EAC3 Spectral Extension Process

Posted 2020-11-01 fellow_jing

EAC3 Spectral Extension Process

 

1.overview

当使用Spectral extension时，channel中的高频部分的transform coefficients由低频部分合成。

transform coefficients合成包括：copy低频部分的transform coefficients insert到高频部分，作为高频部分的transform coefficients. inserted transform coefficients与pseudo-random noise做blending, scaling blended transform coefficients,使得blended transform coefficients match原始信号的spectral evelop, scale factor在encoder端基于spectral extension band计算，并传送到decoder.

spxbegf和spxendf标识spectral extension的起始和结束频率。

2.Sub-Band Structure

transform coefficients #25到#228 组合成17个subband,每个subband包含12个transform coefficients.

 

spx_begin_subbnd通过spxbegf得到，标识第一个spctral extension subband的index.

spx_end_subbnd通过spxendf得到，标识最后一个spctral extension subband的index.

几个连续的spectral extension subband可以组合成一个spectral extenssion bands,每个spectral extension band产生一个spectral extension coordinate.

 spectral extension bands的个数和size由spectral extension band structure array(spxbndstrc[])决定。

如果spxbndstr[bnd]为0表示当前subband是一个新的spectral extension band的开始。

如果spxbndstr[bnd]为1表示当前subband是属于前一个spectral extension band。

 

 3. Spectral extension coordinate

当使用spectral extension（chinspx[ch] == 1）时，spectral extension coordinate存在于每个channel的每个spectral extension band中。

spxcoe[ch] ==0,则当前channel 的spectral coordinates不包含在bitstream中,复用前面的spectral coordiantes.

spectral coordinate以浮点形式表示，包含4bit的spxcoexp[ch][bnd]和2bit的spxcomant[ch][bnd]。

spectral coordinate的mantissa是无符号的。当exponent 等于15时，mantissa的范围为0.5~1,当exponent小于15时，mantissa的MSB总是1所以不传送只传送接下来的2bit。

spectral coordinate的计算方法如下：

 4.High Frequency Transform Coefficient Synthesis 

1) Transform Coefficient Translation

Transform coefficient translation 主要是copy 低频的transform coefficients并insert作为高频的transform coefficients.

spxstrtf是一个table中的index，用来决定被copy的第一个transform coefficients.

spx_begin_subbnd通过spxbegf得到，是一个table的index，用来决定insert的第一个transform coefficients.

spx_end_subbnd通过spxendf得到，是一个table的index，用来决定insert的最后一个transform coefficients.

tranform coefficient translation基于band进行，copy动作从copyindex处的transform coefficients，到copyindex+ bandsize– 1处的transform coefficients结束.

insert动作从insertindex处的transform coefficients，到insertindex+ bandsize– 1处的transform coefficients结束.

在每个band做copy之前，copyindex+ bandsize– 1与copyendmant比较，如果大于等于copyendmant,那么将copyindex reset成copyendmant，并将wrapflag[bnd]设置为1.

2）Transform Coefficient Noise Blending 

translated transform coefficients需要与pseudo-random noise做blending使得audio signal 听起来更自然。

2.1）Blending Factor Calculation

首先需要计算pseudo-random noise与translated transform coefficients的blending factor.每个band的blending factor是基于spxblend和该band的mid-point frequecy进行计算。

某一个block存在新的spectral extension coordinates,那么当前block也存在spxblend参数，其他block可能会复用spectral extension coordinates.

blending factor计算如下：

2.2）Banded RMS Energy Calculation

下一步计算translated coefficients的RMS energy. RMS energy用来在blending前scale pesudo-random noise sample。

RMS energy计算方法如下：

2.3）Transform Coefficient Band Border Filtering

 当spectral extension attenuation 在某个channel  enabled时，notch filter作用于base band和extension region的边界周围。

notch filter在extension region的第一个bin处是对称的，总共cover 5个bin。filter的前3个attenuation values 通过spxattencod[ch]作为index查找table得到，后面2个attenuation values由于对称并不存在于table中。

notch filter也作用于在transorm coefficient translation时某个band处发生了wrap，即wrapflag[band]等于1时。

notch filter在transform coefficient translation和计算banded RMS energy之后，在noise scaling和transform coefficients blending之前。

2.4）Noise Scaling and Transform Coefficient Blending Calculation

为了更合适的进行pesudo-random noise和translated transform coefficients的blending.每个band的noise需要进行scale来match 每个band中translated transform coefficients的RMS energy.

noise scaling和translated transform coefficients blending过程如下：

2.5）Blended Transform Coefficient Scaling

最后一步是将blended transform coefficients用spectral extension coordinates进行scale来形成最终的高频transform coefficients.