[发明专利]用于对多信道HOA音频信号进行编码以便降噪的方法和设备以及用于对多信道HOA音频信号进行解码以便降噪的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于对多信道高阶高保真度立体声响复制音频信号进行编码以便降噪的方法和设备、以及对多信道高阶高保真度立体声响复制音频信号进行解码以便降噪的方法和设备。

背景技术

高阶高保真度立体声响复制(Higher Order Ambisonics，HOA)是多信道声场表示[4]，并且HOA信号是多信道音频信号。在特定扬声器装配上回放某些多信道音频信号表示，特别是HOA表示，需要特殊的呈现，这通常包括矩阵化运算。在解码之后，高保真度立体声响复制(Ambisonics)信号被“矩阵化”，亦即，被映射到与例如扬声器的实际空间位置相对应的新的音频信号。通常，在单个信道之间存在高的互相关性。

问题是经历到在矩阵化运算之后编码噪声增大。在现有技术下，原因似乎是未知的。当在通过感知编码器进行压缩之前例如通过离散球面谐波变换(Discrete Spherical Harmonics Transform，DSHT)将HOA信号变换到空间域时，也发生该效应。

用于高阶高保真度立体声响复制音频信号表示的压缩的通常方法是将独立的感知编码器应用于个体高保真度立体声响复制系数信道[7]。具体地，感知编码器仅考虑对在每个个体单信道信号中发生的噪声掩蔽效应进行编码。然而，这种效应典型地是非线性的。如果将这种单信道矩阵化成新信号，则可能发生噪声去掩蔽(unmasking)。当在用感知编码器进行压缩之前通过离散球面谐波变换将高阶高保真度立体声响复制信号变换到空间域时，也发生该效应[8]。

这种多信道音频信号表示的传输或存储通常要求适当的多信道压缩技术。通常，在最终将I个经解码的信号矩阵化为J个新信号之前，执行与信道无关的感知解码。术语矩阵化表示以加权的方式添加或混合经解码的信号将所有的信号以及所有的新信号布置在根据如下的矢量中：

术语“矩阵化”源自以下事实：在数学上通过以下矩阵运算从获得

其中，A表示由混合权重(mixing weight)构成的混合矩阵(mixing matrix)。在此同义地使用术语“混合”和“矩阵化”。混合/矩阵化用于呈现任何特定扬声器装配的音频信号的目的。矩阵依赖的特定的个体扬声器装配以及因此用于在运算期间的矩阵化的矩阵在感知编码阶段通常是未知的。

发明内容

本发明提供对多信道高阶高保真度立体声响复制音频信号进行编码和/或解码以便获得降噪的改善。具体地，本发明提供对3D音频比率压缩抑制编码噪声解蔽(de-masking)的方式。

本发明描述使(不期望的)噪声去掩蔽效应最小化的自适应离散球面谐波变换(aDSHT)的技术。此外，描述如何可以将aDSHT集成在压缩编码器架构中。所描述的技术至少对于HOA信号是特别有利的。本发明的一个优点是减少要传输的边信息(side information)的量。原则上，仅需要传输旋转轴和旋转角。可以通过所传输的信道的数量，间接地用信号通知DSHT采样网格。与需要传输多于一半的相关矩阵的其它方法(例如Karhunen Loève变换(KLT))相比，该边信息的量非常小。

根据本发明的一个实施例，用于对多信道HOA音频信号进行编码以便降噪的方法包括以下步骤：使用逆自适应DSHT对信道进行解相关，所述逆自适应DSHT包括旋转运算和逆DSHT(iDSHT)，所述旋转运算旋转iDSHT的空间采样网格；对每个经解相关的信道进行感知编码；对旋转信息进行编码，所述旋转信息包括定义所述旋转运算的参数；以及，传输或存储经感知编码的音频信道和经编码的旋转信息。使用逆自适应DSHT对信道进行解相关的步骤在原则上是空间编码步骤。

根据本发明的一个实施例，用于对具有降低的噪声的经编码的多信道HOA音频信号进行解码的方法包括以下步骤：接收经编码的多信道HOA音频信号和信道旋转信息；对所接收的数据进行解压缩，其中使用感知解码；使用自适应DSHT(aDSHT)对每个信道进行空间解码，使经感知解码和空间解码的信道相关，其中执行根据所述旋转信息的aDSHT的空间采样网格的旋转；以及，对相关的经感知解码和空间解码的信道进行矩阵化，其中获得映射到扬声器位置的可再现的音频信号。

在权利要求11中公开一种用于对多信道HOA音频信号进行编码的设备。在权利要求12中公开一种用于对多信道HOA音频信号进行解码的设备。