Устройство и способ расширения диапазона частот, устройство и способ кодирования, устройство и способ декодирования и программа

Устройство и способ расширения диапазона частот, устройство и способ кодирования, устройство и способ декодирования и программа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается устройства расширения диапазона частот и соответствующего способа, устройства кодирования и соответствующего способа, устройства декодирования и соответствующего способа и программы, в частности, устройства расширения диапазона частот и соответствующего способа, устройства кодирования и соответствующего способа, устройства декодирования и соответствующего способа и программы, с помощью которых музыкальный сигнал может быть воспроизведен с более высоким качеством звучания благодаря расширению диапазона частот.

Уровень техники

Последние годы широко доступными стали службы продажи музыки, предназначенные для продажи музыкальных данных через сеть Internet или подобным образом. В этих службах продажи музыки в качестве музыкальных данных распространяются закодированные данные, полученные кодированием музыкального сигнала. В качестве технологии кодирования музыкального сигнала доминирующими стали технологии кодирования, которые ограничивают размер файла закодированных данных с целью уменьшения битрейта, чтобы загрузка музыкального файла не занимала много времени.

В целом технологии кодирования музыкальных сигналов можно разделить на такие технологии кодирования, как МР3 (MPEG (группа экспертов по движущемуся изображению) Audio Layer 3) (Международный стандарт ISO/IEC 11172-3), и такие технологии кодирования, как НЕ-ААС (высокоэффективное улучшенное MPEG4 кодирование звука) (Международный стандарт ISO/IEC 14496-3).

В таких технологиях кодирования, как МР3, срезают составляющие музыкального сигнала диапазона высоких частот, который начинается с частоты, примерно равной 15 кГц, и расположен выше (сигналы на указанных частотах практически не воспринимаются человеческим ухом), и кодируют оставшиеся составляющие сигнала диапазона низких частот. Такая технология кодирования здесь и далее называется технологией кодирования со срезанием высоких частот. Эта технология кодирования со срезанием высоких частот позволяет ограничить размер файла с закодированными данными. Тем не менее, так как люди, хоть и слабо, но воспринимают звуки высоких частот, то когда звук генерируют и выдают декодированный музыкальный сигнал, полученный декодированием закодированных данных, часто имеет место ухудшение качества звука, заключающееся в потере ощущения правдоподобия исходного сигнала и приглушенности звука.

В отличие от описанного в таких технологиях кодирования, как НЕ-ААС, из составляющих сигнала диапазона высоких частот извлекают специфическую информацию и ее кодируют вместе с составляющими сигнала диапазона низких частот. Такая технология кодирования здесь и далее называется технологией кодирования специфической информации диапазона высоких частот. Так как в технологии кодирования специфической информации диапазона высоких частот в качестве информации, относящейся к составляющим сигнала диапазона высоких частот, кодируют только специфическую информацию составляющих сигнала диапазона высоких частот, то эффективность кодирования может быть улучшена и одновременно уменьшено ухудшение качества звука.

При декодировании данных, закодированных с помощью технологии кодирования специфической информации диапазона высоких частот, декодируют составляющие сигнала диапазона низких частот и специфическую информацию и составляющие сигнала диапазона высоких частот генерируют из декодированных составляющих сигнала диапазона низких частот и специфической информации. Здесь и далее технологией расширения диапазона называется технология расширения диапазона частот составляющих сигнала диапазона низких частот, заключающаяся в генерировании составляющих сигнала диапазона высоких частот из составляющих сигнала диапазона низких частот.

Примером применения этой технологии расширения диапазона является последующая обработка, осуществляемая после декодирования данных, закодированных с помощью упомянутой выше технологии кодирования специфической информации диапазона высоких частот. В ходе этой последующей обработки составляющие сигнала диапазона высоких частот, потерянные при кодировании, генерируют из декодированных составляющих сигнала диапазона низких частот, тем самым расширяют диапазон частот составляющих сигнала диапазона низких частот (смотри, например, патентный документ 1). Заметим, что технологию расширения диапазона частот из патентного документа 1 здесь и далее будем называть технологией расширения диапазона из патентного документа 1.

Согласно технологии расширения диапазона из патентного документа 1, при входном сигнале, представляющем собой декодированные составляющие сигнала диапазона низких частот, в устройстве оценивают спектр мощности диапазона высоких частот (здесь и далее называемых частотной огибающей диапазона высоких частот) исходя из спектра мощности входного сигнала и генерируют составляющие сигнала диапазона высоких частот, при этом частотную огибающую диапазона высоких частот получают по составляющим сигнала диапазона низких частот.

На фиг.1 показан пример спектра мощности декодированного диапазона низких частот, который является входным сигналом, и оценка частотной огибающей диапазона высоких частот.

На фиг.1 по вертикальной оси откладывают логарифм мощности, а по горизонтальной оси откладывают частоту.

В устройстве определяют диапазон на нижнем конце составляющих сигнала диапазона высоких частот (здесь и далее называется начальный диапазон расширения) исходя из информации, касающейся входного сигнала, например, типа схемы кодирования, частоты выборки и битрейта (здесь и далее называется дополнительной информацией). Далее устройство делит входной сигнал, представляющий собой составляющие сигнала диапазона низких частот, на множество сигналов поддиапазонов. Устройство находит для каждой группы для временного направления среднее значение (здесь и далее называется мощностью для группы) соответствующих мощностей множества разделенных сигналов поддиапазонов, то есть множества сигналов поддиапазонов на стороне, расположенной ниже начального диапазона расширения (здесь и далее называется просто стороной диапазона низких частот). Как показано на фиг.1, в качестве значения мощности в устройстве получают среднее значение соответствующих мощностей для группы для множества сигналов поддиапазонов стороны диапазона низких частот и в качестве начальной точки получают точку, в которой частота равняется частоте на нижнем конце начального диапазона расширения. Оценкой частотной огибающей на стороне, расположенной выше начального диапазона расширения (здесь и далее называется просто стороной диапазона высоких частот), в устройстве считают прямую линию первого порядка заранее заданного наклона, проходящую через начальную точку. Заметим, что положение начальной точки по оси, вдоль которой откладывают мощность, может быть скорректировано пользователем. В устройстве генерируют каждый из множества сигналов поддиапазонов стороны диапазона высоких частот из множества сигналов поддиапазонов стороны диапазона низких частот, так что получают оцененную частотную огибающую стороны диапазона высоких частот. В устройстве складывают сгенерированные сигналы поддиапазонов стороны диапазона высоких частот с целью получения составляющих сигнала диапазона высоких частот и дополнительно складывают составляющие сигнала диапазона низких частот и выдают результат. Таким образом, музыкальный сигнал с расширенным диапазоном частот становится ближе к исходному музыкальному сигналу. Следовательно, можно воспроизвести музыкальный сигнал более высокого качества звучания.

Технология расширения диапазона из описанного выше патентного документа 1 имеет следующее достоинство: для данных, закодированных с помощью различных технологий кодирования со срезанием высоких частот или закодированных с различными битрейтами, диапазон частот может быть расширен по сравнению с музыкальным сигналом, полученным после декодирования закодированных данных.

Список цитирования

Патентная литература

Патентный документ 1: нерассмотренная заявка на японский патент No.2008-139844.

Сущность изобретения

Техническая задача

Тем не менее, технология расширения диапазона из патентного документа 1 может быть улучшена, так как оцененная частотная огибающая стороны диапазона высоких частот является прямой линией первого порядка заранее заданного наклона, то есть форма частотной огибающей зафиксирована.

То есть форма спектра мощностей музыкального сигнала может быть различной. В зависимости от музыкального сигнала, нередко встречается ситуация, когда форма значительно отклоняется от частотной огибающей стороны диапазона высоких частот, которая оценена с помощью технологии расширения диапазона из патентного документа 1.

На фиг.2 показан пример исходного спектра мощности музыкального сигнала, в котором внезапные временные изменения сопровождаются ударной частью.

Заметим, что помимо составляющих сигнала стороны диапазона низких частот музыкального сигнала с ударной частью, которые являются входным сигналом, на фиг.2 также показана частотная огибающая стороны диапазона высоких частот, оцененная по входному сигналу.

Как показано на фиг.2, исходный спектр мощности стороны диапазона высоких частот музыкального сигнала с ударной частью по существу является гладким.

В отличие от этого оцененная частотная огибающая стороны диапазона высоких частот имеет заранее заданный отрицательный наклон и даже при выполнении корректировки в начальной точке, чтобы мощность была ближе к исходному спектру мощности, при увеличении частоты различие от исходного спектра мощности становится больше.

Как описано выше, для технологии расширения диапазона из патентного документа 1 оцененная частотная огибающая стороны диапазона высоких частот не может с высокой точностью копировать исходную частотную огибающую стороны диапазона высоких частот. В результате при генерировании и выводе звука из музыкального сигнала с расширением диапазона частот, по слуховым ощущениям иногда теряется чистота звука по сравнению с исходным звуком.

Также относительно такой упомянутой выше технологии кодирования, как НЕ-ААС, частотную огибающую стороны диапазона высоких частот используют в качестве кодируемой специфической информации составляющих сигнала диапазона высоких частот. Тем не менее, если исходная частотная огибающая стороны диапазона высоких частот может быть продублирована с высокой точностью на декодирующей стороне, то становится ненужным кодирование специфической информации составляющих сигнала диапазона высоких частот. Этот ведет к дальнейшему улучшению эффективности кодирования.

Настоящее изобретение было выполнено с учетом описанных выше обстоятельств, и его цель заключается в том, чтобы с помощью расширения диапазона частот получить музыкальный сигнал лучшего качества звучания.

Решение задачи

Устройство расширения диапазона частот, соответствующее одному аспекту настоящего изобретения, содержит: множество полосовых фильтров, в которых из входного сигнала получают множество сигналов поддиапазонов; контур выделения частотной огибающей, в котором выделяют частотную огибающую из множества сигналов поддиапазонов, полученных во множестве полосовых фильтров; и контур генерирования сигналов диапазона высоких частот, в котором генерируют составляющие сигнала диапазона высоких частот, что делают на основе частотной огибающей, полученной в контуре выделения частотной огибающей, и множества сигналов поддиапазонов, полученных в полосовых фильтрах, при этом диапазон частот входного сигнала расширяют с использованием составляющих сигнала высоких частот, сгенерированных контуром генерирования сигналов диапазона высоких частот.

В контуре выделения частотной огибающей получают наклон первого порядка частотной огибающей из множества сигналов поддиапазонов, полученных множеством полосовых фильтров.

В контуре выделения частотной огибающей при выделении частотной огибающей из множества сигналов поддиапазонов, полученных множеством полосовых фильтров, используют мощности множества сигналов поддиапазонов.

В контуре выделения частотной огибающей при выделении частотной огибающей из множества сигналов поддиапазонов, полученных множеством полосовых фильтров, используют амплитуды множества сигналов поддиапазонов.

В частотной огибающей изменяют сегмент частотной огибающей, для которого проводятся вычисления, в зависимости от устойчивости входного сигнала.

В контуре выделения частотной огибающей получают множество наклонов первого порядка частотной огибающей из множества сигналов поддиапазонов, полученных множеством полосовых фильтров.

Контур генерирования сигналов диапазона высоких частот содержит контур вычисления коэффициента усиления, в котором находят коэффициент усиления для каждого поддиапазона по частотной огибающей, полученной в контуре выделения частотной огибающей, и применяют коэффициент усиления к множеству сигналов поддиапазонов, полученных множеством полосовых фильтров.

В контур вычисления коэффициента усиления находят коэффициент усиления для каждого поддиапазона по частотной огибающей, вычисленной в каждом из множества блоков на временной оси.

Наклон первого порядка частотной огибающей вычисляют с использованием весов на основе множества сигналов поддиапазонов, полученных множеством полосовых фильтров.

В контуре вычисления коэффициента усиления этот коэффициент вычисляют с помощью отображающей функции, полученной путем заблаговременного обучения с помощью сигнала широкого диапазона частот, используемого в качестве обучающих данных.

В качестве входа отображающей функции используют наклон первого порядка, а выходом является коэффициент усиления.

В качестве входов отображающей функции используют наклоны первого порядка, а выходом является коэффициент усиления.

В качестве входа отображающей функции используют наклон первого порядка на логарифмической шкале, а выходом является коэффициент усиления на логарифмической шкале.

Устройство расширения частот дополнительно содержит контур генерирования мощностей поддиапазонов высоких частот, в котором генерируют мощности отдельных поддиапазонов высоких частот из диапазона расширения частот из множества сигналов поддиапазонов, полученных множеством полосовых фильтров.

В контуре генерирования мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляют мощности отдельных поддиапазонов высоких частот из диапазона расширения частот с помощью линейной комбинации мощностей множества сигналов поддиапазонов, полученных множеством полосовых фильтров.

В контуре генерирования мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляют мощности отдельных поддиапазонов высоких частот из диапазона расширения частот с помощью линейной комбинации мощностей множества сигналов поддиапазонов, вычисленных во множестве блоков на временной оси.

В контуре генерирования мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляют мощности отдельных поддиапазонов высоких частот из диапазона расширения частот с использованием множества мощностей сигналов поддиапазонов, вычисленных во множестве блоков на временной оси, которые заменены одной переменной для каждого поддиапазона.

В контуре генерирования мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляют мощности отдельных поддиапазонов высоких частот из диапазона расширения частот с помощью нелинейной функции мощностей множества сигналов поддиапазонов, полученных множеством полосовых фильтров.

В контуре генерирования мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляют мощности отдельных поддиапазонов высоких частот из диапазона расширения частот с помощью нелинейной функции мощностей множества сигналов поддиапазонов, вычисленных во множестве блоков на временной оси.

Нелинейной функцией является функция произвольного порядка.

Входом и выходом контура генерирования мощностей поддиапазонов высоких частот являются соответственно мощности множества сигналов поддиапазонов, полученных множеством полосовых фильтров, и мощности поддиапазонов высоких частот.

Входом и выходом контура генерирования мощностей поддиапазонов высоких частот являются соответственно амплитуды множества сигналов поддиапазонов, полученных множеством полосовых фильтров, и амплитуды поддиапазонов высоких частот.

В контуре вычисления коэффициента усиления этот коэффициент вычисляют с помощью отображающей функции с коэффициентами, полученными путем заблаговременного обучения с помощью сигнала широкого диапазона частот, используемого в качестве обучающих данных.

Способ расширения диапазона частот, соответствующий одному аспекту настоящего изобретения, содержит устройство расширения диапазона частот: из входного сигнала получают множество сигналов поддиапазонов; выделяют частотную огибающую из полученного множества сигналов поддиапазонов; генерируют составляющие сигнала диапазона высоких частот, что делают на основе выделенной частотной огибающей и полученного множества сигналов поддиапазонов; и расширяют диапазон частот входного сигнала с использованием сгенерированных составляющих сигнала диапазона высоких частот.

Программа, соответствующая одному аспекту настоящего изобретения, в результате работы которой управляемое компьютером устройство расширения диапазона частот реализует процесс управления, включающий в себя следующие этапы: из входного сигнала получают множество сигналов поддиапазонов; выделяют частотную огибающую из полученного множества сигналов поддиапазонов; генерируют составляющие сигнала диапазона высоких частот, что делают на основе выделенной частотной огибающей и полученного множества сигналов поддиапазонов; и расширяют диапазон частот входного сигнала с использованием сгенерированных составляющих сигнала диапазона высоких частот.

В устройстве и способе расширения диапазона частот и программе в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения: из входного сигнала получают множество сигналов поддиапазонов; частотную огибающую выделяют из полученного множества сигналов поддиапазонов; составляющие сигнала диапазона высоких частот генерируют на основе выделенной частотной огибающей и полученного множества сигналов поддиапазонов; и диапазон частот входного сигнала расширяют с использованием сгенерированных составляющих сигнала диапазона высоких частот.

Устройство кодирования, соответствующее одному аспекту настоящего изобретения, содержит: контур деления на поддиапазоны, в котором входной сигнал делят на множество поддиапазонов и генерируют сигналы поддиапазонов низких частот, содержащие множество поддиапазонов на стороне диапазона низких частот, и сигналы поддиапазонов высоких частот, содержащие множество поддиапазонов на стороне диапазона высоких частот; контур кодирования диапазона низких частот, в котором кодируют сигналы поддиапазонов низких частот и генерируют закодированные данные низких частот; контур выделения частотной огибающей, в котором выделяют частотную огибающую из сигналов поддиапазонов низких частот; контур генерирования псевдосигналов диапазона высоких частот, в котором генерируют псевдосигналы диапазона высоких частот из частотной огибающей, полученной контуром выделения частотной огибающей, и сигналов поддиапазонов низких частот; контур вычисления информации по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот, в котором сравнивают сигналы поддиапазонов высоких частот, полученные в контуре деления на поддиапазоны, и псевдосигналы диапазона высоких, сгенерированные контуром генерирования псевдосигналов диапазона высоких частот, и получают информацию по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот; контур кодирования диапазона высоких частот, в котором кодируют информацию по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот и генерируют закодированные данные диапазона высоких частот; и контур мультиплексирования, в котором объединяют закодированные данные диапазона низких частот, сгенерированные в контуре кодирования диапазона низких частот, и закодированные данные диапазона высоких частот, сгенерированные в контуре кодирования диапазона высоких частот, что делают для получения выходной кодовой строки.

Способ кодирования, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, включает в себя следующие этапы функционирования устройства кодирования сигналов: делят входной сигнал на множество поддиапазонов и генерируют сигналы поддиапазонов низких частот, содержащие множество поддиапазонов на стороне диапазона низких частот, и сигналы поддиапазонов высоких частот, содержащие множество поддиапазонов на стороне диапазона высоких частот; кодируют сигналы поддиапазонов низких частот и генерируют закодированные данные диапазона низких частот; выделяют частотную огибающую из сигналов поддиапазонов низких частот; генерируют псевдосигналы диапазона высоких частот из выделенной частотной огибающей и сигналов поддиапазонов низких частот; сравнивают сигналы поддиапазонов высоких частот и сгенерированные псевдосигналы диапазона высоких частот и получают информацию по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот; кодируют информацию по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот и генерируют закодированные данные диапазона высоких частот; и объединяют сгенерированные закодированные данные диапазона низких частот и сгенерированные закодированные данные диапазона высоких частот, что делают для получения выходной кодовой строки.

Программа, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, включает в себя следующие этапы работы компьютера, который управляет устройством кодирования сигналов: делят входной сигнал на множество поддиапазонов и генерируют сигналы поддиапазонов низких частот, содержащие множество поддиапазонов на стороне диапазона низких частот, и сигналы поддиапазонов высоких частот, содержащие множество поддиапазонов на стороне диапазона высоких частот; кодируют сигналы поддиапазонов низких частот и генерируют закодированные данные диапазона низких частот; выделяют частотную огибающую из сигналов поддиапазонов низких частот; генерируют псевдосигналы диапазона высоких частот из выделенной частотной огибающей и сигналов поддиапазонов низких частот; сравнивают сигналы поддиапазонов высоких частот и сгенерированные псевдосигналы диапазона высоких частот и получают информацию по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот; кодируют информацию по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот и генерируют закодированные данные высоких частот; и объединяют сгенерированные закодированные данные диапазона низких частот и сгенерированные закодированные данные диапазона высоких частот, что делают для получения выходной кодовой строки.

В устройстве и способе расширения диапазона частот и программе, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, входной сигнал делят на множество поддиапазонов с целью генерирования сигналов поддиапазонов низких частот, содержащих множество поддиапазонов на стороне диапазона низких частот, и сигналов поддиапазонов высоких частот, содержащих множество поддиапазонов на стороне диапазона высоких частот, сигналы поддиапазонов низких частот кодируют с целью генерирования закодированных данных диапазонов низких частот, частотную огибающую выделяют из сигналов поддиапазонов низких частот, псевдосигналы диапазона высоких частот генерируют из выделенной частотной огибающей и сигналов поддиапазонов низких частот, сигналы поддиапазонов высоких частот сравнивают со сгенерированными псевдосигналами диапазона высоких частот с целью получения информации по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот, информацию по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот кодируют с целью генерирования закодированных данных диапазона высоких частот и сгенерированные закодированные данные диапазона низких частот и сгенерированные закодированные данные диапазона высоких частот объединяют с целью получения выходной кодовой строки.

Устройство декодирования, соответствующее одному аспекту настоящего изобретения, содержит: контур демультиплексирования, в котором разъединяют входные закодированные данные и генерируют закодированные данные диапазона низких частот и закодированные данные диапазона высоких частот; контур декодирования диапазона низких частот, в котором декодируют закодированные данные диапазона низких частот и генерируют сигналы поддиапазонов низких частот; контур выделения частотной огибающей, в котором выделяют частотную огибающую из множества сигналов поддиапазонов низких частот; контур генерирования псевдосигналов диапазона высоких частот, в котором генерируют псевдосигналы диапазона высоких частот из частотной огибающей, полученной контуром выделения частотной огибающей, и сигналов поддиапазонов низких частот; контур декодирования диапазона высоких частот, в котором декодируют закодированные данные диапазона высоких частот и генерируют информацию по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот; и контур корректировки псевдосигналов диапазона высоких частот, в котором корректируют псевдосигналы диапазона высоких частот с использованием информации по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот, что делают с целью генерирования псевдосигналов диапазона высоких частот.

Способ декодирования, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, включает в себя следующие этапы функционирования устройства декодирования: разъединяют входные закодированные данные и генерируют закодированные данные диапазона низких частот и закодированные данные диапазона высоких частот; декодируют закодированные данные низких частот и генерируют сигналы поддиапазонов низких частот; выделяют частотную огибающую из множества сигналов поддиапазонов низких частот; генерируют псевдосигналы диапазона высоких частот из выделенной частотной огибающей и сигналов поддиапазонов низких частот; декодируют закодированные данные диапазона высоких частот и генерируют информацию по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот; и корректируют псевдосигналы диапазона высоких частот с использованием информации по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот, что делают с целью генерирования псевдосигналов диапазона высоких частот.

Программа, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, включает в себя следующие этапы функционирования компьютера, который управляет устройством декодирования: разъединяют входные закодированные данные и генерируют закодированные данные диапазона низких частот и закодированные данные диапазона высоких частот; декодируют закодированные данные диапазонов низких частот и генерируют сигналы поддиапазонов низких частот; выделяют частотную огибающую из множества сигналов поддиапазонов низких частот; генерируют псевдосигналы диапазона высоких частот из выделенной частотной огибающей и сигналов поддиапазонов низких частот; декодируют закодированные данные диапазона высоких частот и генерируют информацию по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот; и корректируют псевдосигналы диапазона высоких частот с использованием информации по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот, что делают с целью генерирования псевдосигналов диапазона высоких частот.

В устройстве декодирования и способе и программе, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, входные закодированные данные разъединяют с целью генерирования закодированных данных диапазонов низких частот и закодированных данных диапазона высоких частот, закодированные данные диапазона низких частот декодируют с целью генерирования сигналов поддиапазонов низких частот, частотную огибающую выделяют из множества сигналов поддиапазонов низких частот, псевдосигналы диапазона высоких частот генерируют по выделенной частотной огибающей и сигналам поддиапазонов низких частот, закодированные данные диапазона высоких частот декодируют с целью генерирования информации по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот и псевдосигналы диапазона высоких частот корректируют с использованием информации по корректировке псевдосигналов диапазона высоких частот, что делают с целью генерирования псевдосигналов диапазона высоких частот.

Полезный эффект от изобретения

Согласно одному аспекту настоящего изобретения музыкальный сигнал может быть воспроизведен с более высоким качеством звучания с помощью расширения диапазона частот.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид, показывающий пример спектра мощности входного сигнала, представляющего собой декодированный диапазон низких частот, и пример оценки частотной огибающей диапазона высоких частот;

фиг.2 - вид, показывающий пример исходного спектра мощности музыкального сигнала, в котором внезапные временные изменения сопровождаются ударной частью;

фиг.3 - функциональная блок-схема, показывающая пример функциональной структуры устройства расширения диапазона частот, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - блок-схема, показывающая пример процесса расширения диапазона частот, осуществляемого устройством расширения диапазона частот с фиг.3;

фиг.5 - вид, показывающий спектр сигнала, поданного на устройство расширения диапазона частот с фиг.3, и показывающий расположение полосовых фильтров на оси частот;

фиг.6 - функциональная блок-схема, показывающая пример функциональной структуры устройства получения коэффициентов, предназначенного для получения коэффициентов, используемых в контуре генерирования сигналов диапазона высоких частот устройства расширения диапазона частот с фиг.3;

фиг.7 - вид, показывающий спектр обучающего сигнала широкого диапазона частот, поданного на устройство получения коэффициентов с фиг.6, и показывающий расположение полосовых фильтров на оси частот;

фиг.8 - вид, показывающий форму заданного разложенного по времени сигнала;

фиг.9 - вид, показывающий пример, в котором для неустойчивого интервала применяют короткие временные интервалы;

фиг.10 - функциональная блок-схема, показывающая пример функциональной структуры устройства расширения диапазона частот, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.11 - функциональная блок-схема, показывающая пример функциональной структуры устройства расширения диапазона частот, соответствующего третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.12 - блок-схема, показывающая пример процесса кодирования, осуществляемого устройством кодирования с фиг.11;

фиг.13 - вид, показывающий пример кодовой строки, выданной устройством кодирования с фиг.11;

фиг.14 - функциональная блок-схема, показывающая пример функциональной структуры устройства декодирования, соответствующего третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.15 - блок-схема, показывающая пример процесса декодирования, осуществляемого устройством декодирования с фиг.14;

фиг.16 - вид, показывающий другой пример кодовой строки, выданной устройством кодирования с фиг.11;

фиг.17 - структурная схема, показывающая пример структуры аппаратных средств компьютера, выполняющего процессы, в которых используют настоящее изобретение.

Подробное описание изобретения

Далее со ссылками на чертежи будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения.

1. Первый вариант осуществления изобретения (случай, в котором настоящее изобретение использовано в устройстве расширения диапазона частот).

2. Второй вариант осуществления изобретения (случай, в котором настоящее изобретение использовано в устройстве расширения диапазона частот).

3. Третий вариант осуществления изобретения (случай, в котором настоящее изобретение использовано в устройстве кодирования и декодирования).

<Первый вариант осуществления изобретения>

Сначала будет описан первый вариант осуществления изобретения.

В первом варианте осуществления изобретения к декодированным составляющим сигнала диапазона низких частот, полученных декодированием данных, закодированных с помощью упомянутой выше технологии со срезанием высоких частот, применяют процесс расширения диапазона частот (здесь и далее называемый процессом расширения диапазона частот).

Пример функциональной структуры устройства расширения диапазона частот, которое соответствует первому варианту осуществления изобретения

На фиг.3 показан пример функциональной структуры устройства расширения диапазона частот, в котором использовано настоящее изобретение.

Когда входным сигналом является декодированные составляющие сигнала диапазона низких частот, в устройстве 10 расширения диапазона частот реализуют для входного сигнала процесс расширения диапазона частот и в качестве выходного сигнала выдают полученный музыкальный сигнал расширенного диапазона частот.

Устройство 10 расширения диапазона частот содержит фильтр 11 низких частот, контур 12 задержки, полосовые фильтры 13, контур 14 выделения частотной огибающей, контур 15 генерирования сигналов диапазона высоких частот, фильтр 16 высоких частот и сумматор 17 сигналов.

Пример обработки, осуществляемой устройством расширения диапазона частот, которое соответствует первому варианту осуществления изобретения

На фиг.4 изображена блок-схема, показывающая пример обработки, осуществляемой в устройстве расширения диапазона частот с фиг.3 (здесь и далее называется процессом расширения диапазона частот).

На этапе S1 в фильтре 11 низких частот осуществляют фильтрацию входного сигнала с заранее заданной частотой среза и подают отфильтрованный сигнал на контур 12 задержки.

Для фильтра 11 низкой частоты в качестве частоты среза может быть установлена произвольная частота. Тем не менее, заметим, что в этом варианте осуществления изобретения для описанного позже заранее заданного диапазона, используемого в качестве начального диапазона расширения, частоту среза устанавливают в соответствии с частотой на нижнем конце начального диапазона расширения. Соответственно фильтр 11 низких частот подает в качестве отфильтрованного сигнала составляющие сигнала в диапазоне, расположенном ниже начального диапазона расширения (здесь и далее называют составляющими сигнала диапазона низких частот) на контур 12 задержки.

Также для фильтра 11 низких частот оптимальная частота может быть установлена как частота среза, соответствующая технологии кодирования со срезанием высоких частот для входного сигнала и соответствующая параметрам кодирования, таким как битрейт. В качестве таких параметров кодирования может быть использована, например, дополнительная информация, применяемая в технологии расширения диапазона из патентного документа 1.

На этапе S2 для обеспечения синхронизации при описываемом далее сложении составляющих сигнала диапазона низких частот и составляющих сигнала диапазона высоких частот в контуре 12 задержки составляющие сигнала диапазона низких частот задерживают на заранее заданное время задержки и подают результат на сумматор 17 сигналов.

На этапе S3 в полосовом фильтре 13 входной сигнал делят на множество сигналов поддиапазонов и подают каждый сигнал из множества выделенных сигналов поддиапазонов на контур 14 выделения частотной огибающей и контур 15 генерирования сигналов диапазона высоких частот.

То есть полосовые фильтры 13 представляют собой полосовые фильтры 13-1-13-N, которые отличаются различными полосами пропускания частот. В полосовом фильтре 13-i (1≤i≤N) из вх