BRPI0917762B1

BRPI0917762B1 - Codificador de áudio e decodificador de extensão de largura de banda

Info

Publication number: BRPI0917762B1
Application number: BRPI0917762-0A
Authority: BR
Inventors: Frederik Nagel; Sascha Disch; Guillaume Fuchs; Jürgen Herre; Christian GRIEBEL
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2020-09-29
Also published as: EP2945159A1; US8401862B2; EP4224474A1; CA2908550C; PL2359366T3; US20230049083A1; ES2613941T3; KR20130133914A; EP3364414B1; EP4231291C0; ES2674386T3; CA2908847C; EP4231293C0; EP4231290C0; EP4053838A1; PT3364414T; US10229696B2; BR122015019030B1; US20230041923A1; AU2009328247B9

Abstract

codificador de áudio e decodificador de extensão de largura de banda codificador de áudio para prover um sinal de saída usando um sinal de áudio de entrada que compreende um gerador de correção, um comparador e uma interface de saída. o gerador de correção gera, no mínimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, onde um sinal de ata frequência de extensão de largura de banda compreende uma banda de alta frequência. a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, está baseada em uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada. um comparador calcula uma pluralidade de parâmetros de comparação. um parâmetro de comparação é calculado com base em uma comparação do sinal de áudio de entrada e em um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda. cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, está calculado com base em uma frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda. ademais, o comparador determina um parâmetro de comparação proveniente da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido.

Description

Descrição

Configurações, de acordo com a invenção, 5 relativas ao processamento de sinal de áudio e, em particular, a um codificador de áudio, um método para prover um sinal de saida, um decodificador de extensão de largura de banda e um método para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda.

A codificação adaptada de escuta de sinais de 10 áudio, para redução de dados, para um armazenamento eficiente e para a transmissão dos referidos sinais ganhou aceitação em vários campos. Os algoritmos de codificação são conhecidos, por exemplo, tcomo MPEG- 1/2 -LAYER'3 '"MP3"oü MPEG 4 AAC. O algoritmo de codificação utilizado para tanto, em particular quando atingidas 15 as mais baixas taxas de bits, leva -à -redução -da* qualidade dô áudio, que causada com frequência principalmente por uma limitação do lado codificador da largura de banda do sinal de áudio a ser transmitido. Um sinal filtrado de passa-baixas é codificado usando-se um, assim chamado, codificador central e a região com 20 frequências mais altas é parametrizada, assim as frequências podem ser, aproximadamente, reconstruídas a partir do sinal filtrado de passa-baixas.

É conhecido, devido à patente WO 98 57436, submeter o sinal de áudio para uma limitação de banda, em cuja 25 situação no lado codificador e para codificar apenas uma banda mais baixa do sinal de áudio, por meio de um codificador de áudio de alta qualidade. Entretanto, a banda mais alta, somente é aproximadamente caracterizada, ou seja, por um conjunto de parâmetros que permite a reprodução do envelope espectral original da banda mais alta. No lado decodificador, a banda mais alta é, em seguida, sintetizada. Para esta finalidade, é proposta a transposição harmônica, onde a banda mais baixa do sinal de áudio decodificado é provida por um banco de filtros. Os canais do banco de filtros da banda mais baixa são conectados aos canais do banco de filtros da banda mais alta, ou são "corrigidos", e cada sinal de passa-faixas corrigido é submetido a um ajuste de envelope. O banco de filtros de síntese, pertencente a um banco de filtros de 10 análise especial, ora recebe sinais de passa-faixas do sinal de áudio na banda mais baixa e os sinais de passa-faixas de envelope ajustado da banda mais baixa, que foram harmonicamente corrigidos, na .banda mais -alta. O 'sinal 'de saída do banco de filtros de síntese é um sinal de áudio estendido em relação a sua largura de 15 banda de áudio, que foi_ transmitido, do. lado - codrficádór’ pará o" lado decodificador, com uma taxa de dados bastante baixa. Em particular, os cálculos do banco de filtros e a correção no domínio do banco de filtros podem se tornar um alto esforço computacional.

Os métodos de complexidade reduzida para uma extensão de largura de banda dos sinais de áudio de banda limitada, em vez do uso de uma função de cópia de porções de sinal de baixa frequência (BF) na faixa de alta frequência (AF) , para aproximar a informação ausente devido à limitação de banda. Os referidos métodos estão descritos em "Spectral Band Replication, a novel approach in audio coding,"[Replicação de Banda Espectral, uma nova abordagem na codificação de áudio] de M, Dietz, L. Liljeryd, K. Kjõling e O. Kunz, na 112- Convenção AES, Munique, maio de 2002; "SB/? enhanced audio codecs for digital broadcasting such as "Digital Radio Mondiale" (DRM) "[Codificadores de áudio aprimorados para replicação de banda espectral (SBR) para transmissão digital como "Digital Radio Mondiale" (DRM)", de S.

Meltzer, R. Bohm e F. Henn, na 112â Convenção AES, Munique, maio de 2002; "Enhancing mp3 with SBR: Features and Capabilities of the new mp3PRO Algorithm,"[Aprimorando o mp3 com SBR: características e capacidades do novo algoritmo mp3PRO], de T. Ziegler, A. Ehret, P. Ekstrand e M. Lutzky, na 112- Convenção AES, Munique, maio de 2002; Norma Internacional ISO/IEC 14496-3:2001/FPDAM 1, "Bandwidth Extension,"[Extensão de banda], ISO/IEC, 2002 ou "Speech bandwidth extension method and apparatus"[Extensão de largura de ’ ’banda de'voz, ’ método e aparelho], de Vasu Iyengar et al., patente norte-americana ns 5.455.888. - Nos referidos— métodos? 'nenhuma “transposição harmônica é realizada, mas os canais de banco de filtros de passa- faixas adjacente da banda mais baixa são artificialmente introduzidos nos canais de banco de filtros adjacentes da banda mais alta. Isso leva a uma rude aproximação da banda mais alta do sinal de áudio. Esta rude aproximação do sinal é, então, em uma etapa adicional, refinada por meio da definição de parâmetros adicionais de controle, deduzidos do sinal original. Como exemplo, o Padrão MPEG-4 utiliza fatores de escala para ajustar o envelope espectral, uma combinação de filtragem inversa e a adição de um patamar de ruído para adaptação da tonalidade, bem como inserções de porções de sinal sinusoidal para complementação dos componentes de tonais.

A parte disto, há métodos adicionais, como a assim denominada "extensão cega de largura de banda", descrita em "Efficient high-frequency bandwidth extension of music and speech"[Extensão eficiente de largura de banda de alta frequência para música e voz], de E. Larsen, R.M. Aarts e M. Danessis, na 112-

Convenção AES, Munique, Alemanha, maio de 2002, onde não é utilizada nenhuma informação sobre a faixa de AF original. Ademais, há também o método denominado "Artificial bandwidth extension"[Extensão artificial de largura de banda], que é descrito no relatório de pesquisa A Robust Wideband Enhancement for Narrowband Speech Signal [Um robusto aprimoramento de banda larga para sinal de voz de banda estreita] , de K. Kãyhkõ, Helsinki University of Technology, Laboratory of Acoustics and Audio Signal "Processing, 2001. Em AMR-WB+: a new audio coding standard for 3rd 15 -generation _ mobile audio_services . Broadcasts, IEEE, ICASSP '05, [AMR-WB+: um novo padrão de codificação de áudio para transmissões de serviços de áudio móvel de 3- geração], é descrito um método para extensão de largura de banda, onde a operação de cópia dos componentes de baixa frequência, na banda alta, é realizada por 20 meio da operação de espelhamento obtida, por exemplo, por meio de upsamplingdo sinal filtrado de passa-baixas.

Como uma alternativa, uma modulação de banda de lado único pode ser empregada, que é basicamente equivalente a uma operação de cópia no domínio de banco de filtros. Os métodos que 25 permitem uma extensão harmônica de largura de banda, geralmente empregam uma etapa de determinação do tom (rastreio de tom) , uma etapa de distorção não linear (consulte, por exemplo, "Spectral widening of the excitation signal for telephone-band speech enhancement[Ampliação espectral do sinal de excitação para aprimoramento de voz de banda telefônica], de U. Kornagel, em Proceedings of the IWAENC, Darmstadt, Germany, September 2001, pp. 215-218"ou utilizam os vocoders [codificadores de fala] de fase, 5 como, por exemplo, ilustrado no pedido de solicitação de patente norte-americana provisória "Apparatus and method of harmonic bandwidth extension in audio signals"[Aparelho e método de extensão harmônica de largura de banda em sinais de áudio] de F. Nagel, S. Disch, sob o número de solicitação US 61/025129.

A patente WO 02/41302 Al, por exemplo, ilustra um método para aprimorar o desempenho de sistemas de codificação que utilizam métodos de reconstrução de alta frequência. Ela ilustra como melhorar o desempenho geral dos referidos sistemas por meio de uma adaptação durante o tempo da frequência do crossover entre 15—_.a banda baixa codificada» por um codificador—central e a banda alta- codificada por um sistema de reconstrução de alta frequência. Para este método, o codificador central deve ser capaz de funcionar com diferentes frequências do crossover no lado codificador, bem como no lado decodificador. Portanto, a complexidade do codificador 20 central é aumentada.

Tecnologias adicionais para a extensão de largura banda são descritas, por exemplo, em "A unified approach to low- and high-frequency bandwidth extension"[Uma abordagem unificada para extensão de largura de banda de baixa frequência e de alta frequência] de R. M. Aarts, E. Larsen e O. Ouweltjes, na 115- Convenção AES, New York, EUA, outubro de 2003, "Audio Bandwidth Extension - Application to psychoacoustics, Signal Processing and Loudspeaker Design. John Wiley & Sons, Ltd, 2004, de E. Larsen e R. M. Aarts", "Efficient high-frequency bandwidth extension of music and speech"[Extensão eficiente de largura de banda de alta frequência] de E. Larsen, R. M. Aarts e M. Danessis. Na 112â Convenção AES, Munique, Alemanha, maio de 2002, "J. Makhoul:

Spectral Analysis of Speech by Linear Prediction. IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics, AU-21 (3), June 1973", pedido de solicitação de patente norte-americana 08/951,029, "Ohmori et al.: Audio band width extending system and method [Sistema e método de extensão de largura de banda de áudio"e o pedido de solicitação de patente norte-americana 6895375, Malah, D & Cox, R. VS.: "System for bandwidth extension of Narrow-band speech"[Sistema para extensão de largura de banda de banda estreita de voz].

Os métodos de extensão harmônica de largura de banda frequentemente.—apresentam—uma alta—complexidade, ao .passo que métodos de extensão de banda de complexidade reduzida ilustram perdas de qualidade. No caso particular onde uma baixa taxa de bits é combinada a uma largura de banda pequena de banda baixa, podem ocorrer artefatos como irregularidades e um timbre percebido como desagradável. Uma razão para isso é o fato de que a porção de AF aproximada está baseada em uma operação de cópia que não mantém as relações harmônicas entre as porções de sinal tonal. Isso se aplica à relação harmônica entre BF e AF, bem com também à relação harmônica entre correções sucessivas entre a própria porção de AF.

Por exemplo, dentro da SBR [replicação de banda espectral], a justaposição dos componentes codificados e dos componentes replicados, que ocorre no limite entre as bandas altas e baixas, pode provocar rudes impressões sonoras. A razão é ilustrada na Figura 18, onde as porções tonais copiadas da faixa BF na faixa AF são espectralmente adjacentes, de modo denso, às porções tonais da faixa BF.

A Figura 18a ilustra o espectrograma original 1800a de um sinal que consiste de três tons. De modo adequado, a Figura 18b ilustra um diagrama 1800b do sinal estendido de largura de banda referente ao sinal original da Figura 18a. A abscissa indica o tempo e a ordenada indica a frequência. Em particular, no último tom, podem ser observados problemas potenciais 1810 (linhas 10 indistintas 1810) .

Se as relações harmônicas sâo consideradas pelos métodos conhecidos, isso sempre é realizado com base em uma estimativa Fo. Nestes casos, o sucesso dos referidos métodos depende, primariamente, da confiança desta estimativa. - Em geral, os métodos conhecidos—de—extensão de largura de banda proveem sinais de áudio em uma baixa taxa de bits, mas com baixa qualidade de sinal ou uma boa qualidade de sinal em taxas de bits altas.

Este é o objetivo da presente invenção em prover 20 um esquema aperfeiçoado de codificação para sinais de áudio.

Este objetivo é obtido por meio de um codificador de áudio, de acordo com a reivindicação 1, um decodif icador de extensão de largura de banda, de acordo com a reivindicação 3 e com a reivindicação 8, e um método, de acordo com as 25 reivindicações 12, 13 e 14.

Uma configuração da invenção provê um codificador de áudio para oferecer um sinal de saida que utiliza um sinal de áudio de entrada. O codificador de áudio compreende um gerador de correção, um comparador e uma interface de saida.

O gerador de correção está configurado para gerar, no mínimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda. O sinal de alta frequência de extensão de 5 largura de banda compreende uma banda de alta frequência, onde a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, está baseada em uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada. Diferentes sinais de alta frequência K de extensão de largura de banda compreendem diferentes frequências dentro de bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de largura de banda.

O comparador está configurado para calcular uma pluralidade de parâmetros de comparação. Um parâmetro de comparação é calculado com base em uma comparação do sinal de __...15 áudio—de entrada—e—do. sinal gerado de alta- frequência de_extensâo de largura de banda. Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, é calculado com base em uma í frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de 20 banda. Ademais, o comparador é configurado para determinar um parâmetro de comparação proveniente da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido. Assim, por exemplo, o comparador pode ser configurado para determinar o parâmetro de comparação entre a pluralidade dos parâmetros de comparação que melhor atende um critério pré-definido.

A interface de saída está configurada para prover o sinal de saída para transmissão ou armazenamento. O sinal de saída compreende uma indicação de parâmetro com base em uma frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado.

Assim, o sinal de saída pode compreender o parâmetro de comparação selecionado que indica a frequência desviada ideal.

Outra configuração da invenção oferece um decodificador de extensão de largura de banda para prover um sinal 10 estendido de largura de banda, com base em um sinal de áudio de entrada e em um sinal de parâmetro. O sinal de parâmetro compreende uma indicação de uma frequência desviada e uma indicação de um parâmetro de densidade de potência. O decodificador de extensão de largura de banda compreende um 15 gerador de_correçâo, um combinador—e uma interface-de saída. •—

O gerador de correção está configurado para gerar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda que compreende uma banda de alta frequência. A banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de 20 banda, é gerada com base em um ou mais deslocamentos de frequência, de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada. Os deslocamentos de frequência baseiam-se na frequência desviada.

Ademais, o gerador de correção está configurado 25 para ser capaz de amplificar ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda por meio "de um fator-igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor recíproco do parâmetro de densidade de potência, respectivamente.

O combinador está configurado para combinar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio estendido de 5 largura de banda.

A interface de saida está configurada para prover o sinal de áudio estendido de largura de banda.

Uma configuração adicional da invenção oferece um decodificador de extensão da largura de banda para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda com base em um sinal de % áudio de entrada. O decodificador de extensão de largura de banda compreende um gerador de correção, um comparador, um combinador e • _uma interface*de saida".

O gerador de correção está configurado para gerar, no mínimo, um_ sinal _de ,alta_ frequência —de -extensão- de — k largura de banda que compreende uma banda de alta frequência, com , base no sinal de áudio de entrada, onde uma frequência de corte mais baixa, da banda de alta frequência, de um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda, é mais baixa que uma frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada. Diferentes sinais gerados de alta frequência de extensão de largura de banda compreendem diferentes frequências dentro das respectivas bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda.

O comparador está configurado para calcular uma pluralidade de parâmetros de comparação. Um parâmetro de — comparação é calculado corn base êm uma comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda. Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, é calculado com base em uma frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda.

Ademais, o comparador está configurado para determinar um parâmetro de comparação proveniente da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido.

Assim, por exemplo, o comparador está configurado 10 para determinar o parâmetro de comparação entre a pluralidade de parâmetros de comparação que melhor atende um critério pré- definido .

O combinador está configurado para combinar o sinal de áudio de entrada e um sinal de alta frequência de 15_ extensão de^ largura de—banda,— para—obter-—o sinal de—áudio- estendido de largura de banda, onde o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda utilizado para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda está baseado em uma frequência desviada referente a um parâmetro de comparação determinado.

As configurações, de acordo com a presente invenção, estão baseadas na idéia central de que um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, que também é denominado correção, pode ser gerado e comparado a um sinal de áudio de entrada original. Por meio do uso de uma frequência desviada diferente de sinal de alta frequência de extensão de largura de banda ou de vários sinais de alta frequência de extensão de largura de banda, com diferentes frequências desviadas, pode ser calculada uma pluralidade de parâmetros de comparação referentes a diferentes frequências desviadas. Os parâmetros de comparação podem estar relacionados a uma quantidade 5 associada à qualidade de áudio. Portanto, um parâmetro de comparação pode ser determinado garantindo-se a compatibilidade do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada, e como uma consequência que realiza o aperfeiçoamento da qualidade de áudio.

A taxa de bits para transmissão ou armazenamento do sinal de áudio codificado pode ser reduzida por meio do uso de uma indicação de parâmetro, com base na frequência desviada, referente ao parâmetro de comparação determinado para uma reconstrução da banda de alta frequência do sinal de áudio de 15 entrada . original. Neste modo,. somente uma porção tde_abaixa frequência do sinal de áudio de entrada e da indicação de parâmetro deve ser armazenada ou transmitida.

Os termos parâmetro de comparação, frequência do crossover e indicação de parâmetro serão definidos adiante.

Algumas configurações, de acordo com a invenção, se referem a um comparador que utiliza uma correlação cruzada para comparação do sinal de áudio de entrada e do sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda para calcular o parâmetro de comparação.

Algumas configurações adicionais, de acordo com a invenção, se referem a um gerador de correção, que gera o sinal de ãrfã""frequêhc"fã~ dê extensão de largura de banda no ’ dominíõ “de tempo, com base em uma modulação de banda de lado único.

Uma vantagem das configurações preferidas da invenção é prover um esquema de codificação aperfeiçoadco para sinais de áudio que permite aumentar a qualidade de áudi o e/ou reduzir a taxa de bits para transmissão ou armazenamento.

As configurações, de acordo com a invenção, serão detalhadas de modo subsequente, em relação aos desenhos anexados, nos quais: A Figura 1 é um diagrama em bloco de um codificador de áudio; A Figura 2 é uma ilustração esquemática cde uma geração de sinal de alta frequência de extensão de larginra de banda, uma comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal gerado’ ’de alta frequência de extensão de largura de banda e uma adaptação de potência do sinal de alta frequência de extensão de 15 largura de banda A Figura 3 é uma ilustração esquemáticca da geração do sinal de alta frequência de extensão de largu_ra de banda, uma comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e uma adaptação de potência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda;

A Figura 4 é um diagrama em bloco c3e um codificador de extensão de largura de banda;

A Figura 5 é um diagrama em bloco die um 25 decodificador de extensão de largura de banda;

A Figura 6 é um diagrama em bloco die um decodi-ficadoT”de extensão de-largura de banda;

A Figura 7 é um fluxograma de um método para prover um sinal de saída com base em um sinal de áudio de entrada;

A Figura 8 é um fluxograma de um método para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda;

A Figura 9 é um fluxograma de um método para prover um sinal de saida com base em um sinal de áudio de entrada;

A Figura 10 é um fluxograma de um método para calcular um parâmetro de comparação;

A Figura 11 é uma ilustração esquemática de uma interpolação da frequência desviada;

A Figura 12 é um diagrama em bloco de um decodificador de extensão de largura de banda;

A Figura 13 é um fluxograma de um método para prover um sinaT de áudio estendido de largura de banda;

A Figura 14 é um diagrama em bloco de um método 15 para prover um_sinal .de áudio, estendido de—largura de-banda; —

A Figura 15 é um diagrama em bloco de um codificador de extensão de largura de banda;

A Figura 16a é uma espectrograma de três tons que utiliza uma frequência variável do crossover; 20 A Figura 16b é uma espectrograma do sinal de áudio original de três tons;

A Figura 17 é um diagrama de espectro de potência de um sinal de áudio original, um sinal de áudio estendido de largura de banda que utiliza uma frequência constante do crossover 25 e um sinal de áudio estendido de largura de banda que usa uma frequência variável do crossover; ' ‘ ’ A-Figura Í8a é um espectrograma de três tons que utilizada um método de extensão de largura de banda conhecido; e A Figura 18b é um espectrograma do sinal de áudio original de três tons.

Adiante, os mesmos números de referência são parcialmente utilizados para objetivos e unidades funcionais que 5 contam com as mesmas ou com propriedades funcionais semelhantes, bem como a respectiva descrição em relação a uma figura também será aplicável a outras figuras, para reduzir a redundância na descrição das configurações.

A Figura 1 ilustra um diagrama em bloco de um 10 codificador de áudio 100 para prover um sinal de saida 132 t de acordo com uma configuração da invenção, usando um sinal de áudio de entrada 102. O sinal de áudio de saida é adequado para uma extensão” de largura de banda em um decodificador. Portanto, o codificador de áudio também é denominado codificador de extensão J5 de _ largura de ..banda. _O_ codlf icador—de extensão-de largura de—banda — 100 compreende um gerador de correção 110, um comparador 120 e uma interface de saida 130. O gerador de correção 110 está conectado a um comparador 120 e o comparador 120 está conectado a uma interface de saida 130. 20 O gerador de correção 110 gera, no minimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112. Um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 compreende uma banda de alta frequência, onde a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de 25 banda 112, está baseada em uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102. Se forem gerados diferentes sinais de ““alta frequência de extensão de largura de banda 112, os diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112 compreenderão diferentes frequências dentro das respectivas bandas de alta frequência.

O comparador 120 calcula uma pluralidade de parâmetros de comparação. Um parâmetro de comparação é calculado 5 com base em uma comparação de sinal de áudio de entrada 102 e em um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112. Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, é calculado com base em uma frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada 102 e um sinal gerado 10 de alta frequência de extensão de largura de banda 112. Ademais, o comparador 120 determina um parâmetro de comparação a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinadoatende um critério pré-definido.

A interface de saida 130 provê o sinal de saida 15 132 para transmissão., ou armazenamento.. O___sinal— de .-.saida—132 compreende uma indicação de parâmetro com base em uma frequência desviada referente a um parâmetro de comparação determinado.

Por meio do cálculo de uma pluralidade de parâmetros de comparação para frequências desviadas diferentes, um 20 sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 pode ser encontrado, que se adapta bem ao sinal de áudio original 102. Isso pode ser feito por meio da geração de uma pluralidade de sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112, cada um com uma frequência desviada diferente ou por meio da 25 geração de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e deslocamento da banda de alta frequência do sinal de alta frequência dê extensão dê largura de banda 112 por meio de frequências desviadas diferentes. Ademais, também é possivel uma combinação de geração de uma pluralidade de sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112 com frequências desviadas diferentes e deslocamento da banda de alta frequência destas por outras frequências desviadas diferentes. Por exemplo, 5 cinco sinais diferentes de alta frequência de extensão de largura de banda 112 são gerados e cada um é deslocado cinco vezes por meio de um desvio constante de frequência.

A Figura 2 ilustra uma ilustração esquemática 200 de uma geração de sinal de alta frequência de extensão de largura 10 de banda, uma comparação de sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e do sinal de áudio de entrada e uma adaptação opcional de potência do sinal de alta frequência de extensão de largura dê banda para o caso ’de que apenas um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda seja gerado e deslocado 15 por diferentes frequências,desviadas.

O primeiro diagrama esquemático "potência comparada à frequência" 210 ilustra, esquematicamente, um sinal de áudio de entrada 102. Com base neste sinal de áudio de entrada 102, o gerador de correção 110 pode gerar o sinal de alta 20 frequência de extensão de largura de banda 112, por exemplo, por meio do deslocamento 222 de uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 para frequências mais altas (conforme indicado pelo número de referência). Por exemplo, a banda de baixa frequência é deslocada por uma frequência igual a uma frequência 25 do crossover do codificador central, não ilustrado na Figura 1, que pode ser uma parte do codificador de extensão de largura de banda 1&0-ou outra frequência pré-definida. largura de banda 112 pode, em seguida, ser deslocado por frequências desviadas diferentes 232 e, para cada frequência desviada 232 (conforme indicado pelo número de referência 230), um parâmetro de comparação pode ser calculado por meio do comparador 5 120. A frequência desviada 232 pode ser, por exemplo, definida em relação a uma frequência do crossover de um codificador central, relativa à outra frequência especifica ou pode ser definida como um valor absoluto de frequência.

Em seguida, o comparador 120 determina um 10 parâmetro de comparação que atende o critério pré-definido. Neste modo, pode ser determinado um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 com uma frequência desviada 242 referente a um_*parâmetTô de comparação determinado "(conforme ilustrado no número de referência 240). 15 _ De modo adiciona 1,_também „pode ser_determinado um- parâmetro de densidade de potência 252 (conforme indicado pelo número de referência 250) . O parâmetro de densidade de potência 252 pode indicar uma razão da banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, com a 20 frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado e a banda de frequência referente ao sinal de áudio de entrada. Por exemplo, a razão pode ser relativa à proporção de densidade de potência, uma razão de potência ou outra razão de uma quantidade relativa à densidade de potência de uma banda de 25 frequência.

Alternativamente, a Figura 3 ilustra uma üustxação e^srpremaXícã 3Ú0 de uma geração dê s inal de ãl/ta frequência de extensão de largura de banda, uma comparação de sinais gerados de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada e uma adaptação opcio.nal de potência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda para o caso de que seja gerada uma pluralidade de sinais de alta 5 frequência de extensão de largura de banda, com diferentes frequências desviadas.

Diferentemente da sequência ilustrada na Figura 2, o gerador de correção 110 gera uma pluralidade de sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112 com 10 frequências desviadas diferentes 232 (conforme indicado pelo número de referência 320). Novamente, isso pode ser realizado por meio de um deslocamento de frequência 222 de uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 para frequências mais altas. A banda de baixa frequência, do sinal de áudio de entrada 15 102,--pode—ser--deslocada por - meio—de— uma frequência- constante- acrescida da frequência desviada individual 232 de cada sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112. A frequência constante pode ser igual à frequência do crossover do codificador central ou de outra frequência específica. 20 üm parâmetro de comparação para cada sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112 pode, assim, ser calculado, e o parâmetro de comparação, que atende o critério pré-definido, pode ser determinado 240 por meio do comparador 120. 25 O parâmetro de densidade de potência pode ser determinado 250 conforme descrito anteriormente.

Os conceitos ilustrados nas Figuras 2 e 3 também podem ser combinados. .•lí

A comparação do sinal de áudio de entrada 102 e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112 pode ser realizada por meio de uma correlação cruzada dos dois sinais. Neste caso, um parâmetro de comparação pode, por exemplo, 5 ser o resultado de uma correlação cruzada para uma frequência desviada especifica entre o sinal de áudio de entrada 102 e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112.

A indicação de parâmetro do sinal de saida 132 10 pode ser a própria frequência desviada, uma frequência desviada quantizada ou outra quantidade com base na frequência desviada.

Por meio da transmissão ou armazenamento somente '’ dã' indicaçâo de parâmetro, em vez da banda de alta frequência do sinal de áudio de entrada 102, a taxa de bits para transmissão ou _15,_ armazenamento poderá ser reduzida.^Pon..meio da_ escolha do parâmetro, com base na frequência desviada referente a um parâmetro de comparação que atende um critério pré-definido, isso pode resultar em uma melhor qualidade de áudio que a decodificação apenas do sinal de áudio de banda limitada.

Um critério pré-definido pode estar para determinar um parâmetro de comparação da pluralidade dos parâmetros de comparação que indicam, por exemplo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 com uma frequência desviada respectiva que combina o sinal de áudio de 25 entrada 102 melhor que 70% dos sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112 com outras frequências desviadas, indicando üm sinal dê alta frequência de extensão de largura dê" banda 112 com uma frequência desviada referente sendo uma das três melhores combinações para o sinal de áudio de entrada 102 ou indicando um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 de melhor combinação com uma frequência desviada respectiva. Isso se refere ao caso onde uma pluralidade de sinais 5 de alta frequência de extensão de largura de banda 112, com frequências desviadas diferentes, é gerada, assim como para o caso onde somente um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 é gerado e deslocado por frequências desviadas diferentes ou uma combinação destes dois casos. 10 Um parâmetro de comparação pode ser o resultado de uma correlação cruzada ou de outra quantidade que indica quão bem um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 1-12,— com uma "frequência' desviada especifica, combina com o sinal de áudio de entrada 102. 15 __ __ O codificador_de_extensão *de largura-de-bandadOd pode compreender um codificador central para codificação de uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102. Este codificador central pode compreender uma frequência do crossover que pode referir-se a uma frequência de corte mais alta da banda 20 de baixa frequência codificada do sinal de áudio de entrada 102. A frequência do crossover do codificador central pode ser constante ou variável durante o tempo. Implementar uma frequência do crossover variável pode aumentar a complexidade do codificador central, mas também pode aumentar a flexibilidade para 25 codificação. O processo ilustrado na Figura 2 e/ou na Figura 3 pode—se-r—repetido para bandas de frequência mais altas ou para correções. Por exemplo, a banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 compreende um a frequência de corte mais alta de 4 kHz. Portanto, se a banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 for deslocada por meio da frequência de corte mais alta da banda de baixa frequência para gerar o sinal de alta 5 frequência de extensão de largura de banda 112, o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 compreende uma banda de alta frequência com uma frequência de corte mais baixa que 4 kHz e uma frequência de corte mais alta que 8 kHz. O processo pode ser repetido por meio do deslocamento de uma banda 10 de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 por duas vezes a frequência de corte mais alta da banda de baixa frequência. Assim, o novo sinal gerado de alta frequência de extensão “de largura ’de banda 112 compreende uma banda de alta frequência com uma frequência de corte mais baixa que 8 kHz e uma 15 frequência de corte maisalta^ que__12 kHz._ Isso_pode .ser repetido — até que a frequência mais alta desejada seja atingida.

Alternativamente, isso também pode ser considerado por meio da geração de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda com uma pluralidade de diferentes 20 bandas de alta frequência.

Conforme ilustrado neste exemplo, a largura de banda da banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada e a largura de banda da banda de alta frequência de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda podem ser as mesmas.

Alternativamente, a banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada pode ser propagada e deslocada para gerar o sinal de alta frequêncrar-de-extensão de largura debanda.

Determinar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, com uma frequência desviada 232 referente a um parâmetro de comparação determinado, pode deixar uma lacuna entre a banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 e a banda de alta frequência do sinal de alta 5 frequência de extensão de largura de banda 112, conforme a frequência desviada 242. Esta lacuna pode ser preenchida por meio da geração de porções de frequência que se adaptam a esta lacuna que contém, por exemplo, ruido limitado de banda.

Alternativamente, a lacuna pode ser deixada vazia, uma vez que a 10 qualidade de áudio não deve sofrer dramaticamente.

A Figura 4 ilustra um diagrama em bloco de um codificador de extensão de largura de banda 400 para prover um ‘sinal dê" saida ~132 usando ÜnT“ sinal *de áudio de entrada ”102, de* acordo com uma configuração da invenção. O codificador de extensão 15 ~ de largura de banda 4 00 compreende um gerador de co_rreção_110, um_ comparador 120, uma interface de saida 130, um codificador central 410, um filtro de passa-faixas 420 e uma unidade de extração de parâmetro 430. O codificador central 410 está conectado a uma interface de saida 130 e ao gerador de correção 110, o gerador de 20 correção 110 está conectado ao comparador 120, o comparador 120 está conectado a uma unidade de extração de parâmetro 430, a unidade de extração de parâmetro 430 está conectada a uma interface de saida 130 e o filtro de passa-faixas 420 está conectado ao comparador 120.

O gerador de correção 110 pode ser considerado como um modulador para a geração do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 1127 cõm base no sinal de áudio dê” entrada 102. O comparador 120 pode realizar a comparação do sinal de áudio de entrada 102 filtrado por meio do filtro passa-faixas 420 e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112 por meio de uma correlação cruzada destes. A determinação do parâmetro de comparação, que atende o critério 5 pré-definido, também pode se denominada estimativa de latência.

A interface de saida 130 também pode incluir uma funcionalidade do formatador do fluxo de bits e pode compreender um combinador para a combinação de um sinal de baixa frequência provido pelo codificador central 410 e um sinal de parâmetro 432 10 que compreende a indicação de parâmetro com base na frequência desviada provida pela unidade de extração de parâmetro 430. Ademais, a interface de saida 130 pode compreender um codificador de entropia ou um codificador diferencial para “reduzir-a taxa" de* bits do sinal de saida 132. O combinador e o codificador de 45 -entropia- ou^diferencial-pode serjarte da interface de _saida 130, conforme ilustrado neste exemplo ou podem ser unidades independentes.

O sinal de áudio 102 pode ser dividido em uma parte de baixa frequência e uma parte de alta frequência. Isso 20 pode ser realizado por meio de um filtro passa-baixas do codificador central 410 e o filtro passa-faixas 420. O filtro passa-baixas pode ser parte do codificador central 410 ou um filtro passa-baixas independente, conectado a um codificador central 410.

A parte de baixa frequência é processada por um codificador central 410, que pode ser um codificador de áudio, por exemplo, conforme o padrão MPEG 1/2 Layer 3 "MP3" ou MPEG 4~AAG—ou um codificador de voz.

A parte de baixa frequência pode ser deslocada por meio de um valor fixado, por exemplo, por meio de uma modulação de lado de banda ou por uma Transformada Rápida de Fourier (FFT) no dominio de frequência, assim ela é localizada 5 acima da região de baixa frequência original, na área determinada da correção respectiva. De modo opcional, a parte de baixa frequência pode ser obtida diretamente a partir do sinal de entrada 102. Isso pode ser realizado por meio de um filtro passa- s baixas independente, conectado a um gerador de correção 110.

Em intervalos regulares de tempo, a correlação cruzada entre os espectros de amplitude das seções de sinal janelado, entre a parte original de alta frequência (do sinal de ' * ' ’áudio ~de entrada)' e dá" parte obtida de alta frequência (o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda), pode ser _15 calculada. Neste _ modo, . pode.— ser ^determinada- a - latência (a r frequência desviada) para a correlação máxima. Esta latência pode ter o significado de um fator de correção, em termo da modulação original de banda de lado único, ou seja, a modulação de banda de lado único pode ser adicionalmente corrigida pela latência para 20 maximizar a correlação cruzada, ou seja, a frequência desviada, que também é denominada latência, referente ao parâmetro de comparação que atende o critério pré-definido, pode ser determinada, onde o parâmetro de comparação corresponde â correlação cruzada, e o critério pré-definido pode encontrar a 25 correlação máxima.

Ademais, podem ser determinadas as razões dos vcrtσres a’bsolutos dos espectros de amplitude. Assim, podem ser derivadas por qual fator obtido o sinal de alta frequência deve ser atenuado ou amplificado. Assim, um parâmetro de densidade de potência pode ser determinado, indicando uma razão de potência, as densidades de potência, os valores absolutos dos espectros de amplitude ou outro valor relativo a uma razão de densidade de 5 potência entre a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 e uma banda de frequência referente ao sinal original de áudio de entrada 102. Isso pode ser realizado por meio de um comparador de densidade de potência, que pode ser parte da unidade de extração de parâmetro 10 430, como no exemplo ilustrado ou uma unidade independente. Para determinar o parâmetro de densidade de potência, por exemplo, o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, que 'foi gerado por meiõ do deslocamento da banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102, por uma frequência constante ou 15 ^pelo sinal de alta_fre.quência _de extensão -de largura de—banda-112 — referente a um parâmetro de comparação determinado ou a outro sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112, pode ser utilizado. Uma banda de frequência respectiva, neste caso, significa, por exemplo, uma banda de frequência com a mesma 20 faixa de frequência. Por exemplo, se a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda compreende frequências de 4 kHz a 8kHz, então, a banda de frequência respectiva do sinal de áudio de entrada compreende também a faixa de 4 kHz a 8 kHz. 25 Os fatores de correção obtidos (frequência desviada, parâmetro de densidade de potência) referentes à ia“t~êTTc"ia e reterentes ãõ valor absoluto dã amplitude podem ser interpolados durante o tempo, ou seja, um parâmetro determinado para uma seção de sinal janelado (para um período de tempo) pode ser interpolado para cada fase de tempo da seção de sinal.

Este sinal (sinal de parâmetro) de modulação (controle) , ou sua representação parametrizada, pode ser 5 armazenado ou transmitido para um decodificador, ou seja, o sinal de parâmetro 432 pode ser combinado com a banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102, processada pelo codificador central 410 para obter o sinal de saída 132, que u poderá ser armazenado ou transmitido a um decodificador.

Adicionalmente, os parâmetros adicionais para adaptar, por exemplo, um nível de ruído e/ou a tonalidade, podem ser determinados. Isso pode ser realizado pela unidade de extração de parâmetro 430. Os parâmetros adicionais podem ser adicionados ao sinal de parâmetro 432. 15 O—exemplo . 1 limtrado^na—-Figura 4 ilustra—um- cálculo do lado codificador de uma modulação variável de tempo. A modulação variável de tempo, neste caso, se refere aos sinais de a alta frequência de extensão de largura de banda 112, com frequências desviadas diferentes. A frequência desviada, referente 20 ao parâmetro de comparação determinado, que atende o critério pré- definido, pode variar com o tempo.

A Figura 5 ilustra um diagrama em bloco de um decodificador de extensão de largura de banda 500 para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda 532, com base em um 25 sinal de áudio de entrada 502 e um sinal de parâmetro 504, de acordo com uma configuração da invenção. O sinal de parâmetro 504 compreende uma indicação de uma frequência desviada ê uma decodificador de extensão de largura de banda 500 compreende um gerador de correção 510, um combinador 520 e uma interface de saida 530. O gerador de correção 510 está conectado a um combinador 520 e o combinador 520 está conectado a uma interface 5 de saida 530.

O gerador de correção 510 gera um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 que compreende uma banda de alta frequência com base no sinal de áudio de entrada 502. A banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de 10 extensão de largura de banda 512, é gerada com base em um deslocamento de frequência de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada 502, onde o deslocamento de frequência está 'baseado"na frequência desviada*.-

Ademais, o gerador de correção 510 amplifica ou 15 "atenua a banda de alta frequência dosinal_de alta .frequência de extensão de largura de banda 512 por meio de um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência.

O combinador 520 combina o sinal de alta 20 frequência de extensão de largura de banda 512 e o sinal de áudio de entrada 502 para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda 532 e a interface de saida 530 provê o sinal de áudio e'stendido de largura de banda 532.

Gerar o sinal de alta frequência de extensão de 25 largura de banda 112, com base na frequência desviada, pode permitir uma continuação melhorada da faixa de frequência do sinal de—áudio—de entrada, rra região cie alta frequência, por exemplo, sê a frequência desviada for determinada conforme anteriormente descrito. Isso pode aumentar a qualidade de áudio do sinal de áudio estendido de largura de banda 532.

Adicionalmente, a densidade de potência da continuação de alta frequência do sinal de áudio de entrada 502 5 pode ser realizada de modo bastante eficiente por meio da amplificação ou atenuação da banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512, por meio do parâmetro de densidade de potência. Neste modo, pode não ser necessária uma normalização.

O gerador de correção 510 pode gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 por meio do deslocamento da banda de frequência do sinal de áudio de entrada 512,“por mêib de uma frequência “constante acrescida da frequência desviada. Se a frequência desviada indica um deslocamento de 15 frequência para frequências. mais_baixaso combinador_pode..ignorar— uma parte da banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 que compreende frequências mais baixas que a frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada 502. 20 O gerador de correção 510 pode gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 no mesmo dominio de tempo ou no dominio de frequência. No dominio de tempo, o gerador de correção 510 pode gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 com base em uma modulação de 25 banda de lado único.

Adicionalmente, a interface de saida pode ãmplirficar o sinal dê saida antes de provê-lo.

A Figura 6 ilustra um diagrama em bloco de um decodificador de extensão de largura de banda 600 para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda 532 com base em um sinal de áudio de entrada 502 e um sinal de parâmetro 504, de acordo com uma configuração da invenção. O decodificador de 5 extensão de largura de banda 600 compreende um gerador de correção 510, um combinador 520, uma interface de saida 530, um decodificador central 610 e uma unidade de extração de parâmetro 620. O decodificar central 610 está conectado a um gerador de correção 510 e ao combinador 520, a unidade de extração de 10 parâmetro 620 está conectada ao gerador de correção 510 e à interface de saida 530, o gerador de correção 510 está conectado a um combinador 520 e o combinador 520 está conectado a uma interface de saida 530.

O decodificador central 610 pode decodificar o .15 fluxo=de_bits_re.cebidos. 602 e .prover_o_sinal _de áudio de__entrada._ 502 para o gerador de correção 510 e para o combinador 520.. O sinal de áudio de entrada 502 pode compreender uma frequência de corte mais alta, igual a uma frequência do crossover do decodificador central 610. Esta frequência do crossover pode ser 20 constante ou variável com o tempo. Variável com o tempo significa, por exemplo, variável para diferentes intervalos de tempo, mas constante para um intervalo de tempo ou período de tempo.

A unidade de extração de parâmetro 620 pode separar o sinal de parâmetro 504 do fluxo de bits recebidos 602 e 25 provê-lo para o gerador de correção 510. Adicionalmente, o sinal de parâmetro 504 ou um ruído extraído e/ou tonalidade de parâmetro pode ser provido para a interface de saída 530.

O gerador de correção 510 pode modular o sinal de áudio de entrada 502, com base na frequência desviada, para obte r o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 -e pode amplificar ou atenuar o sinal de alta frequência de extensã-o de largura de banda 512, com base no parâmetro de densidade d-e 5 potência compreendido no sinal de parâmetro 504. Este sinal d«e alta frequência de extensão de largura de banda 512 é provido paraa o combinador 530, ou seja, o gerador de correção 510 pode modulazr o sinal de áudio de entrada 502 com base na frequência desviada εe no parâmetro de densidade de potência para obter um sinal de alta 10 frequência. Isso pode ser realizado, por exemplo, no dominio de tempo por meio de uma modulação de banda de lado único 634 com uma interpolação e/ou filtragem 632 para cada etapa de tempo. - < =» . rn „ <- - =- -u~ , = ’ . -

O combinador 520 combina o sinal de áudio de entrada 502 e o sinal gerado de alta frequência de extensão de 15 la.rgura_de_b.anda. 512 para obter_o_ sinal—de áudio de extensão-de- largura de banda 532.

A interface de saida 530 provê o*sinal de áudio estendido de largura de banda 532 e pode, adicionalmente r- compreender uma unidade de correção. A unidade de correção pode 20 realizar uma correção de tonalidade e/ou uma correção de ruido com base nos parâmetros providos pela unidade de extração de parâmetro 620. A unidade de correção pode ser parte da interface de saída 530, conforme ilustrado na Figura 6 ou pode ser uma unidade independente. A unidade de correção também pode ser organizada 25 entre o gerador de correção 510 e o combinador 520. Neste modo, s unidade de correção somente pode corrigir a tonalidade e/ou ruidco do sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 512. Uma correção de tonalidade ou de ruido do sinal de áudio de entrada 512 nâo é necessária, uma vez que o sinal de áudio de entrada 502 se refere ao sinal de áudio original.

Resumido brevemente, o decodificador de extensão de largura de banda 600 pode sintetizar e, de modo espectral, 5 formar um sinal de alta frequência fora de um sinal de saida do decodificador de áudio ou decodificador central (o sinal de áudio de entrada) por meio da função de modulação transmitida. A função de modulação transmitida, por exemplo, significa uma função de modulação com base na frequência desviada e no parâmetro de 10 densidade de potência. Em seguida, o sinal de alta frequência e o sinal de baixa frequência podem ser combinados e podem ser aplicados parâmetros adicionais para adaptação do nivel de ruido e de tonalidade.

A Figura 7 ilustra um fluxograma de um método 700 ; 15 para prover...um. sinal de saida_com_base em_um_sina.l de áudio de entrada, de acordo com uma configuração da invenção. O método compreende -a geração 710 de, no mínimo-,"um sinal de alta » frequência de extensão de largura de banda, calcular 720 uma pluralidade de parâmetros de comparação, determinar 730 um 20 parâmetro de comparação proveniente da pluralidade de parâmetros de comparação e prover 740 o sinal de saida para transmissão ou armazenamento. □m sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda compreende uma banda de alta frequência. A banda 25 de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, está baseada em uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada. Sinais diferentes de alta frequência de extensão de largura de banda compreendem frequências diferentes dentro das respectivas bandas de alta frequência, se forem gerados sinais diferentes de alta frequência de extensão de largura de banda. Um parâmetro de comparação é calculado com base 5 em uma comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda. Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, é calculado com base em uma frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e o sinal gerado de alta frequência de 10 extensão de largura de banda.

O parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido. ~ O "sinal dê* sã*idã “compreende uma -indicação de parâmetro com base em uma frequência desviada referente ao — 15__parâmetro de^.comparação determinado. __

A Figura 8 ilustra um fluxograma de um método 800 para prover um -sinal de áudio estendido.delargura de banda, com base em um sinal de áudio de entrada e um sinal de parâmetro, de acordo com uma configuração da invenção. O sinal de parâmetro 20 compreende uma indicação de uma frequência desviada e uma indicação de um parâmetro de densidade de potência. O método compreende a geração 810 de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, amplificação 820 ou atenuação dè banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão 25 de largura de banda, combinação 830 do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada para obter õ sinal dê áudio és tendido de largura—de—banda—e—prever—8-4-0- o sinal de áudio estendido de largura de banda.

O sinal de alta frequência de extensão de largura de banda compreende uma banda de alta frequência. A banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, é gerada 810 com base em um deslocamento de frequência de 5 uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada. O deslocamento de frequência é baseado na frequência desviada.

A banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, é amplificada 820 ou atenuada por meio de um fator igual ao valor do parâmetro de 10 densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência.

A Figura 9 ilustra um fluxograma de um método 900 -para prover e o sinal de saida com- base em um sinal- de áudio de entrada, de acordo com uma configuração da invenção. Ele ilustra 15 uma possibilidadepara a sequência do algoritmono codificador.

Ele também pode ser formal e matematicamente descrito a seguir. Os sinais em tempo. _real podem ser ..._indicados por ...meio de letras latinas minúsculas, sinais da transformada de Hilbert com correspondentes sinais gregos e sinais da transformada de Fourier 20 com letras latinas maiúsculas ou suas alternativas gregas.

O sinal de entrada pode ser denominado f(n), o sinal de saida o (n) . fHFk = f * filt BFk ;<1<k<kmax indica a transformada de Fourier, j indica o número imaginário e a transformada de ’ Hilbert H(.) geralmente é definida:

xOver [crossover] pode ser a frequência de corte do codificador central, nεN pode indicar um tempo. kmax>keN pode indicar a extensão ou correção k-th. ak descreve um limite de banda de bandas perceptuais relativas ao xOver, por exemplo, de acordo com Bark ou a escala ERB. Alternativamente, otk pode, por exemplo, aumentar linearmente, ou seja, otk+i-o(k = constante. A transformada de Hilbert também pode ser calculada, de modo computacionalmente eficiente, por meio de filtragem do sinal com um filtro de passa- baixas modulado.

Primeiramente, pode ser gerada uma função de modulador analitico 902 com as frequências de modulação ak e os a. 1 resultantes aumentos de fase

com o aumento de tempo 1/Fs (Fs indica a taxa de ailustragem) . Isso pode ser matematicamente descrito nas seguintes fórmulas:

A soma somente pode ser substituída por n, se yk for independente de n.

O sinal de áudio de entrada 102 ou sinal de áudio real f pode ser filtrado por passa-faixas para uma largura de banda de ak+i-Oii< que pode ser expressa por:

Neste caso, cada correção compreenderá a mesma 20 largura de banda.

Alternativamente, o sinal de áudio de entrada f pode ser filtrado por passa-faixas para larguras de banda de ak com diferentes larguras de banda, que podem ser descritas por:

Em seguida, as áreas do sinal original podem ser determinadas, que devem ser reconstruídas por este método. Estas 5 regiões limitadas de banda podem ser indicadas como:

e estão localizadas em intervalos (ak, ak+i) .

A modulação dos sinais de entrada filtrados por passa-baixas 904 pode ser realizada no dominio de frequência ou no dominio de tempo.

No dominio de frequência, os sinais de entrada pode ser primeiramente janelados, o que pode ser descrito por:

onde NFFT é o número de bins da transformada rápidá^de Fourier (por exemplo, 5T2 bins) , "Ç é o número de jatiêla e win (. ) é uma função de janela. As janelas ou periodos de tempo 15 podem compreender uma sobreposição temporária. Por exemplo, a fórmula dada acima descreve uma sobreposição temporária de metade de uma janela. Assim, NeN bloqueia o sinal original e com ele conectou quantos espectros de amplitude Fç (ω) com Ç N quantos valores absolutos da transformada de Fourier

descreve o índice de limite de banda k na transformada de Fourier.

Em seguida, o sinal é modulado no domínio de frequência, por meio do deslocamento de bins de FFT (bins da transformada rápida de Fourier). A transformada de Hilbert implícita não é necessária aqui, mas faz uma descrição formal igual das seguintes etapas possíveis:

No domínio de tempo, primeiramente é realizada uma transformada de Hilbert 906 do sinal de áudio de entrada f 102 s para gerar um sinal analítico 908.

em seguida,, o. sinal_ a_nalítico é modulado em banda de lado único 710, com um modulador p.(n) 902:

Neste modo, o sinal de alta frequência de - _ .extensão _ de largura de banda, que também é denominado sinal modulado 910, pode ser gerado.

A seguir, são realizados um janelamento (também possível com sobreposição) do sinal de entrada 912 e do sinal estendido 914 eumatransformada de Fourier 916:

e

onde NFFT é, novamente, o número de bins da transformada rápida de Fourier (por exemplo, 256, 512, 1024 bins ou outro número entre 2' e 232), g é o número de janela e win(.) é 5 uma função de janela. Assim, os blocos NeN 914 são criados fora do sinal original e em relação aos espectros de amplitude ¢'Ê (CÚ) P u'E (CÚ) com É S N como valores absolutos da transformada de Fourier 916.

podem descrever o indice do limite de banda k na transformada de Fourier. O processo, no__dominio de_.tempo, é ilustrado„na Figura 9.

A próxima etapa é o cálculo 720 da correlação cruzada R^,k (o parâmetro de comparação pode ser igual ao resultado da correlação cruzada) dos espectros parciais de amplitude do sinal original e do estendido, que podem ser matematicamente expressos por:

δ pode indicar a latência máxima (a máxima frequênciadesviada) para a qual umacorrelaiÇ-ão cruzada é calculada. Se a correlação cruzada deve ser calculada com um desvio, ou seja, pequenas latências e, portanto, grandes sobreposições devem ser preferidas, então β=0 deve ser selecionado. Por outro lado, deve ser compensado que poucos bins de FFT (bins da transformada rápida de Fourier) são sobrepostos 5 para as grandes latências do que para as pequenas latências, então β=l deve ser escolhido. Em geral, O^βeP pode ser arbitrariamente escolhido. Alternativa ou adicionalmente, 2,< e; Ninídtffô,2)=0 pode ser escolhido para selecionar uma região da correlação cruzada, que é um pouco maior que uma correção. Com isso, a região que é 1 n 10 considerada pela correlação cruzada pode ser estendida por —, nas duas extremidades espectrais da correção particular.

Com base nos referidos resultados da correlação cruzada, a correlação cruzada máxima 730

e a latênciadt,k da correlação máxima

podem ser determinadas.

Adicionalmente, as razões 920 de energias ou potências nas correções podem ser determinadas pelos espectros de densidade de potência:

Se um máximo claro não puder ser determinado 924, a latência é colocada de volta a 0 (conforme ilustrado no número de referência 922). De outro modo, a latência estimada 918 pode ser a latência referente à correlação cruzada máxima. Para tanto pode ser determinado um critério de limite adequado dçj)c> t com r a ser selecionado. De modo alternativo, pode ser observada a curvatura ou o nivelamento espectral (SFN) da correlação cruzada por exemplo:

Âs latênciàs" dj,7k b os -parâmetros- de densidade- de- potência Çt,k podem ser interpolados 926 para obter um valor para cada fase de tempo:

Assim modificada, a amplitude modulada e a função de modulação geral de frequência modulada podem ser geradas:

Esta função de modulação geral ou os parâmetros da função de modulação geral podem ser providos 740 com o sinal de saidapara armazenamento ou transmissão.

Adicionalmente, podem ser determinados parâmetros adicionais para correção de ruido e/ou correção de tonalidade.

A modulação no decodificador pode ser realizada por meio de:

e adição das modulações parciais k (se houvermais de uma correção) . Para esta função de modulação geral pk(n) ou u(n) ou os parâmetros Çk(n) e Àk(n) ou c$,ke d^/k da função de modulação geral podem ser adequadamente codificados, por exemplo,por quantizaçâo. De modo opcional, a taxa de ailustragem pode ser reduzida e uma histerese pode ser introduzida. O .cálculo .das. latências pode _ser omitido, se não houver nenhum sinal tonal, por exemplo, em silêncio, transientes ou ruido. Nestes casos, a latência pode ser estabelecida em zero.

A Figura 10 ilustra, em mais detalhes, um exemplo 15 1000 para determinar a latência.

Para um periodo de tempo ou janela Ç=i 1010, a latência v é estabelecida para menos À, como valor inicial. Em seguida, é calculada a correlação cruzada 720 R^,k(v). Se v for menor que A 1030, então v é aumentado 1032 e, em seguida, é 20 calculado o parâmetro de comparação, em termos de correlação cruzada 72O.-Se~v for igual ou maior que A 1030, então a latência referente à correlação cruzada máxima calculada pode ser determinada 730. Se o máximo é claramente identificável 924, a latência determinada é utilizada como parâmetro dç,k 918. Caso

Em seguida, todo o processo é repetido 1040 para o próximo periodo de tempo 1050. As latências determinadas podem ser interpoladas 926 para obter um parâmetro para cada fase de tempo N.

O cálculo da pluralidade de parâmetros de comparação, por exemplo, o resultado da correlação cruzada, também pode ser feito em paralelo, se for utilizada uma pluralidade de comparadores. Ademais, o processamento de diferentes periodos de tempo pode ser feito em paralelo, se o hardware necessário estiver 10 disponível, diversas vezes. O circuito para calcular a correlação cruzada também pode iniciar em +A e pode ser reduzido a cada circuito até v á A.

A Figura 11 ilustra uma ilustração esquemática da interpolação 926 das frequências desviadas de diferentes periodos 15"de“tempo’; intervalos de tempo -ou janelas— A-Figura lia- ilustra—a interpolação 1100, se os períodos de tempo não se sobrepuserem. A latência dç,k é determinada para” um periodo de tempo inteiro 1110. 0 modo mais simples para interpolar um parâmetro, para cada fase de tempo 1120, pode ser considerado estabelecendo-se os parâmetros 20 para todas as fases de tempo 1120 de um período de tempo 1110 igual à latência d^,k respectiva. Nos limites de um período de tempo, pode ser selecionada a latência de período de tempo anterior ou posterior. Por exemplo, os parâmetros Xk(n) a Xk(n+3) são iguais a díjk, e os parâmetros Xk(n+4) a Xk(n+7) são iguais a 25 dç+i,k.

De modo alternativo, as latências dos períodos de tempo 1110 podem ser interpoladas linearmente entre os períodos de tempo. Por exemplo:

De modo adequado, a Figura 11B ilustra um exemplo 1150 para sobreposição de periodos de tempo 1110. Neste caso, uma fase de tempo 1120 está associada a mais de um periodo de tempo- 1110. — .Portanto, mais de^ uma ..latência determinada pode ser associada com uma fase de tempo 1120. Assim, as latências determinadas podem ser interpoladas 926 para obter um parâmetro para cada etapa de tempo 1120. Por exemplo, as latências determinadas, referentes a uma fase de tempo 1120, podem ser linearmente interpoladas. Por exemplo, uma interpolação possivel pode ser:

Alternativamente, a interpolação também pode ser realizada, por exemplo,—por meio de unia—fi 1 tragem—da—mediana.

A interpolação pode ser realizada por um meio de interpolação. O meio de interpolação pode ser parte da unidade de extração de parâmetro, da interface de saida ou pode ser uma unidade separada.

No lado decodificador, a extensão de largura de banda pode ser realizada por:

Depois da decodif icação de jl(n) e <pLF(N), como resultado do codificador central. Adicionalmente, ψ(«) pode ser adaptado com os dos parâmetros anteriormente obtidos provenientes do sinal original para o nivel de tonalidade e/ou ruído. o cálculo para a função de modulação geral no decodificador é realizado de acordo com uma das seguintes formulas:

A parte imaginária do sinal pode ser ignorada:

Em seguida, conforme mencionado anteriormente, pode seguir-se uma correção de tonalidade, por exemplo, por filtragem inversa.

A Figura 12 ilustra um diagrama em bloco de um 20 decodificador de extensão de largura de banda 1200 para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda 532, com base em um sinal de áudio de entrada 502, de acordo com uma configuração da -invençã'Ot O de codit icador dê extensão de largura de banda 1200 compreende um gerador de correção 1210, um comparador 1220, um combinador 1230 e uma interface de saida 1240. 0 gerador de correção 1210 está conectado ao comparador 1220, o comparador 1220 está conectado ao combinador 1230 e o combinador 1230 está conectado à interface de saida 1240.

O gerador de correção 1210 gera, no minimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, com base no sinal de áudio de entrada 502, onde uma frequência de corte mais baixa da banda de alta frequência, de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 1212, é mais baixa que 10 uma frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada 502. Diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 1212 compreendem diferentes frequências dentro das bandas de alta -frequência, se —forem 'gerados dife”rentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 1212. 15 O comparador _1220 _calcula_ uma_ pluralidade— de= parâmetros de comparação. Um parâmetro de comparação é calculado com base em uma comparação do sinal de áudio de entrada 502 e eirr um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 1212. Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros 20 -de comparação, é calculado com base em uma frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada 502 e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 1212. Ademais, o comparador determina um parâmetro de comparação proveniente da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de 25 comparação determinado atende um critério pré-definido.

Um combinador 1230 combina o sinal de áudio de entrada—5£12—e- o si-ne-1—de alta—frequência de extensão dê largura de banda 1212 para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda 532, onde o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 1212 está baseado em uma frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado.

A interface de saida 1240 provê o sinal de áudio 5 estendido de largura de banda 532.

Em comparação ao decodificador ilustrado na Figura 5, o decodificador descrito 1200 determina a frequência desviada por conta própria. Portanto, não é necessário receber este parâmetro com o sinal de áudio de entrada 502. Neste modo, a 10 taxa de bits para transmissão ou armazenamento de sinais de áudio pode ser adicionalmente reduzida.

Conforme descrito na Figura 1, o gerador de - correção 1210- pode -gerar -uma* plutalidãde“ de'sfnaís de ~alta frequência de extensão de largura de banda com frequências 15 desviadas diferentes ou somente um sinal_ de alta_ frequência de extensão de largura de banda, que é deslocado por diferentes frequências desviadas,. Novamente, também pode ser utilizada - uma combinação destas duas possibilidades.

A Figura 13 ilustra um fluxograma de um método 20 1300 para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda, de acordo com uma configuração da invenção. O método 1300 compreende a geração 1310 de, no minimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, que calcula 1320 uma pluralidade de parâmetros de comparação, que determina 1330 um 25 parâmetro de comparação a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, que combina 1340 o sinal de áudio de entrada e um sinal—de—alta—f-requência—de—extens-ão—de—largura—de—banda e prover 1350 o sinal de áudio estendido de largura de banda.

Um sinal estendido de alta frequência de largura de banda compreende uma banda de alta frequência com base no sinal de áudio de entrada. Uma frequência de corte mais baixa, da banda de alta frequência, de um sinal estendido de alta frequência de 5 largura de banda é mais baixa que uma frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada. Diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda compreendem diferentes frequências dentro das respectivas bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de 10 largura de banda.

Um parâmetro de comparação é calculado com base na comparação do sinal de áudio de entrada e no sinal gerado de alta- frequência de- extensão ‘de ’largutá" de**barida .- Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, é 15 calculado com base em uma frequência _desvia_da ^diferente, .entre .o sinal de áudio de entrada e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda.

O parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido.

O sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, que é combinado ao sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio de largura de banda, está baseado em uma frequência desviada que corresponde ao parâmetro de comparação determinado.

A Figura 14 ilustra um fluxograma de um método 1400 para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda, de acor-do com uma configuração d-a—imvençãou Depois de receber 1402 um fluxo de bits que compreende o sinal de áudio de entrada, um decodificador central decodifica 1410 o sinal de áudio de entrada. Com base em um sinal de áudio de entrada, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda é gerado 1310 e é calculada a pluralidade de 5 parâmetros de comparação, em termos de uma correlação cruzada entre o sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda, com diferentes frequências desviadas 1320. Em seguida, o parâmetro de comparação que atende o critério pré-definido é determinado 1330, que também 10 é denominado estimativa de latência. Com base na frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado, um modulador pode modular -1420- o-sinal de áudio-de entrada Adi'ciôfíalmente7 um parâmetro pode ser extraido 1430 do fluxo de bits recebidos 1402 para 15 adaptar, por exemplo, a densidade de potência do_sinal modulado,_ O _ sinal modulado é, assim, combinado 1340 com o sinal de áudio de entrada. Adicionalmente, a tonalidade e.o ruido do sinal de áudio estendido de largura de banda podem ser corrigidos 1440. Isso também pode ser realizado antes da combinação com o sinal de áudio 20 de entrada. Em seguida, os dados de áudio, em termos do sinal de áudio estendido de largura de banda, são providos 1350, por exemplo, para reprodução acústica. Neste modo, o cálculo da modulação variável de tempo é realizado no lado decodificador.

Alternativamente, para o modulador modular 1420 o sinal de áudio de entrada, para gerar uma correção, por exemplo, o sinal de alta frequência de extensão de— largura dê banda anteriormente gerado pode ser utilizado ou o gerador de correção .i) > pode gerar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (correção) com base em uma frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado.

Ou seja, se uma baixa taxa de dados é mais 5 importante que uma baixa complexidade do lado decodificador, a determinação da modulação de frequência dos moduladores também pode ser realizada no lado decodificador. Para tanto, o algoritmo ilustrado na Figura 9 pode ser executado no decodificador com apenas algumas alterações. Uma vez que o sinal original não está 10 disponível para o cálculo da correlação cruzada no decodificador, as correlações podem ser calculadas entre o sinal original (sinal de áudio de entrada) e um sinal original deslocado (sinal de áudio de=entrada), dentro de Uma faixa de sbbreposTção. Por exemplo, o sinal pode ser deslocado entre zero e ak, por exemplo, ak dividido 15 por 2, ak divididp por 3 _ou ak dividido,por 4 ._ak indica, novamente, o limite de banda k-th, por exemplo, oq indica a frequência do crossover do codificador.central.

Por exemplo, isso pode acontecer da mesma forma no codificador e no decodificador. No codificador, os parâmetros 20'para formação espectral, correção de ruído e/ou correção de tonalidade podem ser extraídos e transmitidos para o decodificador.

Adequadamente, a Figura 15 ilustra um diagrama em bloco de um codificador de extensão de largura de banda 1500 para 25 prover um sinal de saída que utiliza um sinal de áudio de entrada, de acordo com uma configuração da invenção. O codificador 1500 se -re-fe-re ao codificador ilustrado nã Figura 41 Entretanto, õ codificador 1500 não provê o sinal de saida 132 com uma indicação de parâmetro, com base na própriia frequência desviada. Ele somente pode determinar um parâmetro de densidade de potência e os parâmetros opcionais para corre:ção de tonalidade e para correção de ruido e inclui uma indic-ação do parâmetro dos referidos 5 parâmetros para o sinal de saicda 132. Entretanto, o parâmetro de densidade de potência (e tamrbém outros parâmetros, se forem determinados) está determinado com base na frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado. Por exemplo, o parâmetro de densidade de potência 10 pode indicar uma razão entre o sinal de áudio de entrada 102 e o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda com uma frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado. Portanto, a indicação de parâmetro que está relacionada ao parâmetro de denisidade de potência, e opcional aos —.15,^ parâmetros para correção_de tonalidade e/ou correção __de ruído, está baseada na frequência dexsviada referente ao parâmetro de >comparação determinado, b

Uma diferença adicional entre o codificador 1500 e codificador ilustrado na Figuura 4 é que o gerador de correção 20 110 gera um sinal de alta frecquência de extensão de largura de banda do mesmo modo que é real izado pelo gerador de correção do decodificador 1400. Neste mondo, o codificador 1500 e o decodificador podem obter as mesmas frequências desviadas e, portanto, os parâmetros extraaidos pelo codificador 1500 são 25 válidos para as correções gerada .s pelo decodi f icador.

Algumas configurações, de acordo com a invenção, se referem a um dispositivo e a um método para extensão de largura de banda de sinais de áudio, no dominio de tempo, usando-se moduladores variáveis, ou seja, uma correção pode ser gerada com variação de frequência de corte, por exemplo, para cada fase de tempo, cada periodo de tempo, uma parte de um período de tempo ou para grupos de períodos de tempo. 5 O método descrito para extensão de largura de um sinal de áudio pode ser utilizado no lado codificador e no lado decodificador, bem como somente no lado decodificador. Em oposição aos métodos conhecidos, o novo método descrito pode realizar a denominada extensão harmônica da largura de banda, sem a 10 necessidade de informações exatas sobre a frequência fundamental do sinal de áudio. Ademais, em oposição às denominadas extensões de largura de banda como, por exemplo, ilustradas pelo pedido de * * soíicítãçãÒ ~de'patente norte-americana provisória "Apparatus and method of harmonic bandwidth extension in audio signals"[Aparelho 15 e método_ de_ extensão harmônica -de-largura -de-banda* em‘sinais * de áudio] de F. Nagel, S. Disch com o número de solicitação US 61/025129, que são realizadas por meio de vocoders de voz, o espectro pode não ser propagado e, portanto, também a densidade pode não ser alterada. Para garantir a harmonia, são exploradas as 20 correlações entre a banda estendida e a base. Esta correlação pode ser calculada no codificador, assim como no decodificador, conforme a demanda de processamento e complexidade de memória, bem como taxa de dados.

Por exemplo, a extensão de largura de banda em si 25 pode ser realizada pelo uso de uma modulação de amplitude (AM) e por um deslocamento de frequência por meio de uma modulação de banda de lado unlco (SSB) , com uma pluralidade de transportadores lentos, adaptativo único e variável de tempo. Pode-se tentar um pôs-processamento posterior, em conformidade com os parâmetros adicionais, para aproximar o envelope espectral e o nivel de ruido, bem como outras propriedades dos sinais originais.

O novo método para transformação de sinais pode 5 evitar os problemas que surgem devido a uma cópia simples ou operação de espelhamento, por meio de uma continuação harmônica correta do espectro, por meio de um crossover de frequência de corte de tempo variável entre a região de baixa frequência (BF) e a alta frequência (AF), bem como entre as seguintes regiões de 10 alta frequência, as denominadas correções. Estas frequências de corte são escolhidas, assim as correções geradas se adaptam a uma varredura harmônica existente, uma vez que ela existe no original da-melhor forma 'possível-

A Figura 16 ilustra um modulador com 3 amplitudes 15 variáveis de tempo e frequências _de çprte_pela_s quais .podem, ser. geradas 3 correções, por meio de uma modulação de banda de lado único das bandas de base. A Figura 16a ilustra um diagrama 1600a do espectro do sinal estendido de largura de banda que utiliza frequências de corte de tempo variável 1610. A Figura 16b ilustra 20 um diagrama 1600b do espectro do sinal de áudio de três tons. Em comparação com o espectrograma descrito na Figura 18b, as linhas 1620 são significativamente menos indistintas.

A Figura 17 ilustra o efeito por meio de um diagrama 1700 do período. O espectro de densidade de potência, dos 25 terceiros tons do sinal de áudio, é ilustrado como original 1710, com uma frequência de corte constante 1720 e com uma frequência de corte—v-a-ri-ávei—1730-;—Em oposição ãõ usõ dã frequência de corte constante 1720, a estrutura harmônica permanece por meio do uso da frequência de corte variável 1730. Por meio da continuação harmônica do espectro, podem ser evitados os problemas nos pontos de transição entre a banda de base (codificador central) e a banda estendida, e entre 5 as sucessivas correções. Sem uma estimativa Fo, como requisito para a função do sistema, os sinais arbitrários podem ser continuados harmônicos, sem a existência de artefatos audiveis, nem tampouco por meio da violação da harmonia ou por eventos sonoros temporários. 10 Algumas configurações, de acordo com a invenção, se referem a um método adequado para todas as aplicações de áudio, onde a largura de banda completa não está disponivel. Por exemplo, - para a transmissão de conteúdo de'áudio como, por exemplo, com rádio digital, streamde internet ou em aplicações de comunicação 15 de áudio, pode ser utilizado o método descrito. _ —

Configurações adicionais, de acordo com a invenção, se referem a um decodificador de extensão de largura de banda para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda, com base em um sinal de áudio de entrada e um sinal de parâmetro, 20 onde o sinal de parâmetro compreende uma indicação de uma frequência desviada e uma indicação de um parâmetro de densidade de potência. O decodificador de extensão de largura de banda compreende um gerador de correção, um combinador e uma interface de saida. O gerador de correção está configurado para gerar um 25 sinal de alta frequência de extensão de largura de banda que compreende uma banda de alta frequência, onde a banda de alta frequência-,—de—sinai—de alta frequência dê extensão dê largura de banda, é gerada com base em um deslocamento de frequência de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada, onde o deslocamento de frequência está baseado na frequência desviada, e onde o gerador de correção está configurado para amplificar ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de 5 extensão de largura de banda por meio de um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência. O combinador está configurado para combinar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada para obter o 10 sinal de áudio estendido de largura de banda. A interface de saida está configurada para prover o sinal de áudio estendido de largura de banda. — - - — ‘ “ — - — Algumas configurações adicionais, de acordo com a invenção, se referem a um decodificador de extensão de largura de 15 banda, conforme descrito anteriormente,_onde. o «gerador de correção- está configurado para amplificar ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda por meio de um fator igual ao valor de um parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de 20 densidade de potência, onde uma indicação do parâmetro de densidade de potência está contida pelo sinal de áudio de entrada.

Enquanto esta invenção foi descrita em termos de várias configurações, há alterações, trocas e equivalentes que recaem dentro do escopo desta invenção. Também deve ser observado 25 que há várias formas alternativas de implementar os métodos e composições da presente invenção. Portanto, é esperado que as seguintes—re-iv±πd±carções anex"áS sejam interpretadas como incluindo todas as referidas alterações, trocas e equivalentes que recaem dentro do verdadeiro espirito e escopo da presente invenção.

Em particular, é enfatizado que, conforme as condições, o esquema inventivo também possa ser implementado em software. A implementação pode ser em um meio de armazenamento 5 digital, particularmente um disco flexivel ou um CD com sinais de controle passiveis de leitura eletrônica, capaz de atuar em um sistema de informática programável, para que assim o referido método seja executado. Em geral, a invenção também consiste de um produto de programa para computador com um código de programa 10 armazenado em um dispositivo transportador passivel de leitura em máquina para realizar o método inventivo, quando o produto de programa para computador seja executado em um computador. De outro modo Tinformado, “a invenção pôde,- assim, também ser considerada como um programa para computador com um código de programa para 15 executar _o método, _quando _p produto _de._programa para, computador seja executado em um computador.

Claims

1. CODIFICADOR DE ÁUDIO E DECODIFICADOR DE EXTENSÃO DE LxARGURA DE BANDA, sendo o dito codificador de áudio (100), (400), (1500) para prover um sinal de saida (132) usando um sinal de áudio de entrada (102), compreendendo: um gerador de correção (110) configurado para gerar, no minimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (112), caracterizado por um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (112) compreender uma banda de alta frequência, onde a banda de alta frequência de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (112) está baseada em uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada (102) e onde diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda (112) compreendem diferentes frequências dentro das respectivas bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda (112); um comparador (120) configurado para calcular uma pluralidade de parâmetros de comparação, onde um parâmetro de comparação está calculado com base em uma comparação do sinal de áudio de entrada (102) e um sinal gerado de alta frequência de largura de banda (112), onde cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, está calculado com base em uma frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada (102) e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda (112) e onde o comparador (120) está configurado para determinar um parâmetro de comparação a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido; e uma interface de saida (130) configurada para prover um sinal de saida (132) para transmissão ou armazenamento, onde o sinal de saida (132) compreende uma indicação de parâmetro com base em uma frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado. em que pelo menos um dos gerador de correção (110), o comparador (120) e a interface de saida (130) compreendem uma implementação de hardware.

2. Codificador de áudio, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo um comparador de densidade de potência (430) configurado para comparar um parâmetro baseado em uma densidade de potência da banda de alta frequência de um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda (112) e uma banda de frequência referente ao sinal de áudio de entrada (102) para obter um parâmetro de densidade de potência, caracterizado por o parâmetro de densidade de potência indicar uma razão baseada na densidade de potência da banda de alta frequência do sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda (112) e da banda de frequência referente ao sinal de áudio de entrada (102) e onde a indicação de parâmetro do sinal de saida (132) está baseada no parâmetro de densidade de potência.

3. Decodificador de extensão de largura de banda (500), (600) para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda (532), com base em um sinal de áudio de entrada (502) e em um sinal de parâmetro (504), caracterizado por o sinal de parâmetro (504) compreender uma indicação de uma frequência desviada e uma indicação de parâmetro de densidade de potência, o decodificador de extensão de largura de banda compreende: um gerador de correção (510) configurado para gerar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512) que compreende uma banda de alta frequência, onde a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512), é gerada com base em um deslocamento de frequência de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada (502), onde o deslocamento de frequência está baseado em uma frequência desviada e onde o gerador de correção (510) está configurado para amplificar ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512) por meio de um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência, respectivamente; um combinador (529) configurado para combinar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512) e o sinal de áudio de entrada (502) para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda (532); e uma interface de saida (530) configurada para prover o sinal de áudio estendido de largura de banda (532); e em que pelo menos um dos gerador de correção (110), o comparador (120) e a interface de saida (130) compreendem uma implementação de hardware.

4. Decodificador de extensão de largura de banda, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o combinador (520) estar configurado para ignorar uma parte da banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512), onde a parte ignorada da banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512) compreende frequências mais baixas que uma frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada (502) .

5. Decodificador de extensão de largura de banda, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, compreendendo um decodificador central (610) configurado para gerar o sinal de áudio de entrada (502), com base em um sinal de áudio de entrada codificado (602), caracterizado por o decodificador central (610) gerar o sinal de áudio de entrada (502) com uma frequência de corte constante mais alta e onde o gerador de correção (510) está configurado para gerar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512) por meio do deslocamento da banda de frequência do sinal de áudio de entrada (502) por meio de uma frequência igual à frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada (502) acrescido da frequência desviada.

6. Decodificador de extensão de largura de banda, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 3 a 5, caracterizado por o gerador de correção (510) estar configurado para gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512) no dominio de tempo.

7. Decodificador de extensão de largura de banda, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o gerador de correção (510) estar configurado para gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512) com base em uma modulação de banda de lado único.

8. Decodificador de extensão de largura de banda (1200) para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda (532) com base em um sinal de áudio de entrada (502), compreendendo: um gerador de correção (1210) configurado para gerar, no minimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (1212) que compreende uma banda de alta frequência com base no sinal de áudio de entrada (502), caracterizado por uma frequência de corte mais baixa da banda de alta frequência de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (1212) ser mais baixa que uma frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada (502), e onde os diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda (1212) compreendem diferentes frequências dentro das bandas de alta frequência, se forem gerados sinais diferentes de alta frequência de extensão de largura de banda (1212); um comparador (1220) configurado para calcular uma pluralidade de parâmetros de comparação, onde um parâmetro de comparação é calculado com base em uma comparação do sinal de áudio de entrada (502) e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda (1212), onde cada parâmetro de comparação da pluralidade de parâmetros de comparação é calculado com base em uma frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada (502) e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda (1212), e onde o comparador (1220) está configurado para determinar um parâmetro de comparação proveniente da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinado atende um critério pré- definido; um combinador (1230) configurado para combinar o sinal de áudio de entrada (502) e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda (532), onde o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda utilizado para obter o sinal de áudio de extensão de largura de banda (532) está baseado em uma frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado; e uma interface de saida (1240) configurada para prover o sinal de áudio estendido de largura de banda (532). em que pelo menos um dos gerador de correção (110), o comparador (120) e a interface de saida (130) compreendem uma implementação de hardware.

9. Decodificador de extensão de largura de banda, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o gerador de correção (1210) estar configurado para amplificar ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (1212) por meio de um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência, respectivamente, onde uma indicação do parâmetro de densidade de potência está contida pelo sinal de áudio de entrada (502).

10. Decodificador de extensão de largura de banda, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 3 a 9, compreendendo um meio de interpolação, caracterizado por um periodo de tempo compreender uma pluralidade de fase de tempo, onde cada periodo de tempo compreende uma frequência desviada respectiva, onde o meio de interpolação está configurado para interpolar uma frequência desviada de um periodo de tempo ou uma pluralidade de frequências desviadas de diferentes periodos de tempo, para cada fase de tempo de, um periodo de tempo, para obter uma frequência desviada interpolada para cada fase de tempo.

11. Processo (700) para prover um sinal de saida usando um sinal de áudio de entrada, o processo caracterizado por: gerar (710), no minimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, sendo que um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda compreende uma banda de alta frequência, onde a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, está baseada em uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada, e onde diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda compreendem diferentes frequências dentro das respectivas bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda; calcular (720) uma pluralidade de parâmetros de comparação, onde um parâmetro de comparação está calculado com base em uma comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda, onde cada parâmetro de comparação, da pluralidade dos parâmetros de comparação, está calculado com base em uma frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda; determinar (730) um parâmetro de comparação proveniente da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinado atende um critério pré- definido; prover (740), por uma interface de saida, o sinal de saida para transmissão ou armazenamento, onde o sinal de saida compreende uma indicação de parâmetro com base em uma frequência desviada referente a uma parâmetro de comparação determinado; em que pelo menos um dos gerador de correção (110), o comparador (120) e a interface de saida (130) compreendem uma implementação de hardware.

12. Processo (800) para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda com base em um sinal de áudio de entrada e um sinal de parâmetro, caracterizado por o sinal de parâmetro compreender uma indicação da frequência desviada e uma indicação de um parâmetro de densidade de potência, processo compreendendo: gerar (810) um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda que compreende uma banda de alta frequência, onde a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, é gerada com base no deslocamento de frequência de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada, onde o deslocamento de frequência está baseado na frequência desviada; amplificar (820) ou atenuar, por um amplificador ou atenuador, a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda por um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência; combinar (830) o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio estendido de largura de banda; e prover (840) o sinal de áudio estendido de largura de banda; em que pelo menos um dos gerador de correção (110), o comparador (120) e a interface de saída (130) compreendem uma implementação de hardware.

13. Processo (1300) para prover um sinal de áudio estendido de largura de banda, com base em um sinal de áudio de entrada, o processo é caracterizado por: gerar (1310), no mínimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda que compreende uma banda de alta frequência no sinal de áudio de entrada, onde uma frequência de corte mais baixa da banda de alta frequência de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda é mais baixa que uma frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada, e onde diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda compreendem diferentes frequências dentro das respectivas bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda; calcular (1320) uma pluralidade de parâmetros de comparação, onde um parâmetro de comparação é calculado com base em uma comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda, onde cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetro de comparação, é calculado com base em uma frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de extensão de frequência de largura de banda; determinar (1330) um parâmetro de comparação a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinado atende um critério pré- definido; combinar (1340) o sinal de áudio de entrada e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda, onde o sinal estendido de alta frequência de extensão de largura de banda, utilizado para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda, está baseado em uma frequência desviada referente ao parâmetro de compensação determinado; e prover (1350) o sinal de áudio estendido de largura de banda; em que pelo menos um dos gerador de correção (110), o comparador (120) e a interface de saida (130) compreendem uma implementação de hardware.

14. Midia de armazenamento não transitória tendo gravada instruções para execução em um computador caracterizada por compreender instruções para executar um método para fornecer um sinal de saida usando um sinal de áudio de entrada, em que o método compreende: gerar pelo menos um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, em que um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda compreende uma banda de alta frequência, em que a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda é baseada em uma banda de baixa frequência da entrada sinal de áudio e em que sinais de alta frequência de extensão de largura de banda diferentes compreendem diferentes frequências dentro de suas bandas de alta frequência, se sinais de alta frequência de extensão de largura de banda diferentes são gerados; calcular uma pluralidade de parâmetros de comparação, em que um parâmetro de comparação é calculado com base em uma comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda gerada, em que cada parâmetro de comparação da pluralidade de parâmetros de comparação é calculado com base em uma frequência de deslocamento diferente entre o sinal de áudio de entrada e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda gerada; determinar um parâmetro de comparação a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, em que o parâmetro de comparação determinado atende a um critério predefinido; e prover o sinal de saida para transmissão ou armazenamento, em que o sinal de saida compreende uma indicação de parâmetro com base em uma frequência de deslocamento correspondente ao parâmetro de comparação determinado, quando o programa de computador é executado em um computador ou em um microcontrolador.

15. Midia de armazenamento não transitória tendo gravada instruções para execução em um computador caracterizada por compreender instruções para executar um método para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda com base em um sinal de áudio de entrada e um sinal de parâmetro, em que o sinal de parâmetro compreende uma indicação de um deslocamento frequência e uma indicação de um parâmetro de densidade de potência, em que o método compreende: gerar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda compreendendo uma banda de alta frequência, em que a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda é gerada com base no desvio de frequência de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada, em que o desvio de frequência é com base na frequência de deslocamento; Amplificar ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência da extensão de largura de banda por um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência; combinar o sinal de alta frequência da extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada para adquirir um sinal de áudio estendido de largura de banda; e prover o sinal de áudio estendido da largura de banda, quando o programa de computador é executado em um computador ou em um microcontrolador.

16. Midia de armazenamento não transitória tendo gravada instruções para execução em um computador caracterizada por compreender instruções para executar um método para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda com base em um sinal de áudio de entrada, em que o método compreende: gerar pelo menos um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda compreendendo uma banda de alta frequência com base no sinal de áudio de entrada, em que uma frequência de corte mais baixa da banda de alta frequência de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda é menor que uma frequência de corte superior de o sinal de áudio de entrada e em que sinais de alta frequência de extensão de largura de banda diferentes compreendem diferentes frequências dentro de suas bandas de alta frequência, se sinais de alta frequência de extensão de larqura de banda diferentes são gerados; calcular uma pluralidade de parâmetros de comparação, em que um parâmetro de comparação é calculado com base em uma comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda gerada, em que cada parâmetro de comparação da pluralidade de parâmetros de comparação é calculado com base em uma frequência de deslocamento diferente entre o sinal de áudio de entrada e um sinal de frequência de extensão de largura de banda gerada; determinar um parâmetro de comparação a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, em que o parâmetro de comparação determinado atende a um critério predefinido; combinar o sinal de áudio de entrada e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda para adquirir o sinal de áudio estendido de largura de banda, em que o sinal de alta frequência estendida de largura de banda usado para adquirir o sinal de áudio estendido de largura de banda é baseado em uma frequência de deslocamento correspondente ao parâmetro de compensação determinado; e prover o sinal de áudio estendido da largura de banda, quando o programa de computador é executado em um computador ou em um microcontrolador.