JP5523589B2 - カスケード式フィルタバンクを用いて入力オーディオ信号を処理するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、高周波数再構成（ＨＦＲ）のための高調波転換方法を利用するオーディオ源符号化システム、および高調波の歪みの生成が処理された信号に明瞭さを加える、例えば、いわゆるエキサイタなどのデジタル効果プロセッサ、および元々の信号のスペクトル内容を維持しながら信号の持続時間を拡張する時間伸張器に関する。

ＰＣＴ ＷＯ ９８／５７４３６において、オーディオ信号の低い周波数帯域から高周波数帯域を再構成するための方法として転換という概念が確立された。この概念をオーディオ符号化に用いることによってビットレートが実質的に節約できる。ＨＦＲに基づいたオーディオ符号化システムでは、低帯域幅信号がコア波形符号器によって処理され、復号器側で、転換と、目標スペクトル形状を記述する非常に低いビットレートの付加的副情報とを用いてより高い周波数が再生成される。コア符号化信号の帯域幅が狭い低ビットレートでは、知覚的に心地よい特性を有する高帯域を再構成することがますます重要になっている。ＰＣＴ ＷＯ ９８／５７４３６において定義されている高調波転換は、低クロスオーバ周波数の状況における複雑な音楽素材に対して非常に性能がよい。高調波転換の原理は、周波数ωの正弦曲線を周波数Tω（ここで、T＞１は、転換次数を規定する整数である）の正弦曲線にマッピングするということである。これに対し、単一側波帯変調（ＳＳＢ）に基づくＨＦＲ方法は、周波数ωの正弦曲線を周波数ω+Δω（ここで、Δωは、固定の周波数シフト）の正弦曲線にマッピングする。低帯域幅のコア信号であれば、ＳＳＢ転換により不協和的アーチファクトが生じ得る。

可能な限り最善のオーディオ品質を達成するために、現状の技術水準の高品質な高調波ＨＦＲ方法は、高周波数分解能および高度なオーバサンプリングを有する複素変調されたフィルタバンク、例えば、短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ）を用いて要求されるオーディオ品質を達成する。正弦曲線の合計の非線形処理から生じる不要な相互変調歪みを回避するためには微細分解能が必要である。十分に高い周波数分解能、すなわち、狭いサブバンドでの高品質方法は、各サブバンドに最大１つの正弦曲線を有することを目指す。高度な時間オーバサンプリングは、エイリアス型の歪みを回避するために必要であり、ある程度のオーバサンプリングは、過渡信号の前エコーを回避するために必要である。明らかな欠点は、演算が非常に複雑になり得るということである。

サブバンドブロックに基づいた高調波転換は、相互変調積を抑制するために用いられるもう１つのＨＦＲ方法であり、この場合、粗めの周波数分解能および低めのオーバサンプリングを有するフィルタバンク、例えばマルチチャネルＱＭＦバンクを用いる。この方法では、複素サブバンドサンプルの時間ブロックは共通の位相修正器によって処理され、修正されたサンプルをいくつか重畳することで出力サブバンドサンプルを形成する。これは、他の方法では入力サブバンド信号がいくつかの正弦曲線からなる場合に生じるであろう相互変調積を抑制するという正味の効果を有する。ブロックを基本としたサブバンド処理に基づく転換は、高品質な転換器より演算の複雑性がずっと低く、多くの信号に対しほとんど同じ品質を提供する。しかし、この複雑性は、単純なＳＳＢに基づくＨＦＲ方法より依然ずっと高いものである。というのは、典型的なＨＦＲ応用では、それぞれが異なる転換次数Ｔの信号を処理する複数の分析フィルタバンクが、所要の帯域幅を合成するために必要であるからである。さらに、フィルタバンクが異なる転換次数の信号を処理するにもかかわらず、入力信号のサンプリングレートを一定のサイズの分析フィルタバンクに適合させるのが一般的な方法である。また、非重複電力スペクトル密度を有する異なる転換次数から処理された出力信号を得るために入力信号にバンドパスフィルタを適用するのが一般的である。

オーディオ信号の記憶または送信は厳しいビットレート制限を受けることがよくある。過去においては、非常に低いビットレートしか可能でない場合、符号器は送信オーディオ帯域幅を大幅に減少させることを余儀なくされてきた。今日の現代的なオーディオコーデックは帯域幅拡張（ＢＷＥ）方法（文献１〜１２）を用いることによって広帯域信号を符号化することができる。これらのアルゴリズムは、ＨＦスペクトル領域（「パッチング」）への転換およびパラメータ駆動の後置処理の応用により復号化された信号の低周波数部分（ＬＦ）から生成された高周波数内容（ＨＦ）のパラメトリック表現によっている。ＬＦ部分は、任意のオーディオまたは音声符号器で符号化される。例えば、文献１〜４に記載の帯域幅拡張方法は、多数のＨＦパッチを生成するために、「コピーアップ」とも呼ばれる単一側波帯変調（ＳＳＢ）に依っている。

最近、異なるパッチの生成のために１バンクの位相ボコーダ（文献１５〜１７）を用いる新しいアルゴリズムが提示されている（文献１３）（図２０参照）。この方法は、ＳＳＢ帯域幅拡張が行われた信号にみられることの多い聴覚的な粗さを避けるために開発されてきた。しかし、ＢＷＥアルゴリズムをコーデック鎖の復号器側で行うので、演算の複雑性は重大な問題である。現状の方法、特に位相ボコーダに基づくＨＢＥは、ＳＳＢに基づく方法に比べて演算の複雑性が大幅に増加するという欠点がある。

上記に概説したように、既存の帯域幅拡張スキームは、一度に１つの所与の信号ブロックにただ１つのパッチング方法（それが、ＳＳＢに基づくパッチング（文献１〜４）またはＨＢＥボコーダに基づくパッチング（文献１５〜１７）であっても）を適用する。さらに、現代のオーディオ符号器（文献１９〜２０）は、全般的に時間ブロックに基づくパッチング方法を別のパッチングスキーム間で切り替える可能性を提供する。

ＳＳＢコピーアップパッチングは、オーディオ信号に不要な粗さを導入するが、演算は単純であり、過渡信号の時間包絡線を保存する。さらに、演算の複雑性は、非常に単純なＳＳＢコピーアップ方法の演算に比べて非常に大きい。

複雑性の低減については、サンプリングレートが特に重要である。これは、高サンプリングレートは複雑性が高く、低サンプリングレートは、一般的に、所要の動作の数が減少するために複雑性が低いためである。しかしながら、一方で、帯域幅拡張応用の状況では、特に、コア符号器出力信号のサンプリングレートは典型的に非常に低いため、このサンプリングレートでは全帯域幅信号には低すぎることとなる。言い換えれば、復号器出力信号のサンプリングレートが、例えば、コア符号器出力信号の最大周波数の２または２．５倍である場合、例えば、係数２での帯域幅拡張というのは、サンプリングが、さらに生成された高周波数成分を「網羅する」ことができるほど帯域幅拡張された信号のサンプリングレートが高くなるようにアップサンプリング動作が必要とされるということである。

さらに、分析フィルタバンクおよび合成フィルタバンクなどのフィルタバンクは、かなりの量の処理動作を担当している。したがって、フィルタバンクの大きさ、すなわち、フィルタバンクが、３２チャネルフィルタバンク、６４チャネルフィルタバンクまたはさらに多くの数のチャネルを有するフィルタバンクであるかどうかが、オーディオ処理アルゴリズムの複雑性に大きく影響することとなる。一般に、フィルタバンクチャネルの数が多い場合、数が少ない場合に比べて多くの処理動作が必要であるので、より複雑性が高くなる。これにより、ボコーダのような応用または他のオーディオ効果応用などの、異なるサンプリングレートが重要な点である帯域幅拡張応用および他のオーディオ処理応用において、複雑性とサンプリングレートまたはオーディオ帯域幅との間に特定の依存性がある。これは、アップサンプリング動作またはサブバンドフィルタリング動作により、その特定の動作のために不適切なツールまたはアルゴリズムを選択すると、オーディオ品質を特に向上させることなく複雑性が大幅に増加する可能性があるということである。

本発明の目的は、一方で低複雑性処理および他方で高オーディオ品質を可能とするオーディオ処理の向上した概念を提供することである。

この目的は、請求項１または１８に記載の入力オーディオ信号を処理する装置、請求項２０または２１に記載の入力オーディオ信号を処理する方法、または請求項２２に記載のコンピュータプログラムによって達成される。

本発明の実施形態は、オーディオ品質を犠牲にすることなく複雑性の低い再サンプリングを得るために、分析および／または合成フィルタバンクの特定のカスケード配置に依る。ある実施形態では、入力オーディオ信号を処理する装置は、入力オーディオ信号からオーディオ中間信号を合成するための合成フィルタバンクを含み、入力オーディオ信号は、処理方向において合成フィルタバンクの前に置かれた分析フィルタバンクによって生成された複数の第１のサブバンド信号によって表され、合成フィルタバンクのフィルタバンクチャネルの数は、分析フィルタバンクのチャネルの数より小さい。中間信号はオーディオ中間信号から複数の第２のサブバンド信号を生成するためのさらなる分析フィルタバンクによってさらに処理され、該さらなる分析フィルタバンクのチャネル数は、合成フィルタバンクのチャネル数と異なり、これにより、上記複数のサブバンド信号のサブバンド信号のサンプリングレートは、分析フィルタバンクによって生成された上記複数の第１のサブバンド信号のうちの第１のサブバンド信号のサンプリングレートとは異なる。

合成フィルタバンクと後に接続されるさらなる分析フィルタバンクとのカスケードは、サンプリングレート変換を提供し、合成フィルタバンクへ入力された元々のオーディオ入力信号の帯域幅部分の基本帯域への変調を追加的に提供する。例えば、帯域幅拡張スキームのコア復号器の出力信号であり得る元々の入力オーディオ信号から抽出されたこの時間中間信号は、好ましくは、基本帯域へ変調された臨界的にサンプリングされた信号として表されており、この表現、すなわち、再サンプリングされた出力信号により、サブバンド表現を得るためにさらなる分析フィルタバンクによって処理される際に、行ってもいいし行わなくてもよいが、例えば、非線形サブバンド動作、続いて高周波数再構成処理および最終的な合成フィルタバンクでのサブバンドの混合などの帯域幅拡張に関係する処理動作であり得るさらなる処理動作を複雑性の低い処理にすることが可能であることを見出した。

本出願は、帯域幅拡張の場合および帯域幅拡張に関係しない他のオーディオ応用の場合におけるオーディオ信号を処理する装置、方法またはコンピュータプログラムの異なる局面を提供する。以下に記載し、特許請求する個々の局面の特徴は、部分的にまたは全部組み合わせることができるが、また、互いに別個に用いることもできる。というのは、個々の局面だけでも、コンピュータシステムまたはマイクロプロセッサで実行されると、知覚的品質、演算の複雑性およびプロセッサ／メモリリソースに関する利点を提供するからである。

実施形態は、入力信号のＨＦＲフィルタバンク分析段への効率的なフィルタリングおよびサンプリングレート変換によってサブバンドブロックに基づく高調波ＨＦＲ方法の演算の複雑性を低減する方法を提供する。さらに、入力信号へ適用されるバンドパスフィルタは、サブバンドブロックに基づく転換器において時代遅れであることが示され得る。

本実施形態は、単一分析および合成フィルタバンク対のフレームワークにおいて数次数のサブバンドブロックに基づく転換を効率的に実行することによりサブバンドブロックに基づく高調波転換の演算の複雑性を低減することを助ける。知覚的品質対演算の複雑性のトレードオフにより、適切なサブセットの次数のみまたはすべての次数の転換を、フィルタバンク対内で一緒に行うことができる。さらに、ある転換次数だけが直接的に計算されるが、残りの帯域幅は、利用可能な、すなわち、以前に計算された転換次数（たとえば、２次）および／またはコア符号化帯域幅の複製によって満たされるという組み合わされた転換スキーム。この場合、パッチングは、複製のために利用可能な供給源範囲のすべての考え得る組み合わせを用いて実行することができる。

さらに、実施形態は、高品質な高調波ＨＦＲ方法とサブバンドブロックに基づく高調波ＨＦＲ方法の両方をＨＦＲツールのスペクトル整合により改善する方法を提供する。特に、ＨＦＲ生成信号のスペクトル境界を包絡線調整周波数表のスペクトル境界に整合させることによって性能を改善する。さらに、リミッタツールのスペクトル境界を同じ原理によりＨＦＲ生成信号のスペクトル境界に整合させる。

さらに、実施形態は、例えば、高調波パッチングとコピーアップパッチングとからなる混合パッチングを適用するパッチングスキームの適用により、過渡信号の知覚品質を改善し、同時に演算の複雑性を低減するよう構成されている。

特定の実施形態において、カスケードのフィルタバンク構造の個々のフィルタバンクは、直交ミラーフィルタバンク（ＱＭＦ）であり、これはすべて、フィルタバンクチャネルの中心周波数を規定する１セットの変調周波数を用いて変調された低域通過プロトタイプフィルタまたは窓に依る。好ましくは、すべての窓関数またはプロトタイプフィルタは、異なるサイズ（フィルタバンクチャネル）を有するフィルタバンクのフィルタも互いに依存するように互いに依存する。好ましくは、ある実施形態において、第１の分析フィルタバンク、あとに接続されたフィルタバンク、さらなる分析フィルタバンク、および処理のいくらか後の状態では最終的な合成フィルタバンクを含むフィルタバンクのカスケード構造における最大のフィルタバンクは、所定の数の窓関数またはプロトタイプフィルタ係数を有する窓関数またはプロトタイプフィルタ応答を有する。サイズのより小さなフィルタバンクはすべて、この窓関数がサブサンプリングされたものである。すなわち、他のフィルタバンクの窓関数は、「大きな」窓関数のサブサンプリングされたものであるということである。例えば、あるフィルタバンクが大きなフィルタバンクのサイズの半分である場合、窓関数は半分の数の係数を有し、サイズが小さい方のフィルタバンクの係数は、サブサンプリングによって導出される。このような状況において、サブサンプリングとは、例えば、サイズが半分の小さい方のフィルタバンクのために１つおきにフィルタ係数を取るということである。しかし、非整数値のフィルタバンクサイズ間に他の関係があるときは、最後に小さい方のフィルタバンクの窓がここでも大きい方のフィルタバンクの窓のサブサンプリングされたものになるように窓係数のある種の補間を行う。

本発明の実施形態は、さらなる処理のために入力オーディオ信号の一部しか必要としない状況において特に有用であり、この状況はとくに、高調波帯域幅拡張の場合に起こる。この場合、ボコーダ式処理動作が特に好ましい。

この実施形態は、スペクトル整合を用いて、効率的な時間および周波数領域動作によるＱＭＦ転換器の複雑性を低減し、ＱＭＦおよびＤＦＴに基づく高調波スペクトル帯域複製のオーディオ品質を改善することが実施形態の利点である。

実施形態は、高周波数再構成（ＨＦＲ）のために例えば、サブバンドブロックに基づく高調波転換方法を用いるオーディオ源符号化システム、および高調波歪みの生成が処理信号に明瞭さを加える、いわゆるエキサイタなどのデジタル効果プロセッサ、および元々の信号のスペクトル内容を維持しながら信号の持続時間を拡張する時間伸張器に関する。実施形態は、ＨＦＲフィルタバンク分析段に先立つ入力信号の効率的なフィルタリングおよびサンプリングレート変換によるサブバンドブロックに基づく高調波ＨＦＲ方法の演算の複雑性を低減する方法を提供する。さらに実施形態は、入力信号に適用される従来のバンドパスフィルタがサブバンドブロックに基づくＨＦＲシステムにおいて時代遅れであることを示している。さらに、実施形態は、高品質な高調波ＨＦＲ方法とサブバンドブロックに基づく高調波ＨＦＲ方法の両方をＨＦＲツールのスペクトル整合によって改善する方法を提供する。特に、実施形態は、ＨＦＲ生成信号のスペクトル境界を包絡線調整周波数表のスペクトル境界に整合することによる性能の改善の仕方を教示する。さらに、リミッタツールのスペクトル境界は、同様の原理によりＨＦＲ生成信号のスペクトル境界に整合される。

本発明は、以下に、添付の図面を参照しながら、発明の範囲または精神を限定しない例示的な実施例によって説明する。
図１は、ＨＦＲ増強復号器フレームワークにおける転換次数が２、３、４のブロックに基づく転換器の動作を示す。 図２は、図１における非線形サブバンド伸長の動作を示す。 図３は、ＨＦＲ分析フィルタバンクに先立つ再サンプラーおよびバンドパスフィルタが、多重レート時間領域再サンプラーとＱＭＦに基づくバンドパスフィルタとを用いて実施される図１のブロックに基づく転換器の効率的な実施を示す。 図４は、図３の多重レート時間領域再サンプラーの効率的な実施のためのブロックの構築の一例を示す。 図５ａは、転換次数が２の図４の異なるブロックによって処理された信号例への効果を示す。 図５ｂは、転換次数が２の図４の異なるブロックによって処理された信号例への効果を示す。 図５ｃは、転換次数が２の図４の異なるブロックによって処理された信号例への効果を示す。 図５ｄは、転換次数が２の図４の異なるブロックによって処理された信号例への効果を示す。 図５ｅは、転換次数が２の図４の異なるブロックによって処理された信号例への効果を示す。 図５ｆは、転換次数が２の図４の異なるブロックによって処理された信号例への効果を示す。 図６は、ＨＦＲ分析フィルタバンクに先立つ再サンプラーおよびバンドパスフィルタの代わりに、３２帯域分析フィルタバンクから選択されたサブバンドに対し動作する小型のサブサンプリングされた合成フィルタバンクが用いられた図１のブロックに基づく転換器の効率的な実施を示す。 図７は、転換次数が２の図６のサブサンプリングされた合成フィルタバンクによって処理された信号例への効果を示す。 図８ａは、係数が２の効率的な多重レート時間領域ダウンサンプラの実施ブロックを示す。 図８ｂは、係数が２の効率的な多重レート時間領域ダウンサンプラの実施ブロックを示す。 図８ｃは、係数が２の効率的な多重レート時間領域ダウンサンプラの実施ブロックを示す。 図８ｄは、係数が２の効率的な多重レート時間領域ダウンサンプラの実施ブロックを示す。 図８ｅは、係数が２の効率的な多重レート時間領域ダウンサンプラの実施ブロックを示す。 図９ａは、係数が３／２の効率的な多重レート時間領域ダウンサンプラの実施ブロックを示す。 図９ｂは、係数が３／２の効率的な多重レート時間領域ダウンサンプラの実施ブロックを示す。 図９ｃは、係数が３／２の効率的な多重レート時間領域ダウンサンプラの実施ブロックを示す。 図９ｄは、係数が３／２の効率的な多重レート時間領域ダウンサンプラの実施ブロックを示す。 図９ｅは、係数が３／２の効率的な多重レート時間領域ダウンサンプラの実施ブロックを示す。 図１０は、ＨＦＲ増強符号器における包絡線調整周波数帯域の境界に対するＨＦＲ転換器信号のスペクトル境界の整合を示す。 図１１は、ＨＦＲ転換信号のスペクトル境界の不整合によってアーチファクトが生じる場合を示す。 図１２は、ＨＦＲ転換信号のスペクトル境界の整合の結果、図１１のアーチファクトが回避される場合を示す。 図１３は、ＨＦＲ転換信号のスペクトル境界へのリミッタツールにおけるスペクトル境界の適合を示す。 図１４は、サブバンドブロックに基づく高調波転換の原理を示す。 図１５は、ＨＦＲ増強オーディオコーデックにおけるいくつかの転換次数を用いてサブバンドブロックに基づく転換の応用の事例を示す。 図１６は、転換次数ごとに別個の分析フィルタバンクを適用する多次数サブバンドブロックに基づく転換動作の従来例を示す。 図１７は、６４帯域ＱＭＦ分析フィルタバンクを適用する多次数サブバンドブロックに基づく転換の効率的な動作の本発明の一例を示す。 図１８は、サブバンド信号式処理を形成する別の一例を示す。 図１９は、単一側波帯変調（ＳＳＢ）パッチングを示す。 図２０は、高調波帯域幅拡張（ＨＢＥ）パッチングを示す。 図２１は、第１のパッチが、周波数拡散により生成され、第２のパッチが低周波数部分のＳＳＢコピーアップにより生成される混合パッチングを示す。 図２２は、第２のパッチを生成するためのＳＳＢコピーアップ動作に第１のＨＢＥパッチを用いる別の混合パッチングを示す。 図２３は、分析および合成フィルタバンクの好ましいカスケード構造を示す。 図２４ａは、図２３の小型の合成フィルタバンクの好適な実施を示す。 図２４ｂは、図２３のさらなる分析フィルタバンクの好適な実施を示す。 図２５ａは、ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−３: ２００５(Ｅ)の所定の分析および合成フィルタバンクの概要を示し、特に図２３の分析フィルタバンクとして用いられ得る分析フィルタバンクの実施および図２３の最終合成フィルタバンクとして用いられ得る合成フィルタバンクの実施を示す。 図２５ｂは、図２５ａの分析フィルタバンクのフローチャートとしての実施を示す。 図２５ｃは、図２５ａの合成フィルタバンクの好適な実施を示す。 図２６は、帯域幅拡張処理の場合のフレームワークの概略図を示す。 図２７ａは、図２３の更なる分析フィルタバンクによって出力されるサブバンド信号の処理の好適な実施を示す。 図２７ｂは、図２３の更なる分析フィルタバンクによって出力されるサブバンド信号の処理の好適な実施を示す。

好適な実施形態の説明

以下の実施形態は例示にすぎず、効率的な時間および周波数領域動作によってＱＭＦ転換器の複雑性を低減させ、かつ、スペクトル整合によってＱＭＦおよびＤＦＴの両方に基づく高調波ＳＢＲのオーディオ品質を改善し得る。ここで説明した構成ならびに詳細の修正および変形が当業者に明らかであろうことが理解される。したがって、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、実施形態の記載および説明によって提示された特定の詳細によって限定されないことが意図される。

図２３は、入力オーディオ信号を処理するための装置の好ましい実施を示しており、ここでは、入力オーディオ信号は、例えば、コアオーディオ復号器２３０１によって出力されたライン２３００における時間領域入力信号であり得る。入力オーディオ信号は、例えば、Ｍ個のチャネルを有する分析フィルタバンクである第１の分析フィルタバンク２３０２に入力される。従って、特に、分析フィルタバンク２３０２は、サンプリングレートがｆ_Ｓ＝ｆ_Ｓ／ＭであるＭ個のサブバンド信号２３０３を出力する。これは、分析フィルタバンクは臨界的にサンプリングされた分析フィルタバンクであることを意味する。つまり、分析フィルタバンク２３０２は、ライン２３００のＭ個の入力サンプルの各ブロックに対して各サブバンドチャネルにつき１つのサンプルを提供する。好ましくは、分析フィルタバンク２３０２は、各サブバンドサンプルが振幅および位相または等しく実部分と虚部分とを有することを意味する複素変調されたフィルタバンクである。したがって、ライン２３００の入力オーディオ信号は、分析フィルタバンク２３０２によって生成される複数の第１のサブバンド信号２３０３によって表される。

すべての第１のサブバンド信号のうちの１サブセットが合成フィルタバンク２３０４に入力される。合成フィルタバンク２３０４は、Ｍ_Ｓ個のチャネル（ここでＭ_Ｓは、Ｍより小さい）を有する。したがって、フィルタバンク２３０２によって生成されたサブバンド信号のすべてが合成フィルタバンク２３０４に入力されるわけではなく、サブセット、すなわち、２３０５によって示されるようなそれより少ない所定量のチャネルが入力される。図２３の実施形態において、サブセット２３０５は、所定の中間の帯域幅を網羅するが、代替的に、このサブセットはまた、フィルタバンク２３０２のフィルタバンクチャネル１から始まり、Ｍより小さいチャネル番号を有するチャネルまでの帯域幅を網羅してもよいし、代替的に、サブセット２３０５はまた、最も高いチャネルＭと整合し、チャネル番号１より高いチャネル番号を有するより低いチャネルまで伸びるサブバンド信号群を網羅してもよい。代替的に、チャネルのインデックス付与は、実際に用いられる表記によっては、ゼロから始まってもよい。しかしながら、好ましくは、帯域幅拡張動作では、２３０５で示されるサブバンド信号群によって表された所定の中間帯域幅が合成フィルタバンク２３０４に入力される。

群２３０５に属さない他のチャネルは、合成フィルタバンク２３０４に入力されない。合成フィルタバンク２３０４は、サンプリングレートがｆ_Ｓ・Ｍ_Ｓ／Ｍである中間のオーディオ信号２３０６を生成する。Ｍ_ＳはＭよりも小さいので、中間信号２３０６のサンプリングレートはライン２３００の入力オーディオ信号のサンプリングレートよりも小さい。したがって、中間信号２３０６は、サブバンド２３０５で表される帯域幅に対応する、ダウンサンプリングされ、かつ、基本帯域に復調された信号を表す。というのは、サブセット２３０５の境界でのエイリアシング問題を避けるための、最も低いまたは最も高いチャネルについてのゼロパディング動作とは別に、群２３０５のうち最も低いチャネルは、Ｍ_Ｓ合成フィルタバンクのチャネル１に入力され、ブロック２３０５のうち最も高いチャネルは、ブロック２３０４の最も高い入力に入力されるからである。入力オーディオ信号を処理する装置は、中間信号２３０６を分析するためのさらなる分析フィルタバンク２３０７をさらに備え、該さらなる分析フィルタバンクはＭ_Ａ（ここでＭ_Ａは、Ｍ_Ｓとは異なり、好ましくはＭ_Ｓより大きい）個のチャネルを有する。Ｍ_ＡがＭ_Ｓより大きい場合、さらなる分析フィルタバンク２３０７によって出力された２３０８で示されるサブバンド信号のサンプリングレートは、サブバンド信号２３０３のサンプリングレートより低くなる。しかし、Ｍ_ＡがＭ_Ｓより小さい場合、サブバンド信号２３０８のサンプリングレートは、複数の第１のサブバンド信号２３０３のサンプリングレートより高くなる。

したがって、フィルタバンク２３０４および２３０７（そして好ましくは２３０２）のカスケードは、非常に効率的で高品質なアップサンプリングまたはダウンサンプリング動作あるいは一般的に非常に効率的な再サンプリング処理ツールを提供する。複数の第２のサブバンド信号２３０８は、フィルタバンク２３０４，２３０７（そして好ましくは２３０２）のカスケードによって再サンプリングされたデータで処理を行うプロセッサ２３０９でさらに処理されることが好ましい。さらに、ブロック２３０９はまた、最後にブロック２３０９によって出力されたサブバンドがブロック２３０２によって出力されたサブバンドと同じサンプリングレートであるように帯域幅拡張処理動作のためのアップサンプリング動作を行うことが好ましい。そして、帯域幅拡張処理応用では、これらのサブバンドは、例えば、分析フィルタバンク２３０２によって生成されるような低帯域サブバンドであることが好ましい、２３１０で示される追加のサブバンドとともに合成フィルタバンク２３１１に入力される。合成フィルタバンク２３１１は、最終的に、処理された時間領域信号、例えばサンプリングレート２ｆ_Ｓを有する帯域幅拡張された信号を提供する。ブロック２３１１によって出力されたこのサンプリングレートは、本実施形態では、ライン２３００の信号のサンプリングレートの２倍であり、ブロック２３１１によって出力されたこのサンプリングレートはブロック２３０９での処理によって生成される追加の帯域幅が、処理された時間領域信号において高オーディオ品質で表されるような十分な大きさである。

カスケードのフィルタバンクの本発明の所定の応用によっては、フィルタバンク２３０２は、別個の装置であってもよく、入力オーディオ信号を処理する装置は、合成フィルタバンク２３０４とさらなる分析フィルタバンク２３０７とを含むのみであり得る。言い換えれば、分析フィルタバンク２３０２は、ブロック２３０４，２３０７と、実施によっては、ブロック２３０９および２３１１をも含む「後置」プロセッサとは別に配置されてもよい。

他の実施形態において、カスケードフィルタバンクを実施する本発明の応用は、
ある装置が、分析フィルタバンク２３０２とそれより小さな合成フィルタバンク２３０４とを含み、中間信号が、異なるディストリビュータによって、または異なる分散チャネルを介して分散される異なるプロセッサに与えられるという点で異なり得る。そして、分析フィルタバンク２３０２とそれより小さい合成フィルタバンク２３０４との混成はサブセット２３０５によって表される帯域幅信号をダウンサンプリングおよび同時に基本帯域に復調させる非常に効率的な方法を表している。このダウンサンプリングおよび基本帯域への復調は、オーディオ品質にいかなる損失もなく、特にオーディオ情報にいかなる損失もなく行われ、したがって高品質の処理である。

図２３の表は、異なる装置のある例示的な番号を示す。好ましくは、分析フィルタバンク２３０２は３２チャネルを有し、合成フィルタバンクは１２チャネルを有し、さらなる分析フィルタバンクは、２４チャネルといった合成フィルタバンクのチャネルの２倍のチャネルを有し、最終的な合成フィルタバンク２３１１は、６４チャネルを有する。一般的に言って、分析フィルタバンク２３０２のチャネル数は多く、合成フィルタバンク２３０４のチャネル数は少なく、さらなる分析フィルタバンク２３０７のチャネル数は中くらいで、合成フィルタバンク２３１１のチャネルの数は非常に多い。分析フィルタバンク２３０２によって出力されたサブバンド信号のサンプリングレートはｆ_Ｓ／Ｍである。中間信号のサンプリングレートはｆ_Ｓ・Ｍ_Ｓ／Ｍである。２３０８で示されているさらなる分析フィルタバンクのサブバンドチャネルのサンプリングレートは、ｆ_Ｓ・Ｍ_Ｓ／（Ｍ・Ｍ_Ａ）であり、ブロック２３０９の処理がサンプリングレートを２倍にする場合、合成フィルタバンク２３１１は、サンプリングレートが２ｆ_Ｓの信号を出力する。しかし、ブロック２３０９の処理がサンプリングレートを２倍にしない場合、合成フィルタバンクによって出力されるサンプリングレートはそれに応じて低くなる。次いで、本発明に関するさらなる好適な実施形態について説明する。

図１４は、サブバンドブロックに基づく転換の原理を示している。入力時間領域信号は、多数の複素値化されたサブバンド信号を提供する分析フィルタバンク１４０１に供給される。これらは、サブバンド処理ユニット１４０２に供給される。多数の複素値化された出力サブバンドは、合成フィルタバンク１４０３に供給され、合成フィルタバンク１４０３は、修正された時間領域信号を出力する。サブバンド処理ユニット１４０２は、修正された時間領域信号が転換次数Ｔ＞１に相当する入力信号の転換後のものとなるように非線形ブロックに基づくサブバンド処理動作を行う。ブロックに基づくサブバンド処理という概念は、一度に１つより多いサブバンドサンプルのブロックについての非線形動作を含むことにより定義され、後続のブロックは窓関数処理され、重複加算されて出力サブバンド信号を生成する。

フィルタバンク１４０１および１４０３は、ＱＭＦまたは窓関数処理されたＤＦＴのような複素指数変調型のいかなるものであってもよい。これらは、変調において偶数または奇数重ねてもよく、広範囲のプロトタイプフィルタまたは窓から定義され得る。物理的ユニットで測定された以下の２つのフィルタバンクパラメータの指数Δｆ_Ｓ／Δｆ_Ａを知ることは重要である。

Δｆ_Ａ：分析フィルタバンク１４０１のサブバンド周波数間隔
Δｆ_Ｓ：合成フィルタバンク１４０３のサブバンド周波数間隔
サブバンド処理１４０２の構成では、供給源と目標サブバンドインデックスとの対応関係を見つけることが必要である。物理的周波数Ωの入力正弦曲線が、インデックスｎ≒Ω／Δｆ_Ａの入力サブバンドで生じる主な寄与となる。所望の転換された物理的周波数Ｔ・Ωの出力正弦曲線は、インデックスｍ≒Ｔ・Ω／Δｆ_Ｓの合成サブバンドを供給することから生じる。したがって、所与の目標サブバンドインデックスｍのサブバンド処理の適切な供給源サブバンドインデックス値は、以下の式に従わなくてはならない。

図１５は、ＨＦＲ増強オーディオコーデックでの数次数の転換を用いてサブバンドブロックに基づく転換の応用の事例を示している。送信されたビットストリームをコア復号器１５０１で受信し、コア復号器１５０１は、サンプリング周波数ｆ_Ｓで低帯域幅復号コア信号を与える。低周波数は、複素変調された３２帯域ＱＭＦ分析バンク１５０２によって、次に、６４帯域ＱＭＦ分析バンク（反転ＱＭＦ）１５０５によって、出力サンプリング周波数２ｆ_Ｓに再サンプリングされる。２つのフィルタバンク１５０２および１５０５は、同じ物理的分解能パラメータΔｆ_Ｓ＝Δｆ_Ａを有し、ＨＦＲ処理ユニット１５０４は、低帯域幅コア信号に対応する未修正の低い方のサブバンドをそのまま通過させる。多重転換ユニット１５０３からの出力帯域にＨＦＲ処理ユニット１５０４によってスペクトル成形および修正が行われ、それを６４帯域ＱＭＦ合成バンク１５０５の高い方のサブバンドに供給することによって出力信号の高周波数内容が得られる。多重転換ユニット１５０３は、復号されたコア信号を入力し、いくつかの転換された信号成分の重畳または混合の６４ＱＭＦ帯域分析を表す多数のサブバンド信号を出力する。目的は、ＨＦＲ処理をとばすと、各成分は、コア信号の整数の物理的転換（Ｔ＝２，３，．．．）に対応するということである。

図１６は、転換次数ごとに別個の分析フィルタバンクを適用する多次数のサブバンドブロックに基づく転換１６０３の動作の従来の事例を示している。ここでは、出力サンプリングレート２ｆ_Ｓで動作する６４帯域ＱＭＦの領域に３つの転換次数Ｔ＝２，３，４を生成し、伝達するとする。混合ユニット１６０４は単に、各転換係数分岐からの関連のサブバンドを選択し、ＨＦＲ処理ユニットに供給すべき単一多重のＱＭＦサブバンドに混合する。

最初に、ケースＴ＝２について考察する。目的は、具体的には、６４帯域ＱＭＦ分析１６０２−２、サブバンド処理ユニット１６０３−２、および６４帯域ＱＭＦ合成１５０５という処理鎖がＴ＝２の物理的転換となることである。これら３つのブロックが図１４の１４０１，１４０２および１４０３であると認めると、Δｆ_Ｓ／Δｆ_Ａ＝２であるので、（１）式により、１６０３−２の仕様は、供給源ｎと目標サブバンドｍとの対応関係がｎ＝ｍとなるということが分かる。

Ｔ＝３の場合は、例示したシステムは、入力サンプリングレートを係数３／２だけ低くしてｆ_Ｓから２ｆ_Ｓ／３に変換するサンプリングレート変換器１６０１−３を含む。その目的は具体的には、６４帯域ＱＭＦ分析１６０２−３、サブバンド処理ユニット１６０３−３、および６４帯域ＱＭＦ合成１５０５という処理鎖がＴ＝３の物理的転換という結果になることである。これら３つのブロックが図１４の１４０１，１４０２および１４０３であると認めると、Δｆ_Ｓ／Δｆ_Ａ＝３という再サンプリングであるので、（１）式は、供給源ｎと目標サブバンドｍとの対応関係がここでもｎ＝ｍとなるという１６０３−３の仕様を与えることが分かる。

Ｔ＝４の場合は、例示したシステムは、入力サンプリングレートを係数２だけ低くしてｆ_Ｓからｆ_Ｓ／２に変換するサンプリングレート変換器１６０１−４を含む。目的は具体的には、６４帯域ＱＭＦ分析１６０２−４、サブバンド処理ユニット１６０３−４、および６４帯域ＱＭＦ合成１５０５という処理鎖がＴ＝４の物理的転換となることである。これら３つのブロックが図１４の１４０１，１４０２および１４０３であると認めると、Δｆ_Ｓ／Δｆ_Ａ＝４という再サンプリングであるので、（１）式は、供給源ｎと目標サブバンドｍとの対応関係がここでもｎ＝ｍとなるという１６０３−４の仕様を与えることが分かる。

図１７は、単一の６４帯域ＱＭＦ分析フィルタバンクを適用する多次数サブバンドブロックに基づく転換の効率的な動作のための本発明の事例を示している。実際、図１６の３つの別個のＱＭＦ分析バンクおよび２つのサンプリングレート変換器を用いると、かなり演算の複雑性は高くなり、また、サンプリングレート変換１６０１−３のためにフレームに基づく処理の実施による欠点もいくつかある。現在の実施形態は、２つの分岐１６０１−３→１６０２−３→１６０３−３および１６０１−４→１６０２−４→１６０３−４を、それぞれ、サブバンド処理１７０３−３および１７０３−４に置き換えることを教示している。ただし、分岐１６０２−２→１６０３−２は、図１６から変化はない。３つのすべての転換次数は、Δｆ_Ｓ／Δｆ_Ａ＝２である図１４のフィルタバンク領域で行うことになる。Ｔ＝３の場合、（１）式で与えられた１７０３−３の仕様は、供給源ｎと目標サブバンドｍとの対応関係がｎ≒２ｍ／３であるということである。Ｔ＝４の場合、（１）式で与えられた１７０３−４の仕様は、供給源ｎと目標サブバンドｍとの対応関係がｎ≒２ｍであるということである。さらに複雑性を低減させるために、すでに計算された転換次数またはコア復号器の出力をコピーして転換次数をいくつか生成してもよい。

図１は、ＳＢＲ（ISO/IEC 14496-3:2009, "情報技術−オーディオビジュアル対象物の符号化―第３部：オーディオ）などのＨＦＲ増強復号器フレームワークにおいて転換次数２，３，４を用いたサブバンドブロックに基づく転換器の動作を示している。ビットストリームは、コア復号器１０１によって時間領域に復号化され、ＨＦＲモジュール１０３に渡され、ＨＦＲモジュール１０３は、基本帯域コア信号から高周波数信号を生成する。生成後、ＨＦＲ生成信号は、送信された副情報によってできるだけ元の信号に一致するようにダイナミックに調整される。この調整は、１つまたは幾つかの分析ＱＭＦバンクから得られたサブバンド信号に対してＨＦＲプロセッサ１０５によって行われる。典型的な手法は、コア復号器が、入力および出力信号の周波数の半分の周波数でサンプリングされた時間領域信号に対して動作するというものである。すなわち、ＨＦＲ復号器モジュールは、コア信号を効果的にサンプリング周波数を２倍に再サンプリングするというものである。このサンプリングレート変換は通常、３２帯域分析ＱＭＦバンク１０２によってコア符号器信号をフィルタリングするという第１のステップによって得られる。いわゆるクロスオーバ周波数より下のサブバンド、すなわち、全コア符号器信号エネルギーを含む３２サブバンドのより低いサブセットがＨＦＲ生成信号を運ぶサブバンドのセットと混成される。通常、そのように混成されたサブバンドの数は６４であり、これは、合成ＱＭＦバンク１０６を通してフィルタリングされた後、ＨＦＲモジュールからの出力と混合された、サンプリングレート変換コア符号器信号となる。

ＨＦＲモジュール１０３のサブバンドブロックに基づく転換器では、出力サンプリングレート２ｆ_Ｓで動作する６４帯域ＱＭＦの領域に３つの転換次数Ｔ＝２，３，４が生成され、伝達されることになる。入力時間領域信号は、ブロック１０３−１２，１０３−１３および１０３−１４においてバンドパスフィルタリングされる。これが行われるのは、異なる転換次数によって処理された出力信号が生成され、非重複のスペクトル内容を有するようにするためである。信号はさらにダウンサンプリングされ（１０３−２３，１０３−２４）、入力信号のサンプリングレートを一定の大きさ（この場合６４）の分析フィルタバンクに合うように適合させる。尚、サンプリングレートをｆ_Ｓから２ｆ_Ｓへ増加させるのは、サンプリングレート変換器が、転換されたサブバンド信号が入力信号と等しいサンプリングレートを有することとなるＴではなく、Ｔ／２のダウンサンプリング係数を用いるということによって説明することができる。ダウンサンプリングされた信号は、別々のＨＦＲ分析フィルタバンク（１０３−３２，１０３−３３および１０３−３４）に供給される。これは、各転換次数に対して１つずつ供給され、これにより、多数の複素数値化されたサブバンド信号が与えられる。これらは、非線形サブバンド伸長ユニット（１０３−４２，１０３−４３および１０３−４４）に供給される。この多数の複素数値化された出力サブバンドは、サブサンプリング分析バンク１０２からの出力とともに混合／混成モジュール１０４に供給される。混合／混成ユニットは単に、コア分析フィルタバンク１０２と単一多重のＱＭＦサブバンドへの各伸長係数分岐とからのサブバンドを混合し、ＱＭＦサブバンドは、ＨＦＲ処理ユニット１０５に供給される。

異なる転換次数からの信号スペクトルが重複されないよう設定されているとき、すなわち、Ｔ次の転換次数信号のスペクトルが、（Ｔ−１）次信号からのスペクトルが終了するところから開始するとき、転換された信号は帯域通過特性を有する必要がある。したがって、図１は従来のバンドパスフィルタ１０３−１２〜１０３−１４である。しかし、混合／混成ユニット１０４による利用可能なサブバンドの中からの単純な排他的選択によって、別個のバンドパスフィルタが必要なくなり、省くことができる。その代わりに、１０４における異なるサブバンドチャネルに対して転換分岐から異なる寄与を独立して供給することによってＱＭＦバンクによって提供された固有の帯域通過特性が利用される。また、１０４において混成された帯域のみに時間伸長を適用するだけでもよい。

図２は、非線形サブバンド伸長ユニットの動作を示す。ブロック抽出器２０１は、複素数値化された入力信号から有限のフレームのサンプルをサンプリングする。フレームは入力ポインター位置によって規定される。このフレームは、２０２において非線形処理され、次に２０３の有限長窓によって窓関数処理される。結果としてのサンプルは、出力フレーム位置が出力ポインター位置によって規定される重複加算ユニット２０４において先に出力されたサンプルに加算される。入力ポインタは、固定量増加され、出力ポインタは同量倍のサブバンド伸長係数で増加される。この一連の動作を繰り返すことで、合成窓の長さまで、入力サブバンド信号持続時間倍のサブバンド伸長係数である持続時間を有する出力信号を生成することになる。

ＳＢＲによって用いられるＳＳＢ転換器（ISO/IEC 14496-3:2009, "情報技術−オーディオビジュアル対象物の符号化、第３部：オーディオ）は、典型的に、第１のサブバンドを除いて全基本帯域を利用し、高帯域信号を生成するが、高調波転換器は、一般的にコア符号器スペクトルの小さい方の部分を用いる。用いる量、いわゆる供給源範囲は、転換次数、帯域幅拡張係数および混成された結果に適用する規則、例えば、異なる転換次数から生成された信号がスペクトル的に重複できるかどうかに依存する。この結果、所与の転換のための高調波転換器出力スペクトルのうち、実際には限られた部分のみがＨＦＲ処理モジュール１０５によって用いられる。

図１８は、単一サブバンド信号を処理するための処理実施例の別の実施形態を示す。単一サブバンド信号は、図１８に示されない分析フィルタバンクによってフィルタリングされる前または後のどちらかにある種の間引きが行われている。したがって、単一サブバンド信号の時間長は、間引きされる以前の時間長より短い。単一サブバンド信号は、ブロック抽出器２０１と同じであり得るが、実施の仕方が異なってもよいブロック抽出器１８００に入力される。図１８のブロック抽出器１８００は、例えば、ｅと呼ばれるサンプル／ブロック進行値を用いて動作する。サンプル／ブロック進行値は、可変であってもよく、また固定値に設定されていてもよく、図１８ではブロック抽出ボックス１８００への矢印で示されている。ブロック抽出器１８００の出力には、複数の抽出ブロックが存在する。これらのブロックは、大きく重複している。というのは、サンプル／ブロック進行値ｅは、ブロック抽出器のブロック長さより大幅に小さいからである。例えば、ブロック抽出器は１２サンプルのブロックを抽出する。第１のブロックは、サンプル０〜１１を含み、第２のブロックは、サンプル１〜１２を含み、第３のブロックは、サンプル２〜１３を含む、等々である。この実施形態において、サンプル／ブロック進行値ｅは１であり、１１回重複されている。

個々のブロックは、各ブロック毎に窓関数を用いてブロックに窓関数処理を行う窓関数処理器１８０２に入力される。さらに、各ブロックの位相を計算する位相計算器１８０４が設けられる。位相計算器１８０４は、窓関数処理の前または後のいずれかに個々のブロックを用いる。そして、位相調整値ｐ×ｋは、計算され、位相調整器１８０６に入力される。位相調整器は、調整値をブロックの各サンプルに適用する。さらに係数ｋは帯域幅拡張係数に等しい。例えば、係数２の帯域幅拡張を得ようとするとき、ブロック抽出器１８００によって抽出されたブロック用に計算された位相ｐは、係数２で乗算され、位相調整器１８０６のブロックの各サンプルに適用された調整値はｐ×２である。これは値／規則の例である。あるいは、合成のために較正された位相は、k * p、p + (k-1)*pである。この例では、較正係数は、乗算の場合、２であり、加算の場合1*pである。位相較正値を計算するために他の値／規則を用いてもよい。

ある実施形態では、単一サブバンド信号は複素サブバンド信号であり、ブロックの位相は複数の異なる方法で計算される。１つの方法は、ブロックの中央または中央近傍のサンプルを採取し、この複素サンプルの位相を計算する。すべてのサンプルの位相を計算することも可能である。

位相調整器は、窓関数処理器の次に動作するように図１８に示されているが、これらの２つのブロックを入れ替えて、ブロック抽出器によって抽出されたブロックに対して位相調整を行い、その後に窓関数処理動作を行ってもよい。両動作、すなわち窓関数処理と位相調整は、実数または複素数乗算であるので、これらの２つの動作は、それ自体が位相調整乗算係数と窓関数処理係数との積である複素乗算係数を用いて単一の動作にまとめてもよい。

位相調整されたブロックは、重複／加算および振幅較正ブロック１８０８に入力され、そこで、窓関数処理され、位相調整されたブロックは、重複加算される。しかしながら、重要なことは、ブロック１８０８のサンプル／ブロック進行値は、ブロック抽出器１８００で用いられた値とは異なるということである。特に、ブロック１８０８のサンプル／ブロック進行値は、ブロック１８００で用いられた値ｅより大きいので、ブロック１８０８によって出力された信号の時間伸長が得られる。このように、ブロック１８０８で出力された処理されたサブバンド信号の長さは、ブロック１８００に入力されたサブバンド信号より長い。２の帯域幅拡張を得ようとするとき、ブロック１８００の対応する値の２倍のサンプル／ブロック進行値を用いる。これにより、係数が２の時間伸長が得られる。しかし、他の時間伸長係数が必要な場合、ブロック１８０８の出力が所要の時間長を要するような他のサンプル／ブロック進行値を用いることができる。

重複問題の対応に関しては、ブロック１８００，１８０８において重複が異なるという問題に対応するために振幅較正を行うことが好ましい。しかし、この振幅較正もまた、窓関数処理器／位相調整乗算係数に導入されてもよいが、振幅較正はまた、重複／処理のあとに行われてもよい。

ブロック長が１２で、ブロック抽出器のサンプル／ブロック進行値が１である上記の例において、係数が２の帯域幅拡張を行う場合、重複／加算ブロック１８０８のサンプル／ブロック進行値は２となる。これは、依然として５つのブロックが重複する。係数が３の帯域幅拡張を行う場合、ブロック１８０８によって用いられるサンプル／ブロック進行値は３となり、重複は低下して、重複３となる。４倍の帯域幅拡張を行う場合、重複加算ブロック１８０８は４というサンプル／ブロック進行値を用いることが必要であり、２より多い数のブロックの重複となる。

入力信号を供給源範囲だけを含む転換器分岐に限ることによって大きな演算の節約を達成することができ、これは、各転換次数に適合するサンプリングレートにおいてである。サブバンドブロックに基づくＨＦＲ生成器のためのこのようなシステムの基本ブロックスキームを図３に示す。入力コア符号器信号は、ＨＦＲ分析フィルタバンクより前の専用ダウンサンプラによって処理される。

各ダウンサンプラの本質的な作用は、供給源範囲の信号をフィルタリングし、それを、可能な限り低いサンプリングレートで分析フィルタバンクに渡すことである。ここで、「可能な限り低い」とは、ダウンストリーム処理に依然として適切な最も低いサンプリングレートであり、必ずしも間引き後のエイリアシングを回避する最低のサンプリングレートとは限らない。サンプリングレート変換は様々な方法で得ることができる。本発明の範囲はこれには限らないが、以下に２つの例を挙げる。第１の例は、多重レート時間領域処理によって行われる再サンプリングを示し、第２の例は、ＱＭＦサブバンド処理によって達成される再サンプリングを示す。

図４は、転換次数が２の多重レート時間領域ダウンサンプラにおけるブロックの例を示す。帯域幅ＢＨｚおよびサンプリング周波数ｆ_Ｓの入力信号を複素指数によって変調して（４０１）、以下のようなＤＣ周波数へ供給源範囲の開始を周波数シフトする。

変調後の入力信号とスペクトルの例を図５（ａ）および（ｂ）に示す。変調信号は、補間され（４０２）、通過帯域限界０およびＢ／２Ｈｚを有する複素数値化された低域通過フィルタによってフィルタリングされる（４０３）。それぞれのステップの後のスペクトルを図５（ｃ）および（ｄ）に示す。フィルタリングされた信号はその後、間引きされ（４０４）、信号の実数部を計算する（４０５）。これらのステップ後の結果を図５（ｅ）および（ｆ）に示す。この特定の例では、Ｔ＝２、Ｂ＝０．６（規格化されたスケール、すなわち、ｆ_Ｓ＝２）の場合、供給源範囲を確実に網羅するためにＰ_２を２４とする。ダウンサンプリング係数は以下のようになる。

ここで、分数は、共通因子８で約分している。従って、補間係数は３であり（図５（ｃ）から分かるように）、間引き係数は８である。ノーブルアンデンティティ（「多重レートシステムおよびフィルタバンク」、Ｐ．Ｐ．ヴァイディアナサン、１９９３年、プレンティスホール、イングルウッドクリフ）を用いることによって、間引き器は、図４のずっと左側に、補間器は、ずっと右側に動かすことができる。このように、変調およびフィルタリングは、可能な限り低いサンプリングレートで行われ、演算の複雑性はさらに低下する。

別の手法は、ＳＢＲ ＨＦＲ方法にすでに存在するサブサンプリングされた３２帯域分析ＱＭＦバンク１０２からのサブバンド出力を用いることである。異なる転換分岐のための供給源範囲を網羅するサブバンドを、ＨＦＲ分析フィルタバンクの前の小型のサブサンプリングされたＱＭＦバンクによって時間領域に合成する。この種のＨＦＲシステムを図６に示す。小型のＱＭＦバンクは、元の６４帯域ＱＭＦバンクをサブサンプリングすることによって得られる。ここでは、原型のフィルタ係数は、元の原型フィルタの線形補間によって求められる。図６における表記に従うと、２次転換器分岐の前の合成ＱＭＦバンクは、Ｑ_２＝１２帯域（３２帯域ＱＭＦにおいて８から１９までのゼロに基づくインデックスを有するサブバンド）を有する。合成プロセスのエイリアシングを防ぐために、第１（インデックス８）および最後（インデックス１９）の帯域を０に設定する。その結果、出力されたスペクトルを図７に示す。ブロックに基づく転換分析フィルタバンクは、２Ｑ_２＝２４帯域、すなわち、多重レート時間領域ダウンサンプラに基づく例（図３）と同じ数の帯域を有する。

図６および図２３を比較すると、図６の要素６０１が図２３の分析フィルタバンク２３０２に相当することが明らかとなる。さらに、図２３の合成フィルタバンク２３０４は、要素６０２−２に相当し、図２３のさらなる分析フィルタバンク２３０７は、要素６０３−２に相当する。ブロック６０４−２はブロック２３０９に相当し、混成器６０５は、合成フィルタバンク２３１１に相当し得るが、他の実施形態では、混成器はサブバンド信号を出力するよう構成されていてもよいし、混成器に接続されたさらなる合成フィルタバンクを用いてもよい。しかし、実施によっては、図２６を参照して後に説明するような所定の高周波数再構成は、合成フィルタバンク２３１１または混成器２０５による合成フィルタリングの前に行われてもよいし、図２３の合成フィルタバンク２３１１の合成フィルタリングの後、または図６のブロック６０５の混成器の後に行われてもよい。

６０２−３から６０４−３にのびている、または６０２−Ｔから６０４−Ｔにのびている他の分岐は図２３に示されていないが、同様の方法で実施することができるが、図６のＴが転換係数に相当する異なるサイズのフィルタバンクを有して実施することができる。しかし、図２７の場合で説明するように、ブロック６０４−２が係数が２の転換を提供するだけでなく、図２６および図２７の場合に説明するように用いられる所定の合成フィルタバンクとともに、係数が３および係数が４の転換も提供するように、転換係数が３の転換および転換係数が４の転換を要素６０２−２〜６０４−２からなる処理分岐に導入することができる。

図６の実施形態において、Ｑ_２は、Ｍ_Ｓに相当し、Ｍ_Ｓは、例えば１２に等しい。さらに、要素２３０７に相当するさらなる分析フィルタバンク６０３−２のサイズは該実施形態において２４のような２Ｍ_Ｓに等しい。

さらに、上述したように、合成フィルタバンク２３０４の最も低いサブバンドチャネルおよび最も高いサブバンドチャネルには、エイリアシング問題を避けるためにゼロを与えてもよい。

図１で概説したシステムは、図３および図４において概説された再サンプリングの単純化した特別のケースとみることができる。この構成を単純化するために、変調器を省く。さらに、ＨＦＲ分析フィルタリングはすべて、６４帯域分析フィルタバンクを用いて得ることができる。したがって、図３のＰ_２＝Ｐ_３＝Ｐ_４＝６４となり、ダウンサンプリング係数は、２次転換分岐では１、３次転換分岐では１．５、４次転換分岐では２である。

本発明の臨界的サンプリング処理の場合において、ＭＰＥＧ４(ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６−３)に定義されるような図２３のブロック２３０２または図６のブロック６０１に相当する３２帯域分析ＱＭＦバンクからのサブバンド信号を用いることができることが本発明の利点である。ＭＰＥＧ−４規格におけるこの分析フィルタバンクの定義を図２５ａの上側部分に示し、また、ＭＰＥＧ−４規格からとられた図２５ｂのフローチャートとして示されている。この規格のＳＢＲ（スペクトル帯域幅複製）部分は、参照により本明細書中に組み込まれている。特に、図２３の分析フィルタバンク２３０２または図６の３２帯域ＱＭＦ６０１を図２５ａの上側部分および図２５ｂのフローチャートに示されているように実施することができる。

さらに、図２３のブロック２３１１に示す合成フィルタバンクもまた図２５ａの下側部分および図２５ｃのフローチャートに示されているように実施することができる。しかし、他の任意のフィルタバンク定義を適用することができるが、少なくとも分析フィルタバンク２３０２については、図２５ａおよび図２５ｂに示されるような実施が、少なくともスペクトル帯域幅複製などの帯域幅拡張応用、一般的にいうと、高周波数再構成処理応用の場合において、この３２チャネルを有するＭＰＥＧ−４分析フィルタバンクによって提供されるロバスト性、安定性および高品質のために好ましい。

合成フィルタバンク２３０４は、転換器のための供給源範囲を網羅するサブバンドのうちの１つのサブセットを合成するよう構成されている。この合成は、時間領域において中間信号２３０６を合成するために行われる。好ましくは、合成フィルタバンク２３０４は小型のサブサンプリングされた実数値ＱＭＦバンクである。

このフィルタバンクの時間領域出力２３０６は、次いで、フィルタバンクサイズの２倍の複素値分析ＱＭＦバンクに与えられる。このＱＭＦは図２３のブロック２３０７で表されている。この手順によって、関連した供給源範囲だけが２倍の周波数分解能を有するＱＭＦサブバンド領域に変換されるので、演算の複雑性において実質的な節約が可能となる。小型のＱＭＦバンクは、元々の６４帯域ＱＭＦバンクのサブサンプリングによって得られ、そこでは、プロトタイプフィルタ係数を元々のプロトタイプフィルタの線形補間によって得るのである。好ましくは、６４０サンプルを有するＭＰＥＧ−４合成フィルタバンクに関連するプロトタイプフィルタを用い、このＭＰＥＧ−４分析フィルタバンクは３２０の窓サンプルの窓を有する。

サブサンプリングされたフィルタバンクの処理を図２４ａおよび図２４ｂに記述する。まず、以下の変数を決定する。

ここで、Ｍ_Ｓは、サブサンプリングされた合成フィルタバンクのサイズであり、ｋ_Ｌは、サブサンプリングされた合成フィルタバンクに入るべき３２帯域ＱＭＦバンクからの第１のチャネルのサブバンドインデックスを表す。アレイstartSubband2kL を表１に挙げる。床関数{x} は、引数x をマイナス無限大に向かって最も近い整数に丸める。

したがって、Ｍ_Ｓ値は、図２３の合成フィルタバンク２３０４のサイズを規定し、Ｋ_Ｌは、図２３に示されるサブセット２３０５の第１のチャネルである。具体的に、式f_tableLowにおける値は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６−３、第4.6.18.3.2節に規定されている。これもまた、参照により本明細書に組み入れられる。尚、値Ｍ_Ｓは増分４で進む。つまり、 合成フィルタバンク２３０４のサイズは、４、８、１２、１６、２０、２４、２８または３２であり得るということである。

好ましくは、合成フィルタバンク２３０４は、実数値合成フィルタバンクである。そのためには、１セットのＭ_Ｓ個の実数値サブバンドサンプルを図２４ａの第１のステップに従い、Ｍ_Ｓ個の新たな複素値サブバンドサンプルから計算する。そのためには、以下の等式を用いる。

この式において、exp() は、複素指数関数を示し、i は、虚数単位であり、k_L は上に定義されたものである。
・アレイvのサンプルを２Ｍ_Ｓ位置ずらす。最も古い２Ｍ_Ｓサンプルを捨てる。
・Ｍ_Ｓ実数値サブバンドサンプルをマトリックスＮ，すなわち、マトリックスベクタ積Ｎ・Ｖを計算し、ここで、

この演算からの出力をアレイｖの位置０から２Ｍ_Ｓ−１に記憶する。
・図２４ａのフローチャートに従って、ｖからサンプルを抽出して１０Ｍ_Ｓ要素アレイｇを作成する。
・窓ｃ_ｉをアレイ_ｇのサンプルに掛け、アレイｗを生成する。窓係数ｃ_ｉは係数ｃの線形補間、すなわち以下の式により得られる。

ここでμ(n)およびρ(n)は、それぞれ、６４・ｎ／Ｍ_Ｓの整数部および分数部として定義される。窓係数ｃは、ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−３:２００９の表4.A.87に見出すことができる。

したがって、合成フィルタバンクは、サイズが異なるフィルタバンクのための記憶された窓関数を用いてサブサンプリングまたは補間によってプロトタイプ窓関数を計算するプロトタイプ窓関数計算器を有する。
・Ｍ_Ｓ個の新しい出力サンプルを図２４ａのフローチャートの最後のステップに従って、アレイｗからのサンプルを合算することによって計算する。

続いて、図２３のさらなる分析フィルタバンク２３０７の好ましい実施を図２４ｂのフローチャートとともに説明する。
・図２４ｂの第１のステップに従って、アレイｘのサンプルを２Ｍ_Ｓ位置ずらす。最も古い方から２Ｍ_Ｓ個のサンプルを捨て、２Ｍ_Ｓ個の新しいサンプルを位置０〜２Ｍ_Ｓ−１に記憶する。
・窓係数ｃ_２ｉをアレイｘのサンプルに掛ける。窓係数ｃ_２ｉは係数ｃの線形補間、すなわち以下の等式により得られる。

ここで、μ(n)およびρ(n)は、それぞれ、３２・ｎ／Ｍ_Ｓの整数部および分数部として定義される。窓係数ｃは、ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−３:２００９の表4.A.87に見出すことができる。

したがって、さらなる合成フィルタバンク２３０７は、サイズが異なるフィルタバンクのための記憶された窓関数を用いてサブサンプリングまたは補間によってプロトタイプ窓関数を計算するプロトタイプ窓関数計算器を有する。
・図２４ｂのフローチャートの式に従って、サンプルを合算して４Ｍ_Ｓ要素アレイｕを作成する。
・マトリックスベクタ乗算Ｍ・ｕによって２Ｍ_Ｓ個の新しい複素値サブバンドサンプルを計算する。ここで、

この式において、exp()は、複素指数関数であり、i は、虚数単位である。

係数２のダウンサンプラのブロック図を図８（ａ）に示す。現在実数値の低域通過フィルタをＨ（ｚ）＝Ｂ（ｚ）／Ａ（ｚ）（ここで、Ｂ（ｚ）は非再帰部（ＦＩＲ）であり、Ａ（ｚ）は再帰部（ＩＩＲ）である）と書くことができる。しかし、効率的な実施のために、演算の複雑性を低減させるためにノーブルアイデンティティを用いて、すべての極がＡ（ｚ^２）として多重度２（二重極）を有するようにフィルタを設計するのがよい。したがって、フィルタは図８（ｂ）に示すように係数化することができる。ノーブルアイデンティティ１を用いて、図８（ｃ）のように再帰部を間引き器を越えるように移動させてもよい。非再帰フィルタＢ（ｚ）は、以下の式のように標準的な２成分の多相分解を用いて実施することができる。

したがって、ダウンサンプラは、図８（ｄ）のように構成してもよい。ノーブルアイデンティティ１を用いた後、図８（ｅ）に示すように、ＦＩＲ部を可能な限り低いサンプリングレートで演算する。図８（ｅ）から、ＦＩＲ動作（遅延、間引きおよび多相成分）は、２つのサンプルの入力ストライドを用いた窓関数加算動作としてみなすことができることが容易に分かる。２つの入力サンプルでは、１つの新しい出力サンプルが生成され、効果的に、係数２のダウンサンプリングとなる。

係数が１．５＝３／２のダウンサンプラのブロック図を図９（ａ）に示す。実数値の低域通過フィルタをここでもＨ（ｚ）＝Ｂ（ｚ）／Ａ（ｚ）（ここで、Ｂ（ｚ）は非再帰部（ＦＩＲ）であり、Ａ（ｚ）は再帰部（ＩＩＲ）である）と書くことができる。上記と同様に、効率的な実施のために、演算の複雑性を低減させるためにノーブルアイデンティティを用いて、すべての極が、それぞれＡ（ｚ^２）またはＡ（ｚ^３）として多重度２（二重極）または多重度３（三重極）のいずれかを有するようにフィルタを設計するのがよい。ここで、低域通過フィルタの設計アルゴリズムの方が効率的であるので二重極が選ばれているが、実際、その再帰部は三重極手法に比べて実施が１．５倍複雑である。したがって、図９（ｂ）に示すようにフィルタを係数化することができる。ノーブルアイデンティティ２を用いて、図９（ｃ）のように再帰部を補間器の前に移動させてもよい。非再帰フィルタＢ（ｚ）は、以下の式のように標準的な２・３＝６成分の多相分解を用いて実施することができる。

したがって、ダウンサンプラは、図９（ｄ）のように構成してもよい。ノーブルアイデンティティ１および２を用いた後、図９（ｅ）に示すように、ＦＩＲ部を可能な限り低いサンプリングレートで演算する。図９（ｅ）から、偶数のインデックスの出力サンプルは、低い方のグループの３つの多相フィルタ（Ｅ_０（ｚ），Ｅ_２（ｚ），Ｅ_４（ｚ））を用いて演算され、奇数のインデックスの出力サンプルは、高い方のグループ（Ｅ_１（ｚ），Ｅ_３（ｚ），Ｅ_５（ｚ））から演算されることが容易に分かる。各グループの動作（遅延鎖、間引きおよび多相成分）は、３つのサンプルの入力ストライドを用いた窓関数加算動作としてみなすことができる。、下側のグループは、元のフィルタＢ（ｚ）からの偶数のインデックスの係数を用いるのに対し、上側のグループに用いられる窓関数係数は奇数のインデックスの係数である。したがって、３つの入力サンプルのグレープでは、２つの新しい出力サンプルが生成され、効果的に、係数１．５のダウンサンプリングとなる。

コア復号器（図１の１０１）からの時間領域信号はまた、コア復号器のより小さいサブサンプリングされた合成変換を用いることによってサブサンプリングされてもよい。より小さい合成変換を用いることにより、演算の複雑性がさらに低下する。クロスオーバ周波数、すなわち、コア符号器信号の帯域幅によっては、合成変換サイズと名目サイズＱ（Ｑ＜１）との比がサンプリングレートＱｆ_Ｓを有するコア符号器出力信号となる。本応用において概説した例におけるサブサンプリングされたコア符号器信号を処理するために、図１のすべての分析フィルタバンク（１０２，１０３−３２，１０３−３３，１０３−３４）は、図３のダウンサンプラ（３０１−２，３０１−３，３０１−Ｔ）、図４の間引き器４０４および図６の分析フィルタバンク６０１と同様に、係数Ｑでスケーリングする必要がある。明らかに、Ｑは、すべてのフィルタバンクサイズが整数となるように選ぶ必要がある。

図１０は、ＳＢＲ（ISO/IEC 14496-3:2009,「情報技術−オーディオビジュアル対象物の符号化、第３部：オーディオ」）などのＨＦＲ増強符号器における包絡線調整周波数表のスペクトル境界に対するＨＦＲ転換器信号のスペクトル境界の整合を示している。図１０（ａ）は、クロスオーバ周波数ｋ_ｘから停止周波数ｋ_ｓまでの周波数範囲を網羅する包絡線調整表、いわゆるスケール係数帯域を含む周波数帯域の様式的グラフを示す。スケール係数帯域は、再生成される高帯域周波数のエネルギーレベル、すなわち、周波数包絡線を調整するときＨＦＲ増強符号器に用いられる周波数グリッドを構成する。包絡線を調整するために、信号エネルギーは、スケール係数帯域境界および選択された時間境界によって制約される時間／周波数ブロックについて平均化される。図１０（ｂ）に示すように、異なる転換次数によって生成された信号がスケール係数帯域に整合していない場合、転換帯域境界の近傍でスペクトルエネルギーが大幅に変化するとアーチファクトが生じ得る。というのは、包絡線調整プロセスにより、スペクトル構造が１つのスケール係数帯域内に維持されるからである。したがって、提案された解決法は、図１０（ｃ）に示すように、転換された信号の周波数境界をスケール係数帯域の境界に適合させることである。この図においては、転換帯域の周波数境界を既存のスケール係数帯域境界に整合させるために、転換次数が２および３（Ｔ＝２，３）よって生成された信号の上側境界を図１０（ｂ）より少し低くしている。

不整合の境界を用いるときのアーチファクトの可能性を示す実際の手法を図１１に示す。図１１（ａ）は、ここでもスケール係数帯域境界を示す。図１１（ｂ）は、コア復号基本帯域信号とともに転換次数Ｔ＝２，３，４の調整されていないＨＦＲ生成信号を示す。図１１（ｃ）は、平らな目標包絡線が想定されたときの包絡線調整された信号を示す。斜め格子模様領域を有するブロックは、出力信号において異常の原因となり得る高い帯域内エネルギー変化を有するスケール係数帯域を表している。

図１２は、図１１の手法を示すが、今回は整合した境界を用いている。図１２（ａ）は、スケール係数帯域境界を示し、図１２（ｂ）は、コア復号基本帯域信号とともに転換次数Ｔ＝２，３，４の調整されていないＨＦＲ生成信号を示し、図１１（ｃ）と同様に、図１２（ｃ）は、平らな目標包絡線が想定されたときの包絡線調整された信号を示す。この図から分かるように、転換信号帯域の不整合による高い帯域内エネルギー変化を有するスケール係数帯域がないので、アーチファクトの可能性が低下している。

図１３は、例えば、ＳＢＲ（ISO/IEC 14496-3:2009,「情報技術-オーディオビジュアル対象物の符号化、第３部：オーディオ」）に記載されるようなＨＦＲリミッタ帯域境界の、ＨＦＲ増強符号器における高調波パッチへの適用を示している。リミッタは、スケール係数帯域よりずっと粗い分解能を有する周波数帯域において動作するが、動作の原理はほとんど同じである。リミッタにおいて、リミッタ帯域のそれぞれについての平均の利得値を計算する。スケール係数帯域のそれぞれについて計算された個々の利得値、すなわち、包絡線利得値は、リミッタの平均利得値より、ある乗算係数より多く超えることが許されない。リミッタの目的は、スケール係数帯域利得の大きな変化を各リミッタ帯域内に抑えることである。転換器により生成された帯域をスケール係数帯域に適用すれば、帯域内エネルギーの小さな変化は、確実にスケール係数帯域内になるが、本発明によると、転換器帯域境界にリミッタ帯域境界を適用することにより、転換器で処理された帯域間の大きなスケールエネルギー差を扱う。図１３(ａ)は、転換次数Ｔ＝２、３、４のＨＦＲ生成信号の周波数限界を示す。異なる転換された信号のエネルギーレベルは大きく異なり得る。図１３(ｂ)は、典型的に対数周波数目盛での一定の幅を有するリミッタの周波数帯域を示す。転換器周波数帯域境界は、一定のリミッタ境界として加算され、残りのリミッタ境界は、例えば、図１３（c）に示されるように、できるだけ対数関係を維持するように再計算される。装置の場合についていくつかの局面を説明してきたが、これらの局面はまた、対応する方法の説明でもあり、対応する方法では、ブロックまたは装置が方法ステップまたは方法ステップの特徴に相当する。同様に、方法ステップの場合において説明している局面はまた、対応するブロックまたは項目あるいは対応する装置の特徴の説明でもあることを表わす。

さらなる実施形態は、図２１に示すような混合されたパッチングスキームを用いる。ここでは、時間ブロック内での混合されたパッチング方法が行われている。ＨＦスペクトルの異なる領域を全部網羅するために、ＢＷＥはいくつかのパッチを含む。ＨＢＥにおいて、より高いパッチは位相ボコーダ内で高い転換係数を必要とし、このため過渡信号の知覚品質が特に悪化する。

このように、実施形態は、好ましくは演算が効率的なＳＳＢコピーアップパッチングによって上側スペクトル領域を占める高次のパッチと、好ましくはＨＢＥパッチングによって高調波構造の保存が望ましい中央のスペクトル領域を網羅する低次のパッチとを生成する。パッチング方法の個々の混合は、経時において静的であってもよいし、また、好ましくは、ビットストリームにおいて信号化され得る。

コピーアップ動作では、図２１に示すように低周波数情報を用いる。あるいは、ＨＢＥ方法を用いて生成されたパッチからのデータを図２１に示すように用いてもよい。後者は、高いパッチほど密度の低い音調構造となる。これら２つの例の他にも、コピーアップとＨＢＥのあらゆる組み合わせが考えられる。

提案された概念の利点は、
・過渡信号の知覚品質の改善
・演算の複雑性の低減である。

図２６は、帯域幅拡張のための好ましい処理鎖を示す。ここでは、異なる処理動作がブロック１０２０ａ，１０２０bで示される非線形サブバンド処理内で行われる。フィルタバンク２３０２，２３０４，２３０７のカスケードは、図２６ではブロック１０１０によって表わされている。さらに、ブロック２３０９は、要素１０２０ａ，１０２０ｂに相当し得、包絡線調整器１０３０は、図２３のブロック２３０９とブロック２３１１との間に置くこともできるし、またはブロック２３１１の処理の後に置くこともできる。この実施においては、帯域幅拡張された信号などの処理された時間領域信号の帯域選択処理が、合成フィルタバンク２３１１の前に存在する、サブバンド領域ではなく時間領域において行われる。

図２６は、さらなる実施形態による低帯域入力信号１０００から帯域幅拡張オーディオ信号を生成する装置を示す。この装置は、分析フィルタバンク１０１０、サブバンド式非線形サブバンドプロセッサ１０２０ａ，１０２０ｂ、続いて接続された包絡線調整器１０３０、すなわち、一般に言う、例えば、パラメータライン１０４０で入力されるような高周波数再構成パラメータで動作する高周波数再構成プロセッサを備える。包絡線調整器、すなわち、一般に言う高周波数再構成プロセッサは、各サブバンドチャネルについての個々のサブバンド信号を処理し、各サブバンドチャネルについて処理されたサブバンド信号を合成フィルタバンク１０５０に入力する。合成フィルタバンク１０５０は、低帯域コア復号器信号のサブバンド表現をそれより低いチャネル入力信号で受信する。実施によっては、図２６における分析フィルタバンク１０１０の出力から低帯域を取り出すこともできる。転換されたサブバンド信号は、高周波数再構成を行う合成フィルタバンクのより高いフィルタバンクチャネルに供給される。

フィルタバンク１０５０は、最後に、転換係数２，３，４による帯域幅拡張を含む転換器出力信号を出力し、ブロック１０５０による出力信号はもはや、クロスオーバ周波数、すなわちＳＢＲまたはＨＲＲ生成信号成分の最も低い周波数に対応するコア符号器信号の最も高い周波数に限定された帯域幅ではない。

図２６の実施形態において、分析フィルタバンクは、２倍のオーバサンプリングを行い、ある分析サブバンド間隔１０６０をもっている。合成フィルタバンク１０５０は、この実施形態においては、図２７の場合に後述するような転換寄与に帰着する分析サブバンド間隔の２倍の大きさを有するサブバンド間隔１０７０を有する。

図２７は、図２６における非線形サブバンドプロセッサ１０２０ａの好適な実施形態についての詳細な実施を示す。図２７に示される回路は、単一のサブバンド信号１０８を入力として受け取り、これは、３つの「分岐」において処理される。上側分岐１１０ａは、転換係数が２の転換用である。図２７において１１０ｂで示される中央の分岐は、転換係数が３の転換用であり、図２７における下側の分岐は、転換係数が４の転換用であり、参照番号１１０ｃにより示されている。しかし、分岐１１０ａについて図２７の各処理要素により得られる実際の転換は１つだけ（すなわち、転換なし）である。中央の分岐１１０ｂについて図２７に示される処理要素により得られる実際の転換は、１．５に等しく、下側の分岐１１０ｃについての実際の転換は２に等しい。このことは、転換係数Ｔが示されている図２７の左側への括弧書きの番号により示されている。１．５および２の転換は、分岐１１０ｂ，１１０ｃにおける間引き操作および重複加算プロセッサによる時間伸長処理を有することにより得られる第１の転換寄与を表している。第２の寄与、すなわち、転換の２倍処理は、分析フィルタバンクのサブバンド間隔の２倍である合成サブバンド間隔１０７を有する合成フィルタバンク１０５により得られる。従って、合成フィルタバンクは、分析サブバンド間隔の２倍をもつので、いずれの間引き機能も分岐１１０ａにおいては生じない。

しかし、１．５による転換を得るために、分岐１１０ｂは間引き機能をもっている。合成フィルタバンクが分析フィルタバンクの物理的サブバンド間隔の２倍を有するということにより、図２７において、第２の分岐１１０ｂについてのブロック抽出器の左側に示すように転換係数３が得られる。

同様に、第３の分岐は、転換係数２に対応する間引き機能を有し、分析フィルタバンクおよび合成フィルタバンクにおける異なるサブバンド間隔の最終的な寄与は、最終的に第３の分岐１１０ｃの転換係数４に対応する。

特に、各分岐は、ブロック抽出器１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを有し、これらのブロック抽出器の各々は、図１８のブロック抽出器１８００と同じようなものであってもよい。さらに、各分岐は、位相計算器１２２ａ，１２２ｂおよび１２２ｃを有し、この位相計算器は、図１８の位相計算器１８０４と同じようなものであってもよい。さらに、各分岐は位相調整器１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃを有し、この位相調整器は、図１８の位相調整器１８０６と同じようなものであってもよい。さらに、各分岐は、窓関数処理器１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃを有し、これら窓関数処理器の各々は図１８の窓関数処理器１８０２と同じようなものであってもよい。それにもかかわらず、窓関数処理器１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃは、いくつかの「ゼロパディング」とともに矩形窓を適用するようにも構成され得る。図２７の実施形態における各分岐１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃからの転換またはパッチ信号は、加算器１２８に入力され、加算器１２８は、各分岐からの寄与を現在のサブバンド信号に加算し、加算器１２８の出力でいわゆる転換ブロックを最終的に得る。次に、重複加算器１３０における重複加算処理が行われ、重複加算器１３０は、図１８の重複/加算ブロック１８０８と同じようなものであってもよい。重複加算器は、重複加算進行値２・ｅ（ここで、ｅは、ブロック抽出器１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの重複進行値または「ストライド値」である）を適用し、重複加算器１３０は、図２７の実施形態においては、チャネルｋ、すなわち、現在観察されているサブバンドチャネルについての単一のサブバンド出力である転換された信号を出力する。図２７において示される処理は、各分析サブバンドについてまたはあるグループの分析サブバンドについて行われ、図２６において示されるように、転換されたサブバンド信号は、ブロック１０３０によって処理された後で合成フィルタバンク１０５０に入力されて、最終的に、ブロック１０５０の出力で図２６において示される転換出力信号を得る。

ある実施形態においては、第１の転換分岐１１０ａのブロック抽出器１２０ａは、１０個のサブバンドサンプルを抽出し、その後、これらの１０個のＱＭＦサンプルを極座標に変換する。位相調整器１２４ａにより生成されるこの出力は、窓関数処理器１２６ａに送られ、窓関数処理器１２６ａは、ブロックの最初および最後の値についてのゼロにより出力を拡張する。この操作は、長さ１０の矩形窓での（合成）窓関数処理に等しい。分岐１１０ａにおけるブロック抽出器１２０ａは、間引きを行わない。したがって、ブロック抽出器によって抽出されたサンプルは、それらが抽出されたのと同じサンプル間隔で、抽出されたブロックにマッピングされる。

しかしながら、これは、分岐１１０ｂおよび１１０ｃについてのものとは異なる。ブロック抽出器１２０ｂは、好ましくは８つのサブバンドサンプルのブロックを抽出し、これらの８つのサブバンドサンプルを、抽出されたブロックにおいて異なるサブバンドサンプル間隔にて分配する。抽出されたブロックについての非整数サブバンドサンプル入力は、補間により得られ、こうして得られたＱＭＦサンプルは、補間サンプルとともに極座標に変換され、位相調整器により処理される。次に、ここでも、窓関数処理器１２６ｂにおける窓関数処理が、最初の２つのサンプルと最後の２つのサンプルについてのゼロにより位相調整器１２４ｂにより出力されるブロックを拡張するために行われ、その処理は、長さ８の矩形窓での（合成）窓関数処理に等しい。

ブロック抽出器１２０ｃは、６個のサブバンドサンプルの時間範囲を持つブロックを抽出するよう構成され、間引き係数２の間引きを行い、ＱＭＦサンプルの極座標への変換を行い、そして、位相調整器１２４ｂにおいて再度操作を行い、その出力は、ここでは最初の３つのサブバンドサンプルおよび最後の３つのサブバンドサンプルについてのゼロによりここでも拡張される。この操作は、長さ６の矩形窓での（合成）窓関数処理と等しい。

各分岐の転換出力は、ついで加算器１２８により加算されて混成されたＱＭＦ出力を形成し、混成されたＱＭＦ出力は最終的にブロック１３０において重複加算処理を用いて重畳される。ここで、重複加算進行またはストライド値は、上述したようにブロック抽出器１２０a、１２０ｂ、１２０ｃのストライド値の２倍である。

ある実施形態では、サブバンドブロックに基づく高調波転換を用いることによってオーディオ信号を復号する方法を含み、この方法は、Ｍバンド分析フィルタバンクによりコア復号信号のフィルタリングを行い、１セットのサブバンド信号を得ることと、該サブバンド信号の１サブセットを、少ない数のサブバンドを有するサブサンプリングされた合成フィルタバンクによって合成し、サブサンプリングした供給源範囲信号を得ることとを含む。

ある実施形態は、ＨＦＲ生成信号のスペクトルバンド境界をパラメトリックプロセスに用いられたスペクトル境界に整合させる方法に関する。

ある実施形態は、ＨＦＲ生成信号のスペクトル境界を包絡線調整周波数表のスペクトル境界に整合させる方法に関し、この方法は、転換係数ＴのＨＦＲ生成信号の基本帯域幅限度を超えない包絡線調整周波数表において最も高い境界を検索することと、得られた最も高い境界を転換係数ＴのＨＦＲ生成信号の周波数限度として用いることとを含む。

ある実施形態は、リミッタツールのスペクトル境界をＨＦＲ生成信号のスペクトル境界に整合させる方法に関し、この方法は、ＨＦＲ生成信号の周波数境界をリミッタツールによって用いられる周波数バンド境界を作成するときに用いられる境界の表に加えることと、リミッタが、定数境界として加えられた周波数境界を用い、それに従って残りの境界を調整するようにさせることとを含む。

ある実施形態は、転換動作がサブバンド信号の時間ブロックで行われる低分解能フィルタバンク領域におけるいくつかの整数の転換次数を含むオーディオ信号の混成転換に関する。

さらなる実施形態は、２より大きい転換次数が次数２の転換環境に埋め込まれる混成転換に関する。

さらなる実施形態は、３より大きい転換次数が次数３の転換環境に埋め込まれ、４より低い転換次数は別に行われる混成転換に関する。

さらなる実施形態は、転換次数（例えば、２より大きい転換次数）は、コア符号化帯域幅を含む以前に計算された転換次数（すなわち特に、より低い次数）の複製によって作成される混成転換に関する。利用可能な転換次数のコア帯域幅との考えうるすべての組み合わせが可能であり制限はない。

ある実施形態は、転換に必要な分析フィルタバンクの数を減少させるので演算の複雑性が低下することに関する。

ある実施形態は、入力オーディオ信号からの帯域幅拡張信号を生成するための装置であって、第１のパッチ信号および第１のパッチ信号とは異なるパッチ周波数を有する第２のパッチ信号を得るために入力オーディオ信号をパッチングするパッチャであって、第１のパッチ信号は、第１のパッチングアルゴリズムを用いて生成され、第２のパッチ信号は、第２のパッチングアルゴリズムを用いて生成されるようなパッチャと、帯域幅拡張信号を得るために第１のパッチ信号および第２のパッチ信号を混成する混成器とを含む装置に関する。

さらなる実施形態は、第１のパッチングアルゴリズムが高調波パッチングアルゴリズムであり、第２のパッチングアルゴリズムが非高調波パッチングアルゴリズムである該装置に関する。

さらなる実施形態は、第１のパッチング周波数は、第２のパッチング周波数より低いか、またはその反対である上記の装置に関する。

さらなる実施形態は、入力信号がパッチング情報を含み、パッチャが、パッチング情報に応じて第１のパッチングアルゴリズムまたは第２のパッチングアルゴリズムを変化させるために入力信号から抽出されたパッチング情報により制御されるよう構成される上記の装置に関する。

さらなる実施形態は、パッチャが、オーディオ信号サンプルの後続ブロックをパッチするよう動作し、パッチャが、第１のパッチングアルゴリズムおよび第２のパッチングアルゴリズムをオーディオサンプルの同じブロックに適用するよう構成される上記の装置に関する。

さらなる実施形態は、パッチャが、任意の次数で、帯域幅拡張係数によって制御される間引き器、フィルタバンクおよびフィルタバンクサブバンド信号のための伸長器を含む上記の装置に関する。

さらなる実施形態は、伸長器が、抽出進行値に応じて多くの重複ブロックを抽出するブロック抽出器と、窓関数および位相較正に基づいて各ブロックのサブバンドサンプリング値を調整する位相調整器または窓関数処理器と、抽出進行値よりも大きい重複進行値を用いて窓関数処理され、かつ、位相調整されたブロックの重複加算処理を行う重複／加算器とを含む上記の装置に関する。

さらなる実施形態は、オーディオ信号を帯域幅拡張するための装置であって、ダウンサンプリングされたサブバンド信号を得るためにオーディオ信号をフィルタリングするフィルタバンクと、異なる方法で異なるサブバンド信号を処理する複数の異なるサブバンドプロセッサであって、異なる伸長係数を用いて異なるサブバンド信号時間伸長動作を行う複数の異なるサブバンドプロセッサと、帯域幅拡張されたオーディオ信号を得るために複数の異なるサブバンドプロセッサによって出力される処理されたサブバンドを混合するための混合器とを含む装置に関する。

さらなる実施形態は、オーディオ信号をダウンサンプリングするための装置であって、変調器と、補間係数を用いる補間器と、複素低域通過フィルタと、補間係数より高い間引き係数を用いる間引き器とを含む装置に関する。

ある実施形態は、オーディオ信号をダウンサンプリングするための装置であって、オーディオ信号から複数のサブバンド信号を生成するための第１のフィルタバンクであって、サブバンド信号のサンプリングレートがオーディオ信号のサンプリングレートよりも低いような第１のフィルタバンクと、サンプルレート変換を行うための分析フィルタバンクがあとに続く少なくとも１つの合成フィルタバンクであって、分析フィルタバンクのチャネル数と異なるチャネル数を有する合成フィルタバンクと、サンプルレート変換された信号を処理するための時間伸長プロセッサと、時間伸長された信号と低帯域信号または異なる時間伸長された信号とを混成するための混成器とを含む装置に関する。

さらなる実施形態は、非整数のダウンサンプリング係数によってオーディオ信号をダウンサンプリングするための装置であって、デジタルフィルタと、補間係数を有する補間器と、偶数および奇数のタップを有する多位相要素と、補間係数より大きな間引き係数を有する間引き器とを含み、間引き係数および補間係数は、補間係数と間引き係数の比が整数ではないように選択される装置に関する。

ある実施形態は、オーディオ信号を処理するための装置であって、ある係数分名目変換サイズより小さい合成変換サイズを有するコア復号器であって、名目変換サイズに対応する名目サンプリングレートより小さなサンプリングレートを有するコア復号器によって出力信号が生成されるコア復号器と、１つ以上のフィルタバンクを有するポストプロセッサと、１つ以上の時間伸長器と、混合器とを含み、１つ以上のフィルタバンクのフィルタバンクチャネルの数が、名目変換サイズによって決定された数より少ない装置に関する。

さらなる実施形態は、低帯域信号を処理するための装置であって、低帯域オーディオ信号を用いて多数のパッチを生成するパッチ生成器と、スケール係数帯域境界を有する隣接するスケール係数帯域に与えられたスケール係数を用いて信号の包絡線を調整する包絡線調整器とを含み、パッチ生成器は、隣接するパッチ間の境界が、周波数スケールにおいて隣接するスケール係数間の境界と一致するように、多数のパッチを行うよう構成された装置に関する。

ある実施形態は、低帯域オーディオ信号を処理するための装置であって、低帯域オーディオ信号を用いて多数のパッチを生成するパッチ生成器と、リミッタ帯域境界を有する隣接するリミッタ帯域に制限することによって信号の包絡線調整値を制限する包絡線調整リミッタとを含み、パッチ生成器は、隣接するパッチ間の境界が、周波数スケールにおいて隣接するリミッタ帯域間の境界と一致するように、多数のパッチを行うよう構成された装置に関する。

本発明の処理は帯域幅拡張スキームに依るオーディオコーデックを増強するために有用である。特に、所与のビットレートでの最適な知覚品質が非常に重要であり、同時に処理力が制限されたリソースである場合に有用である。

最も適した応用は、オーディオ復号器であり、これは携帯式装置で実施され、したがって電池での電力供給で動作することが多い。

本発明の符号化されたオーディオ信号は、デジタル記憶媒体に記憶することもできるし、また、インターネットのような、無線送信媒体または有線送信媒体などの送信媒体で送信することもできる。

実施要件によっては、本発明の実施形態は、ハードウェアまたはソフトウェアにおいて実施可能である。そのような実施は、それぞれの方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協同する（または協同し得る）電子的に読み取り可能な制御信号を記憶させるデジタル記憶媒体、例えば、フロッピーディスク、ＤＶＤ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはフラッシュメモリを用いて行うことが可能である。

本発明によるいくつかの実施形態は、ここで記述された方法のうちの１つを行うように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働し得る電子的に読み取り可能な制御信号を有するデータキャリアを含む。

一般的に、本発明の実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータで実行されるときに、方法のうちの１つを行う動作が可能なプログラムコードを持つコンピュータプログラム製品として実施することが可能である。プログラムコードは、例えば、マシン可読キャリアに記憶され得る。

他の実施形態は、マシン可読キャリアに記憶された、ここで記述された方法のうちの１つを行うコンピュータプログラムを含む。

言い換えると、発明の方法の実施形態は、それゆえにコンピュータプログラムがコンピュータで実行されるときに、ここで記述された方法のうちの１つを行うためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。

従って、本発明の方法のさらなる実施形態は、ここで記述された方法のうちの１つを行うためのコンピュータプログラムを記憶して成るデータキャリア（デジタル記憶媒体、またはコンピュータ可読媒体）である。

従って、本発明の方法のさらなる実施形態は、ここで記載された方法のうちの１つを行うためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号列である。このデータストリーム、すなわち、信号列は、例えば、インターネットを介したデータ通信接続を介して転送されるよう構成され得る。

さらなる実施形態は、ここで記述された方法のうちの１つを行うよう構成されるかまたは適合する処理手段、例えば、コンピュータ、すなわち、プログラム可能な論理デバイスを含む。

さらなる実施形態は、ここで記述された方法のうちの１つを行うためのコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。

いくつかの実施形態において、プログラム可能な論理デバイス（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ）を、ここで記述された方法のうちの機能のいくつかまたはすべてを行うために使用し得る。いくつかの実施形態においては、フィールドプログラマブルゲートアレイは、ここで記述された方法のうちの１つを行うために、マイクロプロセッサと協同し得るものである。一般に、これらの方法は、好ましくは、何らかのハードウェア装置により行われる。

上述した実施形態は、単に本発明の原理を例示するに過ぎない。構成の修正及び変形、並びにここに記述された詳細は、当業者にとっては明白であると考える。従って、本発明は、ここでの実施形態の記述及び説明により表される特定の細部によるのではなく、付随する特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであることが意図される。

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（２） S. Meltzer, R. Boehmおよび F. Henn, “SBR enhanced audio codecs for digital broadcasting such as “Digital Radio Mondiale” (DRM),”（「全世界のデジタルラジオ」などのデジタル放送用ＳＢＲ増強オーディオコーデック）第１１２回 ＡＥＳ会議、 ミュンヘン、２００２年５月
（３） T. Ziegler, A. Ehret, P. Ekstrandおよび M. Lutzky, “Enhancing mp3 with SBR: Features and Capabilities of the new mp3PRO Algorithm,”（ＳＢＲでのｍｐ３増強：新しいｍｐ３ＰＲＯアルゴリズムの特徴と能力）第１１２回 ＡＥＳ会議、ミュンヘン、２００２年５月
（４） 国際規格ISO/IEC 14496-3:2001/FPDAM 1, “Bandwidth Extension,”（帯域幅拡張） ISO/IEC, 2002. Speech bandwidth extension method and apparatus（音声帯域幅拡張方法および装置）Vasu Iyengarら
（５） E. Larsen, R. M. Aarts,および M. Danessis. Efficient high-frequency bandwidth extension of music and speech（音楽と音声の効率的な高周波数帯域幅拡張）第１１２回ＡＥＳ会議、ミュンヘン、ドイツ、２００２年５月
（６） R. M. Aarts, E. Larsen,および O. Ouweltjes. A unified approach to low- and high frequency bandwidth extension（低域および高域周波数帯域幅拡張の統一手法）第１１５回ＡＥＳ会議、ニューヨーク、ＵＳＡ、２００３年１０月.
（７） K. Kaeyhkoe. A Robust Wideband Enhancement for Narrowband Speech Signal. Research Report（狭帯域音声信号用ロバストな広帯域増強、リサーチリポート）, Helsinki University of Technology, Laboratory of Acoustics and Audio Signal Processing（音響およびオーディオ信号処理実験室）, ２００１年.
（８） E. Larsenおよび R. M. Aarts. Audio Bandwidth Extension - Application to psychoacoustics, Signal Processing and Loudspeaker Design（オーディオ帯域幅拡張−心理音響学、信号処理および拡声器設計への応用）. John Wiley & Sons, Ltd, ２００４年
（９） E. Larsen, R. M. Aarts,および M. Danessis. Efficient high-frequency bandwidth extension of music and speech（音楽と音声の効率的な高周波数帯域幅拡張）第１１２回ＡＥＳ会議、ミュンヘン、ドイツ、２００２年５月
（１０） J. Makhoul. Spectral Analysis of Speech by Linear Prediction（線形予測による音声のスペクトル分析、IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics, AU-21(3), １９７３年６月.
（１１） 米国特許出願第08/951,029号, Ohmoriら Audio band width extending system and method（オーディオ帯域幅拡張システムおよび方法）
（１２） 米国特許第6895375号, Malah, D & Cox, R. V.: System for bandwidth extension of Narrow-band speech（狭帯域音声の帯域幅拡張用システム）
（１３） Frederik Nagel, Sascha Disch, “A harmonic bandwidth extension method for audio codecs,”（オーディオコーデック用高調波帯域幅拡張方法）音響、音声および信号処理についての ＩＣＡＳＳＰ国際会議、IEEE CNF、台北、台湾、２００９年４月
（１４） Frederik Nagel, Sascha Disch, Nikolaus Rettelbach, “A phase vocoder driven bandwidth extension method with novel transient handling for audio codecs,”（オーディオコーデック用新しい過渡信号処理でのボコーダ駆動帯域拡張方法） 第１２６回ＡＥＳ会議、ミュンヘン、ドイツ、２００９年５月
（１５） M. Puckette. Phase-locked Vocoder. IEEE ASSP Conference on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics, Mohonk 1995."（位相ロックされたボコーダ、オーディオおよび音響への信号処理の応用に関するＩＥＥＥ ＡＳＳＰ会議、モホンク１９９５年）, Roebel, A.: Transient detection and preservation in the phase vocoder（位相ボコーダにおける過渡信号検出および保存）; citeseer.ist.psu.edu/679246.html
（１６） Laroche L., Dolson M.: “Improved phase vocoder timescale modification of audio"（オーディオの向上した位相ボコーダ時間スケール修正）、 IEEE Trans. Speech and Audio Processing, vol. 7, no. 3, pp. 323--332,
（１７） 米国特許第6549884号 Laroche, J. & Dolson, M.: Phase-vocoder pitch-shifting（位相ボコーダピッチシフティング）
（１８） Herre, J.; Faller, C.; Ertel, C.; Hilpert, J.; Hoelzer, A.; Spenger, C, “MP3 Surround: Efficient and Compatible Coding of Multi-Channel Audio,” （ＭＰ３サラウンド：多重チャネルオーディオの効率的で互換性のある符号化）、第１１６回 会議、Aud. Eng. Soc., ２００４年５月
（１９） Neuendorf, Max; Gournay, Philippe; Multrus, Markus; Lecomte, Jeremie; Bessette, Bruno; Geiger, Ralf; Bayer, Stefan; Fuchs, Guillaume; Hilpert, Johannes; Rettelbach, Nikolaus; Salami, Redwan; Schuller, Gerald; Lefebvre, Roch; Grill, Bernhard: Unified Speech and Audio Coding Scheme for High Quality at Lowbitrates（低ビットレートでの高品質のための統一音声およびオーディオ符号化スキーム）、ＩＣＡＳＳＰ 2009年、２００９年４月１９〜２４日、台北、台湾
（２０） Bayer, Stefan; Bessette, Bruno; Fuchs, Guillaume; Geiger, Ralf; Gournay, Philippe; Grill, Bernhard; Hilpert, Johannes; Lecomte, Jeremie; Lefebvre, Roch; Multrus, Markus; Nagel, Frederik; Neuendorf, Max; Rettelbach, Nikolaus; Robilliard, Julien; Salami, Redwan; Schuller, Gerald: A Novel Scheme for Low Bitrate Unified Speech and Audio Coding（低ビットレート統一音声およびオーディオ符号化のための新スキーム）、第１２６回ＡＥＳ会議、２００９年５月７日、ミュンヘン

Claims (22)

1. 入力オーディオ信号（２３００）を処理するための装置であって、
   入力オーディオ信号（２３００）から中間オーディオ信号（２３０６）を合成するための合成フィルタバンク（２３０４）であって、該入力オーディオ信号（２３００）は、分析フィルタバンク（２３０２）によって生成される複数の第１のサブバンド信号（２３０３）によって表され、合成フィルタバンク（２３０４）のフィルタバンクチャネル数（ＭＳ）は、分析フィルタバンク（２３０２）のチャネル数（Ｍ）より小さい、合成フィルタバンク（２３０４）と、
   前記中間オーディオ信号（２３０６）から複数の第２のサブバンド信号（２３０８）を生成するためのさらなる分析フィルタバンク（２３０７）であって、該さらなる分析フィルタバンク（２３０７）は、前記合成フィルタバンク（２３０４）のチャネル数とは異なるチャネル数（ＭＡ）を有し、前記複数の第２のサブバンド信号（２３０８）のサブバンド信号のサンプリングレートは、前記複数の第１のサブバンド信号（２３０３）の第１のサブバンド信号のサンプリングレートとは異なる、さらなる分析フィルタバンク（２３０７）とを備える装置。
2. 前記合成フィルタバンク（２３０４）は、実数値フィルタバンクである、請求項１に記載の装置。
3. 前記複数の第１のサブバンド信号（２３０３）の第１のサブバンド信号の数は、２４以上であり、
   前記合成フィルタバンク（２３０４）のフィルタバンクチャネルの数は、２２以下である、請求項１に記載の装置。
4. 前記合成フィルタバンク（２３０４）は、全帯域幅入力オーディオ信号（２３００）を表す前記複数の第１のサブバンド信号のすべての第１のサブバンド信号（２３０３）のサブグループ（２３０５）のみを処理するよう構成され、前記合成フィルタバンク（２３０４）は、基本帯域に変調される全帯域幅入力オーディオ信号（２３００）の帯域セグメントとして前記中間オーディオ信号（２３０６）を生成するよう構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記複数の第１のサブバンド信号（２３０３）を得るために、前記入力オーディオ信号（２３００）の時間領域表現を受け取り、該時間領域表現を分析するための分析フィルタバンク（２３０２）をさらに備え、
   前記複数の第１のサブバンド信号（２３０３）のサブグループ（２３０５）は、前記合成フィルタバンク（２３０４）に入力され、
   前記複数の第１のサブバンド信号の残りのサブバンド信号は、前記合成フィルタバンク（２３０４）に入力されない、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記分析フィルタバンク（２３０２）は、複素値フィルタバンクであり、
   前記合成フィルタバンク（２３０４）は、前記第１のサブバンド信号から実数値サブバンド信号を計算する実数値計算器を含み、
   該実数値計算器によって計算された実数値サブバンド信号は、前記中間オーディオ信号（２３０６）を得るために前記合成フィルタバンク（２３０４）によってさらに処理される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記さらなる分析フィルタバンク（２３０７）は、複素値フィルタバンクであり、前記複数の第２のサブバンド信号（２３０８）を複素サブバンド信号として生成するよう構成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記合成フィルタバンク（２３０４）、前記さらなる分析フィルタバンク（２３０７）または前記分析フィルタバンク（２３０２）は、同じフィルタバンク窓のサブサンプリングされたものを用いるよう構成されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記複数の第２のサブバンド信号（２３０８）を処理するためのサブバンド信号プロセッサ（２３０９）と、
   複数の処理されたサブバンドをフィルタリングするためのさらなる合成フィルタバンク（２３１１）とをさらに備え、
   前記さらなる合成フィルタバンク（２３１１）、前記合成フィルタバンク（２３０４）、前記分析フィルタバンク（２３０２）または前記さらなる分析フィルタバンク（２３０７）は、同じフィルタバンク窓のサブサンプリングされたものを用いるよう構成されているか、あるいは、前記さらなる合成フィルタバンク（２３１１）は、合成窓を適用するよう構成され、
   前記さらなる分析フィルタバンク（２３０７）、前記合成フィルタバンク（２３０４）または前記分析フィルタバンク（２３０２）は、前記さらなる合成フィルタバンク（２３１１）によって用いられる合成窓のサブサンプリングされたものを適用するよう構成されている、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の装置。
10. 複数の処理されたサブバンドを得るために１つのサブバンドにつき１つの非線形処理動作を行うためのサブバンド信号プロセッサ（２３０９）と、
    送信されたパラメータ（１０４０）に基づいて入力信号を調整するための高周波数再構成プロセッサ（１０３０）と、
    前記入力オーディオ信号（２３００）と前記複数の処理されたサブバンド信号とを混成するためのさらなる合成フィルタバンク（２３１１，１０５０）とをさらに備え、
    前記高周波数再構成プロセッサ（１０３０）は、前記さらなる合成フィルタバンク（１０５０、２３１１）の出力を処理し、または、前記複数の処理されたサブバンドが前記さらなる合成フィルタバンク（２３１１，１０５０）に入力される前に、前記複数の処理されたサブバンドを処理するよう構成されている、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記さらなる分析フィルタバンク（２３０７）または前記合成フィルタバンク（２３０４）は、前記さらなる分析フィルタバンク（２３０７）または前記合成フィルタバンク（２３０４）のためのチャネル数に関する情報を用いて、サイズが異なるフィルタバンクのための記憶された窓関数を用いてサブサンプリングまたは補間することによってプロトタイプ窓関数を計算するためのプロトタイプ窓関数計算器を有する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記合成フィルタバンク（２３０４）は、前記合成フィルタバンク（２３０４）の最も低いフィルタバンクチャネルおよび最も高いフィルタバンクチャネルへの入力をゼロに設定するよう構成されている、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
13. ブロックに基づく高調波転換を行うよう構成されている装置であって、前記合成フィルタバンク（２３０４）は、サブサンプリングされたフィルタバンクである、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記複数の第２のサブバンド信号（２３０８）を処理するためのサブバンド信号プロセッサ（２３０９）をさらに備え、
    前記サブバンド信号プロセッサ（２３０９）は、任意の順番で、帯域幅拡張係数により制御される間引き器と、サブバンド信号用の伸長器とを含み、
    前記伸長器は、抽出進行値に応じていくつかの重複しているブロックを抽出するためのブロック抽出器（１８００，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）と、窓関数または位相較正に基づいて各ブロックにおけるサブバンドサンプリング値を調整するための位相調整器（１８０６，１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ）または窓関数処理器（１８０２，１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ）と、前記抽出進行値より大きな重複進行値を用いて窓関数処理され、位相調整されたブロックの重複加算処理を行うための重複加算器（１８０８，１３０）とを含む、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の装置。
15. サブバンド信号プロセッサ（２３０９）をさらに備え、
    前記サブバンド信号プロセッサ（２３０９）は、
    転換信号を得るために異なる転換係数のための複数の異なる処理分岐（１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ）であって、各処理分岐が、サブバンドサンプルのブロックを抽出する（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）よう構成される複数の異なる処理分岐（１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ）と、
    転換ブロックを得るために、前記転換信号を加算するための加算器（１２８）と、
    前記複数の異なる処理分岐（１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ）におけるブロックを抽出する（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）ために用いられるブロック進行値より大きなブロック進行値を用いて時間的に連続した転換ブロックを重複加算するための重複加算器（１３０）とを含む、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 前記合成フィルタバンク（２３０４）および前記さらなる分析フィルタバンク（２３０７）が、サンプルレート変換を行うよう構成されている前記分析フィルタバンク（２３０２）と、
    前記サンプルレート変換された信号を処理するための時間伸長プロセッサ（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）と、
    処理された時間領域信号を得るための時間伸長プロセッサによって生成された処理サブバンド信号を混成するための混成器（２３１１，６０５）とをさらに備える、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 前記さらなる分析フィルタバンク（２３０７）のチャネル数は、前記合成フィルタバンク（２３０４）のチャネルの数より大きい、請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 入力オーディオ信号を処理するための装置であって、
    ある数（Ｍ）の分析フィルタバンクチャネルを有する分析フィルタバンク（２３０２）であって、該分析フィルタバンク（２３０２）は、複数の第１のサブバンド信号（２３０３）を得るために入力オーディオ信号（２３００）をフィルタリングするよう構成されている、分析フィルタバンク（２３０２）と、
    第１のサブバンド信号（２３０３）の一群（２３０５）を用いて中間オーディオ信号（２３０６）を合成するための合成フィルタバンク（２３０４）であって、該一群は、前記分析フィルタバンク（２３０２）のフィルタバンクチャネルの数より小さい数のサブバンド信号を含み、前記中間オーディオ信号（２３０６）は、前記入力オーディオ信号（２３００）の一帯域幅部分のサブサンプリング表現である、合成フィルタバンク（２３０４）とを備える装置。
19. 前記分析フィルタバンク（２３０２）は、臨界的にサンプリングされた複素ＱＭＦフィルタバンクであり、
    前記合成フィルタバンク（２３０４）は、臨界的にサンプリングされた実数値ＱＭＦフィルタバンクである、請求項１８に記載の装置。
20. 入力オーディオ信号を処理するための方法であって、
    入力オーディオ信号（２３００）から中間オーディオ信号（２３０６）を合成するための合成フィルタバンク（２３０４）を用いて合成フィルタリングするステップであって、該入力オーディオ信号（２３００）は、分析フィルタバンク（２３０２）によって生成される複数の第１のサブバンド信号（２３０３）によって表され、合成フィルタバンク（２３０４）のフィルタバンクチャネルの数（ＭＳ）は、分析フィルタバンク（２３０２）のチャネル数（Ｍ）より小さい、合成フィルタリングステップと、
    前記中間オーディオ信号（２３０６）から複数の第２のサブバンド信号（２３０８）を生成するためのさらなる分析フィルタバンク（２３０７）を用いて分析フィルタリングするステップであって、該さらなる分析フィルタバンク（２３０７）は、前記合成フィルタバンク（２３０４）のチャネル数とは異なるチャネル数（ＭＡ）を有し、前記複数の第２のサブバンド信号（２３０８）のサブバンド信号のサンプリングレートは、前記複数の第１のサブバンド信号（２３０３）の第１のサブバンド信号のサンプリングレートとは異なる、分析フィルタリングステップとを含む方法。
21. 入力オーディオ信号を処理するための方法であって、
    ある数（Ｍ）の分析フィルタバンクチャネルを有する分析フィルタバンク（２３０２）を用いて分析フィルタリングするステップであって、該分析フィルタバンク（２３０２）は、複数の第１のサブバンド信号（２３０３）を得るために入力オーディオ信号（２３００）をフィルタリングするよう構成されている、分析フィルタバンクステップと、
    第１のサブバンド信号（２３０３）の一群（２３０５）を用いて中間オーディオ信号（２３０６）を合成するための合成フィルタバンク（２３０４）を用いて合成フィルタリングするステップであって、該一群は、前記分析フィルタバンク（２３０２）のフィルタバンクチャネルの数より小さい数のサブバンド信号を含み、前記中間オーディオ信号（２３０６）は、前記入力オーディオ信号（２３００）の一帯域幅部分のサブサンプリング表現である、合成フィルタリングステップとを含む方法。
22. 請求項２０または２１に記載の方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

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