DE60110796T2

DE60110796T2 - Frequenzinterpolationseinrichtung und frequenzinterpolationsverfahren

Info

Publication number: DE60110796T2
Application number: DE60110796T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Sato
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: DE1298643T1; EP1503371A1; EP1298643A4; EP1298643B1; DE60122397T2; EP1503371B1; DE60110796D1; DE60122397D1; US6836739B2; AU2001262748A1; US20030125889A1; DE04017341T1; WO2001097212A1; EP1298643A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Frequenzinterpolationsgerät und ein Frequenzinterpolationsverfahren, die in der Lage sind, die Spektralverteilung eines bandbegrenzten Signals zu verbessern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Verteilung von Daten im MPEG1-Audiolayer-3-Format (MP3-Format) und die Verteilung von Musik und dergleichen durch Frequenzmodulations-Ausstrahlung (FM-Rundfunk), Fernsehton-Multiplex-Ausstrahlung und andere Verfahren sind heutzutage weit verbreitet. Diese Verfahren beseitigen im Allgemeinen Frequenzanteile von etwa 15 kHz oder darüber von Musik und dergleichen, um eine Zunahme der Datenmenge und eine Ausweitung einer belegten Bandbreite zu vermeiden, die von einem übermäßig breiten Band verursacht würde. Epps et al. beschreiben in „A New Technique for Wideband Enhancement of Coded Narrowband Speech", IEEE Workshop on Speech Coding 1999, S. 174–176, einen Ansatz, der auf einem Schmalband-Codelexikon und entsprechenden Breitbandhüllen basiert.
Musik und dergleichen, deren Frequenzanteile bei einer vorher festgelegten Frequenz oder höher entfernt sind, weist im Allgemeinen eine schlechte Klangqualität auf. Signale, die die entfernten Frequenzanteile substituieren, werden addiert, um die Klangqualität zu verbessern, wie in JP-A-7093900 beschrieben.
Gemäß dem Ansatz, der in JP-A-7093900 beschrieben ist, durchläuft ein digitales PCM-Audiosignal einen Tiefpass, und dessen Ausgangssignal wird mit einem Signal multipliziert, das Absolutwertkomponenten des Ausgangssignals enthält, um Verzerrung zu generieren.
Eine Audiosignalreproduziervorrichtung, die in JP-A-7093900 beschrieben ist, generiert harmonische Wellen durch Verzerren der Wellenform eines Ausgangsaudiosignals mit einer Begrenzerschaltung und dergleichen. Es ist unbestimmt, dass derartige harmonische Wellen denen angenähert sind, die im ursprünglichen Audiosignal enthalten sind.
Die Erfindung wurde gemacht, um das oben beschriebene Problem zu lösen, das mit dem Stand der Technik einhergeht. Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Frequenzinterpolationsgerät und ein Frequenzinterpolationsverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, ein Signal angenähert an ein Originalsignal aus einem vorher festgelegten Wandlungssignal wiederherzustellen, das aus einem bandbegrenzten Signal des Originalsignals gewonnen wurde, insbesondere ein Frequenzinterpolationsgerät und ein Frequenzinterpolationsverfahren, die in der Lage sind, ein Audiosignal hoher Klangqualität wiederherzustellen.
Gemäß dem Stand der Technik wird auch dann, wenn es nicht notwendig ist, die Frequenzanteile bei einer vorher festgelegten Frequenz oder darüber zu entfernen, ein Audiosignal mit Musik oder dergleichen in das MP3-Format oder dergleichen komprimiert, sodass der Frequenzbereich des Audiosignals generell begrenzt ist.
Selbst wenn Originaltöne oder dergleichen, die durch ein digitales PCM-Audiosignal dargestellt werden, keine Frequenzanteile aufweisen, die höher als die Durchlassbandbreite eines Tiefpasses sind, fügt ein herkömmliches Gerät unnötige hohe Frequenzanteile hinzu, die nicht in den Originaltönen oder dergleichen enthalten sind. Die Qualität eines Ausgangsaudiosignals wird mehr verschlechtert, als wenn es durch einen Tiefpass geleitet und zusätzliche Signalverarbeitung nicht erfolgen würde.
Unter solchen Umständen ist es eine zweite Aufgabe der Erfindung, ein Frequenzinterpolationsgerät und ein Frequenzinterpolationsverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, ein Signal angenähert an ein Originalsignal sogar aus einem Signal wiederherzustellen, das mit einem Signal, das für das Originalsignal repräsentativ ist, dessen Spektralanteile in einigen Frequenzbereichen entfernt wurden, und einem Signal gemischt ist, das für das Originalsignal repräsentativ ist, das keine Spektralanteile in diesen Frequenzbereichen aufweist.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren, wie in Anspruch 1 aufgeführt, und ein Gerät, wie in Anspruch 8 aufgeführt, bereitgestellt.
Um die erste Aufgabe der Erfindung zu erfüllen, werden in einem Frequenzinterpolationsgerät zum Empfangen eines Eingangssignals eines Originalsignals, dessen Frequenzanteile in einem bestimmten Frequenzbereich unterdrückt wurden, zum näherungsweisen Wiederherstellen unterdrückter Frequenzanteile und zum Reproduzieren eines Signals, das dem Originalsignal angenähert ist, Kurzzeit-Spektren aus einem Frequenzbereich gewonnen, der nicht unterdrückte Frequenzanteile aufweist, wird ein Kurzzeit-Spektrum im unterdrückten Frequenzbereich dadurch abgeschätzt, dass auf Wiederholung eines Spektralmusters in einem vorher festgelegten Frequenzintervall geachtet wird, und wird gemäß dieser Abschätzung ein Signal synthetisiert und zum Eingangssignal addiert, das die Frequenzanteile im unterdrückten Frequenzbereich enthält. Insbesondere wird im Frequenzinterpolationsgerät der Erfindung die Wiederholung des Spektralmusters über einen Korrelationskoeffizienten zwischen einem Spektralmuster in einem ersten Frequenzbereich, der eine vorher festgelegte Bandbreite und nicht unterdrückte Frequenzanteile nahe dem unterdrückten Frequenzbereich aufweist, und einem Spektralmuster in einem zweiten Frequenzbereich beurteilt, der dem ersten Frequenzbereich benachbart ist und die vorher festgelegte Bandbreite aufweist.
Weisen das Spektralmuster im ersten Frequenzbereich und das Spektralmuster im zweiten Frequenzbereich einen hohen Korrelationskoeffizienten auf, wird eine Replik des Spektralmusters, das eine Korrelation aufweist, gekoppelt, um die Frequenzanteile im unterdrückten Frequenzbereich zu interpolieren.
Mit diesem Frequenzinterpolationsgerät wird ein Abschnitt eines Spektrums eines zu interpolierenden Signals, der eine hohe Spektralverteilungskorrelation aufweist, entlang einer Hüllinie der Hochfrequenzseite zum zu interpolierenden Signals addiert, um dadurch den Frequenzbereich zu expandieren. Das addierte Spektrum kann als einige harmonische Anteile des Originalspektrums angesehen werden. Daher ist, wenn das zu interpolierende Signal einen begrenzten Frequenzbereich aufweist, das Signal mit dem expandierten Frequenzbereich dem Originalsignal vor der Frequenzbereichsbegrenzung angenähert. Ist das zu interpolierende Signal ein Audiosignal, kann das Audiosignal einer hohen Klangqualität aus dem Signal mit dem expandierten Frequenzbereich wiederhergestellt werden.
Im Frequenzinterpolationsgerät der Erfindung werden die Intensitäten der zu synthetisierenden Frequenzanteile aus einer Spektralhülle des unterdrückten Frequenzbereichs ermittelt, die aus einer Spektralhülle des nicht unterdrückten Frequenzbereichs abgeschätzt wird. Vorzugsweise ist der bestimmte Frequenzbereich ein hoher Frequenzbereich, und eine obere Grenzfrequenz des ersten oder zweiten Frequenzbereichs ist eine untere Grenzfrequenz eines unterdrückten hohen Frequenzbereichs.
Wenn das Interpolationsband das höchste Frequenzspektrum des zu interpolierenden Signals enthält, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das Interpolationsband selbst einige harmonische Komponenten des Originalspektrums ist. Das Signal mit dem expandierten Frequenzbereich ist dem Originalsignal vor der Frequenzbereichsbegrenzung mehr angenähert.
Gemäß einem anderen Aspekt beim Erfüllen der ersten Aufgabe der Erfindung umfasst das Frequenzinterpolationsgerät Spektrumgenerierungsmittel zum Generieren von Kurzzeit-Spektren des Eingangssignals, Spektralmuster-Herleitungsmittel zum Herleiten von Kurzzeit-Spektralmustern, die eine Korrelation in benachbarten Frequenzbereichen aufweisen, die eine gleiche Bandbreite aufweisen, Spektralhüllen-Herleitungsmittel zum Herleiten von Spektralhüllen-Informationen in dem Bereich, dessen Frequenzanteile nicht unterdrückt werden, Mittel, die auf die Spektralmuster-Herleitungsmittel und die Spektralhüllen-Herleitungsmittel reagieren, zum Synthetisieren eines Frequensspektrumsignals zum Interpolieren des unterdrückten Frequenzbereichs und Mittel zum Addieren des synthetisierten Spektrumsignals zum Eingangssignal. In diesem Gerät enthält das synthetisierte Spektrumsignal die Frequenzanteile im unterdrückten Frequenzbereich, das hergeleitete Spektralmuster und den Pegel, der durch die Spektralhüllen-Informationen bestimmt ist. Typischerweise ist das Eingangssignal ein PCM-Signal, das durch Abtasten und Quantisieren eines analogen Audiosignals gewonnen wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Frequenzinterpolationsverfahren des Empfangens eines Eingangssignals eines Originalsignals bereitgestellt, dessen Frequenzanteile in einem bestimmten Frequenzbereich unterdrückt wurden, zum näherungsweisen Wiederherstellen unterdrückter Frequenzanteile und zum Reproduzieren eines Signals, das dem Originalsignal angenähert ist, wobei Kurzzeit-Spektren aus einem Frequenzbereich gewonnen werden, der nicht unterdrückte Frequenzanteile aufweist, ein Kurzzeit-Spektrum der Frequenzanteile im unterdrückten Frequenzbereich gemäß der Wiederholung eines Spektralmusters in dem Frequenzbereich abgeschätzt wird, der nicht unterdrückte Frequenzanteile aufweist, und das abgeschätzte Kurzzeit-Spektralmuster synthetisiert und zum Eingangssignal addiert wird.
Um die zweite Aufgabe der Erfindung zu erfüllen, umfassen in dem Frequenzinterpolationsgerät der Erfindung und in einem Frequenzinterpolationssystem zum Empfangen eines Eingangssignals eines Originalsignals, dessen Frequenzanteile in einem bestimmten Frequenzbereich unterdrückt wurden, zum näherungsweisen Wiederherstellen unterdrückter Frequenzanteile und zum Reproduzieren eines Signals, das dem Originalsignal angenähert ist, das Gerät und System Mittel zum Beurteilen, ob der bestimmte Frequenzbereich des Originalsignals Frequenzanteile enthält, die einen vorher festgelegten oder höheren Pegel aufweisen, und Generieren von Identifikationsdaten, die repräsentativ für ein Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Frequenzanteile sind, die den vorher festgelegten oder höheren Pegel aufweisen, Signalwandlungsmittel zum Unterdrücken der Frequenzanteile des Originalsignals in dem bestimmten Frequenzbereich und dazu, das Originalsignal einem vorher festgelegten Signalwandlungsprozess zu unterziehen, Mittel zum Superponieren der Identifikationsdaten auf das gewandelte Signal und Übertragen der Identifikationsdaten und der gewandelten Daten, Beurteilungsmittel zum Empfangen eines übertragenen Signals, Prüfen der im Signal enthaltenen Identifikationsdaten und Beurteilen eines Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins der Frequenzanteile in dem bestimmten Frequenzbereich, Verzweigungssteuerungsmittel zur Steuerung, um das empfangene Signal an ein externes Element auszugeben, falls das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der bestimmte Frequenzbereich die Frequenzanteile nicht enthält, und um das empfangene Signal an nachfolgende Signalverarbeitungsmittel einzugeben, falls das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der bestimmte Frequenzbereich die Frequenzanteile enthält, und Signalverarbeitungsmittel, die auf das empfangene Signal vom Steuerungsmittel reagieren, um einen inversen Wandlungsprozess des vorher festgelegten Signalwandlungsprozesses und einen Interpolationsprozess des näherungsweisen Synthetisierens und Addierens der Frequenzanteile im unterdrückten Frequenzbereich vorzunehmen. Insbesondere ist der vorher festgelegte Signalwandlungsprozess ein Datenkomprimierungsprozess und ist der inverse Wandlungsprozess, der von dem Signalverarbeitungsmittel auszuführen ist, ein Datendekomprimierungsprozess. Der von dem Signalverarbeitungsmittel auszuführende Interpolationsprozess beinhaltet (i) einen Kurzzeitspektralanalyseprozess, (ii) einen Prozess des Herleitens von Kurzzeit-Spektralmustern in benachbarten Frequenzbereichen, die eine Korrelation aufweisen, und (iii) einen Prozess des Herleitens von Spektralhüllen-Informationen.
Mit dem Frequenzinterpolationssystem werden die Identifikationsdaten generiert, die repräsentativ dafür sind, ob das Spektrum des Originalsignals über den unterdrückten Frequenzbereich verteilt wird. Zeigen die Identifikationsdaten das Vorhandensein eines Spektrums im unterdrückten Frequenzbereich an, wird ein Abschnitt des Spektrums mit einer hohen Korrelation des zu interpolierenden Signals entlang einer Hülle zur Hochfrequenzseite des zu interpolierenden Signals addiert, um dadurch den Frequenzbereich zu expandieren. Das addierte Spektrum kann als einige harmonische Anteile des Originalspektrums angesehen werden. Daher ist, wenn das zu interpolierende Signal einen begrenzten Frequenzbereich aufweist, das Signal mit dem expandierten Frequenzbereich dem Originalsignal vor der Frequenzbereichsbegrenzung angenähert. Zeigen die Identifikationsdaten kein Vorhandensein des Spektrums im Interpolationsband an, wird das zu interpolierende Signal ohne Spektraladdition ausgegeben.
Im Endergebnis kann, auch wenn das empfangene Signal ein zu interpolierendes Signal, das die unterdrückten Spektralanteile in einigen Frequenzbereichen eines Originalsignals aufweist, oder ein Signal ist, das für das Originalsignal repräsentativ ist, das die Spektralanteile in den Frequenzbereichen nicht enthält, ein Signal wiederhergestellt werden, das dem Originalsignal angenähert ist. Ist das Signal ein Audiosignal, kann das Audiosignal hoher Klangqualität wiederhergestellt werden.
Das oben beschriebene Frequenzinterpolationssystem weist eine integrierte Anordnung einer Signalsendeseite (einschließlich eines Codierers) und einer Signalempfangsseite (einschließlich eines Decodierers) auf. Die Erfindung kann nur durch die Empfangsseite (Decodiererseite) ausgeführt sein. In diesem Fall umfasst ein Frequenzinterpolationsgerät zum Empfangen eines Eingangssignals eines Originalsignals, dessen Frequenzanteile in einem bestimmten Frequenzbereich unterdrückt wurden, zum näherungsweisen Wiederherstellen unterdrückter Frequenzanteile und zum Reproduzieren eines Signals, das dem Originalsignal angenähert ist, Mittel zum Empfangen eines ersten Signals, das gewonnen wird, indem das Originalsignal, dessen Signalanteile in dem bestimmten Frequenzbereich unterdrückt wurden, einem vorher festgelegten Signalwandlungsprozess unterzogen wird, und eines zweiten Signals von Identifikationsdaten, das dem ersten Signal superponiert wird, die repräsentativ dafür sind, ob der bestimmte Frequenzbereich des Originalsignals die Frequenzanteile enthält, die einen vorher festgelegten oder höheren Pegel aufweisen, Beurteilungsmittel zum Prüfen der Identifikationsdaten, die in dem empfangenen Signal enthalten sind, und Beurteilen eines Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins der Frequenzanteile in dem bestimmten Frequenzbereich, Verzweigungssteuerungsmittel zur Steuerung, um das empfangene Signal an jeden Teil auszugeben, falls das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der bestimmte Frequenzbereich die Frequenzanteile nicht enthält, und um das empfangene Signal an nachfolgende Signalverarbeitungsmittel einzugeben, falls das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der bestimmte Frequenzbereich die Frequenzanteile enthält, und Signalverarbeitungsmittel, die auf das empfangene Signal vom Verzweigungssteuerungsmittel reagieren, um einen inversen Wandlungsprozess des vorher festgelegten Signalwandlungsprozesses und einen Interpolationsprozess des näherungsweisen Synthetisierens und Addierens der Frequenzanteile im unterdrückten Frequenzbereich vorzunehmen.
Ähnlich dem Frequenzinterpolationsgerät wird, um die erste Aufgabe der Erfindung zu erfüllen, ein Frequenzinterpolationsverfahren bereitgestellt, das umfasst: einen Schritt des Beurteilens, ob der bestimmte Frequenzbereich des Originalsignals Frequenzanteile enthält, die einen vorher festgelegten oder höheren Pegel aufweisen, und Generierens von Identifikationsdaten, die repräsentativ für ein Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Frequenzanteile sind, die den vorher festgelegten oder höheren Pegel aufweisen, einen Schritt des Unterdrückens der Frequenzanteile des Originalsignals in dem bestimmten Frequenzbereich und dazu, das Originalsignal einem vorher festgelegten Signalwandlungsprozess zu unterziehen, einen Schritt des Superponierens der Identifikationsdaten auf das gewandelte Signal und Übertragens der Identifikationsdaten und der gewandelten Daten, einen Beurteilungsschritt des Empfangens eines gesendeten Signals, Prüfens der im Signal enthaltenen Identifikationsdaten und Beurteilens eines Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins der Frequenzanteile in dem bestimmten Frequenzbereich, einen Verzweigungssteuerungsschritt zur Steuerung, um das empfangene Signal an ein externes Element auszugeben, falls der Beurteilungsschritt beurteilt, dass der bestimmte Frequenzbereich die Frequenzanteile nicht enthält, und um das empfangene Signal an einen nachfolgenden Signalverarbeitungsschritt nur dann einzugeben, wenn der Beurteilungsschritt beurteilt, dass der bestimmte Frequenzbereich die Frequenzanteile enthält, und einen Signalverarbeitungsschritt, der auf das vom Verzweigungssteuerungsschritt empfangene Signal reagiert, des Durchführens eines inversen Wandlungsprozesses des vorher festgelegten Signalwandlungsprozesses und eines Interpolationsprozesses des näherungsweisen Synthetisierens und Addierens der Frequenzanteile im unterdrückten Frequenzbereich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Frequenzinterpolationsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Analysators zeigt.
3(a) ist ein Diagramm, das das Spektrum eines Originalaudiosignals zeigt, und 3(b) ist ein Diagramm, das das Spektrum des Audiosignals zeigt, dessen Frequenzanteile oberhalb einer vorher festgelegten Frequenz entfernt wurden.
4(a) und 4(b) sind Diagramme, die Beispiele von Spektralverteilungen nach Interpolation zeigen.
5 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Synthesizers zeigt.
6 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Frequenzinterpolationsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
7 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Frequenzinterpolationsabschnitts zeigt, der in 6 gezeigt ist.
8 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Frequenzinterpolationsgeräts gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der Erfindung werden ausführlich unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Frequenzinterpolationsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Wie gezeigt, ist dieses Frequenzinterpolationsgerät aus einem Analysator 1, einem Frequenzinterpolationsabschnitt 2, einem Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 und einem Synthesizer 4 gebildet.
Wie in 2 gezeigt, ist der Analysator aus n Verzögerungseinheiten 11-0 bis 11-(n – 1), (n + 1) Abtastern 12-0 bis 12-n und einer Filterbank 13 gebildet (wobei n eine beliebige Ganzzahl größer oder gleich 1 ist).
Jede der Verzögerungseinheiten 11-0 und 11-(n – 1) gibt ein Eingangssignal aus, indem sie es um eine Abtastperiode verzögert. Ein Signal, das von einer Verzögerungseinheit 11-k ausgegeben wird, wird zu einem Abtaster 12-k geliefert (wobei k eine beliebige Ganzzahl von 0 bis (n – 1) ist). Eine Verzögerungseinheit 11-j wird mit einem Signal beliefert, das von einer Verzögerungseinheit 11-(j + 1) ausgegeben wird (wobei j eine beliebige Ganzzahl von 0 bis (n – 2) ist). Die Verzögerungseinheit 11-(n – 1) wird mit einem PCM-Signal beliefert (PCM = Pulse Code Modulation), das einer Frequenzinterpolation durch das Frequenzinterpolationsgerät unterzogen wird.
Daher gibt die Verzögerungseinheit 11-k ein PCM-Signal aus, das von der Verzögerungseinheit 11-(n – 1) geliefert wird, indem sie es um (n – k) Abtastperioden des PCM-Signals verzögert.
Ein PCM-Signal ist ein Signal, das durch Abtasten und Quantisieren, d.h., so genanntes PCM-modulieren eines analogen Audiosignals gewonnen wird, wie z.B. eines Sprachsignals. Die Spektralverteilung eines Audiosignals, das durch ein. PCM-Signal repräsentiert wird, zeigt, dass die Frequenzanteile eines Originalaudiosignals, die in 3(a) gezeigt und höher als eine vorher festgelegte Frequenz sind (in dem in 3(b) gezeigten Beispiel 14 kHz), entfernt werden.
Jeder der Abtaster 12-0 bis 12-n tastet ein geliefertes Signal mit einer Abtastfrequenz vom 1/(n + 1)-ten der Abtastfrequenz des PCM-Signals ab, das Frequenzinterpolation zu unterziehen ist, und liefert das abgetastete Signal an die Filterbank 13.
Wie weiter oben beschrieben, wird der Abtaster 12-k mit einem Ausgang der Verzögerungseinheit 11-k beliefert. Der Abtaster 12-n wird mit dem PCM-Signal, das Frequenzinterpolation durch das Frequenzinterpolationsgerät zu unterziehen ist, im Wesentlichen zur selben Zeit beliefert, wenn das PCM-Signal an die Verzögerungseinheit 11-(n – 1) angelegt wird.
Die Filterbank 13 ist aus einem Digitalsignalprozessor (DSP), einer Zentraleinheit (Central Processing Unit, CPU) und dergleichen gebildet.
Wie weiter oben beschrieben, wird die Filterbank 13 mit Ausgaben der Abtaster 12-1 bis 12-n beliefert.
Die Filterbank 13 generiert erste bis (n + 1)-te (n + 1) Signale, die für Kurzzeit-Spektralverteilungen der Eingangssignale repräsentativ sind, unter Verwendung eines Mehrphasenfilters, diskreter Cosinustransformation (DCT), überlappter Orthogonaltransformation (Lapped Orthogonal Transform, LOT), modulierter überlappter Transformation (Modulated Lapped Transform, MLT), eines Quadraturspiegelfilters (Quadrature Mirror Filter, QMF), erweiterter überlappter Transformation (Extended Lapped Transform, ELT) oder dergleichen. Die Filterbank 13 wandelt nämlich ein zeitsequenzielles Signal in ein Frequenzspektrumsignal um. Die generierten (n + 1) Signale werden zum Frequenzinterpolationsabschnitt 2 und zum Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 geliefert.
Man nimmt an, dass das p-te Signal, das von der Filterbank 15 generiert wird, ein Signal ist, das für eine Spektralverteilung im p-tniedrigsten Frequenzbereich unter den Frequenzbereichen repräsentativ ist, die durch Teilen der Kurzzeit-Spektralverteilungs-Ausgaben von den Abtastern 12-0 bis 12-n durch (n + 1) gewonnen werden (wobei p eine beliebige Ganzzahl von 1 bis (n + 1) ist).
Der Frequenzinterpolationsabschnitt 2 ist aus einem DSP, einer CPU und dergleichen gebildet. Bei Empfang der (n + 1) Signale, die für die Spektralverteilung der (n + 1) Frequenzbereiche von der Filterbank 13 repräsentativ sind, führt die Frequenzinterpolationseinheit 2 beispielsweise die folgenden Prozesse (1) bis (5) durch, um ein Referenzband zu bestimmen, das als ein Interpolationsband zu verwenden ist.

(1) Zum Zwecke der Bestimmung des Interpolationsbandes identifiziert der Frequenzinterpolationsabschnitt 2 zuerst einen Frequenzbereich (Referenzband), der durch Koppeln aufeinander folgender q (q ist eine Ganzzahl im Bereich größer gleich 1 bis kleiner gleich n) höherer Frequenzbereiche unter den Frequenzbereichen gebildet ist, die von den Signalen repräsentiert werden, die von der Filterbank 13 geliefert werden. Ein quadratischer Mittelwert X der Spektralanteile des Referenzbandes wird berechnet. Der Frequenzbereich oberhalb der höchsten Frequenz des Referenzbandes wird als ein Frequenzbereich definiert, der im Wesentlichen nicht das Spektrum eines Audiosignals enthält, das durch das PCM-Signal repräsentiert wird, das zum Analysator 1 geliefert wird.
(2) Der Frequenzinterpolationsabschnitt 2 identifiziert einen Frequenzbereich (Vergleichsband), der durch Koppeln aufeinander folgender q (q ist eine Ganzzahl im Bereich größer gleich 1 bis kleiner gleich n) höherer Frequenzbereiche ausschließlich des Frequenzbereiches gebildet ist, der unter den Frequenzbereichen die höchste Frequenz aufweist, die von den Signalen repräsentiert werden, die von der Filterbank 13 geliefert werden. Ein quadratischer Mittelwert Y der Spektralanteile des Vergleichsbandes wird berechnet.
(3) Unter Verwendung der quadratischen Mittelwerte der Spektralanteile des Referenzbandes und des Vergleichsbandes werden die Werte der Spektralanteile des Vergleichsbandes normiert. Beispielsweise wird ein Verhältnis Y/X des quadratischen Mittelwerts der Spektralanteile des Vergleichsbandes zum quadratischen Mittelwert des Referenzbandes berechnet, und dieses Verhältnis wird mit jeweiligen Spektralanteilen des Vergleichsbandes multipliziert. Ein Satz gewonnener Produkte repräsentiert eine Spektralverteilung des normierten Vergleichsbandes.
(4) Ein Korrelationskoeffizient zwischen den Spektralverteilungen des Referenzbandes und des normierten Vergleichsbandes wird mithilfe einer Methode der kleinsten Quadrate oder dergleichen berechnet. In diesem Fall wird der Korrelationskoeffizient vom Frequenzinterpolationsabschnitt 2 unter der Annahme berechnet, dass die Frequenz jedes Spektrums des Vergleichsbandes eine Originalfrequenz ist, zu der eine Differenz zwischen den niedrigsten Frequenzen des Referenzbandes und des Vergleichsbandes addiert wurde.
(5) Der Frequenzinterpolationsabschnitt 2 berechnet die Korrelationskoeffizienten durch Ausführen der Prozesse (1) bis (4) für alle verfügbaren Werte von q und für alle verfügbaren Kombinationen des Referenzbandes und des Vergleichsbandes. Unter diesen Kombinationen wird die Kombination identifiziert, die einen höchsten Korrelationskoeffizienten aufweist. Identifikationsinformationen des Referenzbandes, das in der identifizierten Kombination enthalten ist, werden zum Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 geliefert.

Der Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 ist aus einem DSP, einer CPU und dergleichen gebildet. Bei Empfang der (n + 1) Signale, die für die Spektralverteilung der (n + 1) Frequenzbereiche von der Filterbank 13 repräsentativ sind, identifiziert der Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 eine Funktion, die für eine Hülle der Spektralverteilung jedes Frequenzbereiches repräsentativ ist. Durch Vornehmen von Regressionsberechnungen oder dergleichen unter Verwendung der identifizierten Funktion wird ein Schätzwert eines quadratischen Mittelwerts der Spektralanteile berechnet, die im Wesentlichen im Interpolationsband enthalten sein müssen, welches ein Frequenzbereich auf der Seite höherer Frequenzbereiche als der höchste Frequenzbereich ist (obgleich dieses Interpolationsband durch einen bandbegrenzenden Prozess unterdrückt wurde).
Es können ein einzelnes Interpolationsband oder mehrere Interpolationsbänder verwendet werden. Die Breite jedes Interpolationsbandes wird als gleich der Breite des Referenzbandes angenommen, das durch die Informationen identifiziert ist, die vom Frequenzinterpolationsabschnitt 2 geliefert wurden. Gibt es mehrere Interpolationsbänder, sind diese Frequenzbereiche kontinuierlich ohne jedwede Überlappung, und der Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 berechnet den Schätzwert eines quadratischen Mittelwerts der Spektralanteile jedes Interpolationsbandes.
Beim Empfang der Informationen zum Identifizieren des Referenzbandes vom Frequenzinterpolationsabschnitt 2 gewinnt der Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 die Spektralverteilung des Interpolationsbandes durch Skalieren des identifizierten Referenzbandes.
Der Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 berechnet nämlich zuerst den quadratischen Mittelwert der Spektralanteile des identifizierten Referenzbandes. Anschließend wird ein Verhältnis des Schätzwerts der Spektralanteile des Interpolationsbandes zum berechneten quadratischen Mittelwert der Spektralanteile des Referenzbandes berechnet. Dieses Verhältnis wird mit jedem der Spektralanteile des Referenzbandes multipliziert. Ein Satz berechneter Produkte repräsentiert eine Spektralverteilung des Referenzbandes nach dem Skalieren.
Der Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 generiert ein Signal, das für die Spektralverteilung des Interpolationsbandes repräsentativ ist, indem die Spektralverteilung des Referenzbandes nach dem Skalieren als Spektralverteilung des Interpolationsbandes angesehen wird. Das generierte Signal wird ebenso wie die Signale, die von der Filterbank 13 geliefert werden, zum Synthesizer 4 geliefert.
Der Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 beliefert nämlich den Synthesizer 4 mit einer Spektralverteilung (Spektralverteilung nach Interpolation), die durch Addieren von Spektralanteilen des Interpolationsbandes zum Spektrum des Original-PCM-Signals gewonnen wird.
Wenn der Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 die Spektralverteilung des Referenzbandes nach dem Skalieren als die Spektralverteilung des r-ten Interpolationsbandes ansieht, gezählt von der Seite niedrigerer Frequenzen aus, nimmt man an, das die Frequenz jedes Spektrums des Referenzbandes nach Skalierung eine Originalfrequenz ist, zu der eine höchste Frequenz des Referenzbandes und ein Wert addiert wurde, der das (n – 1)-fache der Breite des Interpolationsbandes ist.
4(a) und 4(b) zeigen Beispiele der Spektralverteilung nach Interpolation.
In dem in 4(a) gezeigten Beispiel weist unter sieben Frequenzbereichen (erste bis siebte Frequenzbereiche) eines Audiosignals, das durch ein Original-PCM-Signal repräsentiert wird, eine Kombination der siebten und sechsten Frequenzbereiche einen höchsten Korrelationskoeffizienten auf. Die Spektralmuster weisen nämlich eine Wiederholung von einer Frequenzbereichsperiode auf. In diesem Fall wird, wie in 4(a) gezeigt, ein Spektrum, das im Wesentlichen dieselbe Verteilung wie das des siebten Frequenzbereichs aufweist, der das Referenzband ist, zu vier Interpolationsbändern A1 bis A4 addiert.
In dem in 4(b) gezeigten Beispiel weist unter sieben Frequenzbereichen eines Audiosignals, das durch ein Original-PCM-Signal repräsentiert wird, eine Kombination der siebten und sechsten Frequenzbereiche und der vierten und fünften Frequenzbereiche einen höchsten Korrelationskoeffizienten auf. Die Spektralmuster weisen nämlich eine Wiederholung von zwei Frequenzbereichsperioden auf. In diesem Fall wird, wie in 4(b) gezeigt, ein Spektrum, das im Wesentlichen dieselbe Verteilung wie das des Referenzbandes aufweist (eines Bandes, das aus den sechsten und siebten Frequenzbereichen gebildet ist), zu zwei Interpolationsbändern B1 und B2 addiert.
Wie in 5 gezeigt, ist der Synthesizer 4 aus einer Filterbank 41, (n + 1) Abtastern 42-0 bis 42-n, n Verzögerungseinheiten 43-0 bis 43-(n – 1) und n Addierern 44-0 bis 44-(n – 1) gebildet.
Die Filterbank 41 ist aus einem DSP, einer CPU und dergleichen gebildet. Wie weiter oben beschrieben, wird die Filterbank 41 mit einem Signal beliefert, das für die Spektralverteilung nach Interpolation repräsentativ ist, die vom Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 ausgegeben wird.
Die Filterbank 41 generiert (n + 1) Signale, die für die Werte von Signalen repräsentativ sind, die die Spektralverteilung eines Signals aufweisen, das geliefert und an (n + 1) Punkten abgetastet wurde, unter Verwendung von Mehrphasenfiltern, DCT, LOT, MLT, ELT oder dergleichen (wandelt z.B. ein Spektrumsignal im Frequenzbereich in ein Signal im Zeitbereich um). Von diesen generierten (n + 1) Signalen wird ein p-tes Signal (p ist eine beliebige Ganzzahl von 1 bis (n + 1)) an einen Abtaster 42-(p – 1) geliefert.
Man nimmt an, dass die Abtastperiode für die Werte der Signale, die von der Filterbank 41 generiert wurden, im Wesentlichen gleich der Abtastperiode der Abtaster 12-1 bis 12-n des Analysators 1 ist.
Das p-te von der Filterbank 41 generierte Signal repräsentiert den Wert zur p-tfrühesten Abtastzeit unter den Werten, die durch Abtasten an den (n + 1) Punkten gewonnen wurden, und in einer gleichen Tonhöhe des Signals, das die Spektralverteilung aufweist, die für das Signal repräsentativ ist, das zur Filterbank 41 geliefert wird.
Jeder der Abtaster 42-1 bis 42-n wandelt ein geliefertes Signal in ein Signal um, das eine Frequenz von (n + 1) mal der des gelieferten Signals aufweist, und gibt ein PCM-Signal aus, das für das Umwandlungsergebnis repräsentativ ist.
Wie weiter oben beschrieben, wird der Abtaster 42-(p – 1) mit dem p-ten Signal beliefert, das von der Filterbank 41 ausgegeben wurde. Ein Abtaster 42-(s – 1) liefert sein Ausgangssignal zu einem Addierer 44-(p – 1) (wobei s eine beliebige Ganzzahl von 1 bis n ist). Der Abtaster 42-n liefert sein Ausgangssignal zur Verzögerungseinheit 43-(n – 1).
Jede der Verzögerungseinheiten 43-0 bis 43-(n – 1) verzögert ein geliefertes Signal um eine Abtastperiode und gibt es aus.
Eine Verzögerungseinheit 43-k liefert ihr Ausgangssignal zu einem Addierer 44-k (wobei k eine Ganzzahl im Bereich größer gleich 0 bis kleiner gleich (n – 1) ist). Eine Verzögerungseinheit 43-j wird mit einem Signal beliefert, das von einem Addierer 44-(j + 1) ausgegeben wird (wobei j eine Ganzzahl im Bereich größer gleich 0 bis kleiner gleich (n – 2) ist). Wie weiter oben beschrieben, wird die Verzögerungseinheit 43-(n – 1) mit einem Signal beliefert, das vom Abtaster 42-n ausgegeben wird.
Jeder der Addierer 44-0 bis 44-(n – 1) gibt ein Signal aus, das für eine Summe gelieferter zwei Signale repräsentativ ist.
Ein Addierer 44-k wird mit Signalen beliefert, die von einem Abtaster 42-k und einer Verzögerungseinheit 43-k ausgegeben werden. Eine Addierer 43-m liefert sein Ausgangssignal zu einer Verzögerungseinheit 44-(m – 1) (wobei m eine Ganzzahl im Bereich größer gleich 1 bis kleiner gleich (n – 1) ist). Ein Signal, das vom Addierer 44-0 ausgegeben wird, ist ein Ausgangssignal des Frequenzinterpolationsgeräts.
Ein Ausgangssignal vom Addierer 44-0 ist ein PCM-Signal, das die Spektralverteilung nach Interpolation aufweist und durch sequenzielles ausgeben der Signale gewonnen wird, die von den Abtastern 42-0, 42-1, ..., 42-(n – 1) and 42-n mit im Wesentlichen derselben Periode wie der der PCM-Signals ausgegeben werden, das zum Analysator 1 geliefert wird.
Von der Spektralverteilung nach Interpolation weist die Spektralverteilung des Interpolationsbandes, das vom Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 addiert wurde, eine Spektralverteilung auf, die der Spektralverteilung des Referenzbandes entspricht, das in der Kombination des Referenzbandes und des Vergleichsbandes enthalten ist, die die höchste Spektralverteilungskorrelation aufweist. Daher kann die Spektralverteilung des Interpolationsbandes als harmonische Anteile des Referenzbandes oder Vergleichsbandes angesehen werden. Ein Ausgangssignal vom Addierer 44-0 ist daher ein PCM-Signal, das durch PCM eines Audiosignals gewonnen wird, das dem Audiosignal vor der Bandbegrenzung nachgebildet ist. Durch Reproduzieren des Audiosignals aus dem Ausgangssignal des Addierers 44-0 kann das Audiosignal, das hohe Klangqualität aufweist, wiederhergestellt werden.
Die Struktur des Frequenzinterpolationsgeräts ist nicht auf lediglich die oben beschriebene begrenzt.
Beispielsweise können die Funktionen der Verzögerungseinheiten 11-0 bis 11-(n – 1) und 43-0 bis 43-(n – 1), Abtaster 12-0 bis 12-n und 42-0 bis 42-n und Addierer 44-0 bis 44-(n – 1) durch DSP und CPU realisiert sein.
Der Frequenzinterpolationsabschnitt 2 kann das Interpolationsband durch Berechnen eines Zahlenwerts ermitteln, der für eine Korrelation zwischen dem Referenzband und dem Vergleichsband repräsentativ ist statt für den Korrelationskoeffizienten, gemäß der Spektralverteilung des Referenzbandes und des Vergleichsbandes.
Der Frequenzinterpolationsabschnitt 2 kann eine Kombination zwischen dem Referenzband und dem Vergleichsband identifizieren und danach die Informationen zum Identifizieren des Vergleichsbandes in der identifizierten Kombination zum Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 liefern. In diesem Fall gewinnt der Interpolationsbandadditionsabschnitt 3 die Spektralverteilung des Interpolationsbandes durch Skalieren des identifizierten Vergleichsbandes.
Der Frequenzinterpolationsabschnitt 2 kann das Vergleichsband im oben beschriebenen Prozess (3) normieren.
Wenn jedoch die Spektralverteilung des Interpolationsbandes aus der Spektralverteilung des Referenzbandes gewonnen wird, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass es sich beim Referenzband selbst um harmonische Anteile des Vergleichsbandes handelt, weil die höchste Frequenz des Referenzbandes die höchste Frequenz des Spektrums des Original-PCM-Signals enthält. Daher wird, wenn die Spektralverteilung des Interpolationsbandes aus der Spektralverteilung des Referenzbandes gewonnen wird, ein Signal, das von einem Addierer 44-0 ausgegeben wird, zu einem Audiosignal, das dem Audiosignal vor der Bandbegrenzung mehr nachgebildet ist, als wenn die Spektralverteilung des Interpolationsbandes aus der Spektralverteilung des Vergleichsbandes gewonnen wird.
Ein Signal, das vom Frequenzinterpolationsgerät zu interpolieren ist, ist weder lediglich auf ein PCM-Signal. begrenzt noch ist es erforderlich, dass es ein moduliertes Signal eines Audiosignals ist.
Obgleich die Ausführungsform der Erfindung oben beschrieben worden ist, kann das Frequenzinterpolationsgerät der Erfindung unter Verwendung eines allgemeinen Computersystems ohne Verwendung eines dedizierten Systems realisiert werden.
Beispielsweise kann ein Programm, das die Funktionen des Analysators 1, Frequenzinterpolationsabschnitts 2, Interpolationsbandadditionsabschnitts 3 und Synthesizers 4 realisiert, von einem Speichermedium (wie z.B. CD, MO und Diskette) gelesen und installiert werden, um die Funktionen des Frequenzinterpolationsgeräts zu realisieren, das die oben beschriebenen Prozesse ausführt.
Das Programm kann auf einem Bulletin-Board-System (BBS) auf einer Kommunikationsleitung zur Verteilung angeboten werden. Ein Träger kann durch Signale moduliert werden, die für das Programm repräsentativ sind, um die gewonnene modulierte Welle zu übertragen. Eine Vorrichtung, die diese modulierte Welle empfängt, demoduliert sie, um das Programm wiederherzustellen.
Die oben beschriebenen Prozesse können ausgeführt werden, indem das Programm unter Steuerung eines Betriebssystems wie andere Anwendungsprogramme läuft und ausgeführt wird.
Wenn das Betriebssystem einen Abschnitt der Prozesse gemeinsam nutzt oder einen Abschnitt jedes bildenden Elements der Erfindung bildet, kann das Programm, das einen derartigen Abschnitt entfernt, in einem Speichermedium gespeichert sein. Auch in diesem Fall speichert das Speichermedium das Programm zum Ausführen jeder Funktion oder jedes Schrittes des Computers.
Die vorstehend beschriebene erste Aufgabe der Erfindung kann durch das Frequenzinterpolationsgerät (oder -verfahren) gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wirksam erfüllt werden.
(Zweite Ausführungsform)
6 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Frequenzinterpolationsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die die zweite Aufgabe der Erfindung erfüllen kann.
Wie in 6 gezeigt, ist das Frequenzinterpolationsgerät aus einem Hochfrequenzanteildetektionsabschnitt 1, einem Sprachkompressionsabschnitt 2, einem Sprachdekompressionsabschnitt 3 und einem Frequenzinterpolationsabschnitt 4 gebildet.
Wie in 6 gezeigt, ist der Hochfrequenzanteildetektionsabschnitt 1 aus einem Hochpass (High Pass Filter, HPF) 11 und einer Detektoreinheit 12 gebildet.
HPF 11 empfängt ein zu komprimierendes PCM-Signal, schneidet die Frequenzanteile bei einer vorher festgelegten Frequenz oder darunter ab und liefert die anderen Anteile (Hochfrequenzanteile) zur Detektoreinheit 12. Das zu komprimierende PCM-Signal wird außerdem zum Sprachkompressionsabschnitt 2 geliefert.
Das zu komprimierende PCM-Signal wird aus einem Audiosignal generiert, dass eine Stimme oder dergleichen als eine Änderung in Spannung oder Strom repräsentiert. Die Grenzfrequenz von HPF 11 ist höher als die obere Grenzfrequenz eines Frequenzbereichs eingestellt, der durch Kompressionsdaten des PCM-Signals belegt ist, die vom Sprachkompressionsabschnitt 2 komprimiert wurden. Wenn beispielsweise die obere Grenzfrequenz des Frequenzbereichs, der durch die Kompressionsdaten belegt ist, etwa 14 kHz ist, wird die Grenzfrequenz z.B. auf etwa 16 kHz eingestellt.
Bei Empfang der Hochfrequenzanteile des PCM-Signals von HPF 11 detektiert die Detektoreinheit 12 die Hochfrequenzanteile und generiert ein Detektionssignal. Dieses Detektionssignal wird zum Sprachkompressionsabschnitt 2 zu Zeiten geliefert, die mit den Zeiten synchron sind, wenn das zu komprimierende PCM-Signal zum Sprachkompressionsabschnitt 2 geliefert wird.
Der Sprachkompressionsabschnitt 2 ist beispielsweise aus einem DSP, einer CPU, einem Multiplexer und dergleichen gebildet. Der Sprachkompressionsabschnitt 2 weist außerdem ein Speichermedienlaufwerk zum Lesen/Schreiben von Daten von einem/auf ein Speichermedium (z.B. CD-R) auf.
Bei Empfang des zu komprimierenden PCM-Signals nimmt der Sprachkompressionsabschnitt 2 Datenkompression durch MP3, Advanced Audio Coding (AAC) oder ein anderes Verfahren vor. Die obere Grenzfrequenz eines Frequenzbereichs, der von Daten belegt ist, die durch Datenkompression gewonnen werden (oben beschriebene Kompressionsdaten) ist eine vorher festgelegte Frequenz oder darunter.
Der Sprachkompressionsabschnitt 2 generiert externe Daten, die angeben, ob das PCM-Signal Hochfrequenzanteile enthält, in Übereinstimmung damit, ob das Detektionssignal von der Detektoreinheit 12 geliefert wird.
Insbesondere generiert bei Empfang des Detektionssignals von der Detektoreinheit 12 der Sprachkompressionsabschnitt 2 synchron mit dem Detektionssignal die externen Daten, die angeben, dass das PCM-Signal Hochfrequenzanteile enthält. Wenn andererseits das Detektionssignal nicht synchron mit der Lieferung des zu komprimierenden PCM-Signals geliefert wird, dann generiert der Sprachkompressionsabschnitt 2 die externen Daten, die angeben, dass das PCM-Signal keine Hochfrequenzanteile enthält.
Beispielsweise ist die obere Grenzfrequenz des Frequenzbereichs, der durch die Kompressionsdaten belegt ist, etwa 14 kHz und ist die Spektralverteilung des PCM-Signals, das zu HPF 11 (und Sprachkompressionsabschnitt 2) geliefert wird so, wie in 3(b) gezeigt (im Wesentlichen keine Spektralanteil bei 14 kHz oder darüber), dann generiert die Detektoreinheit 12 die externen Daten, die angeben, dass das PCM-Signal keine Hochfrequenzanteile enthält.
Der Sprachkompressionsabschnitt 2 zeichnet die Kompressionsdaten des PCM-Signals und die entsprechenden externen Daten, die dafür repräsentativ sind, ob das PCM-Signal Hochfrequenzanteile enthält, in einem externen Speichermedium auf, das im Speichermedienlaufwerk eingerichtet ist.
Der Sprachkompressionsabschnitt 2 kann eine Kommunikationssteuervorrichtung, die aus einem Modem, einem Endgeräteadapter oder dergleichen gebildet ist, das/der an eine externe Kommunikationsleitung angeschlossen ist, statt des Speichermedienlaufwerks oder in Kombination mit diesem aufweisen. In diesem Fall überträgt der Sprachkompressionsabschnitt 2 über die Kommunikationsleitung die Kompressionsdaten des PCM-Signals und die externen Daten an ein externes Element, die für ein Vorhandensein/Nichtvorhandensein von Hochfrequenzanteilen des PCM-Signals repräsentativ sind.
Komprimiert der Sprachkompressionsabschnitt 2 das PCM-Signal im MP3-Format, sind die externen Daten in Unshellerycode enthalten.
Der Sprachdekompressionsabschnitt 3 weist beispielsweise einen DSP, eine CPU und dergleichen sowie ein Speichermedienlaufwerk auf. Der Sprachdekompressionsabschnitt 3 liest die Kompressionsdaten des PCM-Signals, das über MP3, AAC oder ein anderes Verfahren komprimiert wurde, und die entsprechenden externen Daten vom externen Speichermedium, das im Speichermedienlaufwerk eingerichtet wurde. Die gelesenen Kompressionsdaten werden über MP3, AAC oder ein anderes Verfahren dekomprimiert, um ein PCM-Signal zu generieren, das für Dekompressionsdaten repräsentativ ist. Dieses PCM-Signal und die entsprechenden externen Daten, die vom Speichermedium gelesen werden, werden zum Frequenzinterpolationsabschnitt 4 geliefert (spezieller, zu einer später zu beschreibenden Interpolationsbeurteilungseinheit 41).
Der Sprachdekompressionsabschnitt 3 kann eine Kommunikationssteuervorrichtung statt des Speichermedienlaufwerks oder in Kombination mit diesem aufweisen. In diesem Fall empfängt der Sprachdekompressionsabschnitt 3 die Kompressionsdaten zusammen mit den externen Daten von einem externen Element über eine Kommunikationsleitung, dekomprimiert die empfangenen Kompressionsdaten und liefert das PCM-Signal, das für die Dekompressionsdaten und die empfangenen externen Daten repräsentativ ist, zum Frequenzinterpolationsabschnitt 4.
Wie in 7 gezeigt, ist der Frequenzinterpolationsabschnitt 4 aus einer Interpolationsbeurteilungseinheit 41, einem Analysator 42, einer Interpolationseinheit 43, einer Interpolationsbandadditionseinheit 44 und einem Synthesizer 45 gebildet.
Die Interpolationsbeurteilungseinheit 41 ist beispielsweise aus einem Demultiplexer und dergleichen hergestellt. Bei Empfang des PCM-Signals und der entsprechenden externen Daten vom Sprachdekompressionsabschnitt 3 beurteilt die Interpolationsbeurteilungseinheit 41, ob die externen Daten angeben, dass das PCM-Signal Hochfrequenzanteile enthält, oder nicht. Wird beurteilt, dass das PCM-Signal Hochfrequenzanteile enthält, wird das PCM-Signal, das vom Sprachdekompressionsabschnitt 3 geliefert wurde, zum Analysator 42 geliefert.
Beurteilt die Interpolationsbeurteilungseinheit 41, dass die externen Daten, die vom Sprachdekompressionsabschnitt 3 erfasst wurden, angeben, dass das PCM-Signal keine Hochfrequenzanteile enthält, wird das PCM-Signal, das vom Sprachdekompressionsabschnitt 3 geliefert wurde, als ein Signalausgang vom Frequenzinterpolationsabschnitt 4 ausgegeben.
Der Analysator des Frequenzinterpolationsabschnitts 4, der in 7 gezeigt ist, weist im Wesentlichen dieselbe Struktur auf wie die des Analysators, der in 2 gezeigt ist, und führt im Wesentlichen denselben Prozess durch wie der des Analysators, der in 2 gezeigt ist. Daher generiert der Analysator des Frequenzinterpolationsabschnitts 4, der in 7 gezeigt ist, (n + 1) Signale, die für die Spektralverteilung von (n + 1) Frequenzbereichen repräsentativ sind, die jeweils dieselbe Bandbreite wie die aufweisen, die durch Teilen der Spektralverteilung der gelieferten Dekompressionsdaten durch (n + 1) gewonnen wird, und liefert diese zur Interpolationseinheit des Frequenzinterpolationsabschnitts 4.
Der Synthesizer des Frequenzinterpolationsabschnitts 4, der in 7 gezeigt ist, weist im Wesentlichen dieselbe Struktur auf wie die des Synthesizers, der in 5 gezeigt ist, und führt im Wesentlichen denselben Prozess durch wie der des Synthesizers, der in 5 gezeigt ist. Daher gibt der Synthesizer sequenziell das PCM-Signal, das eine Spektralverteilung aufweist, die der Spektralverteilung nach Interpolation entspricht, mit im Wesentlichen derselben Periode wie der des PCM-Signals aus, das zum Analysator des Frequenzinterpolationsabschnitts 4 geliefert wird.
Vom Spektrum nach Interpolation weist das Spektrum des Interpolationsbandes, das von der Interpolationsbandadditionseinheit des Frequenzinterpolationsabschnitts 4 addiert wurde, eine Spektralverteilung auf, die der Spektralverteilung des Referenzbandes entspricht, das in der Kombination des Referenzbandes mit dem höchsten Spektralverteilungs-Korrelationskoeffizienten und des Vergleichsbandes enthalten ist.
(Dritte Ausführungsform)
8 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Frequenzinterpolationsgeräts gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Wie gezeigt, weist das Frequenzinterpolationsgerät im Wesentlichen dieselbe Struktur wie die des Frequenzinterpolationsgeräts der zweiten Ausführungsform auf, die in 6 gezeigt ist, ausgenommen, dass eine Hüllendetektionseinheit 5 anstelle der Hochfrequenzanteildetektionseinheit 1 verwendet wird und dass der Frequenzinterpolationsabschnitt 4 nicht die Interpolationsbeurteilungseinheit 41 aufweist. Ähnlich dem Frequenzinterpolationsabschnitt 4, der in 6 gezeigt ist, weist der Frequenzinterpolationsabschnitt 4, der in 8 gezeigt ist, einen Analysator, eine Interpolationseinheit, eine Interpolationsbandadditionseinheit und einem Synthesizer auf. Der Betrieb jeder Komponente des Frequenzinterpolationsgeräts dieser Ausführungsform unterscheidet sich von dem Frequenzinterpolationsgerät, das in 6 gezeigt ist.
Der Hüllendetektionsabschnitt 5 weist beispielsweise einen Analysator, einen Parallel-Seriell-Wandler und einen Tiefpass (Low Pass Filter, LPF) auf, wobei der Analysator im Wesentlichen dieselbe Struktur aufweist wie die des Analysators 42 des Frequenzinterpolationsabschnitts 4.
Der Analysator des Hüllendetektionsabschnitts 5 empfängt ein zu komprimierendes PCM-Signal, generiert eine vorher festgelegte Zahl von Signalen, die für die Spektralverteilung des PCM-Signals repräsentativ sind, und liefert die generierten Signale zum Parallel-Seriell-Wandler des Hüllendetektionsabschnitts 5. Das zu komprimierende PCM-Signal wird außerdem zum Sprachkompressionsabschnitt 2 geliefert.
Bei Empfang der Signale, die für die Spektralverteilungen der zu komprimierenden PCM-Signale repräsentativ sind, vom Analysator des Hüllendetektionsabschnitts 5 liefert der Parallel-Seriell-Wandler des Hüllendetektionsabschnitts 5 sequenziell diese Signale zum LPF des Hüllendetektionsabschnitts 5 in der Reihenfolge niedrigerer Frequenzbereiche (oder in der Reihenfolge höherer Frequenzbereiche).
Bei sequenziellem Empfang der Signale, die für die Spektralverteilungen der zu komprimierenden PCM-Signale repräsentativ sind, vom Parallel-Seriell-Wandler des Hüllendetektionsabschnitts 5 schneidet der LPF des Hüllendetektionsabschnitts 5 die Frequenzanteile der Signale bei der Grenzfrequenz oder darüber ab und liefert die anderen Frequenzanteile (niedrigeren Frequenzanteile) zum Sprachkompressionsabschnitt 2. Die Niederfrequenzanteile, die vom LPF des Hüllendetektionsabschnitts 5 zum Sprachkompressionsabschnitt 2 geliefert werden, entsprechen einem Hüllsignal der Spektralverteilung des zu komprimierenden PCM-Signals.
Anstatt die externen Daten abhängig davon zu generieren, ob das Detektionssignal von der Detektoreinheit 12 geliefert wird, die in 6 gezeigt ist, verwendet der Sprachkompressionsabschnitt 2, der in 8 gezeigt ist, als externe Daten das Signal, das für die Niederfrequenzanteile repräsentativ ist, die vom Hüllendetektionsabschnitt 5 geliefert werden (ein Hüllsignal der Spektralverteilung des zu komprimierenden PCM-Signals).
Der Sprachkompressionsabschnitt 2 speichert die Kompressionsdaten und die entsprechenden externen Daten, die für die Hülle der Spektralverteilung des PCM-Signals repräsentativ sind, vor der Komprimierung in einem externen Speichermedium, das im Speichermedienlaufwerk eingerichtet ist. Alternativ werden die Kompressionsdaten und die externen Daten über eine Kommunikationsleitung zu einem externen Element übertragen.
Der Sprachdekompressionsabschnitt 3, der in 8 gezeigt ist, erfasst die Kompressionsdaten des PCM-Signals, das über MP3, AAC oder ein anderes Verfahren komprimiert wurde, und die entsprechenden externen Daten vom externen Speichermedium oder vom externen Element über die Kommunikationsleitung. Ähnlich dem Sprachdekompressionsabschnitt 3, der in 6 gezeigt ist, dekomprimiert der Sprachdekompressionsabschnitt 3, der in 8 gezeigt ist, die erfassten Kompressionsdaten über MP3, AAC oder ein anderes Verfahren und liefert ein PCM-Signal, das für die Dekompressionsdaten repräsentativ ist, zum Analysator des Frequenzinterpolationsabschnitts 4. Die erfassten externen Daten werden zur Interpolationsbandadditionseinheit des Frequenzinterpolationsabschnitts 4 geliefert.
Der Analysator des Frequenzinterpolationsabschnitts 4, der in 8 gezeigt ist, weist im Wesentlichen dieselbe Struktur auf wie die des Analysators, der in 2 gezeigt ist, und führt im Wesentlichen denselben Prozess durch wie der des Analysators, der in 2 gezeigt ist. Daher generiert der Analysator des Frequenzinterpolationsabschnitts 4, der in 8 gezeigt ist, (n + 1) Signale, die für die Spektralverteilung von (n + 1) Frequenzbereichen repräsentativ sind, die jeweils dieselbe Bandbreite wie die aufweisen, die durch Teilen der Spektralverteilung der gelieferten Dekompressionsdaten durch (n + 1) gewonnen wird, und liefert diese zur Interpolationseinheit des Frequenzinterpolationsabschnitts 4.
Die Interpolationseinheit des Frequenzinterpolationsabschnitts 4, die in 8 gezeigt ist, weinst im Wesentlichen dieselbe Struktur wie die der Interpolationseinheit 43 auf, die in 7 gezeigt ist, und führt im Wesentlichen denselben Prozess durch wie der der Interpolationseinheit 43, die in 7 gezeigt ist, um das Referenzband zu ermitteln und die Informationen des ermittelten Referenzbandes zur Interpolationsbandadditionseinheit des Frequenzinterpolationsabschnitts 4 zu liefern.
Ähnlich der Interpolationsbandadditionseinheit 44 des Frequenzinterpolationsabschnitts 4, die in 7 gezeigt ist, ist die Interpolationsbandadditionseinheit des Frequenzinterpolationsabschnitts 4, die in 8 gezeigt ist, aus einem DSP, einer CPU und dergleichen gebildet. Bei Empfang der (n + 1) Signale, die für die Spektralverteilungen der (n + 1) Frequenzbereiche vom Analysator des Frequenzinterpolationsabschnitts 4 und der externen Daten vom Sprachdekompressionsabschnitt 3 repräsentativ sind, führt die Interpolationsbandadditionseinheit des Frequenzinterpolationsabschnitts 4, die in 8 gezeigt ist, im Wesentlichen denselben Prozess wie der der Interpolationsbandadditionseinheit 44 durch, die in 7 gezeigt ist, um das Signal, das für die Spektralverteilung nach Interpolation repräsentativ ist, zum Synthesizer des Frequenzinterpolationsabschnitts 4 zu liefern.
Statt Regressionsberechnungen durch Identifizieren der Funktion der Hülle der Spektralverteilung jedes Frequenzbereichs gemäß dem Signal vorzunehmen, das vom Analysator des Frequenzinterpolationsabschnitts 4 geliefert wird, berechnet die Interpolationsbandadditionseinheit des Frequenzinterpolationsabschnitts 4, die in 8 gezeigt ist, in diesem Fall einen Schätzwert eines quadratischen Mittelwerts der Spektralanteile, die im Interpolationsband enthalten sind, gemäß der Funktion der Hülle, die durch die gelieferten externen Daten repräsentiert wird.
Der Synthesizer des Frequenzinterpolationsabschnitts 4, der in 8 gezeigt ist, weist im Wesentlichen dieselbe Struktur auf wie die des Synthesizers, der in 5 gezeigt ist, und führt im Wesentlichen denselben Prozess durch wie der des Synthesizers, der in 5 gezeigt ist. Daher gibt der Synthesizer sequenziell das PCM-Signal aus, das eine Spektralverteilung aufweist, die der Spektralverteilung nach Interpolation mit im Wesentlichen derselben Periode entspricht wie der des PCM-Signals, das zum Analysator des Frequenzinterpolationsabschnitts 4 geliefert wird.
Vom Spektrum nach Interpolation weist das Spektrum des Interpolationsbandes, das von der Interpolationsbandadditionseinheit des Frequenzinterpolationsabschnitts 4 addiert wurde, eine Spektralverteilung auf, die der Spektralverteilung mit dem höchsten Spektralverteilungs-Korrelationskoeffizienten des Referenzbandes entspricht, das in der Kombination des Referenzbandes und des Vergleichsbandes enthalten ist.
Die Struktur des Frequenzinterpolationsgeräts ist nicht auf lediglich die oben beschriebene begrenzt.
Beispielsweise können mindestens einige Funktionen des Analysators, des Parallel-Seriell-Wandlers und des LPF des Hüllendetektionsabschnitts 5 von DSP oder CPU durchgeführt werden, oder die gesamte Funktion des Hüllendetektionsabschnitts 5 kann von DSP und CPU durchgeführt werden. Der Analysator des Hüllendetektionsabschnitts 5 kann durch ein FFT-Gerät (FFT = Fast Fourier Transform, schnelle Fouriertransformation) realisiert werden, das eine wohl bekannte Struktur aufweist.
Statt ein Hüllsignal der Spektralverteilung des zu komprimierenden PCM-Signals zu generieren, kann der Hüllendetektionsabschnitt 5 ein Signal generieren, das für eine Bandbreite repräsentativ ist, die vom zu komprimierenden PCM-Signal belegt ist. In diesem Fall kann der Sprachkompressionsabschnitt 2 als die externen Daten die Daten verwenden, die für die Bandbreite repräsentativ sind, die durch die Spektralverteilung des PCM-Signals vor Komprimierung belegt ist. Beispielsweise sind die Daten, die für die belegte Bandbreite repräsentativ sind, aus der niedrigsten Frequenz der Spektralanteile des PCM-Signals und den Daten gebildet, die für die Bandbreite repräsentativ sind, die vom PCM-Signal belegt ist. Ist die niedrigste Frequenz der Spektralanteile des PCM-Signals bereits bekannt (z.B. 0 Hz), reicht es aus, wenn die Daten, die für die belegte Bandbreite repräsentativ sind, nur aus den Daten gebildet sind, die für die Bandbreite repräsentativ sind, die durch das PCM-Signal belegt ist.
Wenn die externen Daten die Bandbreite repräsentieren, die durch die Spektralverteilung des PCM-Signals vor Komprimierung belegt ist, ähnlich der Interpolationsbandadditionseinheit 44 der zweiten Ausführungsform, berechnet die Interpolationsbandadditionseinheit des Frequenzinterpolationsabschnitts 4 den Schätzwert eines quadratischen Mittelwerts der Spektralanteile, die im Wesentlichen im Interpolationsband enthalten sind, durch Vornehmen von Regressionsberechnungen nach Identifizieren der Funktion der Hülle der Spektralverteilung jedes Frequenzbereichs gemäß den Signalen, die vom Analysator des Frequenzinterpolationsabschnitts 4 geliefert werden. In diesem Fall wird unter der Annahme, dass von den Interpolationsbändern der Frequenzbereich aus der belegten Bandbreite, der durch die externen Daten repräsentiert wird, im Wesentlichen keine Spektralanteile aufweist, der Schätzwert eines quadratischen Mittelwerts der Spektralanteile berechnet, der im Wesentlichen im Interpolationsband enthalten ist.
Das oben beschriebene Frequenzinterpolationsgerät der zweiten und dritten Ausführungsformen der Erfindung kann die zweite Aufgabe der Erfindung wirksam erfüllen.
Industrielle Anwendbarkeit
Soweit beschrieben, können gemäß der Erfindung ein Frequenzinterpolationsgerät und -verfahren realisiert werden, die ein Signal angenähert an ein Originalsignal aus einer Modulationswelle eines Signals wiederherstellen können, das einen begrenzten Frequenzbereich des Originalsignals aufweist, und insbesondere ein Audiosignal hoher Qualität wiederherstellen können.
Gemäß der Erfindung können ein Frequenzinterpolationsgerät und -verfahren realisiert werden, die ein Signal angenähert an ein Originalsignal aus entweder einem Originalsignal sachgerecht wiederherstellen können, wobei die Spektralanteile in einigen Frequenzbereichen unterdrückt sind, oder einem Signal, das für ein Originalsignal repräsentativ ist, das keine Spektralanteile in den Frequenzbereichen enthält, oder aus einem Signal, das diese zwei Signale kombiniert.

Claims

Frequenzinterpolationsvorrichtung zum Empfangen eines Eingangssignals eines ursprünglichen Signals, bei dem Frequenzkomponenten in einem speziellen Frequenzband unterdrückt sind, zum näherungsweisen Rückgewinnen unterdrückter Frequenzkomponenten und zum Wiedergeben eines dem ursprünglichen Signal näherungsweise entsprechenden Signals, dadurch gekennzeichnet, dass Kurzzeitspektren aus einem Frequenzband erhalten werden, dessen Frequenzkomponenten nicht unterdrückt sind; ein Kurzzeitspektrum im unterdrückten Frequenzband abgeschätzt wird, indem der Augenmerk auf eine Wiederholung eines Spektrumsmusters in einem vorbestimmten Frequenzintervall gerichtet wird; und in Übereinstimmung mit dieser Abschätzung ein die Frequenzkomponenten im unterdrückten Frequenzband enthaltenes Signal synthetisiert und dem Eingangssignal hinzugefügt wird.
Frequenzinterpolationsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Wiederholung des Spektrumsmusters beurteilt wird, indem ein Korrelationskoeffizient zwischen einem Spektrumsmuster in einem ersten Frequenzband, das eine vorbestimmte Bandbreite hat und nicht unterdrückte Frequenzkomponenten in der Nähe des unterdrückten Frequenzbandes aufweist, und einem Spektrumsmuster in einem zweiten Frequenzband, das zu dem ersten Frequenzband vorbestimmter Bandbreite benachbart ist, berechnet wird und die unterdrückten Frequenzkomponenten synthetisiert werden, indem eine Einheit wiederholter Spektrumsmuster verbunden wird.
Frequenzinterpolationsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher, wenn das Spektrumsmuster im ersten Frequenzband und das Spektrumsmuster im zweiten Frequenzband einen großen Korrelationskoeffizienten aufweisen, das Spektrumsmuster auf das unterdrückte Band ausgedehnt wird, um die Frequenzkomponenten des unterdrückten Bandes zu synthetisieren.
Frequenzinterpolationsvorrichtung nach Anspruch nach Anspruch 3, bei welcher die Intensitäten der zu synthetisierenden Frequenzkomponenten aus einer Spektrumshüllkurve des unterdrückten Frequenzbandes bestimmt werden, das aus einer Spektrumshüllkurve des nicht unterdrückten Frequenzbandes abgeschätzt wird.
Frequenzinterpolationsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das spezielle Frequenzband ein Hochfrequenzband ist.
Frequenzinterpolationsvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher eine obere Grenzfrequenz des ersten oder zweiten Frequenzbandes die untere Grenzfrequenz eines unterdrückten Hochfrequenzbandes ist.
Frequenzinterpolationsvorrichtung zur Verarbeitung eines Eingangssignals, bei dem Frequenzkomponenten in einem speziellen Frequenzband unterdrückt sind, und zum Reproduzieren eines Signals, das die näherungsweise wiederhergestellten unterdrückten Frequenzbandkomponenten enthält, wobei die Vorrichtung beinhaltet: eine Spektrumserzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Kurzzeitspektren des Eingangssignals, eine Spektrumsmuster-Herleitungseinrichtung zum Herleiten von Korrelations-Spektrumsmustern, die eine Korrelation zwischen Kurzzeit-Spektrumsmustern in benachbarten Frequenzbändern gleicher Bandbreite aufweisen; eine Spektrumshüllkurven-Herleitungseinrichtung zum Herleiten einer Spektrumshüllkurveninformation in dem Band, dessen Frequenzkomponenten nicht unterdrückt sind; eine Einrichtung, welche sowohl auf die Spektrumsmuster-Herleitungseinrichtung als auch auf die Spektrumshüllkurven-Herleitungseinrichtung reagiert, um ein Signal zu synthetisieren, das Frequenzkomponenten im unterdrückten Frequenzband aufweist; und eine Einrichtung, welche das synthetisierte Signal, das die Frequenzkomponenten des unterdrückten Frequenzbandes enthält, dem Eingangssignal hinzufügt.
Frequenzinterpolationsvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher das Signal, das die Frequenzkomponenten des unterdrückten Frequenzbandes enthält, das hergeleitete Korrelations-Spektrumsmuster und eine durch die Spektrumshüllkurveninformation bestimmte Intensität aufweist.
Frequenzinterpolationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher das Eingangssignal ein PCM-Signal ist, das durch Abtasten und Quantisieren eines analogen Audiosignals erhalten wird.
Frequenzinterpolationsverfahren zum Empfangen eines Eingangssignals eines ursprünglichen Signals, bei dem Frequenzkomponenten in einem speziellen Frequenzband unterdrückt sind, zum näherungsweisen Rückgewinnen unterdrückter Frequenzkomponenten und zum Wiedergeben eines dem ursprünglichen Signal näherungsweise entsprechenden Signals, dadurch gekennzeichnet, dass Kurzzeitspektren aus einem Frequenzband erhalten werden, dessen Frequenzkomponenten nicht unterdrückt sind; ein Kurzzeitspektrum im unterdrückten Frequenzband abgeschätzt wird, indem der Augenmerk auf eine Wiederholung eines Spektrumsmusters bei einem vorbestimmten Frequenz intervall gerichtet wird; und in Übereinstimmung mit dieser Abschätzung ein die Frequenzkomponenten des unterdrückten Frequenzbandes enthaltenes Signal synthetisiert und dem Eingangssignal hinzugefügt wird.
Frequenzinterpolationsverfahren nach Anspruch 10, bei welchem die Wiederholung des Kurzzeit-Spektrumsmusters in Übereinstimmung mit einem Korrelationskoeffizient zwischen einem Spektrumsmuster in einem ersten Frequenzband, das eine vorbestimmte Bandbreite hat und nicht unterdrückte Frequenzkomponenten in der Nähe des unterdrückten Frequenzbandes aufweist, und einem Spektrumsmuster in einem zweiten Frequenzband, das zu dem ersten Frequenzband vorbestimmter Bandbreite benachbart ist, beurteilt wird.
Frequenzinterpolationsverfahren zur Verarbeitung eines Eingangssignals, bei dem Frequenzkomponenten in einem speziellen Frequenzband unterdrückt wurden, und zum Wiedergeben eines Signals, das die näherungsweise wiederhergestellten unterdrückten Frequenzbandkomponenten aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erzeugen von Kurzzeitspektren des Eingangssignals; Herleiten von Korrelations-Spektrumsmustern, welche eine Korrelation zwischen benachbarten Kurzzeit-Spektrumsmustern in Frequenzbändern gleicher Bandbreite aufweisen; Herleiten von Spektrumshüllkurveninformation im nicht unterdrückten Frequenzband; einen Schritt, bei dem auf den Spektrumsmuster-Herleitungsschritt und den Spektrumshüllkurven-Herleitungsschritt reagiert wird und ein Signal synthetisiert wird, das Frequenzkomponenten im unterdrückten Frequenzband aufweist; und einen Schritt, bei dem das synthetisierte Signal, das Frequenzkomponenten im unterdrückten Frequenzband aufweist, dem Eingangssignal hinzugefügt wird.
Frequenzinterpolationssystem zum Empfangen eines Eingangssignals eines ursprünglichen Signals, bei dem Frequenzkomponenten in einem speziellen Frequenzband unterdrückt wurden, zum näherungsweisen Wiederherstellen unterdrückter Frequenzkomponenten und zum Reproduzieren eines an das ursprüngliche Signal angenäherten Signals, wobei das System aufweist: eine Einrichtung zum Bestimmen, ob das spezielle Frequenzband des ursprünglichen Signals Frequenzkomponenten von vorbestimmtem Pegel oder größer enthält, und zum Erzeugen von Identifikationsdaten, die für das Vorhandensein/Nichtvorhandensein von Frequenzkomponenten von vorbestimmtem Pegel oder größer bezeichnend ist; eine Signalumwandlungseinrichtung, welche die Frequenzkomponenten des ursprünglichen Signals im speziellen Frequenzband unterdrückt und das ursprüngliche Signal einem vorbestimmten Signalumwandlungsprozess unterzieht; eine Einrichtung, welche die Identifikationsdaten dem umgewandelten Signal überlagert, um die Identifikationsdaten und die umgewandelten Daten zu senden; eine Bestimmungseinrichtung, welche das gesendete Signal empfängt, die im empfangenen Signal enthaltenen Identifikationsdaten überprüft und das Vorhandensein/Nichtvorhandensein von Frequenzkomponenten des speziellen Frequenzband bestimmt; eine Steuereinrichtung, welche das Zuführen des empfangenen Signals zu einer nachfolgenden Signalverarbeitungseinrichtung steuert, und zwar lediglich wenn die Bestimmungseinrichtung beurteilt, dass das spezielle Frequenzband die Frequenzkomponenten enthält; und eine Signalverarbeitungseinrichtung, welche auf das von der Steuereinrichtung empfangene Signal reagiert, um einen umgekehrten Umwandlungsprozess des vorbestimmten Signalumwandlungsprozesses und einen Interpolationsprozess durchzuführen, bei dem die Frequenzkomponenten im unterdrückten Frequenzband näherungsweise synthetisiert und hinzugefügt werden.
Frequenzinterpolationssystem nach Anspruch 13, bei welchem der vorbestimmte Signalumwandlungsprozess ein Datenkompressionsprozess ist und der umgekehrte Umwandlungsprozess, der durch die Signalverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, ein Datendekompressionsprozess ist.
Frequenzinterpolationssystem nach Anspruch 13, bei welchem der durch die Signalverarbeitungseinrichtung auszuführende Interpolationsprozess einen Kurzzeitspektrumsanalyseprozess, einen Prozess zum Herleiten von Kurzzeit-Spektrumsmustern in Korrelation aufweisenden benachbarten Frequenzbändern und einen Prozess zum Herleiten von Spektrumshüllkurveninformation beinhaltet.
Frequenzinterpolationsvorrichtung zum Empfangen eines Eingangssignals eines ursprünglichen Signals, bei dem Frequenzkomponenten in einem speziellen Frequenzband unterdrückt sind, zum näherungsweisen Rückgewinnen unterdrückter Frequenzkomponenten und zum Wiedergeben eines dem ursprünglichen Signal näherungsweise entsprechenden Signals, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Einrichtung, welche ein erstes Signal, das erhalten wird, indem das ursprüngliche Signal, bei dem Signalkomponenten im speziellen Frequenzband unterdrückt wurden, einem vorbestimmten Signalumwandlungsprozess unterzogen wird, sowie ein zweites Signal empfängt, das dem ersten Signal von Identifikationsdaten überlagert ist, die dafür repräsentativ sind, ob das spezi elle Frequenzband des ursprünglichen Signals die Frequenzkomponenten von vorbestimmtem Pegel oder größer enthält; eine Bestimmungseinrichtung, welche die im empfangenen Signal enthaltenen Identifikationsdaten überprüft und das Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Frequenzkomponenten im speziellen Frequenzband beurteilt; eine Steuereinrichtung, welche das Zuführen des empfangenen Signals zu einer nachfolgenden Signalverarbeitungseinrichtung steuert, lediglich wenn die Entscheidungseinrichtung entscheidet, dass das spezielle Frequenzband die Frequenzkomponenten enthält; und eine Signalverarbeitungseinrichtung, welche auf das von der Steuereinrichtung empfangene Signal reagiert, um einen umgekehrten Umwandlungsprozess des vorbestimmten Signalumwandlungsprozesses und einen Interpolationsprozess durchzuführen, bei dem die Frequenzkomponenten im unterdrückten Frequenzband näherungsweise synthetisiert und hinzugefügt werden.
Frequenzinterpolationsvorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher der vorbestimmte Signalumwandlungsprozess ein Datenkompressionsprozess ist und der umgekehrte Umwandlungsprozess, der durch die Signalverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, ein Datendekompressionsprozess ist.
Frequenzinterpolationsvorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher der durch die Signalverarbeitungseinrichtung auszuführende Interpolationsprozess einen Kurzzeitspektrumsanalyseprozess, einen Prozess zum Herleiten von Kurzzeit-Spektrumsmustern in Korrelation aufweisenden benachbarten Frequenzbändern und einen Prozess zum Herleiten von Spektrumshüllkurveninformation beinhaltet.
Frequenzinterpolationsverfahren zum Empfangen eines Eingangssignals eines ursprünglichen Signals, bei dem Frequenzkomponenten in einem speziellen Frequenzband unterdrückt sind, zum näherungsweisen Rückgewinnen unterdrückter Frequenzkomponenten und zum Wiedergeben eines dem ursprünglichen Signal näherungsweise entsprechenden Signals, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bestimmen, ob das spezielle Frequenzband des ursprünglichen Signals Frequenzkomponenten von vorbestimmtem Pegel oder größer enthält, und Erzeugen von Identifikationsdaten, die für ein Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Frequenzkomponenten von vorbestimmtem Pegel oder größer repräsentativ sind; Unterdrücken der Frequenzkomponenten des ursprünglichen Signals im speziellen Frequenzband und Ausführen eines vorbestimmten Signalumwandlungsprozesses beim ursprünglichen Signal; Überlagern der Identifikationsdaten auf das umgewandelte Signal und Senden der Identifikationsdaten und der umgewandelten Daten; Empfangen des gesendeten Signals, Überprüfen der im empfangenen Signal enthaltenen Identifikationsdaten, und Bestimmen des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins der Frequenzkomponenten im speziellen Frequenzband; Steuern, dass das empfangene Signal einem anschließenden Signalverarbeitungsschritt zugeführt wird, lediglich falls im Beurteilungsschritt bestimmt wird, dass das spezielle Frequenzband die Frequenzkomponenten enthält; und reagierend auf das im Steuerschritt empfangene Signal wird ein umgekehrter Umwandlungsprozess des vorbestimmten Signalumwandlungsprozesses und ein Interpolationsprozess durchgeführt, bei dem die Frequenzkomponenten im unterdrückten Frequenzband näherungsweise synthetisiert und hinzugefügt werden.
Frequenzinterpolationsverfahren zum Empfangen eines Eingangssignals eines ursprünglichen Signals, bei dem Frequenzkomponenten in einem speziellen Frequenzband unterdrückt sind, zum näherungsweisen Rückgewinnen unterdrückter Frequenzkomponenten und zum Wiedergeben eines dem ursprünglichen Signal näherungsweise entsprechenden Signals, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: es wird ein erstes Signal, das dadurch erhalten wird, dass das ursprüngliche Signal, bei dem Signalkomponenten im speziellen Frequenzband unterdrückt wurden, einem vorbestimmten Signalumwandlungsprozess unterzogen, sowie ein zweites Signal empfangen, das dem ersten Signal von Identifikationsdaten überlagert wurde, die dafür repräsentativ sind, ob das spezielle Frequenzband des ursprünglichen Signals die Frequenzkomponenten von vorbestimmtem Pegel oder größer enthält; die im empfangenen Signal enthaltenen Identifikationsdaten werden überprüft und ein Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Frequenzkomponenten im speziellen Frequenzband wird bestimmt; es wird gesteuert, das empfangene Signal einem nachfolgenden Signalverarbeitungsschritt zuzuführen, lediglich wenn im Entscheidungsschritt bestimmt wird, dass das spezielle Frequenzband die Frequenzkomponenten enthält; und reagierend auf das im Steuerschritt empfangene Signal wird ein umgekehrter Umwandlungsprozess des vorbestimmten Signalumwandlungsprozesses und ein Interpolationsprozess durchgeführt, bei dem Frequenzkomponenten im unterdrückten Frequenzband näherungsweise synthetisiert und hinzugefügt werden.