Устройство и способ декодирования и носитель записи программы

Устройство и способ декодирования и носитель записи программы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается устройства и способа кодирования, устройства и способа декодирования и программы и, более конкретно, касается устройства и способа кодирования, устройства и способа декодирования и программы, которые позволяют воспроизводить музыкальные сигналы с высоким качеством звучания путем расширения диапазона частот.

Уровень техники

В последние годы развивается услуга распространения музыкальных данных по сети Интернет или подобным образом. При этой услуге распространения музыки закодированные данные, полученные кодированием музыкальных сигналов, распространяют в качестве музыкальных данных. Основной технологией кодирования музыкальных сигналов стала технология, в которой снижена скорость передачи данных при таком одновременном уменьшении объема файла с закодированными данными, чтобы загрузка этого файла не занимала много времени.

Подобные технологии кодирования музыкальных сигналов можно грубо разделить на такие технологии кодирования, как МР3 (MPEG (Группа экспертов по кинематографии) Audio Layer 3) (международные стандарты ISO/IEC 11172-3) и так далее, и такие технологии кодирования, как НЕ-ААС (высокоэффективное усовершенствованное аудиокодирование MPEG4) (международные стандарты ISO/IEC 14496-3) и так далее.

В технологиях кодирования, представленных МР3, из музыкальных сигналов удаляют компоненты сигнала в диапазоне высоких частот (далее называются высокими частотами), в котором частоты больше или равны 15 кГц и которые практически неразличимы человеческим ухом, и кодируют компоненты сигнала оставшегося диапазона низких частот (далее называются низкими частотами). Такие технологии кодирования будем называть технологиями кодирования с удалением высоких частот. В технологии кодирования с удалением высоких частот объем файла с закодированными данными может быть уменьшен. Тем не менее, человеческое ухо может слабо ощущать звук высокой частоты и, соответственно, во время выработки и вывода звука из музыкальных сигналов после декодирования полученных закодированных данных может ощущаться такое ухудшение качества звука, как потеря ощущения присутствия (исходный звук обладает таким свойством) или звук может казаться приглушенным.

С другой стороны в технологиях кодирования, представленных НЕ-ААС, из высокочастотных компонентов сигнала извлекают характерную информацию и кодируют ее вместе с низкочастотными компонентами сигнала. Далее такие технологии кодирования будем называть технологиями кодирования характеристик высоких частот. В таких технологиях кодирования характеристик высоких частот в качестве информации, касающейся высокочастотных компонентов сигнала, кодируют только характерную информацию высокочастотных компонентов сигнала и, соответственно, может быть улучшена эффективность кодирования при подавлении ухудшения качества звука.

При декодировании данных, закодированных с помощью таких технологий кодирования характеристик высоких частот, декодируют низкочастотные компоненты сигнала и характерную информацию, а высокочастотные компоненты сигнала вырабатывают из низкочастотных компонентов сигнала и характерной информации после декодирования. Таким образом, технологией расширения диапазона далее будем называть технологию, направленную на расширение диапазона частот низкочастотных компонентов сигнала путем выработки высокочастотных компонентов сигнала из низкочастотных компонентов сигнала.

В качестве одного применения технологии расширения диапазона приведем последующую обработку после декодирования закодированных данных, выполняемую в соответствии с упомянутой выше технологией кодирования с удалением высоких частот. При этой последующей обработке высокочастотные компоненты сигнала, потерянные при кодировании, вырабатывают из низкочастотных компонентов сигнала после декодирования, тем самым расширяют диапазон частот низкочастотных компонентов сигнала (смотри Документ 1, относящийся к патентной литературе). Заметим, что технологию расширения диапазона частот, соответствующую Документу 1, относящемуся к патентной литературе, здесь будем называть технологией расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе.

При технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе, устройство в качестве входного сигнала берет низкочастотные компоненты сигнала после декодирования, оценивает спектр мощности высоких частот (далее называемый, при необходимости, частотной огибающей высоких частот) из спектра мощности входных сигналов и вырабатывает высокочастотные компоненты сигнала, имеющие частотную огибающую высоких частот, полученную из низкочастотных компонентов сигнала.

На фиг. 1 показан пример спектра мощности низких частот после декодирования, который служит в качестве входного сигнала, и оценка частотной огибающей для высоких частот.

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

Устройство определяет диапазон низкочастотного конца высокочастотных компонентов сигнала (далее называется диапазоном начала расширения) по информации о типе способа кодирования, относящегося к входному сигналу, частоте взятия отсчетов, скорости передачи данных и так далее (далее называется дополнительной информацией). Далее устройство делит входной сигнал, служащий в качестве низкочастотных компонентов сигнала, на несколько сигналов поддиапазонов. После деления устройство получает среднее для каждой группы, касающейся направления мощности во времени (далее называем мощностью группы) для каждого из нескольких сигналов поддиапазонов деления, то есть нескольких сигналов поддиапазонов на стороне более низкой частоты относительно диапазона начала расширения (далее называется просто стороной низких частот). Как показано на фиг. 1, в качестве начала устройство берет в качестве мощности точку со средней мощностью группы для каждого из нескольких сигналов поддиапазонов на стороне низких частот, а в качестве частоты - частоту нижнего конца диапазона начала расширения. Устройство осуществляет оценку с помощью первичной прямой линии с заданным наклоном, проходящей через начало и являющейся частотной огибающей на стороне более высокой частоты относительно диапазона начала расширения (далее называется просто стороной высоких частот). Заметим, что пользователь может регулировать позицию, касающуюся направления мощности начала отсчета. Устройство вырабатывает каждый из нескольких сигналов поддиапазонов на стороне высоких частот из нескольких сигналов поддиапазонов на стороне низких частот с тем, чтобы получить оценку частотной огибающей на стороне высоких частот. Устройство складывает выработанные несколько сигналов поддиапазонов на стороне высоких частот для получения высокочастотных компонентов сигнала и дополнительно прибавляет к ним низкочастотные компоненты сигнала и подает результат на выход. Таким образом, музыкальные сигналы после расширения частотного диапазона приближаются к исходным музыкальным сигналам. Соответственно, музыкальные сигналы могут быть воспроизведены с высоким качеством звучания.

Упомянутая выше технология расширения диапазона, соответствующая Документу 1, относящемуся к патентной литературе, обладает свойством, заключающимся в том, что для различных технологий кодирования с удалением высоких частот и закодированных данных с различными скоростями передачи данных может быть расширен диапазон частот для музыкальных сигналов после декодирования закодированных данных.

Список цитируемой литературы

Патентная литература

Документ 1, относящийся к патентной литературе: Нерассмотренная публикация заявки на японский патент №2008-139844.

Раскрытие изобретения

Техническая задача

Тем не менее, для технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе, возможно улучшение, связанное с тем, что оценка частотной огибающей на стороне высоких частот становится первичной прямой линией с заданным наклоном, то есть с тем, что зафиксирована форма частотной огибающей.

Более конкретно, спектры мощностей музыкальных сигналов обладают разными формами, и в зависимости от типов музыкальных сигналов существует много случаев, сильно отличающихся от частотной огибающей на стороне высоких частот, которую получили при оценке с помощью технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе.

На фиг. 2 показан пример исходного спектра мощности музыкального сигнала ударной природы (музыкальный сигнал с ударом), сопровождающийся быстрым изменением во времени, таким как однократный сильный удар по барабану.

Заметим, что на фиг. 2 также показана частотная огибающая на стороне высоких частот, полученная оценкой с помощью технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе, из компонентов музыкального сигнала на стороне низких частот служащего входным сигналом.

Как показано на фиг. 2 исходный спектр мощности на стороне высоких частот музыкального сигнала с ударом в общем является плоским.

С другой стороны оценка частотной огибающей на стороне высоких частот обладает заданным отрицательным наклоном и, соответственно, даже при регулировке мощности в начале, которое близко к исходному спектру мощности, при увеличении частоты увеличивается расхождение с исходным спектром мощности.

Таким образом, при технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе, в соответствии с оценкой частотной огибающей на стороне высоких частот исходная частотная огибающая на стороне высоких частот не может быть воспроизведена с высокой точностью. В результате этого во время выработки и подачи на выход музыкального сигнала после расширения диапазона частот теряется чистота звука по сравнению с исходным звуком с точки зрения слышимости.

Также при упомянутой выше технологии кодирования характеристик высоких частот, такой как НЕ-ААС или подобной, хотя в качестве кодируемой характерной информации используют частотную огибающую на стороне высоких частот требуется, чтобы на стороне декодирования частотная огибающая на стороне высоких частот воспроизводилась с высокой точностью.

Настоящее изобретение выполнено в свете таких ситуаций и позволяет воспроизводить музыкальные сигналы с высоким качеством звучания с помощью расширения диапазона частот.

Решение задачи

Устройство кодирования, соответствующее первому аспекту настоящего изобретения, содержит: средство деления на поддиапазоны, выполненное с возможностью деления входного сигнала на множество поддиапазонов и для выработки сигнала поддиапазона низких частот, состоящего из множества поддиапазонов на стороне низких частот, и сигнала поддиапазона высоких частот, состоящего из множества поддиапазонов на стороне высоких частот; средство вычисления характеристической величины, выполненное с возможностью вычисления характеристической величины, которая представляет характеристики входного сигнала, на основе по меньшей мере сигнала поддиапазона низких частот и/или входного сигнала; средство сглаживания, выполненное с возможностью осуществления сглаживания характеристической величины; средство вычисления псевдомощности поддиапазона высоких частот, выполненное с возможностью вычисления псевдомощности поддиапазона высоких частот, являющейся значением оценки мощности сигнала поддиапазона высоких частот, на основе сглаженной характеристической величины и заданного коэффициента; средство выбора, выполненное с возможностью вычисления мощности поддиапазона высоких частот, являющейся мощностью сигнала поддиапазона высоких частот, по сигналу поддиапазона высоких частот и сравнения мощности поддиапазона высоких частот и псевдомощности поддиапазона высоких частот для выбора одного из множества коэффициентов; средство кодирования высоких частот, выполненное с возможностью кодирования информации о коэффициенте для получения выбранного коэффициента и информации о сглаживании, относящейся к сглаживанию, для выработки кодированных данных высоких частот; средство кодирования низких частот, выполненное с возможностью кодирования низкочастотного сигнала, являющегося сигналом низких частот входного сигнала, для выработки кодированных данных низких частот; и средство мультиплексирования, выполненное с возможностью мультиплексирования кодированных данных низких частот и кодированных данных высоких частот для получения выходной кодовой строки.

Средство сглаживания может выполнять сглаживание характеристической величины путем осуществления усреднения с взвешиванием характеристической величины для заданного количества последовательных кадров входного сигнала.

Информация о сглаживании может быть информацией, указывающей количество кадров, используемых для усреднения с взвешиванием, и/или вес, используемый для усреднения с взвешиванием.

Устройство кодирования может содержать средство определения параметра, выполненное с возможностью определения количества кадров, используемого для усреднения с взвешиванием, и/или веса, используемого для усреднения с взвешиванием, на основе сигнала поддиапазона высоких частот.

Коэффициент может быть выработан путем нахождения с помощью характеристической величины и мощности поддиапазона высоких частот, полученных для контрольного широкополосного сигнала, в качестве независимой и зависимой переменных.

Контрольный широкополосный сигнал может быть сигналом, получаемый кодированием заданного сигнала в соответствии со способом кодирования и алгоритмом кодирования и декодированием закодированного заданного сигнала; при этом коэффициент вырабатывается путем нахождения с использованием контрольного широкополосного сигнала для каждого из множества различных способов кодирования и алгоритмов кодирования.

Способ кодирования или программа, который соответствуют первому аспекту настоящего изобретения, включает в себя следующие этапы: делят входной сигнал на множество поддиапазонов и вырабатывают сигнал поддиапазона низких частот, состоящий из множества поддиапазонов на стороне низких частот, и сигнал поддиапазона высоких частот, состоящий из множества поддиапазонов на стороне высоких частот; вычисляют характеристическую величину, которая представляет характеристики входного сигнала на основе сигнала поддиапазона низких частот и/или входного сигнала; подвергают характеристическую величину сглаживанию; вычисляют псевдомощность поддиапазона высоких частот, являющуюся значением оценки мощности сигнала поддиапазона высоких частот, на основе сглаженной характеристической величины и заданного коэффициента; вычисляют мощность поддиапазона высоких частот, являющейся мощностью сигнала поддиапазона высоких частот, по сигналу поддиапазона высоких частот, и сравнивают мощность поддиапазона высоких частот и псевдомощность поддиапазона высоких частот для выбора одного из множества коэффициентов; кодируют информацию о коэффициенте для получения выбранного коэффициента, и информацию о сглаживании, относящуюся к сглаживанию, для выработки кодированных данных высоких частот; кодируют низкочастотный сигнал, являющийся сигналом низких частот входного сигнала, для выработки кодированных данных низких частот; и мультиплексируют кодированные данные низких частот и кодированные данные высоких частот для получения выходной кодовой строки.

В первом аспекте настоящего изобретения входной сигнал делят на несколько поддиапазонов и вырабатывают сигнал поддиапазона низких частот, состоящий из множества поддиапазонов на стороне низких частот, и сигнал поддиапазона высоких частот, состоящий из множества поддиапазонов на стороне высоких частот; вычисляют характеристическую величину, представляющую характеристики входного сигнала, на основе сигнала поддиапазона низких частот и/или входного сигнала; характеристическую величину подвергают сглаживанию, вычисляют псевдомощность поддиапазона высоких частот, являющуюся значением оценки мощности сигнала поддиапазона высоких частот, вычисляют на основе сглаженной характеристической величины и заданного коэффициента; вычисляют мощность поддиапазона высоких частот, являющуюся мощностью сигнала поддиапазона высоких частот, по сигналу поддиапазона высоких частот, сравнивают мощность поддиапазона высоких частот и псевдомощность поддиапазона высоких частот для выбора одного из множества коэффициентов; кодируют информацию о коэффициенте для получения выбранного коэффициента и информацию о сглаживании, относящуюся к указанному сглаживанию, для выработки кодированных данных высоких частот; кодируют низкочастотный сигнал, являющийся сигналом низких частот входного сигнала, для выработки кодированных данных низких частот; и мультиплексируют кодированные данные низких частот и кодированные данные высоких частот для получения выходной кодовой строки.

Устройство декодирования, соответствующее второму аспекту настоящего изобретения, содержит: средство демультиплексирования, выполненное с возможностью демультиплексирования входных кодированных данных в кодированные данные низких частот, информацию о коэффициенте для получения коэффициента и информацию о сглаживании, относящуюся к сглаживанию; средство декодирования низких частот, выполненное с возможностью декодирования кодированных данных низких частот для выработки низкочастотного сигнала; средство деления на поддиапазоны, выполненное с возможностью деления низкочастотного сигнала на множество поддиапазонов для выработки сигнала поддиапазона низких частот для каждого из поддиапазонов; средство вычисления характеристической величины, выполненное с возможностью вычисления характеристической величины на основе сигналов поддиапазонов низких частот; средство сглаживания, выполненное с возможностью осуществления сглаживания характеристической величины на основе информации о сглаживании; и средство выработки, выполненное с возможностью выработки высокочастотного сигнала на основе коэффициента, получаемого из информации о коэффициенте характеристической величины, подвергнутой сглаживанию, и сигналов поддиапазонов низких частот.

Средство сглаживания может выполнять сглаживание характеристической величины путем осуществления усреднения с взвешиванием характеристической величины для заданного количества последовательных кадров низкочастотного сигнала.

Информация о сглаживании может быть информацией, указывающей количество кадров, используемых для усреднения с взвешиванием, и/или вес, используемый для усреднения с взвешиванием.

Средство выработки может содержать средство вычисления мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, выполненное с возможностью вычисления мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, являющейся значением оценки мощности поддиапазона, составляющего высокочастотный сигнал, на основе сглаженной характеристической величины и указанного коэффициента; и средство выработки высокочастотного сигнала, выполненное с возможностью выработки высокочастотного сигнала на основе мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и сигнала поддиапазона низких частот.

Коэффициент может быть выработан путем обучения с помощью характеристической величины, полученной из контрольного широкополосного сигнала, и мощности того же поддиапазона, что и поддиапазон, составляющий высокочастотный сигнал контрольного широкополосного сигнала, в качестве независимой переменной и зависимой переменной.

Контрольный широкополосный сигнал может быть сигналом, получаемым кодированием заданного сигнала в соответствии с заданным способом кодирования и алгоритмом кодирования и декодированием закодированного заданного сигнала; при этом коэффициент вырабатывают путем обучения с использованием контрольного широкополосного сигнала для каждого из множества различных способов кодирования и алгоритмов кодирования.

Способ декодирования или программа, который соответствуют второму аспекту настоящего изобретения, включает в себя этапы, на которых: демультиплексируют входные кодированные данные в кодированные данные низких частот, информацию о коэффициенте для получения коэффициента и информацию о сглаживании, относящуюся к сглаживанию; декодируют кодированные данные низких частот для выработки низкочастотного сигнала; делят низкочастотный сигнал на множество поддиапазонов для выработки сигнала поддиапазона низких частот для каждого из поддиапазонов; вычисляют характеристическую величину на основе сигналов поддиапазонов низких частот; осуществляют сглаживание характеристической величины на основе информации о сглаживании; и вырабатывают высокочастотный сигнал на основе коэффициента, полученного из информации о коэффициенте характеристической величины, подвергнутой сглаживанию, и сигналов поддиапазонов низких частот.

Для второго аспекта настоящего изобретения входные кодированные данные демультиплексируют в кодированные данные низких частот, информацию о коэффициенте для получения коэффициента и информацию о сглаживании, относящуюся к сглаживанию, закодированные данные низких частот декодируют для выработки низкочастотного сигнала, низкочастотный сигнал делят на множество поддиапазонов для выработки сигнала поддиапазона низких частот для каждого из поддиапазонов, характеристическую величину вычисляют на основе сигналов поддиапазонов низких частот, характеристическую величину сглаживают на основе информации о сглаживании, и высокочастотный сигнал вырабатывают на основе коэффициента, полученного из информации о коэффициенте характеристической величины, подвергнутой сглаживанию, и сигналов поддиапазонов низких частот.

Полезные результаты изобретения В соответствии с первым и вторым аспектами настоящего изобретения с помощью расширения диапазона частот музыкальные сигналы можно воспроизводить с более высоким качеством звучания.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - вид, показывающий пример спектра мощности низких частот после декодирования, который служит в качестве входного сигнала, и оценку частотной огибающей высоких частот;

фиг. 2 - вид, показывающий пример исходного спектра мощности музыкального сигнала с ударом, сопровождающегося быстрым изменением во времени;

фиг. 3 - вид, показывающий структурную схему, иллюстрирующую пример функциональной структуры устройства расширения диапазона частот в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4 - вид, показывающий блок-схему, описывающую процесс расширения диапазона частот, осуществляемый устройством расширения диапазона частот с фиг. 3;

фиг. 5 - вид, показывающий спектр мощности сигнала, подаваемого на вход устройства расширения диапазона частот с фиг. 3, и расположения полосовых фильтров на оси частот;

фиг. 6 - вид, показывающий пример частотной характеристики в голосовом участке и оценку спектра мощности высоких частот;

фиг. 7 - вид, показывающий пример спектра мощности сигнала, подаваемого на вход устройства расширения диапазона частот с фиг. 3;

фиг. 8 - вид, показывающий пример спектра мощности после подъема входного сигнала с фиг. 7;

фиг. 9 - вид, показывающий пример функциональной структуры устройства нахождения коэффициентов, приспособленного для осуществления нахождения коэффициента, используемого схемой выработки высокочастотного сигнала из устройства расширения диапазона частот с фиг. 3;

фиг. 10 - вид, показывающий блок-схему, описывающую пример процесса нахождения коэффициентов, осуществляемого устройством нахождения коэффициентов с фиг. 9;

фиг. 11 - вид, показывающий структурную схему, иллюстрирующую пример функциональной структуры устройства кодирования в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 12 - вид, показывающий блок-схему, описывающую пример процесса кодирования, осуществляемого устройством кодирования с фиг. 11;

фиг. 13 - вид, показывающий структурную схему, иллюстрирующую пример функциональной структуры устройства декодирования в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 14 - вид, показывающий блок-схему, описывающую пример процесса декодирования, осуществляемого устройством декодирования с фиг. 13;

фиг. 15 - вид, показывающий структурную схему, иллюстрирующую пример функциональной структуры устройства нахождения коэффициентов, приспособленного для осуществления нахождения типового вектора, используемого схемой кодирования высоких частот устройства кодирования с фиг. 11 и коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, используемого схемой декодирования высоких частот устройства декодирования с фиг. 13;

фиг. 16 - вид, показывающий блок-схему, описывающую пример процесса нахождения коэффициентов, осуществляемого устройством нахождения коэффициентов с фиг. 15;

фиг. 17 - вид, показывающий пример кодовой строки, которую подает на выход устройство кодирования с фиг. 11;

фиг. 18 - вид, показывающий пример функциональной структуры устройства кодирования;

фиг. 19 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг. 20 - вид, показывающий пример функциональной структуры устройства декодирования;

фиг. 21 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс декодирования;

фиг. 22 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг. 23 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс декодирования;

фиг. 24 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг. 25 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг. 26 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг. 27 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг. 28 - вид, показывающий пример структуры процесса нахождения коэффициентов;

фиг. 29 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс нахождения коэффициентов;

фиг. 30 - вид, показывающий пример функциональной структуры устройства кодирования;

фиг. 31 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг. 32 - вид, показывающий пример функциональной структуры устройства декодирования;

фиг. 33 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс декодирования;

фиг. 34 - вид, показывающий пример структуры аппаратного обеспечения компьютера, который с использованием программы осуществляет обработку, в которой использовано настоящее изобретение.

Описание вариантов осуществления изобретения

Далее со ссылками на чертежи будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Заметим, что описание будет приведено в следующем порядке.

1. Первый вариант осуществления изобретения (случай применения настоящего изобретения к устройству расширения диапазона частот).

2. Второй вариант осуществления изобретения (случай применения настоящего изобретения к устройству кодирования и устройству декодирования).

3. Третий вариант осуществления изобретения (случай, когда индекс коэффициента содержится в закодированных данных высоких частот).

4. Четвертый вариант осуществления изобретения (случай, когда индекс коэффициента и псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот содержатся в закодированных данных высоких частот).

5. Пятый вариант осуществления изобретения (случай выбора индекса коэффициента с использованием значения оценки).

6. Шестой вариант осуществления изобретения (случай совместного использования части коэффициентов).

7. Седьмой вариант осуществления изобретения (случай, когда характеристическую величину подвергают сглаживанию).

1. Первый вариант осуществления изобретения

В первом варианте осуществления изобретения низкочастотные компоненты сигнала после декодирования и получаемые путем декодирования данных, закодированных с использованием технология кодирования с удалением высоких частот, подвергают обработке с целью расширения диапазона частот (далее называем процессом расширения диапазона частот).

Пример функциональной структуры устройства расширения диапазона частот

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

Устройство 10 расширения диапазона частот в качестве входного сигнала берет низкочастотный компонент сигнала после декодирования и подвергает этот входной сигнал процессу расширения диапазона частот и в качестве выходного сигнала подает сигнал, полученный в результате процесса расширения диапазона частот.

Устройство 10 расширения диапазона частот содержит фильтр 11 низких частот, схему 12 задержки, полосовые фильтры 13, схему 14 вычисления величин характеристики, схему 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот, схему 16 выработки высокочастотного сигнала, фильтр 17 высоких частот и сумматор 18 сигналов.

Фильтр 11 низких частот фильтрует входной сигнал с заданной частотой среза и в качестве сигнала после фильтрования подает на схему 12 задержки низкочастотный компонент сигнала, который является компонентом сигнала низкой частоты.

Для синхронизации времени сложения низкочастотного компонента сигнала из фильтра 11 низких частот и описываемого ниже высокочастотного компонента сигнала схема 12 задержки задерживает низкочастотный компонент сигнала на фиксированное время задержки и подает на сумматор 18 сигналов.

Полосовые фильтры 13 содержат полосовые фильтры 13-1-13-N, которые обладают разными полосами пропускания. Из входных сигналов полосовой фильтр 13-i (1≤i≤N) пропускает сигнал заданной полосы пропускания и подает его в качестве одного из нескольких сигналов поддиапазонов на схему 14 вычисления величин характеристики и схему 16 выработки высокочастотного сигнала.

Схема 14 вычисления величин характеристики вычисляет одну или несколько величин характеристик с использованием, по меньшей мере, любого из нескольких сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 13 или входного сигнала и подает результат на схему 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот. Здесь величина характеристики представляет собой информацию, представляющую характеристики сигнала как входного сигнала.

Схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот для каждого поддиапазона высоких частот вычисляет значение оценки мощности поддиапазона высоких частот, которая является мощностью сигнала поддиапазона высоких частот, что делается на основе одной или нескольких величин характеристики из схемы 14 вычисления величин характеристики и подает результаты на схему 16 выработки высокочастотного сигнала.

Схема 16 выработки высокочастотного сигнала вырабатывает высокочастотный компонент сигнала, который является высокочастотным компонентом сигнала на основе нескольких сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 13 и нескольких значений оценок мощностей поддиапазонов высоких частот из схемы 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот и подает результат на фильтр 17 высоких частот.

Фильтр 17 высоких частот подвергает высокочастотный компонент сигнала из схемы 16 выработки высокочастотного сигнала фильтрации с частотой среза, соответствующей частоте среза фильтра 11 низких частот и подает результат на сумматор 18 сигналов.

Сумматор 18 сигналов складывает низкочастотный компонент сигнала из схемы 12 задержки и высокочастотный компонент сигнала из фильтра 17 высоких частот и подает результат на выход в качестве выходного сигнала.

Заметим, что при структуре с фиг. 3 для получения сигнала поддиапазона применены полосовые фильтры 13, но это не является единственным возможным вариантом, например, может быть применен фильтр деления диапазона, как описано в Документе 1, который относится к патентной литературе.

Также, аналогично, при структуре с фиг. 3 для соединения сигналов поддиапазонов применен сумматор 18 сигналов, но это не является единственным возможным вариантом, например, может быть применен фильтр соединения диапазонов, как описано в Документе 1, который относится к патентной литературе.

Процесс расширения диапазона частот для устройства расширения диапазона частот

Далее со ссылками на блок-схему с фиг. 4 будет описан процесс расширения диапазона частот, выполняемый устройством расширения диапазона частот с фиг. 3.

На этапе S1 фильтр 11 низких частот подвергает входной сигнал фильтрации с заданной частотой среза и подает низкочастотный компонент сигнала, служащий в качестве сигнала после фильтрации, на схему 12 задержки.

Фильтр 11 низких частот может установить в качестве частоты среза произвольную частоту, но в рассматриваемом варианте осуществления изобретения в качестве описанного ниже диапазона начала расширения взят заданный диапазон и частоту среза устанавливают соответствующей частоте нижнего конца диапазона начала расширения. Соответственно в качестве сигнала после фильтрации фильтр 11 низких частот подает на схему 12 задержки низкочастотный компонент сигнала, который является компонентом сигнала более низкой частоты относительно диапазона начала расширения.

Также фильтр 11 низких частот может в качестве частоты среза, соответствующей технологии кодирования с удалением высоких частот для входного сигнала, установить оптимальную частоту и может установить параметры кодирования, такие как скорость передачи данных, и так далее. В качестве параметров кодирования может быть использована, например, дополнительная информация, используемая в технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, который относится к патентной литературе.

На этапе S2 схема 12 задержки задерживает низкочастотный компонент сигнала из фильтра 11 низких частот на заданное время задержки и подает его на сумматор 18 сигналов.

На этапе S3 полосовые фильтры 13 (полосовые фильтры 13-1-13-N) делят входной сигнал на несколько сигналов поддиапазонов и подают каждый из нескольких сигналов поддиапазонов после деления на схему 14 вычисления величин характеристики и схему 16 выработки высокочастотного сигнала. Заметим, что подробности процесса, направленного на деление входного сигнала и осуществляемого полосовыми фильтрами 13, будут описаны ниже.

На этапе S4 схема 14 вычисления величин характеристики вычисляет одну или несколько величин характеристики с использованием, по меньшей мере, нескольких сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 13 и входного сигнала и подает результат на схему 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот. Заметим, что подробности процесса, направленного на вычисление величин характеристики и осуществляемого схемой 14 вычисления величин характеристики, будут описаны ниже.

На этапе S5 схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет несколько значений оценок мощностей поддиапазонов высоких частот на основе одной или нескольких величин характеристики из схемы 14 вычисления величин характеристики и подает результаты на схему 16 выработки высокочастотного сигнала. Заметим, что подробности процесса вычисления значений оценок мощностей поддиапазонов высоких частот, которую осуществляет схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот, будут описаны ниже.

На этапе S6 схема 16 выработки высокочастотного сигнала вырабатывает высокочастотный компонент сигнала на основе нескольких сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 13 и нескольких значений оценок мощностей поддиапазонов высоких частот из схемы 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот и подает результат на фильтр 17 высоких частот. Упомянутый здесь высокочастотный компонент сигнала является компонентом сигнала, частота которого выше диапазона начала расширения. Заметим, что подробности процесса выработки