JP2016507080A - エネルギー制限演算を用いて周波数増強信号を生成する装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このアプローチは、符号化された低周波信号に対する許容可能な品質を保証するが、多くのリスナーはハイパス部分の欠落を品質劣化として知覚する。この問題を克服するために、欠落する高周波部分を、バンド幅拡張スキームによって合成することができる。
1.高周波コンテンツの生成
これは、低周波コンテンツ(の一部)をハイバンドにコピーまたは反転させる、またはホワイトノイズまたは整形されたノイズまたは他の人工信号部分をハイバンドに挿入することによってなすことができる。
2.パラメトリック情報による生成された高周波コンテンツの調整
これは、パラメトリック表現による形状、調性/ノイジネスおよびエネルギーの操作を含む。
1.生成されたHFコンテンツはノイズに基づいている。これは、HF信号が音のハーモニック低周波信号(例えば音楽)と結合される場合に、聞き取れるアーチファクトを創生する。この種のアーチファクトを回避するため、G.722.2 は、生成されたHF信号のエネルギーを強く制限し、それはまたバンド幅拡張の潜在的利益を制限する。従って、残念なことに、サウンドのブライトネスの最大の可能な改善またはスピーチ信号の明瞭度における最大の獲得できる増加も制限される。
2.この非ガイド式のバンド幅拡張は時間ドメインにおいて動作するので、フィルタ演算は付加的なアルゴリズム的遅延を生ずる。この付加的な遅延は、双方向通信シナリオにおけるユーザ経験の品質を下げるか、または所定の通信技術標準の必要条件の項目によって許容されないかもしれない。
3.また、信号処理は時間ドメインにおいて実行されるので、フィルタ演算は不安定の傾向がある。さらに、時間ドメインフィルタは高い計算量を有する。
4.ハイバンド信号のエネルギーのオーバーオール合計のみがコア信号のエネルギーに適応される(そして、更にスペクトル傾斜によって重み付けされる)ので、コア信号の上側周波数レンジ(ちょうどクロスオーバー周波数の下の信号)とハイバンド信号の間のクロスオーバー周波数におけるエネルギーの有意なローカルミスマッチがあるかもしれない。例えば、これは、特に超低周波数レンジにおけるエネルギー集中を呈するが、上側周波数レンジにおいてほとんどエネルギーを含まない音の信号に対するケースになる。
5.さらにまた、時間ドメイン表現においてスペクトル勾配を推定することは演算的に複雑である。周波数ドメインにおいて、スペクトル勾配の外挿は非常に効率的になすことができる。例えば摩擦音の大部分のエネルギーは高い周波数レンジに集中しているので、これらは、保守的なエネルギーとG.722.2 におけるようなスペクトル勾配の推定戦略が適用される場合、鈍く聞こえるかもしれない(1.を参照)。
ここで、E(i)はQMFサブバンドiのエネルギーであり、startは、1kHzを参照するQMFサブバンドインデックスである。コピーされたQMFサブバンドは、次式のように係数attfによって重み付けられる。
ここで、att=0.5*sp+0.5であり、一般に、attは次式を用いて計算することができる。
att=p(sp)
ここで、pは多項式である。好ましくは、多項式は次式のように次数1を持つ。
att=a*sp+b
ここで、a、b、または一般に多項式の係数は、全て0と1の間である。
Ecurrは、次のように1つの時間スロットにおけるハイバンドQMFエネルギーの合計として計算される。
Eavgは、次のようにエネルギーの時間上の移動平均である。
ここで、startおよびstopは移動平均の計算に対して用いられるインターバルの境界である。
Claims (17)
- 周波数増強信号(130)を生成する装置であって、
コア信号(120)から増強信号を生成する信号生成器であって、前記増強信号はコア信号に含まれない増強周波数レンジを備え、前記増強信号の時間部分は単一のサブバンドまたは複数のサブバンドに対して1つ以上のサブバンド信号を備える、信号生成器(200)と、
前記増強信号(130)を用いて、前記周波数増強された信号(140)を生成する合成フィルタバンク(300)と、
を備え、
前記信号生成器(200)は、前記合成フィルタバンク(300)によって得られる前記周波数増強された信号(140)が、結果として高いバンドのエネルギーが低いバンドのエネルギーに多くとも等しい、または多くとも所定の閾値だけ大きいことを確保するために、エネルギー制限を実行するように構成された、
装置。 - 前記信号生成器(200)は、前記所定の閾値として、3dB以下の閾値または前記コア信号におけるエネルギーのスペクトル分布を記述する値から導き出される閾値を用いるように構成された、
請求項1に記載の装置。 - 前記信号生成器(200)は、第1のサブバンドにおける第1のサブバンド信号を検査し、周波数において前記第1のサブバンドに隣接し、前記第1のサブバンドの中心周波数より高い中心周波数を有する第2のサブバンドにおける第2のサブバンド信号を検査し、前記第2のサブバンドのエネルギーが前記第1のサブバンドのエネルギーに等しいとき、または第2のサブバンドのエネルギーが第1のサブバンドのエネルギーより前記所定の閾値未満だけ大きいとき、前記第2のサブバンド信号を制限しないように構成された、
請求項1または2に記載の装置。 - 前記信号生成器(200)は、シーケンスにおいて複数の処理演算(202、204、206、208)を実行するように構成され、
前記信号生成器(200)は、前記増強信号(130)を取得するために、前記シーケンスの終わりにおいて前記エネルギー制限(208)を実行するように構成され、
前記合成フィルタバンク(300)は、前記エネルギー制限によって、入力として、前記シーケンスの終わりにおいて生成される前記増強信号を受信するように構成された、
請求項1〜3のいずれかに記載の装置。 - 前記信号生成器(200)は、前記エネルギー制限(208)の前に、スペクトル整形(204)または時間的平滑化(206)を実行するように構成された、
請求項1〜4のいずれかに記載の装置。 - 前記信号生成器は、前記コア信号(120)の複数のサブバンドのミラーリング(202)によって、前記増強信号の複数のサブバンド信号を生成するように構成された、
請求項1〜5のいずれかに記載の装置。 - 前記信号生成器は、以下の式に基づいて前記ミラーリングを実行するように構成され、
Qr(t,xover+f-1)=-Qr(t,xover-f);f=1..nBands
Qi(t,xover+f-1)=Qi(t,xover-f);f=1..nBands
ここで、Qr(t,f)は時間インデックスtおよびサブバンドインデックスfにおけるサブバンド信号の実数値であり、Qi(t,f)は時間インデックスtおよびサブバンドインデックスfにおけるサブバンド信号の虚数値であり、xoverはクロスオーバー周波数(420)を参照するサブバンドであり、nBandsは再構成される整数のバンド数である、
請求項6に記載の装置。 - より低い中心周波数を持つサブバンドが、前記現在のサブバンドに隣接する、
請求項8に記載の装置。 - 前記信号生成器(200)は、第1の時間分解能(320)で前記エネルギー制限を実行するように構成され、
前記スペクトル整形(204)は、第2の時間分解能で実行され、または
前記時間的平滑化(206)は、第3の時間分解能で実行され、
前記第1の時間分解能は前記第2の時間分解能と等しい、または前記第3の時間分解能は前記第1の時間分解能より高い、
請求項5に記載の装置。 - 前記装置は、前記コア信号に含まれない前記増強周波数レンジを記述するパラメトリックサイド情報を用いることなく、非ガイド式周波数増強を実行するように構成された、
請求項1〜10のいずれかに記載の装置。 - 前記信号生成器(200)は、フィルタバンクドメインにおける現在のフレームのスペクトル重心についての情報を用いて、前記スペクトル整形(204)を実行するように構成された、
請求項5に記載の装置。 - 前記信号生成器(200)は、前記コア信号または前記増強信号の複数のサブバンド信号から計算された前記同じ平滑化情報を用いて、前記増強信号または前記コア信号の複数のサブバンドの前記時間的平滑化(206)を実行するように構成された、
請求項5に記載の装置。 - 周波数増強信号(130)を生成する方法であって、
コア信号(120)から増強信号を生成するステップであって、前記増強信号はコア信号に含まれない増強周波数レンジを備え、前記増強信号の時間部分は単一のサブバンドまたは複数のサブバンドに対して1つ以上のサブバンド信号を備える、生成するステップ(200)と、
合成フィルタバンクによって、前記増強信号(130)を用いて前記周波数増強された信号(140)を生成するステップ(300)と、
を備え、
前記生成するステップ(200)は、前記合成フィルタバンク(300)によって得られる前記周波数増強された信号(140)が、結果として高いバンドのエネルギーが低いバンドのエネルギーに多くとも等しい、または多くとも所定の閾値だけ大きいことを確保するために、エネルギー制限を実行するステップを備えた、
方法。 - オーディオ信号を処理するシステムであって、
符号化されたコア信号(110)を生成する、エンコーダ(1500)と、
請求項1〜13のいずれかに記載の周波数増強信号を生成する装置と、
を備えた、システム。 - オーディオ信号を処理する方法であって、
符号化されたコア信号(110)を生成するステップ(1500)と、
請求項14に記載の方法に従って周波数増強信号を生成するステップと、
を備えた、方法。 - コンピュータプログラムがコンピュータまたは処理装置上で動作するとき、請求項14または16に記載の方法を実行する、コンピュータプログラム。
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