專利名稱：用于生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例涉及音頻信號(hào)處理，且特別地涉及一種用于從輸入信號(hào)生成 帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置與方法、一種用于基于輸入信號(hào)和音頻信號(hào)提供帶寬減小信號(hào)的裝置 與方法。
背景技術(shù)：
音頻信號(hào)的自適應(yīng)感知編碼提供了實(shí)際數(shù)據(jù)速率的減小用于有效儲(chǔ)存與傳輸，在 許多領(lǐng)域自適應(yīng)感知編碼已獲得廣泛的接受。已知許多編碼算法，例如MPEG 1/2第3層 (“MP3”)或MPEG 4 AAC(高級(jí)音頻編碼)。然而，為此使用的編碼，特別是當(dāng)以最低比特率 操作時(shí)，可導(dǎo)致主觀音頻質(zhì)量降低，而這通常主要由編碼器側(cè)引起的要被傳送的音頻信號(hào) 帶寬限制導(dǎo)致。從WO 98 57436可知道在這種情況下，音頻信號(hào)在編碼器側(cè)受到頻帶限制，并且 利用高質(zhì)量音頻編碼器(“核心編碼器”)只能對(duì)音頻信號(hào)的較低頻帶進(jìn)行編碼。然而，較 高頻帶僅被非常粗糙地表示，即由再現(xiàn)較高頻帶的頻譜包絡(luò)的一組參數(shù)表示。接著在解碼 器側(cè)，合成較高頻帶。為此目的，提出了諧波變換，其中，將已解碼的音頻信號(hào)的較低頻帶提 供給濾波器組。將較低頻帶的濾波器組通道連接到較高頻帶的濾波器組通道，或者將較低 頻帶的濾波器組通道“修補(bǔ)”，并每個(gè)修補(bǔ)的帶通信號(hào)接受包絡(luò)調(diào)節(jié)。屬于特定分析濾波器 組的合成濾波器組接收較低頻帶中的音頻信號(hào)的帶通信號(hào)和經(jīng)調(diào)諧地修補(bǔ)成較高頻帶的 較低頻帶的包絡(luò)調(diào)整帶通信號(hào)。合成濾波器組的輸出信號(hào)是相對(duì)于其原始帶寬的被擴(kuò)展的 音頻信號(hào)，由運(yùn)行在非常低數(shù)據(jù)速率操作的核心編碼器將該音頻信號(hào)從編碼器側(cè)傳送到解 碼器側(cè)。特別地，濾波器組域中的濾波器組計(jì)算與修補(bǔ)可帶來高計(jì)算的好處。由用于帶寬受限音頻信號(hào)的帶寬擴(kuò)展的復(fù)雜性減小方法替代使用使低頻信號(hào) 部分(LF)成為高頻范圍(HF)的復(fù)制功能，以接近由頻帶限制產(chǎn)生的信息丟失。這些 方法在下面進(jìn)行了描述2002年5月在慕尼黑召開的第112屆AES會(huì)議(112th AES convention, Munich)發(fā)表的 M.Dietz， L. Liljeryd, K. Kjerling及 0. Kunz 的"Spectral Band Replication, a novel approach in audio coding" ；2002 ^ 5 ^ : / !! JFW 第 112 屆 AES 會(huì)議發(fā)表的 S.Mel tzer,R. Behm 及 F. Henn 的 “ SBR enhanced audio codecs for digital broadcasting such as "Digital Radio Mondiale" (DRM) " ；2002 ^Ξ 5
慕尼黑召開的第112屆AES會(huì)議發(fā)表的T. Ziegler，A. Ehret, P. Ekstrand及M. Lutzky的 "Enhancing mp3 with SBR :Features and Capabilities of the new mp3PR0 Algorithm，，; 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IS0/IEC 14496-3 :2001/FPDAM U"Bandwidth Extension”，IS0/IEC 2002 或 Vasu Iyengar ^AW^H^^1J Nr. 5, 455, 888"Speech bandwidth extension method and apparatus”。在這些方法中，均未執(zhí)行諧波變換，但是較低頻帶的連續(xù)帶通信號(hào)被引入到較高 頻帶的連續(xù)濾波器組通道中。通過這種方法，實(shí)現(xiàn)了音頻信號(hào)的較高頻帶的粗略近似。在 另一步驟中，通過使用從原始信號(hào)獲得的控制信息進(jìn)行后處理，這種信號(hào)的粗略近似則與原始的相似。在這里，例如縮放因子用于調(diào)節(jié)頻譜包絡(luò)、反向?yàn)V波和噪聲基準(zhǔn)的增加，該噪 聲基準(zhǔn)用于調(diào)節(jié)音調(diào)和丟失諧波的正弦信號(hào)部分的補(bǔ)充，如同樣在MPEG-4高效高級(jí)音頻 編碼(HE-AAC)標(biāo)準(zhǔn)中所描述的。除此之外，其它方法使用用于帶寬擴(kuò)展的相位聲碼器。當(dāng)將相位聲碼器用于頻譜 擴(kuò)展時(shí)，頻率線彼此進(jìn)一步遠(yuǎn)離。若例如通過量化使頻譜中存在間隙，則同樣甚至通過擴(kuò)展 會(huì)增加間隙。在能量調(diào)節(jié)中，與原始信號(hào)中的各條線相比較，頻譜中的剩余線接收過多的能量。圖13顯示使用相位聲碼器的帶寬擴(kuò)展1300的示意說明。在這個(gè)例子中，兩個(gè)補(bǔ) 丁 1312、1314被加入到信號(hào)的低頻帶1302中。該信號(hào)的上截止頻率1320也被稱為分頻器 (Xover)頻率(交越頻率)，是鄰近補(bǔ)丁 1312的低端頻率，而Xover頻率的兩倍是鄰近補(bǔ)丁 1312的上截止頻率和下一補(bǔ)丁 1314的下截止頻率。相位聲碼器使信號(hào)的低頻帶1302中的 頻率線的頻率加倍，以獲得鄰近補(bǔ)丁 1312，并使信號(hào)的低頻帶1302中的頻率線的頻率增至 三倍，以獲得下一補(bǔ)丁 1314。因此，鄰近補(bǔ)丁 1312的頻譜密度只是信號(hào)的低頻帶1302的頻 譜密度的一半，且下一補(bǔ)丁 1314的頻譜密度只是信號(hào)的低頻帶1302的頻譜密度的三分之
ο通過使頻帶(補(bǔ)丁)中的能量只集中到少數(shù)幾條頻率線，導(dǎo)致其不同原始的音色 的實(shí)質(zhì)改變。以前較多頻帶(頻率線)中的能量被總計(jì)到較少的剩余頻帶。下面提出了相位聲碼器的一些例子及其應(yīng)用ICASSP，09的Frederik Nagel 禾口 Sascha Disch 的"A Harmonic Bandwidth Extension Method for Audio Codecs，，與 1995的Mohonk的Μ. Puckette的鎖相聲音合成機(jī)，IEEE ASSP音頻和聲音的信號(hào)處理應(yīng) 用會(huì)議，Rdbel, Α.的相位聲音合成機(jī)中的瞬態(tài)檢測(cè)和保存；網(wǎng)址為citeseer. ist. psu. edu/679246. html,Laroche L.的Dolson Μ.的改進(jìn)的相位聲音合成機(jī)的音頻的時(shí)標(biāo)調(diào)整， IEEE Trans.語音及音頻處理，第7卷，第3號(hào)，第323-332頁及美國(guó)專利6549884。在WO 00/45379中顯示了一種用于填充間隙的方法。其包含一種用于使用高頻重 構(gòu)的源編碼系統(tǒng)增強(qiáng)的方法與裝置。該申請(qǐng)旨在通過自適應(yīng)噪聲基準(zhǔn)相加來解決所重建的 高頻帶中的不足的噪聲成分的問題。加入的噪聲可填充間隙，但是可能不能充分地增加音 頻質(zhì)量或主觀質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供音頻信號(hào)帶寬擴(kuò)展的概念，這增加了帶寬擴(kuò)展信號(hào)的主觀 質(zhì)量。這個(gè)目的由通過根據(jù)權(quán)利要求1和11所述的裝置、根據(jù)權(quán)利要求14所述的音頻信 號(hào)和權(quán)利要求15和16所述的方法實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于從輸入信號(hào)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置。該輸入信 號(hào)的第一頻帶由第一分辨率數(shù)據(jù)表示，第二頻帶由第二分辨率數(shù)據(jù)表示，該第二分辨率低 于第一分辨率。該裝置包含補(bǔ)丁生成器及組合器。該補(bǔ)丁生成器被配置為根據(jù)第一補(bǔ)丁算 法從輸入信號(hào)的第一頻帶生成第一補(bǔ)丁，并被配置為根據(jù)第二補(bǔ)丁算法從輸入信號(hào)的第一 頻帶生成第二補(bǔ)丁。根據(jù)第二補(bǔ)丁算法生成的第二補(bǔ)丁的頻譜密度比根據(jù)第一補(bǔ)丁算法生 成的第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高。該組合器被配置為組合該第一補(bǔ)丁、第二補(bǔ)丁和輸入信號(hào) 的第一頻帶，以獲得帶寬擴(kuò)展信號(hào)。用于生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置被配置為根據(jù)第一補(bǔ)丁算法和根據(jù)第二補(bǔ)丁算法縮放輸入信號(hào)，或縮放第一補(bǔ)丁及第二補(bǔ)丁，以便帶寬擴(kuò)展信號(hào) 滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例基于這樣的中心思想，該中心思想是指將具有低頻譜密度的 補(bǔ)丁(這是指，例如與輸入信號(hào)的低頻帶相比較，該補(bǔ)丁包含間隙)與具有高頻譜密度的 補(bǔ)丁(這是指，例如與輸入信號(hào)的低頻帶相比較，該補(bǔ)丁只包含較少或不包含間隙)組合， 用于擴(kuò)展輸入信號(hào)的頻帶。由于兩個(gè)補(bǔ)丁是基于輸入信號(hào)生成，因此輸入信號(hào)的低頻帶的 高頻率帶寬擴(kuò)展可提供原始音頻信號(hào)的良好近似。此外，由于原始音頻信號(hào)的頻譜包絡(luò)應(yīng) 被認(rèn)為用于重建輸入信號(hào)的高頻帶，因此第一與第二補(bǔ)丁可在生成之前(通過縮放輸入信 號(hào))或之后被縮放，以滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。以此方式，可顯著地增加帶寬擴(kuò)展信號(hào)的主觀質(zhì) 量或音頻質(zhì)量。在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，第一補(bǔ)丁算法是諧波補(bǔ)丁算法。換言之，第一補(bǔ)丁 被生成，以便第一補(bǔ)丁包含為輸入信號(hào)的第一頻帶的頻率的整數(shù)倍的頻率。此外，第二補(bǔ)丁 算法可以是混合補(bǔ)丁算法。這意味著例如可生成第二補(bǔ)丁，以便第二補(bǔ)丁包含為輸入信號(hào) 的第一頻帶的頻率的整數(shù)倍的頻率，和不為輸入信號(hào)的第一頻帶的頻率的整數(shù)倍的頻率。 因此，第二補(bǔ)丁的頻譜密度比第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高。通過組合第一補(bǔ)丁與第二補(bǔ)丁，第 一補(bǔ)丁的丟失頻率線可由第二補(bǔ)丁的頻率線填充。以此方式，根據(jù)第一補(bǔ)丁算法的諧波帶 寬擴(kuò)展中的間隙可由第二補(bǔ)丁填充，并且可顯著提高帶寬擴(kuò)展信號(hào)的音頻質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及用于基于輸入信號(hào)提供帶寬減小信號(hào)的裝置。該裝 置包含頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)確定器、補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)生成器和輸出接口。該頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)確定 器被配置為基于輸入信號(hào)的高頻帶確定頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)。該補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)生成器被配 置為生成補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)，用于在解碼器側(cè)縮放帶寬減小信號(hào)或者用于通過解碼器縮放 第一補(bǔ)丁及第二補(bǔ)丁，以便由該解碼器生成的帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。該頻譜包 絡(luò)準(zhǔn)則系基于頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)。第一補(bǔ)丁根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從帶寬減小信號(hào)的低頻帶生成， 并且第二補(bǔ)丁根據(jù)第二補(bǔ)丁算法從帶寬減小信號(hào)的低頻帶生成。根據(jù)第二補(bǔ)丁算法生成的 第二補(bǔ)丁的頻譜密度比根據(jù)第一補(bǔ)丁算法生成的第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高。輸出接口被配 置為組合輸入信號(hào)的低頻帶、頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)和補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)，以獲得帶寬減小信號(hào)。此 外，輸出接口被配置為提供用于傳輸或儲(chǔ)存的帶寬減小信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的一些其它實(shí)施例涉及包含第一頻帶及第二頻帶的音頻信號(hào)。第一頻 帶由第一分辨率數(shù)據(jù)表示，第二頻帶由第二分辨率數(shù)據(jù)表示。第二分辨率低于第一分辨率。 第二分辨率數(shù)據(jù)為基于第二頻帶的頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)和第二頻帶的補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)，該補(bǔ)丁 縮放控制數(shù)據(jù)用于在解碼器側(cè)縮放音頻信號(hào)或通過解碼器縮放第一補(bǔ)丁和第二補(bǔ)丁，以便 由該解碼器生成的帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。該頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則是基于頻譜包絡(luò)數(shù) 據(jù)。第一補(bǔ)丁根據(jù)第一補(bǔ)丁算法由音頻信號(hào)的第一頻帶生成，并且第二補(bǔ)丁根據(jù)第二補(bǔ)丁 算法由音頻信號(hào)的第一頻帶生成。根據(jù)第二補(bǔ)丁算法生成的第二補(bǔ)丁的頻譜密度比根據(jù)第 一補(bǔ)丁算法生成的第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高。


根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例隨后將參考附圖詳細(xì)說明，其中圖1是用于從輸入信號(hào)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置的框圖加是生成的第一補(bǔ)丁的示意圖；圖2b是生成的第一和第二補(bǔ)丁的示意圖；圖3a是用于從輸入信號(hào)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置的框圖；圖北是限幅正弦輸入信號(hào)的示意圖；圖3c是經(jīng)半波整流的正弦輸入信號(hào)的示意圖；圖3d是經(jīng)限幅和全波整流正弦輸入信號(hào)的示意圖；圖4是用于從輸入信號(hào)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置的框圖；圖fe是相位聲碼器的濾波器組實(shí)現(xiàn)的示意圖；圖恥是圖fe的濾波器的詳細(xì)說明；圖5c是用于處理圖fe的濾波器聲道中的幅度信號(hào)與頻率信號(hào)的示意圖；圖6是相位聲碼器的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的示意圖；圖7是用于從輸入信號(hào)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置的框圖；圖8是用于從輸入信號(hào)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置的框圖；圖9是用于從輸入信號(hào)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置的框圖；圖10是用于基于輸入信號(hào)提供帶寬減小信號(hào)的裝置的框圖；圖11是用于從輸入信號(hào)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的方法的流程圖；圖12是用于基于輸入信號(hào)提供帶寬減小信號(hào)的方法的流程圖；和圖13是已知的帶寬擴(kuò)展算法的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，相同標(biāo)號(hào)被部分用于具有相同或類似功能特性的物體和功能單元，并 且關(guān)于附圖的描述也將應(yīng)用到其它附圖，以減小實(shí)施例的重復(fù)描述。圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于從輸入信號(hào)102生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)122的裝 置100的框圖。輸入信號(hào)102的第一頻帶由第一分辨率數(shù)據(jù)表示，并且第二頻帶由第二分 辨率數(shù)據(jù)表示，第二分辨率低于第一分辨率。該裝置100包含連接到組合器120的補(bǔ)丁生 成器110。該補(bǔ)丁生成器120根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從輸入信號(hào)102的第一頻帶生成第一補(bǔ)丁 112，和根據(jù)第二補(bǔ)丁算法從輸入信號(hào)102的第一頻帶生成第二補(bǔ)丁 114。根據(jù)第二補(bǔ)丁算 法生成的第二補(bǔ)丁 114的頻譜密度比根據(jù)第一補(bǔ)丁算法生成的第一補(bǔ)丁 112的頻譜密度更 高。該組合器120組合第一補(bǔ)丁 112、第二補(bǔ)丁 114和輸入信號(hào)102的第一頻帶，以獲得帶 寬擴(kuò)展信號(hào)122。此外，用于生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)122的裝置100根據(jù)第一補(bǔ)丁算法和根據(jù)第 二補(bǔ)丁算法縮放輸入信號(hào)102或縮放第一補(bǔ)丁 112和第二補(bǔ)丁 114，以便帶寬擴(kuò)展信號(hào)122 滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。頻譜密度是指例如頻帶中的不同頻率或頻率線的密度。例如，從OHz到IOkHz的 頻帶(包含具有頻率4kHz及8kHz的頻率部分)比包含具有頻率2kHz、4kHz、6kHz、8kHz及 IOkHz的頻率部分的相同頻帶具有較低頻譜密度。因?yàn)榈谝谎a(bǔ)丁 112的頻譜密度比第二補(bǔ) 丁 114的頻譜密度更低，因此與第二補(bǔ)丁 114相比較，第一補(bǔ)丁 112包含間隙。因此，第二補(bǔ) 丁 114可用來填充這些間隙。因?yàn)閮蓚€(gè)補(bǔ)丁是基于輸入信號(hào)102的第一頻帶，因此兩個(gè)補(bǔ) 丁都與對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)102的原始信號(hào)的特性有關(guān)。因此，帶寬擴(kuò)展信號(hào)122可以是原始 信號(hào)的良好近似，且通過使用所描述的思想，可顯著地提高帶寬擴(kuò)展信號(hào)122的主觀質(zhì)量或音頻質(zhì)量。以此方式，較多的能量可分布在其余的線之間，并例如可避免不自然的聲音。例如，第一補(bǔ)丁算法可以是諧波補(bǔ)丁算法。因此，補(bǔ)丁生成器110可生成第一補(bǔ)丁 112，該第一補(bǔ)丁 112只包含是輸入信號(hào)102的第一頻帶中的頻率的整數(shù)倍的頻率。諧波帶 寬擴(kuò)展可提供原始信號(hào)的音調(diào)結(jié)構(gòu)的良好近似，但是這一補(bǔ)丁算法將在諧波頻率之間留下 間隙。這些間隙可由第二補(bǔ)丁填充。例如，第二補(bǔ)丁算法可以是混合補(bǔ)丁算法，這意味著補(bǔ) 丁生成器110可生成第二補(bǔ)丁 114，該第二補(bǔ)丁 114包含是輸入信號(hào)102的第一頻帶中的 頻率的整數(shù)倍的頻率(諧波頻率)和不是輸入信號(hào)102的第一頻帶中的頻率的整數(shù)倍的頻 率(非諧波頻率)。非諧波頻率可用于填充第一補(bǔ)丁 112中的間隙。組合全部的第二補(bǔ)丁 114(包括諧波頻率)與第一補(bǔ)丁 112也是可能的。在這個(gè)例子中，通過合適地縮放第一補(bǔ) 丁 112與/或第二補(bǔ)丁 114，由于組合第一補(bǔ)丁 112與第二補(bǔ)丁 114的諧波頻率部分生成的 諧波頻率的放大是可以考慮的。第一補(bǔ)丁 112和第二補(bǔ)丁 114包含至少部分相同的頻率范圍。例如，第一補(bǔ)丁 112 包含從4kHz到8kHz的頻帶，并且第二補(bǔ)丁 114包含從6kHz到IOkHz的頻帶。在根據(jù)本 發(fā)明的一些實(shí)施例中，第一補(bǔ)丁的下截止頻率等于第二補(bǔ)丁的下截止頻率，且第一補(bǔ)丁 112 的上截止頻率等于第二補(bǔ)丁 114的上截止頻率。例如，兩個(gè)補(bǔ)丁都包含從4kHz到SkHz的頻帶。圖加和圖2b顯示根據(jù)第一補(bǔ)丁算法212的第一補(bǔ)丁 112和根據(jù)第二補(bǔ)丁算法 214的第二補(bǔ)丁 114的例子。為了更好的顯示，圖加只顯示了第一補(bǔ)丁 112，和圖2b顯示 了第一補(bǔ)丁 112和相應(yīng)的第二補(bǔ)丁 114。圖加顯示了輸入信號(hào)102的第一頻帶202和根據(jù) 第一補(bǔ)丁算法212生成的兩個(gè)第一補(bǔ)丁 112的例子200。在這個(gè)例子中，補(bǔ)丁包含與輸入信 號(hào)102的第一頻帶202相同的帶寬。帶寬也可以是不同的。輸入信號(hào)102的第一頻帶202 的上截止頻率220由“Xover”頻率(交越頻率)表示。在圖加中所示的例子中，補(bǔ)丁在等 于交越頻率Xover 220的多倍的頻率處開始。第一補(bǔ)丁 112中的頻率線是輸入信號(hào)102的 第一頻帶202中的頻率線的整數(shù)倍，并且可例如由相位聲碼器生成。與輸入信號(hào)102的第 一頻帶202相比較，這些第一補(bǔ)丁 112包含關(guān)于丟失頻率線的間隙。圖2b另外顯示了兩個(gè)相對(duì)應(yīng)第二補(bǔ)丁 114的例子250。這些補(bǔ)丁根據(jù)第二補(bǔ)丁算 法214生成，且包含諧波及非諧波頻率。非諧波頻率線可用來填充第一補(bǔ)丁 112中的間隙。 第二補(bǔ)丁 114中的頻率線可例如由非線性失真生成。以此方式，間隙可不能被任意地填充，例如用噪聲填充所述間隙。基于輸入信號(hào)的 第一頻帶中的第一分辨率數(shù)據(jù)，并且因此基于原始信號(hào)來填充間隙。例如，該輸入信號(hào)102的第一頻帶可代表以高分辨率編碼的原始音頻信號(hào)的低頻 帶。例如，輸入信號(hào)102的第二頻帶可代表原始音頻信號(hào)的高頻帶，并且可由如同例如頻譜 包絡(luò)數(shù)據(jù)、噪聲數(shù)據(jù)與/或具有低分辨率的丟失諧波數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來對(duì)其進(jìn)行量 化。原始音頻信號(hào)可以是例如音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)在處理或編碼之前由麥克風(fēng)記錄。根據(jù)第一補(bǔ)丁算法和根據(jù)第二補(bǔ)丁算法縮放輸入信號(hào)是指例如將輸入信號(hào)在第 一補(bǔ)丁被生成之前根據(jù)第一補(bǔ)丁算法縮放一次，然后基于所縮放的輸入信號(hào)生成該第一補(bǔ) 丁，并且將輸入信號(hào)在第二補(bǔ)丁被生成之前根據(jù)第二補(bǔ)丁算法縮放一次，然后基于該所縮 放的輸入信號(hào)生成該第二補(bǔ)丁，以便在將第一補(bǔ)丁、第二補(bǔ)丁與輸入信號(hào)的第一頻帶組合 之后，帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則?？蛇x擇地，第一補(bǔ)丁與第二補(bǔ)丁在其生成以后被縮放，以便帶寬擴(kuò)展信號(hào)也滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。同樣地與第一補(bǔ)丁和第二補(bǔ)丁的縮放相結(jié)合， 根據(jù)第一補(bǔ)丁算法和根據(jù)第二補(bǔ)丁算法縮放輸入信號(hào)是可能的。組合器120可以例如是加法器，且?guī)挃U(kuò)展信號(hào)122可以是第一補(bǔ)丁 112、第二補(bǔ) 丁 114與輸入信號(hào)102的第一頻帶的加權(quán)和。滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則意味著例如帶寬擴(kuò)展信號(hào)的頻譜包絡(luò)是基于輸入信號(hào)所包含 的頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)?？捎删幋a器生成頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)且頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)可代表原始信號(hào)的第二頻 帶。以此方式，帶寬擴(kuò)展信號(hào)的頻譜包絡(luò)可以是原始信號(hào)的頻譜包絡(luò)的良好近似。裝置100還可包含用于解碼輸入信號(hào)102的第一頻帶的核心解碼器。補(bǔ)丁生成器110與組合器120可以是例如專門設(shè)計(jì)的硬件或處理器或微控制器的 一部分，或可以是被配置為在計(jì)算機(jī)或微控制器上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序。裝置100可以是解 碼器或音頻解碼器的一部分。圖3a顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于從輸入信號(hào)102生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)122的 裝置300的框圖。在這個(gè)例子中，補(bǔ)丁生成器110包含用于生成第一補(bǔ)丁的相位聲碼器310 和用于生成第二補(bǔ)丁 114的限幅器320。相位聲碼器310與限幅器320連接到組合器120。 相位聲碼器310可擴(kuò)展輸入音頻信號(hào)102的第一頻帶，以生成包含諧波頻率的第一補(bǔ)丁 112。在非線性處理步驟中，限幅器320可限幅輸入信號(hào)102，以生成包含諧波與非諧波頻率 的第二補(bǔ)丁 114。作為限幅器320的替代，還可以使用半波整流器、全波整流器、混頻器或在 特性曲線的二次區(qū)域中的二極管由非線性處理步驟生成基于輸入信號(hào)102的非諧波頻率。圖3b、圖3c及圖3d顯示了用以生成非諧波頻率的限幅和/或整流輸入信號(hào)102 的實(shí)例。圖北顯示了限幅正弦輸入信號(hào)102的示意圖350。通過限制信號(hào)的幅度，導(dǎo)致采 用信號(hào)斜率的突變形式的不連續(xù)點(diǎn)380，并生成具有較高頻率的諧波與非諧波部分?？蛇x地，圖3c顯示也生成不連續(xù)點(diǎn)380的經(jīng)半波整流的正弦輸入信號(hào)102的示意 圖 360。此外，限幅與整流的組合是可能的。圖3d顯示了生成不同不連續(xù)點(diǎn)380的經(jīng)限幅 及全波整流正弦輸入信號(hào)102的示意說明370。通過限幅與/或整流或應(yīng)用生成不連續(xù)點(diǎn)380的非線性處理的其它方法，可生成 具有不同頻率的寬帶譜。因此，根據(jù)這種補(bǔ)丁算法生成的補(bǔ)丁可包含高頻譜密度。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于從輸入信號(hào)102生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)122的 裝置400的框圖。該裝置400類似于圖3a所示的裝置，但是額外地包含頻譜線選擇器410。 將該相位聲碼器310與限幅器320連接到頻譜線選擇器410，并且間將該頻譜線選擇器410 連接到組合器120。該頻譜線選擇器410可選擇第二補(bǔ)丁 114中的多個(gè)頻率線，以獲得可與 第一補(bǔ)丁互補(bǔ)的經(jīng)修改的第二補(bǔ)丁 414。如果第一補(bǔ)丁 112中的相對(duì)應(yīng)頻率線丟失，則可以 選擇第二補(bǔ)丁 114中的頻率線。換言之，頻譜線選擇器410選擇第二補(bǔ)丁 114中的頻率線， 用于填充第一補(bǔ)丁 112中的間隙，且可忽視已由第一補(bǔ)丁 112包含的第二補(bǔ)丁 114中的頻 率。以此方式，經(jīng)修改的第二補(bǔ)丁 414可在已由第一補(bǔ)丁 112包含的頻率處包含間隙。在這個(gè)例子中，組合器120包含第一補(bǔ)丁 112、經(jīng)修改的第二補(bǔ)丁 414和輸入信號(hào) 102的第一頻帶。頻譜線選擇器410可以是例如補(bǔ)丁生成器110的一部分(如在圖4中所示)或獨(dú)
立單元。
在下文中，參考圖5和圖6，根據(jù)本發(fā)明顯示了相位聲碼器310的可能實(shí)現(xiàn)方式。 圖fe顯示了相位聲碼器的濾波器組實(shí)現(xiàn)方式，其中，音頻信號(hào)被饋送給輸入端500并在輸 出端510獲得。特別地，在圖fe中所示的示例濾波器組的每一通道包括帶通濾波器501和 下游振蕩器502。來自每個(gè)通道的所有振蕩器的輸出信號(hào)通過組合器來組合，該組合器例 如實(shí)現(xiàn)為加法器，并在503指示，以獲得輸出信號(hào)。每個(gè)濾波器501被實(shí)施，以便一方面提 供幅度信號(hào)，另一方面提供頻率信號(hào)。該幅度信號(hào)與頻率信號(hào)是說明濾波器501中的幅度 隨著時(shí)間發(fā)展的時(shí)間信號(hào)，而頻率信號(hào)代表由濾波器501中濾波的信號(hào)頻率的發(fā)展。在第 5b圖中顯示了濾波器501的示意設(shè)置。圖如中的每個(gè)濾波器501可如圖恥所示設(shè)置，然 而，其中只有提供給兩個(gè)輸入混頻器551和加法器552的頻率&在聲道之間不同?；祛l器 551的混頻器輸出信號(hào)都由低通濾波器553進(jìn)行低通濾波，其中低通信號(hào)是不同的，因?yàn)?它們由失相90°的本地振蕩器頻率(L0頻率)生成。較高的低通濾波器553提供了正交 信號(hào)554，而較低的濾波器553提供同相的信號(hào)555。這兩個(gè)信號(hào)(即Q及I)被提供給從 直角表示生成幅度相位表示的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器556。隨時(shí)間的逝去分別在輸出端557輸出圖fe 的幅度信號(hào)或幅度信號(hào)。將相位信號(hào)提供給相位解開器(imwrapper)558。在元件558的輸 出處，不再存在通常在0與360°之間的相位值，而存在線性增加的相位值。將這種“解開 的”相位值提供給相位/頻率轉(zhuǎn)換器陽9，該相位/頻率轉(zhuǎn)換器559可實(shí)現(xiàn)為例如簡(jiǎn)單的相 位差計(jì)算器，該相位差計(jì)算器從在目前時(shí)間點(diǎn)的相位減去先前時(shí)間點(diǎn)的相位，以獲得目前 時(shí)間點(diǎn)的頻率值，或該相位/頻率轉(zhuǎn)換器559可實(shí)現(xiàn)為用于獲得相位變異量的近似的任何 其它裝置。這個(gè)頻率值被加到濾波器通道i中的恒定頻率值以在輸出端560處獲得時(shí) 變頻率。在輸出端560處的頻率值具有直流分量=A及交流分量=濾波器聲道中的信號(hào) 的目前頻率偏移平均頻率A的頻率偏移。因此，如在圖fe和圖恥所示，相位聲碼器實(shí)現(xiàn)頻譜信息與時(shí)間信息的分離。頻譜 信息包含在特定聲道或頻率^中，其提供用于每個(gè)聲道的頻率的直流部分，而時(shí)間信息分 別包含在隨著時(shí)間流逝的在頻率偏移或幅度變化。圖5c顯示根據(jù)本發(fā)明的處理，該處理被執(zhí)行用于生成第一補(bǔ)丁，特別地使用相位 聲碼器310來生成第一補(bǔ)丁，且較詳細(xì)地將第一補(bǔ)丁插入在第fe圖中所示電路的虛線位置。對(duì)于時(shí)間縮放，例如每個(gè)聲道中的幅度信號(hào)A (t)或每個(gè)聲道中的信號(hào)f (t)的頻 率可被降頻或內(nèi)插。為了轉(zhuǎn)換的目的，因?yàn)槠鋵?duì)本發(fā)明有用，執(zhí)行內(nèi)插(即信號(hào)A(t)與f(t) 的時(shí)間延伸或擴(kuò)展)，以獲得擴(kuò)展信號(hào)A' (t)及f' (t)，其中該內(nèi)插受擴(kuò)展因子598控制。 例如，可選擇擴(kuò)展因子，以便相位聲碼器生成諧波頻率。通過相位變化的內(nèi)插，即由加法器 552加入恒定頻率之前的值，第fe圖中的每個(gè)振蕩器502的頻率沒有被改變。然而，將總的 音頻信號(hào)的時(shí)間改變減慢，即通過因子2。結(jié)果是具有原始補(bǔ)丁的時(shí)間擴(kuò)展音調(diào)，即具有其 諧波的原始基本波。通過執(zhí)行在圖5c所示的信號(hào)處理，可將音頻信號(hào)縮小回到其原始期間，例如通過 以因子2的降頻，而所有頻率同時(shí)被加倍。這導(dǎo)致因子2音調(diào)轉(zhuǎn)置，然而，其中獲得音頻信 號(hào)，該音頻信號(hào)與原始音頻信號(hào)具有相同的長(zhǎng)度(即相同的樣本數(shù)目)。作為在圖fe中所示濾波器組實(shí)施的替換，相位聲碼器的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)也可如在圖6所 描述那樣使用。在這里，音頻信號(hào)698被饋給FFT處理器，或更普遍地，將其作為時(shí)間樣本序列反饋給短時(shí)傅利葉轉(zhuǎn)換(STFT)處理器600。FFT處理器600被實(shí)施以執(zhí)行音頻信號(hào)的 時(shí)間窗口，用以然后通過后續(xù)的FFT計(jì)算幅度頻譜和相位頻譜，其中，為連續(xù)頻譜執(zhí)行這種 計(jì)算，這涉及強(qiáng)烈重迭的音頻信號(hào)塊。在極端情況下，針對(duì)每個(gè)新音頻信號(hào)樣本，可計(jì)算新頻譜，其中，也可只針對(duì)每個(gè) 第二十個(gè)新樣本計(jì)算新頻譜。優(yōu)選地由控制器602給出在兩個(gè)頻譜之間的樣本的距離‘a(chǎn)’。 控制器602還被執(zhí)行以饋給IFFT處理器604，該IFFT處理器604被實(shí)施以在重迭-相加操 作中操作。特別地，執(zhí)行IFFT處理器604，以便通過基于幅度頻譜與相位頻譜對(duì)每個(gè)頻譜執(zhí) 行一次IFFT，它執(zhí)行逆向短時(shí)傅立葉轉(zhuǎn)換以獲得生成的時(shí)間信號(hào)。重迭相加操作被配置以 消除由分析窗口引起的阻塞效應(yīng)。通過兩個(gè)頻譜之間的距離‘b’實(shí)現(xiàn)時(shí)間信號(hào)的時(shí)間擴(kuò)展，如它們由IFFT處理器 604處理，其比用于FFT頻譜生成的頻譜之間的距離‘a(chǎn)’更大?；舅枷胧峭ㄟ^比分析FFT 間隔更遠(yuǎn)的逆FFT采樣來擴(kuò)展音頻信號(hào)。因此，所合成音頻信號(hào)中的頻譜改變較原始音頻 信號(hào)中的較緩慢地發(fā)生。然而，若在方框606中沒有相位重新縮放，這將導(dǎo)致頻率假象(artifact)。例如當(dāng) 考慮其中45°的連續(xù)相位值被實(shí)施的一個(gè)單頻率窗口時(shí)，這意味著這個(gè)濾波器頻帶中的信 號(hào)的相位以1/8周期的速率增加，即每個(gè)時(shí)間區(qū)間45 °，其中該時(shí)間間隙是連續(xù)FFT之間的 時(shí)間間隔。如果現(xiàn)在該逆FFT彼此間隔得更遠(yuǎn)，這意味著在更長(zhǎng)時(shí)間間隔出現(xiàn)45°相位增 加。這意味著這個(gè)信號(hào)部分的頻率被無意修改。為了消除這種假象，相位由完全相同的因 子重新縮放，其中音頻信號(hào)通過該因子在時(shí)間上被擴(kuò)展。每個(gè)FFT頻譜值的相位因此被增 加因子b/a倍，以便消除無意頻率修改。盡管在圖5c中所示的實(shí)施例中，對(duì)于在圖fe的濾波器組實(shí)現(xiàn)的一個(gè)信號(hào)振蕩器 而言，實(shí)現(xiàn)了通過振幅/頻率控制信號(hào)的內(nèi)插擴(kuò)展，但是通過大于兩個(gè)FFT頻譜之間距離的 兩個(gè)IFFT頻譜之間的距離(即‘b’大于‘a(chǎn)’)來實(shí)現(xiàn)圖6中的擴(kuò)展，然而，其中為了預(yù)防假 象，根據(jù)比例‘b/a’執(zhí)行相位重新縮放。例如距離‘b’可被選擇，以便相位聲碼器生成諧波頻率。圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于從輸入信號(hào)102生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)122的 裝置700的框圖。裝置700類似于在圖1中所示的裝置，但是包含功率控制器710、第一功 率調(diào)整裝置720和第二功率調(diào)整裝置730。將該功率控制器710連接到第一功率調(diào)整裝置 720和第二功率調(diào)整裝置730。將第一功率調(diào)整裝置720和第二功率調(diào)整裝置730連接到 補(bǔ)丁生成器110。該功率控制器710可基于輸入信號(hào)所包含的頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)并基于輸入信 號(hào)所包含的補(bǔ)丁縮放，控制根據(jù)第一與第二補(bǔ)丁算法的輸入信號(hào)的縮放?？蛇x地，代替輸入 信號(hào)中包含的補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)，可使用至少一個(gè)所儲(chǔ)存的補(bǔ)丁縮放控制參數(shù)。補(bǔ)丁縮放 控制參數(shù)可被補(bǔ)丁縮放控制參數(shù)存儲(chǔ)器儲(chǔ)存，該補(bǔ)丁縮放控制參數(shù)存儲(chǔ)器可以是功率控制 器710的一部分或一個(gè)獨(dú)立單元。第一功率調(diào)整裝置720可根據(jù)第一補(bǔ)丁算法縮放輸入信 號(hào)102，而第二功率調(diào)整裝置730可根據(jù)第二補(bǔ)丁算法縮放輸入信號(hào)102。換言之，可預(yù)處 理輸入信號(hào)102，以便可生成第一與第二補(bǔ)丁，以便帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。為此， 頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)可定義帶寬擴(kuò)展信號(hào)122的頻譜包絡(luò)，且補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)或補(bǔ)丁縮放控制 參數(shù)可設(shè)定第一補(bǔ)丁 112與第二補(bǔ)丁 114之間的比例，或可設(shè)定第一補(bǔ)丁 112和/或第二 補(bǔ)丁 114的絕對(duì)值。如圖7所示，第一功率調(diào)整裝置720與第二功率調(diào)整裝置730可以是功率控制器710的一部分或者一個(gè)獨(dú)立單元。亦如在第7圖中所示，功率控制器710可以 是補(bǔ)丁生成器110的一部分或者一個(gè)獨(dú)立單元。功率調(diào)整裝置720、730可以是例如受功率 控制器710控制的放大器或?yàn)V波器?？蛇x地，在補(bǔ)丁生成以后完成縮放。合適地，圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用 于從輸入信號(hào)102生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)122的裝置800的框圖。該裝置800類似于在圖7中 所示的裝置，但是功率調(diào)整裝置720、730被布置在補(bǔ)丁生成器110與組合器120之間。在 這個(gè)例子中，將補(bǔ)丁生成器110連接到第一功率調(diào)整裝置720，并且連接到第二功率調(diào)整裝 置730。將第一功率調(diào)整裝置720與第二功率調(diào)整裝置730連接到組合器120。以此方式， 可根據(jù)第一補(bǔ)丁算法由第一功率調(diào)整裝置720來縮放第一補(bǔ)丁 112，而可根據(jù)第二補(bǔ)丁算 法由第二功率調(diào)整裝置730來縮放第二補(bǔ)丁 114。功率控制器710基于如前所述的頻譜包 絡(luò)數(shù)據(jù)和補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)或補(bǔ)丁縮放控制參數(shù)，再次控制該功率調(diào)整裝置?？蛇x地，同樣地只縮放或功率調(diào)整兩個(gè)補(bǔ)丁中的一個(gè)，接著在組合所組合補(bǔ)丁與 輸入信號(hào)102的第一頻帶之前通過組合器120組合補(bǔ)丁和縮放所組合補(bǔ)丁是可能的。換言 之，第一個(gè)補(bǔ)丁可被縮放，以在兩個(gè)補(bǔ)丁之間實(shí)現(xiàn)預(yù)定義比率(例如基于補(bǔ)丁縮放控制數(shù) 據(jù))，然后將所組合補(bǔ)丁縮放(例如基于頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù))，以滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)可包含例如用于功率分布縮放的簡(jiǎn)單因子或多個(gè)參數(shù)。補(bǔ)丁縮 放控制數(shù)據(jù)可指示例如在全部第二頻帶或全部高頻帶上的第一補(bǔ)丁與第二補(bǔ)丁之間的功 率比率，或在全部第二頻帶或全部高頻帶上的第一補(bǔ)丁和/或第二補(bǔ)丁的功率的絕對(duì)值， 并且可由至少一個(gè)參數(shù)表示?？蛇x地，針對(duì)共同構(gòu)成第二頻帶或高頻帶的多個(gè)子頻帶中的 每一子頻帶，補(bǔ)丁縮放數(shù)據(jù)包含因子，例如類似于頻譜帶寬復(fù)制應(yīng)用中的每個(gè)子頻帶的頻 譜包絡(luò)數(shù)據(jù)。可選地，補(bǔ)丁縮放數(shù)據(jù)也可指示濾波器的轉(zhuǎn)換函數(shù)。例如，用于縮放第一補(bǔ)丁 的濾波器的轉(zhuǎn)換函數(shù)中的參數(shù)和/或用于縮放第二補(bǔ)丁的濾波器的轉(zhuǎn)換函數(shù)中的參數(shù)可 包含在輸入信號(hào)中。以此方式，該參數(shù)可代表頻率函數(shù)。另一可選方案可以是代表第一補(bǔ) 丁和第二補(bǔ)丁的微分函數(shù)的補(bǔ)丁縮放控制參數(shù)。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，輸入信號(hào)的縮放或第一 補(bǔ)丁與第二補(bǔ)丁的縮放可基于包含至少一個(gè)參數(shù)的補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)。圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于從輸入信號(hào)102生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)122的 裝置900的框圖。該裝置900類似于在第8圖中所示的裝置，但是另外地包含噪聲加法器 910、丟失諧波加法器920、噪聲功率調(diào)整裝置940和丟失諧波功率調(diào)整裝置950。將噪聲加 法器910連接到噪聲功率調(diào)整裝置940，將噪聲功率調(diào)整裝置940連接到組合器120。將丟 失諧波加法器920連接到丟失諧波功率調(diào)整裝置950，將丟失諧波功率調(diào)整裝置950連接到 組合器120。此外，將功率控制器710連接到噪聲功率調(diào)整裝置940和丟失諧波功率調(diào)整裝 置950。噪聲加法器910可基于輸入信號(hào)102所包含的噪聲數(shù)據(jù)生成噪聲補(bǔ)丁 912。噪聲補(bǔ)丁 912可通過噪聲功率調(diào)整裝置940來縮放。功率控制器710可基于輸入 信號(hào)102所包含的頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)和/或噪聲縮放數(shù)據(jù)控制噪聲功率調(diào)整裝置940。以此方 式，可近似原始信號(hào)的噪聲，以提高帶寬擴(kuò)展信號(hào)的音頻質(zhì)量。丟失諧波加法器920可基于輸入信號(hào)所包含的丟失諧波數(shù)據(jù)生成丟失諧波補(bǔ)丁 922。該丟失諧波補(bǔ)丁 922可包含諧波頻率，該諧波頻率可只在原始信號(hào)的高頻帶中發(fā)生， 因此如果只是關(guān)于輸入信號(hào)102的第一頻帶的原始信號(hào)的低頻帶的信息是可用的，則不能 被再現(xiàn)。丟失諧波數(shù)據(jù)可提供有關(guān)這些丟失諧波的信息?？赏ㄟ^丟失諧波功率調(diào)整裝置950來縮放丟失諧波補(bǔ)丁 922。功率控制器710可基于頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)或基于輸入信號(hào)102所包 含的丟失諧波縮放數(shù)據(jù)，控制丟失諧波功率調(diào)整裝置950。組合器120可組合第一補(bǔ)丁 112、第二補(bǔ)丁 114、輸入信號(hào)102的第一頻帶、噪聲補(bǔ) 丁 912和丟失諧波補(bǔ)丁 922，以獲得帶寬擴(kuò)展信號(hào)122。功率控制器710與功率調(diào)整裝置組 合，可基于頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)縮放第一補(bǔ)丁 112、第二補(bǔ)丁 114、噪聲補(bǔ)丁 912和丟失諧波補(bǔ)丁 922，以便滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。圖10顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于基于輸入信號(hào)1002提供帶寬減小信號(hào)1032 的裝置1000的框圖。該裝置1000包含頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)確定器1010、補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)生成 器1020和輸出接口 1030。將頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)確定器1010和補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)生成器1020 連接到輸出接口 1030。頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)確定器1010可基于輸入信號(hào)1002的高頻帶確定頻譜 包絡(luò)數(shù)據(jù)1012。補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)生成器1020可生成補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)1022，該補(bǔ)丁縮 放控制數(shù)據(jù)1022用于在解碼器側(cè)縮放帶寬減小信號(hào)1032或用于通過解碼器縮放第一補(bǔ)丁 和第二補(bǔ)丁，以便由該解碼器生成的帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。該頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則基 于頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)。根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從帶寬減小信號(hào)1032的第一頻帶生成第一補(bǔ)丁，而根 據(jù)第二補(bǔ)丁算法從帶寬減小信號(hào)1032的第一頻帶生成第二補(bǔ)丁。與根據(jù)第一補(bǔ)丁算法生 成的第一補(bǔ)丁的頻譜密度相比，根據(jù)第二補(bǔ)丁算法生成的第二補(bǔ)丁的頻譜密度更高。輸出 接口 1030組合輸入信號(hào)1002的低頻帶、頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)1012和補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)1022，以 獲得帶寬減小信號(hào)1032。此外，輸出接口 1030提供帶寬減小信號(hào)1032，用于傳輸或儲(chǔ)存。裝置1000也可包含用于編碼輸入信號(hào)的低頻帶的核心編碼器。核心編碼器可以 是例如微分編碼器、熵編碼器或感知音頻編碼器。裝置1000可以是被配置為為上述解碼器提供信號(hào)的編碼器的一部分。補(bǔ)丁縮放 控制數(shù)據(jù)1022可包含例如用于功率分布縮放的簡(jiǎn)單因子或多個(gè)參數(shù)。補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù) 可指示例如在全部高頻帶上的第一補(bǔ)丁與第二補(bǔ)丁之間的功率比，或在全部高頻帶上的第 一補(bǔ)丁和/或第二補(bǔ)丁的功率的絕對(duì)值，并且可由至少一個(gè)參數(shù)表示。可選地，補(bǔ)丁縮放數(shù) 據(jù)包含針對(duì)一起構(gòu)成該高頻帶的多個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶所確定的因子，例如類似于頻 譜帶寬復(fù)制應(yīng)用中的每個(gè)子頻帶的頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)?？蛇x地，補(bǔ)丁縮放數(shù)據(jù)也可指示濾波器 的轉(zhuǎn)換函數(shù)。例如，可確定用于縮放第一補(bǔ)丁的濾波器的轉(zhuǎn)換函數(shù)中的參數(shù)和/或用于縮 放第二補(bǔ)丁的濾波器的轉(zhuǎn)換函數(shù)中的參數(shù)，用于生成補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)。以此方式，可基于 頻率函數(shù)生成該參數(shù)。另一備選方案可以是生成代表第一補(bǔ)丁與第二補(bǔ)丁的微分函數(shù)的補(bǔ) 丁縮放控制參數(shù)?？赏ㄟ^分析輸入信號(hào)1002和基于對(duì)輸入信號(hào)1002的分析選擇儲(chǔ)存在補(bǔ)丁縮放控 制參數(shù)內(nèi)存中的補(bǔ)丁縮放控制參數(shù)來生成補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)1022，以獲得補(bǔ)丁縮放控制數(shù) 據(jù) 1022。可選地，通過分析合成方法可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)1022的生成。為此，補(bǔ)丁縮 放控制數(shù)據(jù)生成器1020可額外地包含補(bǔ)丁生成器(如針對(duì)解碼器的描述)和比較器。該 補(bǔ)丁生成器可根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從輸入信號(hào)1002的低頻帶生成第一補(bǔ)丁，并且根據(jù)第二 補(bǔ)丁算法從輸入信號(hào)1002的低頻帶生成第二補(bǔ)丁。根據(jù)第二補(bǔ)丁算法生成的第二補(bǔ)丁的 頻譜密度比根據(jù)第一補(bǔ)丁算法生成的第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高。該比較器可比較第一補(bǔ) 丁、第二補(bǔ)丁和輸入信號(hào)的高頻帶，以獲得補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)1022。換言之，前述概念也被應(yīng)用到裝置1000。以此方式，裝置1000可通過比較補(bǔ)丁或組合補(bǔ)丁與輸入信號(hào)來提取補(bǔ)丁 縮放控制數(shù)據(jù)1022，其中該輸入信號(hào)可以是例如原始音頻信號(hào)。此外，裝置1000也可包含 如前所述的頻譜線選擇器、功率控制器、噪聲加法器和/或丟失諧波加法器。以此方式，噪 聲數(shù)據(jù)、噪聲補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)、丟失諧波數(shù)據(jù)與/或丟失諧波補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)也可通 過分析合成方法來提取。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例與包含第一頻帶和第二頻帶的音頻信號(hào)有關(guān)。第一頻帶 由第一分辨率數(shù)據(jù)表示，并且第二頻帶由第二分辨率數(shù)據(jù)表示，其中第二分辨率低于第一 分辨率。第二分辨率數(shù)據(jù)基于第二頻帶的頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)和第二頻帶的補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)， 該補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)用于在解碼器端縮放音頻信號(hào)或用于通過解碼器縮放第一補(bǔ)丁和第 二補(bǔ)丁，以便通過該解碼器生成的帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。該頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則基于 頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)。根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從音頻信號(hào)的第一頻帶生成第一補(bǔ)丁，和根據(jù)第二補(bǔ)丁 算法從音頻信號(hào)的第一頻帶生成第二補(bǔ)丁。根據(jù)第二補(bǔ)丁算法生成的第二補(bǔ)丁的頻譜密度 比根據(jù)第一補(bǔ)丁算法生成的第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高。音頻信號(hào)例如可以是基于原始音頻信號(hào)的帶寬減小信號(hào)。音頻信號(hào)的第一頻帶可 表示在高分辨率下編碼的原始音頻信號(hào)的低頻帶。音頻信號(hào)的第二頻帶可表示原始音頻信 號(hào)的高頻帶，且可通過至少兩個(gè)參數(shù)來量化由頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)表示的頻譜包絡(luò)參數(shù)和由補(bǔ) 丁縮放控制數(shù)據(jù)表示的補(bǔ)丁縮放控制參數(shù)?；谶@種音頻信號(hào)，根據(jù)上述概念的解碼器可 生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)，該帶寬擴(kuò)展信號(hào)提供原始音頻信號(hào)的良好近似且與已知概念相比較具 有改進(jìn)的音頻質(zhì)量。圖11顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于從輸入信號(hào)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的方法1100 的流程圖。該輸入信號(hào)的第一頻帶由第一分辨率數(shù)據(jù)表示，并且第二頻帶由第二分辨率數(shù) 據(jù)表示，該第二分辨率低于該第一分辨率。該方法1100包含以下步驟生成1110第一補(bǔ) 丁、生成1120第二補(bǔ)丁、縮放1130輸入信號(hào)或縮放1130第一補(bǔ)丁及第二補(bǔ)丁，和組合1140 第一補(bǔ)丁、第二補(bǔ)丁與輸入信號(hào)的第一頻帶，以獲得帶寬擴(kuò)展信號(hào)。根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從輸 入信號(hào)的第一頻帶生成1110第一補(bǔ)丁，并且根據(jù)第二補(bǔ)丁算法從輸入信號(hào)的第一頻帶生 成1120第二補(bǔ)丁。根據(jù)第二補(bǔ)丁算法生成1120的第二補(bǔ)丁的頻譜密度比根據(jù)第一補(bǔ)丁算 法生成1110的第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高。可根據(jù)第一補(bǔ)丁算法和根據(jù)第二補(bǔ)丁算法來縮 放1130輸入信號(hào)，或可縮放1130第一補(bǔ)丁及第二補(bǔ)丁，以便帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn) 則。此外，方法1100可通過根據(jù)上述概念的步驟來擴(kuò)展。例如，方法1100可實(shí)現(xiàn)為用 于在計(jì)算機(jī)或微控制器上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序。圖12顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于基于輸入信號(hào)提供帶寬減小信號(hào)的方法 1200的流程圖。該方法1200包含以下步驟基于輸入信號(hào)的高頻帶確定1210頻譜包絡(luò)數(shù) 據(jù)、生成1220補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)、組合1230輸入信號(hào)的低頻帶、頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)與補(bǔ)丁縮放 控制數(shù)據(jù)，以獲得帶寬減小信號(hào)，并提供1240帶寬減小信號(hào)用于傳輸或儲(chǔ)存。生成1220補(bǔ) 丁縮放控制數(shù)據(jù)，其用于在解碼器側(cè)縮放帶寬減小信號(hào)或用于通過解碼器縮放第一補(bǔ)丁及 第二補(bǔ)丁，以便通過該解碼器生成的帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。該頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則基 于該頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)。根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從帶寬減小信號(hào)的低頻帶生成第一補(bǔ)丁，及根據(jù)第 二補(bǔ)丁算法從帶寬減小信號(hào)的低頻帶生成第二補(bǔ)丁。根據(jù)第二補(bǔ)丁算法生成的第二補(bǔ)丁的頻譜密度比根據(jù)第一補(bǔ)丁算法生成的第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高。此外，方法1200可通過根據(jù)上述概念的步驟來擴(kuò)展。方法1200可例如被實(shí)現(xiàn)為 用于在計(jì)算機(jī)或微控制器上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及裝置，該裝置用于使用用于帶寬擴(kuò)展的相位聲碼器 與用于更密集的頻譜的非線性失真或噪聲填充相組合來生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)。當(dāng)應(yīng)用帶寬擴(kuò) 展的相位聲碼器時(shí)，頻率線彼此更加遠(yuǎn)離。若例如通過量化使頻譜中存在間隙，則通過擴(kuò)展 均勻增加間隙。在能量調(diào)節(jié)中，頻譜中的剩余線接收太多的能量。這通過用噪聲或另外的 諧波填充間隙來避免，該噪聲或另外的諧波可能由信號(hào)的非線性失真獲得。這樣，可將更多 的能量分布在剩余線之間。由于使頻帶中的能量只集中到少數(shù)幾條頻率線，可生成非自然 或金屬般的聲音。以前較多頻帶中的能量被加到剩余的頻帶。如果頻譜中不存在間隙，但是至少存在噪聲，則一部分能量保持在噪聲基準(zhǔn)中。通 過應(yīng)用非線性失真，一方面利用失真所生成的噪聲可再次增加頻譜密度，另一方面利用由 合適選擇將失真的信號(hào)部分所引入的另外的諧波部分可再次增加頻譜密度，。帶寬擴(kuò)展信號(hào)則可以是例如經(jīng)濾波的失真信號(hào)與在相位聲碼器幫助下生成的信 號(hào)的加權(quán)和。換言之，帶寬擴(kuò)展信號(hào)可以是第一補(bǔ)丁、第二補(bǔ)丁與輸入信號(hào)的第一頻帶的加 權(quán)和。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及適用于不利用全頻段的所有音頻應(yīng)用的概念。例 如，對(duì)于使用數(shù)字無線電服務(wù)、因特網(wǎng)流或其它音頻通信應(yīng)用的音頻內(nèi)容的廣播而言，可以 使用所描述的概念。雖然本發(fā)明已依據(jù)一些實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是存在落入本發(fā)明范圍內(nèi)的改變、 變更和等效物。也應(yīng)注意的是存在實(shí)施本發(fā)明的方法與組成的許多備選方法。因此，期望 的是下述所附權(quán)利要求被理解為包括落入本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)的所有這些改變、變更 和等效物。特別地，應(yīng)指出的是依據(jù)情況，本發(fā)明方案也可采用軟件實(shí)現(xiàn)。實(shí)施可以是在數(shù) 字儲(chǔ)存媒體上，特別地是具有電子可讀控制信號(hào)的軟式磁盤或CD，其中該電子可讀控制信 號(hào)可與可編程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)協(xié)同工作，從而執(zhí)行相應(yīng)的方法。一般而言，本發(fā)明因此也存在 于計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品具有儲(chǔ)存在機(jī)器可讀載體上的程序代碼，當(dāng)該計(jì) 算機(jī)程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該程序代碼用于執(zhí)行本發(fā)明方法。換言之，本發(fā)明因此也 可被實(shí)現(xiàn)為具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上被執(zhí)行時(shí)，該程 序代碼用于執(zhí)行本方法。
權(quán)利要求
1.一種用于從輸入信號(hào)(102)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)(122)的裝置(100 ；300 ；400 ；700 ； 800 ;900)，其中，所述輸入信號(hào)的第一頻帶由第一分辨率數(shù)據(jù)表示，且所述輸入信號(hào)的第二 頻帶由第二分辨率數(shù)據(jù)表示，所述第二分辨率低于所述第一分辨率，所述裝置包括補(bǔ)丁生成器(110)，所述補(bǔ)丁生成器(110)被配置為根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從所述輸入信 號(hào)(10 的所述第一頻帶生成第一補(bǔ)丁(112)，并被配置為根據(jù)第二補(bǔ)丁算法從所述輸入 信號(hào)(10 的所述第一頻帶生成第二補(bǔ)丁(114)，其中，根據(jù)所述第二補(bǔ)丁算法生成的所述 第二補(bǔ)丁(114)的頻譜密度比根據(jù)所述第一補(bǔ)丁算法生成的所述第一補(bǔ)丁(11 的頻譜密 度高；和組合器(120)，所述組合器(120)被配置為組合所述第一補(bǔ)丁(112)、所述第二補(bǔ)丁 (114)和所述輸入信號(hào)(10 的所述第一頻帶，以獲得所述帶寬擴(kuò)展信號(hào)(122)，其中，用于 生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的所述裝置被配置為根據(jù)所述第一補(bǔ)丁算法且根據(jù)所述第二補(bǔ)丁算法 縮放所述輸入信號(hào)(102)，或縮放所述第一補(bǔ)丁(11 和所述第二補(bǔ)丁(114)，以便所述帶 寬擴(kuò)展信號(hào)滿足(12 頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一補(bǔ)丁算法為諧波補(bǔ)丁算法，并且所述補(bǔ) 丁生成器(110)被配置為生成所述第一補(bǔ)丁(11 ，以便只有所述輸入信號(hào)(10 的所述第 一頻帶的頻率的整數(shù)倍的頻率由所述第一補(bǔ)丁(11 包含。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述第二補(bǔ)丁算法為混合補(bǔ)丁算法，并且 所述補(bǔ)丁生成器(110)被配置為生成所述第二補(bǔ)丁(114)，以便所述第二補(bǔ)丁(114)包含 所述輸入信號(hào)(10 的所述第一頻帶的頻率的整數(shù)倍的頻率，并且包含不是所述輸入信號(hào) (102)的所述第一頻帶的頻率的整數(shù)倍的頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第一補(bǔ)丁(11 的下截止頻率等 于所述第二補(bǔ)丁(114)的下截止頻率，并且其中所述第一補(bǔ)丁(112)的上截止頻率等于所 述第二補(bǔ)丁(114)的上截止頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，包括相位聲碼器(310)，所述相位聲碼器 (310)被配置為根據(jù)所述第一補(bǔ)丁算法生成所述第一補(bǔ)丁(112)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的裝置，包括限幅器(320)，所述限幅器(320)被配 置為根據(jù)所述第二補(bǔ)丁算法通過限幅所述輸入信號(hào)(10 的所述第一頻帶生成所述第二 補(bǔ)丁(114)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的裝置，包括頻譜線選擇器010)，所述頻譜線選 擇器(410)被配置為選擇所述第二補(bǔ)丁(114)的多個(gè)頻率線，以獲得經(jīng)修改的第二補(bǔ)丁 014)，其中如果所述第一補(bǔ)丁(112)的對(duì)應(yīng)頻率線丟失，則選擇頻率線，其中所述組合器 (120)被配置為組合所述第一補(bǔ)丁(112)、所述經(jīng)修改的第二補(bǔ)丁(414)和所述輸入信號(hào) (102)的所述第一頻帶。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的裝置，包括功率控制器(710)，所述功率控制器 (710)被配置為根據(jù)所述第一和第二補(bǔ)丁算法控制所述輸入信號(hào)(10 的所述縮放，或被 配置為控制所述第一補(bǔ)丁(11 和所述第二補(bǔ)丁(114)的所述縮放，其中，所述功率控制器 (710)基于所述輸入信號(hào)(10 所包含的頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)和基于至少一個(gè)所儲(chǔ)存的補(bǔ)丁縮放 控制參數(shù)或所述輸入信號(hào)(10 所包含的補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)來控制所述縮放。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，包括第一功率調(diào)整裝置(720)，所述第一功率調(diào)整裝置(720)被配置為根據(jù)所述第一補(bǔ)丁算法縮放所述輸入信號(hào)(102)，或被配置為縮放所述第 一補(bǔ)丁(112)，還包括第二功率調(diào)整裝置(730)，所述第二功率調(diào)整裝置(730)被配置為根 據(jù)所述第二補(bǔ)丁算法縮放所述輸入信號(hào)(102)，或被配置為縮放所述第二補(bǔ)丁(114)，其中 所述功率控制器(710)被配置為控制所述第一功率調(diào)整裝置(720)和所述第二功率調(diào)整裝 置(730)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，包括噪聲加法器(910)和丟失諧波加法器(920)， 其中所述噪聲加法器(910)被配置為基于所述輸入信號(hào)所包含的噪聲數(shù)據(jù)生成噪聲補(bǔ)丁 (912)，其中所述丟失諧波加法器(920)被配置為基于所述輸入信號(hào)(10 所包含的丟失諧 波數(shù)據(jù)生成丟失諧波補(bǔ)丁(922)，其中所述功率控制器(710)被配置為基于所述頻譜包絡(luò) 數(shù)據(jù)控制所述噪聲補(bǔ)丁(91 和所述丟失諧波補(bǔ)丁 ￠2 的縮放，且其中所述組合器(120) 被配置為組合所述第一補(bǔ)丁(112)、所述第二補(bǔ)丁(114)、所述輸入信號(hào)(10 的所述第一 頻帶、所述噪聲補(bǔ)丁(91 和所述丟失諧波補(bǔ)丁(922)，以獲得所述帶寬擴(kuò)展信號(hào)(122)，其 中所述功率控制器(710)基于所述頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)控制所述第一補(bǔ)丁(112)、所述第二補(bǔ)丁 (114)、所述噪聲補(bǔ)丁(91 及所述丟失諧波補(bǔ)丁(922)的所述縮放，以便所述頻譜包絡(luò)準(zhǔn) 則得到滿足。
11.一種用于基于輸入信號(hào)(1002)提供帶寬減小信號(hào)(1032)的裝置(1000)，包括頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)確定器(1010)，所述頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)確定器(1010)被配置為基于所述輸入信號(hào)(100 的高頻帶確定頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)(1012)；補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)生成器(1020)，所述補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)生成器(1020)被配置為生 成補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)(1022)，所述補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)(102 用于在解碼器側(cè)縮放所述帶 寬減小信號(hào)(103 或用于通過所述解碼器縮放第一補(bǔ)丁和第二補(bǔ)丁，以便由所述解碼器 生成的帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則，其中所述頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則基于所述頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù) (1012)，其中所述第一補(bǔ)丁根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從所述帶寬減小信號(hào)(103 的第一頻帶生 成，并且所述第二補(bǔ)丁根據(jù)第二補(bǔ)丁算法從所述帶寬減小信號(hào)(103 的所述第一頻帶生 成，其中根據(jù)所述第二補(bǔ)丁算法生成的所述第二補(bǔ)丁的頻譜密度比根據(jù)所述第一補(bǔ)丁算法 生成的所述第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高；輸出接口(1030)，所述輸出接口(1030)被配置為組合所述輸入信號(hào)(100 的低頻 帶、所述頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)(101 與所述補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)(1022)，以獲得所述帶寬減小信 號(hào)(1032)，并且所述輸出接口(1030)被配置為提供用于傳輸或儲(chǔ)存的所述帶寬減小信號(hào) (1032)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)生成器包括所述補(bǔ)丁生成器，所述補(bǔ)丁生成器被配置為根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從所述輸入信號(hào)(1002) 的所述低頻帶生成第一補(bǔ)丁，且被配置為根據(jù)第二補(bǔ)丁算法從所述輸入信號(hào)(100 的所 述低頻帶生成第二補(bǔ)丁，其中根據(jù)所述第二補(bǔ)丁算法生成的所述第二補(bǔ)丁的頻譜密度比根 據(jù)所述第一補(bǔ)丁算法生成的所述第一補(bǔ)丁的所述頻譜密度更高；和比較器，所述比較器被配置為比較所述第一補(bǔ)丁、所述第二補(bǔ)丁與所述輸入信號(hào) (1002)的所述高頻帶，以獲得所述補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)(1022)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，包括補(bǔ)丁縮放控制參數(shù)存儲(chǔ)器，所述補(bǔ)丁縮放控制 參數(shù)存儲(chǔ)器被配置為儲(chǔ)存和提供多個(gè)補(bǔ)丁縮放控制參數(shù)，其中所述補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)生成器(1020)被配置為分析所述輸入信號(hào)(100 且被配置為基于以對(duì)所述輸入信號(hào)(1002) 的所述分析為基礎(chǔ)選擇的所儲(chǔ)存的補(bǔ)丁縮放控制參數(shù)生成所述補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)(1022)。
14.一種音頻信號(hào)，包括由第一分辨率數(shù)據(jù)表示的第一頻帶；和由第二分辨率數(shù)據(jù)表示的第二頻帶，其中所述第二分辨率低于所述第一分辨率，其中 所述第二分辨率數(shù)據(jù)基于所述第二頻帶的頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)，并且基于所述第二頻帶的補(bǔ)丁縮 放控制數(shù)據(jù)，所述補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)用于在解碼器側(cè)縮放所述音頻信號(hào)或用于通過所述解 碼器縮放第一補(bǔ)丁和第二補(bǔ)丁，以便由所述解碼器所生成的帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn) 則，其中所述頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則基于所述頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)，其中所述第一補(bǔ)丁根據(jù)第一補(bǔ)丁算法 從所述音頻信號(hào)的所述第一頻帶生成，且所述第二補(bǔ)丁根據(jù)第二補(bǔ)丁算法從所述音頻信號(hào) 的所述第一頻帶生成，其中根據(jù)所述第二補(bǔ)丁算法生成的所述第二補(bǔ)丁的頻譜密度比根據(jù) 所述第一補(bǔ)丁算法生成的所述第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高。
15.一種用于從輸入信號(hào)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的方法(1100)，其中所述輸入信號(hào)的第一 頻帶由第一分辨率數(shù)據(jù)表示，及第二頻帶由第二分辨率數(shù)據(jù)表示，所述第二分辨率低于所 述第一分辨率，所述方法包括根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從所述輸入信號(hào)的所述第一頻帶生成(1110)第一補(bǔ)丁 ；根據(jù)第二補(bǔ)丁算法從所述輸入信號(hào)的所述第一頻帶生成(1120)第二補(bǔ)丁，其中根據(jù) 所述第二補(bǔ)丁算法生成的所述第二補(bǔ)丁的頻譜密度比根據(jù)所述第一補(bǔ)丁算法生成的所述 第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高；根據(jù)所述第一補(bǔ)丁算法及根據(jù)所述第二補(bǔ)丁算法縮放(1130)所述輸入信號(hào)，或縮放 (1130)所述第一補(bǔ)丁及所述第二補(bǔ)丁，以便所述帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足所述頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則；和組合(1140)所述第一補(bǔ)丁、所述第二補(bǔ)丁與所述輸入信號(hào)的所述第一頻帶，以獲得所 述帶寬擴(kuò)展信號(hào)。
16.一種用于基于輸入信號(hào)提供帶寬減小信號(hào)的方法(1200)，包括基于所述輸入信號(hào)的高頻帶確定(1210)頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)；生成(1220)補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)，所述補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)用于在解碼器側(cè)縮放所述帶 寬減小信號(hào)或用于通過所述解碼器縮放第一補(bǔ)丁及第二補(bǔ)丁，以便由所述解碼器所生成的 帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則，其中所述頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則基于所述頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)，其中所 述第一補(bǔ)丁根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從所述帶寬減小信號(hào)的第一頻帶生成，和第二補(bǔ)丁根據(jù)第二 補(bǔ)丁算法從所述帶寬減小信號(hào)的所述第一頻帶生成，其中根據(jù)所述第二補(bǔ)丁算法生成的所 述第二補(bǔ)丁的頻譜密度較根據(jù)所述第一補(bǔ)丁算法生成的所述第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高；組合(1230)所述輸入信號(hào)的低頻帶、所述頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)與所述補(bǔ)丁縮放控制數(shù)據(jù)，以 獲得所述帶寬減小信號(hào)；和提供(IMO)所述帶寬減小信號(hào)用于傳輸或儲(chǔ)存。
17.一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)或微控制器上執(zhí)行 時(shí)，所述程序代碼用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法。
全文摘要
一種用于從輸入信號(hào)生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置，包括補(bǔ)丁生成器和組合器。該輸入信號(hào)的第一頻帶由第一分辨率數(shù)據(jù)表示，第二頻帶由第二分辨率數(shù)據(jù)表示，其中第二分辨率比第一分辨率更低。該補(bǔ)丁生成器根據(jù)第一補(bǔ)丁算法從輸入信號(hào)的第一頻帶生成第一補(bǔ)丁，并且根據(jù)第二補(bǔ)丁算法從輸入信號(hào)的第一頻帶生成第二補(bǔ)丁。根據(jù)第二補(bǔ)丁算法生成的第二補(bǔ)丁的頻譜密度比根據(jù)第一補(bǔ)丁算法生成的第一補(bǔ)丁的頻譜密度更高。該組合器組合第一補(bǔ)丁、第二補(bǔ)丁和輸入信號(hào)的第一頻帶，以獲得帶寬擴(kuò)展信號(hào)。用于生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)的裝置根據(jù)第一補(bǔ)丁算法和根據(jù)第二補(bǔ)丁算法縮放輸入信號(hào)，或縮放第一補(bǔ)丁及第二補(bǔ)丁，從而使帶寬擴(kuò)展信號(hào)滿足頻譜包絡(luò)準(zhǔn)則。
文檔編號(hào)G10L21/038GK102105931SQ200980127093
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者烏爾里克·克雷默, 尼古拉斯·里特爾博謝, 弗雷德里克·納格爾, 斯特凡·拜爾, 薩沙·迪施, 馬克·蓋爾, 馬克斯·諾伊恩多夫, 馬庫斯·洛瓦塞 申請(qǐng)人:弗朗霍夫應(yīng)用科學(xué)研究促進(jìn)協(xié)會(huì)