CN101868823B - 高频插值装置和高频插值方法 - Google Patents
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Abstract
可以在不增加上采样处理中的采样速度(采样频率)的情况下、根据再现音乐生成频率特性的频谱以连续方式显现的插值信号。一种高频插值装置(1)包括：带宽判断部件(2)，用于根据音频信号的频率特性，将所述音频信号的带宽类型判断为针对各带宽预先设置的频带判断值；以及插值信号生成部件(3)，用于根据所述频带判断值选择高通滤波器的滤波器系数，通过使用具有所选择的滤波器系数的高通滤波器进行所述音频信号的滤波，并且生成针对所述音频信号的高频插值信号。
Description
技术领域
本发明涉及高频插值装置和高频插值方法，并且更具体地，涉及能够根据音频信号的频带生成适当的高频插值信号的高频插值装置和高频插值方法。
背景技术
如今，广泛应用使用CD播放器或DVD播放器等的再现装置来输出CD或DVD等的记录介质中所记录的音乐信息的数字音频设备。由于在这种数字音频设备中将音乐信息作为数字信息记录在CD等的记录介质中，因此可以防止重复的再现/记录操作所伴有的音乐质量劣化，从而使得用户可以总是享受高质量音乐。然而，这种记录介质中所记录的一般的数字信息(音乐信息)局限于通常由人耳能够感知到的频率范围内的信息，并且高于预定频率的高频音乐信息被删除。
例如，认为通常由人耳能够感知到的频率是20Hz～20kHz。音乐CD所使用的采样频率是44.1kHz，并且由该CD能够再现的频率范围是20kHz以下。如上所述，在CD等的记录介质中，频率比由人耳能够感知到的频率(20kHz)高的音乐信息被删除。
然而，人耳可以将高于20kHz的高频分量感知为音色的差异。因此，许多用户表示与从传统的模拟/音频设备输出的声音相比较，从高频分量被截除的数字音频设备输出的声音的丰富度或穿透力较差。因而，如今提出了用于在数字音频设备中要再现的音乐中插值高频音频信号、从而提高听众的满足感的方法(例如，参见专利文献1)。
专利文献1所公开的高频插值装置在高频受限的音频信号 中对预定上限频率进行上采样，即对该信号的中央应用零阶插值，然后进行低通滤波处理从而去除高频信号以进行下采样。此外，高频插值装置进行包络处理(envelope processing)，以允许音频信号具有规定特性，由此实现高频插值。
应用这种高频插值使得能够消除声音再现时高频范围不足的感觉。
专利文献1：日本特开平9-23127(第2-3页，图2)
发明内容
发明要解决的问题
然而，在以上高频插值装置中对音频信号的预定上限频率进行上采样，使得采样频率(采样速度)变为两倍以上。例如，在采样频率被设置为44.1kHz的音乐CD的情况下，上采样频率变为两倍88.2kHz。在采样频率被设置为96kHz的音乐DVD的情况下，上采样频率变为两倍192kHz。当如上所述对高频范围进行上采样处理时，高频插值装置的处理负荷增大，由此使得难以平滑地执行高频插值处理，并且增加了高频插值设备的成本。
此外，频带已被限制的音频信号的有效带宽或频率级根据音频源的类型或者该音频源的开头、末尾或高潮部分的再现位置而时刻变化。然而，高频插值装置没有考虑这种变化。因此，当使用上述高频插值装置来实际进行高频插值时，频率特性的频谱可能不连续，导致插值效果降低。
考虑到以上问题而作出了本发明，并且本发明的目的是提供能够在不使上采样处理时的采样速度(采样频率)增大的情况下、根据再现音乐生成频率特性的频谱以连续方式显现的插值信号的高频插值装置。
用于解决问题的方案
为了解决以上问题，根据本发明的一个方面，提供了一种高频插值装置，包括：频带判断部件，用于根据音频信号的频率特性，将所述音频信号的带宽类型判断为针对各带宽预先设置的频带判断值；以及插值信号生成部件，用于根据所述频带判断值选择高通滤波器的滤波器系数，通过使用具有所选择的滤波器系数的高通滤波器进行所述音频信号的滤波，并且生成针对所述音频信号的高频插值信号。
此外，根据本发明的另一方面，提供了一种高频插值方法，包括以下步骤：频带判断步骤，其中，频带判断部件根据音频信号的频带特性，将所述音频信号的带宽类型判断为针对各带宽预先设置的频带判断值；以及插值信号生成步骤，其中，插值信号生成部件根据所述频带判断值选择高通滤波器的滤波器系数，通过使用具有所选择的滤波器系数的高通滤波器进行所述音频信号的滤波，并且生成针对所述音频信号的高频插值信号。
根据本发明的高频插值装置和高频插值方法，基于频带判断值来选择高通滤波器的滤波器系数，然后使用具有所选择的滤波器系数的高通滤波器进行音频信号的滤波，之后生成针对该音频信号的高频插值信号，由此可以根据音频信号的带宽调整要生成的高频插值信号，并且可以根据音频信号的带宽生成最佳的高频插值信号。因而，可以生成音频信号的频率特性的频谱以连续方式显现的插值信号。此外，可以在没有不协调感的情况下向要再现的音频信号添加声音的丰富度或穿透力，由此提高听众的满足感。
本发明的高频插值装置还可以包括频率转换部，所述频率转换部件用于根据由所述频带判断部件判断出的所述频带判断值，对由所述插值信号生成部件生成的高频插值信号进行频率 转换。
本发明的高频插值方法还可以包括频率转换步骤，其中，频率转换部件根据在所述频带判断步骤中判断出的所述频带判断值，对在所述插值信号生成步骤中生成的高频插值信号进行频率转换。
如上所述，根据本发明的高频插值装置和高频插值方法，根据频带判断值进行插值信号的频率转换，这使得可以根据音频信号的频率级来调整插值信号。因而，可以生成音频信号的频率特性的频谱在频率级方面以连续方式显现的插值信号，并且可以在没有不协调感的情况下向要再现的音频信号添加声音的丰富度或穿透力，由此提高听众的满足感。
此外，在所述高频插值装置中，所述插值信号生成部件可以包括：下采样部件，用于对由所述高通滤波器已进行了所述音频信号的滤波的信号进行下采样处理；上采样部件，用于对已进行了所述下采样处理的信号进行上采样处理；以及减法处理部件，用于从已进行了所述上采样处理的信号减去由所述高通滤波器已进行了所述音频信号的滤波的信号。
此外，在所述高频插值方法中，所述插值信号生成步骤可以包括以下步骤：下采样步骤，其中，下采样部件对由所述高通滤波器已进行了所述音频信号的滤波的信号进行下采样处理；上采样步骤，其中，上采样部件对已进行了所述下采样处理的信号进行上采样处理；以及减法处理步骤，其中，减法处理部件从已进行了所述上采样处理的信号减去由所述高通滤波器已进行了所述音频信号的滤波的信号。
根据本发明的高频插值装置和高频插值方法，进行下采样处理和上采样处理的信号的采样速度(频率)不会增大至原始音频信号的采样速度(频率)的整数倍，由此抑制了处理负荷。
发明的效果
根据本发明的高频插值装置和高频插值方法，可以根据音频信号的带宽来校正/调整插值信号的频带和频率级，从而使得可以生成音频信号的频率特性的频谱以连续方式显现的插值信号。因而，可以在没有不协调感的情况下为要再现的高频带插值后的音频信号增添声音的丰富度或穿透力，由此提高听众的满足感。
此外，对采样速度(频率)与音频信号的采样速度(频率)相同的信号应用下采样处理和上采样处理以生成插值信号，由此抑制生成插值信号时的处理负荷。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的高频插值装置的示意结构的框图。
图2是示出根据本实施例的频率分析部的示意结构的框图。
图3的(a)和(b)是示出根据本实施例的FFT部和阈值检测部的操作的示例的图，其中，图3的(a)示出在将粉红噪声设置为音频信号的情况下的操作的示例，并且图3的(b)示出在将音乐设置为音频信号的情况下的操作的示例。
图4是示出根据本实施例的频带判断部判断频带判断值所使用的、通过频带分割所获得的带宽的表。
图5是示出随频率的倾斜而变化的偏移量的图。
图6的(a)示出最大值被保持的图3(a)的粉红噪声的频率特性、以及根据频率的倾斜计算出的一阶回归分析曲线的示例，并且图6的(b)示出最大值被保持的图3(b)的音乐的频率特性、以及根据频率的倾斜计算出的一阶回归分析曲线的示例。
图7是示出根据本实施例的插值信号生成部的示意结构的框图。
图8是示出在根据本实施例的滤波器系数表部中、基于HPF频带判断值选择滤波器系数的对应关系的表。
图9是示出具有图8的表2所示的滤波器系数的高通滤波器的滤波器特性的图。
图10是示出根据本实施例的采样转换部的示意结构的框图。
图11的(a)示出由HPF部已进行了滤波的音频信号的频率特性，并且图11的(b)示出通过对图11(a)所示的音频信号应用下采样处理所获得的信号的频率特性。
图12的(a)示出通过对从由增益校正部进行的增益校正所产生的信号应用上采样处理所获得的信号的频率特性，并且图12的(b)示出通过对已进行了上采样处理的信号应用减法处理所获得的信号的频率特性。
图13是示出根据本实施例的频率转换部的示意结构的框图。
图14是示出根据本实施例的正弦波生成部根据频带判断值生成的正弦波频率及其相位之间的关系的表。
图15的(a)示出在高频插值装置对频带为15kHz的粉红噪声应用插值处理之前的音频信号的频率特性，并且图15的(b)示出在高频插值装置已应用高频插值处理之后的音频信号的频率特性。
图16的(a)示出在高频插值装置对频带为15kHz的音乐应用插值处理之前的音频信号的频率特性，并且图16的(b)示出在高频插值装置已应用高频插值处理之后的音频信号的频率特性。
图17的(a)示出在高频插值装置对频带为10kHz的音乐应用插值处理之前的音频信号的频率特性，并且图17的(b)示出在高频插值装置已应用高频插值处理之后的音频信号的频率特性。
附图标记说明
1 高频插值装置
2 频率分析部
3 插值信号生成部(插值信号生成部件)
4 频率转换部(频率转换部件)
5 延迟部
6 加法部
8 FFT部
9 阈值检测部
10 多数确定部
11 频带判断部(频带判断部件)
12 截止频率计算部
15 滤波器系数表部
16 HPF部
17 采样转换部
20 下采样部(下采样部件)
21 增益校正部
22 上采样部(上采样部件)
23 减法处理部(减法处理部件)
25 希尔伯特(Hilbert)变换部
26 延迟部
27 正弦波生成部
28、29 乘法处理部
30 减法处理部
具体实施方式
以下将参考附图来详细说明根据本发明的高频插值装置。
图1是示出根据本发明的高频插值装置的示意结构的框图。如图1所示，高频插值装置1包括频率分析部2、插值信号生成部(插值信号生成部件)3、频率转换部(频率转换部件)4、延迟部5和加法部6。
可以由适用于一般的数字信号处理的微处理器来实现构成高频插值装置1的频率分析部2(包括后面要说明的频带判断部和截止频率部)、插值信号生成部3(包括后面要说明的采样转换部)和频率转换部4等的功能。更具体地，可以将高频插值装置1作为一般的数字信号处理器来实现。可选地，通用型中央处理单元可以根据程序来执行频率分析部2、插值信号生成部3和频率转换部4等的功能(即，中央处理单元可以实现功能块)。
高频插值装置1向CD或DVD中所存储的、高频声学数据已被截除的音频信号添加高频插值信号，从而增强声音的丰富度或穿透力。
更具体地，频率分析部2分析所输入的音频信号的频率，插值信号生成部3根据分析得到的频率生成高频插值信号，并且频率转换部4考虑该音频信号的频带对所生成的插值信号进行频率转换。之后，将由此产生的插值信号与音频信号合成，由此生成已进行了高频插值的音频信号。
图2是示出频率分析部2的示意结构的框图。频率分析部2分析音频信号以基于频带判断值判断该音频信号所属于的频带，并对该频带判断值应用偏移处理以计算HPF频带判断值。
如图2所示，频率分析部2包括FFT部8、阈值检测部9、多数确定部10、频带判断部(频带判断部件)11和截止频率计算部12。
FFT部8以预定间隔对音频信号进行快速傅立叶(Fourier)变换(即，FFT计算)。通过快速傅立叶变换使音频信号变换至频域。 FFT部8进行快速傅立叶变换以使音频信号变换至频域，同时进行平均化处理和分贝转换。FFT部8在进行以上处理之后，针对各FFT样本进行最大值保持处理。
阈值检测部9基于由FFT部8计算出的音频信号的频率特性，计算中低频带分量的信号级和高频带分量的信号级。然后，阈值检测部9基于计算出的中低频带分量的信号级和高频带分量的信号级，将这两个信号级之间的中间值设置为阈值，并基于该阈值检测音频信号的带宽。
在中低频带分量和高频带分量的信号级之间的差小、并且高频带分量的信号级高于预定级的情况下，判断为阈值检测部9不能够检测到阈值，并且不进行高频插值装置中的高频插值处理。
图3(a)和3(b)是示出FFT部8和阈值检测部9的操作的示例的图。图3(a)示出在将采样速度(频率)为48kHz并且带宽为15kHz的粉红噪声设置为音频信号的情况下的操作的示例。图3(b)示出在将采样速度和带宽与图3(a)所示的粉红噪声的采样速度和带宽相同的音乐设置为音频信号的情况下的操作的示例。
例如，在FFT部8中的快速傅立叶变换处理中，将FFT长度设置为256个样本，将进行平均化的帧数设置为4帧，并且将保持最大值的帧数设置为16帧。这里，1帧与等于FFT长度的一半的128个样本的长度相对应。
在阈值检测部9中，将中低频带分量的信号级设置为10kHz以下，并且将高频带分量的信号级设置为20kHz以上。对于来自FFT部8的输出的FFT采样点，中低频带分量的信号级与53个点以下的级相对应，并且高频带分量的信号级与107个点以上的级相对应。在上述设置中，将粉红噪声中的阈值设置为-56dB(参 考图3(a))，将音乐中的阈值设置为-81dB(参考图3(b))，并且在粉红噪声和音乐这两者的情况下检测到的FFT采样点中的带宽是82个点。
多数确定部10在从阈值检测部9输出的带宽的检测值中，通过多数决定法以1帧间隔(即，如上所述，在本实施例中为128个样本的间隔)判断最佳检测值。在将要判断的检测值的数量设置为例如“4”、并且检测到“82”、“79”、“82”和“81”这四个值作为带宽的检测值的情况下，将作为最频繁检测到的值的“82”确定为最佳检测值。尽管在本实施例中作为例子将要判断的检测值的数量设置为4，但该数量不限于4，并且可以小于4或大于4。
注意，由FFT部8以组合方式进行平均化处理和最大值保持处理，由此提高多数确定部10中带宽的检测精度。
频带判断部11将由多数确定部10所确定的带宽所属于的频带判断为频带判断值。在本实施例中，如图4的表1所示，频带被分割成间隔为1.0kHz的9个范围以进行频带判断。在图3(a)和3(b)所示的粉红噪声和音乐这两者的情况下，FFT采样点是82个点，使得基于表1获得频带判断值为“7”。
截止频率计算部12使用一阶回归分析来计算FFT部8中最大值被保持的音频信号的频率的倾斜。
随后，截止频率计算部12基于使用一阶回归分析计算出的频率的倾斜，对由频带判断部11判断出的频带判断值进行偏移处理，以计算HPF频带判断值。
图5是示出随频率的倾斜而变化的偏移量的图。如图5所示，在频率无倾斜的情况下(在频率平直的情况下)、或者在高频带分量的值高于低频带分量的值的情况下，偏移量为0。在高频带分量的值低于低频带分量的值的情况下，随着频率的倾斜在负方向上变大，偏移量增加。作为在回归分析中要分析的频带的 上限，设置由多数确定部10所获得的频带的检测值。
图6(a)示出最大值被保持的图3(a)的粉红噪声的频率特性、以及根据频率的倾斜计算出的一阶回归分析曲线的示例。图6(b)示出最大值被保持的图3(b)的音乐的频率特性、以及根据频率的倾斜计算出的一阶回归分析曲线的示例。图6(a)所示的粉红噪声的频率特性比较平直，使得偏移量为0。另一方面，在图6(b)所示的音乐的频率特性中，高频带分量的值低于低频带分量的值，使得根据图5的倾斜获得1作为偏移量。
接着，将说明插值信号生成部3。插值信号生成部3基于所输入的音频信号生成最佳插值信号。如图7所示，插值信号生成部3包括滤波器系数表部15、HPF部16和采样转换部17。
滤波器系数表部15基于由截止频率计算部12计算出的HPF频带判断值，选择在HPF部16中应用的滤波器系数。更具体地，如图8的表2所示，滤波器系数表部15根据HPF频带判断值，从确定4kHz～16kHz的截止频率的多个滤波器系数中选择滤波器系数。
图9是示出与各个滤波器系数相对应的高通滤波器(HPF)的滤波器特性的图。图9所示的高通滤波器是使用布拉克曼(Black-man)窗口的32抽头的FIR滤波器，其中，以1kHz的间隔设置4kHz～16kHz的截止频率。
在图8的表2中，示出HPF频带判断值1～13。即，图8的表2中的HPF频带判断值的数量大于示出频带判断值1～9的图4的表1所示的频带判断值的数量。即，如上所述，向频带判断值增加偏移值，由此增加要判断的HPF频带的数量。
例如，图6(a)所示的粉红噪声的频率特性比较平直，使得偏移量为0；另一方面，在图6(b)所示的音乐的频率特性中，高频带分量的值低于低频带分量的值，使得根据图5的倾斜获得1 作为偏移量。因此，在频带判断部11的频带判断值为7的情况下，粉红噪声的HPF频带判断值为7，并且由于增加了偏移量1，因此音乐的HPF频带判断值为8。
HPF部16使用具有由滤波器系数表部15所选择的滤波器系数的高通滤波器(参见图9)对音频信号进行滤波。通过由HPF部所进行的滤波，该音频信号的低频信号分量被限制。
采样转换部17基于由HPF部16已进行了滤波的音频信号生成插值信号。图10是示出采样转换部17的示意结构的框图。采样转换部17包括下采样部(下采样部件)20、增益校正部21、上采样部(上采样部件)22和减法处理部(减法处理部件)23。
由下采样部20对由HPF部16已进行了滤波的音频信号进行下采样处理，然后由增益校正部21对其进行增益校正，最终由上采样部22对其进行上采样。然后，由减法处理部23对进行了上采样处理的音频信号与没有进行由下采样部20、增益校正部21和上采样部22所进行的处理的音频信号进行减法处理，由此生成插值信号。由此生成的插值信号用作所输入的音频信号的镜像信号。
图11(a)、11(b)、12(a)和12(b)是各自示出在由采样转换部17对由HPF部16以15kHz的带宽已进行了滤波(使用高通滤波器的滤波)的白噪声进行处理的情况下的频率特性的变化的图。
图11(a)示出由HPF部16已进行了滤波的音频信号的频率特性。图11(b)示出通过下采样部20对图11(a)所示的音频信号应用下采样处理所获得的信号的频率特性。图12(a)示出通过上采样部22对从由增益校正部21进行的增益校正所产生的信号应用上采样处理所获得的信号的频率特性。图12(b)示出通过减法处理部23在(未进行任何处理的)音频信号和已进行了上采样处理的信号之间应用减法处理所获得的信号的频率特性。
作为由采样转换部17进行的下采样处理和上采样处理的结果，将混叠(aliasing)与所输入的音频信号合成。然而，通过对所输入的音频信号应用减法，最终仅剩余混叠(镜像信号)。本实施例的高频插值装置1的采样转换部17在没有增加音频信号的采样速度(采样频率)的情况下生成插值信号，由此防止在传统的高频插值装置中已观察到的处理负荷增加。
接着，将说明频率转换部4。频率转换部4根据音频信号对由插值信号生成部3所生成的插值信号进行频率调整(频率转换)。如图13所示，频率转换部4包括希尔伯特变换部25、延迟部26、正弦波生成部27、乘法处理部28和29、以及减法处理部30。
希尔伯特变换部25和延迟部26生成相对于由采样转换部17所生成的插值信号、相位偏移了90度和0度的插值信号。例如，在希尔伯特变换部25中使用30抽头的FIR(Finite ImpulseResponse，有限冲激响应)滤波器的情况下，延迟部26设置与15个样本相对应的延迟。
正弦波生成部27根据由频带分析部2的频带判断部11判断出的频带判断值，生成相位为0度和90度的正弦波。图14的表3示出与频带判断值相对应的正弦波频率及其相位之间的关系。
以作为在频带判断部11中设置的间隔的两倍的2kHz的间隔来分割表3所示的正弦波频率。正弦波频率与插值信号的频率转换量相对应。在表3中，在将第6频带至第8频带其中之一判断为频带判断值的情况下，正弦波生成部27向高频侧进行2kHz～6kHz的频率转换。更具体地，正弦波生成部27针对从延迟部26输出的0度相位的插值信号，(从图13所示的正弦波生成部27的A)输出0度相位的正弦波，以使乘法处理部28进行乘法处理。此外，正弦波生成部27针对从希尔伯特变换部25输出的 90度相位的插值信号，(从图13所示的正弦波生成部27的B)输出90度相位的正向波，以使乘法处理部29进行乘法处理。
在将第2频带至第4频带其中之一判断为频带判断值的情况下，正弦波生成部27反转第6频带至第8频带的相位，以向负侧即低频侧进行2kHz～6kHz的频率转换。更具体地，正弦波生成部27针对从延迟部26输出的0度相位的插值信号，(从图13所示的正弦波生成部27的A)输出90度相位的正弦波，以使乘法处理部28进行乘法处理。此外，正弦波生成部27针对从希尔伯特变换部25输出的90度相位的插值信号，(从图13所示的正弦波生成部27的B)输出0度相位的正弦波，以使乘法处理部29进行乘法处理。
在将第5频带判断为频带判断值的情况下，正弦波生成部27针对从延迟部26输出的0度相位的插值信号，(从图13所示的正弦波生成部27的A)输出1，并且针对从希尔伯特变换部25输出的90度相位的插值信号，(从图13所示的正弦波生成部27的B)输出0。在这种情况下，不进行插值信号的频率转换。
在将第1频带和第9频带其中之一判断为频带判断值的情况下，正弦波生成部27针对从延迟部26输出的0度相位的插值信号和从希尔伯特变换部25输出的90度相位的插值信号，输出0，因此不使用该插值信号进行高频插值。由正弦波生成部27选择第1频带和第9频带其中之一的情况是音频信号的频带不存在于假定范围内的情况，这与本实施例中频带低于9.5kHz或高于16.5kHz(参考图4的表1所示的频率范围)的情况相对应。此外，音频信号的频带不存在于假定范围内的情况还与阈值检测部9不能够检测到带宽的情况相对应。
由减法处理部30对在乘法处理部28和29中由此计算出的插值信号进行减法，从而得到实现了频率转换并且不具有混叠的 高频插值信号。
然后，如图1所示，在加法部6中将在频率转换部4中生成的高频插值信号和原始音频信号合成，由此生成高频带分量被插值的音频信号(原始音频信号+高频插值信号)。注意，由延迟部5对原始音频信号设置延迟处理。这校正了高频插值处理所伴有的延迟。
图15～17是示出由本实施例的高频插值装置所实现的高频插值的效果的图。图15(a)示出在高频插值装置1对频带为15kHz的粉红噪声应用插值处理之前的音频信号的频率特性。图15(b)示出在高频插值装置1已应用高频插值处理之后的音频信号的频率特性。图16(a)示出在高频插值装置1对频带为15kHz的音乐应用插值处理之前的音频信号的频率特性。图16(b)示出在高频插值装置1已应用高频插值处理之后的音频信号的频率特性。图17(a)示出在高频插值装置1对频带为10kHz的音乐应用插值处理之前的音频信号的频率特性。图17(b)示出在高频插值装置1已应用高频插值处理之后的音频信号的频率特性。
如图15～17所示，通过使用高频插值装置1进行高频插值处理，可以在不依赖于音频源(音频信号)的带宽或频率级的情况下(或者，根据原始音频信号在最佳状态下)，向原始音频信号添加(插值)频率特性的频谱以连续方式显现的插值信号。利用高频分量被插值的音频信号，可以允许听众享受音乐的丰富度或穿透力。
如上所述，在本实施例的高频插值装置1中，插值信号生成部的采样转换部17以组合方式进行下采样处理、上采样处理和减法处理，由此在不增加音频信号的采样速度(采样频率)的情况下生成插值信号。
特别地，基于频率分析部2中的音频信号的带宽进行频带的 判断，然后使用与判断出的频带相对应的滤波器向该音频信号应用滤波，之后进行采样转换部17的处理，由此可以生成频率已被调整至最佳值的插值信号。
此外，在频率转换部4中根据判断出的频带进行频率转换，这使得可以根据频率级来调整插值信号。因而，所生成的插值信号可被最佳地调整至音频信号的带宽/频率级，从而允许生成音频信号的频率特性的频谱以连续方式显现的插值信号。
尽管已经参考附图示出并说明了本发明，然而本发明的高频插值装置不限于以上实施例。对于本领域的技术人员而言显而易见，可以如这里所述对本发明进行均未背离本发明的精神的多个变形或改变。因此，所有这些变形和改变都应当被看作为在本发明的范围内。
Claims (4)
1.一种高频插值装置，包括：
频带判断部件，用于根据音频信号的频率特性，将所述音频信号的带宽类型判断为针对各带宽预先设置的频带判断值；以及
插值信号生成部件，用于根据所述频带判断值选择高通滤波器的滤波器系数，通过使用具有所选择的滤波器系数的高通滤波器进行所述音频信号的滤波，并且生成针对所述音频信号的高频插值信号，
其中，所述插值信号生成部件包括：
下采样部件，用于对由所述高通滤波器已进行了所述音频信号的滤波的信号进行下采样处理；
上采样部件，用于对已进行了所述下采样处理的信号进行上采样处理；以及
减法处理部件，用于从已进行了所述上采样处理的信号减去由所述高通滤波器已进行了所述音频信号的滤波的信号，从而生成针对所述音频信号的高频插值信号。
2.根据权利要求1所述的高频插值装置，其特征在于，还包括频率转换部件，所述频率转换部件用于根据由所述频带判断部件判断出的所述频带判断值，对由所述插值信号生成部件生成的高频插值信号进行频率转换。
3.一种高频插值方法，包括以下步骤：
频带判断步骤，其中，频带判断部件根据音频信号的频带特性，将所述音频信号的带宽类型判断为针对各带宽预先设置的频带判断值；以及
插值信号生成步骤，其中，插值信号生成部件根据所述频带判断值选择高通滤波器的滤波器系数，通过使用具有所选择的滤波器系数的高通滤波器进行所述音频信号的滤波，并且生成针对所述音频信号的高频插值信号，
其中，所述插值信号生成步骤包括以下步骤：
下采样步骤，其中，下采样部件对由所述高通滤波器已进行了所述音频信号的滤波的信号进行下采样处理；
上采样步骤，其中，上采样部件对已进行了所述下采样处理的信号进行上采样处理；以及
减法处理步骤，其中，减法处理部件从已进行了所述上采样处理的信号减去由所述高通滤波器已进行了所述音频信号的滤波的信号，从而生成针对所述音频信号的高频插值信号。
4.根据权利要求3所述的高频插值方法，其特征在于，还包括频率转换步骤，其中，频率转换部件根据在所述频带判断步骤中判断出的所述频带判断值，对在所述插值信号生成步骤中生成的高频插值信号进行频率转换。
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| CN102074241B (zh) * | 2011-01-07 | 2012-03-28 | 蔡镇滨 | 一种通过快速声音波形修复实现声音还原的方法 |
| US9093120B2 (en) * | 2011-02-10 | 2015-07-28 | Yahoo! Inc. | Audio fingerprint extraction by scaling in time and resampling |
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| JP2013073230A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Renesas Electronics Corp | オーディオ符号化装置 |
| US9236064B2 (en) | 2012-02-15 | 2016-01-12 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Sample rate converter with automatic anti-aliasing filter |
| JP6305694B2 (ja) * | 2013-05-31 | 2018-04-04 | クラリオン株式会社 | 信号処理装置及び信号処理方法 |
| CN105531762B (zh) | 2013-09-19 | 2019-10-01 | 索尼公司 | 编码装置和方法、解码装置和方法以及程序 |
| CA3162763A1 (en) | 2013-12-27 | 2015-07-02 | Sony Corporation | Decoding apparatus and method, and program |
| KR102340151B1 (ko) * | 2014-01-07 | 2021-12-17 | 하만인터내셔날인더스트리스인코포레이티드 | 신호 품질-기반 압축 오디오 신호 향상 및 보상 |
| JP6401521B2 (ja) | 2014-07-04 | 2018-10-10 | クラリオン株式会社 | 信号処理装置及び信号処理方法 |
| US10586553B2 (en) | 2015-09-25 | 2020-03-10 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Processing high-definition audio data |
| JP6210338B2 (ja) * | 2015-12-28 | 2017-10-11 | ソニー株式会社 | 信号処理装置および方法、並びにプログラム |
| JP6621709B2 (ja) * | 2016-05-26 | 2019-12-18 | アルパイン株式会社 | 音声処理装置、音声処理方法及びコンピュータプログラム |
| JP6439843B2 (ja) * | 2017-09-14 | 2018-12-19 | ソニー株式会社 | 信号処理装置および方法、並びにプログラム |
| JP6506424B2 (ja) * | 2018-01-12 | 2019-04-24 | パイオニア株式会社 | 音響装置、欠落帯域推定装置、信号処理方法及び周波数帯域推定装置 |
| CN109243485B (zh) * | 2018-09-13 | 2021-08-13 | 广州酷狗计算机科技有限公司 | 恢复高频信号的方法和装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1828756A (zh) * | 2005-02-28 | 2006-09-06 | 三洋电机株式会社 | 高频插补装置及再生装置 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0923127A (ja) | 1995-07-10 | 1997-01-21 | Fujitsu Ten Ltd | 可聴音声信号の高域補償装置および方法 |
| SE9903553D0 (sv) * | 1999-01-27 | 1999-10-01 | Lars Liljeryd | Enhancing percepptual performance of SBR and related coding methods by adaptive noise addition (ANA) and noise substitution limiting (NSL) |
| US6865430B1 (en) * | 1999-09-10 | 2005-03-08 | David W. Runton | Method and apparatus for the distribution and enhancement of digital compressed audio |
| WO2003019534A1 (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Bandwidth extension of a sound signal |
| EP1451812B1 (en) | 2001-11-23 | 2006-06-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Audio signal bandwidth extension |
| JP2006243041A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Yutaka Yamamoto | 高域補間装置及び再生装置 |
| JP4627548B2 (ja) * | 2005-09-08 | 2011-02-09 | パイオニア株式会社 | 帯域拡張装置、帯域拡張方法および帯域拡張プログラム |
| JP5034228B2 (ja) * | 2005-11-30 | 2012-09-26 | 株式会社Ｊｖｃケンウッド | 補間装置、音再生装置、補間方法および補間プログラム |
| JP4882383B2 (ja) | 2006-01-18 | 2012-02-22 | ヤマハ株式会社 | オーディオ信号の帯域拡張装置 |
| JP2010145426A (ja) * | 2007-04-03 | 2010-07-01 | Panasonic Corp | オーディオ帯域拡張装置 |
| JP2009086018A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 音楽再生回路 |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1828756A (zh) * | 2005-02-28 | 2006-09-06 | 三洋电机株式会社 | 高频插补装置及再生装置 |
Non-Patent Citations (2)
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| JP特开平9-23127A 1997.01.21 |
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