JP2017523461A - 不一致周波数範囲を使用するハイバンド信号コーディング - Google Patents

不一致周波数範囲を使用するハイバンド信号コーディング Download PDF

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Abstract

方法は、オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第１の信号を生成することを含む。第１の成分は、第１の周波数範囲を有する。本方法は、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応するハイバンド励起信号を生成することを含む。第２の成分は、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する。ハイバンド励起信号は、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するために第１の信号に基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタに与えられる。

Description

優先権の主張
[0001]本出願は、その内容全体が参照により組み込まれる、両方とも「HIGH-BAND SIGNAL CODING USING MISMATCHED FREQUENCY RANGES」と題する、２０１５年６月２５日に出願された米国特許出願第１４／７５０，７８４号、および２０１４年６月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／０１７，７５３号の優先権を主張する。
[0002]本開示は、一般に信号処理に関する。
[0003]技術の進歩は、より小型でより強力なコンピューティングデバイスをもたらした。たとえば、現在、小型で、軽量で、ユーザによって容易に持ち運ばれる、ポータブルワイヤレス電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、およびページングデバイスなど、ワイヤレスコンピューティングデバイスを含む、様々なポータブルパーソナルコンピューティングデバイスが存在する。より具体的には、セルラー電話およびインターネットプロトコル（ＩＰ）電話などのポータブルワイヤレス電話は、ワイヤレスネットワークを介してボイスおよびデータパケットを通信することができる。さらに、多くのそのようなワイヤレス電話は、その中に組み込まれた他のタイプのデバイスを含む。たとえば、ワイヤレス電話は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルレコーダ、およびオーディオファイルプレーヤをも含むことができる。
[0004]デジタル技法によるボイスの送信は、特に長距離およびデジタル無線電話アプリケーションにおいて普及している。再構成された音声の知覚品質を維持しながら、チャネルを介して送られ得る情報の最小量を決定することに対する関心があり得る。音声がサンプリングおよびデジタル化によって送信される場合、６４キロビット毎秒（ｋｂｐｓ）程度のデータレートが、アナログ電話の音声品質を達成するために使用され得る。音声分析の使用と、後続のコーディング、送信、および受信機における再合成によって、データレートの有意な低減が達成され得る。
[0005]音声を圧縮するためのデバイスは、通信の多くの分野において使用を見出し得る。例示的な分野はワイヤレス通信である。ワイヤレス通信の分野は、たとえば、コードレス電話、ページング、ワイヤレスローカルループ、セルラーおよびパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）電話システムなどのワイヤレステレフォニー、モバイルＩＰテレフォニー、ならびに衛星通信システムを含む、多くの適用例を有する。特定の適用例は、モバイル加入者のためのワイヤレステレフォニーである。
[0006]たとえば、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、および時分割同期ＣＤＭＡ（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ）を含むワイヤレス通信システムのために、様々なオーバージエアインターフェースが開発されている。それらに関して、たとえば、高度モバイルフォンサービス（ＡＭＰＳ：Advanced Mobile Phone Service）、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標））、およびＩｎｔｅｒｉｍ Ｓｔａｎｄａｒｄ ９５（ＩＳ−９５）を含む様々な国内および国際規格が確立されている。例示的なワイヤレス電話通信システムがＣＤＭＡシステムである。ＩＳ−９５規格およびそれの派生物、ＩＳ−９５Ａ、ＡＮＳＩ Ｊ−ＳＴＤ−００８、およびＩＳ−９５Ｂ（本明細書では総称してＩＳ−９５と呼ばれる）は、セルラーまたはＰＣＳ電話通信システムのためのＣＤＭＡオーバージエアインターフェースの使用を指定するために、米国電気通信工業会（ＴＩＡ：Telecommunication Industry Association）および他のよく知られている標準化団体によって公表されている。
[0007]ＩＳ−９５規格は、その後、より多くの容量および高速パケットデータサービスを与えるｃｄｍａ２０００およびＷＣＤＭＡ（登録商標）などの「３Ｇ」システムに発展した。ｃｄｍａ２０００の２つの変形形態が、ＴＩＡによって発行された、ドキュメントＩＳ−２０００（ｃｄｍａ２０００ １ｘＲＴＴ）およびＩＳ−８５６（ｃｄｍａ２０００ １ｘＥＶ−ＤＯ）によって提示されている。ｃｄｍａ２０００ １ｘＲＴＴ通信システムは１５３ｋｂｐｓのピークデータレートを提供し、ｃｄｍａ２０００ １ｘＥＶ−ＤＯ通信システムは、３８．４ｋｂｐｓから２．４Ｍｂｐｓに及ぶ、データレートのセットを定義する。ＷＣＤＭＡ規格は、第３世代パートナーシッププロジェクト「３ＧＰＰ」、ドキュメント番号３Ｇ ＴＳ２５．２１１、３Ｇ ＴＳ２５．２１２、３Ｇ ＴＳ２５．２１３、および３Ｇ ＴＳ２５．２１４に具現されている。国際モバイル電気通信アドバンスト（ＩＭＴアドバンスト：International Mobile Telecommunications Advanced）仕様は「４Ｇ」規格を提示している。ＩＭＴアドバンスト仕様は、４Ｇサービスのためのピークデータレートを、（たとえば、列車および車からの）高モビリティ通信のために１００メガビット毎秒（Ｍｂｉｔ／ｓ）に設定し、（たとえば、歩行者および静止したユーザからの）低モビリティ通信のために１ギガビット毎秒（Ｇｂｉｔ／ｓ）に設定する。
[0008]人間音声生成のモデルに関するパラメータを抽出することによって音声を圧縮するための技法を採用するデバイスは、音声コーダと呼ばれる。音声コーダはエンコーダとデコーダとを備え得る。エンコーダは、着信音声信号を、時間のブロック、または分析フレームに分割する。時間（または「フレーム」）における各セグメントの持続時間は、信号のスペクトルエンベロープが比較的定常のままであることが予想され得るほど十分に短くなるように選択され得る。たとえば、特定の適用例に好適と見なされる任意のフレーム長またはサンプリングレートが使用され得るが、１つのフレーム長は２０ミリ秒であり、それは、８キロヘルツ（ｋＨｚ）のサンプリングレートで１６０個のサンプルに対応する。
[0009]エンコーダは、いくつかの関連するパラメータを抽出するために着信音声フレームを分析し、次いで、それらのパラメータを、２進表現に、たとえば、ビットのセットまたはバイナリデータパケットに量子化する。データパケットは、通信チャネル（すなわち、ワイヤードおよび／またはワイヤレスネットワーク接続）を介して受信機およびデコーダに送信される。デコーダは、データパケットを処理し、パラメータを作り出すために処理されたデータパケットを逆量子化し、逆量子化されたパラメータを使用して音声フレームを再合成する。
[0010]音声コーダの機能は、音声に固有の自然冗長性を除去することによって、デジタル化された音声信号を低ビットレート信号に圧縮することである。デジタル圧縮は、入力音声フレームをパラメータのセットで表し、パラメータをビットのセットで表すために量子化を採用することによって達成され得る。入力音声フレームがビット数Ｎiを有し、音声コーダによって作り出されたデータパケットがビット数Ｎoを有する場合、音声コーダによって達成される圧縮係数はＣr＝Ｎi／Ｎoである。課題は、ターゲット圧縮係数を達成しながら、復号音声の高いボイス品質を保持することである。音声コーダの性能は、（１）音声モデル、または上記で説明した分析および合成プロセスの組合せがどのくらいうまく機能するか、および（２）パラメータ量子化プロセスがＮoビット毎フレームのターゲットビットレートでどのくらいうまく実行されるかに依存する。音声モデルの目的は、したがって、各フレームについてパラメータの小さいセットを用いて、音声信号の本質、またはターゲットボイス品質をキャプチャすることである。
[0011]音声コーダは、概して、音声信号を記述するために（ベクトルを含む）パラメータのセットを利用する。パラメータの良好なセットは、理想的には、知覚的に正確な音声信号の再構成のために低いシステムバンド幅を与える。ピッチ、信号電力、スペクトルエンベロープ（またはホルマント）、振幅および位相スペクトルは、音声コーディングパラメータの例である。
[0012]音声コーダは、時間領域コーダとして実装され得、それは、音声の小さいセグメント（たとえば、５ミリ秒（ｍｓ）のサブフレーム）を一度に符号化するために高時間分解能処理を採用することによって時間領域音声波形をキャプチャすることを試みる。各サブフレームについて、コードブック空間からの高精度代表が探索アルゴリズムによって見つけられる。代替的に、音声コーダは、周波数領域コーダとして実装され得、それは、パラメータ（分析）のセットで入力音声フレームの短期音声スペクトルをキャプチャすることと、スペクトルパラメータから音声波形を再作成するために対応する合成プロセスを採用することとを試みる。パラメータ量子化器は、知られている量子化技法に従ってコードベクトルの記憶された表現を用いてパラメータを表すことによって、パラメータを保存する。
[0013]１つの時間領域音声コーダは、コード励起線形予測（ＣＥＬＰ）コーダである。ＣＥＬＰコーダにおいて、音声信号中の短期相関、または冗長性は、短期ホルマントフィルタの係数を見つける線形予測（ＬＰ）分析によって除去される。短期予測フィルタを着信音声フレームに適用することは、ＬＰ残差信号を生成し、このＬＰ残差信号は、長期予測フィルタパラメータと後続の確率コードブックとを用いてさらにモデル化され、量子化される。したがって、ＣＥＬＰコーディングは、時間領域音声波形を符号化するタスクを、ＬＰ短期フィルタ係数の符号化と、ＬＰ残差の符号化との別個のタスクに分割する。時間領域コーディングは、固定レートで（すなわち、各フレームについて同じビット数Ｎoを使用して）実行されるか、または（異なるタイプのフレームコンテンツのために異なるビットレートが使用される）可変レートで実行され得る。可変レートコーダは、コーデックパラメータを、ターゲット品質を取得するのに十分なレベルに符号化するために必要とされるビット量を使用することを試みる。
[0014]ＣＥＬＰコーダなどの時間領域コーダは、時間領域音声波形の正確さを保存するために、フレームごとの高いビット数Ｎ0に依拠し得る。そのようなコーダは、フレームごとのビット数Ｎoが比較的大きい（たとえば、８ｋｂｐｓ以上）とすれば、優れたボイス品質を送出し得る。低ビットレート（たとえば、４ｋｂｐｓ以下）において、時間領域コーダは、利用可能なビットの限られた数により、高品質およびロバストな性能を保持することができないことがある。低ビットレートにおいて、限られたコードブック空間は、より高いレートの商用適用例において展開される時間領域コーダの波形適合能力をクリッピングする。したがって、時間による改善にもかかわらず、低ビットレートで動作する多くのＣＥＬＰコーディングシステムは、雑音として特徴づけられる知覚的に有意なひずみという欠点がある。
[0015]低ビットレートにおけるＣＥＬＰコーダの代替は、ＣＥＬＰコーダと同様の原理の下で動作する「雑音励起線形予測」（ＮＥＬＰ：Noise Excited Linear Predictive）コーダである。ＮＥＬＰコーダは、音声をモデル化するために、コードブックではなく、フィルタ処理された擬似ランダム雑音信号を使用する。ＮＥＬＰはコード化音声のためにより単純なモデルを使用するので、ＮＥＬＰはＣＥＬＰよりも低いビットレートを達成する。ＮＥＬＰは、無声音声または無音を圧縮するかまたは表すために使用され得る。
[0016]２．４ｋｂｐｓ程度のレートで動作するコーディングシステムは、概して本質的にパラメトリックである。すなわち、そのようなコーディングシステムは、音声信号のピッチ周期とスペクトルエンベロープ（またはホルマント）とを記述するパラメータを一定の間隔で送信することによって動作する。これらのいわゆるパラメトリックコーダを示すのが、ＬＰボコーダシステムである。
[0017]ＬＰボコーダは、ピッチ周期ごとに有声音声信号を単一のパルスでモデル化する。この基本技法は、特に、スペクトルエンベロープに関する送信情報を含むようにオーグメントされ得る。ＬＰボコーダは概して妥当な性能を与えるが、それらは、バズとして特徴づけられる知覚的に有意なひずみを導入し得る。
[0018]近年、波形コーダとパラメトリックコーダの両方のハイブリッドであるコーダが出現した。これらのいわゆるハイブリッドコーダを示すのが、プロトタイプ波形補間（ＰＷＩ：prototype-waveform interpolation）音声コーディングシステムである。ＰＷＩコーディングシステムは、プロトタイプピッチ周期（ＰＰＰ：prototype pitch period）音声コーダとして知られていることもある。ＰＷＩコーディングシステムは、有声音声をコーディングするための効率的な方法を与える。ＰＷＩの基本概念は、固定間隔で代表的ピッチサイクル（プロトタイプ波形）を抽出し、それの記述を送信し、プロトタイプ波形間で補間することによって音声信号を再構成することである。ＰＷＩ方法は、ＬＰ残差信号または音声信号のいずれに対しても作用し得る。
[0019]音声信号（たとえば、コード化音声信号、再構成された音声信号、またはその両方）のオーディオ品質を改善することに対する研究上の関心および商業上の関心があり得る。たとえば、通信デバイスは、最適よりも低いボイス品質をもつ音声信号を受信し得る。例示のために、通信デバイスは、ボイス呼中に別の通信デバイスから音声信号を受信し得る。ボイス呼品質は、環境雑音（たとえば、風、街頭雑音）、通信デバイスのインターフェースの制限、通信デバイスによる信号処理、パケットロス、バンド幅制限、ビットレート制限など、様々な理由により悪化し得る。
[0020]従来の電話システム（たとえば、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ））では、信号バンド幅は、３００ヘルツ（Ｈｚ）〜３．４ｋＨｚの周波数範囲に制限される。セルラーテレフォニーおよびボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）など、ワイドバンド（ＷＢ）適用例では、信号バンド幅が、５０Ｈｚから７ｋＨｚまでの周波数範囲にわたり得る。スーパーワイドバンド（ＳＷＢ）コーディング技法は、約１６ｋＨｚまで拡張するバンド幅をサポートする。３．４ｋＨｚにおけるナローバンドテレフォニーから１６ｋＨｚのＳＷＢテレフォニーに信号バンド幅を拡張することは、信号再構成の品質と、了解度と、自然さとを改善し得る。
[0021]ＳＷＢコーディング技法は、一般に、信号のより低い周波数部分（たとえば、０Ｈｚ〜６．４ｋＨｚ、「ローバンド」とも呼ばれる）を符号化し、送信することを伴う。たとえば、ローバンドは、フィルタパラメータおよび／またはローバンド励起信号を使用して表され得る。しかしながら、コーディング効率を改善するために、信号のより高い周波数部分（たとえば、６．４ｋＨｚ〜１６ｋＨｚ、「ハイバンド」とも呼ばれる）は、十分に符号化され、送信されないことがある。代わりに、受信機が、ハイバンドを予測するために信号モデリングを利用し得る。いくつかの実装形態では、ハイバンドに関連するデータが、予測を支援するために受信機に与えられ得る。そのようなデータは、「サイド情報」と呼ばれることがあり、利得情報、線スペクトル周波数（ＬＳＦ：line spectral frequency、線スペクトル対（ＬＳＰ：line spectral pair）とも呼ばれる）などを含み得る。
[0022]信号モデリングを使用してハイバンドを予測することは、ローバンドに関連するデータ（たとえば、ローバンド励起信号）に基づいてハイバンド励起信号を生成することを含み得る。しかしながら、ハイバンド励起信号を生成することは、複雑で計算コストが高くなり得る、極零フィルタ処理演算とダウンミキシング演算とを含み得る。
[0023]本明細書で開示する技法の一例によれば、方法は、エンコーダにおいてオーディオ信号を受信することと、エンコーダにおいて、オーディオ信号のハイバンド部分の成分に対応する第１の信号を生成することとを含む。第１の成分は、第１の周波数範囲を有する。本方法は、エンコーダにおいて、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応するハイバンド励起信号を生成することを含む。第２の成分は、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する。本方法は、エンコーダにおいて、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するために第１の信号に基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタにハイバンド励起信号を与えることを含む。
[0024]本明細書で開示する技法の別の例によれば、エンコーダは、ベースバンド信号生成経路における第１の回路と、ハイバンド励起信号生成経路における第２の回路とを含む。第１の回路は、オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第１の信号を生成するように構成される。第１の成分は、第１の周波数範囲を有する。第２の回路は、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応するハイバンド励起信号を生成するように構成される。第２の成分は、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する。本エンコーダは、第１の信号に基づいて生成されたフィルタ係数を有し、ハイバンド励起信号を受信することと、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成することとを行うように構成された、フィルタをも含む。
[0025]本明細書で開示する技法の別の例によれば、装置は、入力オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第１の信号を生成するための手段を含む。第１の成分は、第１の周波数範囲を有する。本装置は、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応するハイバンド励起信号を生成するための手段をも含む。第２の成分は、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する。本装置は、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するための手段をも含む。合成バージョンを生成するための手段は、ハイバンド励起信号を受信するように構成され、第１の信号に基づいて生成されたフィルタ係数を有する。
[0026]本明細書で開示する技法の別の例によれば、非一時的コンピュータ可読媒体は、エンコーダによって実行されたとき、エンコーダに、受信されたオーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第１の信号を生成することと、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応するハイバンド励起信号を生成することとを行わせる命令を含む。第１の成分は第１の周波数範囲を有し、第２の成分は第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する。命令は、エンコーダに、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するために第１の信号に基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタにハイバンド励起信号を与えることをも行わせる。
[0027]本明細書で開示する技法の別の例によれば、方法は、デコーダにおいてオーディオ信号の符号化バージョンを受信することを含む。符号化バージョンは、オーディオ信号のローバンド部分に対応する第１のデータとオーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第２のデータとを含む。第１の成分は、第１の周波数範囲を有する。本方法は、デコーダにおいて、第１のデータに基づいてハイバンド励起信号を生成することを含む。ハイバンド励起信号は、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応する。第２の成分は、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する。本方法は、デコーダにおいて、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するために第２のデータに基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタにハイバンド励起信号を与えることをも含む。
[0028]本明細書で開示する技法の別の例によれば、デコーダは、ハイバンド励起信号生成経路における第１の回路を含む。第１の回路は、オーディオ信号のローバンド部分に対応する第１のデータに基づいてハイバンド励起信号を生成するように構成される。オーディオ信号は、第１のデータを含み、オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第２のデータをさらに含む、受信された符号化オーディオ信号に対応する。第１の成分は、第１の周波数範囲を有する。ハイバンド励起信号はオーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応し、第２の成分は第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する。本デコーダは、ハイバンド励起信号を受信するように構成され、第２のデータに基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタをも含む。フィルタは、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するように構成される。
[0029]本明細書で開示する技法の別の例によれば、装置は、オーディオ信号のローバンド部分に対応する第１のデータに基づいてハイバンド励起信号を生成するための手段を含む。オーディオ信号は、第１のデータを含み、オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第２のデータをさらに含む、受信された符号化オーディオ信号に対応する。第１の成分は、第１の周波数範囲を有する。ハイバンド励起信号は、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応する。第２の成分は、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する。本装置は、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するための手段をも含む。合成バージョンを生成するための手段は、ハイバンド励起信号を受信するように構成され、第２のデータに基づいて生成されたフィルタ係数を有する。
[0030]本明細書で開示する技法の別の例によれば、非一時的コンピュータ可読媒体は、デコーダ内のプロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、オーディオ信号の符号化バージョンを受信することを行わせる命令を含む。符号化バージョンは、オーディオ信号のローバンド部分に対応する第１のデータとオーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第２のデータとを含む。第１の成分は、第１の周波数範囲を有する。命令は、プロセッサに、第１のデータに基づいてハイバンド励起信号を生成することを行わせ、ハイバンド励起信号はオーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応する。第２の成分は、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する。命令は、プロセッサに、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するために第２のデータに基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタにハイバンド励起信号を与えることをも行わせる。
[0031]不一致周波数範囲（mismatched frequency range）の使用によってオーディオ信号のハイバンド部分を符号化するように動作可能であるシステムの図。 [0032]不一致周波数範囲の使用によってオーディオ信号のハイバンド部分を符号化するように動作可能なエンコーダの構成要素を示す図。 [0033]不一致周波数範囲の使用によってオーディオ信号のハイバンド部分を符号化するように動作可能なエンコーダの構成要素を示す別の図。 [0034]特定の実装形態による、信号の周波数成分を示す図。 [0035]不一致周波数範囲の使用によってオーディオ信号のハイバンド部分を合成するように動作可能なデコーダの構成要素を示す図。 [0036]不一致周波数範囲の使用によってオーディオ信号を符号化する方法のフローチャート。 [0037]不一致周波数範囲の使用によって符号化オーディオ信号を復号する方法のフローチャート。 [0038]図１〜図６のシステム、図、および方法に従って信号処理演算を実行するように動作可能なワイヤレスデバイスのブロック図。
[0039]オーディオ信号のハイバンド部分の不一致周波数範囲を使用してオーディオ信号を符号化するための技法が開示される。エンコーダ（たとえば、音声エンコーダまたは「ボコーダ」）は、オーディオ信号のハイバンド部分の第１の周波数範囲（たとえば、６．４ｋＨｚ〜１４．４ｋＨｚ）中の第１の成分に対応するフィルタ係数などのサイドバンド情報を生成し得る。エンコーダは、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の周波数範囲（たとえば、８ｋＨｚ〜１６ｋＨｚ）中の第２の成分に対応するハイバンド励起信号をも生成し得る。第１の周波数範囲は第２の周波数範囲とは異なる（すなわち、それらの周波数範囲は不一致である）が、エンコーダは、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するためにフィルタ係数に基づいてハイバンド励起信号をフィルタ処理する。第１の周波数範囲ではなく第２の周波数範囲に対応するハイバンド励起信号を使用することは、ハイバンド励起信号が、極零フィルタおよび／またはダウンミキサなどの高複雑性構成要素を使用せずに生成されることを可能にする。
[0040]図１を参照すると、雑音変調と利得調整とを実行するように動作可能であるシステムが示されており、全体的に１００と称される。一実装形態によれば、システム１００は、符号化システムまたは装置に（たとえば、ワイヤレス電話またはコーダ／デコーダ（ＣＯＤＥＣ）中に）組み込まれ得る。システム１００は、不一致周波数を使用して入力信号のハイバンド部分を符号化するように構成される。たとえば、第１の周波数範囲中のハイバンド部分の第１の成分は合成フィルタのためのフィルタ係数を生成するために分析され得、異なる周波数範囲中のハイバンド部分の第２の成分は合成フィルタのための励起信号を生成するために使用され得る。
[0041]以下の説明では、図１のシステム１００によって実行される様々な機能が、いくつかの構成要素またはモジュールによって実行されるものとして説明されることに留意されたい。しかしながら、構成要素およびモジュールのこの分割は説明のためのものにすぎない。別の実装形態によれば、特定の構成要素またはモジュールによって実行される機能は、代わりに複数の構成要素またはモジュールの間で分割され得る。その上、別の実装形態では、図１の２つまたはそれ以上の構成要素またはモジュールが、単一の構成要素またはモジュールに組み込まれ得る。図１に示されている各構成要素またはモジュールは、ハードウェア（たとえば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）デバイス、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、コントローラなど）、ソフトウェア（たとえば、プロセッサによって実行可能な命令）、またはそれらの任意の組合せを使用して実装され得る。
[0042]システム１００は、入力オーディオ信号１０２を受信するように構成された分析フィルタバンク１１０を含む。たとえば、入力オーディオ信号１０２はマイクロフォンまたは他の入力デバイスによって与えられ得る。一実装形態によれば、入力オーディオ信号１０２は音声を含み得る。入力オーディオ信号１０２は、約５０ヘルツ（Ｈｚ）から約１６ｋＨｚまでの周波数範囲中のデータを含むスーパーワイドバンド（ＳＷＢ）信号であり得る。分析フィルタバンク１１０は、周波数に基づいて入力オーディオ信号１０２をフィルタ処理して複数の部分にし得る。たとえば、分析フィルタバンク１１０はローバンド信号１２２とハイバンド信号１２４とを生成し得る。ローバンド信号１２２とハイバンド信号１２４とは、等しいまたは等しくないバンド幅を有し得、重複するかまたは重複しないことがある。別の実装形態によれば、分析フィルタバンク１１０は３つ以上の出力を生成し得る。
[0043]図１の例では、ローバンド信号１２２とハイバンド信号１２４とは、重複しない周波数バンドを占有する。たとえば、ローバンド信号１２２とハイバンド信号１２４とは、それぞれ、５０Ｈｚ〜７ｋＨｚと７ｋＨｚ〜１６ｋＨｚとの重複しない周波数バンドを占有し得る。別の実装形態によれば、ローバンド信号１２２とハイバンド信号１２４とは、それぞれ、５０Ｈｚ〜８ｋＨｚと８ｋＨｚ〜１６ｋＨｚとの重複しない周波数バンドを占有し得る。別の実装形態によれば、ローバンド信号１２２とハイバンド信号１２４とは重複し（たとえば、５０Ｈｚ〜８ｋＨｚおよび７ｋＨｚ〜１６ｋＨｚ）、これは、分析フィルタバンク１１０のローパスフィルタおよびハイパスフィルタが滑らかなロールオフを有することを可能にし得、これは、設計を簡略化し、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタのコストを低減し得る。ローバンド信号１２２とハイバンド信号１２４とを重複させることは、受信機におけるローバンド信号とハイバンド信号との滑らかな混合をも可能にし得、これは、より少数の可聴アーティファクトをもたらし得る。
[0044]図１の例はＳＷＢ信号の処理を示しているが、これは説明のためのものにすぎないことに留意されたい。別の実装形態によれば、入力オーディオ信号１０２は、約５０Ｈｚ〜約８ｋＨｚの周波数範囲を有するワイドバンド（ＷＢ）信号であり得る。そのような実装形態では、ローバンド信号１２２は、約５０Ｈｚ〜約６．４ｋＨｚの周波数範囲に対応し得、ハイバンド信号１２４は、約６．４ｋＨｚ〜約８ｋＨｚの周波数範囲に対応し得る。
[0045]システム１００は、ローバンド信号１２２を受信するように構成されたローバンド分析モジュール１３０を含み得る。一実装形態によれば、ローバンド分析モジュール１３０は、コード励起線形予測（ＣＥＬＰ）エンコーダを表し得る。ローバンド分析モジュール１３０は、ＬＰ分析およびコーディングモジュール１３２と、線形予測係数（ＬＰＣ：linear prediction coefficient）−線スペクトル対（ＬＳＰ）変換モジュール１３４と、量子化器１３６とを含み得る。ＬＳＰは線スペクトル周波数（ＬＳＦ）と呼ばれることもあり、それら２つの用語は本明細書では互換的に使用され得る。ＬＰ分析およびコーディングモジュール１３２はローバンド信号１２２のスペクトルエンベロープをＬＰＣのセットとして符号化し得る。ＬＰＣは、オーディオの各フレーム（たとえば、１６ｋＨｚのサンプリングレートにおける３２０個のサンプルに対応する、オーディオの２０ｍｓ）、オーディオの各サブフレーム（たとえば、オーディオの５ｍｓ）、またはそれらの任意の組合せについて、生成され得る。各フレームまたはサブフレームについて生成されるＬＰＣの数は、実行されるＬＰ分析の「次数」によって決定され得る。一実装形態によれば、ＬＰ分析およびコーディングモジュール１３２は、１０次ＬＰ分析に対応する１１個のＬＰＣのセットを生成し得る。
[0046]ＬＰＣ−ＬＳＰ変換モジュール１３４は、ＬＰ分析およびコーディングモジュール１３２によって生成されたＬＰＣのセットを（たとえば、１対１変換を使用して）ＬＳＰの対応するセットに変換し得る。代替的に、ＬＰＣのセットは、ｐａｒｃｏｒ係数、ログ面積比値、イミッタンススペクトル対（ＩＳＰ：immittance spectral pair）、またはイミッタンススペクトル周波数（ＩＳＦ：immittance spectral frequency）の対応するセットに１対１変換され得る。ＬＰＣのセットとＬＳＰのセットとの間の変換は誤差なしに可逆的であり得る。
[0047]量子化器１３６は、変換モジュール１３４によって生成されたＬＳＰのセットを量子化し得る。たとえば、量子化器１３６は、複数のエントリ（たとえば、ベクトル）を含む複数のコードブックを含むかまたはそれらに結合され得る。ＬＳＰのセットを量子化するために、量子化器１３６は、（たとえば、最小２乗または平均２乗誤差などのひずみ測度に基づいて）ＬＳＰのセット「に最も近い」コードブックのエントリを識別し得る。量子化器１３６は、コードブック中の識別されたエントリのロケーションに対応するインデックス値または一連のインデックス値を出力し得る。量子化器１３６の出力は、したがって、ローバンドビットストリーム１４２中に含まれるローバンドフィルタパラメータを表し得る。
[0048]ローバンド分析モジュール１３０はローバンド励起信号１４４をも生成し得る。たとえば、ローバンド励起信号１４４は、ローバンド分析モジュール１３０によって実行されたＬＰプロセス中に生成されたＬＰ残差信号を量子化することによって生成された符号化信号であり得る。ＬＰ残差信号は予測誤差を表し得る。
[0049]システム１００は、分析フィルタバンク１１０からのハイバンド信号１２４とローバンド分析モジュール１３０からのローバンド励起信号１４４とを受信するように構成されたハイバンド分析モジュール１５０をさらに含み得る。ハイバンド分析モジュール１５０は、ハイバンド信号１２４とローバンド励起信号１４４とに基づいてハイバンドサイド情報１７２を生成し得る。たとえば、ハイバンドサイド情報１７２は、本明細書でさらに説明するように、ハイバンドＬＳＰおよび／または（たとえば、少なくともハイバンドエネルギーとローバンドエネルギーとの比に基づく）利得情報を含み得る。
[0050]ハイバンド分析モジュール１５０はハイバンド励起生成器１６０を含み得る。ハイバンド励起生成器１６０は、ローバンド励起信号１４４のスペクトルを第２のハイバンド周波数範囲（たとえば、８ｋＨｚ〜１６ｋＨｚ）に拡張することによってハイバンド励起信号１６１を生成し得る。例示のために、ハイバンド励起生成器１６０は、ローバンド励起信号に変換を適用し得（たとえば、絶対値または２乗演算などの非線形変換）、ハイバンド励起信号１６１を生成するために、変換されたローバンド励起信号を雑音信号（たとえば、ローバンド信号１２２のゆっくり変動する時間特性を模倣するローバンド励起信号１４４に対応するエンベロープに従って変調された白色雑音）と混合し得る。
[0051]ハイバンド励起信号１６１は、ハイバンドサイド情報１７２中に含まれる１つまたは複数のハイバンド利得パラメータを決定するために使用され得る。図示のように、ハイバンド分析モジュール１５０は、ＬＰ分析およびコーディングモジュール１５２と、ＬＰＣ−ＬＳＰ変換モジュール１５４と、量子化器１５６とをも含み得る。ＬＰ分析およびコーディングモジュール１５２と、変換モジュール１５４と、量子化器１５６との各々は、ローバンド分析モジュール１３０の対応する構成要素に関して上記で説明したように機能するが、比較的低減された分解能において（たとえば、各係数、ＬＳＰについてより少数のビットを使用して、など）機能し得る。ＬＰ分析およびコーディングモジュール１５２は、変換モジュール１５４によってＬＳＰに変換され、コードブック１６３に基づいて量子化器１５６によって量子化される、ＬＰＣのセットを生成し得る。たとえば、ＬＰ分析およびコーディングモジュール１５２、変換モジュール１５４、および量子化器１５６は、ハイバンドサイド情報１７２中に含まれるハイバンドフィルタ情報（たとえば、ハイバンドＬＳＰ）を決定するためにハイバンド信号１２４を使用し得る。一実装形態によれば、ハイバンドサイド情報１７２はハイバンドＬＳＰならびにハイバンド利得パラメータを含み得る。ハイバンド分析モジュール１５０は、変換モジュール１５４によって生成されたＬＰＣに基づくフィルタ係数を使用し、ハイバンド励起信号１６１を入力として受信する、ローカルデコーダを含み得る。ローカルデコーダの合成フィルタの出力（たとえば、ハイバンド信号１２４の合成バージョン）がハイバンド信号１２４と比較され得、利得パラメータ（たとえば、フレーム利得および／または時間エンベロープ利得シェーピング値（shaping value））が決定され、量子化され、ハイバンドサイド情報１７２中に含まれ得る。
[0052]ローバンドビットストリーム１４２とハイバンドサイド情報１７２とは、出力ビットストリーム１９２を生成するためにマルチプレクサ（ＭＵＸ）１８０によって多重化され得る。出力ビットストリーム１９２は、入力オーディオ信号１０２に対応する符号化オーディオ信号を表し得る。たとえば、出力ビットストリーム１９２は（たとえば、ワイヤード、ワイヤレス、または光チャネル上で）送信され、および／または記憶され得る。受信機において、オーディオ信号（たとえば、スピーカーまたは他の出力デバイスに与えられる入力オーディオ信号１０２の再構成されたバージョン）を生成するために、逆方向演算が、デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）、ローバンドデコーダ、ハイバンドデコーダ、およびフィルタバンクによって実行され得る。ローバンドビットストリーム１４２を表すために使用されるビット数は、ハイバンドサイド情報１７２を表すために使用されるビット数よりも実質的に大きいことがある。したがって、出力ビットストリーム１９２中のビットの大部分はローバンドデータを表し得る。ハイバンドサイド情報１７２は、信号モデルに従ってローバンドデータからハイバンド励起信号を再生成するために受信機において使用され得る。たとえば、信号モデルは、ローバンドデータ（たとえば、ローバンド信号１２２）とハイバンドデータ（たとえば、ハイバンド信号１２４）との間の関係または相関の予想されるセットを表し得る。したがって、異なる信号モデルが異なる種類のオーディオデータ（たとえば、音声、音楽など）のために使用され得、使用中である特定の信号モデルは、符号化オーディオデータの通信より前に送信機と受信機とによってネゴシエートされ得る（または業界規格によって定義され得る）。その信号モデルを使用して、送信機におけるハイバンド分析モジュール１５０は、受信機における対応するハイバンド分析モジュールが、出力ビットストリーム１９２からハイバンド信号１２４を再構成するためにその信号モデルを使用することが可能であるように、ハイバンドサイド情報１７２を生成することが可能であり得る。
[0053]ハイバンド信号１２４の第１の周波数範囲に一致しない第２の周波数範囲に対応するハイバンド励起信号１６１を生成することによって、システム１００は、図２Ａ〜図４に関してさらに説明するように極零フィルタ処理演算とダウンミキシング演算とに関連する複雑で計算コストが高い演算を低減し得る。不一致周波数を使用する例示的な例について、図２Ａ〜図４に関してさらに詳細に説明する。
[0054]図２Ａを参照すると、エンコーダ２００中で使用される構成要素が示されており、エンコーダ２００の信号を表し得る様々な信号の周波数成分を示すグラフが図３に示されている。エンコーダ２００は、図１のシステム１００に対応し得る。
[0055]「Ｆ」のバンド幅をもつ入力信号２０１（たとえば、Ｆ＝１６，０００＝１６ｋであるとき、０Ｈｚ〜１６ｋＨｚなど、０Ｈｚ〜Ｆ Ｈｚの周波数範囲を有する信号）が、エンコーダ２００によって受信され得る。入力信号２０１は、図３のグラフ３０２に示されているような周波数成分を有し得る。図３中のグラフは例示的であり、いくつかの特徴が明快のために強調され得る。図３のグラフは、符号化および／または復号中に生成され得る様々な信号の簡略化された周波数スペクトルを図式的に示すために、一実装形態による、簡略化された、非限定的な例を与え、必ずしも一定の縮尺で描かれるとは限らない。図３のグラフ３０１に、０Ｈｚから周波数Ｆ１ ３９３までのローバンド（ＬＢ）部分３９０を有し、Ｆ１Ｈｚから入力信号２０１の上側周波数Ｆ３９２までのハイバンド（ＨＢ）部分３９１を有する、入力信号２０１の周波数成分の一例を示す。ハイバンド部分の第１の成分は、Ｆ１ ３９３から周波数Ｆ２ ３９４にわたる第１の周波数範囲３９６を有する。ハイバンド部分の第２の成分は、（Ｆ２−Ｆ１）３９５からＦ３９２またはＦ１＋（Ｆ−Ｆ２）からＦ３９２にわたる第２の周波数範囲３９７を有する。以下で説明するように、入力信号２０１の第１の周波数範囲３９６はフィルタ係数を生成するために使用され得、第２の周波数範囲３９７はハイバンド励起信号を生成するために使用され得る。
[0056]分析フィルタ２０２が、入力信号２０１のローバンド部分を出力し得る。分析フィルタ２０２から出力された信号２０３は、（Ｆ１＝６．４ｋであるとき、０Ｈｚ〜６．４ｋＨｚなどの）０ＨｚからＦ１Ｈｚまでの周波数成分を有し得る。
[0057]ＡＣＥＬＰエンコーダ（たとえば、図１のローバンド分析モジュール１３０中のＬＰ分析およびコーディングモジュール１３２）などのローバンドエンコーダ２０４が、信号２０３を符号化し得る。ローバンドエンコーダ２０４は、ＬＰＣなどのコーディング情報と、ローバンド励起信号２０５とを生成し得る。ローバンド励起信号２０５は、図３のグラフ３０４に示されているような周波数成分を有し得る。
[0058]（図４に記載されているような、受信機中のＡＣＥＬＰデコーダによっても再生され得る）ＡＣＥＬＰエンコーダからのローバンド励起信号２０５は、アップサンプリングされた信号２０７の有効バンド幅が０ＨｚからＦ Ｈｚまでの周波数範囲中にあるように、サンプラー２０６においてアップサンプリングされ得る。ローバンド励起信号２０５は、１２．８ｋＨｚのサンプリングレート（たとえば、６．４ｋＨｚローバンド励起信号２０５のナイキストサンプリングレート）に対応するサンプルのセットとしてサンプラー２０６によって受信され得る。たとえば、ローバンド励起信号２０５は、ローバンド励起信号２０５のバンド幅のレートの２倍または２．５倍でサンプリングされ得る。アップサンプリングされた信号２０７は、図３のグラフ３０６に示されているような周波数成分を有し得る。
[0059]非線形変換生成器２０８が、アップサンプリングされた信号２０７に基づく非線形励起信号として示される、バンド幅拡張信号２０９を生成するように構成され得る。たとえば、非線形変換生成器２０８は、バンド幅拡張信号２０９を生成するためにアップサンプリングされた信号２０７に対して非線形変換演算（たとえば、絶対値演算または２乗演算）を実行し得る。非線形変換演算は、元の信号、すなわち、０ＨｚからＦ１Ｈｚまでの（たとえば、０Ｈｚ〜６．４ｋＨｚの）ローバンド励起信号２０５の高調波を、０ＨｚからＦ Ｈｚまで（たとえば、０Ｈｚから１６ｋＨｚまで）など、より高いバンドに拡張し得る。バンド幅拡張信号２０９は、図３のグラフ３０８に示されているような周波数成分を有し得る。
[0060]バンド幅拡張信号２０９は、第１のスペクトル反転モジュール２１０に与えられ得る。第１のスペクトル反転モジュール２１０は、「反転された（flipped）」信号２１１を生成するために、バンド幅拡張信号２０９のスペクトルミラー演算を実行する（たとえば、その信号のスペクトルを「反転する（flip）」）ように構成され得る。バンド幅拡張信号２０９のスペクトルを反転することは、バンド幅拡張信号２０９のコンテンツを、反転された信号２１１の０ＨｚからＦ Ｈｚまで（たとえば、０Ｈｚから１６ｋＨｚまで）に及ぶスペクトルの反対の端部に変え（たとえば、「反転」）得る。たとえば、バンド幅拡張信号２０９の１４．４ｋＨｚにおけるコンテンツは、反転された信号２１１の１．６ｋＨｚにあり得、バンド幅拡張信号２０９の０Ｈｚにおけるコンテンツは、反転された信号２１１の１６ｋＨｚにあり得る、など。反転された信号２１１は、図３のグラフ３１０に示されているような周波数成分を有し得る。
[0061]反転された信号２１１は、反転された信号２１１を、第１の動作モードでフィルタ２１４とダウンミキサ２１６とを含む第１の経路に、または第２の動作モードでフィルタ２１８を含む第２の経路に、選択的にルーティングするスイッチ２１２の入力に与えられ得る。たとえば、スイッチ２１２は、エンコーダ２００の動作モードを示す制御入力における信号に応答するマルチプレクサを含み得る。
[0062]第１の動作モードでは、反転された信号２１１は、Ｆ２＞Ｆ１である、（Ｆ−Ｆ２）Ｈｚから（Ｆ−Ｆ１）Ｈｚまでの周波数範囲の外の低減または除去された信号コンテンツをもつバンドパス信号２１５を生成するために、フィルタ２１４においてバンドパスフィルタ処理され得る。たとえば、Ｆ＝１６ｋ、Ｆ１＝６．４ｋ、およびＦ２＝１４．４ｋであるとき、反転された信号２１１は、周波数範囲１．６ｋＨｚ〜９．６ｋＨｚにバンドパスフィルタ処理され得る。フィルタ２１４は、約Ｆ−Ｆ１において（たとえば、１６ｋＨｚ−６．４ｋＨｚ＝９．６ｋＨｚにおいて）カットオフ周波数を有するローパスフィルタとして動作するように構成された極零フィルタを含み得る。たとえば、極零フィルタは、カットオフ周波数において急な低下を有し、反転された信号２１１の高周波成分をフィルタで除去する（たとえば、９．６ｋＨｚから１６ｋＨｚの間など、（Ｆ−Ｆ１）からＦの間の反転された信号２１１の成分をフィルタで除去する）ように構成された、高次フィルタであり得る。さらに、フィルタ２１４は、Ｆ−Ｆ２を下回る（たとえば、１６ｋＨｚ−１４．４ｋＨｚ＝１．６ｋＨｚを下回る）出力信号中の周波数成分を減衰させるように構成されたハイパスフィルタを含み得る。
[0063]バンドパス信号２１５は、ダウンミキサ２１６に与えられ得、それは、０Ｈｚから８ｋＨｚまでなど、０Ｈｚから（Ｆ２−Ｆ１）Ｈｚまで延びる有効信号バンド幅を有する信号２１７を生成し得る。たとえば、ダウンミキサ２１６は、信号２１７を生成するために、バンドパス信号２１５を、１．６ｋＨｚから９．６ｋＨｚの間の周波数範囲からベースバンド（たとえば、０Ｈｚから８ｋＨｚの間の周波数範囲）にダウンミックスするように構成され得る。ダウンミキサ２１６は、２段ヒルベルト変換を使用して実装され得る。たとえば、ダウンミキサ２１６は、虚数成分と実数成分とを有する２つの５次無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタを使用して実装され得、これは、複雑で計算コストが高い演算を生じ得る。信号２１７は、図３のグラフ３１２に示されているような周波数成分を有し得る。
[0064]第２の動作モードでは、スイッチ２１２は、信号２１９を生成するために、フィルタ２１８に反転された信号２１１を与える。フィルタ２１８は、（Ｆ２−Ｆ１）Ｈｚを上回る（たとえば、８ｋＨｚを上回る）周波数成分を減衰させるためのローパスフィルタとして動作し得る。フィルタ２１８におけるローパスフィルタ処理は、サンプルレートが２＊（Ｆ２−Ｆ１）に（たとえば、２＊（１４．４Ｈｚ−６．４Ｈｚ＝１６ｋＨｚに）変換されるリサンプリングプロセスの一部として実行され得る。信号２１９は、図３のグラフ３１４に示されているような周波数成分を有し得る。
[0065]スイッチ２２０は、動作モードに従って適応白色化（adaptive whitening）およびスケーリングモジュール２２２において処理されるべき信号２１７、２１９のうちの１つを出力し、適応白色化およびスケーリングモジュールの出力は、加算器などのコンバイナ２４０の第１の入力に与えられる。コンバイナ２４０の第２の入力は、雑音エンベロープモジュール２３２（たとえば、変調器）とスケーリングモジュール２３４とに従って処理されたランダム雑音生成器２３０の出力から生じる信号を受信する。コンバイナ２４０は、図１のハイバンド励起信号１６１などのハイバンド励起信号２４１を生成する。
[0066]０ＨｚからＦ Ｈｚの間の周波数範囲中の有効バンド幅を有する入力信号２０１は、ベースバンド信号生成経路においても処理され得る。たとえば、入力信号２０１は、反転された信号２４３を生成するために、第２のスペクトル反転モジュール２４２においてスペクトル的に反転され得る。反転された信号２４３は、（Ｆ−Ｆ２）Ｈｚから（Ｆ−Ｆ１）Ｈｚまで（たとえば、１．６ｋＨｚから９．６ｋＨｚまで）の周波数範囲外の除去または低減された信号成分を有するバンドパス信号２４５を生成するために、フィルタ２４４においてバンドパスフィルタ処理され得る。バンドパス信号２４５は、次いで、０Ｈｚから（Ｆ２−Ｆ１）Ｈｚまで（たとえば、０Ｈｚから８ｋＨｚまで、または０ＨｚからＦ１＋（Ｆ−Ｆ２）Ｈｚまで）の周波数範囲中の有効信号バンド幅を有するハイバンド「ターゲット」信号２４７を生成するために、ダウンミキサ２４６においてダウンミックスされ得る。反転された信号２４３は、図３のグラフ３１０に示されているような周波数成分を有し得る。バンドパス信号２４５は、図３のグラフ３１６に示されているような周波数成分を有し得る。ハイバンドターゲット信号２４７は、第１の周波数範囲に対応するベースバンド信号であり、図３のグラフ３１２に示されているような周波数成分を有し得る。
[0067]ハイバンドターゲット信号２４７を表すようなハイバンド励起信号２４１への変更を表すパラメータが抽出され、デコーダに送信され得る。例示のために、ＬＰＣ−ＬＳＰ変換器２５０においてＬＳＰに変換され、量子化モジュール２５２において量子化される、ＬＰＣを生成するために、ハイバンドターゲット信号２４７は、ＬＰ分析モジュール２４８によって処理され得る。量子化モジュール２５２は、図１のハイバンドサイド情報１７２中などで、デコーダに送られるべきＬＳＰ量子化インデックスを生成し得る。
[0068]入力としてハイバンド励起信号２４１を受信し、出力として合成ハイバンド信号２６１を生成する、合成フィルタ２６０を構成するために、ＬＰＣが使用され得る。合成ハイバンド信号２６１は、利得形状パラメータ値などの利得情報２６３を生成するために、時間エンベロープ推定モジュール２６２においてハイバンドターゲット信号２４７と比較される（たとえば、信号２６１のエネルギーと信号２４７のエネルギーとは、それぞれの信号の各サブフレームにおいて比較され得る）。利得情報２６３は、図１のハイバンドサイド情報１７２中などで、デコーダに送られるべき量子化利得情報インデックスを生成するために、量子化モジュール２６４に与えられる。
[0069]第１の経路に関して説明したように、第１の動作モードでは、ハイバンド励起信号２４１生成経路は、信号２１７を生成するためのダウンミックス演算を含む。このダウンミックス演算は、ヒルベルト変換器を介して実装される場合、複雑になり得る。直交ミラーフィルタ（ＱＭＦ）に基づく代替実装形態は、著しくより高い全体的なシステム遅延を生じることがある。しかしながら、第２の動作モードでは、ダウンミックス演算は、ハイバンド励起信号２４１生成経路中に含まれない。これは、図３のグラフ３１２とグラフ３１４との比較を介して図式的に可視化され得るように、ハイバンド励起信号２４１とハイバンドターゲット信号２４７との間の不一致を生じ得る。
[0070]（たとえば、フィルタ２１８を使用して）第２のモードに従ってハイバンド励起信号２４１を生成することが、フィルタ２１４（たとえば、極零フィルタ）とダウンミキサ２１６とをバイパスし、極零フィルタ処理とダウンミキサとに関連する複雑で計算コストが高い演算を低減し得ることが諒解されよう。図２Ａは、（フィルタ２１４とダウンミキサ２１６とを含む）第１の経路と（フィルタ２１８を含む）第２の経路とを、エンコーダ２００の別個の動作モードに関連付けられるものとして記述しているが、他の実装形態では、エンコーダ２００は、第１のモードでも動作するように構成可能であることなしに第２のモードで動作するように構成され得る（たとえば、エンコーダ２００は、スイッチ２１２と、フィルタ２１４と、ダウンミキサ２１６と、スイッチ２２０とを省略し、フィルタ２１８の入力が、反転された信号２１１を受信するように結合され、信号２１９が、適応白色化およびスケーリングモジュール２２２の入力に与えられ得る）。
[0071]図２Ｂを参照すると、エンコーダ２９０中で使用される構成要素が示されている。エンコーダ２９０中の構成要素は、図１のシステム１００中に含まれ得る。エンコーダ２９０は、図２Ａのエンコーダ２００と実質的に同様の様式で動作し得る。たとえば、エンコーダ２９０および図２Ａのエンコーダ２００中の同様の構成要素は同等の数値インジケータを有し、実質的に同様の様式で動作し得る。
[0072]エンコーダ２９０は、ベースバンド信号生成経路におけるスペクトル反転および合成モジュール２９２を含む。スペクトル反転および合成モジュール２９２は、入力信号２０１を受信するように構成され得る。スペクトル反転および合成モジュール２９２は、ベースバンド信号２４７を生成するために、入力信号２０１に対してスペクトル反転および合成演算を実行するように構成され得る。一実装形態によれば、スペクトル反転および合成モジュール２９２は、入力信号２０１に対するスペクトル反転および合成演算を実行するように動作可能であるＱＭＦフィルタバンクを含み得る。
[0073]例示のために、入力信号２０１は、０Ｈｚから１６ｋＨｚまでの信号成分を有し得る。ＱＭＦフィルタバンク（たとえば、スペクトル反転および合成モジュール２９２）は、合成段において６ｋＨｚから１４ｋＨｚまでの信号成分を「マッピング」するために合成演算を実行し得、得られた信号は、ベースバンド信号２４７を生成するために反転され得る。したがって、いくつかの実装形態では、図２Ａの第２のスペクトル反転モジュール２４２のスペクトル反転演算、図２Ａのフィルタ２４４のバンドパスフィルタ処理演算、および図２Ａのダウンミキサ２４６のダウンミキシング演算は、ベースバンド信号２４７を生成するためにＱＭＦフィルタバンクを使用して暗黙的に実行され得る。したがって、図２Ａのベースバンド信号生成経路に関して説明したスペクトル反転演算、バンドパスフィルタ処理演算、およびダウンミキシング演算はバイパスされ得、図２Ｂのスペクトル反転および合成モジュール２９２は、ベースバンド信号２４７を生成するために合成演算を暗黙的に実行し得る。
[0074]第１のスペクトル反転モジュール２１０からの反転された信号２１１はフィルタ２１８に与えられ得、フィルタ２１８は、信号２１９を生成するために反転された信号２１１をフィルタ処理し得る。信号２１９は、適応白色化およびスケーリングモジュール２２２の入力に与えられ得る。図２Ａのエンコーダ２００のコストおよび設計複雑性は、図２Ｂのエンコーダ２９０を使用して本明細書で説明する技法を実装することによって（たとえば、図２Ａのスイッチ２１２、２２０と、フィルタ２１４と、ダウンミキサ２１６とを除去することによって）低減され得る。
[0075]図４に、図１のシステム１００または図２Ａのエンコーダ２００によって生成された符号化オーディオ信号など、符号化オーディオ信号を復号するために使用され得るデコーダ４００を示す。
[0076]デコーダ４００は、符号化オーディオ信号４０１を受信する、ＡＣＥＬＰコアデコーダなどのローバンドデコーダ４０４を含む。符号化オーディオ信号４０１は、図２Ａの入力信号２０１などのオーディオ信号の符号化バージョンであり、オーディオ信号のローバンド部分に対応する第１のデータ４０２（たとえば、ローバンド励起信号２０５および量子化ＬＳＰインデックス）と、オーディオ信号のハイバンド部分に対応する第２のデータ４０３（たとえば、利得エンベロープデータ４６３および量子化ＬＳＰインデックス４６１）とを含む。
[0077]ローバンドデコーダ４０４は、合成ローバンド復号信号４７１を生成する。ハイバンド信号合成は、図２Ａのローバンド励起信号２０５（または、エンコーダから受信されたローバンド励起信号２０５の量子化バージョンなど、ローバンド励起信号２０５の表現）を、図２Ａのサンプラー２０６に与えることを含む。ハイバンド合成は、図２Ａのコンバイナ２４０に第１の入力を与えるために、サンプラー２０６と、非線形変換生成器２０８と、第１のスペクトル反転モジュール２１０と、フィルタ２１８と、適応白色化およびスケーリングモジュール２２２とを使用してハイバンド励起信号２４１を生成することを含む。コンバイナへの第２の入力は、雑音エンベロープモジュール２３２によって処理され、図２Ａのスケーリングモジュール２３４においてスケーリングされる、ランダム雑音生成器２３０の出力によって生成される。
[0078]図２Ａの合成フィルタ２６０は、図２Ａのエンコーダ２００の量子化モジュール２５２によって出力されたような、エンコーダから受信されたＬＳＰ量子化インデックスに従ってデコーダ４００中で構成され得、合成信号を生成するためにコンバイナ２４０によって出力された励起信号２４１を処理する。合成信号は、調整された信号４６３を生成するために、（たとえば、図２Ａのエンコーダ２００の量子化モジュール２６４から出力された利得エンベロープインデックスに従って）利得形状パラメータ値など、１つまたは複数の利得を適用するように構成された時間エンベロープ適用モジュール４６２に与えられる。
[0079]ハイバンド合成は、調整された信号を、０Ｈｚ〜（Ｆ２−Ｆ１）Ｈｚの周波数範囲から（Ｆ−Ｆ２）Ｈｚ〜（Ｆ−Ｆ１）Ｈｚの周波数範囲（たとえば、１．６ｋＨｚ〜９．６ｋＨｚ）までアップミックスするように構成されたミキサ４６４によって処理を続ける。ミキサ４６４によって出力されたアップミックスされた信号は、サンプラー４６６においてアップサンプリングされ、サンプラー４６６のアップサンプリングされた出力は、Ｆ１ＨｚからＦ２Ｈｚまで延びる周波数バンドを有するハイバンド復号信号４６９を生成するために、第１のスペクトル反転モジュール２１０に関して説明したように動作し得るスペクトル反転モジュール４６８に与えられる。
[0080]ローバンドデコーダ４０４によって出力された（０ＨｚからＦ１Ｈｚまでの）ローバンド復号信号４７１と、スペクトル反転モジュール４６８から出力された（Ｆ１ＨｚからＦ２Ｈｚまでの）ハイバンド復号信号４６９とが、合成フィルタバンク４７０に与えられる。合成フィルタバンク４７０は、ローバンド復号信号４７１とハイバンド復号信号４６９の組合せに基づいて、図２Ａのオーディオ信号２０１の合成バージョンなどの合成オーディオ信号４７３を生成し、これは、０ＨｚからＦ２Ｈｚまでの周波数範囲を有する。
[0081]図２Ａに関して説明したように、（たとえば、フィルタ２１８を使用して）第２のモードに従ってハイバンド励起信号２４１を生成することが、フィルタ２１４（たとえば、極零フィルタ）とダウンミキサ２１６とをバイパスし、極零フィルタ処理とダウンミキサとに関連する複雑で計算コストが高い演算を低減し得ることが諒解されよう。図４は、（フィルタ２１４とダウンミキサ２１６とを含む）第１の経路と（フィルタ２１８を含む）第２の経路とを、デコーダ４００の別個の動作モードに関連付けられるものとして記述しているが、他の実装形態では、デコーダ４００は、第１のモードでも動作するように構成可能であることなしに第２のモードで動作するように構成され得る（たとえば、デコーダ４００は、スイッチ２１２と、フィルタ２１４と、ダウンミキサ２１６と、スイッチ２２０とを省略し得、反転された信号２１１を受信するために結合されたフィルタ２１８の入力を有し、適応白色化およびスケーリングモジュール２２２の入力に与えられる信号２１９を有する）。
[0082]図５を参照すると、図１のシステム１００または図２Ａのエンコーダ２００など、エンコーダによって実行され得る方法が示されている。５０２において、エンコーダにおいてオーディオ信号を受信する。たとえば、オーディオ信号は、図１の入力オーディオ信号１０２または図２Ａの入力オーディオ信号２０１であり得る。
[0083]５０４において、エンコーダにおいて、オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第１の信号を生成する。第１の成分は、第１の周波数範囲を有し得る。たとえば、第１の信号はベースバンド信号であり得、図１のハイバンド信号１２４または図２Ａのベースバンド信号２４７に対応し得る。第１の周波数範囲は、図３の第１の周波数範囲３９６に対応し得る。
[0084]５０６において、エンコーダにおいて、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応するハイバンド励起信号を生成する。第２の成分は、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する。エンコーダは、図２Ａのフィルタ２１８を使用することによって（たとえば、フィルタ２１４とダウンミキサ２１６とをバイパスまたは省略することによって）など、極零フィルタを使用せずにおよびダウンミキシング演算を使用せずにハイバンド励起信号を生成し得る。たとえば、ハイバンド励起信号は、図１のハイバンド励起信号１２４または図２Ａのハイバンド励起信号２４１に対応し得る。
[0085]第２の周波数範囲は、図３の第２の周波数範囲３９７に対応し得る。たとえば、第１の周波数範囲は、第１の周波数（たとえば、Ｆ１ ３９３）から第２の周波数（たとえば、Ｆ２ ３９４）にわたる第１の周波数バンドに対応し得、第２の周波数範囲は、第２の周波数と第１の周波数との差（たとえば、Ｆ２−Ｆ１ ３９５）からハイバンド部分オーディオ信号の上側周波数（たとえば、Ｆ３９２）にわたる第２の周波数バンドに対応し得る。例示のために、第１の周波数バンドは約６．４ｋＨｚから約１４．４ｋＨｚにわたり得、第２の周波数バンドは約８ｋＨｚから約１６ｋＨｚにわたり得る。
[0086]５０８において、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するために、第１の信号に基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタにハイバンド励起信号を与える。たとえば、図２Ａのハイバンド励起信号２４１は、合成フィルタ２６０に与えられ得、それは、第１の周波数範囲に対応するベースバンド信号２４７に基づいて生成されたＬＰ分析モジュール２４８からのデータに応答する。
[0087]方法図５は、フィルタ２１４とダウンミキサ２１６とに関連する複雑で計算コストが高い演算を低減し得る。
[0088]図６を参照すると、図４のデコーダ４００など、デコーダによって実行され得る方法が示されている。６０２において、デコーダにおいてオーディオ信号の符号化バージョンを受信する。符号化バージョンは、オーディオ信号のローバンド部分に対応する第１のデータとオーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第２のデータとを含む。第１の成分は、第１の周波数範囲を有する。たとえば、オーディオ信号の符号化バージョンは、第１のデータ４０２と第２のデータ４０４とを含む図４の符号化オーディオ信号４０１であり得る。
[0089]６０４において、第１のデータに基づいてハイバンド励起信号を生成する。ハイバンド励起信号は、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応する。第２の成分は、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する。デコーダは、図４のフィルタ２１８を使用することによって（たとえば、フィルタ２１４とダウンミキサ２１６とをバイパスまたは省略することによって）など、極零フィルタを使用せずにおよびダウンミキシング演算を使用せずにハイバンド励起信号を生成し得る。たとえば、ハイバンド励起信号は、図４のハイバンド励起信号２４１に対応し得る。
[0090]第２の周波数範囲は、図３の第２の周波数範囲３９７に対応し得る。たとえば、第１の周波数範囲は、第１の周波数（たとえば、Ｆ１ ３９３）から第２の周波数（たとえば、Ｆ２ ３９４）にわたる第１の周波数バンドに対応し得、第２の周波数範囲は、第２の周波数と第１の周波数との差（たとえば、Ｆ２−Ｆ１ ３９５またはＦ１＋（Ｆ−Ｆ２））からハイバンド部分オーディオ信号の上側周波数（たとえば、Ｆ３９２）にわたる第２の周波数バンドに対応し得る。例示のために、第１の周波数バンドは約６．４ｋＨｚから約１４．４ｋＨｚにわたり得、第２の周波数バンドは約８ｋＨｚから約１６ｋＨｚにわたり得る。
[0091]６０６において、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するために、第２のデータに基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタにハイバンド励起信号を与える。たとえば、図４のハイバンド励起信号２４１は、図４の合成フィルタ２６０に与えられ、図４の合成フィルタ２６０は、図４の第２のデータ４０３において受信された量子化ＬＳＰインデックス４６１に基づいて生成されたフィルタ係数を有し得る。
[0092]方法図６は、フィルタ２１４とダウンミキサ２１６とに関連する複雑で計算コストが高い演算を低減し得る。
[0093]図５〜図６の方法のうちの１つまたは複数は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、ＤＳＰ、またはコントローラなどの処理ユニットのハードウェア（たとえば、ＦＰＧＡデバイス、ＡＳＩＣなど）を介して、ファームウェアデバイスを介して、あるいはそれらの任意の組合せを介して、実装され得る。一例として、図５〜図６の方法のうちの１つまたは複数は、図７に関して説明するように、命令を実行するプロセッサによって実行され得る。
[0094]図７を参照すると、デバイス（たとえば、ワイヤレス通信デバイス）のブロック図が示されており、全体的に７００と称される。様々な実装形態では、デバイス７００は、図７に示されているものよりも少ないまたは多い構成要素を有し得る。例示的な実装形態では、デバイス７００は、図１、図２Ａ、図２Ｂ、または図４のシステムのうちの１つまたは複数に対応し得る。例示的な実装形態では、デバイス７００は、図５〜図６の方法のうちの１つまたは複数に従って動作し得る。
[0095]一実装形態によれば、デバイス７００はプロセッサ７０６（たとえば、ＣＰＵ）を含む。デバイス７００は、１つまたは複数の追加のプロセッサ７１０（たとえば、１つまたは複数のＤＳＰ）を含み得る。プロセッサ７１０は、音声および音楽コーダデコーダ（ＣＯＤＥＣ）７０８と、エコーキャンセラ７１２とを含み得る。音声および音楽ＣＯＤＥＣ７０８は、ボコーダエンコーダ７３６、ボコーダデコーダ７３８、またはその両方を含み得る。
[0096]一実装形態によれば、ボコーダエンコーダ７３６は、図１のシステム１００または図２Ａのエンコーダ２００を含み得る。ボコーダエンコーダ７３６は、不一致周波数範囲（たとえば、図３の第１の周波数範囲３９６および第２の周波数範囲３９７）を使用するように構成され得る。ボコーダデコーダ７３８は、図４のデコーダ４００を含み得る。ボコーダデコーダ７３８は、不一致周波数範囲（たとえば、図３の第１の周波数範囲３９６および第２の周波数範囲３９７）を使用するように構成され得る。音声および音楽ＣＯＤＥＣ７０８はプロセッサ７１０の構成要素として示されているが、他の実装形態では、音声および音楽ＣＯＤＥＣ７０８の１つまたは複数の構成要素が、プロセッサ７０６、ＣＯＤＥＣ７３４、別の処理構成要素、またはそれらの組合せの中に含まれ得る。
[0097]デバイス７００は、メモリ７３２と、トランシーバ７５０を介してアンテナ７４２に結合されたワイヤレスコントローラ７４０とを含み得る。デバイス７００は、ディスプレイコントローラ７２６に結合されたディスプレイ７２８を含み得る。スピーカー７４８、マイクロフォン７４６、またはその両方がＣＯＤＥＣ７３４に結合され得る。ＣＯＤＥＣ７３４は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）７０２と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）７０４とを含み得る。
[0098]一実装形態によれば、ＣＯＤＥＣ７３４は、マイクロフォン７４６からアナログ信号を受信し、アナログデジタル変換器７０４を使用してそのアナログ信号をデジタル信号に変換し、パルスコード変調（ＰＣＭ）フォーマットなどにおいて、音声および音楽ＣＯＤＥＣ７０８にそのデジタル信号を与え得る。音声および音楽ＣＯＤＥＣ７０８はデジタル信号を処理し得る。一実装形態によれば、音声および音楽ＣＯＤＥＣ７０８は、ＣＯＤＥＣ７３４にデジタル信号を与え得る。ＣＯＤＥＣ７３４は、デジタルアナログ変換器７０２を使用してデジタル信号をアナログ信号に変換し得、そのアナログ信号をスピーカー７４８に与え得る。
[0099]メモリ７３２は、図５〜図６の方法のうちの１つまたは複数など、本明細書で開示する方法とプロセスとを実行するために、プロセッサ７０６、プロセッサ７１０、ＣＯＤＥＣ７３４、デバイス７００の別の処理ユニット、またはそれらの組合せによって実行可能な命令７５６を含み得る。図１、図２Ａ、図２Ｂ、または図４のシステムの１つまたは複数の構成要素は、専用ハードウェア（たとえば、回路）を介して、１つまたは複数のタスクを実行するための命令を実行するプロセッサによって、またはそれらの組合せによって、実装され得る。一例として、メモリ７３２あるいはプロセッサ７０６、プロセッサ７１０、および／またはＣＯＤＥＣ７３４の１つまたは複数の構成要素は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）、スピントルクトランスファーＭＲＡＭ（ＳＴＴ−ＭＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、またはコンパクトディスク読取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）などのメモリデバイスであり得る。メモリデバイスは、コンピュータ（たとえば、ＣＯＤＥＣ７３４中のプロセッサ、プロセッサ７０６、および／またはプロセッサ７１０）によって実行されたとき、コンピュータに、図５〜図６の方法のうちの１つまたは複数の少なくとも一部分を実行させ得る命令（たとえば、命令７５６）を含み得る。一例として、メモリ７３２またはプロセッサ７０６、プロセッサ７１０、ＣＯＤＥＣ７３４の１つまたは複数の構成要素は、コンピュータ（たとえば、ＣＯＤＥＣ７３４中のプロセッサ、プロセッサ７０６、および／またはプロセッサ７１０）によって実行されたとき、コンピュータに、図５〜図６の方法のうちの１つまたは複数の少なくとも一部分を実行させる命令（たとえば、命令７５６）を含む非一時的コンピュータ可読媒体であり得る。
[00100]一実装形態によれば、デバイス７００は、移動局モデム（ＭＳＭ）など、システムインパッケージまたはシステムオンチップデバイス７２２中に含まれ得る。一実装形態によれば、プロセッサ７０６、プロセッサ７１０、ディスプレイコントローラ７２６、メモリ７３２、ＣＯＤＥＣ７３４、ワイヤレスコントローラ７４０、およびトランシーバ７５０は、システムインパッケージまたはシステムオンチップデバイス７２２中に含まれる。一実装形態によれば、タッチスクリーンおよび／またはキーパッドなどの入力デバイス７３０、ならびに電源７４４は、システムオンチップデバイス７２２に結合される。その上、一実装形態によれば、図７に示されているように、ディスプレイ７２８、入力デバイス７３０、スピーカー７４８、マイクロフォン７４６、アンテナ７４２、および電源７４４は、システムオンチップデバイス７２２の外部にある。ただし、ディスプレイ７２８、入力デバイス７３０、スピーカー７４８、マイクロフォン７４６、アンテナ７４２、および電源７４４の各々は、インターフェースまたはコントローラなど、システムオンチップデバイス７２２の構成要素に結合され得る。デバイス７００は、モバイル通信デバイス、スマートフォン、セルラーフォン、ラップトップコンピュータ、コンピュータ、タブレットコンピュータ、ＰＤＡ、ディスプレイデバイス、テレビジョン、ゲーミングコンソール、音楽プレーヤ、ラジオ、デジタルビデオプレーヤ、光ディスクプレーヤ、チューナー、カメラ、ナビゲーションデバイス、デコーダシステム、エンコーダシステム、またはそれらの任意の組合せに対応する。
[00101]プロセッサ７１０は、説明した技法に従って単一の符号化および復号動作を実行するように動作可能となり得る。たとえば、マイクロフォン７４６は、オーディオ信号をキャプチャし得る。ＡＤＣ７０４は、キャプチャされたオーディオ信号を、アナログ波形から、デジタルオーディオサンプルを含むデジタル波形に変換し得る。プロセッサ７１０は、デジタルオーディオサンプルを処理し得る。エコーキャンセラ７１２は、スピーカー７４８の出力がマイクロフォン７４６に入ることによって作成されていることがあるエコーを低減し得る。
[00102]ボコーダエンコーダ７３６は、処理された音声信号に対応するデジタルオーディオサンプルを圧縮し得、送信パケット（たとえば、デジタルオーディオサンプルの圧縮されたビットの表現）を形成し得る。たとえば、送信パケットは、図１のビットストリーム１９２の少なくとも一部分に対応し得る。送信パケットはメモリ７３２に記憶され得る。トランシーバ７５０は、何らかの形態の送信パケットを変調し得（たとえば、他の情報が送信パケットに付加され得）、アンテナ７４２を介して、その変調されたデータを送信し得る。
[00103]さらなる例として、アンテナ７４２は、受信パケットを含む着信パケットを受信し得る。受信パケットは、ネットワークを介して別のデバイスによって送られ得る。たとえば、受信パケットは、図４のＡＣＥＬＰコアデコーダ４０４において受信されたビットストリームの少なくとも一部分に対応し得る。ボコーダデコーダ７３８は、（たとえば、合成オーディオ信号４７３に対応する）再構成されたオーディオサンプルを生成するために、受信パケットを復元し、復号し得る。エコーキャンセラ７１２は、再構成されたオーディオサンプルからエコーを除去し得る。ＤＡＣ７０２は、ボコーダデコーダ７３８の出力をデジタル波形からアナログ波形に変換し得、その変換された波形を出力のためにスピーカー７４８に与え得る。
[00104]開示される実装形態とともに、第１の装置は、入力オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第１の信号を生成するための手段を含む。第１の成分は、第１の周波数範囲を有し得る。たとえば、第１の信号を生成するための手段は、図１のシステム１００、図２Ａの第２のスペクトル反転モジュール２４２、図２Ａのフィルタ２４４、図２Ａのダウンミキサ２４６、図２Ｂのスペクトル反転および合成モジュール２９２、図７のボコーダエンコーダ７３６、図７のプロセッサ７１０、図７のプロセッサ７０６、図７の命令７５６などの命令を実行するように構成された１つまたは複数の追加のプロセッサ、またはそれらの組合せを含み得る。
[00105]第１の装置は、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応するハイバンド励起信号を生成するための手段をも含み得る。第２の成分は、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有し得る。たとえば、ハイバンド励起信号を生成するための手段は、図１のハイバンド分析モジュール１５０、図２Ａおよび図２Ｂの分析フィルタ２０２、図２Ａおよび図２Ｂのローバンドエンコーダ２０４、図２Ａおよび図２Ｂのサンプラー２０６、図２Ａおよび図２Ｂの非線形変換生成器２０８、図２Ａおよび図２Ｂの第１のスペクトル反転モジュール２１０、図２Ａおよび図２Ｂのフィルタ２１８、図２Ａおよび図２Ｂの適応白色化およびスケーリングモジュール２２２、図７のボコーダエンコーダ７３６、図７のプロセッサ７１０、図７のプロセッサ７０６、図７の命令７５６などの命令を実行するように構成された１つまたは複数の追加のプロセッサ、またはそれらの組合せを含み得る。
[00106]第１の装置は、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するための手段をも含み得る。合成バージョンを生成するための手段は、ハイバンド励起信号を受信するように構成され得、第１の信号に基づいて生成されたフィルタ係数を有する。たとえば、合成バージョンを生成するための手段は、図１のハイバンド分析モジュール１５０、図２Ａおよび図２Ｂの合成フィルタ２６０、図７のボコーダエンコーダ７３６、図７のプロセッサ７１０、図７のプロセッサ７０６、図７の命令７５６などの命令を実行するように構成された１つまたは複数の追加のプロセッサ、またはそれらの組合せを含み得る。
[00107]開示される実装形態とともに、第２の装置は、オーディオ信号のローバンド部分に対応する第１のデータに基づいてハイバンド励起信号を生成するための手段を含み得る。オーディオ信号は、第１のデータを含み、オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第２のデータをさらに含む、受信された符号化オーディオ信号に対応し得る。第１の成分は、第１の周波数範囲を有し得る。ハイバンド励起信号は、オーディオ信号のハイバンド部分の第２の成分に対応し得る。第２の成分は、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有し得る。ハイバンド励起信号を生成するための手段は、図４のローバンドエンコーダ４０４、図４のサンプラー２０６、図４の非線形変換生成器２０８、図４の第１のスペクトル反転モジュール２１０、図４のフィルタ２１８、図４の適応白色化およびスケーリングモジュール２２２、図７のボコーダデコーダ７３８、図７のプロセッサ７１０、図７のプロセッサ７０６、図７の命令７５６などの命令を実行するように構成された１つまたは複数の追加のプロセッサ、またはそれらの組合せを含み得る。
[00108]第２の装置は、オーディオ信号のハイバンド部分の合成バージョンを生成するための手段をも含み得る。合成バージョンを生成するための手段は、ハイバンド励起信号を受信するように構成され得、第２のデータに基づいて生成されたフィルタ係数を有する。たとえば、合成バージョンを生成するための手段は、図４の合成フィルタバンク４７０、図７のボコーダデコーダ７３８、図７のプロセッサ７１０、図７のプロセッサ７０６、図７の命令７５６などの命令を実行するように構成された１つまたは複数の追加のプロセッサ、またはそれらの組合せを含み得る。合成フィルタバンク４７０は、ハイバンド復号信号４６９を受信し得る。図４に関して説明したように、ハイバンド復号信号４６９は、第２のデータ４０３（たとえば、利得エンベロープデータ４６３および量子化ＬＳＰインデックス４６１）を使用して生成され得る。図７に関して説明したように、図４のデコーダ４００は、図７のボコーダデコーダ７３８中に含まれ得る。したがって、ボコーダデコーダ７３８中の構成要素は、合成フィルタバンク４７０と実質的に同様の様式で動作し得る。たとえば、ボコーダデコーダ７３８中の１つまたは複数の構成要素は、第２のデータ４０３（たとえば、利得エンベロープデータ４６３および量子化ＬＳＰインデックス４６１）を使用して生成された図４のハイバンド復号信号４６９を受信し得る
[00109]さらに、本明細書で開示する実装形態に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、構成、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、ハードウェアプロセッサなどの処理デバイスによって実行されるコンピュータソフトウェア、またはその両方の組合せとして実装され得ることを、当業者は諒解されよう。様々な例示的な構成要素、ブロック、構成、モジュール、回路、およびステップについて、上記では概して、それらの機能に関して説明した。そのような機能をハードウェアとして実装するか、実行可能ソフトウェアとして実装するかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じるものと解釈すべきではない。
[00110]本明細書で開示した実装形態に関して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアで実施されるか、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで実施されるか、またはその２つの組合せで実施され得る。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ、ＭＲＡＭ、ＳＴＴ−ＭＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、またはＣＤ−ＲＯＭなどのメモリデバイス中に存在し得る。例示的なメモリデバイスは、プロセッサがメモリデバイスから情報を読み取り、メモリデバイスに情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、メモリデバイスはプロセッサに一体化され得る。プロセッサおよび記憶媒体はＡＳＩＣ中に存在し得る。ＡＳＩＣはコンピューティングデバイスまたはユーザ端末中に存在し得る。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、コンピューティングデバイスまたはユーザ端末中に個別構成要素として存在し得る。
[00111]開示される実装形態の前の説明は、開示される実装形態を当業者が製作または使用することを可能にするために与えられる。これらの実装形態への様々な変更は当業者には容易に明らかになり、本明細書で定義された原理は本開示の範囲から逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に示された実装形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲によって定義される原理および新規の特徴に一致する可能な最も広い範囲を与えられるべきである。

Claims (36)

  1. 方法であって、
    エンコーダにおいてオーディオ信号を受信することと、
    前記エンコーダにおいて、前記オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第１の信号を生成すること、ここで、前記第１の成分が第１の周波数範囲を有する、と、
    前記エンコーダにおいて、前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の第２の成分に対応するハイバンド励起信号を生成すること、ここで、前記第２の成分が前記第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する、と、
    前記エンコーダにおいて、前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の合成バージョンを生成するために前記第１の信号に基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタに前記ハイバンド励起信号を与えることと、
    を備える、方法。
  2. 前記第１の周波数範囲が、第１の周波数から第２の周波数にわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が、前記第２の周波数と前記第１の周波数との差から前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の上側周波数にわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の周波数範囲が約６．４キロヘルツ（ｋＨｚ）から約１４．４ｋＨｚにわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が約８ｋＨｚから約１６ｋＨｚにわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項１に記載の方法。
  4. 前記ハイバンド励起信号を生成することが、
    前記エンコーダのハイバンド励起生成経路において、ローバンドエンコーダによって生成されたローバンド励起信号を受信することと、
    アップサンプリングされた信号を生成するために前記ローバンド励起信号をアップサンプリングすることと
    を含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記ハイバンド励起信号を生成することが、
    バンド幅拡張信号を生成するために前記アップサンプリングされた信号に対して非線形変換演算を実行することと、
    反転されたスペクトル信号を生成するために前記バンド幅拡張信号に対してスペクトル反転演算を実行することと
    をさらに含む、請求項４に記載の方法。
  6. 前記ハイバンド励起信号を生成することが、前記反転されたスペクトル信号をローパスフィルタ処理することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
  7. エンコーダであって、
    ベースバンド信号生成経路における第１の回路、ここで、前記第１の回路がオーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第１の信号を生成するように構成され、前記第１の成分が第１の周波数範囲を有する、と、
    ハイバンド励起信号生成経路における第２の回路、ここで、前記第２の回路が前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の第２の成分に対応するハイバンド励起信号を生成するように構成され、前記第２の成分が前記第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する、と、
    前記第１の信号に基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタ、ここで、前記フィルタは、
    前記ハイバンド励起信号を受信することと、
    前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の合成バージョンを生成することと、
    を行うように構成される、と、
    を備える、エンコーダ。
  8. 前記第１の周波数範囲が第１の周波数から第２の周波数にわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が前記第２の周波数と前記第１の周波数との差から前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の上側周波数にわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項７に記載のエンコーダ。
  9. 前記第１の周波数範囲が約６．４キロヘルツ（ｋＨｚ）から約１４．４ｋＨｚにわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が約８ｋＨｚから約１６ｋＨｚにわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項７に記載のエンコーダ。
  10. 前記第２の回路は、
    ローバンドエンコーダによって生成されたローバンド励起信号を受信することと、
    アップサンプリングされた信号を生成するために前記ローバンド励起信号をアップサンプリングすることと、
    を行うように構成された、請求項７に記載のエンコーダ。
  11. 前記第２の回路は、
    バンド幅拡張信号を生成するために前記アップサンプリングされた信号に対して非線形変換演算を実行することと、
    反転されたスペクトル信号を生成するために前記バンド幅拡張信号に対してスペクトル反転演算を実行することと、
    を行うようにさらに構成された、請求項１０に記載のエンコーダ。
  12. 前記第２の回路が前記反転されたスペクトル信号に対してローパスフィルタ演算を実行するようにさらに構成された、請求項１１に記載のエンコーダ。
  13. 装置であって、
    オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第１の信号を生成するための手段、ここで、前記第１の成分が第１の周波数範囲を有する、と、
    前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の第２の成分に対応するハイバンド励起信号を生成するための手段、ここで、前記第２の成分が前記第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する、と、
    前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の合成バージョンを生成するための手段、ここにおいて、前記合成バージョンを生成するための前記手段が、前記ハイバンド励起信号を受信するように構成され、前記第１の信号に基づいて生成されたフィルタ係数を有する、と、
    を備える、装置。
  14. 前記第１の周波数範囲が第１の周波数から第２の周波数にわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が前記第２の周波数と前記第１の周波数との差から前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の上側周波数にわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項１３に記載の装置。
  15. 前記第１の周波数範囲が約６．４キロヘルツ（ｋＨｚ）から約１４．４ｋＨｚにわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が約８ｋＨｚから約１６ｋＨｚにわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項１３に記載の装置。
  16. 非一時的コンピュータ可読媒体であって、
    エンコーダによって実行されたとき、前記エンコーダに、
    受信されたオーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第１の信号を生成すること、ここで、前記第１の成分が第１の周波数範囲を有する、と、
    前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の第２の成分に対応するハイバンド励起信号を生成すること、前記第２の成分が前記第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する、と、
    前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の合成バージョンを生成するために前記第１の信号に基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタに前記ハイバンド励起信号を与えることと、
    を行わせる命令を備える、非一時的コンピュータ可読媒体。
  17. 前記第１の周波数範囲が第１の周波数から第２の周波数にわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が前記第２の周波数と前記第１の周波数との差から前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の上側周波数にわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項１６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  18. 前記第１の周波数範囲が約６．４キロヘルツ（ｋＨｚ）から約１４．４ｋＨｚにわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が約８ｋＨｚから約１６ｋＨｚにわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項１６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  19. 方法であって、
    デコーダにおいてオーディオ信号の符号化バージョンを受信すること、ここにおいて、前記オーディオ信号の前記符号化バージョンが前記オーディオ信号のローバンド部分に対応する第１のデータと前記オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第２のデータとを含み、前記第１の成分が第１の周波数範囲を有する、と、
    前記デコーダにおいて、前記第１のデータに基づいてハイバンド励起信号を生成すること、前記ハイバンド励起信号が前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の第２の成分に対応し、前記第２の成分が前記第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する、と、
    前記デコーダにおいて、前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の合成バージョンを生成するために前記第２のデータに基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタに前記ハイバンド励起信号を与えることと、
    を備える、方法。
  20. 前記第１の周波数範囲が第１の周波数から第２の周波数にわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が前記第２の周波数と前記第１の周波数との差から前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の上側周波数にわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記第１の周波数範囲が約６．４キロヘルツ（ｋＨｚ）から約１４．４ｋＨｚにわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が約８ｋＨｚから約１６ｋＨｚにわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項１９に記載の方法。
  22. 前記ハイバンド励起信号を生成することが、
    前記デコーダのハイバンド励起生成経路において、ローバンド励起信号を受信することと、
    アップサンプリングされた信号を生成するために前記ローバンド励起信号をアップサンプリングすることと、
    を含む、請求項１９に記載の方法。
  23. 前記ハイバンド励起信号を生成することが、
    バンド幅拡張信号を生成するために前記アップサンプリングされた信号に対して非線形変換演算を実行することと、
    反転されたスペクトル信号を生成するために前記バンド幅拡張信号に対してスペクトル反転演算を実行することと、
    をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
  24. 前記ハイバンド励起信号を生成することが、前記反転されたスペクトル信号をローパスフィルタ処理することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
  25. デコーダであって、
    ハイバンド励起信号生成経路における回路、ここで、前記回路がオーディオ信号のローバンド部分に対応する第１のデータに基づいてハイバンド励起信号を生成するように構成され、前記オーディオ信号が、前記第１のデータを含み、前記オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第２のデータをさらに含み、受信された符号化オーディオ信号に対応し、前記第１の成分が第１の周波数範囲を有し、ここにおいて、前記ハイバンド励起信号が前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の第２の成分に対応し、前記第２の成分が前記第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する、と、
    前記ハイバンド励起信号を受信するように構成され、前記第２のデータに基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタ、ここにおいて、前記フィルタが前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の合成バージョンを生成するように構成された、と、
    を備える、デコーダ。
  26. 前記第１の周波数範囲が第１の周波数から第２の周波数にわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が前記第２の周波数と前記第１の周波数との差から前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の上側周波数にわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項２５に記載のデコーダ。
  27. 前記第１の周波数範囲が約６．４キロヘルツ（ｋＨｚ）から約１４．４ｋＨｚにわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が約８ｋＨｚから約１６ｋＨｚにわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項２５に記載のデコーダ。
  28. 前記回路が、
    ローバンド励起信号を受信することと、
    アップサンプリングされた信号を生成するために前記ローバンド励起信号をアップサンプリングすることと、
    を行うように構成された、請求項２５に記載のデコーダ。
  29. 前記回路が、
    バンド幅拡張信号を生成するために前記アップサンプリングされた信号に対して非線形変換演算を実行することと、
    反転されたスペクトル信号を生成するために前記バンド幅拡張信号に対してスペクトル反転演算を実行することと、
    を行うようにさらに構成された、請求項２８に記載のデコーダ。
  30. 前記回路が前記反転されたスペクトル信号に対してローパスフィルタ演算を実行するようにさらに構成された、請求項２９に記載のデコーダ。
  31. オーディオ信号のローバンド部分に対応する第１のデータに基づいてハイバンド励起信号を生成するための手段、ここで、前記オーディオ信号が、前記第１のデータを含み、前記オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第２のデータをさらに含む、受信された符号化オーディオ信号に対応し、ここで、前記第１の成分が第１の周波数範囲を有し、ここにおいて、前記ハイバンド励起信号が前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の第２の成分に対応し、前記第２の成分が前記第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する、と、
    前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の合成バージョンを生成するための手段、ここにおいて、前記合成バージョンを生成するための前記手段が、前記ハイバンド励起信号を受信するように構成され、前記第２のデータに基づいて生成されたフィルタ係数を有する、と、
    を備える、装置。
  32. 前記第１の周波数範囲が第１の周波数から第２の周波数にわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が前記第２の周波数と前記第１の周波数との差から前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の上側周波数にわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項３１に記載の装置。
  33. 前記第１の周波数範囲が約６．４キロヘルツ（ｋＨｚ）から約１４．４ｋＨｚにわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が約８ｋＨｚから約１６ｋＨｚにわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項３１に記載の装置。
  34. デコーダ内のプロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに、
    オーディオ信号の符号化バージョンを受信すること、ここにおいて、前記符号化バージョンが前記オーディオ信号のローバンド部分に対応する第１のデータと前記オーディオ信号のハイバンド部分の第１の成分に対応する第２のデータとを含み、前記第１の成分が第１の周波数範囲を有する、と、
    前記第１のデータに基づいてハイバンド励起信号を生成すること、ここで、前記ハイバンド励起信号が前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の第２の成分に対応し、ここにおいて、前記第２の成分が前記第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲を有する、と、
    前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の合成バージョンを生成するために前記第２のデータに基づいて生成されたフィルタ係数を有するフィルタに前記ハイバンド励起信号を与えることと、
    を行わせる命令を備える、非一時的コンピュータ可読媒体。
  35. 前記第１の周波数範囲が第１の周波数から第２の周波数にわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が前記第２の周波数と前記第１の周波数との差から前記オーディオ信号の前記ハイバンド部分の上側周波数にわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項３４に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  36. 前記第１の周波数範囲が約６．４キロヘルツ（ｋＨｚ）から約１４．４ｋＨｚにわたる第１の周波数バンドに対応し、前記第２の周波数範囲が約８ｋＨｚから約１６ｋＨｚにわたる第２の周波数バンドに対応する、請求項３４に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
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