BR112012026502B1

BR112012026502B1 - Aparelho, método para gerar um sinal de banda larga usando extensão de largura de guiada e extensão de largura de banda cega

Info

Publication number: BR112012026502B1
Application number: BR112012026502-4A
Authority: BR
Inventors: Frederik Nagel; Max Neuendorf; Markus Schnell; Markus Multrus
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2022-10-18
Also published as: KR101430335B1; JP2013525833A; BR112012026502A8; CN102947882A; EP2559032B1; EP2559032A1; BR112012026502A2; AU2011239995B2; RU2012143970A; CA2800613A1; CA2800613C; JP5554876B2; US9805735B2; WO2011128399A1; MX2012011828A; KR20130018847A; TR201904117T4; US20130041673A1; ES2719102T3; RU2527735C2

Abstract

APARELHO, MÉTODO E PROGRAMA DE COMPUTADOR PARA GERAR UM SINAL DE BANDA LARGA USANDO EXTENSÃO DE LARGURA DE BANDA GUIADA E EXTENSÃO DE LARGURA DE BANDA CEGA. Um aparelho, método e programa de computador para gerar um sinal de largura de banda usando um sinal de entrada de banda baixa compreende um processador (23) para realizar uma operação de extensão da largura de banda guiada usando os parâmetros transmitidos e uma operação da extensão da largura de banda cega usando somente parâmetros derivados ao invés dos parâmetros transmitidos. Para esta finalidade, o processador compreende um gerador de parâmetro (24) para gerar os parâmetros para a operação da extensão da largura de banda cega.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere ao processamento de áudio, e especificamente a um dispositivo e método e programa de computador para extensão de largura de banda cega e guiada combinada.

[0002] O armazenamento ou transmissão de sinais de áudio é frequentemente submetido a severas restrições de taxa de transferência de bits. No passado, os codificadores eram forçados a reduzir drasticamente a largura de banda do áudio transmitido quando somente uma taxa de transferência de bits muito baixa estava disponivel. Os codecs de áudio modernos atualmente são capazes de codificar sinais de banda larga usando os métodos de extensão da largura de banda (BWE). Estes algoritmos baseiam-se em uma representação paramétrica do teor de alta frequência (HF) - que é gerado a partir da parte de baixa frequência da forma de onda codificada (LF) do sinal decodificado por meio da transposição na região espectral de HF ("conexão") e aplicação de um processamento de envio conduzido do parâmetro.

[0003] O processamento de envio inclui a adaptação dos niveis de energia para alvejar a distribuição de energia do sinal original (também conhecido como modelagem envelope) mas também a adaptação da tonalidade percebida nas bandas de HF transpostas com a ajuda da filtragem inversa seletiva de banda (tonalidade decrescente), adição de uma base de ruido sintético (tonalidade decrescente) ou adição de sinusoides individuais (tonalidade crescente).

[0004] O BWE explora a correlação entre a LF e a HF e objetiva em gerar a informação da HF que é o mais similar possivel ao teor de HF original. Tal BWE estende a frequência acima de um certa frequência mais alta Fmax. A decisão da frequência mais alta desta forma depende de uma compensação da qualidade e taxa de transferência de bits.

[0005] O documento de patente norte-americana 6,680,972 Bl revela uma técnica de aumento da codificação de fonte usando replicação da banda espectral. A redução da largura de banda antes ou no codificador é seguida pela replicação da banda espectral no decodificador. Isto é alcançado através do uso dos métodos de transposição em combinação com os ajustes do envelope espectral. Uma taxa de transferência de bits reduzida em uma dada qualidade perceptiva ou uma qualidade perceptiva melhorada em uma dada taxa de transferência de bits é obtida.

[0006] Uma tecnologia relacionada é incluida no padrão MPEG-4 (ISO/IEC 14496-3: 2005(E)). Particularmente, a seção 4.6.18 deste padrão compreende a ferramenta de replicação da banda espectral (SBR) . Esta ferramenta estende a largura de banda do áudio do sinal de áudio da largura de banda limitada decodificada. Este processo é baseado na replicação de sequências de harmônicos, previamente truncados a fim de reduzir a taxa de dados a partir do sinal limitado da largura de banda disponivel e dados de controle obtidos através do decodificador. A proporção entre os componentes do tipo ruido e tonal é mantida através da filtragem inversa adaptativa bem como uma adição do ruido e sinusoidais. O dado de controle obtido a partir do codificador compreende os dados de ajuste do envelope espectral para ajustar o envelope espectral do sinal conectado e, adicionalmente, os dados da filtragem inversa para estabelecer a proporção entre os componentes do tipo ruido e tonal , informação sobre o ruido a ser adicionado ao sinal conectado e informação sobre os harmônicos ausentes a serem adicionados ao sinal conectado dentro de uma operação SBR para gerar um sinal de banda larga.

[0007] Este procedimento padronizado somente realiza uma extensão da largura de banda guiada, considerando que a frequência máxima acima da qual um sinal de banda larga é gerado também é refletido através dos dados paramétricos ligados ao sinal de alta resolução de banda baixa. Consequentemente, para melhorar a qualidade do sinal de áudio gerando um sinal de largura de banda mais alto, dados paramétricos adicionais são necessários o que aumenta adicionalmente a taxa de transferência de bits dos dados transmitidos. Por outro lado, quando a taxa de transferência de bits é para ser reduzida por motivos de capacidade do canal de transmissão, então pode-se cortar os dados paramétricos para a mais alta ou alguma das bandas mais altas do sinal replicado no codificador. Isto resulta automaticamente em uma redução da qualidade de áudio, considerando que um decodificador SBR gerará somente uma parte da alta frequência acima de uma frequência, isto é, acima de uma certa banda, para a qual os dados paramétricos são incluidos nos dados ou faixa de bits chegando. Consequentemente, a redução dos resultados da taxa de transferência de bits da qualidade de áudio ou um aumento dos resultados da qualidade de áudio em um aumento da taxa de transferência de bits.

[0008] É o objetivo da presente invenção prover um conceito de extensão da largura de banda melhorada que permite, por um lado, uma alta qualidade e, por outro lado, uma baixa taxa de transferência de bits.

[0009] Este objetivo é alcançado através de um aparelho para gerar um sinal de banda larga de acordo com a reivindicação 1, um método de gerar um sinal de banda larga de acordo com a reivindicação 14, ou um programa de computador de acordo com a reivindicação 15.

[0010] A presente invenção é baseada na descoberta de que para melhorar a qualidade de áudio e/ou diminuir a taxa de transferência de bits, uma operação da extensão da largura de banda guiada é combinada com uma operação da extensão da largura de banda cega. Uma operação da extensão da largura de banda cega é uma operação da extensão da largura de banda, para a qual nenhum parâmetro foi transmitido. Colocado de outra forma, uma operação da extensão da largura de banda cega resultará em componentes espectrais de um sinal que pertence a frequências acima de uma frequência máxima, para a qual os parâmetros da extensão da largura de banda foram transmitidas na faixa de bits.

[0011] Um processador para realizar uma operação da extensão da largura de banda guiada usando o sinal da entrada da banda baixa e um conjunto de parâmetro transmitido para gerar um primeiro teor de frequência se estendendo acima da primeira frequência é adicionalmente adaptada para realizar uma operação da extensão da largura de banda cega usando o sinal da banda baixa ou o primeiro teor de frequência e um segundo conjunto de parâmetro para gerar um segundo teor de frequência se estendendo acima de uma segunda frequência sendo mais alta que a primeira frequência. O segundo parâmetro não é transmitido a partir de um codificador da extensão da largura de banda, mas é gerado através de um gerador de parâmetro para gerar o segundo conjunto de parâmetro a partir do primeiro conjunto de parâmetro ou a partir do primeiro teor de frequência sozinho sobre o lado do decodificador da extensão da largura de banda. Colocado de outra forma, a operação da extensão da largura de banda cega pode operar similarmente a operação da extensão da largura de banda guia. A diferença, no entanto, é que qualquer dado paramétrico que é usado através da operação da extensão da largura de banda é gerado em um lado do codificador e é transmitido a partir do codificador para o decodificador. Para uma operação da extensão da largura de banda cega, no entanto, nenhum parâmetro é gerado no lado do decodificador e não são transmitidos a partir do codificador para o decodificador, mas é exclusivamente e somente produzido sobre o lado do decodificador usando a informação disponível no decodificador, mas sem usar qualquer informação sobre o teor de frequência correspondente do sinal original. A informação sobre o sinal de áudio original correspondente aos componentes de frequência gerados através da operação da largura de banda cega não estão disponíveis no decodificador, desde que nenhum sinal de banda baixa ou os dados paramétricos transmitidos para o primeiro teor de frequência incluem qualquer informação sobre o segundo teor de frequência. Esta informação é gerada no lado do decodificador sozinho sem usar quaisquer dados paramétricos transmitidos, isto é, uma maneira "cega".

[0012] É uma vantagem da presente invenção que a presente invenção melhora ainda mais a qualidade perceptiva dos sinais estendidos da largura de banda combinando uma extensão da largura de banda guiada (gBWE) com uma extensão da largura de banda cega (bBWE). A presente invenção baseia-se em explorar a correlação de um teor de alta frequência e um teor de frequência muito alta, em que o teor de alta frequência corresponde a largura de banda de frequência coberta através dos dados paramétricos transmitidos usados nos esquemas de extensão da dita largura de banda contemporânea.

[0013] O objetivo da presente invenção é melhorar ainda mais a qualidade perceptiva dos sinais BWE combinando a BWE guiada (gBWE) com uma BWE cega (bBWE). Isto é alcançado explorando a correlação do teor de frequência muito alta com o teor de alta frequência.

[0014] Os esquemas de extensão da largura de banda contemporânea, como a replicação da banda espectral (SBR) ou extensão da largura de banda harmônica (HBE) primeiramente realizando uma operação de conexão a fim de gerar o teor de HF. Esta conexão pode ser de qualquer tipo de processamento não linear tal como recorte, tomando valores absolutos ou vocoders de fase; também pode incorporar modulação da faixa lateral única, ou interpolação. As vias geradas são então adaptadas ao teor de HF original com a ajuda de parâmetros adicionais.

[0015] Além da gBWE, existem métodos de bBWE que simplesmente objetivam em estender a largura de banda dos sinais de áudio. Isto pode ser feito inserindo ruido de HF, recorte, etc. mas sem qualquer informação lateral.

[0016] A aplicação dos métodos da BWE da técnica anterior produz os sinais limitados de banda e não explora completamente a redundância dentro do teor de HF dos sinais. Portanto, a largura de banda máxima possível não é alcançada. Um sinal filtrado de pouca passagem baixa pode perceber adicionalmente como tonal com o ponto da frequência de corte do filtro de passagem baixa, em particular, se o sinal é do tipo ruído. Adicionalmente, tal filtro de passagem baixa pode produzir distorções temporais.

[0017] Estas desvantagens são solucionadas através da presente invenção em que a operação de extensão da largura de banda cega é aplicada ao teor de frequência muito alta, isto é, o segundo teor de frequência se estendendo para a segunda frequência que é mais alta que a primeira frequência. A fim de, contudo, manter a taxa de transmissão baixa, nenhum dado paramétrico é transmitido a partir de um codificador para um decodificador para este segundo teor de frequência e é portanto, não recebido pelo aparelho para gerar um sinal de banda larga.

[0018] O conceito proposto, portanto, evita uma tonalidade devido a um declive de filtro íngreme em uma frequência de corte de um sinal. Além disso, as distorções temporais são reduzidas devido a estas características do filtro. Adicionalmente, a presente invenção resulta em um ampliamento da largura de banda percebida do sinal sem informação lateral adicional ou com pequena informação lateral. Pode ser aplicado com um processador de envio de qualquer método de extensão da largura de banda subjacente.

[0019] O conceito inventivo é, portanto, adequado para todas as aplicações de áudio que usam um esquema de extensão da largura de banda conduzida por parâmetro ou é também utilizável para qualquer áudio ou codificador de fala que é aumentado com uma operação da extensão da largura de banda do decodificador lateral para uma qualidade de áudio aumentada.

[0020] As realizações preferidas da presente invenção são subsequentemente discutidas em relação aos desenhos acompanhantes, em que:

[0021] As Figs, la a lc ilustram diferentes aplicações dos conceitos de extensão da largura de banda cega;

[0022] A Fig. 2a ilustra um diagrama do teor da frequência de um sinal de banda larga gerado a partir de um sinal de banda baixa usando uma extensão da largura de banda guiada para gerar o primeiro teor de frequência e uma operação da extensão da largura de banda cega para gerar um segundo teor de frequência;

[0023] A Fig. 2b ilustra uma realização preferida do aparelho para gerar um sinal de banda larga;

[0024] A Fig. 3 ilustra outra realização preferida de um aparelho ou método para gerar um sinal de banda larga; e

[0025] A Fig. 4 ilustra um fluxograma para implementar uma realização preferida do conceito inventivo.

[0026] A Fig. 2b ilustra um aparelho para gerar um sinal de banda larga usando uma sinal de entrada da banda baixa 20 e um primeiro conjunto de parâmetro 21. O primeiro conjunto de parâmetro descreve um teor de frequência acima de uma frequência máxima do sinal de entrada da banda baixa e acima de uma primeira frequência. Parâmetros descrevendo um teor de frequência acima da primeira frequência não são incluídos no primeiro conjunto de parâmetro 21. Estes dados são colocados em uma interface de entrada 22, que separa o sinal de banda baixa a partir dos dados paramétricos 21. Estes dados são encaminhados para um processador 23 para realizar uma operação da extensão da largura de banda guiada (BWE) usando o sinal de entrada de banda baixa 20 e o primeiro conjunto de parâmetro 21 para gerar um primeiro teor de frequência se estendendo acima da primeira frequência. Adicionalmente, o processador 23 é configurado para realizar uma operação da extensão da largura de banda cega usando o sinal de entrada da banda larga ou o primeiro teor de frequência e/ou um segundo conjunto de parâmetro para gerar um segundo teor de frequência se estendendo acima de uma segunda frequência sendo mais alta que a primeira frequência. O processador compreende, a fim de gerar o segundo conjunto de parâmetro, um gerador de parâmetro 24 para gerar o segundo conjunto de parâmetro a partir do primeiro conjunto de parâmetro 21 ou a partir do primeiro teor de frequência sozinho. Quando o segundo conjunto de parâmetro é gerado a partir do primeiro teor de frequência sozinho, então o primeiro conjunto de parâmetro 21 não é introduzido no gerador de parâmetro. No entanto, quando o gerador de parâmetro 24 usa os primeiros dados paramétricos 21 a fim de gerar o segundo conjunto de parâmetro, então a situação é conforme ilustrada na Fig. 2b, isto é, que a interface de entrada 22 tem uma conexão com o gerador de parâmetro 24.

[0027] A Fig. 2a ilustra um gráfico de frequência a fim de ilustrar a situação de frequência. O sinal de entrada de banda baixa tem somente uma largura de banda de banda baixa 25a. A largura de banda da banda baixa 25a se estende a partir de uma frequência minima tal como, por exemplo, 20 Hz ou similar até uma frequência máxima de banda baixa 25b, que pode, por exemplo, set 4 kHz. O primeiro teor de frequência 25c coberto pelos dados paramétricos transmitidos e gerados pelo conceito de extensão da largura de banda guiada se estende acima de uma primeira frequência 25d. A primeira frequência 25d pode, por exemplo, estar em 12 kHz. O segundo teor de frequência 25e se estende acima de uma segunda frequência 25f, e para o segundo teor de frequência 25e se estendendo entre a primeira frequência 25d e a segunda frequência 25f, nenhum dado paramétrico foi transmitido ou gerado em um codificador lateral. Exemplarmente, a segunda frequência 25f pode, por exemplo, ser 16 kHz.

[0028] Conforme ilustrado na Fig. 2a, a operação da extensão da largura de banda guiada é realizada para gerar o primeiro teor de frequência e a operação da largura de banda cega é realizada para gerar o segundo teor de frequência que é mais alto em frequência que o primeiro teor de frequência. O primeiro e o segundo teores de frequência podem ser não sobrepostos.

[0029] O primeiro teor de frequência 25c e o segundo teor de frequência 25d são transmitidos juntos com o sinal de entrada de banda baixa 20 para um combinador 26 na Fig. 2b, que gera um sinal de banda larga. Dependendo da aplicação, o combinador pode ser um banco de filtro de sintese ou pode ser um combinador de domínio de tempo. A implementação específica do combinador 26 depende da implementação do processador 23, isto é, se o sinal de banda baixa, o primeiro teor de frequência e o segundo teor de frequência estão disponíveis como sinais de domínio de tempo tendo teores de frequências correspondentes, disponíveis como sinais de subbandas ou sinais transformados, isto é, sinais disponíveis em uma representação de frequência.

[0030] A Fig. la ilustra uma primeira implementação para implementar o processador 23 aplicando a operação da extensão da largura de banda guiada e a operação da extensão da largura de banda cega. O sinal de banda baixa 21 é colocado em um conector 10 a fim de gerar um sinal conectado na saida do conector 10. A operação de conexão usa basicamente uma parte de baixa frequência e gera um sinal em uma parte de frequência mais alta. As operações de conexão compreendem preferencialmente, para um extensão de largura de banda guiada, a conexão de subbandas adjacentes em uma faixa de fonte em um banco de filtro para subbandas adjacentes em uma faixa alvo do banco de filtro, conectar harmonicamente as subbandas na faixa de fonte para a faixa alvo, recortando, tomando valores absolutos ou usando um vocoder de fase, uma modulação de banda lateral única ou uma interpolação. As operações de conexão para a extensão da largura de banda cega compreendem inserir ruido no teor da segunda frequência ou recortar um sinal compreendendo o primeiro teor de frequência ou a banda baixa para gerar componentes espectrais mais altos.

[0031] 0 sinal conectado é inserido em um conformador 11 e na saida do conformador 11 um sinal conectado moldado é obtido. Então, em um combinador 12 o sinal de banda baixa 21 e a saída do sinal conectado moldado pelo conformador 11 são combinados a fim de obter o sinal da banda larga 13 na saída do combinador.

[0032] A Fig. lb ilustra uma implementação diferente, em que a ordem do conector 10 e o conformador 11 é reversa. O conformador 11 é configurado para moldar o sinal de banda baixa 21 usando o primeiro conjunto de parâmetro para o processamento da extensão da largura de banda guiada e o segundo conjunto de parâmetro e/ou informação sobre o primeiro teor de frequência a fim de gerar um sinal de banda baixa moldada. Este sinal de banda baixa moldado na saída do conformador 11 tem o mesmo teor de frequência como o sinal de banda baixa original, mas é agora conectado através de um conector 10 para a faixa de alta frequência compreendendo o primeiro teor de frequência 25a e o segundo teor de frequência 25e conforme ilustrado na Fig. 2a. Então, o sinal conectado na saida do conector, que já é moldado devido ao fato de que o molde foi realizado antes da conexão, é combinado com o sinal de banda baixa 21 no combinador 12.

[0033] Portanto, a diferença entre a Fig. lb e a Fig. la é que a ordem entre o conformador 11 e o conector 10 é revertida.

[0034] Em uma implementação alternativa, o conector é diretamente aplicado ao sinal de banda baixa como na Fig. la. No entanto, o sinal de banda baixa 21 e o conectado mas o sinal ainda não moldado são então combinados a fim de obter um sinal combinado na saida do bloco 12. Este sinal combinado já tem o teor da frequência 25a, 25c, 25e da Fig. 2a, mas o primeiro teor de frequência 25c e o segundo teor de frequência 25e ainda não estão moldados. Esta modelagem do teor de alta frequência do sinal combinado é então realizada pelo conformador 11 conectado subsequente ao combinador 12.

[0035] Em todas as implementações do conformador nas Figs, la, lb e lc, o conformador usa o primeiro conjunto de parâmetros para realizar a extensão da largura de banda guiada e o segundo conjunto de parâmetros para realizar a extensão da largura de banda cega, em que o segundo conjunto de parâmetros é derivado do primeiro conjunto de parâmetros e/ou o primeiro teor de frequência pelo gerador de parâmetro 24 ilustrado na Fig. 2b, mas não ilustrado na Fig. la, lb ou lc.

[0036] A Fig. 3 ilustra outra realização preferida da presente invenção. A faixa de bits 20 é recebida a partir de um codificador não mostrado na Fig. 3. A faixa de bits é separada no sinal de entrada banda baixa ou passagem baixa (P) 20 e o primeiro conjunto de parâmetro 21 ilustrado na "informação lateral da largura de banda" (informação lateral) na Fig. 3. O sinal de entrada da passagem baixa 20 é encaminhado para um bloco I da extensão da largura de banda 30 para realizar a conexão ilustrada através do conector na Fig. la, lb ou lc. Então, o sinal conectado gerado através do bloco de extensão da largura de banda 30 para implementar a operação da extensão da largura de banda guiada para um conformador espectral 11a para realizar a modelagem espectral usando a informação lateral da largura de banda 21 incluida na faixa de bits. A saida do bloco de modelagem espectral 11a é então encaminhada para um bloco de correção da tonalidade 21 a fim de obter o sinal de saida da extensão da largura de banda guiada. Este sinal de saida cobrindo o primeiro teor de frequência 25c é encaminhado para um combinador 12 por um lado e para o bloco II de extensão da largura de banda cega 32. O bloco II de extensão da largura de banda 32 realiza um a conexão usando o primeiro teor de frequência 25c nesta realização preferida, apesar de o bloco II da extensão da largura de banda 32 também poderia usar o sinal de banda baixa. No entanto, devido a melhor correlação entre o primeiro teor de frequência e o segundo teor de frequência, é preferido usar o primeiro teor de frequência 25c para realizar a extensão da largura de banda cega no bloco 32. Então, a modelagem espectral é realizada no bloco 11b com o segundo teor de frequência 25e, em que a informação para realizar esta modelagem espectral é encaminhada através do gerador de parâmetro ou bloco de extrapolação da informação lateral 24, que calcula o segundo conjunto de parâmetro a partir do primeiro conjunto de parâmetro. Então, o segundo teor de frequência espectralmente moldado 25e é combinado com o primeiro teor de frequência 25c e o sinal de banda baixa 20 no combinador 12 a fim de obter o sinal de banda larga 13.

[0037] Nas realizações preferidas da presente invenção, uma operação da extensão da largura de banda cega é aplicada no topo da operação da extensão da largura de banda guiada. Na Fig. 3 isto é ilustrado usando o primeiro conjunto de parâmetro transmitido nos blocos 11a e 31, e usando o segundo conjunto de parâmetro não transmitido a partir do codificador para o decodificador através do bloco 11b. A saida da operação de extensão da largura de banda guiada é usada para estender ainda a largura de banda do sinal sem qualquer informação lateral adicional conforme ilustrado encaminhando o primeiro teor de frequência 25c para o bloco 32 na Fig. 3. Como a tonalidade e o formato espectral já são adaptados ao sinal e um pode presumir que o teor de alta frequência não muda significativamente para frequências muito altas, o sinal estendido processado obtido no bloco 31 é conectado a fim de estendê-lo ainda mais. É preferível usar o teor de frequência superior, isto é, o primeiro teor de frequência, para a parte de extensão da largura de banda cega, mas as partes arbitrárias do espectro também poderiam ser usadas.

[0038] Para a extensão da largura de banda cega, a informação lateral que foi usada para a extensão da largura de banda guiada pode ser extrapolada conforme ilustrado pelo gerador de parâmetro ou bloco de extrapolação da informação lateral 24. A modelagem espectral da parte da extensão da largura de banda cega, isto é, a aplicação de energia ou parâmetros de energia por banda da parte de extensão da largura de banda cega, corresponde a modelagem espectral no bloco 11b. Para esta finalidade, os parâmetros de energia, isto é, parâmetros sendo uma medida dependendo da energia em uma banda de frequência, para as bandas de frequência do segundo teor de frequência 25e devem ser calculados. Isto pode ser feito definindo a linha de regressão para um logaritmo da energia da mais alta 1 a 4 kHz do sinal de extensão da largura de banda guiada. Esta linha de regressão é ilustrada em 29 na Fig. 2a. É preferivel que o derivado desta linha extrapolada seja menor que um.

[0039] Uma implementação alternativa pode ser que a energia da banda mais alta do primeiro teor de frequência ilustrado em 14 na Fig. 2a é medido e então as energias para as próximas bandas 41, 42, 43 e 44 do segundo teor de frequência 25 e sejam reduzidos através de uma quantidade arbitrária tal como 1,5 ou 3 dB.

[0040] Consequentemente, o segundo conjunto de parâmetro compreende, como um mínimo, os valores de energia para as bandas 41 a 44 do segundo teor de frequência. Estes valores de energia podem ser calculados usando os valores de energia incluídos no primeiro conjunto de parâmetro, mas pode, conforme ilustrado no contexto da Fig. 2a, também serem calculados sem o primeiro conjunto de parâmetro. Portanto, o gerador de parâmetro 24 somente recebe opcionalmente o primeiro conjunto de parâmetro e recebe o primeiro teor de frequência a fim de ou determinar a linha de regressão ou a fim de determinar a energia da banda mais alta 40 do primeiro teor de frequência. No entanto, quando os valores de energia para as bandas 41 a 44 são calculados a partir do primeiro conjunto de parâmetro sozinho, então o primeiro teor de frequência não é necessário para calcular o segundo conjunto de parâmetro. Em outras realizações os valores de energia para o segundo teor de frequência também podem ser calculados usando uma combinação do primeiro teor de frequência e os valores de energia incluídos no primeiro conjunto de parâmetro.

[0041] Os parâmetros adicionais tal como base de ruído e filtragem inversa podem ou ser extrapolados ou negligenciados para a extensão da largura de banda cega. Se eles não forem levados em conta na extensão da largura de banda cega, os parâmetros usados para a extensão da largura de banda guiada, isto é, os parâmetros transmitidos 21, também são aplicados para controlar a parte espectral processada pela extensão da largura de banda cega (BWE II) ilustrada em 32 na Fig. 3. Alternativamente, qualquer outra operação de modelagem diferente da modelagem espectral usando os parâmetros de energia podem ser omitidos.

[0042] A Fig. 4 ilustra uma implementação preferida do conceito inventivo na forma de um fluxograma. Na etapa 50, que é implementada através da interface do usuário 22 da Fig. 2b, o sinal de banda baixa e o primeiro conjunto de parâmetro são extraídos a partir do sinal transmitido (faixa de bit). O sinal de banda baixa 20 é então usado na etapa 51 para conectar o sinal de banda baixa para obter um primeiro sinal conectado tem uma largura de banda se estendendo acima de uma primeira frequência. Então, na etapa 52 o primeiro sinal conectado gerado através da etapa 51 é moldado usando o primeiro conjunto de parâmetro para obter o primeiro sinal moldado correspondente a saída de sinal através do bloco de correção da tonalidade 31 ilustrada em 25c na Fig. 3. A etapa 53 ilustra o cálculo do segundo conjunto de parâmetro usando o primeiro conjunto de parâmetro e/ou o primeiro sinal moldado. A etapa 54 ilustra uma conexão do primeiro sinal moldado para obter um segundo sinal conectado que se estende acima da segunda frequência 25f ilustrada na Fig. 2a. Conforme ilustrado na etapa 55, o segundo sinal de conexão é então moldado para obter o segundo sinal moldado e, em outra etapa 56, a banda baixa, o primeiro sinal moldado e o segundo sinal moldado são combinados para finalmente obter o sinal de banda larga 13.

[0043] Conforme discutido anteriormente, o segundo conjunto de parâmetro pode ser derivado a partir do primeiro conjunto de parâmetro e/ou o primeiro teor de frequência de diferentes maneiras, onde para algumas implementações somente o primeiro teor de frequência é usado e o primeiro conjunto de parâmetro não é usado, em que para outras aplicações somente o primeiro conjunto de parâmetro é usado e o primeiro teor de frequência não é usado, e em que para outras implementações uma combinação do primeiro conjunto de parâmetro e o primeiro teor de frequência é usado. Além disso, deve ser percebido que para parâmetros além dos parâmetros de energia de ajuste de envelope, aqueles parâmetros não podem ser usados na operação de extensão da largura de banda cega ou podem ser extrapolados a partir do primeiro conjunto de parâmetro em que uma maneira muito direta de extrapolação está usando os mesmos parâmetros no segundo teor de frequência 25e que foi gerado pelo codificador para o primeiro teor de frequência 25c. Por exemplo, quando é considerado que o primeiro teor de frequência consiste de vinte bandas, e quando o segundo teor de frequência consiste de trinta bandas, então os parâmetros para as primeiras vinte bandas do segundo teor de frequência seriam idênticos aos parâmetros para as primeiras vinte bandas do primeiro teor de frequência, e os dez parâmetros restantes para as últimas dez bandas de frequência do segundo teor de frequência seriam derivadas através da extrapolação, ou uma correção da tonalidade não seria aplicada nestas dez últimas bandas de frequência.

[0044] Apesar de alguns aspectos terem sido descritos no contexto de um aparelho, é claro que estes aspectos também representam uma descrição do método correspondente, em que um bloco ou dispositivo corresponde a uma etapa ou aspecto do método de uma etapa do método. Analogamente, os aspectos descritos no contexto de uma etapa do método também representam uma descrição de um bloco ou item ou aspecto correspondente de um aparelho correspondente.

[0045] O sinal inventivo transmitido pode ser armazenado em um meio de armazenamento digital ou pode ser transmitido em um meio de transmissão tal como um meio de transmissão sem fio ou um meio de transmissão com fio tal como a Internet.

[0046] Dependendo de certos requisitos de implementação, as realizações da invenção podem ser implementadas em hardware ou em software. A implementação pode ser realizada usando um meio de armazenamento digital, por exemplo, um disquete, um DVD, um CD, um ROM, um PROM, um EPROM, um EEPROM ou uma memória FLASH, tendo sinais de controle legíveis eletronicamente nele, que cooperam (ou são capazes de cooperar) com um sistema de computador programável de forma que o respectivo método é realizado.

[0047] Algumas realizações de acordo com a invenção compreende uma portadora de dados não transitória tendo sinais de controle legiveis eletronicamente, que são capazes de cooperar com um sistema de computador programável, de forma que um dos métodos descritos aqui seja realizado.

[0048] Geralmente, as realizações da presente invenção podem ser implementadas como um produto de programa de computador com um código de programa, o código de programa sendo operativo para realizar um dos métodos quando o produto de programa de computador é executado em um computador. O código do programa pode, por exemplo, ser armazenado em uma portadora legivel em máquina.

[0049] Outras realizações compreendem o programa de computador para realizar um dos métodos descritos aqui, armazenado em uma portadora legivel em máquina.

[0050] Em outras palavras, uma realização do método inventivo é, portanto, um programa de computador tendo um código de programa para realizar um dos métodos descritos aqui, quando o programa de computador é executado em um computador.

[0051] Outra realização do método inventivo é, portanto, um portador de dados (ou um meio de armazenamento digital, ou um meio legivel em computador) compreendendo, gravado nele, o programa de computador para realizar um dos métodos descritos aqui.

[0052] Outra realização do método inventivo é, portanto, uma faixa de dados ou uma sequência de sinais representando o programa de computador para realizar um dos métodos descritos aqui. A faixa de dados ou a sequência de sinais pode, por exemplo, ser configurada para ser transferida através de uma conexão de comunicação de dados, por exemplo, através da Internet.

[0053] Outra realização compreende um meio de processamento, por exemplo, um computador, ou um dispositivo lógico programável, configurado ou adaptado para realizar um dos métodos descritos aqui.

[0054] Outra realização compreende um computador tendo instalado nele o programa de computador para realizar um dos métodos descritos aqui.

[0055] Em algumas realizações, um dispositivo lógico programável (por exemplo, um arranjo de portal programável de campo) pode ser usado para realizar alguma ou todas as funcionalidades dos métodos descritos aqui. Em algumas realizações, um arranjo de portal programável de campo pode cooperar com um microprocessador a fim de realizar um dos métodos descritos aqui. Geralmente, os métodos são preferencialmente realizados através de qualquer aparelho de hardware.

[0056] As realizações descritas acima são meramente ilustrativas para os princípios da presente invenção. É entendido que modificações e variações dos arranjos e os detalhes descritos aqui serão aparentes para os técnicos no assunto. É a intenção, portanto, ser limitada somente pelo escopo das reivindicações da patente anexas e não pelos detalhes específicos apresentados a título de descrição e explicação das presentes realizações.

Claims

1. APARELHO PARA GERAR UM SINAL DE BANDA LARGA (13) usando um sinal de entrada de banda baixa (20) e um primeiro conjunto de parâmetro (21) descrevendo o teor de frequência acima de uma frequência máxima (25b), em que os parâmetros descrevendo um teor de frequência acima da primeira frequência (25d) não são incluidos no primeiro conjunto de parâmetro (21), caracterizado por compreender: um processador (23) para realizar uma operação de extensão da largura de banda paramétrica usando o sinal de entrada de banda baixa e o primeiro conjunto de parâmetro para gerar um primeiro teor de frequência (25c) se estendendo acima da primeira frequência (25d), e para realizar uma operação de extensão da largura de banda cega usando o primeiro teor de frequência (25c) e um segundo conjunto de parâmetro para gerar um segundo teor de frequência (25e) se estendendo acima de uma segunda frequência (25f) sendo mais alta que a primeira frequência (25d), em que o processador (23) é configurado para extrair (50) o primeiro conjunto de parâmetro (21) e o sinal de entrada de banda baixa (20) a partir de uma faixa de bits; realizar (51, 52) a extensão da largura de banda paramétrica usando uma conexão do sinal de entrada de banda baixa e o primeiro conjunto de parâmetro compreendendo a modelagem usando o primeiro conjunto de parâmetro para obter um primeiro sinal modelado, em que a conexão gera o primeiro teor de frequência; e realizar (54, 55) a extensão da largura de banda cega usando uma conexão do primeiro sinal modelado e o segundo conjunto de parâmetro, em que a conexão do primeiro sinal modelado gera o segundo teor de frequência, em que o processador (23) compreende um gerador de parâmetro (24) para gerar o segundo conjunto de parâmetro a partir do primeiro teor de frequência (25c), em que o gerador de parâmetro (23) é configurado para derivar parâmetros de envelope espectral para o segundo conjunto de parâmetro para o segundo teor de frequência através de uma extrapolação a partir das frequências inferiores para superiores da informação de energia de um envelope espectral modelado do primeiro teor de frequência.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, em que o processador (23) é caracterizado por compreender: um conector (10) para gerar um sinal conectado tendo o primeiro teor de frequência se estendendo acima da primeira frequência e o segundo teor de frequência se estendendo acima da segunda frequência; um conformador (11) para modelar o sinal de entrada de banda baixa antes de gerar o sinal conectado, para modelar o sinal conectado ou para modelar um sinal de combinação usando uma operação de modelagem; e um combinador (12) para combinar o sinal de entrada de banda baixa e o sinal conectado antes ou subsequente à operação de modelagem para obter um sinal de combinação, em que o sinal de combinação e o sinal de banda larga ou em que o sinal de banda larga é derivado a partir do sinal de combinação através da operação de modelagem, em que o conformador (11) é configurado para realizar a operação de modelagem de forma que o primeiro teor de frequência do sinal de banda larga é modelado usando o primeiro conjunto de parâmetro e que o segundo teor de frequência do sinal de banda larga é influenciado pelo primeiro teor de frequência e pelo segundo conjunto de parâmetro derivado a partir do primeiro conjunto de parâmetro através do gerador de parâmetro (23).

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que o gerador de parâmetro (24) é configurado para realizar a extrapolação diminuindo uma energia de uma banda do segundo teor de frequência com relação a uma energia em uma nada adjacente de frequência inferior através de um valor predeterminado, em que uma energia em uma banda de frequência superior do primeiro teor de frequência é usada como um valor inicial.

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que o gerador de parâmetro (24) é configurado para realizar a extrapolação calculando uma linha de regressão usando uma parte predeterminada do primeiro teor de frequência e extrapolando a linha de regressão na frequência no segundo teor de frequência para obter valores de energia para bandas de frequência no segundo teor de frequência.

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado em que o gerador de parâmetro é configurado para realizar a extrapolação calculando uma linha de regressão, em que um derivado da linha de regressão calculada seja menor que um.

6. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, no qual o primeiro conjunto de parâmetro é caracterizado por compreender uma sequência de parâmetros de um tipo de parâmetro especifico, a sequência sendo definida sobre uma frequência no primeiro teor de frequência, e em que o gerador de parâmetro (24) é configurado para extrapolar a sequência no segundo teor de frequência para derivar uma sequência de parâmetros do mesmo tipo para o segundo conjunto de parâmetro.

7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 6, no qual o primeiro conjunto de parâmetro é caracterizado por compreender, como outros tipos de parâmetro, um ou mais membros do grupo consistindo de parâmetros de ruido, parâmetros de tonalidade ou parâmetros de harmônicos faltantes.

8. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado em que o processador (23) é configurado para usar os parâmetros de ruido e parâmetros de tonalidade no primeiro conjunto de parâmetro para a extensão da largura de banda paramétrica e para não usar parâmetros de tonalidade ou parâmetros de ruido na extensão da largura de banda cega, em que a extensão da largura de banda cega é baseada em uma conexão de um resultado da extensão da largura de banda paramétrica.

9. APARELHO, d de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, no qual o sinal de entrada da banda baixa é codificado, em que o aparelho é caracterizado por compreender ainda um decodificador para decodificar o sinal de entrada da banda baixa codificado.

10. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado em que o processador (23) é configurado para usar, como um método de conexão para uma extensão da largura de banda paramétrica, a conexão das subbandas adjacentes em uma faixa de fonte em um banco de filtro para subbandas adjacentes em uma faixa alvo do banco de filtro, subbandas conectadas harmonicamente na faixa da fonte para a faixa alvo, recorte, tomando valores absolutos ou usando um vocoder de fase, uma modulação ou uma interpolação da banda lateral única.

11. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado em que o processador (23) é configurado para usar, como um método de conexão para a extensão da largura de banda cega, inserindo o ruido de alta frequência ou recorte.

12. MÉTODO DE GERAR UM SINAL DE BANDA LARGA (13) USANDO UM SINAL DE ENTRADA DE BANDA BAIXA (20) e um primeiro conjunto de parâmetro (21) descrevendo o teor de frequência acima de uma frequência máxima (25b) do sinal de entrada de banda baixa (20) e acima de uma primeira frequência (25d), em que os parâmetros descrevendo um teor de frequência acima da primeira frequência (25d) não são incluidos no primeiro conjunto de parâmetro (21), caracterizado por compreender: a realização de uma operação da extensão da largura de banda paramétrica usando o sinal de entrada da banda baixa e o primeiro conjunto de parâmetro para gerar um primeiro teor de frequência (25c) se estendendo acima da primeira frequência (25d) extraindo (50) o primeiro conjunto de parâmetro (21) e o sinal de entrada de banda baixa (20) a partir de uma faixa de bits e realizado (51, 52) a extensão da largura de banda paramétrica usando a conexão do sinal de entrada da banda baixa e o primeiro conjunto de parâmetro compreendendo a modelagem usando o primeiro conjunto de parâmetro para obter um primeiro sinal modelado, em que a conexão do sinal de entrada de banda baixa gera o primeiro teor de frequência; e realização de uma operação de extensão da largura de banda usando o primeiro teor de frequência (25c) e um segundo conjunto de parâmetro para gerar um segundo teor de frequência (25e) se estendendo acima de uma segunda frequência (25f) sendo superior que a primeira frequência (25d) usando uma conexão do primeiro sinal modelado e usando o segundo conjunto de parâmetro, em que a conexão do primeiro sinal modelado gera o segundo teor de frequência, em que a realização de uma operação de extensão da largura de banda cega compreende gerar o segundo conjunto de parâmetro a partir do primeiro teor de frequência (25c) derivando os parâmetros de envelope espectral para o segundo conjunto de parâmetro para o segundo teor de frequência através de uma extrapolação a partir de frequências inferiores para superiores da informação de energia de um envelope espectral modelado do primeiro teor de frequência.