa identyfikująca daną konfigurację. Zmniejsza to przepływność wymaganą do transmisji ustawień konfiguracji.
3 [0021] Według przykładu wykonania, sterownik jest przystosowany do wyznaczania pierwszej liczby kanałów banku filtrów analizy lub drugiej liczby kanałów banku filtrów syntezy w oparciu o akceptowalny błąd. W przykładzie wykonania, sterownik może zawierać moduł porównywania błędu do porównywania faktycznego błędu z błędem akceptowalnym. Ponadto, urządzenie może być przystosowane do uzyskania akceptowalnego błędu z ustawień konfiguracji. Według tych przykładów wykonania możliwe jest określenie stopnia dokładności ponownego próbkowania. Można zauważyć, że w pewnych sytuacjach, dokładność ponownego próbkowania może być zmniejszona również dla zmniejszenia, z drugiej strony, złożoności banku filtrów analizy i syntezy i tym samym dla zmniejszenia złożoności obliczeń. [0022] Według innego przykładu wykonania, dostarczone jest urządzenie do upmixu sygnału surround. Urządzenie zawiera bank filtrów analizy do transformacji downmixowanego sygnału w domenie czasu do domeny czasowo-częstotliwościowej, w celu generowania wielu downmixowanych sygnałów podpasmowych. Ponadto, urządzenie zawiera co najmniej dwie jednostki upmixu do upmixu wielu sygnałów podpasmowych w celu uzyskania wielu sygnałów podpasmowych surround. Ponadto, urządzenie zawiera co najmniej dwie jednostki dopasowania sygnału, do dopasowania liczby sygnałów podpasmowych surround. Co najmniej dwie jednostki dopasowania sygnału są przystosowane do przyjmowania pierwszych wielu wejściowych sygnałów podpasmowych surround. Co najmniej dwie jednostki dopasowania sygnału są przystosowane do wyprowadzania drugich wielu wyjściowych sygnałów podpasmowych surround, przy czym liczba pierwszych wielu wejściowych sygnałów podpasmowych surround i liczba drugich wielu wyjściowych sygnałów podpasmowych surround są różne. Ponadto, urządzenie zawiera wiele jednostek banku filtrów syntezy do transformacji wielu wyjściowych sygnałów podpasmowych surround z domeny czasowoczęstotliwościowej do domeny czasu, w celu uzyskania wyjściowych sygnałów podpasmowych surround w domenie czasu. Ponadto, urządzenie zawiera sterownik, który jest przystosowany do przyjmowania ustawień konfiguracji. Sterownik ponadto jest przystosowany do sterowania liczbą kanałów banku filtrów analizy, do sterowania liczbą kanałów jednostek banku filtrów syntezy, do sterowania liczbą pierwszych wielu wejściowych sygnałów podpasmowych surround jednostek dopasowania sygnału i do sterowania liczbą drugich wielu wyjściowych sygnałów podpasmowych surround jednostek dopasowania sygnału w oparciu o odebrane ustawienia konfiguracji. [0023] Korzystne przykłady wykonania niniejszego wynalazku są następnie omawiane w odniesieniu do załączonych figur, na których: Fig. 1 przedstawia urządzenie do przetwarzania sygnału audio według przykładu wykonania, Fig. 2a do 2c przedstawiają transformację próbek w domenie czasu na próbki w domenie czasowo-częstotliwościowej,
6 3 Fig. 3a do 3b przedstawiają transformację próbek w domenie czasowoczęstotliwościowej na próbki w domenie czasu, Fig. 4 przedstawia kolejną ilustrację transformacji próbek w domenie czasowoczęstotliwościowej na próbki w domenie czasu, Fig. przedstawia dwa wykresy ilustrujące bazową koncepcję przykładu wykonania, Fig. 6 przedstawia urządzenie według kolejnego przykładu wykonania, Fig. 7a do 7b przedstawiają tabele przeglądowe według przykładu wykonania, Fig. 8 przedstawia urządzenie według przykładu wykonania wykorzystujące przetwarzanie SBR, Fig. 9 przedstawia urządzenie według innego przykładu wykonania wykorzystujące banki filtrów analizy i syntezy QMF do upmixu sygnału MPEG Surround z ponownie próbkowaną częstotliwością próbkowania według przykładu wykonania, Fig. przedstawia urządzenie według innego przykładu wykonania wykorzystujące przetwarzanie SBR, Fig. 11 przedstawia urządzenie według innego przykładu wykonania zawierające dodatkowy moduł ponownego próbkowania, Fig. 12 przedstawia urządzenie wykorzystujące QMF jako moduł ponownego próbkowania według przykładu wykonania, Fig. 13 przedstawia urządzenie wykorzystujące dodatkowy moduł ponownego próbkowania według przykładu wykonania, Fig. 14 przedstawia urządzenie wykorzystujące QMF jako moduł ponownego próbkowania według innego przykładu wykonania, Fig. przedstawia urządzenie według innego przykładu wykonania, w którym urządzenie jest przystosowane do dostarczania wyjściowego sygnału banku filtrów syntezy do banku filtrów analizy dla przeprowadzenia innego cyklu transformacji, Fig. 16 przedstawia sterownik według innego przykładu wykonania zawierający moduł porównywania błędów, Fig. 17 przedstawia sieć działań ilustrującą sposób wyznaczania liczby kanałów banku filtrów analizy i syntezy, zaś Fig. 18 przedstawia sterownik według kolejnego przykładu wykonania, zawierający moduł porównywania błędów. [0024] Fig. 1 przedstawia urządzenie do przetwarzania sygnału audio według przykładu. Sygnał audio s 0 jest dostarczany do urządzenia. W innym przykładzie wykonania s0 może być strumieniem bitów, w szczególności strumieniem bitów danych audio. Ponadto, urządzenie przyjmuje ustawienia konfiguracji conf. Urządzenie zawiera programowalny pierwszy procesor 1 sygnału audio do przetwarzania sygnału audio s 0 zgodnie z ustawieniami konfiguracji conf w celu uzyskania przetworzonego sygnału audio s 1. Ponadto, urządzenie do przetwarzania sygnału audio jest przystosowane w taki sposób, że różne
7 3 ustawienia konfiguracji conf powodują zastosowanie różnych częstotliwości próbkowania przetworzonego sygnału audio. Urządzenie zawiera ponadto bank filtrów 1 analizy mający pierwsza liczbę c 1 kanałów banku filtrów analizy i bank filtrów 1 syntezy mający drugą liczbę c 2 kanałów banku filtrów syntezy. Ponadto, urządzenie zawiera drugi procesor 140 sygnału audio, który jest przystosowany do przyjmowania i przetwarzania sygnału audio s 2 mającego ustaloną wstępnie częstotliwość próbkowania. Ponadto, urządzenie zawiera sterownik 0 do sterowania pierwszą liczbą c 1 kanałów banku filtrów analizy lub drugą liczbą c 2 kanałów banku filtrów syntezy zgodnie z ustawieniami konfiguracji conf dostarczonymi do programowalnego pierwszego procesora 1 sygnału audio, tak że sygnał audio s 2 wyprowadzany przez bank filtrów 1 syntezy ma ustaloną wstępnie częstotliwość próbkowania lub częstotliwość próbkowania różną od ustalonej wstępnie częstotliwości próbkowania, ale bliższą ustalonej wstępnie częstotliwości próbkowania niż częstotliwość próbkowania wejściowego sygnału s 1 do banku filtrów 1 analizy. [00] Bank filtrów analizy i bank filtrów syntezy mogą być przystosowane w taki sposób, że liczba kanałów analizy i liczba kanałów syntezy są programowalne i że liczby te mogą być wyznaczane przez programowalne parametry. [0026] Na Fig. 2a do 2c przedstawiona jest transformacja próbek w domenie czasu na próbki w domenie czasowo-częstotliwościowej. Lewa strona Fig. 2a przedstawia wiele próbek (przetworzonego) sygnału audio w domenie czasu. Po lewej stronie Fig. 2a, 640 próbek czasowych jest przedstawionych (co najmniej 64 próbki czasowe są oznaczone jako nowe próbki czasowe podczas gdy pozostałych 76 próbek czasowych jest oznaczonych jako stare próbki czasowe). W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 2a, przeprowadzony jest pierwszy etap STFT (Short Time Fourier Transform, krótkookresowa transformacja Fouriera). 76 starych próbek czasowych i 64 nowe próbki czasowe są transformowane do 64 wartości częstotliwości, tj. wygenerowane są 64 wartości próbek podpasmowych. [0027] W kolejnym etapie przedstawionym na Fig. 2b, najstarsze 64 próbki czasowe rozpatrywanych 640 próbek czasowych są usunięte. Zamiast nich, rozpatrywane są 64 nowe próbki czasowe razem, z pozostałymi 76 już uwzględnionymi próbkami czasowymi, dostępnymi w etapie przetwarzania przedstawionym na Fig. 2a. Można to traktować jako przesunięcie przesuwnego okna o długości 640 próbek czasowych, o 64 próbki czasowe, w każdym etapie przetwarzania. Ponownie, również w etapie przetwarzania przedstawionym na Fig. 2b, kolejne 64 próbki podpasmowe są wygenerowane z rozpatrywanych 640 próbek czasowych (76 starych próbek czasowych i 64 nowe próbki czasowe rozpatrywane po raz pierwszy). W ten sposób wygenerowany jest drugi zbiór 64 wartości podpasmowych. Można powiedzieć, że 64 nowe próbki podpasmowe są generowane poprzez uwzględnienie 64 nowych próbek czasowych. [0028] W kolejnym etapie przedstawionym na Fig. 2c, ponownie, przesuwne okno jest przesunięte o 64 próbki czasowe, tj. najstarsze 64 wartości czasowe są usunięte i
8 3 uwzględnione są 64 nowe próbki czasowe. 64 nowe próbki podpasmowe są generowane w oparciu o 76 starych próbek czasowych i 64 nowe próbki czasowe. Jak można zauważyć na Fig. 2c, po prawej stronie, nowy zbiór 64 nowych wartości podpasmowych został wygenerowany poprzez przeprowadzenie STFT. [0029] Proces zilustrowany na Fig. 2a do 2c jest realizowany powtarzalnie w celu generowania dodatkowych próbek podpasmowych z dodatkowych próbek czasowych. [00] Wyjaśniając to w sposób ogólniejszy, 64 próbki czasowe są konieczne do generowania 64 nowych próbek podpasmowych. [0031] W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 2a do 2c, każdy zbiór wygenerowanych próbek podpasmowych reprezentuje próbki podpasmowe dla konkretnego indeksu czasowego w domenie czasowo-częstotliwościowej. Tj. 32-ga próbka czasowa czasowego indeksu j reprezentuje próbkę S[32,j] sygnału w domenie czasowoczęstotliwościowej. Rozpatrując pewien indeks czasowy w domenie czasowoczęstotliwościowej, istnieją 64 wartości podpasmowe dla tego indeksu czasowego, podczas gdy dla każdego punktu czasowego w domenie czasu istnieje najwyżej jedna wartość sygnału. Z drugiej strony, częstotliwość próbkowania każdego z 64 pasm częstotliwości stanowi jedynie 1/64 sygnału w domenie czasu. [0032] Zrozumiałym jest dla znawcy w dziedzinie, że liczba sygnałów podpasmowych, które są generowane przez bank filtrów analizy zależy od liczby kanałów banku filtrów analizy. Przykładowo, bank filtrów analizy może zawierać 16, 32, 96 lub 128 kanałów, tak że 16, 32, 96 lub 128 sygnałów podpasmowych w domenie czasowoczęstotliwościowej może być wygenerowanych z np. 16, 32, 96 lub 128 próbek czasowych. [0033] Fig. 3a do 3b przedstawiają transformację próbek w domenie czasowoczęstotliwościowej na próbki w domenie czasu. [0034] Lewa strona Fig. 3a przedstawia wiele zbiorów próbek podpasmowych w domenie czasowo-częstotliwościowej. Mówiąc dokładniej, każdy podłużny prostokąt na Fig. 3a reprezentuje wiele z 64 próbek podpasmowych w domenie czasowo-częstotliwościowej. Przesuwne okno w domenie czasowo-częstotliwościowej pokrywa indeksów czasowych, z których każdy zawiera 64 próbki podpasmowe w domenie czasowo-częstotliwościowej. Poprzez przeprowadzenie ISTFT (odwrotna krótkookresowa transformacja Fouriera), wygenerowane są 64 próbki czasowe z rozpatrywanych ( razy 64) próbek podpasmowych, jak to przedstawiono na Fig. 3a, po prawej stronie. [003] W kolejnym etapie przetwarzania zilustrowanym na Fig. 3b, najstarszy zbiór 64 wartości podpasmowych jest usunięty. Zamiast niego, przesuwne okno pokrywa teraz nowy zbiór 64 wartości podpasmowych mających inny indeks czasowy w domenie czasowoczęstotliwościowej. 64 nowe próbki czasowe są generowane w domenie czasu z rozpatrywanych 640 próbek podpasmowych (76 starych próbek podpasmowych i 64 nowe próbki podpasmowe uwzględnione po raz pierwszy). Fig. 3b, po prawej stronie, ilustruje
9 3 sytuację w domenie czasu. Fig. 3b przedstawia 64 stare próbki czasowe wygenerowane poprzez przeprowadzenie ISTFT, jak pokazano na Fig. 3a, które są przedstawione razem z 64 nowymi próbkami czasowymi wygenerowanymi w etapie przetwarzania z Fig. 3b. [0036] Proces zilustrowany na Fig. 3a do 3b jest realizowany powtarzalnie w celu generowania dodatkowych próbek czasowych z dodatkowych próbek podpasmowych. [0037] Wyjaśniając koncepcję banku filtrów 1 syntezy bardziej ogólnie, 64 nowe próbki podpasmowe w domenie czasowo-częstotliwościowej są potrzebne do wygenerowania 64 nowych próbek czasowych w domenie czasu. [0038] Dla znawcy w dziedzinie jest zrozumiałym, że liczba próbek czasowych które są generowane przez bank filtrów syntezy zależy od licznych kanałów banku filtrów syntezy. Przykładowo, bank filtrów syntezy może zawierać 16, 32, 96 lub 128 kanałów, tak że odpowiednio 16, 32, 96 lub 128 próbek czasowych w domenie czasu może być generowanych z np. 16, 32, 96 lub 128 próbek podpasmowych w domenie czasowo-częstotliwościowej. [0039] Fig. 4 przedstawia inną ilustrację ukazującą transformację próbek w domenie czasowo-częstotliwościowej na próbki w domenie czasu. W każdym etapie przetwarzania, uwzględniane są dodatkowe 64 próbki podpasmowe (tj. 64 próbki podpasmowe następnego indeksu czasowego w domenie czasowo-częstotliwościowej). Uwzględniając ostatnie 64 próbki podpasmowe, wygenerować można 64 nowe próbki czasowe. Częstotliwość próbkowania sygnału w domenie czasu wynosi 64 razy częstotliwość próbkowania każdego z 64 sygnałów podpasmowych. [0040] Fig. przedstawia dwa wykresy ukazujące bazową koncepcję przykładu wykonania. Górna część Fig. przedstawia wiele próbek podpasmowych sygnału w domenie czasowo-częstotliwościowej. Oś odciętych reprezentuje czas. Oś rzędnych reprezentuje częstotliwość. Fig. różni się od Fig. 4 tym, że dla każdego indeksu czasowego, sygnał w domenie czasowo-częstotliwościowej zawiera trzy dodatkowe próbki podpasmowe (oznaczone x ). Tj. dodane zostały trzy dodatkowe podpasma, tak że sygnał w domenie czasowoczęstotliwościowej zawiera nie tylko 64 sygnały podpasmowe, ale teraz zawiera 67 sygnałów podpasmowych. Wykres przedstawiony na dole Fig. ilustruje próbki czasowe tego samego sygnału w domenie czasu po przeprowadzeniu ISTFT. Ponieważ dodano 3 podpasma w domenie czasowo-częstotliwościowej, 67 dodatkowych próbek danego indeksu czasowego w domenie czasowo-częstotliwościowej może być użytych do generowania 67 nowych próbek czasowych sygnału audio w domenie czasu. Ponieważ 67 nowych próbek czasowych zostało wygenerowanych w domenie czasu z użyciem 67 dodatkowych próbek podpasmowych pojedynczego indeksu czasowego w domenie czasowo-częstotliwościowej, częstotliwość próbkowania sygnału audio s 2 w domenie czasu, wyprowadzonego przez bank filtrów 1 syntezy wynosi 67 razy częstotliwość próbkowania każdego z sygnałów podpasmowych. Jak można zauważyć powyżej, wykorzystanie 64 kanałów w banku filtrów 1 analizy prowadzi do częstotliwości próbkowania każdego sygnału podpasmowego 1/64 częstotliwości próbkowania
3 przetworzonego sygnału audio s 1 dostarczonego do banku filtrów 1 analizy. Rozpatrując bank filtrów 1 analizy i bank filtrów 1 syntezy razem, bank filtrów 1 analizy zawierający 64 kanały i bank filtrów 1 syntezy zawierający 67 kanałów prowadzą do częstotliwości próbkowania sygnału s 2 wyprowadzanego przez bank filtrów syntezy, 67/64 razy częstotliwość próbkowania sygnału audio s 1 wprowadzonego do banku filtrów 1 analizy. [0041] Wyprowadzona może zostać następująca koncepcja. Rozpatrzmy (przetworzony) sygnał audio s 1, który jest dostarczony do banku filtrów 1 analizy. Przyjmując że bank filtrów zawiera c 1 kanałów i przyjmując ponadto, że częstotliwość próbkowania przetworzonego sygnału audio wynosi sr 1, częstotliwość próbkowania każdego sygnału podpasmowego wynosi sr 1 /c 1. Przyjmując ponadto, że bank filtrów syntezy ma c 2 kanałów i przyjmując, że częstotliwość próbkowania każdego sygnału podpasmowego wynosi sr subband, częstotliwość próbkowania sygnału audio s 2 wyprowadzonego przez bank filtrów 1 syntezy wynosi c 2 sr subband. Oznacza to, że sygnał audio wyprowadzany przez bank filtrów 1 syntezy wynosi c 2 /c 1 sr 1. Wybór c 2 innego od c 1 oznacza, że częstotliwość próbkowania sygnału audio s 2 wyprowadzanego przez bank filtrów 1 syntezy może być ustawiona inaczej od częstotliwości próbkowania sygnału audio wprowadzanego do banku filtrów 1 analizy. [0042] Wybór c 2 innego od c 1 oznacza nie tylko, że liczba kanałów banku filtrów analizy różni się od liczby kanałów banku filtrów syntezy. Ponadto, liczba sygnałów podpasmowych generowanych przez bank filtrów 1 analizy przez STFT różni się od liczby sygnałów podpasmowych jakie są potrzebne podczas przeprowadzania ISFTF przez bank filtrów 1 syntezy. [0043] Wyróżnić można trzy różne sytuacje. [0044] Jeśli c 1 jest równe c 2, liczba sygnałów podpasmowych, jakie są generowane przez bank filtrów 1 analizy jest równa liczbie sygnałów podpasmowych potrzebnych w banku filtrów 1 syntezy dla przeprowadzenia ISTFT. Nie jest konieczne dopasowanie podpasmowe. [004] Jeśli c 2 jest mniejsze od c 1, liczba sygnałów podpasmowych generowanych przez bank filtrów 1 analizy jest większa od liczby sygnałów podpasmowych potrzebnych w banku filtrów 1 syntezy dla przeprowadzenia syntezy. Według przykładu wykonania, sygnały podpasmowe o najwyższej częstotliwości mogą zostać usunięte. Przykładowo, jeśli bank filtrów 1 analizy generuje 64 sygnały podpasmowe i jeśli bank filtrów 1 syntezy potrzebuje tylko 61 sygnałów podpasmowych, trzy sygnały podpasmowe o najwyższej częstotliwości mogą zostać usunięte. [0046] Jeśli c 2 jest większe od c 1, liczba sygnałów podpasmowych generowanych przez bank filtrów 1 analizy jest mniejsza od liczby sygnałów podpasmowych potrzebnych w banku filtrów 1 syntezy do przeprowadzenia syntezy. Według przykładu wykonania, dodatkowe sygnały podpasmowe mogą być generowane przez dodanie sygnałów zerowych,
11 jako dodatkowych sygnałów podpasmowych. Sygnał zerowy jest sygnałem, w którym wartości amplitudy każdej próbki podpasmowej są równe zeru. [0047] Według innego przykładu wykonania, dodatkowe sygnały podpasmowe mogą być generowane przez dodanie pseudo losowych sygnałów podpasmowych, jako dodatkowych sygnałów podpasmowych. Pseudo losowy sygnał podpasmowy jest sygnałem, w którym wartości każdej próbki podpasmowej zawierają dane pseudo losowe, przy czym dane pseudo losowe muszą być wyznaczone pseudo losowo z dozwolonego zakresu wartości. Przykładowo, pseudo losowo wybrane wartości próbki muszą być mniejsze od minimalnej wartości amplitudy, a wartości faz próbki muszą się mieścić w zakresie od 0 do 2π (włącznie). [0048] W innym przykładzie wykonania, dodatkowe sygnały podpasmowe mogą być wygenerowane przez kopiowanie wartości próbek najwyższego sygnału podpasmowego i użycie ich jako wartości próbek dodatkowych sygnałów podpasmowych. W innym przykładzie wykonania wartości faz najwyższego podpasma są kopiowane i użyte jako wartości próbek dla podpasma dodatkowego, podczas gdy wartości amplitud sygnału najwyższego podpasma są mnożone przez współczynnik ważenia, np. w celu zmniejszenia ich wagi i są wtedy użyte jako wartości amplitud próbek podpasmowych dodatkowego sygnału podpasmowego. Przykładowo, wszystkie wartości amplitud w dodatkowym sygnale podpasmowym mogą być mnożone przez współczynnik ważenia 0,9. Jeśli potrzebne są dwa dodatkowe sygnały podpasmowe, wartości amplitud sygnału najwyższego podpasma mogą być mnożone przez współczynnik ważenia 0,9 w celu wygenerowania dodatkowego sygnału podpasmowego, podczas gdy wszystkie wartości amplitud mogą być mnożone przez współczynnik ważenia 0,8 w celu wygenerowania drugiego dodatkowego sygnału podpasmowego. [0049] Większość wysoko wydajnych kodeków audio wykorzystuje parametryczne wzbogacanie sygnału, które z kolei często wykorzystuje QMF (np. MPEG-4 HE-AAC), w których również może być wykorzystana koncepcja proponowana w opisanych powyżej przykładach wykonania. Kodeki na bazie QMF typowo wykorzystują N nominal = 64 pasmową strukturę filtra wielofazowego do konwersji podpasm do sygnału wyjściowego w domenie czasu o nominalnej częstotliwości próbkowania f s,nominal. Poprzez zmianę liczby pasm wyjściowych, poprzez dodanie podpasm zawierających sygnał zerowy lub usunięcie niektórych z wyższych pasm (które i tak mogą być puste), wyjściowa częstotliwość próbkowania f s może być zmieniona w krokach Δf s, jak pokazano poniżej, 3 co prowadzi do ogólnej wyjściowej częstotliwości próbkowania f s :
12 3 [000] Zamiast dodania dodatkowego konwertera częstotliwości próbkowania, funkcjonalność może być wbudowana do już istniejącego filtra syntezy QMF. [001] Zwiększenia obciążenia jest niższe niż w przypadku konwertera częstotliwości próbkowania o porównywalnej dokładności, ale stosunek częstotliwości próbkowania nie może być dowolny. Zasadniczo, jest on wyznaczony przez stosunek liczby pasm użytych w analizie banku filtrów analizy QMF i syntezy QMF. Ogólnie, korzystnym jest użycie liczby pasm wyjściowych, która umożliwia szybkie obliczenia QMF syntezy, np. 60, 72, 80, 48, [002] W ten sam sposób, w jaki może być zmieniona częstotliwość próbkowania z zastosowaniem QMF, dopasowana może być częstotliwość próbkowania kodeka sygnału audio, który wykorzystuje inny rodzaj banku filtrów, na przykład MDCT (zmodyfikowana dyskretna transformacja kosinusowa). [003] Fig. 6 przedstawia urządzenie według przykładu wykonania. Urządzenie zawiera moduł 1 dopasowania sygnału. Bank filtrów 1 analizy jest przystosowany do transformacji sygnału wejściowego s 1 banku filtrów analizy reprezentowanego w domenie czasu na pierwszy sygnał w domenie czasowo-częstotliwościowej zawierający wiele, np. 3 pierwsze sygnały podpasmowe s 11, s 12, s 13. Liczba pierwszych sygnałów podpasmowych jest równa pierwszej liczbie c 1 kanałów banku filtrów analizy, [004] Moduł 1 dopasowania sygnału jest przystosowany do generowania drugiego sygnału audio w domenie czasowo-częstotliwościowej z pierwszego sygnału audio w domenie czasowo-częstotliwościowej w oparciu o ustawienia konfiguracji conf. Drugi sygnał audio w domenie czasowo-częstotliwościowej zawiera wiele, np. 4 drugie sygnały podpasmowe s 21, s 22, s 23, s 24. Drugi sygnał audio w domenie czasowo-częstotliwościowej jest generowany w taki sposób, że liczba drugich sygnałów podpasmowych jest równa liczbie c 2 kanałów banku filtrów analizy. Liczba drugich sygnałów podpasmowych drugiego sygnału audio w domenie czasowo-częstotliwościowej może być różna od liczby sygnałów podpasmowych pierwszego sygnału audio w domenie czasowo-częstotliwościowej. Stąd, może istnieć potrzeba dopasowania liczby sygnałów podpasmowych, np. zgodnie z jednym z opisanych wyżej sposobów. [00] Bank filtrów 1 syntezy jest przystosowany do transformacji drugiego sygnału audio w domenie czasowo-częstotliwościowej na sygnał audio w domenie czasu, jako sygnał audio s 2 wyprowadzany przez bank filtrów 1 syntezy. [006] Jednak w innych przykładach wykonania, moduł 1 dopasowania sygnału może nie być obecny. Jeśli bank filtrów 1 analizy dostarcza więcej kanałów niż wymaga bank filtrów 1 syntezy, bank filtrów 1 syntezy może sam usunąć kanały, które nie są potrzebne. Ponadto, bank filtrów 1 syntezy może być skonfigurowany do użycia zerowych
13 3 sygnałów podpasmowych lub sygnału zawierającego dane pseudo losowe, jeśli liczba sygnałów podpasmowych dostarczonych przez bank filtrów 1 analizy jest mniejsza od liczby kanałów banku filtrów syntezy. [007] Urządzenie według przykładu wykonania jest szczególnie odpowiednie do przystosowywania do różnych sytuacji. Przykładowo, pierwszy procesor audio 1 może wymagać przetwarzania sygnału audio s 0 w taki sposób, że przetworzony sygnał audio s 1 ma pierwszą częstotliwość próbkowania sr 1 w jednej sytuacji i w taki sposób, że przetworzony sygnał audio s 1 ma drugą częstotliwość próbkowania sr 1, która jest różna od pierwszej częstotliwości próbkowania, w drugiej sytuacji. Przykładowo, pierwszy procesor audio 1 może wykorzystywać narzędzie dekodowania ACELP (algorytm kodowania mowy opracowany przez VoiceAge Corporation) działające z pierwszą częstotliwością próbkowania np. 16000 Hz, podczas gdy w innej sytuacji pierwszy procesor audio może wykorzystać dekoder AAC (zaawansowane kodowanie audio), np. mający częstotliwość próbkowania 48000 Hz. Ponadto może pojawić się sytuacja, w której pierwszy procesor audio wykorzystuje dekoder AAC, który przełącza się między różnymi częstotliwościami próbkowania. Lub pierwszy procesor 1 sygnału może być przystosowany do przełączania między pierwszym sygnałem audio s 1 mającym pierwszą częstotliwość próbkowania sr 1 i drugim sygnałem audio s 1, będącym sygnałem MPEG Surround mającym częstotliwość próbkowania sr 1. [008] Ponadto, konieczne może być dostarczenie sygnału audio do drugiego procesora 140 sygnału mającego pewną wstępnie ustaloną częstotliwość próbkowania sr 2. Przykładowo, wykorzystywany przetwornik cyfrowo analogowy może wymagać pewnej częstotliwości próbkowania. W tym wypadku, drugi procesor 140 sygnału może zawsze działać ze stałą drugą częstotliwością próbkowania sr 2. Jednak w innych wypadkach, częstotliwości próbkowania sygnału audio s 2 w drugim procesorze 140 sygnału mogą się zmieniać w trakcie działania. Przykładowo, w pierwszym wypadku, drugi procesor 140 sygnału audio może się przełączać między pierwszym, niskiej jakości przetwornikiem audio D/A (cyfrowo analogowym) wspierającym względnie niską przepływność np. 24000 Hz, zaś w innych sytuacjach drugi procesor 140 sygnału audio może wykorzystywać drugi przetwornik D/A mający częstotliwość próbkowania np. 96000 Hz. Przykładowo, w sytuacjach, w których oryginalna częstotliwość próbkowania przetworzonego sygnału audio sr 2 przetworzonego przez pierwszy procesor 1 sygnału audio ma względnie niską częstotliwość próbkowania np. 4000 Hz, może nie być koniecznym wykorzystanie wysokiej jakości przetwornika D/A, co wymaga mniejszych zasobów obliczeniowych. Stąd cennym jest dostarczenie urządzenia z regulowaną częstotliwością próbkowania. [009] Według przykładu wykonania, udostępnione jest urządzenie, które zawiera sterownik 0, który steruje pierwszą liczbą c 1 kanałów banku filtrów analizy i drugą liczbą c 2 kanałów banku filtrów syntezy, zgodnie z ustawieniami konfiguracji conf, dostarczonymi do programowalnego pierwszego procesora 1 sygnału audio, tak że sygnał audio
14 3 wyprowadzany przez bank filtrów 1 syntezy ma ustaloną wstępnie częstotliwość próbkowania sr 2, lub częstotliwość próbkowania sr 2 różną od ustalonej wstępnie częstotliwości próbkowania sr 2, ale bliższą ustalonej wstępnie częstotliwości próbkowania sr 2, niż częstotliwość próbkowania sr 1 przetworzonego wejściowego sygnału s 1 banku filtrów 1 analizy. [0060] W przykładzie wykonania ustawienia konfiguracji mogą zawierać precyzyjną informację o pierwszej częstotliwości próbkowania sr 1 i/lub drugiej częstotliwości próbkowania sr 2. Przykładowo, ustawienia konfiguracji mogą wyraźnie określać, że pierwsza częstotliwość próbkowania sr 1 jest ustawiona na 9000 Hz i że druga częstotliwość próbkowania sr 2 jest ustawiona na 24000 Hz. [0061] Jednak w innym przykładzie wykonania, ustawienia konfiguracji conf mogą nie określać wyraźnie częstotliwości próbkowania. Zamiast tego, określona może być liczba indeksowa, którą sterownik może użyć do wyznaczenia pierwszej sr 1 i/lub drugiej sr 2 częstotliwości próbkowania. [0062] W przykładzie wykonania, ustawienia konfiguracji conf mogą być dostarczone przez dodatkową jednostkę (niepokazaną) do sterownika w czasie rzeczywistym. Przykładowo, dodatkowa jednostka może określać w ustawieniach konfiguracji conf, czy użyty jest dekoder ACELP, czy dekoder AAC. [0063] W alternatywnym przykładzie wykonania, ustawienia konfiguracji conf nie są dostarczone w czasie rzeczywistym przez dodatkową jednostkę, ale ustawienia konfiguracji conf są zapisane raz, tak że są stale dostępne dla sterownika 0. Ustawienia konfiguracji conf pozostają wtedy niezmienione przez dłuższy okres czasu. [0064] Zależnie od tego ustalenia, dodatkowa jednostka może wysłać do sterownika określone częstotliwości próbkowania, zawarte w ustawieniach konfiguracji conf. [006] W alternatywnym przykładzie wykonania, dodatkowa jednostka wysyła ustawienia konfiguracji conf, które wskazują czy istnieje pierwsza sytuacja (poprzez wysłanie wartości 0 indeksu wskazującej, że użyty został dekoder ACELP, lub przez wysłanie wartości T indeksu, wskazującej, że użyty został dekoder AAC). Wyjaśniono to w odniesieniu do Fig. 7a i 7b. [0066] Fig. 7a i 7b przedstawiają dostępne dla sterownika tabele przeglądowe według przykładu wykonania. Przykładowo, tabela przeglądowa może być wstępnie ustaloną tabelą przeglądową przechowywaną w sterowniku, jako tabela stała. W innym przykładzie wykonania tabela przeglądowa może być dostarczona, jako informacja meta danych z jednostki dodatkowej. Gdy na przykład informacja w tabeli przeglądowej jest przesłana tylko raz na dłuższy okres czasu, wartość indeksu określająca bieżące ustawienia częstotliwości próbkowania jest aktualizowana częściej. [0067] Fig. 7a przedstawia prostą tabelę przeglądową zapewniającą rozdzielczość pojedynczej częstotliwości próbkowania, w przykładzie wykonania z Fig. 7a określona jest
częstotliwość próbkowania pierwszego procesora 1 sygnału audio. Poprzez odebranie wartości indeksu zawartej w pierwszych ustawieniach konfiguracji conf, sterownik 0 jest zdolny do wyznaczenia częstotliwości próbkowania przetworzonego sygnału audio s 1, przetworzonego przez pierwszy procesor 1 sygnału audio. W tabeli przeglądowej z Fig. 7a nie jest dostępna informacja o drugiej częstotliwości próbkowania sr 2. W przykładzie wykonania, druga częstotliwość próbkowania jest stałą częstotliwością próbkowania i jest dostępna sterownikowi 0. W innym przykładzie wykonania, druga częstotliwość próbkowania jest wyznaczona poprzez wykorzystanie innej tabeli przeglądowej, podobnej do tabeli przeglądowej przedstawionej na Fig. 7a. [0068] Fig. 7b przedstawia tabelę przeglądową, która zawiera informację o pierwszej częstotliwości próbkowania sr 1 przetworzonego sygnału audio s 1, jak również drugiej częstotliwości próbkowania sr 2 sygnału audio s 2, obliczonej przez bank filtrów syntezy. Jednostka dodatkowa przesyła ustawienia konfiguracji conf zawierające wartość indeksu do sterownika 0. Sterownik 0 znajduje wartość indeksu w tabeli przeglądowej z Fig. 7b i w ten sposób wyznacza pierwszą pożądaną częstotliwość próbkowania przetworzonego sygnału audio s 1 i drugą pożądaną częstotliwość próbkowania sr 2 sygnału audio s 2 wygenerowanego przez bank filtrów 140 syntezy. [0069] Fig. 8 przedstawia połączenie opisanych powyżej koncepcji z przetwarzaniem SBR. Jeśli pasmo syntezy QMF jest częścią modułu SBR, funkcjonalność ponownego próbkowania może być zintegrowana z systemem. W szczególności, możliwe jest wtedy przesłanie parametrów SBR w celu rozszerzenia aktywnego zakresu SBR poza zwyczajowy 2 :1 lub 4 :1 stosunek częstotliwości próbkowania, poprzez odpowiedni dobór właściwego M lub N z banków filtrów QMF, zwiększając w ten sposób stopnie swobody ogólnej właściwości ponownego próbkowania (patrz Fig. 8). [0070] Przykładowo, jeśli liczba pasm syntezy jest wyższa niż 64, nie muszą one być koniecznie wypełnione zerami. Zamiast tego, zakres transpozycji SBR może być również rozszerzony w celu wykorzystania tego zakresu wyższych częstotliwości. [0071] Na Fig. 8, powstała wyjściowa częstotliwość próbkowania QMF wynosi: 3 [0072] Na przykład w przypadku operacyjnego punktu testowego USAC 8 kbps, wewnętrzna częstotliwość próbkowania f s,core typowo jest wybrana w wartości 9,6 khz. Zachowując bank filtrów analizy QMF z M = 32 pasm, w syntezie może być zastosowany bank filtrów QMF z N = 80 pasm. Prowadzi to do wyjściowej częstotliwości próbkowania
16 3 [0073] W ten sposób, potencjalna szerokość pasma audio jaka jest objęta przez SBR może zostać zwiększona do 12 khz. Jednocześnie potencjalny etap końcowego ponownego próbkowania do wygodnej częstotliwości próbkowania 48 khz może być wprowadzony dosyć tanio, ponieważ pozostały stosunek częstotliwości próbkowania jest prostą relacją 1 :2. [0074] Przewidywać można wiele dalszych kombinacji, które zapewniają szeroki (szerszy) zakres SBR, zachowując możliwość działania kodera rdzeniowego z nieco niezwykłą lub nietypową częstotliwością próbkowania. [007] Fig. 9 przedstawia urządzenie według innego przykładu wykonania, wykorzystujące banki filtrów analizy i syntezy QMF do upmixu sygnału MPEG Surround z ponownie próbkowaną częstotliwością próbkowania według przykładu wykonania. W celach ilustracyjnych, bank filtrów analizy jest przedstawiony jako generujący tylko 3 sygnały podpasmowe z wprowadzonego sygnału, a każdy z banków filtrów syntezy QMF jest przedstawiony, jako przekształcający sygnał w domenie czasowo-częstotliwościowej, zawierający tylko cztery sygnały podpasmowe z powrotem do domeny czasu. Jednak należy zauważyć, że w innych przykładach wykonania bank filtrów analizy może na przykład zawierać 4 kanałów, a bank filtrów syntezy może odpowiednio zawierać na przykład 60 kanałów. [0076] Na Fig. 9 downmixowany sygnał audio s 1 jest dostarczony do banku filtrów 9 analizy QMF. Bank filtrów 9 analizy QMF przekształca downmixowany sygnał audio w domenie czasu do domeny czasowo-częstotliwościowej w celu uzyskania trzech (downmixowanych) sygnałów podpasmowych s 11, s 12, s 13. Trzy downmixowane sygnały podpasmowe s 11, s 12, s 13 są następnie dostarczane odpowiednio do trzech jednostek 921, 922, 923 upmixu. Każda z jednostek 921, 922, 923 upmixu generuje pięć sygnałów podpasmowych surround jako odpowiednio lewy, prawy, środkowy, lewy surround i prawy surround sygnał podpasmowy. Trzy generowane lewe sygnały podpasmowe są następnie dostarczone do lewego modułu 931 dopasowania sygnału dla lewych sygnałów podpasmowych. Moduł 931 dopasowania sygnału lewego generuje cztery lewe sygnały podpasmowe z trzech lewych sygnałów podpasmowych surround i dostarcza je do lewego banku filtrów 941 syntezy, który przekształca sygnały podpasmowe z domeny czasowo-częstotliwościowej do domeny czasu w celu generowania lewego kanału s 21 sygnału surround w domenie czasu. W ten sam sposób, prawy moduł 932 dopasowania sygnału i prawy bank filtrów 942 syntezy są wykorzystane do generowania prawego kanału s 22, środkowy moduł 933 dopasowania sygnału i środkowy bank filtrów 943 syntezy są wykorzystane do generowania środkowego kanału s 23, lewy moduł 934 dopasowania sygnału surround i lewy bank filtrów 944 syntezy surround są wykorzystane do generowania lewego kanału surround s 24, a prawy moduł 93 dopasowania sygnału surround i
17 3 prawy bank filtrów 94 syntezy surround są wykorzystane do generowania prawego kanału surround s sygnału surround w domenie czasu. [0077] Sterownik (90) odbiera ustawienia konfiguracji conf i jest przystosowany do sterowania liczbą kanałów banku filtrów 9 analizy w oparciu o odebrane ustawienia konfiguracji conf. Sterownik ponadto jest przystosowany do sterowania liczbą kanałów jednostek 941, 942, 943, 944, 94 banku filtrów syntezy, liczbą pierwszych wielu wejściowych sygnałów podpasmowych surround jednostek 931, 932, 933, 934, 93 modułu dopasowania sygnału i liczbą drugich wielu wyjściowych sygnałów podpasmowych surround jednostek 931, 932, 933, 934, 93 modułu dopasowania sygnału w oparciu o odebrane ustawienia konfiguracji conf. [0078] Fig. przedstawia urządzenie według innego przykładu wykonania. Przykład wykonania z Fig. różni się od przykładu wykonania z Fig. 8 tym, że moduł 1 dopasowania sygnału zawiera ponadto moduł 128 powielania pasm widmowych do przeprowadzania powielania pasm widmowych (SBR, spectral band replication) sygnałów podpasmowych pozyskanych z banku filtrów 1 analizy w celu uzyskania dodatkowych sygnałów podpasmowych. [0079] Konwencjonalnie, poprzez przeprowadzenie powielania pasm widmowych wiele sygnałów podpasmowych jest "powielonych w taki sposób, że liczba sygnałów podpasmowych pozyskanych poprzez powielanie pasm widmowych jest dwukrotnością lub czterokrotnością liczby sygnałów podpasmowych dostępnych do powielania pasm widmowych. W konwencjonalnym powielaniu pasm widmowych (SBR) liczba dostępnych sygnałów podpasmowych jest powielona w taki sposób, że np. powielone są 32 sygnały podpasmowe (powstałe z transformacji banku filtrów analizy) i w taki sposób, że 64 sygnały podpasmowe są dostępne dla etapu syntezy. Sygnały podpasmowe są powielone w taki sposób, że dostępne sygnały podpasmowe tworzą dolne sygnały podpasmowe, podczas gdy powielone widmowo sygnały podpasmowe z wyższych sygnałów podpasmowych znajdują się w wyższym zakresie częstotliwości, niż już dostępne sygnały podpasmowe. [0080] Według przykładu wykonania przedstawionego na Fig., dostępne sygnały podpasmowe są powielone w taki sposób, że liczba sygnałów podpasmowych powstałych w wyniku operacji SBR nie musi być całkowitą wielokrotnością (lub tą samą liczbą) powielonych sygnałów podpasmowych. Przykładowo, 32 sygnały podpasmowe mogą być powielone w taki sposób, że pozyskuje się nie 32 dodatkowe sygnały podpasmowe, ale na przykład pozyskuje się 36 dodatkowych sygnałów podpasmowych i łącznie dostępnych jest na przykład 68 zamiast 64 sygnałów podpasmowych z syntezy. Bank filtrów 1 syntezy według przykładu wykonania z Fig. jest dopasowany do przetwarzania 68 kanałów zamiast 64 kanałów. [0081] Według przykładu wykonania przedstawionego na Fig., liczba kanałów, które są powielone za pomocą powielania pasm widmowych i liczba kanałów, które mogą być powielone jest regulowana w taki sposób, że liczba powielonych kanałów nie musi być
18 3 całkowitą wielokrotnością (lub tą samą liczbą) kanałów użytych w operacji powielania pasm widmowych. W przykładzie wykonania z Fig., sterownik nie tylko steruje liczbą kanałów banku filtrów 140 syntezy, ale także steruje liczbą kanałów, które mają być powielane w operacji powielania pasm widmowych. Przykładowo, jeśli sterownik ustali, że bank filtrów 1 analizy ma c 1 kanałów, a bank filtrów syntezy ma c 2 kanałów (c 2 >c 1 ), liczba dodatkowych kanałów, które muszą być pozyskane w operacji powielania pasm widmowych wynosi c 2 -c 1. [0082] Jeśli c 2 >2 c 1 powstaje pytanie, jak wygenerować dodatkowe sygnały podpasmowe w kontekście powielania pasm widmowych. Według przykładu wykonania zerowy sygnał podpasmowy (wartości amplitud wszystkich próbek podpasmowych są zerowe) może być dodany do każdego dodatkowego wymaganego sygnału podpasmowego. W innym przykładzie wykonania użyte są dane pseudolosowe, jako wartości próbek dodatkowych sygnałów podpasmowych, które mają być generowane. W kolejnym przykładzie wykonania, najwyższy sygnał podpasmowy powstały w operacji powielania pasm widmowych jest sam powielony. Przykładowo, wartości amplitud najwyższych sygnałów podpasmowych są zduplikowane w celu utworzenia wartości amplitud dodatkowego jednego i/lub większej liczby sygnałów podpasmowych. Wartości amplitud mogą być mnożone przez współczynnik ważenia. Przykładowo, każda z wartości amplitudy pierwszego dodatkowego sygnału podpasmowego może być mnożona przez 0,9. Każda z wartości amplitudy drugiego sygnału podpasmowego może być mnożona przez 0,90 itd. [0083] W kolejnym przykładzie wykonania, powielanie pasm widmowych jest rozszerzone w celu generowania dodatkowych sygnałów podpasmowych. Informacja o obwiedni widmowej może być użyta do generowania dodatkowych sygnałów podpasmowych z dostępnych niższych sygnałów podpasmowych. Informacja o obwiedni widmowej może być użyta do pozyskania współczynników ważenia użytych do mnożenia przez nie wartości amplitudy dolnych sygnałów podpasmowych rozpatrywanych w operacji powielania pasm widmowych dla generowania dodatkowego sygnału podpasmowego. [0084] Fig. 11 przedstawia urządzenie według innego przykładu wykonania. Urządzenie różni się od urządzenia przedstawionego na Fig. 1 tym, że urządzenie z Fig. 11 ponadto zawiera dodatkowy moduł 170 ponownego próbkowania. Dodatkowy moduł 170 ponownego próbkowania jest użyty do przeprowadzania dodatkowego etapu ponownego próbkowania. Moduł ponownego próbkowania może być konwencjonalnym modułem ponownego próbkowania lub alternatywnie może być urządzeniem do przetwarzania sygnału audio, które wykonuje ponowne próbkowanie według wynalazku. Jeśli na przykład urządzenie według wynalazku jest użyte jako dodatkowy moduł ponownego próbkowania, pierwsze urządzenie według wynalazku ponownie próbkuje sygnał audio mający pierwszą częstotliwość próbkowania sr 1 do częstotliwości próbkowania sr 2 = c 2 /c 1 sr 1. Następnie, dodatkowy moduł ponownego próbkowania ponownie próbkuje sygnał audio z częstotliwości próbkowania sr 2 do częstotliwości próbkowania sr 2 = c 4 /c 3 sr 2 = c 4 /c 3 c 2 /c 1 sr 1. Poprzez wykorzystanie dwóch