MDCT域信号能量与相位补偿方法及其装置

摘要

本发明提出了MDCT域信号能量与相位补偿方法及其装置，通过分析MDCT变换基和MDST变换基之间的关系，利用稀疏化近似矩阵，提取并简化MDCT至MDST的转换矩阵；利用转换矩阵实现MDCT谱至MDST谱的转换，并联合两者构造具有恒定能量及线性相位的MDFT谱；依据MDFT谱提取空间参数。本发明有效解决了信号在MDCT域的能量抖动及相位缺失问题，实现了在空间音频编码系统中低复杂度的MDCT域空间参数提取合成。

主权项

1.一种MDCT域信号能量与相位补偿方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1，对输入信号进行MDCT变换，获得每一帧信号的MDCT谱Xⁱ、前一帧MDCT谱X^i-1，以及后一帧MDCT谱Xⁱ⁺¹；步骤2，利用步骤1所得的前一帧MDCT谱X^i-1和后一帧MDCT谱Xⁱ⁺¹，计算差矩阵系数及矩阵系数$X_{-}^i=(X^{i+1}-X^{i-1})/2,$$X_{+}^i=(X^{i+1}+X^{i-1})/2;$利用MDCT和MDST的变换基特性以及相互关系，从MDCT和MDST的矩阵定义式出发，得到MDCT到MDST的转换矩阵，所述转换矩阵包括和矩阵T₊及差矩阵T_-，$T_{+}=\frac{1}{N}(S_1^T{C}_0+S_0^T{C}_1),$$T_{-}=\frac{1}{N}(S_1^T{C}_0-S_0^T{C}_1),$其中C₀、C₁分别为MDCT的变换基的前半部分和后半部分的子向量，S₀、S₁分别为MDST的变换基的前半部分和后半部分的子向量，MDCT和MDST的变换基为2N×N的矩阵，MDCT和MDST分别的前半部分和后半部分的子向量均为N×N的矩阵；对和矩阵T₊进行稀疏近似化，得到近似化和矩阵T_m；步骤3，结合差矩阵系数、和矩阵系数差矩阵T_-和近似化和矩阵T_m，合成当前帧的MDST谱Yⁱ，$Y^i=T_{-}{X}_{-}^i+T_m{X}_{+}^i;$步骤4，由信号的MDCT谱和MDST谱，构造MDFT谱，MDFT谱的构造方式为将MDCT谱作为实部，MDST谱作为虚部，即Z(k)＝X(k)-jY(k)其中X(k)为输入信号的MDCT谱，Y(k)为输入信号的MDST谱，Z(k)为输入信号的MDFT谱；j表示虚部；k＝0，1，...，N-1；步骤5，利用步骤4所获输入信号的MDFT谱Z(k)，在MDCT域上提取能量信息，提取方式为依据如下公式求取信号MDFT谱能量E_m$E_t=\frac{1}{N}{E}_m=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{\left|Z\left(k\right)\right|}^2$其中E_t表示输入信号的时域信号能量E_t；利用步骤4所获输入信号的MDFT谱Z(k)，在MDCT域上提取相位信息，提取方式为将MDFT谱延时d个采样点，得到线性相位即$\partial =\exp (-j\frac{\pi }{N}d(k+\frac{1}{2}))$其中k＝0，1，...，N-1，exp表示指数运算，j表示虚部；步骤6，结合步骤5所提取的能量信息和相位信息，在MDCT域上提取空间参数。2.根据权利要求书1所述的MDCT域能量与相位补偿方法，其特征在于：步骤2中，将MDCT的变换基c_k和MDST的变换基s_k分解为N维列向量表示，即${\left(c_k\right)}^T=\left(\begin{array}{cc}{\left(c_k^0\right)}^T& {\left(c_k^1\right)}^T\end{array}\right)$${\left(s_k\right)}^T=\left(\begin{array}{cc}{\left(s_k^0\right)}^T& {\left(s_k^1\right)}^T\end{array}\right)$其中，$c_k=\cos \left(\frac{\pi }{N}(n+\frac{1}{2}+\frac{N}{2})(k+\frac{1}{2})\right),$$s_k=\sin \left(\frac{\pi }{N}(n+\frac{1}{2}+\frac{N}{2})(k+\frac{1}{2})\right),$k＝0，1，...，N-1，n＝0，1，...，2N-1，上标“T”表示转置，上标“0”和“1”分别用于标识变换基的前半部分和后半部分的子向量；从而得到以下四个N×N矩阵形式的子向量$C_0=\left(\begin{array}{cccc}{c}_0^0& c_1^0& ···& c_{N-1}^0\end{array}\right)$$C_1=\left(\begin{array}{cccc}{c}_0^1& c_1^1& ···& c_{N-1}^1\end{array}\right)$$S_0=\left(\begin{array}{cccc}{S}_0^0& S_1^0& ···& S_{N-1}^0\end{array}\right)$$S_1=\left(\begin{array}{cccc}{S}_0^1& S_1^1& ···& S_{N-1}^1\end{array}\right)$所述提取MDCT到MDST的转换矩阵，包括和矩阵T₊和差矩阵T_-，通过将上述四个子向量带入下列公式求得$T_{+}=\frac{1}{N}(S_1^T{C}_0+S_0^T{C}_1)$$T_{-}=\frac{1}{N}(S_1^T{C}_0-S_0^T{C}_1).$