Кодер и декодер звукового сигнала, способ генерирования управляющих данных из звукового сигнала и способ декодирования битового потока

Кодер и декодер звукового сигнала, способ генерирования управляющих данных из звукового сигнала и способ декодирования битового потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Данная заявка относится к HFR (высокочастотной реконструкции/регенерации) звуковых сигналов. В частности, заявка относится к способу и системе для выполнения HFR звуковых сигналов, содержащих большие изменения в уровнях энергии в пределах низкочастотного диапазона, который используется для реконструкции высоких частот звукового сигнала.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Такие технологии HFR, как технология репликации спектральной полосы (SBR), позволяют значительно усовершенствовать эффективность кодирования традиционных перцептивных кодеков звуковых сигналов. HFR в сочетании с MPEG-4 Advanced Audio Coding (ААС) образует чрезвычайно эффективный кодек звукового сигнала, который уже находится в употреблении в системах ХМ Satellite Radio и Digital Radio Mondiale, а также стандартизован в 3GPP, DVD Forum и др. Сочетание ААС и SBR носит название aacPlus. Оно является частью стандарта MPEG-4, где именуется High Efficiency ААС Profile (НЕ-ААС). В общем, технология HFR может комбинироваться с любым перцептивным кодеком звукового сигнала в порядке совместимости сверху вниз и снизу вверх, что дает возможность модернизировать уже установленные системы вещания, такие как система MPEG Layer-2, применяемая в системе Eureka DAB. Способы HFR также могут комбинироваться с речевыми кодеками, что допускает широкополосную речь при сверхмалых битовых скоростях передачи данных.

Основная идея, лежащая в основе HFR, представляет собой наблюдение того, что для одного и того же сигнала обычно присутствует сильная корреляция между характеристиками высокочастотного диапазона сигнала и характеристиками низкочастотного диапазона сигнала. Поэтому хорошее приближение для представления оригинального входного высокочастотного диапазона сигнала может достигаться путем преобразования сигнала из низкочастотного диапазона в высокочастотный диапазон.

Данная концепция преобразования была установлена в документе WO 98/57436, который ссылкой включается в данный документ, как способ воссоздания высокочастотной полосы из низкочастотной полосы звукового сигнала. При использовании этой концепции может достигаться значительная экономия битовой скорости передачи данных при кодировании звука и/или речи. В дальнейшем будет делаться отсылка к кодированию звука, однако следует отметить, что описанные способы и системы в равной мере применимы для кодирования речи и в унифицированном кодировании речи и звука (USAC).

Высокочастотная реконструкция может выполняться во временной области или в частотной области с использованием выбранного блока фильтров или преобразования. Этот процесс обычно включает несколько этапов, где две главные операции заключается в том, чтобы вначале создать сигнал возбуждения высоких частот, в затем придать сигналу возбуждения высоких частот форму, приближенную к огибающей спектра оригинального спектра высоких частот. Этап создания сигнала возбуждения высоких частот может, например, основываться на модуляции сигнала с одной боковой полосой (SSB), где синусоида с частотой ω отображается в синусоиду с частотой ω+Δω где - фиксированный сдвиг частоты. Иными словами, высокочастотный сигнал может генерироваться из низкочастотного сигнала при помощи операции «копирования вверх» низкочастотных поддиапазонов до высокочастотных поддиапазонов. Дальнейший подход к созданию сигнала возбуждения высоких частот может включать гармоническое преобразование низкочастотных поддиапазонов. Гармоническое преобразование порядка Т, как правило, предназначается для отображения синусоиды с частотой ω низкочастотного сигнала в синусоиду высокочастотного сигнала с частотой Tω, где T>1.

Технология HFR может применяться как часть систем кодирования источника, где классифицированная управляющая информация, предназначенная для управления процессом HFR, передается из кодера в декодер наряду с представлением узкополосного/низкочастотного сигнала. Для систем, в которых нельзя передать дополнительный управляющий сигнал, процесс может применяться на стороне декодера с подходящими управляющими данными, оцененными на стороне декодера исходя из доступной информации.

Вышеупомянутая регулировка огибающей сигнала возбуждения высоких частот нацелена на совершенствование формы спектра, которая имеет сходство с оригинальной высокочастотной полосой. Для осуществления этой регулировки должна модифицироваться форма спектра высокочастотного сигнала. Иными словами, регулировка, которая предназначена для применения к высокочастотной полосе, является функцией существующей огибающей спектра и требуемой целевой огибающей спектра.

Для систем, действующих в частотной области, например, в системах HFR, реализованных в блоке псевдо-QMP-фильтров, способы на текущем уровне техники являются в этом отношении субоптимальными, поскольку создание сигнала высокочастотной полосы посредством комбинирования нескольких вкладов из исходного диапазона частот вносит в высокочастотную полосу, которая подвергается регулировке огибающей, неестественную огибающую спектра. Иными словами, высокочастотная полоса, или высокочастотный сигнал, генерируемый из низкочастотного сигнала в ходе процесса HFR, как правило, проявляет неестественную огибающую спектра (как правило, включающую разрывы спектра). Это представляет трудности для регулятора огибающей спектра, поскольку регулятор должен не только иметь возможность применять требуемую огибающую спектра с надлежащей разрешающей способностью по времени и по частоте, но и должен иметь возможность отменять спектральные характеристики, искусственно внесенные генератором сигнала HFR. Это представляет сложные проектные ограничения для регулятора огибающей. В результате данные трудности склонны приводить к доступной для восприятия потере энергии высоких частот и к слышимым разрывам в форме спектра сигнала высокочастотной полосы, в частности, для сигналов речевого типа. Иными словами, традиционные генераторы сигнала HFR склонны к внесению разрывов и изменений уровня в сигнал высокочастотной полосы для сигналов, которые обладают значительными изменениями в уровне в пределах низкочастотного диапазона, например, для шипящих сигналов. Когда к такому сигналу высокочастотной полосы затем получает доступ регулятор огибающей, он не может непротиворечиво и обоснованно отделить вновь внесенный разрыв от какой-либо естественной спектральной характеристики сигнала низкочастотной полосы.

Настоящий документ описывает решение вышеупомянутой проблемы, которое в результате приводит к повышенному воспринимаемому качеству звука. В частности, настоящий документ описывает решение проблемы генерирования сигнала высокочастотной полосы из сигнала низкочастотной полосы, где огибающая спектра сигнала высокочастотной полосы эффективно регулируется так, чтобы она имела сходство с оригинальной огибающей спектра в высокочастотной полосе без внесения нежелательных артефактов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящий документ предлагает дополнительный этап коррекции как часть генерирования сигнала высокочастотной реконструкции. В результате дополнительного этапа коррекции улучшается качество звукового сигнала высокочастотной составляющей, или высокочастотного сигнала. Дополнительный этап коррекции может применяться ко всем системам кодирования источника, которые используют способы высокочастотной реконструкции, а также к любому единичному законченному способу или системе постобработки, которая нацелена на воссоздание высоких частот звукового сигнала.

Согласно одной из особенностей, описывается система, сконфигурированная для генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов, покрывающих высокочастотный интервал. Система может конфигурироваться для генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов исходя из ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов. Ряд сигналов низкочастотных поддиапазонов может представлять собой сигналы поддиапазонов низкочастотной полосы звукового сигнала, или узкополосного звукового сигнала, которые можно определить с использованием блока анализирующих фильтров или преобразования. В частности, ряд сигналов низкочастотных поддиапазонов можно определить из сигнала низкочастотной полосы во временной области с использованием блока анализирующих QMF-фильтров (квадратурных зеркальных фильтров) или FFT (быстрого преобразования Фурье). Ряд генерируемых сигналов высокочастотных поддиапазонов может соответствовать приближению к сигналам высокочастотных поддиапазонов оригинального звукового сигнала, из которого был получен ряд сигналов низкочастотных поддиапазонов. В частности, ряд сигналов низкочастотных поддиапазонов и ряд (ре-)генерированных высокочастотных поддиапазонов могут соответствовать поддиапазонам блока QMF-фильтров и/или FFT-преобразования.

Система может включать средства для приема ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов. В качестве таковой система может размещаться в нисходящем направлении относительно блока анализирующих фильтров или преобразования, которое генерирует ряд сигналов низкочастотных поддиапазонов из сигнала низкочастотной полосы. Сигнал низкочастотной полосы может представлять собой звуковой сигнал, который был декодирован из принимаемого битового потока в базовом декодере. Битовый поток может храниться в памяти на носителе данных, например на компакт-диске или DVD, или битовый поток может приниматься декодером через передающую среду, например оптическую или радиопередающую среду.

Система может включать средства для приема набора целевых энергий, которые также могут именоваться энергиями масштабных коэффициентов. Каждая целевая энергия может покрывать отличающийся целевой интервал, который также может именоваться полосой масштабного коэффициента, в пределах высокочастотного интервала. Как правило, набор целевых интервалов, который соответствует набору целевых энергий, полностью покрывает высокочастотный интервал. Целевая энергия из набора целевых энергий обычно служит признаком требуемой энергии для одного или нескольких сигналов высокочастотных поддиапазонов, лежащих в пределах соответствующего целевого интервала. В частности, целевая энергия может соответствовать средней требуемой энергии для одного или нескольких сигналов высокочастотных поддиапазонов, которые лежат в пределах соответствующего целевого интервала. Целевая энергия целевого интервала, как правило, получается из энергии сигнала высокочастотной полосы оригинального звукового сигнала в пределах целевого интервала. Иными словами, набор целевых энергий, как правило, описывает огибающую спектра высокочастотной части оригинального звукового сигнала.

Система может включать средства для генерирования сигналов высокочастотных поддиапазонов исходя из ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов. С этой целью, средства для генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов могут конфигурироваться для выполнения преобразования копирования вверх для ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов и/или для выполнения гармонического преобразования для ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов.

Кроме того, средства для генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов могут в ходе процесса генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов учитывать ряд коэффициентов усиления спектра. Ряд коэффициентов усиления спектра может быть, соответственно, связан с рядом сигналов низкочастотных поддиапазонов. Иными словами, каждый сигнал низкочастотного поддиапазона из ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов может содержать соответствующий коэффициент усиления спектра из ряда коэффициентов усиления спектра. Коэффициент усиления спектра из ряда коэффициентов усиления спектра может применяться к соответствующему сигналу низкочастотного поддиапазона.

Ряд коэффициентов усиления спектра может быть связан с энергией соответствующего ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов. В частности, каждый коэффициент усиления спектра может быть связан с энергией соответствующего ему сигнала низкочастотного поддиапазона. В одном из вариантов осуществления изобретения коэффициент усиления спектра определяется на основе энергии соответствующего сигнала низкочастотного поддиапазона. С этой целью можно на основе ряда значений энергии для ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов определить частотно-зависимую кривую. В этом случае, способ определения ряда коэффициентов усиления может основываться на частотно-зависимой кривой, которая определяется из (например, логарифмического) представления энергий ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов.

Иными словами, ряд коэффициентов усиления спектра можно вывести из частотно-зависимой кривой, аппроксимирующей энергию ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов. В частности, частотно-зависимая кривая может представлять собой многочлен предварительно определенного порядка/степени. В альтернативном варианте или в дополнение, частотно-зависимая кривая может включать различные отрезки кривой, где различные отрезки кривой приведены в соответствие с энергией ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов в различных частотных интервалах. Различные отрезки кривой могут представлять собой различные многочлены предварительно определенного порядка. В одном из вариантов осуществления изобретения различные отрезки кривой представляют собой многочлены нулевого порядка, и, таким образом, отрезки кривой представляют средние значения энергии для энергии ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов в пределах соответствующего частотного интервала. В следующем варианте осуществления изобретения частотно-зависимая кривая аппроксимируется к энергии ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов путем выполнения операции фильтрации на основе скользящего среднего по различным частотным интервалам.

В одном из вариантов осуществления изобретения коэффициент усиления из ряда коэффициентов усиления выводится исходя из разности средней энергии ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов и соответствующего значения частотно-зависимой кривой. Соответствующее значение частотно-зависимой кривой может представлять собой значение кривой на частоте, лежащей в пределах диапазона частот сигнала низкочастотного поддиапазона, которому соответствует коэффициент усиления.

Как правило, энергия ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов определяется в определенной временной сетке, например на покадровой основе, т.е. энергия сигнала низкочастотного поддиапазона в пределах некоторого промежутка времени, определяемого временной сеткой, соответствует средней энергии дискретных значений сигнала низкочастотного поддиапазона в пределах этого промежутка времени, например, в пределах кадра. Поэтому в выбранной временной сетке может определяться другой ряд коэффициентов усиления спектра, например, другой ряд коэффициентов усиления спектра может определяться для каждого кадра звукового сигнала. В одном из вариантов осуществления изобретения ряд коэффициентов усиления спектра может определяться на основе поочередных дискретных значений, например, путем определения энергии ряда низкочастотных поддиапазонов с использованием плавающего окна по дискретным значениям каждого сигнала низкочастотного поддиапазона. Следует отметить, что система может включать средства для определения ряда коэффициентов усиления спектра исходя из ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов. Эти средства могут конфигурироваться для выполнения вышеупомянутых способов с целью определения ряда коэффициентов усиления спектра.

Средства для генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов могут конфигурироваться для усиления ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов с использованием соответствующего ряда коэффициентов усиления спектра. И хотя в нижеследующем описании делается отсылка к «усилению», операция «усиления» может замещаться другими операциями, такими как операция «умножения», операция «изменения масштаба» или операция «регулировки». Усиление может осуществляться путем умножения дискретного значения сигнала низкочастотного поддиапазона на соответствующий ему коэффициент усиления спектра. В частности, средства для генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов могут конфигурироваться для определения дискретного значения сигнала высокочастотного поддиапазона в заданный момент времени из дискретных значений сигнала низкочастотного поддиапазона в заданный момент времени и в, по меньшей мере, один предшествующий момент времени. Кроме того, дискретные значения сигнала низкочастотного поддиапазона могут усиливаться посредством соответствующего коэффициента усиления спектра из множества коэффициентов усиления спектра. В одном из вариантов осуществления изобретения средства для генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов конфигурируются для генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов исходя из ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов в соответствии с алгоритмом «копирования вверх», определенным в MPEG-4 SBR. Ряд сигналов низкочастотных поддиапазонов, применяемых в указанном алгоритме «копирования вверх» может быть усилен с использованием ряда коэффициентов усиления спектра, где операция «усиления» может выполняться так, как это описано выше.

Система может включать средства для регулировки энергии ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов с использованием набора целевых энергий. Данная операция, как правило, именуется регулировкой огибающей спектра. Регулировка огибающей спектра может выполняться путем регулировки энергии ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов так, чтобы средняя энергия сигналов высокочастотных поддиапазонов, лежащих в пределах целевого интервала, соответствовала соответствующей целевой энергии. Это можно выполнить путем определения значения регулировки огибающей исходя из значений энергии ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов, лежащих в пределах целевого интервала, и из соответствующей целевой энергии. В частности, значение регулировки огибающей может определяться исходя из соотношения целевой энергии и значений энергии ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов, лежащих в пределах соответствующего целевого интервала. Указанное значение регулировки огибающей может применяться для регулировки энергии ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов.

В одном из вариантов осуществления изобретения средства для регулировки энергии включают средства для ограничения регулировки энергии сигналов высокочастотных поддиапазонов, лежащих в пределах ограничительного интервала. Как правило, ограничительный интервал покрывает более одного целевого интервала. Средства для ограничения обычно применяются во избежание нежелательного усиления шума в пределах определенных сигналов высокочастотных поддиапазонов. Например, средства для ограничения могут конфигурироваться для определения среднего значения регулировки огибающей из значений регулировки огибающей, соответствующих целевым интервалам, покрываемым или лежащим в пределах ограничительного интервала. Кроме того, средства для ограничения могут конфигурироваться для ограничения регулировки энергии сигналов высокочастотных поддиапазонов, лежащих в пределах ограничительного интервала, до значения, пропорционального среднему значению регулировки огибающей.

В альтернативном варианте или в дополнение, средства для регулировки энергии ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов могут включать средства для обеспечения того, чтобы отрегулированные сигналы высокочастотных поддиапазонов, лежащие в пределах определенного целевого интервала, имели одинаковую энергию. Последние средства часто именуются средствами «интерполяции». Иными словами, средства «интерполяции» обеспечивают то, что энергия каждого из сигналов высокочастотных поддиапазонов, лежащих в пределах определенного целевого интервала, соответствует целевой энергии. Средства «интерполяции» могут быть реализованы путем регулировки каждого сигнала высокочастотного поддиапазона в пределах определенного целевого интервала по отдельности так, чтобы энергия отрегулированного сигнала высокочастотного поддиапазона соответствовала целевой энергии, связанной с определенным целевым интервалом. Это может быть выполнено путем определения отличающегося значения регулировки огибающей для каждого сигнала высокочастотного поддиапазона в пределах определенного целевого интервала. Отличающееся значение регулировки огибающей может определяться на основе энергии определенного сигнала высокочастотного поддиапазона и целевой энергии, соответствующей определенному целевому интервалу. В одном из вариантов осуществления изобретения значение регулирования огибающей для определенного сигнала высокочастотного поддиапазона определяется на основе соотношения целевой энергии и энергии определенного сигнала высокочастотного поддиапазона.

Система также может включать средства для приема управляющих данных. Управляющие данные могут служить признаком того, следует ли применять для генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов ряд коэффициентов усиления спектра. Иными словами, управляющие данные могут служить признаком того, следует выполнять дополнительную регулировку усиления сигналов низкочастотных поддиапазонов или нет. В альтернативном варианте или в дополнение, управляющие данные могут служить признаком способа, который необходимо применить для определения ряда сигналов усиления спектра. Например, управляющие данные могут служить признаком предварительно определенного порядка многочлена, который необходимо применить для определения частотно-зависимой кривой, аппроксимирующей энергии ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов. Управляющие данные, как правило, принимаются из соответствующего кодера, который анализирует оригинальный звуковой сигнал и информирует соответствующий декодер, или систему HFR, о том, каким образом следует декодировать битовый поток.

Согласно другой особенности, описывается декодер звукового сигнала, сконфигурированный для декодирования битового потока, включающего низкочастотный звуковой сигнал и включающего набор целевых энергий, описывающих огибающую спектра высокочастотного звукового сигнала. Иными словами, описан декодер звукового сигнала, сконфигурированный для декодирования битового потока, служащего признаком низкочастотного звукового сигнала и служащего признаком набора целевых энергий, описывающих огибающую спектра высокочастотного звукового сигнала. Декодер звукового сигнала может включать базовый декодер или/и блок преобразования, сконфигурированный для определения из битового потока ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов, связанных с низкочастотным звуковым сигналом. В альтернативном варианте или в дополнение, декодер звукового сигнала может включать блок генерирования высоких частот в соответствии с системой, описанной в настоящем документе, где система может быть сконфигурирована для определения ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов исходя из ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов и из набора целевых энергий. В альтернативном варианте или в дополнение, декодер может включать блок слияния и/или обратного преобразования, сконфигурированный для генерирования звукового сигнала исходя из ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов и ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов. Блок слияния и обратного преобразования может включать блок синтезирующих фильтров или преобразование, например, блок обратных QMF-фильтров или обратное FFT.

Согласно следующей особенности, описывается кодер, сконфигурированный для генерирования из звукового сигнала управляющих данных. Кодер звукового сигнала может включать средства для анализа формы спектра звукового сигнала и для определения степени разрывов огибающей спектра, вносимых при регенерации высокочастотной составляющей звукового сигнала из низкочастотной составляющей звукового сигнала. В качестве такового кодер может включать определенные элементы соответствующего декодера. В частности, кодер может включать систему HFR, описываемую в настоящем документе. Это может позволять кодеру определять степень разрывов в огибающей спектра, которые могли бы вноситься в высокочастотную составляющую звукового сигнала на стороне декодера. В альтернативном варианте или в дополнение, кодер может включать средства для генерирования управляющих данных, предназначенных для управления регенерацией высокочастотной составляющей на основе степени разрывов. В частности, управляющие данные могут соответствовать управляющим данным, принимаемым соответствующим декодером системы HFR. Управляющие данные могут служить признаком того, использовать ли ряд коэффициентов усиления спектра в ходе процесса HFR, и/или того, какой предварительно определенный порядок многочлена использовать с целью определения ряда коэффициентов усиления спектра. Для того, чтобы определить указанную информацию, можно определить соотношение выбранных частей низкочастотного диапазона, т.е. диапазон частот, покрываемый рядом сигналов низкочастотных поддиапазонов. Информацию об этом соотношении можно определить, изучая самые низкие частоты в низкочастотной полосе и самые высокие частоты в низкочастотной полосе с целью оценки изменения спектра сигнала низкочастотной полосы, которое затем будет использоваться в декодере для высокочастотной реконструкции. Высокое соотношение может указывать на повышенную степень разрывности. Управляющие данные также могут определяться с использованием детекторов типа сигнала. Например, обнаружение речевых сигналов может указывать на повышенную степень разрывности. С другой стороны, обнаружение в оригинальном звуковом сигнале выраженных синусоид может вести к тому, что в ходе процесса HFR не следует применять ряд коэффициентов усиления спектра.

Согласно другой особенности, описывается способ генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов, покрывающего высокочастотный интервал, исходя из ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов. Способ может включать этапы приема ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов и/или приема набора целевых энергий. Каждая целевая энергия может покрывать отличающийся целевой интервал в пределах высокочастотного интервала. Кроме того, каждая целевая энергия может служить признаком требуемой энергии одного или нескольких сигналов высокочастотных поддиапазонов, лежащих в пределах целевого интервала. Способ может включать этап генерирования ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов исходя из ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов и из ряда коэффициентов усиления спектра, соответственно, связанных с рядом сигналов низкочастотных поддиапазонов. В альтернативном варианте или в дополнение, способ может включать этап регулировки энергии ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов с использованием набора целевых энергий. Этап регулировки энергии может включать этап ограничения регулировки энергии сигналов высокочастотных поддиапазонов, лежащих в пределах ограничительного интервала. Как правило, ограничительный интервал покрывает более одного целевого интервала.

Согласно следующей особенности, описывается способ декодирования битового потока, служащего признаком или включающего низкочастотный звуковой сигнал и набор целевых энергий, описывающих огибающую спектра соответствующего высокочастотного звукового сигнала. Как правило, низкочастотный и высокочастотный звуковые сигналы соответствуют низкочастотной и высокочастотной составляющим одного и того же исходного звукового сигнала. Способ может включать этап определения ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов, связанных с низкочастотным звуковым сигналом из битового потока. В альтернативном варианте или в дополнение, способ может включать этап определения ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов исходя из ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов и из набора целевых энергий. Этот этап, как правило, выполняется в соответствии со способами HFR, описанными в настоящем документе. Впоследствии способ может включать этап генерирования звукового сигнала исходя из ряда сигналов низкочастотных поддиапазонов и из ряда сигналов высокочастотных поддиапазонов.

Согласно другой особенности, описывается способ генерирования управляющих данных из звукового сигнала. Способ может включать этап анализа формы спектра звукового сигнала с целью определения степени разрывов, вносимых при регенерации высокочастотной составляющей звукового сигнала из низкочастотной составляющей звукового сигнала. Кроме того, способ может включать этап генерирования управляющих данных, предназначенных для управления регенерацией высокочастотной составляющей на основе степени разрывов.

Согласно следующей особенности, описывается программа, реализованная программно. Программа, реализованная программно, может быть адаптирована для исполнения на процессоре и для выполнения этапов способов, описываемых в настоящем документе, при осуществлении на вычислительном устройстве.

Согласно другой особенности, описывается носитель данных. Носитель данных может включать программу, реализованную программно, адаптированную для исполнения на процессоре и для выполнения этапов способов, описываемых в настоящем документе, при осуществлении на вычислительном устройстве.

Согласно следующей особенности, описывается компьютерный программный продукт. Компьютерная программа может включать исполняемые команды, предназначенные для выполнения этапов способов, описываемых в настоящем документе, при осуществлении на компьютере.

Следует отметить, что способы и системы, включая предпочтительные варианты их осуществления, как они описаны в настоящей патентной заявке, могут применяться по отдельности или в сочетании с другими способами и системами, раскрытыми в данном документе. Кроме того, все особенности способов и систем, описываемых в настоящей патентной заявке, могут произвольно комбинироваться. В частности, одни характерные признаки пунктов формулы изобретения могут произвольным образом комбинироваться с другими характерными признаками.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Ниже изобретение разъясняется посредством иллюстративных примеров с отсылкой к сопроводительным графическим материалам, где

Фиг. 1а иллюстрирует абсолютный спектр одного из примеров сигнала высокочастотной полосы перед регулировкой огибающей спектра;

Фиг. 1b иллюстрирует пример отношения между временными кадрами данных звукового сигнала и временными границами огибающей для огибающих спектра;

Фиг. 1с иллюстрирует абсолютный спектр одного из примеров сигнала высокочастотной полосы перед регулировкой огибающей спектра и соответствующие полосы масштабных коэффициентов, ограничительные полосы и склейки HF (высоких частот);

Фиг. 2 иллюстрирует вариант осуществления системы HFR, где к процессу копирования вверх добавлен дополнительный этап регулировки усиления;

Фиг. 3 иллюстрирует аппроксимацию грубой огибающей спектра для примера сигнала низкочастотной полосы;

Фиг. 4 иллюстрирует вариант осуществления дополнительного регулятора усиления, действующего на необязательных управляющих данных, дискретных значениях QMF-поддиапазонов, и выводящего кривую усиления;

Фиг. 5 иллюстрирует более подробный вариант осуществления дополнительного регулятора усиления по Фиг. 4;

Фиг. 6 иллюстрирует вариант осуществления системы HFR с узкополосным сигналом в качестве входного сигнала и широкополосным сигналом в качестве выходного сигнала;

Фиг. 7 иллюстрирует вариант осуществления системы HFR, включенной в модуль SBR декодера звукового сигнала;

Фиг. 8 иллюстрирует вариант осуществления модуля высокочастотной реконструкции на примере декодера звукового сигнала;

Фиг. 9 иллюстрирует вариант осуществления примера кодера;

Фиг. 10а иллюстрирует спектрограмму примера вокального отрывка, который был декодирован с использованием традиционного декодера;

Фиг. 10b иллюстрирует спектрограмму вокального отрывка по Фиг. 10а, который был декодирован с использованием декодера, применяющего дополнительную обработку регулировки усиления; и

Фиг. 10с иллюстрирует спектрограмму вокального отрывка по Фиг. 10а для оригинального некодированного сигнала.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нижеописанные варианты осуществления изобретения являются единственно иллюстрациями принципов настоящего изобретения «ОБРАБОТКА ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ В ХОДЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ». Следует понимать, что модификации и изменения схем и деталей, описанных в данном документе, будут очевидны для специалистов в данной области. Поэтому намерение заключается в ограничении только объемом предстоящей формулы изобретения, а не конкретными деталями, представленными в данном документе с целью описания и разъяснения вариантов осуществления изобретения.

Как описывалось выше, декодеры звуковых сигналов, использующие способы HFR, как правило включают блок HFR, предназначенный для генерирования высокочастотного звукового сигнала, и следующий за ним блок регулировки огибающей спектра, предназначенный для регулировки огибающей спектра высокочастотного звукового сигнала. Регулировка огибающей спектра звукового сигнала, как правило, осуществляется посредством какой-либо реализации блока фильтров или посредством фильтрации во временной области. Регулировка может либо стремиться к выполнению коррекции абсолютной огибающей спектра, либо она может выполняться посредством фильтрации, что также корректирует фазовые характеристики. Для любого пути регулировка, как правило, представляет собой сочетание двух этапов: устранения текущей огибающей спектра и наложения целевой огибающей спектра.

Важно отметить, что способы и системы, описываемые в настоящем документе, направлены не только на устранение огибающей спектра звукового сигнала. Способы и системы стремятся выполнить соответствующую спектральную коррекцию огибающей спектра сигнала низкочастотной полосы как часть этапа регенерации высоких частот так, чтобы не вносить разрывности огибающей спектра высоких частот, создаваемые при объединении различных фрагментов низкочастотной полосы, т.е. низкочастотного сигнала, смещаемых или преобразуемых в другие диапазоны частот высокочастотной полосы, т.е. высокочастотного сигнала.

На Фиг. 1а показан стилистически изображенный спектр 100, 110 выходного сигнала блока HFR перед прохождением в регулятор огибающей. На верхней панели для генерирования сигнала 105 высокочастотной полосы из сигнала 101 низкочастотной полосы применяется способ копирования вверх (с двумя склейками), например способ копирования вверх, используемый в MPEG-4 SBR (репликации спектральной полосы), который описан в документе "ISO/IEC 14496-3 Information Technology - Coding of audio-visual objects - Part 3: Audio" и который ссылкой включается в настоящий документ. Способ копирования вверх транслирует части менее высоких частот 101 в более высокие частоты 105. На нижней панели для генерирования сигнала 115 высокочастотной полосы из сигнала 111 низкочастотной полосы применяется способ гармонического преобразования (с двумя склейками), например, способ гармонического преобразования из MPEG-D USAC, который описан в документе "MPEG-D USAC: ISO/IEC 23003-3 - Unified Speech and Audio Coding" и который ссылкой включается в настоящий документ.

На последующем этапе регулировки огибающей на частотные составляющие 105, 115 накладывается целевая огибающая спектра. Как видно из спектра 105, 115, проходящего в регулятор огибающей, в форме спектра сигнала 105, 115 возбуждения высоких частот, т.е. сигнала высокочастотной полосы, входящего в регулятор огибающей, наблюдаются разрывы (особенно на границах склеек). Эти разрывы возникают в результате того, что