[发明专利]音频信号合成

说明书

本发明涉及音频信号合成。本发明尤其涉及其中确定所合成信号的相位的音频信号合成装置和方法。本发明进一步涉及修改音频信号频率的装置和方法，该装置包括上面提到的音频信号合成装置或方法。

利用诸如频率和相位的信号参数来合成音频信号是众所周知的。该合成可被实施用于在电子乐器或其它诸如移动(蜂窝)电话的消费类装置中生成声音信号。可替换地，该合成可以由解码器实施，对前面编码过的音频信号进行解码。编码方法的例子是参数编码，其中音频信号在每个时间段被分解为正弦分量、噪声分量和可选的其它分量，这些分量每一个都可用适当的参数来表示。在适当的解码器中，这些参数用于充分地重构原始的音频信号。

由A.C.den Brinker、E.G.P.Schuijers和A.W.J.Oomen在AudioEngineering Society Convention Paper 5554，Munich(Germany)，May2002上发表的论文“Parametric Coding for High-Quality Audio”揭示了正弦轨道(track)在参数编码中的应用。利用瞬态对象、正弦对象和噪声对象对音频信号建模。每个时间帧估计一次正弦对象的参数。每一帧估计的频率在帧上链接起来，由此形成正弦轨道。这些轨道指示时间帧的哪些正弦对象继续进入下一时间帧。

国际专利申请WO 02/056298(飞利浦)揭示了参数编码中信号分量的链接。链接单元生成指示连续延伸的信号段分量的链接信息，其中所述连续延伸的信号段可以被链接在一起，形成正弦轨道。

尽管这些已知的方法提供了令人满意的结果，但是它们还存在着跨越时间帧边界的正弦曲线链接会带来相位误差的缺点。如果某个时间帧的正弦曲线被链接到下一时间帧的错误的正弦曲线上，则一般会造成相位失配。这种相位失配将会产生所合成音频信号的可听失真。

因此本发明的目标是克服现有技术的这些以及其它问题，并且提供一种合成音频信号的装置和方法，其中避免或至少大大地减轻相位的不连续性。

因此，本发明提供一种用于合成音频信号的信号合成装置，该装置包括：

-正弦合成单元，用于利用至少一个表示音频信号频率的频率参数和至少一个表示音频信号相位的相位参数来合成音频信号，以及

-参数产生单元，用于利用(至少一个)频率参数和已合成的音频信号来产生(至少一个)相位参数。

通过利用已经合成的音频信号来产生相位，使用能够提供基本上连续相位的相位环。更特别地，正弦合成单元中使用的相位从已合成的音频信号中导出，因此能够正确地匹配音频信号。结果，相位预测得以极大改善，且相位预测误差的数量因此大大减少。包括在环中的任何时间延迟均优选地被考虑进来。

在本发明的装置中，可以删除用于将连续分段的信号分量链接起来的常规的链接单元，由此避免了由于这种链接单元所造成的任何相位失配。

在优选实施例中，已合成的音频信号包括时间段，且参数产生单元被安排为利用音频信号的前一时间段来产生当前的相位参数。在这些实施例中，正被合成的段的相位由前面已合成的段的相位导出，优选是紧接着的前一段。以这种方式，可以保持已合成音频信号的相位与正在合成的音频信号的相位之间的紧密关系。

进一步优选地，参数产生单元包括被安排为确定一组相位/频率对的相位确定单元，其中每个相位/频率对表示音频信号一个频率的相位。在该实施例中，从已合成的音频信号中导出一组相位和它们相关联的频率。

有利地，参数产生单元可以进一步包括相位预测单元，该相位预测单元被安排为：

-将频率参数与该组相位/频率对进行比较，并选择最接近该频率参数的相位/频率对，并且

-利用频率参数和所选择的相位产生相位参数。

因此，参数产生单元可以选择与由频率参数所表示的频率最匹配的频率，然后在合成中使用与所选择的频率相关联的相位。这种选择可以实施几次，如果多个频率被用于合成音频信号的话，则优选是每个频率实施一次选择。

所合成的音频信号可以具有由频率参数所表示的频率(或多个频率)。然而，还希望能修改该频率(或这些频率)。因此，在一个有利实施例中，参数产生单元包括频率修改单元，用于响应控制参数来修改频率参数。该(频率)控制参数例如可以是乘法因数，等于1的值对应于没有频率变化，小于1的值对应于减小的频率，而大于1的值对应于增大的频率。在其它实施例中，控制参数可以指示频率偏移。