频带扩大装置和方法、编码装置和方法、解码装置和方法及程序制造方法及图纸

本发明专利技术涉及通过扩大频带，能够更高音质再生音乐信号的频带扩大装置和方法、编码装置和方法、解码装置和方法及程序。带通滤波器（１３）根据输入信号得到多个子带信号。频率包络提取电路（１４）从利用多个带通滤波器得到的多个子带信号中提取频率包络。高频带信号生成电路（１５）基于利用频率包络提取电路（１４）得到的频率包络和利用带通滤波器（１３）得到的多个子带信号生成高频带信号成分，频率扩大装置（１０）使用利用上述高频带信号生成电路（１５）所生成的高频带信号成分，扩大输入信号的频带。本发明专利技术例如可以应用于频率扩大装置、编码装置、及解码装置等中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及频带扩大装置和方法、编码装置和方法、解码装置和方法及程序，特别 地，涉及通过扩大频带，能够更高音质再生音乐信号的频带扩大装置和方法、编码装置和方 法、解码装置和方法及程序。
技术介绍
近年，通过互联网等分发音乐数据的音乐分发服务正在扩展。在该音乐分发服务 中，把通过对音乐信号进行编码而得到的编码数据作为音乐数据进行分发。为了在下载的 时候不花费时间，作为音乐信号的编码方法，抑制编码数据的文件容量并降低比特率的编 码方法成为主流。作为这样的音乐信号的编码方法，大致存在MP3(MPEG(MovingPicture Experts Group) Audio Layer3)(国际标准规格 IS0/IEC 11172-3)等编码方法和 HE-AAC (High Efficiency MPEG4AAC)(国际标准规格 IS0/IEC 14496-3)等编码方法。MP3所代表的编码方法是删除音乐信号之中人耳难以觉察的大约15kHz以上的高 频频带(以下，称为高频带)信号成分，把剩余的低频频带(以下，称为低频带)信号成分 进行编码。这样的编码方法，以下称为高频带删除编码方法。该高频带删除编码方法能够 抑制编码数据的文件容量。但是，对于高频带声音，虽然微小但是人类是可觉察的，所以，若 根据通过对编码数据进行解码而得到的解码后的音乐信号生成语音并输出，则有时会发生 失去原声具有的临场之感或者声音不清的音质劣化。对此，在HE-AAC所代表的编码方法中，从高频带信号成分中提取特征性信息并与 低频带信号成分合成进行编码。将这样的编码方法，以下称为高频带特征编码方法。在该 高频带特征编码方法中，只是把高频带信号成分的特征性信息作为与高频带信号成分有关 的信息进行编码，所以能够抑制音质的劣化，同时提高了编码效率。在对利用该高频带特征编码方法编码的编码数据进行解码时，对低频带信号成分 和特征性信息进行解码，根据解码后的低频带信号成分和特征性信息生成高频带信号成 分。对于通过这样根据低频带信号成分生成高频带信号成分来扩大低频带信号成分的频率 频带的技术，以下称为频带扩大技术。作为该频带扩大技术的一个应用例，有对利用上述的高频带删除编码方法编码的 编码数据解码后的后处理。在该后处理中，根据解码后的低频带信号成分生成因编码而失 去的高频带信号成分，由此扩大低频带信号成分的频率频带(例如，参照专利文献1)。此 外，以下将专利文献1的频率频带扩大的方法称为专利文献1的频带扩大方法。在专利文献1的频带扩大方法中，装置把解码后的低频带信号成分作为输入信 号，根据输入信号的功率谱推定高频带的功率谱(以下称为高频带的频率包络)，根据低频 带信号成分生成具有该高频带的频率包络的高频带信号成分。图1表示作为输入信号的解码后的低频带的功率谱和所推定的高频带的频率包6络的一例。在图1中，纵轴利用对数表示功率，横轴表示频率。装置，根据与输入信号有关的编码方式的种类和采样率、比特率等信息(以下，称 为边信息(Side information))决定高频带信号成分的低频带端的频带(以下称为扩大开 始频带)。其次，装置把作为低频带信号成分的输入信号分割成多个子带信号。装置，求出分 割后的多个子带信号、即在扩大开始频带的低频带侧(以下只称为低频带侧)的多个子带 信号的各个功率的关于时间方向的每个组的平均(以下，称为组功率)。如图1所示那样， 装置，将把低频带侧的多个子带的信号的各个组功率的平均作为功率，并且，把扩大开始频 带的下端的频率作为频率的点当作起点。装置，把通过该起点的规定的斜率的一次直线作 为在扩大开始频带的高频带侧(以下，只称为高频带侧)的频率包络进行推定。此外，关于 起点的功率方向的位置，可以由用户调整。以成为所推定的高频带侧的频率包络的方式，装 置根据低频带侧的多个子带信号生成高频带侧的多个子带信号的每个。装置把所生成的高 频带侧的多个子带信号进行加法运算并设为高频带信号成分，进而，把低频带信号成分进 行加法运算并输出。据此，频率频带扩大后的音乐信号成为与本来的音乐信号更接近的音 乐信号。从而，能够再生更高音质的音乐信号。上述的专利文献1的频带扩大方法，具有如下的特征关于各种各样的高频带删 除编码方法和各种各样的比特率的编码数据，能够扩大关于该编码数据解码后的音乐信号 的频率频带。专利文献1 日本特开2008-139844号公报但是，专利文献1的频带扩大方法在如下的点有改进的余地所推定的高频带侧 的频率包络成为规定的斜率的一次直线、即频率包络的形状固定。也就是说，音乐信号的功率谱具有各种各样的形状，由于音乐信号的种类不同，较 大程度地偏离利用专利文献1的频带扩大方法推定的高频带侧的频率包络的情况也不少。图2表示伴随时间性急剧变化的冲击性的音乐信号的本来的功率谱的一例。此外，在图2中也一起表示了利用专利文献1的频带扩大方法，把冲击性的音乐信 号之中的低频带侧的信号成分作为输入信号，并根据该输入信号推定出的高频带侧的频率 包络。如图2所示那样，冲击性的音乐信号的本来的高频带侧的功率谱大体上是平坦 的。相对于此，推定出的高频带侧的频率包络具有规定的负的斜率，在起点，即使调节 到与本来的功率谱接近的功率，随着频率变高与本来的功率谱之间的差变大。这样，对于专利文献1的频带扩大方法，所推定出的高频带侧的频率包络不能高 精度地再现本来的高频带侧的频率包络。其结果，若根据频带扩大后的音乐信号生成语音 并输出，在听觉上，则会损失原声声音的清晰性。另外，在上述的HE-AAC等的编码方法中，使用高频带侧的频率包络作为被编码的 高频带信号成分的特征性信息。但是，如果在解码侧能够高精度地再现本来的高频带侧的 频率包络，则不需要高频带信号成分的特征性信息的编码本身。据此，可以更进一步地提高 编码效率。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这样的情况完成的，通过频率频带的扩大，能够以高音质再生音乐信号。本专利技术的一个方面的频带扩大装置，具备多个带通滤波器，根据输入信号得到多 个子带信号；频率包络提取电路，从利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号中提取 频率包络；和高频带信号生成电路，基于利用上述频率包络提取电路得到的频率包络和利 用上述带通滤波器得到的多个子带信号生成高频带信号成分，其中，使用利用上述高频带 信号生成电路所生成的上述高频带信号成分，扩大上述输入信号的频带。上述频率包络提取电路根据利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号得到 频率包络的一次倾斜。在上述频率包络提取电路中，在从利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号 中提取频率包络时，使用多个子带信号的功率。在上述频率包络提取电路中，在从利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号 中提取频率包络时，使用多个子带信号的振幅。对于上述频率包络，频率包络的计算区间与上述输入信号的稳定性相应而改变。上述频率包络提取电路根据利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号得到 频率包络的多个一次倾斜。上述高频带信号生成电路，具备增益量计算电路，该增益量计算电路根据利用上 述频率包络提取电路得到的频率包络按每个子带求出增益量，把上述增益量应用于利用上 述多个带通滤波器得到的多个子带信号。上述增益量计算电路，根据利用时间轴上的多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频带扩大装置，其中，具备：多个带通滤波器，根据输入信号得到多个子带信号；频率包络提取电路，从利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号中提取频率包络；和高频带信号生成电路，基于利用上述频率包络提取电路得到的频率包络和利用上述带通滤波器得到的多个子带信号生成高频带信号成分，其中，使用利用上述高频带信号生成电路所生成的上述高频带信号成分，扩大上述输入信号的频带。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-8-29 2008-221655一种频带扩大装置，其中，具备多个带通滤波器，根据输入信号得到多个子带信号；频率包络提取电路，从利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号中提取频率包络；和高频带信号生成电路，基于利用上述频率包络提取电路得到的频率包络和利用上述带通滤波器得到的多个子带信号生成高频带信号成分，其中，使用利用上述高频带信号生成电路所生成的上述高频带信号成分，扩大上述输入信号的频带。2.根据权利要求1记载的频带扩大装置，其中，上述频率包络提取电路根据利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号得到频率 包络的一次倾斜。3.根据权利要求1或者权利要求2记载的频带扩大装置，其中，在上述频率包络提取电路中，在从利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号中提 取频率包络时，使用多个子带信号的功率。4.根据权利要求1或者权利要求2记载的频带扩大装置，其中，在上述频率包络提取电路中，在从利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号中提 取频率包络时，使用多个子带信号的振幅。5.根据权利要求2记载的频带扩大装置，其中，对于上述频率包络，频率包络的计算区间与上述输入信号的稳定性相应而改变。6.根据权利要求1记载的频带扩大装置，其中，上述频率包络提取电路根据利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号得到频率 包络的多个一次倾斜。7.根据权利要求1记载的频带扩大装置，其中，上述高频带信号生成电路，具备增益量计算电路，该增益量计算电路根据利用上述频 率包络提取电路得到的频率包络按每个子带求出增益量，把上述增益量应用于利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号。8.根据权利要求7记载的频带扩大装置，其中，上述增益量计算电路，根据利用时间轴上的多个块所计算出的频率包络按每个子带求出增益量。9.根据权利要求2记载的频带扩大装置，其中，根据利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号通过加权计算出上述频率包络的 一次倾斜。10.根据权利要求7记载的频带扩大装置，其中，上述增益量计算电路，利用预先通过把宽频带信号作为教师数据进行学习而得到的映 射函数计算出增益量。11.根据权利要求10记载的频带扩大装置，其中， 上述映射函数把一次倾斜作为输入并把增益量作为输出。12.根据权利要求10记载的频带扩大装置，其中，上述映射函数把多个一次倾斜作为输入并把增益量作为输出。13.根据权利要求10记载的频带扩大装置，其中，上述映射函数把对数上的一次倾斜作为输入并把对数上的增益量作为输出。14.根据权利要求2记载的频带扩大装置，其中，还具备高频带子带强度生成电路，该高频带子带强度生成电路根据利用上述多个带通 滤波器得到的多个子带信号生成频率扩大频带的各高频带子带强度。15.根据权利要求14记载的频带扩大装置，其中，上述高频带子带强度生成电路，根据利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号强 度的线性结合，计算出频率扩大频带的各高频带子带的强度。16.根据权利要求14记载的频带扩大装置，其中，上述高频带子带强度生成电路，根据利用时间轴上的多个块所计算出的多个子带信号 强度的线性结合，计算出频率扩大频带的各高频带子带的强度。17.根据权利要求16记载的频带扩大装置，其中，上述高频带子带强度生成电路，使用把利用时间轴上的多个块所计算出的多个子带信 号强度按每个子带置换为一个变量后的子带信号强度，计算出频率扩大频带的各高频带子 带的强度。18.根据权利要求14记载的频带扩大装置，其中，上述高频带子带强度生成电路，根据利用上述多个带通滤波器得到的多个子带信号强 度，通过使用非线性函数计算出频率扩大频带的各高频带子带的强度。19.根据权利要求14记载的频带扩大装置，其中，上述高频带子带强度生成电路，根据利用时间轴上的多个块所计算出的多个子带信号 强度，通过使用非线性函数计算出频率扩大频带的各高频带子带的强度。20.根据权利要求18或者权利要求19记载的频带扩大装置，其中，上述非线性函数是任意次数的函数。21.根据权利要求14至16之中任意一项记载的频带扩大装置，其中，上述高频带子带强度生成电路的输入和输出，分别是利用上述多个带通滤波器得到的 多个子带信号的功率以及高频带子带的功率。22.根据权利要求14至16之中任意一项记载的频带扩大装置，其中，上述高频带子带强度生成电路的输入和输出分别是利用上述多个带通滤波器所得到 的多个子带信号的振幅和高频带子带的振幅。23.根据权利要求15记载的频带扩大装置，其中，上述增益量计算电路，利用映射函数计算出增益量，该映射函数具有预先通过把宽频 带信号作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：本间弘幸，知念彻，山本优树，光藤祐基，牧野坚一，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]