專利名稱：高頻重建期間的音頻信號處理的制作方法
高頻重建期間的音頻信號處理技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及音頻信號的HFR (高頻重建/再生)。具體地,本申請涉及一種用于執(zhí)行音頻信號的HFR的方法和系統(tǒng)，該音頻信號跨越用于重建音頻信號的高頻的低頻范圍具有能量水平的大的變化。
背景技術(shù)：
諸如譜帶復(fù)制(SBR)技術(shù)的HFR技術(shù)允許顯著提高傳統(tǒng)的感知音頻編解碼器的編碼效率。HFR與MPEG-4高級音頻編碼(AAC)相結(jié)合形成了極為高效的音頻編解碼器，其已用在XM衛(wèi)星廣播系統(tǒng)和世界數(shù)字廣播聯(lián)盟中，并且還在3GPP、DVD論壇等中被標(biāo)準(zhǔn)化。AAC和SBR的組合被稱為aacPlus。aacPlus是MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的一部分，在MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)中aacPlus被稱為高效AAC簡檔(HE-AAC)。通常，HFR技術(shù)可以通過向后和向前兼容的方式與任何感知音頻編解碼器組合，因此提供了升級已建立的如Eureka DAB系統(tǒng)中使用的MPEG Layer-2的廣播系統(tǒng)的可能。HFR方法還可以與語音編解碼器組合以允許超低位率的寬帶語音。
HFR的基本思想在于如下觀測結(jié)果:信號的高頻范圍的特性和同一信號的低頻范圍的特性之間通常存在強(qiáng)相關(guān)性。因此，通過從低頻范圍到高頻范圍的信號變調(diào)(transposition)可以實(shí)現(xiàn)對信號的原始輸入高頻范圍的表示的良好近似。
在通過引用合并于此的W098/57436中建立了這一變調(diào)概念，作為一種用于從音頻信號的低頻帶重建高頻帶的方法。通過在音頻編碼和/或語音編碼中使用這一概念，可以獲得位率的顯著節(jié)約。在下文中，將參考音頻編碼，但是應(yīng)注意，所描述的方法和系統(tǒng)同樣適用于語音編碼以及統(tǒng)一語音和音頻編碼(USAC)。
使用濾波器組或可選的變換，可以在時(shí)域或頻域中執(zhí)行高頻重建。該處理通常牽涉若干步驟，其中兩個(gè)主要操作是首先創(chuàng)建高頻激勵信號，以及隨后對高頻激勵信號構(gòu)形以近似原始高頻譜的譜包絡(luò)。創(chuàng)建高頻激勵信號的步驟可以例如基于單邊帶調(diào)制(SSB)，其中具有頻率ω的正弦波被映射到具有頻率ω + Λ ω的正弦波，其中Λ ω是固定頻移。換言之，通過低頻子帶到高頻子帶的“上復(fù)制(copy-up)”操作，可以從低頻信號生成高頻信號。創(chuàng)建高頻激勵信號的另一方法可以牽涉低頻子帶的諧波變調(diào)。T階的諧波變調(diào)典型地被設(shè)計(jì)為將低頻信號的頻率為ω的正弦波映射到高頻信號的具有頻率Τω (其中Τ>1)的正弦波。
HFR技術(shù)可以用作源編碼系統(tǒng)的一部分，其中用于引導(dǎo)HFR處理的分類控制信息連同窄帶/低頻信號的表示一起從編碼器傳送到解碼器。對于其中不可以傳送額外的控制信號的系統(tǒng)，可以利用根據(jù)解碼器側(cè)的可用信息估計(jì)的適當(dāng)?shù)目刂茢?shù)據(jù)，在解碼器側(cè)應(yīng)用該處理。
高頻激勵信號的前述包絡(luò)調(diào)整的目的在于實(shí)現(xiàn)模擬原始高帶譜形的譜形。為此，必須修改高頻信號的譜形。換言之，將應(yīng)用于高帶的調(diào)整是現(xiàn)有譜包絡(luò)和期望的目標(biāo)譜包絡(luò)的函數(shù)。
對于在頻域中操作的系統(tǒng)，例如在偽QMF濾波器組中實(shí)現(xiàn)的HFR系統(tǒng)，由于借助于組合來自源頻率范圍的若干貢獻(xiàn)來創(chuàng)建高帶信號會將人工譜包絡(luò)引入到將進(jìn)行包絡(luò)調(diào)整的高帶中，因此現(xiàn)有技術(shù)方法在這一點(diǎn)上不是最優(yōu)的。換言之，在HFR處理期間從低頻信號生成的高帶或高頻信號典型地呈現(xiàn)人工譜包絡(luò)(典型地包括譜中斷)。這給譜包絡(luò)調(diào)整器造成了困難，因?yàn)檎{(diào)整器不僅必須有能力以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和頻率分辨率應(yīng)用期望的譜包絡(luò)，而且調(diào)整器還必須能夠清除由HFR信號生成器人工引入的譜特性。這給包絡(luò)調(diào)整器的設(shè)計(jì)約束造成了困難。結(jié)果，這些困難往往導(dǎo)致感知的高頻能量損失，以及高帶信號中的譜形的可聽中斷，特別是對于語音類型的信號。換言之，傳統(tǒng)的HFR信號生成器往往將中斷和水平變化引入達(dá)到在低帶范圍中具有大的水平變化的信號(例如撕撕聲)的高帶信號中。當(dāng)隨后包絡(luò)調(diào)整器暴露于該高帶信號時(shí)，包絡(luò)調(diào)整器不能合理地和一致地從低帶信號的任何自然譜特征中分離新引入的中斷。
本文描述了針對前述問題的解決方案，其導(dǎo)致了提高的感知音頻質(zhì)量。具體地，本文描述了對從低帶信號生成高帶信號的問題的解決方案，其中有效地調(diào)整高帶信號的譜包絡(luò)以在不引入不合需要的人工產(chǎn)物的情況下模擬高帶中的原始譜包絡(luò)。發(fā)明內(nèi)容
本文提出了作為高頻重建信號生成的一部分的附加的校正步驟。作為該附加的校正步驟的結(jié)果，提高了高頻分量或高帶信號的音頻質(zhì)量。該附加的校正步驟可以應(yīng)用于使用高頻重建技術(shù)的所有源編碼系統(tǒng)，以及目的在于重建音頻信號的高頻的任何單端后處理方法或系統(tǒng)。
根據(jù)一個(gè)方面，描述了一種被配置成生成覆蓋高頻區(qū)間的多個(gè)高頻子帶信號的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以被配置成從多個(gè)低頻子帶信號生成多個(gè)高頻子帶信號。多個(gè)低頻子帶信號可以是低帶或窄帶音頻信號的子帶信號，可以使用分析濾波器組或變換來確定它們。特別地，可以使用分析QMF (正交鏡像濾波器)濾波器組或FFT (快速傅立葉變換)從低帶時(shí)域信號確定多個(gè)低頻子帶信號。多個(gè)生成的高頻子帶信號可以對應(yīng)于從其得到多個(gè)低頻子帶信號的原始音頻信號的高頻子帶信號的近似。特別地，多個(gè)低頻子帶信號和多個(gè)(重新)生成的高頻子帶信號可以對應(yīng)于QMF濾波器組和/或FFT變換的子帶。
該系統(tǒng)可以包括用于接收多個(gè)低頻子帶信號的裝置。這樣，該系統(tǒng)可以設(shè)置在從低帶信號生成多個(gè)低頻子帶信號的分析濾波器組或變換的下游。低帶信號可以是已在核心解碼器中從接收到的位流解碼的音頻信號。位流可以存儲在例如致密盤或DVD的存儲介質(zhì)上，或者位流可以通過例如光學(xué)或無線傳送介質(zhì)的傳送介質(zhì)在解碼器處被接收。
該系統(tǒng)可以包括用于接收目標(biāo)能量集合的裝置，目標(biāo)能量也可以稱為尺度因子(scalefactor)能量。每個(gè)目標(biāo)能量可以覆蓋高頻區(qū)間中的不同的目標(biāo)區(qū)間，該目標(biāo)區(qū)間也可以稱為尺度因子帶。典型地，與目標(biāo)能量集合對應(yīng)的目標(biāo)區(qū)間集合覆蓋整個(gè)高頻區(qū)間。目標(biāo)能量集合的目標(biāo)能量通常表示位于相應(yīng)的目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)高頻子帶信號的期望能量。特別地，目標(biāo)能量可以對應(yīng)于位于相應(yīng)的目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)高頻子帶信號的平均期望能量。目標(biāo)區(qū)間的目標(biāo)能量典型地得自目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的原始音頻信號的高帶信號的能量。換言之，目標(biāo)能量集合典型地描述原始音頻信號的高帶部分的譜包絡(luò)。
該系統(tǒng)可以包括用于從多個(gè)低頻子帶信號生成多個(gè)高頻子帶信號的裝置。為此目的，用于生成多個(gè)高頻子帶信號的裝置可以被配置成執(zhí)行多個(gè)低頻子帶信號的上復(fù)制變調(diào)和/或執(zhí)行多個(gè)低頻子帶信號的諧波變調(diào)。
此外，用于生成多個(gè)高頻子帶信號的裝置可以在多個(gè)高頻子帶信號的生成處理期間考慮多個(gè)譜增益系數(shù)。多個(gè)譜增益系數(shù)可以分別與多個(gè)低頻子帶信號相關(guān)聯(lián)。換言之，多個(gè)低頻子帶信號中的每個(gè)低頻子帶信號可以具有來自多個(gè)譜增益系數(shù)的相應(yīng)的譜增益系數(shù)。來自多個(gè)譜增益系數(shù)的譜增益系數(shù)可以被應(yīng)用于相應(yīng)的低頻子帶信號。
多個(gè)譜增益系數(shù)可以與多個(gè)低頻子帶信號中的各個(gè)低頻子帶信號的能量相關(guān)聯(lián)。特別地，每個(gè)譜增益系數(shù)可以與其相應(yīng)的低頻子帶信號的能量相關(guān)聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于相應(yīng)的低頻子帶信號的能量確定譜增益系數(shù)。為此目的，可以基于多個(gè)低頻子帶信號的多個(gè)能量值確定依賴頻率的曲線。在該情況下，用于確定多個(gè)增益系數(shù)的方法可以依賴于根據(jù)多個(gè)低頻子帶信號的能量的(例如對數(shù))表示而確定的依賴頻率的曲線。
換言之，多個(gè)譜增益系數(shù)可以得自擬合到多個(gè)低頻子帶信號的能量的依賴頻率的曲線。特別地，依賴頻率的曲線可以是預(yù)定階/次的多項(xiàng)式。替選地或額外地，依賴頻率的曲線可以包括不同的曲線線段，其中不同的曲線線段擬合到不同頻率區(qū)間處的多個(gè)低頻子帶信號的能量。不同的曲線線段可以是不同的預(yù)定階數(shù)的多項(xiàng)式。在一個(gè)實(shí)施例中，不同的曲線線段是零階多項(xiàng)式，使得曲線線段表示相應(yīng)的頻率區(qū)間內(nèi)的多個(gè)低頻子帶信號的能量的平均能量值。在另一實(shí)施例中，通過沿不同的頻率區(qū)間執(zhí)行移動平均濾波操作，使依賴頻率的曲線擬合到多個(gè)低頻子帶信號的能量。
在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)增益系數(shù)中的增益系數(shù)得自多個(gè)低頻子帶信號的平均能量和依賴頻率的曲線的相應(yīng)值的差。依賴頻率的曲線的相應(yīng)值可以是位于增益系數(shù)所對應(yīng)的低頻子帶信號的頻率范圍內(nèi)的頻率處的曲線值。
典型地，在特定時(shí)間網(wǎng)格上，例如逐個(gè)幀地，確定多個(gè)低頻子帶信號的能量，S卩，由時(shí)間網(wǎng)格限定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)的低頻子帶信號的能量對應(yīng)于例如幀的時(shí)間區(qū)間內(nèi)的低頻子帶信號的樣本的平均能量。這樣，可以在所選擇的時(shí)間網(wǎng)格上確定多個(gè)不同的譜增益系數(shù)，例如可以針對音頻信號的每個(gè)幀確定多個(gè)不同的譜增益系數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，例如通過使用跨越每個(gè)低頻子帶信號的樣本的浮動窗口來確定多個(gè)低頻子帶的能量，可以逐個(gè)樣本地確定多個(gè)譜增益系數(shù)。應(yīng)注意，該系統(tǒng)可以包括用于從多個(gè)低頻子帶信號確定多個(gè)譜增益系數(shù)的裝置。這些裝置可以被配置成執(zhí)行上述的用于確定多個(gè)譜增益系數(shù)的方法。
用于生成多個(gè)高頻子帶信號的裝置可以被配置成使用多個(gè)譜增益系數(shù)中的各個(gè)譜增益系數(shù)來放大多個(gè)低頻子帶信號。盡管在下文中參照“放大(amplifying)”或“放大(amplification)”，但是“放大”操作可以由其他操作替換，諸如“乘法”操作、“重調(diào)”操作或“調(diào)整”操作。放大可以通過將低頻子帶信號的樣本與其相應(yīng)的譜增益系數(shù)相乘來完成。特別地，用于生成多個(gè)高頻子帶信號的裝置可以被配置為根據(jù)給定時(shí)刻以及至少一個(gè)先前時(shí)刻處的低頻子帶信號的樣本，確定給定時(shí)刻處的高頻子帶信號的樣本。此外，低頻子帶信號的樣本可以通過多個(gè)譜增益系數(shù)中的各個(gè)譜增益系數(shù)進(jìn)行放大。在一個(gè)實(shí)施例中，用于生成多個(gè)高頻子帶信號的裝置被配置成根據(jù)MEPG-4SBR中規(guī)定的“上復(fù)制”算法從多個(gè)低頻子帶信號生成多個(gè)高頻子帶信號?？梢允褂枚鄠€(gè)譜增益系數(shù)對該“上復(fù)制”算法中使用的多個(gè)低頻子帶信號進(jìn)行放大，其中如上文描述的那樣執(zhí)行“放大”操作。
該系統(tǒng)可以包括用于使用目標(biāo)能量集合來調(diào)整多個(gè)高頻子帶信號的能量的裝置。該操作典型地被稱為譜包絡(luò)調(diào)整?？梢酝ㄟ^調(diào)整多個(gè)高頻子帶信號的能量使得位于目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的多個(gè)高頻子帶信號的平均能量對應(yīng)于相應(yīng)的目標(biāo)能量來執(zhí)行譜包絡(luò)調(diào)整。這可以通過如下方式實(shí)現(xiàn):根據(jù)位于目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的多個(gè)高頻子帶信號的能量值以及相應(yīng)的目標(biāo)能量來確定包絡(luò)調(diào)整值。特別地，可以根據(jù)目標(biāo)能量與位于相應(yīng)的目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的多個(gè)高頻子帶信號的能量值的比率來確定包絡(luò)調(diào)整值。該包絡(luò)調(diào)整值可用于調(diào)整多個(gè)高頻子帶信號的能量。
在一個(gè)實(shí)施例中，用于調(diào)整能量的裝置包括用于限制位于限制器區(qū)間內(nèi)的高頻子帶信號的能量調(diào)整的裝置。典型地，限制器區(qū)間覆蓋不止一個(gè)目標(biāo)區(qū)間。該用于限制的裝置通常用于避免某些高頻子帶信號內(nèi)的噪聲的不合需要的放大。例如，用于限制的裝置可以被配置成確定與由限制器區(qū)間覆蓋的或者位于限制器區(qū)間內(nèi)的目標(biāo)區(qū)間對應(yīng)的包絡(luò)調(diào)整值的平均包絡(luò)調(diào)整值。此外，用于限制的裝置可以被配置成將位于限制器區(qū)間內(nèi)的高頻子帶信號的能量調(diào)整限制到與平均包絡(luò)調(diào)整值成比例的值。
替選地或額外地，用于調(diào)整多個(gè)高頻子帶信號的能量的裝置可以包括用于確保位于特定目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的經(jīng)調(diào)整的高頻子帶信號具有相同的能量的裝置。后一裝置通常被稱為“內(nèi)插”裝置。換言之，“內(nèi)插”裝置確保了位于特定目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的每個(gè)高頻子帶信號的能量與目標(biāo)能量對應(yīng)?？梢酝ㄟ^分開調(diào)整特定目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的每個(gè)高頻子帶信號，使得經(jīng)調(diào)整的高頻子帶信號的能量對應(yīng)于與特定目標(biāo)區(qū)間相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)能量來實(shí)現(xiàn)“內(nèi)插”裝置。這可以通過確定特定目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的每個(gè)高頻子帶信號的不同的包絡(luò)調(diào)整值來實(shí)現(xiàn)。可以基于特定的高頻子帶信號的能量和與特定目標(biāo)區(qū)間對應(yīng)的目標(biāo)能量來確定不同的包絡(luò)調(diào)整值。在一個(gè)實(shí)施例中，基于目標(biāo)能量與特定的高頻子帶信號的能量的比率來確定該特定的高頻子帶信號的包絡(luò)調(diào)整值。
該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括用于接收控制數(shù)據(jù)的裝置?？刂茢?shù)據(jù)可以表示是否應(yīng)用多個(gè)譜增益系數(shù)以生成多個(gè)高頻子帶信號。換言之，控制數(shù)據(jù)可以表示是否執(zhí)行低頻子帶信號的額外增益調(diào)整。替選地或額外地，控制數(shù)據(jù)可以表示用于確定多個(gè)譜增益系數(shù)的方法。作為示例，控制數(shù)據(jù)可以表示多項(xiàng)式的預(yù)定階數(shù)，該多項(xiàng)式將用于確定擬合到多個(gè)低頻子帶信號的能量的依賴頻率的曲線?？刂茢?shù)據(jù)典型地接收自相應(yīng)的編碼器，該編碼器分析原始音頻信號并且向相應(yīng)的解碼器或HFR系統(tǒng)通知如何對位流解碼。
根據(jù)另一方面，描述了一種音頻解碼器，其被配置成對位流解碼，該位流包括低頻音頻信號并且包括描述高頻音頻信號的譜包絡(luò)的目標(biāo)能量集合。換言之，描述了一種音頻解碼器，其被配置成對位流解碼，該位流表示低頻音頻信號并且表示描述高頻音頻信號的譜包絡(luò)的目標(biāo)能量集合。該音頻解碼器可以包括核心解碼器和/或變換單元，其被配置成根據(jù)位流確定與低頻音頻信號相關(guān)聯(lián)的多個(gè)低頻子帶信號。替選地或額外地，該音頻解碼器可以包括根據(jù)前文描述的系統(tǒng)的高頻生成單元，其中該系統(tǒng)可以被配置成根據(jù)多個(gè)低頻子帶信號和目標(biāo)能量集合來確定多個(gè)高頻子帶信號。替選地或額外地，該解碼器可以包括合并和/或逆變換單元，其被配置成從多個(gè)低頻子帶信號和多個(gè)高頻子帶信號生成音頻信號。合并和逆變換單元可以包括合成濾波器組或變換，例如逆QMF濾波器組或逆FFT。
根據(jù)另一方面，描述了一種編碼器，其被配置成從音頻信號生成控制數(shù)據(jù)。該音頻編碼器可以包括用于分析音頻信號的譜形并且確定當(dāng)根據(jù)音頻信號的低頻分量再生音頻信號的高頻分量時(shí)引入的譜包絡(luò)中斷的程度的裝置。這樣，編碼器可以包括相應(yīng)的解碼器的某些元件。特別地，編碼器可以包括如本文中描述的HFR系統(tǒng)。這將使得編碼器能夠確定可能在解碼器側(cè)被引入音頻信號的高頻分量的譜包絡(luò)中的中斷程度。替選地或額外地，該編碼器可以包括生成用于基于中斷程度控制高頻分量的再生的控制數(shù)據(jù)的裝置。特別地，控制數(shù)據(jù)可以對應(yīng)于由相應(yīng)的解碼器或HFR系統(tǒng)接收的控制數(shù)據(jù)。控制數(shù)據(jù)可以表示是否在HFR處理期間使用多個(gè)譜增益系數(shù)和/或使用哪個(gè)預(yù)定多項(xiàng)式階數(shù)以便確定多個(gè)譜增益系數(shù)。為了確定該信息，可以確定低頻區(qū)間的所選擇的部分的比率，即由多個(gè)低頻子帶信號覆蓋的頻率范圍。該比率信息可以通過例如如下方式確定:研究低帶的最低頻率以及低帶的最高頻率以評估低帶信號的譜變化，其隨后在解碼器中將用于高頻重建。高比率可以表示增加的中斷程度。還可以使用信號類型檢測器來確定控制數(shù)據(jù)。作為示例，語音信號的檢測可以表示增加的中斷程度。另一方面，原始音頻信號中的突出的正弦波的檢測可以導(dǎo)致指示在HFR處理期間不應(yīng)使用多個(gè)譜增益系數(shù)的控制數(shù)據(jù)。
根據(jù)另一方面，描述了一種用于從多個(gè)低頻子帶信號生成覆蓋高頻區(qū)間的多個(gè)高頻子帶信號的方法。該方法可以包括接收多個(gè)低頻子帶信號和/或接收目標(biāo)能量集合的步驟。每個(gè)目標(biāo)能量可以覆蓋高頻區(qū)間內(nèi)的不同的目標(biāo)區(qū)間。此外，每個(gè)目標(biāo)能量可以表示位于目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)高頻子帶信號的期望能量。該方法可以包括根據(jù)多個(gè)低頻子帶信號以及分別與多個(gè)低頻子帶信號相關(guān)聯(lián)的多個(gè)譜增益系數(shù)來生成多個(gè)高頻子帶信號的步驟。替選地或額外地，該方法可以包括使用目標(biāo)能量集合來調(diào)整多個(gè)高頻子帶信號的能量的步驟。調(diào)整能量的步驟可以包括限制位于限制器區(qū)間內(nèi)的高頻子帶信號的能量調(diào)整的步驟。典型地，限制器區(qū)間覆蓋不止一個(gè)目標(biāo)區(qū)間。
根據(jù)另一方面，描述了一種用于對表示或包括低頻音頻信號以及描述相應(yīng)的高頻音頻信號的譜包絡(luò)的目標(biāo)能量集合的位流進(jìn)行解碼的方法。典型地，低頻和高頻音頻信號與同一原始音頻信號的低頻和高頻分量對應(yīng)。該方法可以包括根據(jù)位流確定與低頻音頻信號相關(guān)聯(lián)的多個(gè)低頻子帶信號的步驟。替選地或額外地，該方法可以包括根據(jù)多個(gè)低頻子帶信號和目標(biāo)能量集合確定多個(gè)高頻子帶信號的步驟。該步驟典型地根據(jù)本文中描述的HFR方法執(zhí)行。隨后，該方法可以包括根據(jù)多個(gè)低頻子帶信號和多個(gè)高頻子帶信號來生成音頻信號的步驟。
根據(jù)另一方面，描述了一種用于根據(jù)音頻信號生成控制數(shù)據(jù)的方法。該方法可以包括分析音頻信號的譜形以便確定當(dāng)從音頻信號的低頻分量再生音頻信號的高頻分量時(shí)引入的中斷的程度的步驟。此外，該方法可以包括基于中斷程度生成用于控制高頻分量的再生的控制數(shù)據(jù)的步驟。
根據(jù)另一方面，描述了一種軟件程序。該軟件程序可以適于在處理器上執(zhí)行并且當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行時(shí)用于執(zhí)行本文中描述的方法步驟。
根據(jù)另一方面，描述了一種存儲介質(zhì)。該存儲介質(zhì)可以包括軟件程序，該軟件程序適于在處理器上執(zhí)行并且當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行時(shí)用于執(zhí)行本文中描述的方法步驟。
根據(jù)另一方面，描述了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。該計(jì)算機(jī)程序可以包括用于在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)執(zhí)行本文中描述的方法步驟的可執(zhí)行指令。
應(yīng)注意，如本專利申請中描述的包括其優(yōu)選實(shí)施例的方法和系統(tǒng)可以單獨(dú)地使用或者與本文中公開的其他方法和系統(tǒng)組合地使用。此外，本專利申請中描述的方法和系統(tǒng)的所有方面可以任意組合。特別地，權(quán)利要求的特征可以以任意的方式彼此組合。


下文參考附圖借助于說明性示例說明了本發(fā)明，在附圖中:
圖1a圖示了譜包絡(luò)調(diào)整之前的示例高帶信號的絕對譜；
圖1b圖示了音頻數(shù)據(jù)的時(shí)間-幀和譜包絡(luò)的包絡(luò)時(shí)間邊界之間的示例性關(guān)系；
圖1c圖示了譜包絡(luò)調(diào)整之前的示例高帶信號的絕對譜以及相應(yīng)的尺度因子帶、限制器帶和HF (高頻)補(bǔ)塊(patch)；
圖2圖示了其中利用額外的增益調(diào)整步驟補(bǔ)充上復(fù)制處理的HFR系統(tǒng)的實(shí)施例；
圖3圖示了示例低帶信號的稀疏譜包絡(luò)的近似；
圖4圖示了對可選的控制數(shù)據(jù)、QMF子帶樣本進(jìn)行操作并且輸出增益曲線的額外的增益調(diào)整器的實(shí)施例；
圖5圖示了圖4的額外的增益調(diào)整器的更詳細(xì)的實(shí)施例；
圖6圖示了具有以窄帶信號為輸入并且以寬帶信號為輸出的HFR系統(tǒng)的實(shí)施例；
圖7圖示了被并入到音頻解碼器的SBR模塊中的HFR系統(tǒng)的實(shí)施例；
圖8圖示了示例音頻解碼器的高頻重建模塊的實(shí)施例；
圖9圖示了示例編碼器的實(shí)施例；
圖1Oa圖示了已使用傳統(tǒng)的解碼器進(jìn)行解碼的示例人聲片段的譜圖1Ob圖示了已使用應(yīng)用額外的增益調(diào)整處理的解碼器進(jìn)行解碼的圖1Oa的人聲片段的譜圖；以及
圖1Oc圖示了原始未編碼信號的圖1Oa的人聲片段的譜圖。
具體實(shí)施方式
以下描述的實(shí)施例對于本發(fā)明“高頻重建期間的音頻信號處理”的原理而言僅是說明性的。應(yīng)理解，對此處描述的布置和細(xì)節(jié)的修改和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由所附權(quán)利要求限定，而非由這里借助于實(shí)施例的描述和說明呈現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)限定。
如上文描述的，使用HFR技術(shù)的音頻解碼器典型地包括用于生成高頻音頻信號的HFR單元以及后繼的用于調(diào)整高頻音頻信號的譜包絡(luò)的譜包絡(luò)調(diào)整單元。當(dāng)調(diào)整音頻信號的譜包絡(luò)時(shí)，這典型地借助于濾波器組實(shí)現(xiàn)方案完成，或者借助于時(shí)域?yàn)V波完成。該調(diào)整可努力用于進(jìn)行絕對譜包絡(luò)的校正，或者可以借助于還校正相位特性的濾波來執(zhí)行。不論哪種方式，調(diào)整典型地是兩個(gè)步驟的組合，即去除當(dāng)前譜包絡(luò)，并且應(yīng)用目標(biāo)譜包絡(luò)。
重要的是應(yīng)注意，本文中描述的方法和系統(tǒng)并非僅在于音頻信號的譜包絡(luò)的去除。這些方法和系統(tǒng)努力進(jìn)行作為高頻再生步驟的一部分的、低帶信號的譜包絡(luò)的適當(dāng)譜校正，以便不引入通過組合低帶(即低頻信號)的不同片段創(chuàng)建的、移位或變調(diào)到高帶(即高頻信號)的不同頻率范圍的高頻譜的譜包絡(luò)中斷。
在圖1a中示出了在進(jìn)入包絡(luò)調(diào)整器之前的、HFR單元的輸出的按文體繪制的譜10uio0在上面的畫面中，使用上復(fù)制方法(具有兩個(gè)補(bǔ)塊)從低帶信號101生成高帶信號105,例如通過引用合并于此的且在 “IS0/IEC 14496-3 Information Technology - Codingof audio-visual objects - Part 3:Audio”中描述的 MPEG-4SBR (譜帶復(fù)制)中使用的上復(fù)制方法。上復(fù)制方法將部分低頻101轉(zhuǎn)化為高頻105。在下面的畫面中，使用諧波變調(diào)方法(具有兩個(gè)補(bǔ)塊)從低帶信號111生成高帶信號115，例如通過引用合并于此的且在“ MPEG-DUSAC:1SO/IEC 23003-3 - Unified Speech and Audio Coding”中描述的MPEG-D USAC 的諧波變調(diào)方法。
在后繼的包絡(luò)調(diào)整級中，將目標(biāo)譜包絡(luò)應(yīng)用到高頻分量105、115上。如從進(jìn)入包絡(luò)調(diào)整器的譜105、115可見，可以在高帶激勵信號105、115 (即進(jìn)入包絡(luò)調(diào)整器的高帶信號)的譜形中觀察到中斷(在補(bǔ)塊邊界處明顯)。這些中斷源于如下事實(shí):使用低頻101、111的若干中斷以便生成高帶105、115。如可見，高帶信號105、115的譜形與低帶信號101、111的譜形相關(guān)。因此，低帶信號101、111的特定譜形，例如圖1a中所示的傾斜形狀，可能導(dǎo)致整個(gè)譜100、110中的中斷。
除了譜100、110之外，圖1a圖示了表示目標(biāo)譜包絡(luò)的譜包絡(luò)數(shù)據(jù)的示例頻帶130。這些頻帶130被稱為尺度因子帶或目標(biāo)區(qū)間。典型地，針對每個(gè)目標(biāo)區(qū)間(即尺度因子帶)指定目標(biāo)能量值(即尺度因子能量)。換言之，尺度因子帶定義了目標(biāo)譜包絡(luò)的有效頻率分辨率，因?yàn)閷τ诿總€(gè)目標(biāo)區(qū)間典 型地僅存在單個(gè)目標(biāo)能量值。使用針對尺度因子帶指定的尺度因子或目標(biāo)能量，后繼的包絡(luò)調(diào)整器努力調(diào)整高帶信號，使得對于各個(gè)尺度因子帶，尺度因子帶中的高帶信號的能量等于接收到的譜包絡(luò)數(shù)據(jù)的能量，即目標(biāo)能量。
在圖1c中使用示例音頻信號提供了更詳細(xì)的描述。在圖線中示出了進(jìn)入包絡(luò)調(diào)整器的真實(shí)世界的音頻信號121的譜，以及相應(yīng)的原始信號120。在該具體示例中，SBR范圍(即高頻信號的范圍)開始于6.4kHz，并且包括低帶頻率范圍的三個(gè)不同的復(fù)制。不同復(fù)制的頻率范圍由“補(bǔ)塊1”、“補(bǔ)塊2”和“補(bǔ)塊3”表示。根據(jù)該譜圖明顯的是，拼補(bǔ)(patching)引入了在約6.4kHz、7.4kHz和10.8kHz處的譜包絡(luò)中的中斷。在本示例中，這些頻率對應(yīng)于補(bǔ)塊邊界。
圖1c進(jìn)一步圖示了尺度因子帶130以及限制器帶135，在下文中將更詳細(xì)地描述其功能。在圖示實(shí)施例中，使用MPEG-4SBR的包絡(luò)調(diào)整器。該包絡(luò)調(diào)整器使用QMF濾波器組進(jìn)行操作。該包絡(luò)調(diào)整器的操作的主要方面在于:
計(jì)算跨越包絡(luò)調(diào)整器的輸入信號(即出自HFR單元的信號)的尺度因子帶130的平均能量；換言之，在每個(gè)尺度因子帶/目標(biāo)區(qū)間130中計(jì)算再生高帶信號的平均能量；
確定每個(gè)尺度因子帶130的增益值，其還被稱為包絡(luò)調(diào)整值，其中包絡(luò)調(diào)整值是目標(biāo)能量(即從編碼器計(jì)算的能量目標(biāo))與各個(gè)尺度因子帶130中的再生高帶信號121的平均能量之間的能量比率的平方根；
將各個(gè)包絡(luò)調(diào)整值應(yīng)用于再生高帶信號121的頻帶，其中該頻帶對應(yīng)于各個(gè)尺度因子帶130。
此外，包絡(luò)調(diào)整器可以包括另外的步驟和變化，具體地:
限制器功能，其限制在特定頻帶(即限制器頻帶135)內(nèi)應(yīng)用的最大允許包絡(luò)調(diào)整值。最大允許包絡(luò)調(diào)整值是針對落在限制器帶135中的不同的尺度因子帶130確定的包絡(luò)調(diào)整值的函數(shù)。具體地，最大允許包絡(luò)調(diào)整值是針對落在限制器帶135中的不同的尺度因子帶130確定的包絡(luò)調(diào)整值的平均值的函數(shù)。作為示例，最大允許包絡(luò)調(diào)整值可以是相關(guān)的包絡(luò)調(diào)整值的平均值乘以限制器因子(諸如1.5)。典型地應(yīng)用限制器功能來限制將噪聲引入再生高帶信號121。這對于包括突出的正弦波的音頻信號(即在某些頻率處具有突顯峰值的譜的音頻信號)是特別相關(guān)的。在不使用限制器功能的情況下，對于包括這樣的突顯峰值的原始音頻信號的尺度因子帶130，將確定相當(dāng)大的包絡(luò)調(diào)整值。結(jié)果，將調(diào)整整個(gè)尺度因子帶130的譜(而非僅調(diào)整突顯峰值)，從而引入了噪聲。
內(nèi)插功能，其允許針對尺度因子帶中的各個(gè)QMF子帶計(jì)算包絡(luò)調(diào)整值，而非計(jì)算整個(gè)尺度因子帶的單個(gè)包絡(luò)調(diào)整值。由于尺度因子帶典型地包括不止一個(gè)QMF子帶，因此可以將包絡(luò)調(diào)整值計(jì)算為尺度因子帶中的特定QMF子帶的能量與從編碼器接收的目標(biāo)能量的比率，而非計(jì)算尺度因子帶中的所有QMF子帶的平均能量與從編碼器接收的目標(biāo)能量的比率。這樣，可以針對尺度因子帶中的每個(gè)QMF子帶確定不同的包絡(luò)調(diào)整值。應(yīng)注意，接收到的尺度因子帶的目標(biāo)能量值典型地對應(yīng)于原始信號中的該頻率范圍的平均能量。這取決于如何將接收到的平均目標(biāo)能量應(yīng)用到再生高帶信號的相應(yīng)頻帶的解碼器操作。這可以通過如下方式實(shí)現(xiàn):將整個(gè)包絡(luò)調(diào)整值應(yīng)用到再生高帶信號的尺度因子帶中的各QMF子帶，或者將各個(gè)包絡(luò)調(diào)整值應(yīng)用到每個(gè)QMF子帶。后者的方法可以被視為如同接收到的包絡(luò)信息(即每個(gè)尺度因子帶的一個(gè)目標(biāo)能量)跨越尺度因子帶中的各QMF子帶進(jìn)行“內(nèi)插”以便提供更高的頻率分辨率。因此，該方法在MPEG-4SBR中被稱為“內(nèi)插”。
返回到圖lc，可以看到包絡(luò)調(diào)整器將必須應(yīng)用高的包絡(luò)調(diào)整值以便使進(jìn)入包絡(luò)調(diào)整器的信號的譜121與原始信號的譜120匹配。還可以看到，由于中斷，在限制器帶135中出現(xiàn)包絡(luò)調(diào)整值的大的變化。作為這種大的變化的結(jié)果，與再生譜121的局部最小值對應(yīng)的包絡(luò)調(diào)整值將受到包絡(luò)調(diào)整器的限制器功能的限制。結(jié)果，即使在執(zhí)行包絡(luò)調(diào)整操作之后，再生譜121中的中斷仍將保留。另一方面，如果未使用限制器功能，則如上文所述，可能引入不合需要的噪聲。
因此，對于具有低帶范圍內(nèi)的大的水平變化的任何信號，出現(xiàn)了關(guān)于高帶信號的再生的問題。該問題歸于在高帶的高頻再生期間引入的中斷。當(dāng)隨后包絡(luò)調(diào)整器暴露于該再生信號時(shí)，不能合理地和一致地使新引入的中斷從低帶信號的任何“真實(shí)世界”譜特性分離。該問題的影響是雙方面的。首先，在高帶信號中引入了包絡(luò)調(diào)整器不能補(bǔ)償?shù)淖V形。因此，輸出具有錯(cuò)誤的譜形。其次，感知到不穩(wěn)定性影響，這是因?yàn)樵撚绊懜鶕?jù)低帶譜特性而來回出現(xiàn)。
本文通過描述一種在包絡(luò)調(diào)整器的輸入處提供不呈現(xiàn)譜中斷的HFR高帶信號的方法和系統(tǒng)，解決了上述問題。為此目的，提出了當(dāng)執(zhí)行高頻再生時(shí)，去除或減少低帶信號的譜包絡(luò)。通過這樣做，將避免在執(zhí)行包絡(luò)調(diào)整之前將任何譜中斷引入到高帶信號中。結(jié)果，包絡(luò)調(diào)整器將不必處置這些 譜中斷。特別地，可以使用傳統(tǒng)的包絡(luò)調(diào)整器，其中使用包絡(luò)調(diào)整器的限制器功能來避免將噪聲引入到再生高帶信號中。換言之，所描述的方法和系統(tǒng)可用于再生具有小的譜中斷或者沒有譜中斷并且具有低噪聲水平的HFR高帶信號。
應(yīng)注意，包絡(luò)調(diào)整器的時(shí)間分辨率可以不同于所提出的高帶信號生成期間的譜包絡(luò)的處理的時(shí)間分辨率。如上文所指出的，高帶信號再生期間的譜包絡(luò)的處理旨在修改低帶信號的譜包絡(luò)，以便減輕后繼的包絡(luò)調(diào)整器中的處理。該處理(即低帶信號的譜包絡(luò)的修改)可以例如針對每個(gè)音頻幀執(zhí)行一次，其中包絡(luò)調(diào)整器可以在若干時(shí)間區(qū)間內(nèi)(即，使用若干接收到的譜包絡(luò))調(diào)整譜包絡(luò)。這在圖1b中描述，其中在上面的畫面中示出了譜包絡(luò)數(shù)據(jù)的時(shí)間網(wǎng)格150，并且在下面的畫面中示出了關(guān)于高帶信號再生期間的低帶信號的譜包絡(luò)的處理的時(shí)間網(wǎng)格155。如圖1b的示例中可見，譜包絡(luò)數(shù)據(jù)的時(shí)間邊界隨時(shí)間變化，而低帶信號的譜包絡(luò)的處理在固定的時(shí)間網(wǎng)格上操作。還可以看到，在低帶信號的譜包絡(luò)的一個(gè)處理循環(huán)期間可以執(zhí)行若干包絡(luò)調(diào)整循環(huán)(由時(shí)間邊界150表示)。在圖示示例中，低帶信號的譜包絡(luò)的處理逐個(gè)幀地進(jìn)行操作，意味著針對信號的每個(gè)幀確定了多個(gè)不同的譜增益系數(shù)。應(yīng)注意，低帶信號的處理可以在任何時(shí)間網(wǎng)格上進(jìn)行操作，并且該處理的時(shí)間網(wǎng)格不必與譜包絡(luò)數(shù)據(jù)的時(shí)間網(wǎng)格一致。
在圖2中，示出了基于濾波器組的HFR系統(tǒng)200。HFR系統(tǒng)200使用偽QMF濾波器組進(jìn)行操作并且系統(tǒng)200可用于產(chǎn)生在圖1a的上面畫面上圖示的高帶和低帶信號100。然而，作為高頻生成處理的一部分，已添加了額外的增益調(diào)整步驟，高頻生成處理在圖示示例中是上復(fù)制處理。由32子帶QMF 201分析低頻輸入信號以便生成多個(gè)低頻子帶信號。一些或所有低頻子帶信號根據(jù)HF (高頻)生成算法被拼補(bǔ)到高頻位置。此外，多個(gè)低頻子帶被直接輸入到合成濾波器組202。前述合成濾波器組202是64子帶逆QMF 202。對于圖2中所示的特定實(shí)現(xiàn)方案，使用32子帶QMF分析濾波器組201以及使用64子帶QMF合成濾波器組202將產(chǎn)生兩倍于輸入信號的輸入采樣率的輸出信號的輸出采樣率。然而，應(yīng)注意，本文中描述的系統(tǒng)不限于具有不同的輸入和輸出采樣率的系統(tǒng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)想大量不同的采樣率關(guān)系。
如圖2中所示，來自低頻的子帶被映射到高頻子帶。作為該上復(fù)制處理的一部分，引入增益調(diào)整級204。在合成濾波器組202中與多個(gè)低頻子帶信號組合之前，所創(chuàng)建的高頻信號(即所生成的多個(gè)高頻子帶信號)被輸入到包絡(luò)調(diào)整器203 (可能包括限制器和/或內(nèi)插功能)。通過使用該HFR系統(tǒng)200，并且特別地通過使用增益調(diào)整級204，可以避免引入如圖1中所示的譜包絡(luò)中斷。為此目的，增益調(diào)整級204修改低帶信號的譜包絡(luò)，即多個(gè)低頻子帶信號的譜包絡(luò)，使得可以使用修改的低帶信號來生成高帶信號，即多個(gè)高頻子帶信號，該高帶信號沒有呈現(xiàn)中斷(在補(bǔ)塊邊界處明顯的中斷)。參照圖lc，附加的增益調(diào)整級204確保了低帶信號的譜包絡(luò)101、111被修改，使得在所生成的高帶信號105、115中不存在中斷或者存在有限的中斷。
通過將增益曲線應(yīng)用于低帶信號的譜包絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)低帶信號的譜包絡(luò)的修改。該增益曲線可由圖4中所示的增益曲線確定單元400確定。模塊400將與用于重建高帶信號的低帶信號的頻率范圍對應(yīng)的QMF數(shù)據(jù)402取作輸入。換言之，多個(gè)低頻子帶信號被輸入到增益曲線確定單元400。如已指出的，僅低帶信號的可用QMF子帶的子集可用于生成高帶信號，即，僅可用QMF子帶的子集可被輸入到增益曲線確定單元400。此外，模塊400可以接收可選的控制數(shù)據(jù)404，例如從相應(yīng)的編碼器發(fā)送的控制數(shù)據(jù)。模塊400輸出將在高頻再生處理期間應(yīng)用的增益曲線403。在一個(gè)實(shí)施例中，增益曲線403被應(yīng)用到用于生成高帶信號的低帶信號的QMF子帶。就是說，增益曲線403可以用在HFR處理的上復(fù)制處理中。
可選的控制數(shù)據(jù)404可以包括關(guān)于將在模塊400中估計(jì)的稀疏譜包絡(luò)的分辨率的信息，和/或關(guān)于應(yīng)用增益調(diào)整處理的適用性的信息。這樣，控制數(shù)據(jù)404可以控制在增益調(diào)整處理期間牽涉的額外處理量。如果出現(xiàn)未使其自身良好地適于稀疏譜包絡(luò)估計(jì)的信號，例如包括單個(gè)正弦波的信號，則控制數(shù)據(jù)404還可以觸發(fā)額外的增益調(diào)整處理的旁路。
在圖5中示出了圖4中的模塊400的更詳細(xì)的示圖。低帶信號的QMF數(shù)據(jù)402被輸入到例如按對數(shù)能量尺度估計(jì)譜包絡(luò)的包絡(luò)估計(jì)單元501。隨后譜包絡(luò)被輸入到根據(jù)從包絡(luò)估計(jì)單元501接收到的高(頻)分辨率譜包絡(luò)估計(jì)稀疏譜包絡(luò)的模塊502。在一個(gè)實(shí)施例中，這通過使低階多項(xiàng)式(即，例如1、2、3或4的范圍內(nèi)的階數(shù)的多項(xiàng)式)擬合到譜包絡(luò)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)。還可以通過沿頻率軸執(zhí)行高分辨率譜包絡(luò)的移動平均操作來確定稀疏譜包絡(luò)。在圖3中圖示了低帶信號的稀疏譜包絡(luò)301的確定?？梢钥吹?，低帶信號的絕對譜302(即QMF帶302的能量)由稀疏譜包絡(luò)301 (即，擬合到多個(gè)低頻子帶信號的譜包絡(luò)的依賴頻率的曲線)來近似。此外，示出了僅使用20個(gè)QMF子帶信號來生成高帶信號，即，在HFR處理中僅使用32個(gè)QMF子帶信號的一部分。
用于根據(jù)高分辨率譜包絡(luò)以及特別地?cái)M合到高分辨率譜包絡(luò)的多項(xiàng)式的階數(shù)來確定稀疏譜包絡(luò)的方法可由可選的控制數(shù)據(jù)404控制。多項(xiàng)式的階數(shù)可以是將確定其稀疏譜包絡(luò)301的低帶信號的頻率范圍302的尺寸的函數(shù)，和/或可以是與低帶信號的相關(guān)頻率范圍302的整體稀疏譜形相關(guān)的其他參數(shù)的函數(shù)。多項(xiàng)式擬合按最小方差的方式計(jì)算對該數(shù)據(jù)進(jìn)行近似的多項(xiàng)式。在下文中，借助于Matlab代碼描述了優(yōu)選實(shí)施例:
權(quán)利要求
1.一種被配置成從多個(gè)低頻子帶信號(602)生成覆蓋高頻區(qū)間的多個(gè)高頻子帶信號(604)的系統(tǒng)(601、703)，所述系統(tǒng)(601、703)包括: -用于接收所述多個(gè)低頻子帶信號(602)的裝置； -用于接收目標(biāo)能量集合的裝置，每個(gè)目標(biāo)能量覆蓋所述高頻區(qū)間中的不同的目標(biāo)區(qū)間(130)并且表示位于所述目標(biāo)區(qū)間(130)內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)高頻子帶信號的期望能量； -用于根據(jù)所述多個(gè)低頻子帶信號(602)以及分別與所述多個(gè)低頻子帶信號(602)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)譜增益系數(shù)生成所述多個(gè)高頻子帶信號(604)的裝置；以及 -用于使用所述目標(biāo)能量集合調(diào)整所述多個(gè)高頻子帶信號(604 )的能量(203 )的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(601、703)，其中所述的用于調(diào)整能量(203)的裝置包括用于限制位于限制器區(qū)間(135)內(nèi)的所述高頻子帶信號(604)的能量調(diào)整的裝置；以及其中所述限制器區(qū)間(135)覆蓋不止一個(gè)目標(biāo)區(qū)間(130)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(601、703)，其中， -所述多個(gè)譜增益系數(shù)與所述多個(gè)低頻子帶信號(602)中的各個(gè)低頻子帶信號的能量相關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(601、703)，其中， -所述多個(gè)譜增益系數(shù)得自擬合到所述多個(gè)低頻子帶信號(602)的能量的依賴頻率的曲線(403)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(601、703)，其中， -所述依賴頻率的曲線(403)是預(yù)定階數(shù)的多項(xiàng)式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的系統(tǒng)(601、703)，其中， -所述多個(gè)譜增益系數(shù)中的譜增益系數(shù)得自所述多個(gè)低頻子帶信號(602)的平均能量和所述依賴頻率的曲線(403)的相應(yīng)值的差。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(601、703)，其中所述的用于生成多個(gè)高頻子帶信號(604)的裝置被配置成使用所述多個(gè)譜增益系數(shù)中的各個(gè)譜增益系數(shù)來放大所述多個(gè)低頻子帶信號(602)。
8.根據(jù) 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(601、703)，其中所述的用于生成多個(gè)高頻子帶信號(604)的裝置被配置成: -執(zhí)行所述多個(gè)低頻子帶信號(602)的上復(fù)制變調(diào)(803);和/或 -執(zhí)行所述多個(gè)低頻子帶信號(602)的諧波變調(diào)(804)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)(601、703)，其中所述的用于生成所述多個(gè)高頻子帶信號(604)的裝置被配置成: -使低頻子帶信號(602)的樣本與所述多個(gè)譜增益系數(shù)中的各個(gè)譜增益系數(shù)相乘，從而產(chǎn)生修正樣本；以及 -根據(jù)特定時(shí)刻以及至少一個(gè)先前時(shí)刻處的所述低頻子帶信號(602)的修正樣本，確定所述特定時(shí)刻處的相應(yīng)的高頻子帶信號(604)的樣本。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(601、703 )，其中使用MPEG-4SBR的上復(fù)制算法，根據(jù)所述低頻子帶信號(602)的修正樣本確定所述特定時(shí)刻處的所述相應(yīng)的高頻子帶信號(604)的樣本。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(601、703)，其中所述的用于調(diào)整所述多個(gè)高頻子帶信號(604)的能量(203)的裝置進(jìn)一步包括用于確保位于特定目標(biāo)區(qū)間(130)內(nèi)的經(jīng)調(diào)整的高頻子帶信號具有相同的能量的裝置。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(601、703)，其中所述多個(gè)低頻子帶信號(602)和所述多個(gè)高頻子帶信號(604)對應(yīng)于: -QMF濾波器組的子帶；和/或 -FFT的子帶。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(601、703)，還包括用于接收控制數(shù)據(jù)(603 )的裝置，所述控制數(shù)據(jù)(603 )表示: -是否應(yīng)用所述多個(gè)譜增益系數(shù)以生成所述多個(gè)高頻子帶信號(604);和/或 -用于確定所述多個(gè)譜增益系數(shù)的方法。
14.根據(jù)引用權(quán)利要求5的權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)(601、703)，其中所述控制數(shù)據(jù)(603)表示所述多項(xiàng)式的預(yù)定階數(shù)。
15.一種音頻解碼器(700)，其被配置成對位流(704)解碼，所述位流(704)表示低頻音頻信號(707)以及描述相應(yīng)的高頻音頻信號的譜包絡(luò)的目標(biāo)能量集合(708)，所述音頻解碼器(700)包括: -核心解碼器和變換單元(702、201)，其被配置成根據(jù)所述位流(704)確定與所述低頻音頻信號(707)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)低頻子帶信號； -根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的高頻生成單元(703)，所述高頻生成單元(703 )被配置成根據(jù)所述多個(gè)低頻子帶信號和所述目標(biāo)能量集合來確定多個(gè)高頻子帶信號；以及 -合并和逆變換單元(202)，其被配置成從所述多個(gè)低頻子帶信號和所述多個(gè)高頻子帶信號生成音頻信號。
16.—種編碼器(901)，其被配置成從音頻信號(903 )生成控制數(shù)據(jù)(905 )，所述編碼器(901)包括: -用于分析所述音頻信號(903)的譜形并且確定當(dāng)根據(jù)所述音頻信號(903)的低頻分量再生所述音頻信號(903)的高頻分量時(shí)引入的譜包絡(luò)中斷的程度的裝置；以及 -生成用于基于所述中斷程度控制所述高頻分量的再生的所述控制數(shù)據(jù)(905)的裝置。`
17.一種用于從多個(gè)低頻子帶信號(602)生成覆蓋高頻區(qū)間的多個(gè)高頻子帶信號(604)的方法，所述方法包括: -接收所述多個(gè)低頻子帶信號(602)； -接收目標(biāo)能量集合，每個(gè)目標(biāo)能量覆蓋所述高頻區(qū)間中的不同的目標(biāo)區(qū)間(130)并且表示位于所述目標(biāo)區(qū)間(130)內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)高頻子帶信號(604)的期望能量； -根據(jù)所述多個(gè)低頻子帶信號(602)以及分別與所述多個(gè)低頻子帶信號(602)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)譜增益系數(shù)生成所述多個(gè)高頻子帶信號(604);以及 -使用所述目標(biāo)能量集合調(diào)整所述多個(gè)高頻子帶信號(604)的能量。
18.一種用于對位流(704)進(jìn)行解碼的方法，所述位流(704)表示低頻音頻信號(707)以及描述相應(yīng)的高頻音頻信號的譜包絡(luò)的目標(biāo)能量集合(708)，所述方法包括: -根據(jù)所述位流(704)確定與所述低頻音頻信號(707)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)低頻子帶信號(706)； -根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，根據(jù)所述多個(gè)低頻子帶信號和所述目標(biāo)能量集合來確定多個(gè)高頻子帶信號；以及 -從所述多個(gè)低頻子帶信號和所述多個(gè)高頻子帶信號生成音頻信號。
19.一種用于根據(jù)音頻信號(903)生成控制數(shù)據(jù)(905)的方法，所述方法包括: -分析所述音頻信號(903)的譜形以確定當(dāng)根據(jù)所述音頻信號(903)的低頻分量再生所述音頻信號(903)的高頻分量時(shí)引入的譜包絡(luò)中斷的程度；以及 -生成用于基于所述中斷程度控制所述高頻分量的再生的控制數(shù)據(jù)(905)。
20.一種軟件程序，適于在處理器上執(zhí)行并且當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行時(shí)用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)所述的方法步驟。
21.一種存儲介質(zhì)，其包括軟件程序，所述軟件程序適于在處理器上執(zhí)行并且當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行時(shí)用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)所述的方法步驟。
22.—種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括在計(jì)算機(jī)上被執(zhí)行時(shí)用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)所述的方法的 可執(zhí)行指令。
全文摘要
本申請涉及音頻信號的HFR(高頻重建/再生)。具體地，本申請涉及一種用于執(zhí)行音頻信號的HFR的方法和系統(tǒng)，該音頻信號跨越用于重建音頻信號的高頻的低頻范圍具有大的能量水平變化。描述了一種被配置成從多個(gè)低頻子帶信號生成覆蓋高頻區(qū)間的多個(gè)高頻子帶信號的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于接收多個(gè)低頻子帶信號的裝置；用于接收目標(biāo)能量集合的裝置，每個(gè)目標(biāo)能量覆蓋高頻區(qū)間中的不同的目標(biāo)區(qū)間并且表示位于目標(biāo)區(qū)間內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)高頻子帶信號的期望能量；用于根據(jù)多個(gè)低頻子帶信號以及分別與多個(gè)低頻子帶信號相關(guān)聯(lián)的多個(gè)譜增益系數(shù)生成多個(gè)高頻子帶信號的裝置；以及用于使用目標(biāo)能量集合調(diào)整多個(gè)高頻子帶信號的能量的裝置。
文檔編號G10L21/02GK103155033SQ201180016982
公開日2013年6月12日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者克里斯托弗·薛林 申請人:杜比國際公司