503626 A7 B7 五、發明説明（1) 發明背 發明領^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明是關於一種頻率內插裝置及方法，用以將頻率 部分內插於信號中以改良資訊壓縮信號的光譜分佈，其藉 由從原始信號移除（或削薄）在特定頻率頻帶中的預備頻 率部分。 相關背景技藝 . 利用有線或無線通訊或廣播方式的音樂分佈在目前已 越來越普及。當藉由此方法實行音樂分佈時，通常會將音 樂資料壓縮成諸如MP 3 (MPEG 1音頻層3 )格式或 者A A C (進階音頻編碼）格式的音頻壓縮格式而分佈以 避免資料量增加或較大的佔據頻寬。 在這些音頻壓縮格式中，音頻壓縮是利用光譜部分在 較低階度中的現象來產生，在音頻信號中，與較高階度之 光譜部分之頻率相當的信號是難以被人的耳朵所聽見。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，假如廣播或通信量增加，爲了廣播或通信就必 須要減少佔據的頻寬或者可用的線路容量。因此，假如音 頻壓縮只在上述格式之任一格式中執行的話，便會發生一 個词題，即需要花很多時間去分佈資料以阻礙流暢的資料 分佈。所以，便有技術上的需求以較高的比率來壓縮資料 ，或以較高之比率壓縮來回復資料且保存了高品質。 依照上述的情形已達成本發明，本發明的目的是爲了 提供一種頻率內插裝置及方法，用以將頻率部分內插於信 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^' ： 503626 A7 _B7__ 五、發明説明（2) 號中以回復高比率壓縮的音頻信號，其藉由移除在特定頻 率頻帶中的頻率部分，並同時保留了高品質的聲音。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明槪述 爲了達成上述的目的，本發明提供一種頻率內插裝置 ，可將頻率部分內插於移除頻帶（從此處頻率部分預先被 移除）以在一個資訊壓縮信號的時間區間中插入移除頻帶 ，該資訊壓縮信號即爲相同頻率頻帶內之相同頻率部份的 現存頻率部份，該相同的頻率頻帶是與另一個時間區間的 移除頻帶相同。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 更特別的是，本發明的頻率內插裝置包含：用以產生 光譜信號的構件，其光譜信號表示將被內插之輸入信號之 第一及第二時間區間中的光譜；用以產生波封資訊的構件 ，其外殼資訊代表以光譜信號爲基礎之第一時間區間中的 光譜波封；用以辨識光譜移除頻帶的構件，其中以光譜信 號爲基礎之第一時間區間中實質上並沒有光譜；在與以光 譜信號爲基礎之第二時間區間中的光譜移除頻帶幾乎相同 的頻率頻帶中，用以指定光譜圖樣的構件；以及在與第二 時間區間之移除頻帶幾乎相同的頻帶中用以將具有光譜圖 樣的信號附加於輸入信號的構件，且等於一強度的光譜強 度是由移除頻帶中之波封資訊所指示的波封來估計。 有了此類頻率內插裝置，第二時間區間之頻帶（與移 除頻帶相同）上的光譜便附加於第一時間區間中的移除頻 帶，而能完成在第一時間區間中移除之光譜的內插，內插 ^氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4祕（21GX297公釐) ^ -5- 503626 A7 B7 五、發明説明（3) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 後的信號接近於原始信號。因此’假如輸入信號代表了音 頻信號，可以高品質的聲音回復音頻信號’即使輸入信號 是高比率壓縮的音頻信號。 輸入信號是由數位信號（即p c Μ信號）所組成，其 是藉由抽樣並量子化類比信號而得到。 簡單圖示說明 圖1爲根據本發明之實例的音頻信號處理裝置，其 組態的方塊圖； 圖2爲頻率削薄區段之組態的方塊圖； 圖3爲分析器之組態的方塊圖； 圖4爲圖形代表，顯示在削薄前的光譜分佈（a )以 及在削薄後的光譜分佈（b，c ); 圖5爲合成器之組態的方塊圖； 圖6爲頻率內插區段之組態的方塊圖； ‘ 圖7爲圖形代表，顯示內插前的光譜分佈（a)以及 內插後的光譜分佈（b ); 經濟部智慧財產局w工消費合作社印製 圖8爲圖形代表，顯示P C Μ信號的光譜分佈，該信 號具有隨著時間變化之刪除頻帶的範圍； 圖9爲一圖表，顯示刪除頻帶的範圍如何隨著時間變 化； 圖1 0爲圖形代表，用以解釋P CM信號如何與頻率 進行內插，該信號具有隨著時間變化之刪除頻帶的範圍。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503626 A7 B7 五、發明説明（4) 元件對照表 1 頻率削薄區段 2 音頻壓縮區段 3 音頻擴展區段 4 頻率內插區段 4 1 分析器 4 2 光譜儲存區段 4 3 光譜分析區段 _ 4 4 頻率內插處理區段 4 5 合成器 II 分析器 III — ϋ至111— (η - 1) 延遲區段 112 — 0至112 — η 取樣器 113 過濾器庫 1 2 頻率頻帶遮罩區段 13 合成器 13 1 過濾器庫 1 3 2 — 〇至1 3 2 — η 取樣器 133 — 0至13 3— (η— 1) 延遲區段 134 — 0至134 — (η — 1) 加法電路 _住眚施例的詳細說明 根據本發明之實施例的頻率內插裝®將參考附圖’以 音頻信號處理裝置舉例詳細說明。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)Α4規格（210x297公釐） ~ " ^ 111 一一 I 1111 11111 —訂11111 ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)， 503626 Α7 Β7 五、發明説明（5) 圖1爲根據本發明之實％例的音頻信號處理裝置’其 組態的方塊圖。 如圖1所示，此音頻信號處理裝置包含頻率削薄區段 1、音頻壓縮區段2、音頻擴展區段3以及頻率內插區段 4 〇 頻率削薄區段1包含分析器1 1、頻率頻帶遮罩區段 1 2及合成器1 3，如圖2中所示。 如僵3中所示’分析器1 1包含n個延遲區段1 1 1 一 ϋ至 ill 一（n —工）、（n + l)個取樣器 112 一 0至1 1 2 — η ’及過濾器庫1 1 3 (其中η爲正整數 )° 每個延遲區段1 1 1 一 〇至1 1 1— (η — 1)依照 此信號的一時間區間延遲提供給每個區段的信號。 將自延遲區段1 1 1 一 k輸出的信號提供給取樣器 112 一 k (其中k爲自0至（η— 1)的整數）。同時 ，延遲區段1 Γ 1 一 j也提供有自延遲區段1 1 1 一（ j + 1 )輸出的信號（其中j爲自〇至（η — 2)的整數） 。延遲區段1 1 1 一（ η - 1 )提供有P C Μ信號，該信 號具有由頻率削薄區段1所削薄的頻率。 因此，延遲區段1 1 1 一 k輸出一信號，該信號是依 照P C Μ信號的（η - k )時間區間藉由延遲提供給延遲 區段1 1 1 一（η — 1)之PCM信號而得來。此PCM 信號爲數位信號’其是藉由對代表電壓或電流變動之語音 的類比音頻信號進行取樣及量子化而得來。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） U3 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -t 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 麵8- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503626 A7 __ B7 J ........ ^ ' ' 11111 1 —111111 " 1 I - _______- —— 1 ' 五、發明説明（6) 每個取樣器，1 1 2 — 0至1 1 2 - η依照PCM信號 的 （n + 1 )分之一頻率取樣提供給每個取樣器的信號 ’其具有削薄的頻率，並提供代表取樣結果的信號給過濾 器庫1 1 3。 如上所述，取樣器1 1 2 — k提供有自延遲區段 1 1 1 — k輸出的信號。取樣器1 1 2 — η提供有PCM 信號，其具有藉由頻率削薄區段內插的信號，與提供給延 遲區段1 1 1 一（η - 1 )在幾乎相同的時間。 過濾器庫1 1 3包含D S Ρ (數位信號處理器）及 CPU (中央處理單元）。 如上所述，過濾器庫1 1 3接收來自取樣器1 1 2 -1至112-η輸出的信號。 且過濾器庫1 1 3採用諸如多相過濾器、D C Τ (離 散餘弦轉換）、LOT (疊搭正交轉換）及MLT (調變 疊搭轉換）或E L T (擴展疊搭轉換）的方法產生代表提 供給自身之信號之光譜分佈的第一至第（η + 1 )( η + 1 )信號。過濾器庫1 1 3提供產生的（η + 1 )個信號 給頻率頻帶遮罩區段1 2。由過濾器庫1 1 3產生的第ρ 信號（P爲1至（n + 1 )的整數）假定爲一種代表頻帶 間的光譜分佈，該頻帶在具有相等頻寬之頻帶間具有最低 頻率，其是藉由將取樣器1 1 2-〇至1 1 2 — η輸出之 信號的光譜分佈分割成相等的（ri + 1 )部份而得來。 頻率頻帶遮罩區段1 2包含DSP及CPU。如上述 從分析器1 1提供有代表（η + 1 )頻帶間之光譜分佈的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐) ' 一 讎9- (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
503626 A7 B7_ 五、發明説明（7) (η + 1 )信號（更特別的是從過濾器庫1 1 3 )，頻率 頻帶遮罩區段1 2執行以下的步驟（1 )至（6 )，例如 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了判斷較高的諧波頻帶，頻率頻帶遮罩區段1 2先 指定藉由過濾器庫1 1 3提供之信號所標示之頻帶的兩個 頻帶’並計算在每個頻帶中之光譜部份的均方値（可以注 思到較局的g皆波頻帶是一'種頻帶其包含頻率已削薄之 P C Μ信號的諧波部份。在_下文中，一種包含p CM信號 之基礎波部份的頻帶被稱爲、、基礎波頻帶（fundamental wave band ) 〃，該信號之頻率已削薄。） 加入步驟（1 )所得到之兩個頻帶（以下稱爲 > 第一 頻帶〃及 > 第二頻帶〃）中之光譜部份的均方値，在這兩 個頻帶之其中一個頻帶間的光譜部份値已標準化。特別的 是，計算出第二頻帶中之光譜部份的均方値對第一頻帶之 光譜部份的均方値的比率，並與此比率相乘得到第二頻帶 之光譜部份値的乘積。所得到的一組乘積代表第二頻帶在 標準化後之光譜分佈。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據最小平方方法得到第一及第二頻帶間在標準化後 光譜分佈的相關係數。 其中，假定頻率頻帶遮蔽區段1 2藉由將第一或第二 頻帶間之每個光譜的頻率作爲其原始値的頻率，再加上兩 個頻帶之最低頻率間差的絕對値來計算出相關係數。 頻率頻帶遮蔽區段1 2藉由執行以上步驟（1 )至（ 3 )對所有第一及第二頻帶的可能組合計算出相關係數。 ( CNS ) A4^ ( 210X297^1 ) _ 10- 503626 Α7 Β7 五、發明説明（8) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 特別的是，頻率頻帶遮蔽區段1 2指定一頻帶爲基礎 頻帶，該頻帶具有不大於預定値的相關係數，其對於頻帶 的任何組合具有由過濾器庫1 1 3提供之信號所代表的頻 帶以下的最低頻率。且其指定除了基礎頻帶外的所有頻帶 作爲較高的諧波頻帶。 指定出較高的諧波頻帶（及基礎頻帶），頻率頻帶遮 蔽區段1 2判斷一頻帶具有從較高的諧波頻帶間刪除的光 譜，也就是刪除頻帶。 ' 用以判斷刪除頻帶的參考是隨意的。因此，頻率頻帶 遮蔽區段1 2可指定位於離具有最低頻率之頻帶之預定數 字的頻帶爲刪除頻帶，其在指定爲較高諧波的頻帶間爲最 低（或最高）。或者其也可指定位於離具有最低頻率之頻 帶之偶數數字（或奇數數字）的頻帶爲刪除頻帶，其在指 定爲較高諧波的頻帶間爲最低（或最高）。或者其也可指 定位於離具有最低頻率之頻帶之預定數字的每一 α的連續 /3頻帶爲刪除頻帶（其中α爲大於1的整數，/3爲小於α 的正整數），其在指定爲較高諧波的頻帶間爲最低（或最 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 局）。 頻率頻帶遮蔽區段1 2提供信號給合成器1 3，除了 那些在刪除頻帶間，（η + 1 )信號中代表光譜分佈的信 號，如上述是從過濾器庫1 1 3所提供。 因此，代表光譜分佈的信號（即削薄後的光譜分佈） 是從頻率頻帶遮蔽區段1 2提供給合成器1 3，其是藉由 自頻率已削薄之P C Μ信號的光譜分佈間移除刪除頻帶的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格{ 210X297公釐） -11 - 503626 A7 B7 五、發明説明（9) 光譜部份而得到。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖4A顯示提供合成器11之PCM信號的光譜分佈 (即削薄前的光譜分佈）範例，圖4 B與4 C顯示削薄後 的光譜分佈範例，其可因削薄具有光譜分佈之P CM信號 的頻率而得到。 圖4 B顯示削薄後的光譜分佈圖，其中在提供給合成 器1 1之PCM信號的1 1個頻帶間，頻帶B3至Bl 1 被指定爲較高的諧波頻帶，_而位在離具有最低頻率之頻帶 的偶數數字的頻帶被指定爲刪除頻帶，其在指定爲較高諧 波頻帶之頻帶間爲較低的頻率。 圖4 C顯示削薄後的光譜分佈，其中在頻帶B 1至 B 1 1之間，頻帶B 3至B 1 1被指定爲較高的諧波頻帶 ，而位在從第三頻帶離具有最低頻率之頻帶的每四個頻帶 的兩個連續頻帶被指定爲刪除頻帶，其在指定爲較高諧波 頻帶之頻帶間爲較低的頻率。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖4 B與4 C顯示削薄後的光譜分佈，對應於刪除頻 帶的部份屬於較高的諧波頻帶。因此，在削薄前較接近音 頻信號的光譜可藉由內插除了刪除頻帶外之任何頻帶的光 譜分佈來得到（例如在低頻率側之緊臨於刪除頻帶的頻帶 ，且與刪除頻帶佔有幾乎相同的頻寬）。 如圖5中所示，合成器1 3包含過濾器庫1 3 1 ’ ( n + 1 )個取樣器1 3 2 — 0至13 2 - η，η個延遲區 段1 33 — 0至1 33- (η — 1)以及加法電路1 34 —0 至 134 — (η-1)。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 腦12- 503626 Α7 Β7 五、發明説明（β (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 過濾器庫1 3 1包含DSP及CPU ’且提供有代表 削薄後之光譜分佈的信號’如上所示是從頻率頻帶遮罩區 段1 2所輸出。 過濾器庫1 3 1採用諸如多相過濾器、D C T、 LOT及MLT或ELT的方法產生（n + 1 )個信號’ 其代表對提供給自身之信號的光譜分佈於相等之區間取樣 的値。過濾器庫1 1 3在對取樣器132 -（p — 1)所 產生之（η + 1 )個信號之間提供第P信號（P爲自1至 (η + 1 )的整數）。 其中，假定過濾器庫1 3 1所產生信號之値的取樣區 間幾乎相等於對分析器1 1之取樣器1 1 2 - 1至1 1 2 一 η的取樣區間。 也假定過濾器庫1 3 1所產生的第Ρ信號其取樣時間 在（η + 1 )個點上的値之間的第Ρ次序中是較早的，（ η + 1 )個點是藉由在相等區間取樣具有光譜分佈的信號 而得，其是由提供給過濾器庫1 3 1之信號所代表。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 每個取樣器1 3 2 - 1至1 3 2 - η將一個提供給自 身的一個信號轉換成對此信號之頻率（η + 1 )倍數的信 .號，並輸出代表此轉換結果的P C Μ信號。 如上所述，取樣器1 3 2 -（ Ρ - 1 )提供有從過濾 器庫131輸出的第ρ信號。取樣器132 -（s — 1) 提供一個單獨輸出的信號給加法電路取樣器1 3 4 -（ s 一 1 )(其中s爲自1至η的整數）。取樣器1 3 2 — η 提供一個單獨輸出的信號給延遲區段1 3 3 -（ η - 1 ) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0/297公釐）^~ _ 13 _ 503626 Α7 Β7 五、發明説明（1) 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 每個延遲區段1 3 3 — 0至1 3 3 -（η - 1 )藉此 信號之一時間區間的量來延遲提供給自身的信號。 由延遲區段1 3 3 — k (其中k爲自〇至（η — 1 ) 的整數）所輸出的信號提供給加法電路1 3 4 - k。延遲 區段133 — j也提供有自加法電路134 — (j+1) 輸出的信號（其中j爲自0至（η — 2)的整數）。如上 所述，延遲區段1 3 3 -（ η -1)也提供有自取樣器 13 2 — η所輸出的信號。 每個加法電路134 - 0至134 —（η — 1)輸出 代表提供給自身之兩個信號總和的信號。 加法電路1 3 4 — k提供有來自取樣器1 3 2 — k及 延遲區段1 3 3 — k的信號。而從加法電路1 3 4 - m ( 其中m爲自1至（η - 1 )的整數）所輸出的信號則提供 給延遲區段1 3 3 -（ m — 1 )。從加法電路1 3 4 - 〇 輸出的信號則提供作爲頻率削薄區段1對音頻壓縮區段2 的輸出信號。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 從加法電路1 3 4 - 0輸出的信號在與提供給分析器 1 1之P C Μ信號幾乎相同的時間區間上，對應於從取樣 器1 3 2 - 〇至13 2 - η連續輸出的信號，其光譜分佈 爲對應於削薄後之光譜分佈的P C Μ信號。 音頻壓縮區段2包含D S Ρ與C PU，以及可使資料 儲存於儲存媒體（例如C D - R )或自儲存媒體讀取資料 的儲存媒體驅動器。因爲提供有來自頻率削薄區段1的輸 本紙張尺度適用中周國家標準（CNS ) Α4規格{ 210X297公嫠） -14 - 503626 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（θ 出信號，音頻壓縮區段2依照ΜΡ 3、AAC (進階音頻 編碼）或其他方法壓縮此輸出信號所代表的資料。而壓縮 的資料則儲存於設於儲存媒體驅動器上的外部儲存媒體中 〇 音頻壓縮區段2可包含由連接於外部通訊線路的數據 機或終端轉接器所組成的通訊控制單元，而非是儲存媒體 驅動器，或者是兩者共存。在此例中，音頻壓縮區段2可 經由對外的通訊線路發送從頻率削薄區段1輸出之信號所 得的壓縮資料。 音頻擴展區段3包含DSP與CPU，以及儲存媒體 驅動器。音頻擴展區段3依照Μ P 3、A A C或任何其他 方法從設於儲存媒體驅動器上的外部儲存媒體中讀取藉由 壓IfgP CM丨g號所得的信號。音頻擴展區段3依照Μ P 3 、A A C或任何其他方法擴展此讀取資料以產生p C Μ信 號（其代表擴展所得的資料），並將其提供給頻率內插區 段4 〇 音頻擴展區段3可包含通訊控制單元，而非儲存媒體 驅動器，或者是兩者共存。在此例中，當經由通訊線路從 外側提供代表P C Μ信號之依照Μ Ρ 3或A A C壓縮的信 號至自身時，音頻擴展區段3可接收並擴展此提供資料， 且將此代表由擴展所得之資料的，P C Μ信號傳送到頻率內 插區段4。 如圖6所示，頻率內插區段4包含分析器4 1、光譜 儲存區段4 2、光譜分析區段4 3、頻率內插處理區段4 ( CNS ) A4W^ ( 210X297/^1 ) — -15· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
503626 A7 __B7 五、發明説明（ 4以及合成器4 5。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 其中，分析器4 1與頻率削薄區段1中的分析器1 1 具有幾乎相同的構造，且合成器4 5與頻率削薄區段1中 的合成器13具有幾乎相同的構造。 分析器4 1在第一至第（n + 1 )次序產生（n + 1 )個信號，其代表從已內插頻率之音頻擴展區段3所提供 之P CM信號的光譜分佈，並將所產生的（n + 1 )個信 號提供給光譜儲存區段4 2-、光譜分析區段4 3以及頻率 內插處理區段4 5。 假定分析器4 1所產生的第ρ信號（ρ爲從1至（η + 1 )的整數）爲一種在相同頻寬之頻帶間具有第ρ最低 頻率之頻帶中的光譜分佈，該相同頻寬是藉由將自音頻擴 展區段3所提供之P CM信號（即已內插頻率的p CM信 號）的光譜分佈分割成（η + 1 )個相同部份而得來。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 光譜儲存區段2是由R A Μ (隨機存取記憶體）所組 成以儲存分析器4 1所提供之（η + 1 )個信號。且其依 照頻率內插處理區段4 4的指示將儲存於自身的信號傳送 到頻率內插處理區段4 4。 光譜分析區段4 3是由D S Ρ及C P U組成。假如從 分析器4 1提供有代表（η + 1 )個頻帶間之光譜分佈的 (η + 1 )個信號的話，光譜分析區段4 3會在代表分析 器4 1所提供之信號的頻帶之間指定實質上未有光譜的頻 帶（即刪除頻帶）。用以補充指定之刪除頻帶（內插頻帶 )的此頻帶從分析器4 1提供之信號所代表的頻帶（除了 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐) "一 ~ _ 16- 503626 Α7 Β7 五、發明説明（ 刪除頻帶）之間選擇出來，而選擇結果會通知頻率內插處 理區段4 4。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 用以決定內插頻帶的參考是隨意的。例如，當在低頻 率側上緊臨於指定之刪除頻帶的頻帶中除了刪除頻帶之外 存有任何頻帶時，光譜分析區段可決定在低頻率側上緊臨 於指定之刪除頻帶的頻帶爲內插頻帶，如圖7中所示。 頻率內插處理區段4 4是由D S P及C P U所組成。 假如從分析器4 1提供有代表（η + 1 )個頻帶間之光譜 分佈的（η + 1 )個信號的話，頻率內插處理區段4 4會 指定一功能做出頻帶中之光譜分佈的波封。假如從光譜分 析區段4 3通知到內插頻帶的選擇結果時，頻率內插處理 區段4 4會根據製造波封的功能藉由界定選擇結果所標示 的內插頻帶的範圍來計算將補充刪除頻帶的之信號部份的 光譜分佈。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 更特別的是，頻率內插處理區段4 4計算出內插頻帶 之光譜部份的平方中間値，該內插頻帶是由光譜分析區段 4 3通知的選擇結果所標示，例如，根據單獨指定之製造 波封的功能計算出刪除頻帶之光譜部份之平方中間値的估 計値。計算出刪除頻帶之光譜部份的估計値對內插頻帶之 光譜部份的平方中間値的比率，並將此比率値乘上內插頻 帶之光譜部份的値而得到其乘積。所得到的一組乘積代表 將補充刪除頻帶之信號部份的光譜分佈。 頻率內插處理區段4 4藉由將欲補充刪除頻帶之信號 部份的光譜分佈作爲刪除頻帶中內插後的光譜分佈’來產 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -17- 503626 A7 _ _B7 五、發明説明（1$ 生一個代表刪除頻帶諸內插後之光譜分佈的信號。並將所 產生的信號傳送到合成器4 5。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 因此，代表光譜分佈（即內插後的光譜分佈）的信號 是從頻率內插處理區段4 4提供給合成器4 5，其是藉由 將內插後之刪除頻帶的光譜部份加到P C Μ信號的光譜中 而得到，該P CM信號是從音頻擴展區段4提供至頻率內 插區段4。 當用以內插進刪除頻帶的光譜分佈被作爲內插後之刪 除頻帶的光譜分佈時，頻率內插處理區段4 4便處理內插 頻帶中的每個光譜的頻率，其範圍爲其原始値加上對刪除 頻帶與內插頻帶其最低頻率之差的絕對値。 從頻率內插處理區段4 4輸出提供有代表內插後之光 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .譜分佈的信號，合成器4 5輸出具有對應於內插後之光譜 分佈的P CM信號。換句話說，從合成器4 5輸出的 P C Μ信號對應於與提供給分析器4 1之P C Μ信號在幾 乎相同的時間區間連續輸出的P C Μ信號，藉由在具有相 等區間之（η + 1 )個點上取樣具有內插後之光譜分佈的 信號。 圖7 Α顯示藉由音頻擴展區段3提供給分析器4 1之 P C Μ信號的光譜分佈（即內插前的光譜分佈）範例，圖 7 Β顯示內插後的光譜分佈範例，其是對圖7 Α之具有光 譜分佈的P C Μ信號內插頻率的結果而得來。 如圖7 Α中所示，其中藉由音頻擴展區段3提供給分 析器41之PCM信號的11個頻帶（頻帶Β1至Β11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18- 503626 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（1$ )中，頻帶B4、B6、B8及B10爲刪除頻帶，如圖 7 B中所示，當較低頻率側上緊臨於刪除頻帶的頻帶爲內 插頻帶時，內插後的光譜分佈是由頻帶B4、B6、B8 及B 1 〇所構成，其爲刪除頻帶且與頻帶B 3、B 5、 B7及B9具有幾乎相同的分佈。 藉由做出如圖7 B的內插，可以得到在削薄頻率前接 近P CM信號之光譜分佈的光譜分佈。因此，可藉由使用 合成器4 5輸出的P CM信屬回復音頻信號而能夠以高品 質的聲音再生音頻信號。特別的是，當在削薄頻率之前頻 帶B 3至B 1 1沒有包含P CM信號的基礎部份時，內插 後的光譜分佈會接近於削薄頻率前之P C Μ信號的光譜分 佈。 應該注意到的是，音頻信號處理裝置並不受限於上述 的構造。 例如，此音頻信號處理裝置並不一定需要包含音頻壓 縮區段2與音頻擴展區段3。 ， 具有由頻率削薄區段所削薄之頻率的信號或者具有由 頻率內插區段所內插之頻率的偏號必須不是P CM信號也 不是調變音頻信號所得到的調變波。 可以藉由D S P或C P U來執行延遲區段1 1 1 一 〇 至 1 1 1 一（ η - 1 )及 1 3 3 - 0 至 1 3 3 — ( n - 1 )、取樣器112 — 0至11 2 — η及132 — 〇至 13 2 - 11以及加法電路134 — 0至134 -（η — 1 )的功能。 中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 ~ ' " ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
503626 A7 B7 五、發明説明（作 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 頻率頻帶遮罩區段1 2可依照兩個頻帶中的光譜分佈 ，藉由計算指示兩頻帶之光譜相互關係的數値決定較高的 諧波頻帶（及基礎波），而非相關係數。 從頻率削薄區段1輸出之輸出信號（P C Μ信號）中 的刪除頻帶範圍可隨著時間的消逝而變化。因此，頻率削 薄區段1輸出的信號可每特定時間輪流地重複刪除頻帶爲 頻帶Β4、Β6、Β8及Β10的狀態與刪除頻帶爲Β5 、Β7、Β9及Β11的狀_態，例如以時間區間# 1、時 間區間# 2、時間區間# 3等的次序，如圖8 Α至8 C及 9 A中所示。 刪除頻帶的範圍可隨機變化。因此，指定時間區間# 1至#8之刪除頻帶的範圍可如圖9B中所示。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 相同地，從頻率內插區段4輸出的P CM信號中的刪 除頻帶範圍可隨著時間的消逝而變化。因此，提供給頻率 內插區段4的P C Μ信號可每特定時間輪流地重複刪除頻 帶爲頻帶Β 4、Β 6、Β 8及810的狀態與刪除頻帶爲 Β 5、Β 7、Β 9及Β 1 1的狀態，例如以時間區間# 1 、時間區間# 2、時間區間# 3等的次序，如圖8 Α至 8 C及9 A中所示。 提供給頻率內插區段4之P C Μ信號中的刪除頻帶範 圍可隨機變化。因此，在指定時間區間# 1至# 8中之提 供給頻率內插區段4之P CM信號中的刪除頻帶範圍可如 圖9 B中所示。 ' 光譜分析區段4 3可從提供給頻率內插區段4之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） • 20 - 503626 A7 B7 五、發明説明（1$ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) P CM信號的過去光譜分佈來選擇內插頻帶。特別的是， 當刪除頻帶的範圍如圖8A至8 C及9A變化時，例如， 時間區間#1中的頻帶B5、B7、B9及Bl 1可選爲 用以內插在時間區間# 2中爲刪除頻帶之頻帶B 5、B 7 、B 9及B 1 1的內插頻帶，而時間區間# 2中的頻帶 B4、B6、B8及B 1 0可選爲用以內插在時間區間 #3中爲刪除頻帶之頻帶B4、B6、B8及B 1 〇的內 插頻帶。 - 由於利用上述方法選擇內插頻帶，便採用時間區間 #1之頻帶B5、B7、B9及Bl 1的光譜分佈內插時 間區間#2中爲刪除頻帶之頻帶B5、B7、B9及 B 1 1 ，如圖1 〇 A至1 0 C中所示。也採用時間區間# 2之頻帶B4、B6、B8及B10的光譜分佈內插時間 區間#3中爲刪除頻帶之頻帶B4、B6、B8及B 1 〇 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當刪除頻帶的範圍隨機變化時，在任何過去的時間區 間中與刪除頻帶相同的頻帶並不是刪除頻帶的頻帶可被選 爲用以在每個時間區間內插刪除頻帶的內插頻帶。 同樣地，光譜分析區段4 3從提供給頻率內插區段4 之P CM信號的過去光譜分佈來選擇內插頻帶，頻率內插 處理區段4 4從光譜儲存區段4 2讀取表示內插頻帶之光 譜分佈的資訊以將其用作刪除頻帶的內插。 在此情形中，光譜儲存區段4 2最好具有夠大的儲存 容量以安全地儲存光譜分析區段4 3所選擇之內插頻帶的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ：297公釐） -21 - 503626 A7 B7 五、發明説明（ 光譜。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 光譜分析區段4 3也可從提供給頻率內插區段4之 P CM信號的未來光譜分佈來選擇內插頻帶。更特別的是 ，當刪除頻帶的範圍如圖8A至8 C及9A變化時’例如 ，時間區間#2中的頻帶B4、B6、B8及B 1 0可選 爲用以內插在時間區間# 1中爲刪除頻帶之頻帶B 4、 B6、B8及B 1 0的內插頻帶。 當以上述的方法選擇刪I頻帶時，頻率內插處理區段 4 4從光譜儲存區段4 2讀取代表時間區間# 1之光譜分 佈的信號，例如在當代表時間區間# 2之光譜分佈的信號 從分析器4 1提供的時候。並採用代表分析器4 1提供之 時間區間# 2之光譜分佈的信號來內插此讀取信號。因此 ，採用時間區間#2之頻帶B4、B6、B8及B 1 〇的 光譜分佈內插時間區間# 1中爲刪除頻帶之頻帶B 4、 B6、B8及B10，如圖10A與10B中所示。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當刪除頻帶的範圍隨機變化時，例如，光譜分析區段 4 3可選擇一頻帶，在任何未來的時間區間中與刪除頻帶 相同的此頻帶並不是刪除頻帶的頻帶可被選爲用以在每個 時間區間內插刪除頻帶的內插頻帶。 所以，雖然本發明的實施例已於上文中描述，本發明 的頻率內插裝置可利用原始電腦系統來實現，而非專用的 系統。 例如，用以執行上述處理的頻率內插區段4可藉由從 儲存有執行分析器4 1、光譜儲存區段4 2、光譜分析區 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22- 503626 A7 B7 五、發明説明（20 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 段4 3、頻率內插處理區段4 4及合成器4 5之操作程式 的儲存媒體（CD — ROM、MO、軟碟）在個人電腦或 微電腦中安裝一程式而架構。 例如，此程式可出示於通訊線路的佈告欄（B B S ) 上並經由通訊線路分佈，或者此載波可藉由代表此程式的 信號來調變，並傳送所得到的調變波，裝置藉以接收並解 調變此調變波以回復此程式。 此程式與其他應用程式_相同的方式在〇 S的控制下活 動並執行，因而執行上述的處理。 當〇S負責部份的處理時，或〇S架構本發明的一部 份成份時，儲存媒體可儲存除此部份之外的程式。在本發 明中，其中假定儲存媒體可儲存用以執行功能或電腦所執 行之步驟的程式。 如上文所示，本發明能夠提夠一種頻率內插裝置及方 法，藉由在指定頻率頻帶中削薄頻率部份以再生高比率壓 縮的音頻信號，並保持了高品質的聲音。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23-