(57)【要約】      （修正有）【課題】オーディオエンコーダ、出力信号を提供する方法、帯域幅拡張デコーダおよび帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する。【解決手段】オーディオエンコーダ１００はパッチ生成器１１０と比較器１２０と出力インターフェース１３０を備える。パッチ生成器１１０は少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号を生成し、帯域幅拡張高周波信号は高周波帯域を備える。帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域は入力オーディオ信号の低周波帯域に基づいている。比較器１２０は複数の比較パラメータを算出する。比較パラメータは入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の比較に基づいて算出される。複数の比較パラメータの各比較パラメータは入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出される。更に、比較器１２０は複数の比較パラメータから予め定義された判定基準を満たす比較パラメータを決定する。【選択図】図１
2014142653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力オーディオ信号（１０２）を用いて出力信号（１３２）を提供するオーディオエンコーダ（１００）、(４００)、(１５００)であって、
少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号（１１２）を生成するように構成され、帯域幅拡張高周波信号（１１２）は高周波帯域を備え、前記帯域幅拡張高周波信号（１１２）の高周波帯域は前記入力オーディオ信号（１０２）の低周波帯域に基づいており、異なる帯域幅拡張高周波信号（１１２）が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号（１１２）はそれらの高周波帯域内に異なる周波数を備えている、パッチ生成器（１１０）と、
複数の比較パラメータを算出するように構成され、比較パラメータは、前記入力オーディオ信号（１０２）と生成された帯域幅拡張高周波信号（１１２）の比較に基づいて算出され、複数の比較パラメータの各比較パラメータは、前記入力オーディオ信号（１０２）と生成された帯域幅拡張高周波信号（１１２）の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出され、前記複数の比較パラメータから予め定義された判定基準を満たす比較パラメータを決定するように構成された、比較器（１２０）と、
前記決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づくパラメータ表示を備える出力信号（１３２）を、伝送または記憶のために提供するように構成された、出力インターフェース（１３０）と、
を備えた、オーディオエンコーダ。
【請求項２】
前記生成された帯域幅拡張高周波信号（１１２）の高周波帯域の電力密度に基づくパラメータと前記入力オーディオ信号（１０２）の対応する周波数帯域を比較し、電力密度パラメータを取得するように構成されたものであって、前記電力密度パラメータは、前記生成された帯域幅拡張高周波信号（１１２）の高周波帯域と前記入力オーディオ信号（１０２）の対応する周波数帯域の電力密度に基づく比率を示し、前記出力信号（１３２）のパラメータ表示は、前記電力密度パラメータに基づいている、電力密度比較器（４３０）を備えた、請求項１に記載のオーディオエンコーダ。
【請求項３】
入力オーディオ信号（５０２）とパラメータ信号（５０４）に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号（５３２）を提供するものであって、前記パラメータ信号（５０４）は、オフセット周波数の表示と電力密度パラメータの表示を備える、帯域幅拡張デコーダ（５００）、(６００)であって、
高周波帯域を備える帯域幅拡張高周波信号（５１２）を生成するように構成され、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域は、前記入力オーディオ信号（５０２）の周波数帯域の周波数シフトに基づいて生成され、前記周波数シフトは、前記オフセット周波数に基づいており、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域を、前記電力密度パラメータの値に等しいまたは前記電力密度パラメータの逆数値に等しいファクタによってそれぞれ増幅または減衰するように構成された、パッチ生成器（５１０）と、
前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）と前記入力オーディオ信号を結合し、前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号（５３２）を取得するように構成された、結合器（５３０）と、
前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号(５３２)を提供するように構成された、出力インターフェース（５３０）と、
を備えた、帯域幅拡張デコーダ。
【請求項４】
前記結合器（５２０）は、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域の一部を無視するように構成され、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域の無視された部分が前記入力オーディオ信号（５０２）の上側遮断周波数より低い周波数を備える、請求項３に記載の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項５】
符号化された入力オーディオ信号（６０２）に基づいて前記入力オーディオ信号（５０２）を生成するように構成されたものであって、一定の上側遮断周波数を有する前記入力オーディオ信号（５０２）を生成する、コアコーダ（６１０）を備え、前記パッチ生成器（５１０）は、前記入力オーディオ信号（５０２）の上側遮断周波数に前記オフセット周波数を加えた周波数に等しい周波数によって前記入力オーディオ信号（５０２）の周波数帯域をシフトすることによって前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域を生成するように構成された、請求項３または４に記載の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項６】
前記パッチ生成器（５１０）は、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）を、時間ドメインにおいて生成するように構成された、請求項３〜５のいずれかに記載の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項７】
前記パッチ生成器（５１０）は、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）を、単側波帯変調に基づいて生成するように構成された、請求項６に記載の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項８】
入力オーディオ信号（５０２）に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号(５３２)を提供する帯域幅拡張デコーダ（１２００）であって、
入力オーディオ信号（５０２）に基づいて、高周波帯域を備える少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号（１２１２）を生成するように構成され、前記帯域幅拡張高周波信号（１２１２）の高周波帯域の下側遮断周波数は、前記入力オーディオ信号（５０２）の上側遮断周波数より低く、異なる帯域幅拡張高周波信号（１２１２）が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号（１２１２）は、それらの高周波帯域内に異なる周波数を備えている、パッチ生成器（１２１０）と、
複数の比較パラメータを算出するように構成され、比較パラメータは、前記入力オーディオ信号（５０２）と生成された帯域幅拡張高周波信号（１２１２）との比較に基づいて算出され、前記複数の比較パラメータの各比較パラメータは、前記入力オーディオ信号（５０２）と生成された帯域幅拡張高周波信号（１２１２）の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出され、前記複数の比較パラメータから予め定義された判定基準を満たす比較パラメータを決定するように構成された、比較器（１２２０）と、
前記入力オーディオ信号（５０２）と帯域幅拡張高周波信号を結合し、帯域幅の拡張されたオーディオ信号（５３２）を取得するように構成され、前記帯域幅拡張オーディオ信号（５３２）を取得するために用いられる前記帯域幅拡張高周波信号は、前記決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づいている、結合器（１２３０）と、
前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号(５３２)を提供するように構成された、出力インターフェース（１２４０）と、
を備えた、帯域幅拡張デコーダ。
【請求項９】
前記パッチ生成器（１２１０）は、前記帯域幅拡張高周波信号（１２１２）の高周波帯域を、電力密度パラメータの値に等しいまたは電力密度パラメータの逆数値に等しいファクタによってそれぞれ増幅または減衰するように構成され、前記電力密度パラメータの表示が、前記入力オーディオ信号（５０２）に含まれている、請求項８に記載の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項１０】
時間フレームは複数の時間ステップを備え、各時間フレームは対応するオフセット周波数を備え、時間フレームの各時間ステップに対して時間フレームのオフセット周波数または異なる時間フレームの複数のオフセット周波数を補間し、各時間ステップに対する補間されたオフセット周波数を取得するように構成された、補間手段を備えた、請求項３〜９のいずれかに記載の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項１１】
前記比較器は、前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の相互相関の結果を算出することによって前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の比較を実行するように構成され、前記演算される比較パラメータは、前記相互相関の結果に基づいており、前記相互相関のパラメータは、前記帯域幅拡張高周波信号のオフセット周波数であり、それ故に前記算出された比較パラメータと関係している、請求項１または２のオーディオエンコーダまたは請求項８または９の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項１２】
入力オーディオ信号を用いて出力信号を提供する方法（７００）であって、
少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号を生成し、帯域幅拡張高周波信号は高周波帯域を含み、前記帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域は前記入力オーディオ信号の低周波帯域に基づいており、異なる帯域幅拡張高周波信号が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号はそれらの高周波帯域内に異なる周波数を備える、生成するステップ（７１０）と、
複数の比較パラメータを算出し、比較パラメータは前記入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の比較に基づいて算出され、前記複数の比較パラメータの各比較パラメータは前記入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出される、算出するステップ（７２０）と、
前記複数の比較パラメータから予め定義された判定基準を満たす比較パラメータを決定する、決定するステップ（７３０）と、
前記決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づくパラメータ表示を備える出力信号を、伝送または記憶のために提供する、提供するステップ（７４０）と、
を備えた、方法。
【請求項１３】
入力オーディオ信号とパラメータ信号に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する方法（８００）であって、前記パラメータ信号はオフセット周波数の表示と電力密度パラメータの表示を含み、
高周波帯域を備える帯域幅拡張高周波信号を生成するステップであって、前記帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域は前記入力オーディオ信号の周波数帯域の周波数シフトに基づいて生成され、前記周波数シフトは前記オフセット周波数に基づいている、生成するステップ（８１０）と、
前記帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域を、前記電力密度パラメータの値に等しいまたは前記電力密度パラメータの逆数値に等しいファクタによって増幅または減衰するステップ（８２０）と、
前記帯域幅拡張高周波信号と前記入力オーディオ信号を結合し、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を取得するステップ（８３０）と、
前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供するステップ（８４０）と、
を備えた、方法。
【請求項１４】
入力オーディオ信号に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する方法（１３００）であって、
前記入力オーディオ信号に基づいて高周波帯域を備える少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号を生成するステップであって、前記帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域の下側遮断周波数は前記入力オーディオ信号の上側遮断周波数より低く、異なる帯域幅拡張高周波信号が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号はそれらの高周波帯域内に異なる周波数を備える、生成するステップ（１３１０）と、
複数の比較パラメータを算出するステップであって、比較パラメータは前記入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の比較に基づいて算出され、前記複数の比較パラメータの各比較パラメータは前記入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張周波数信号の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出される、算出するステップ（１３２０）と、
前記複数の比較パラメータから、予め定義された判定基準を満たす比較パラメータを決定するステップ（１３３０）と、
前記入力オーディオ信号と帯域幅拡張高周波信号を結合し、前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号を取得するステップであって、前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号を取得するために用いられる帯域幅拡張高周波信号は前記決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づいている、結合するステップ（１３１０）と、
帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供するステップ（１３５０）と、
を備えた、方法。
【請求項１５】
コンピュータプログラムがコンピュータまたはマイクロコントローラ上で動作するときに、前記コンピュータまたはマイクロコントローラに前記請求項１２〜１４のいずれかに記載された方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る実施形態は、オーディオ信号処理、特に、オーディオエンコーダ、出力信号を提供する方法、帯域幅拡張デコーダおよび帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これらの信号の効率的な記憶と伝送のためのデータリダクションに対して、聴覚に適応されたオーディオ信号の符号化が、多くの分野で受け入れられている。符号化アルゴリズムは、例えば、ＭＰＥＧ１／２のレイヤー３「ＭＰ３」またはＭＰＥＧ４のＡＡＣとして知られている。これに使用する符号化アルゴリズムは、特に最小のビットレートを達成するとき、しばしば伝送されるオーディオ信号の帯域幅のエンコーダ側での制限によって主に引き起こされるオーディオ品質の低下に通じる。低域通過フィルタ処理された信号は、いわゆるコアコーダを用いて符号化され、高い周波数を有する領域が、低域通過フィルタ処理された信号から近似的に復元することができるように、パラメータ化される。
【０００３】
オーディオ信号をエンコーダ側のそのような状況の帯域制限に委ね、オーディオ信号の下側帯域だけを高品質オーディオエンコーダによってエンコードすることが、特許文献１により知られている。上側帯域は、しかしながら、非常に粗く、すなわち上側帯域のオリジナルのスペクトル包絡の再生を可能にするパラメータのセットによって、特徴づけられるだけである。デコーダ側では、そのとき上側帯域が合成される。この目的に対して、復号化されたオーディオ信号の下側帯域がフィルタバンクに供給されるハーモニック転移が提案されている。下側帯域のフィルタバンクチャネルは、上側帯域のフィルタバンクチャネルに接続され、すなわち「修復され」、各修復された帯域通過信号は包絡調整を受ける。特別な解析フィルタバンクに属する合成フィルタバンクは、下側帯域におけるオーディオ信号の帯域通過信号と、上側帯域にハーモニックに修復された下側帯域の包絡調整された帯域通過信号をここで受信する。合成フィルタバンクの出力信号は、エンコーダ側からデコーダ側に超低データレートで伝送されたそのオーディオ帯域幅に関して拡張されたオーディオ信号である。特に、フィルタバンクドメインにおけるフィルタバンク演算と修復は、高い計算労力になる可能性がある。
【０００４】
帯域制限されたオーディオ信号の帯域幅拡張に対する複雑度の低減された方法は、その代わりに、帯域制限のために失われる情報を近似するために、高周波領域（ＨＦ）に低周波信号部分（ＬＦ）を複製する機能を用いる。このような方法は、非特許文献１〜５に記載されている。
【０００５】
これらの方法において、ハーモニック転移は実行されないが、下側帯域の隣接帯域通過フィルタバンクチャネルが、上側帯域の隣接するフィルタバンクチャネルに人工的に導入される。これは、オーディオ信号の上側帯域の粗い近似に通じる。この信号の粗い近似は、そのとき更なるステップにおいて、オリジナル信号から推論される付加的な制御パラメータを定義することによってリファインされる。例として、ＭＰＥＧ４標準は、スペクトル包絡を調整するためのスケールファクタ、音調を適応させるための逆フィルタリングと暗騒音の付加の結合、および音調成分の補充のための正弦波信号部分の挿入を用いる。
【０００６】
これとは離れて、オリジナルのＨＦ領域に関するいかなる情報も用いられない、いわゆる「ブラインド帯域幅拡張」のような更なる方法が、非特許文献６に記載されている。更に、非特許文献７に記載されている、いわゆる「人工帯域幅拡張」の方法も存在する。
【０００７】
非特許文献８において、例えば、低域通過フィルタ処理された信号をアップサンプリングすることによって得られるミラーリング操作によって、低周波成分の高い帯域へのコピー操作が実行される帯域幅拡張の方法が記載されている。
【０００８】
代替として、フィルタバンクドメインにおける複製操作に基本的に等しい、単側波帯変調を使用することができる。ハーモニック帯域幅拡張を可能にする方法は、ピッチの決定ステップ（ピッチトラッキング）、非線形歪ステップ（例えば、非特許文献８参照）、または、例えば、特許文献３に示されたような位相ボコーダを通常使用する。
【０００９】
特許文献４は、例えば、高周波復元法を用いる符号化システムのパフォーマンスを強化する方法を示す。それは、コアコーダによって符号化された低い帯域と高周波復元システムによって符号化された高い帯域の間のクロスオーバー周波数の時間上の適応によって、このようなシステムの全体のパフォーマンスをどのように改善するかを示す。この方法のために、コアコーダは、エンコーダ側での並びにデコーダ側での異なるクロスオーバー周波数と連動しなければならない。それ故、コアコーダの複雑度は増大する。
【００１０】
帯域幅拡張の更なる技術は、例えば、非特許文献９〜１２および特許文献５〜６に記載されている。
【００１１】
複雑度の低減された帯域幅拡張法は品質喪失を示す一方、ハーモニック帯域幅拡張法は高い複雑度を呈する。低ビットレートが低い帯域の小さい帯域幅と組み合わされる特定のケースにおいて、ラフネスや不快に感知される音色のようなアーチファクトが発生する可能性がある。この理由は、近似されるＨＦ部分が音の信号部分間の調和関係を保持しない複製操作に基づいているという事実である。このことは、ＬＦとＨＦの間のハーモニック関係と、更にＨＦ部分内の後続する修復のハーモニック関係の両方に当てはまる。例えば、ＳＢＲ内で、低い帯域と高い帯域の境界で起こる、符号化された成分と複製された成分の並置が、粗い音響インプレッションを起こす可能性がある。その理由は、図１８に図示されており、ＬＦ領域からＨＦ領域に複製される音の部分が、ＬＦ領域の音の部分にスペクトル的に高密度に隣接している。
【００１２】
図１８ａは、３つのトーンから成る信号のオリジナルのスペクトルグラム１８００ａである。図１８ｂは、図１８ａのオリジナル信号に対応する帯域幅の拡張された信号のダイアグラム１８００ｂを示す。横座標は時間を示し、縦座標は周波数を示す。特に、最後のトーンで、潜在的な問題１８１０を観測することができる（不鮮明なライン１８１０）。
【００１３】
公知の方法によってハーモニック関係が考慮される場合、これは常にＦ０推定に基づいて行われる。このケースにおいて、これらの方法の成功は、主にこの推定の信頼性に依存する。
【００１４】
一般に、公知の帯域幅拡張法は、オーディオ信号を、低ビットレートで劣等なオーディオ品質で提供するかまたは高ビットレートで良好なオーディオ品質で提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】国際公開第１９９８／５７４３６号
【特許文献２】米国特許第５４５５８８８号明細書（Vasu Iyengar 他：音声帯域幅拡張方法および装置、）
【特許文献３】米国仮特許出願第６１／０２５１２９号明細書（F.Nagel、S. Disch：オーディオ信号におけるハーモニック帯域幅拡張の装置および方法）
【特許文献４】国際公開第０２／４１３０２号
【特許文献５】米国特許出願第０８／９５１０２９号明細書（Ohmori 他：オーディオ帯域幅拡張システムおよび方法）
【特許文献６】米国特許代６８９５３７５号（Malah, D、Cox, R. VS.：狭帯域音声の帯域幅拡張システム）
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】M. Dietz、L. Liljeryd、K. Kjorling、0. Kunz、スペクトル帯域複製、オーディオ符号化における新規なアプローチ、第１１２回ＡＥＳコンベンション、ミュンヘン、２００２年５月
【非特許文献２】S. Meltzer、R. Bohm、F. Henn、デジタルラジオ・モンディエール（ＤＲＭ）のようなデジタル放送のためのＳＢＲ強化オーディオコーデック、第１１２回ＡＥＳコンベンション、ミュンヘン、２００２年
【非特許文献３】T. Ziegler、A. Ehret、P. Ekstrand、M. Lutzky、ＳＢＲによるｍｐ３の強化：新しいｍｐ３ＰＲＯアルゴリズムの特徴と将来性、第１１２回ＡＥＳコンベンション、ミュンヘン、２００２年
【非特許文献４】国際標準ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６−３：２００１／ＦＰＤＡＭ  Ｉ、帯域幅拡張、ＩＳＯ／ＩＥＣ、２００２年
【非特許文献５】E. Larsen、R.M. Aarts、M. Danessis、音楽と音声の効率的な高周波帯域幅拡張、第１１２回ＡＥＳコンベンション、ミュンヘン、２００２年
【非特許文献６】K. Kayhko、狭帯域音声信号のロバスト広帯域強化、研究レポート、ヘルシンキ工科大学、アコースティックとオーディオ信号研究室、２００１年
【非特許文献７】J. Makinen 他、ＡＭＲ−ＷＢ＋：第３世代携帯オーディオサービス放送のための新しいオーディオ符号化、ＩＥＥＥ、ＩＣＡＳＳＰ２００５年
【非特許文献８】U. Kornagel、電話帯域音声強化のための励磁信号のスペクトル拡大、ＩＷＡＥＮＣ議事録、ダルムスタット、ドイツ、２００１年９月、２１５−２１８頁
【非特許文献９】R. M. Aarts、E. Larsen、およびO. Ouweltjes、低周波と高周波の帯域幅拡張の統合アプローチ、第１１５回ＡＥＣコンベンション、ニューヨーク、２００３年１０月
【非特許文献１０】E. Larsen、M. Aarts、オーディオ帯域幅拡張−音響心理学への応用、信号処理とスピーカデザイン、John Wiley & Sons Ltd、２００４年
【非特許文献１１】E. Larsen、R. M. Aarts、M. Danessis、音楽と音声の効率的な高周波帯域幅拡張、第１１２回ＡＥＳコンベンション、ミュンヘン、２００２年
【非特許文献１２】J. Makhoul、線形予測による音声のスペクトル解析、ＩＥＥＥ学会誌オーディオと電気音響、ＡＵ−２１（３）、１９７３年６月
【発明の概要】
【００１７】
本発明の目的は、オーディオ信号に対する改良された符号化スキームを提供することである。
【００１８】
この目的は、請求項１に係るオーディオエンコーダと、請求項３および請求項８に係る帯域幅拡張デコーダと、請求項１２、１３および１４に係る方法によって達成される。
【００１９】
本発明の実施形態は、入力オーディオ信号を用いて出力信号を提供するオーディオエンコーダを提供する。オーディオエンコーダは、パッチ生成器と、比較器と、出力インターフェースとを備えている。
【００２０】
パッチ生成器は、少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号を生成するように構成される。帯域幅拡張高周波信号は、高周波帯域を含み、帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域は、入力オーディオ信号の低周波帯域に基づいている。異なる帯域幅拡張高周波信号が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号は、それらの高周波帯域内に異なる周波数を備える。
【００２１】
比較器は、複数の比較パラメータを算出するように構成される。比較パラメータは、入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の比較に基づいて算出される。複数の比較パラメータの各比較パラメータは、入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出される。更に、比較器は、複数の比較パラメータから比較パラメータを決定するように構成され、決定された比較パラメータは予め定義された判定基準を満たしている。
【００２２】
言い換えれば、例えば、比較器は、複数の比較パラメータの中から予め定義された判定基準を最良で満たす比較パラメータを決定するように構成することができる。
【００２３】
出力インターフェースは、伝送または記憶のための出力信号を提供するように構成される。出力信号は、決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づくパラメータ指示を備える。
【００２４】
言い換えれば、出力信号は、最適なオフセット周波数を指示する選択された比較パラメータを備えることができる。
【００２５】
本発明の他の実施形態は、入力オーディオ信号とパラメータ信号に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する帯域幅拡張デコーダを提供する。パラメータ信号は、オフセット周波数の指示と電力密度パラメータの指示を備える。帯域幅拡張デコーダは、パッチ生成器と、結合器と、出力インターフェースを備える。
【００２６】
パッチ生成器は、高周波帯域を備える帯域幅拡張高周波信号を生成するように構成される。帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域は、入力オーディオ信号の周波数帯域の１つ以上の周波数シフトに基づいて生成される。周波数シフトは、オフセット周波数に基づいている。
【００２７】
更に、パッチ生成器は、帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域を、電力密度パラメータの値に等しいかまたは電力密度パラメータの逆数値に等しいファクタによってそれぞれ増幅または減衰することができるように構成される。
【００２８】
結合器は、帯域幅拡張高周波信号と入力オーディオ信号を結合し、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を取得するように構成される。
【００２９】
出力インターフェースは、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供するように構成される。
【００３０】
本発明の別の実施形態は、入力オーディオ信号に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する帯域幅拡張デコーダを提供する。帯域幅拡張デコーダは、パッチ生成器と、比較器と、結合器と、出力インターフェースを備える。
【００３１】
パッチ生成器は、入力オーディオ信号に基づいて高周波帯域を備える少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号を生成するように構成され、生成された帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域の下側遮断周波数は、入力オーディオ信号の上側遮断周波数より低い。異なる帯域幅拡張高周波信号が生成される場合、生成された帯域幅拡張高周波信号は、それらの高周波帯域内に異なる周波数を備える。
【００３２】
比較器は、複数の比較パラメータを算出するように構成される。比較パラメータは、入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の比較に基づいて算出される。複数の比較パラメータの各比較パラメータは、入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出される。更に、比較器は、複数の比較パラメータから比較パラメータを決定するように構成され、決定された比較パラメータは予め定義された判定基準を満たしている。
【００３３】
言い換えれば、例えば、比較器は、複数の比較パラメータの中から予め定義された判定基準を最良で満たす比較パラメータを決定するように構成される。
【００３４】
結合器は、入力オーディオ信号と帯域幅拡張高周波信号を結合し、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を取得するように構成され、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を取得するために用いられる帯域幅拡張高周波信号は、決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づいている。
【００３５】
出力インターフェースは、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供するように構成される。
【００３６】
本発明に係る実施形態は、パッチとも呼ばれる帯域幅拡張高周波信号を生成し、オリジナル入力オーディオ信号と比較することができるという中心思想に基づいている。帯域幅拡張高周波信号の異なるオフセット周波数または異なるオフセット周波数を有するいくつかの帯域幅拡張高周波信号を用いることによって、異なるオフセット周波数に対応する複数の比較パラメータを算出することができる。比較パラメータは、オーディオ品質に関係する量に関するものとすることができる。それ故、比較パラメータは、帯域幅拡張高周波信号と入力オーディオ信号の互換性を保証し、結果としてオーディオ品質を改善しながら、決定することができる。
【００３７】
符号化されたオーディオ信号の伝送または記憶のビットレートは、オリジナル入力オーディオ信号の高周波帯域の復元のため決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づくパラメータ指示を用いることによって減らすことができる。このように、入力オーディオ信号の低周波部分とパラメータ指示のみが、記憶または伝送される必要がある。
【００３８】
用語の比較パラメータ、ｘｏｖｅｒ周波数、パラメータ指示は、後に定義される。
【００３９】
本発明に係るいくつかの実施形態は、比較パラメータを算出するために入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号を比較する相互相関を用いた比較器に関する。
【００４０】
本発明に係るいくつかの更なる実施形態は、単側波帯変調に基づいて時間ドメインにおいて帯域幅拡張高周波信号を生成するパッチ生成器に関する。
【００４１】
オーディオ品質を増加させおよび／または伝送または記憶のビットレートを減少させることを可能にするオーディオ信号の改良された符号化スキームが提供されることは、本発明の好ましい実施形態の効果である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
本発明に係る実施形態は、以下の添付の図面を参照して引き続いて詳述される。
【図１】オーディオエンコーダのブロック図である。
【図２】帯域幅拡張高周波信号の生成と、入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の比較と、帯域幅拡張高周波信号の電力適応の概略図である。
【図３】帯域幅拡張高周波信号の生成と、入力オーディオ信号と帯域幅拡張高周波信号の比較と、帯域幅拡張高周波信号の電力適応の概略図である。
【図４】帯域幅拡張エンコーダのブロック図である。
【図５】帯域幅拡張デコーダのブロック図である。
【図６】帯域幅拡張デコーダのブロック図である。
【図７】入力オーディオ信号に基づいて出力信号を提供する方法のフロー図である。
【図８】帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する方法のフロー図である。
【図９ａ】入力オーディオ信号に基づいて出力信号を提供する方法のフロー図（その１）である。
【図９ｂ】入力オーディオ信号に基づいて出力信号を提供する方法のフロー図（その２）である。
【図１０】比較パラメータを算出する方法のフロー図である。
【図１１ａ】オフセット周波数の補間の概略図である。
【図１１ｂ】オフセット周波数の補間の概略図である。
【図１２】帯域幅拡張デコーダのブロック図である。
【図１３】帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する方法のフロー図である。
【図１４】帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する方法のブロック図である。
【図１５】帯域幅拡張エンコーダのブロック図である。
【図１６ａ】可変のクロスオーバー周波数を用いた３つのトーンのスペクトログラムである。
【図１６ｂ】３つのトーンのオリジナルオーディオ信号のスペクトログラムである。
【図１７】オリジナルオーディオ信号と、一定のクロスオーバー周波数を用いた帯域幅の拡張されたオーディオ信号と、可変のクロスオーバー周波数を用いた帯域幅の拡張されたオーディオ信号の電力スペクトル線図である。
【図１８ａ】公知の帯域幅拡張法を用いた３つのトーンのスペクトログラムである。
【図１８ｂ】３つのトーンのオリジナルオーディオ信号のスペクトログラムである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下において、実施形態の記載の冗長性を低減するために、同一のまたは類似した機能特性を有する対象および機能ユニットに対して、同一の参照番号が部分的に用いられ、図面についてのその記述は他の図面にも適用される。
【００４４】
図１は、本発明の一実施形態に係る、入力オーディオ信号１０２を用いて出力信号１３２を提供するオーディオエンコーダ１００のブロック図である。出力信号は、デコーダでの帯域幅拡張に適合する。それ故、オーディオエンコーダは、帯域幅拡張エンコーダとも呼ばれる。帯域幅拡張エンコーダ１００は、パッチ生成器１１０と、比較器１２０と、出力インターフェース１３０を備える。
【００４５】
パッチ生成器１１０は比較器１２０に接続され、比較器１２０は出力インターフェース１３０に接続される。パッチ生成器１１０は、少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号１１２を生成する。帯域幅拡張高周波信号１１２は、高周波帯域を含み、帯域幅拡張高周波信号１１２の高周波帯域は、入力オーディオ信号１０２の低周波帯域に基づいている。異なる帯域幅拡張高周波信号１１２が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号１１２は、それらの高周波帯域内に異なる周波数を備える。
【００４６】
比較器１２０は、複数の比較パラメータを算出する。比較パラメータは、入力オーディオ信号１０２と生成された帯域幅拡張高周波信号１１２の比較に基づいて算出される。複数の比較パラメータの各比較パラメータは、入力オーディオ信号１０２と生成された帯域幅拡張高周波信号１１２の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出される。更に、比較器１２０は、複数の比較パラメータから比較パラメータを決定し、決定された比較パラメータは予め定義された決定基準を満たしている。
【００４７】
出力インターフェース１３０は、伝送または記憶のために出力信号１３２を提供する。出力信号１３２は、決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づくパラメータ指示を備える。
【００４８】
異なるオフセット周波数に対する複数の比較パラメータを算出することによって、オリジナル入力オーディオ信号１０２によく適合する帯域幅拡張高周波信号１１２を見つけることができる。これは、各々異なるオフセット周波数を有する複数の帯域幅拡張高周波信号１１２を生成することによってまたは１つの帯域幅拡張高周波信号を生成して異なるオフセット周波数によって帯域幅拡張高周波信号１１２の高周波帯域をシフトすることによってなすことができる。また、異なるオフセット周波数を有する複数の帯域幅拡張高周波信号１１２を生成することと、他の異なるオフセット周波数によってそれらの高周波帯域をシフトすることの組合せも可能である。例えば、５つの異なる帯域幅拡張高周波信号１１２が生成され、それらの各々が一定の周波数オフセットによって５回シフトされる。
【００４９】
図２は、１つの帯域幅拡張高周波信号のみが生成されて異なるオフセット信号によってシフトされるケースに対する、帯域幅拡張高周波信号の生成、帯域幅拡張高周波信号と入力オーディオ信号の比較およびオプションの帯域幅拡張高周波信号の電力適応の概略図２００を示す。
【００５０】
第１の概略の「電力対周波数」線図２１０は、入力オーディオ信号１０２を概略的に示す。この入力オーディオ信号１０２に基づいて、パッチ生成器１１０は、例えば、入力オーディオ信号１０２の低周波帯域をより高周波帯域にシフト２２２することによって（参照番号によって示されるように）、帯域幅拡張高周波信号１１２を生成することができる。例えば、低周波帯域は、帯域幅拡張エンコーダ１００の一部とすることができる図１に図示されないコアコーダのクロスオーバー周波数に等しい周波数または他の予め定義された周波数によってシフトされる。
【００５１】
生成された帯域幅拡張高周波信号１１２は、そのとき異なるオフセット周波数２３２によって、そして各オフセット周波数２３２に対して、（参照番号２３０によって示されるように）シフトすることができ、比較パラメータは比較器１２０によって算出することができる。オフセット周波数２３２は、例えば、コアコーダのクロスオーバー周波数と関係して、他の特性周波数と関係して、または絶対周波数値として定義することができる。
【００５２】
次に、比較器１２０は、予め定義された決定基準を満たす比較パラメータを決定する。このようにして、（参照番号２４０に示すように）決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数２４２を有する帯域幅拡張高周波信号１１２を決定することができる。
【００５３】
加えて、（参照番号２５０によって示されるように）電力密度パラメータ２５２を決定することもできる。電力密度パラメータ２５２は、決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数を有する帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域と入力オーディオ信号の対応する周波数帯域の比率を表すことができる。例えば、比率は、電力密度比、電力比または周波数帯域の電力密度に関する量の他の比率に関係するものとすることができる。
【００５４】
あるいは、図３は、異なるオフセット周波数を有する複数の帯域幅拡張高周波信号が生成されるケースに対する、帯域幅拡張高周波信号の生成、生成された帯域幅拡張高周波信号と入力オーディオ信号の比較およびオプションの帯域幅拡張高周波信号の電力適応の概略図３００を示す。
【００５５】
図２に示されたシーケンスに対する差異において、パッチ生成器１１０は、（参照番号３２０によって示されるように）異なるオフセット周波数２３２を有する複数の帯域幅拡張高周波信号１１２を生成する。これは、入力オーディオ信号１０２の低周波帯域のより高い周波数への周波数シフト２２２によって再びなすことができる。入力オーディオ信号１０２の低周波帯域は、一定の周波数に各帯域幅拡張高周波信号１１２の個々のオフセット周波数２３２に加えたものによってシフトすることができる。その一定の周波数は、コアコーダのクロスオーバー周波数または他の特定の周波数に等しくすることができる。
【００５６】
各生成された帯域幅拡張高周波信号１１２に対する比較パラメータは、そのとき算出することができ、予め定義された決定基準を満たす比較パラメータは比較器１２０によって決定することができる（２４０）。
【００５７】
電力密度パラメータは、前述のように決定することができる（２５０）。
【００５８】
図２と図３に示されたコンセプトは、結合することもできる。
【００５９】
入力オーディオ信号１０２と生成された帯域幅拡張高周波信号１１２の比較は、両方の信号の相互相関によってなすことができる。このケースにおいて、比較パラメータは、例えば、入力オーディオ信号１０２と生成された帯域幅拡張高周波信号１１２の間の特定のオフセット周波数に対する相互相関の結果とすることができる。
【００６０】
出力信号１３２のパラメータ指示は、オフセット周波数自体、量子化されたオフセット周波数またはオフセット周波数に基づく他の量とすることができる。
【００６１】
入力オーディオ信号１０２の高周波帯域の代わりにパラメータ指示のみを伝送または記憶することによって、伝送または記憶のビットレートを低減することができる。予め定義された判定基準を満たす比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づいてパラメータを選択することによって、これは、帯域の限られたオーディオ信号のみを復号化するよりも良好なオーディオ品質においてもたらすことができる。
【００６２】
予め定義された判定基準は、例えば、他のオフセット周波数を有する帯域幅拡張高周波信号１１２の７０％以上の入力オーディオ信号１０２に整合する対応するオフセット周波数を有する帯域幅拡張高周波信号１１２を示している、入力オーディオ信号１０２への最良の３つの整合するうちの１つである対応するオフセット周波数を有する帯域幅拡張高周波信号１１２を示している、または対応するオフセット周波数を有する最も整合する帯域幅拡張高周波信号１１２を示している、複数の比較パラメータのうちの比較パラメータを決定することができる。これは、異なるオフセット周波数を有する複数の帯域幅拡張高周波信号１１２が生成されるケース、並びに１つの帯域幅拡張高周波信号１１２のみが生成され、異なるオフセット周波数によってシフトされるケース、またはこれらの２つのケースの組合せに関係する。
【００６３】
比較パラメータは、相互相関の結果または特定のオフセット周波数を有する帯域幅拡張高周波信号１１２がどれくらいよく入力オーディオ信号１０２に整合しているかを示す他の量とすることができる。
【００６４】
帯域幅拡張エンコーダ１００は、入力オーディオ信号１０２の低周波帯を符号化するコアコーダを備えることができる。このコアコーダは、入力オーディオ信号１０２の符号化された低周波帯域の上側遮断周波数に対応することができるクロスオーバー周波数を備えることができる。コアコーダのクロスオーバー周波数は、一定または時間上で可変とすることができる。可変のクロスオーバー周波数を実施することは、コアコーダの複雑さを増やす可能性があるが、符号化の柔軟性を増やすこともできる。
【００６５】
図２および／または図３に示されるプロセスは、より高い周波数帯域またはパッチに対して繰り返すことができる。例えば、入力オーディオ信号１０２の低周波帯域は、４ｋＨｚの上側遮断周波数を備える。それ故、帯域幅拡張高周波信号１１２を生成するために入力オーディオ信号１０２の低周波帯域が低周波帯域の上側遮断周波数によってシフトされる場合、帯域幅拡張高周波信号１１２は、４ｋＨｚの下側遮断周波数と８ｋＨｚの上側遮断周波数を有する高周波帯域を備える。そのプロセスは、入力オーディオ信号１０２の低周波帯域を、低周波帯域の上側遮断周波数の２倍シフトすることによって繰り返すことができる。こうして、新しく生成された帯域幅拡張高周波信号１１２は、８ｋＨｚの下側遮断周波数と１２ｋＨｚの上側遮断周波数を有する高周波帯域を備える。これは、所望の最も高い周波数に到達するまで繰り返すことができる。あるいは、これは、複数の異なる高周波帯域を有する１つの帯域幅拡張高周波信号を生成することによっても実現することができる。
【００６６】
この実施例で図示したように、入力オーディオ信号の低周波帯域の帯域幅と帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域の帯域幅は同じとすることができる。あるいは、入力オーディオ信号の低周波帯域は、帯域幅拡張高周波信号を生成するために、拡張しシフトすることができる。
【００６７】
決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数２３２を有する帯域幅拡張高周波信号１１２を決定することは、オフセット周波数２４２に依存して、入力オーディオ信号１０２の低周波帯域と帯域幅拡張高周波信号１１２の高周波帯域の間のギャップを残す可能性がある。このギャップは、例えば帯域制限されたノイズを含むこのギャップにフィットする周波数部分を生成することによって埋めることができる。あるいは、そのギャップは、オーディオ品質が劇的に被害を受けないかも知れないので、空で残すことができる。
【００６８】
図４は、本発明の実施形態に係る、入力オーディオ信号１０２を用いて出力信号１３２を提供する帯域幅拡張エンコーダ４００のブロック図を示す。帯域幅拡張エンコーダ４００は、パッチ生成器１１０と、比較器１２０と、出力インターフェース１３０と、コアコーダ４１０と、帯域通過フィルタ４２０と、パラメータ抽出ユニット４３０を備える。コアコーダ４１０は出力インターフェース１３０とパッチ生成器１１０に接続され、パッチ生成器１１０は比較器１２０に接続され、比較器１２０はパラメータ抽出ユニット４３０に接続され、パラメータ抽出ユニット４３０は出力インターフェース１３０に接続され、帯域通過フィルタ４２０は比較器１２０に接続される。
【００６９】
パッチ生成器１１０は、入力オーディオ信号１０２に基づいて帯域幅拡張高周波信号１１２を生成する変調器として実現することができる。比較器１２０は、帯域通過フィルタ４２０によってフィルタリングされた入力オーディオ信号１０２と生成された帯域幅拡張高周波信号１１２の比較を、それらの相互相関によって実行することができる。予め定義された判定基準を満たす比較パラメータの決定は、遅延推定と呼ぶこともできる。
【００７０】
出力インターフェース１３０は、ビットストリーム整形器の機能を含むこともでき、コアコーダ４１０によって提供される低周波信号とパラメータ抽出ユニット４３０によって提供されるオフセット周波数に基づくパラメータ指示を備えるパラメータ信号４３２を結合する結合器を備えることができる。更に、出力インターフェース１３０は、出力信号１３２のビットレートを減らすためにエントロピーコーダまたは差動コーダを備えることができる。結合器およびエントロピーまたは差動コーダは、この実施例で示されたように、出力インターフェース１３０の一部とすることができ、または独立ユニットとすることができる。
【００７１】
オーディオ信号１０２は、低周波部分と高周波部分に分割することもできる。これは、コアコーダ４１０の低域通過フィルタと帯域通過フィルタ４２０によってなすことができる。低域通過フィルタは、コアコーダ４１０の一部またはコアコーダ４１０に接続された独立の低域通過フィルタとすることができる。
【００７２】
低周波部分は、例えば、ＭＰＥＧ１／２のレイヤー３「ＭＰ３」またはＭＰＥＧ４のＡＡＣ標準または音声コーダに準拠するオーディオコーダとすることができるコアエンコーダ４１０によって処理される。
【００７３】
低周波部分は、例えば、側波帯変調または周波数ドメインの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって、固定値によってシフトすることができ、対応するパッチの目標エリアにおけるオリジナルの低周波領域上に位置する。オプションとして、低周波部分は入力信号１０２から直接に取得することができる。これは、パッチ生成器１１０に接続される独立の低域通過フィルタによってなすことができる。
【００７４】
正規の時間インターバルにおいて、（入力オーディオ信号の）オリジナルの高周波部分と取得された高周波部分（帯域幅拡張高周波信号）の間の窓化された信号セクションの振幅スペクトル間の相互相関を算出することができる。このような方法で、最大相関に対する遅延（オフセット周波数）を決定することができる。この遅延は、オリジナルの単側波帯変調に関して補正ファクタの意味を持つことができ、すなわち単側波帯変調は、遅延によって付加的に補正し、相互相関を最大化することができる。言い換えれば、予め定義された判定基準を満たす比較パラメータに対応するものであって、比較パラメータは相互相関に対応し、予め定義された判定基準は最大相関を発見するものである、遅延とも呼ばれるオフセット周波数を、決定することができる。
【００７５】
加えて、振幅スペクトルの絶対値の比率を決定することができる。これによって、取得された高周波信号がどのファクタによって減衰または増幅するべきかを導き出すことができる。言い換えれば、電力の比、電力密度、振幅スペクトルの絶対値または帯域幅拡張高周波信号１１２の高周波帯域とオリジナル入力オーディオ信号１０２の対応する周波数帯域の電力密度比に関係する他の値を示す電力密度パラメータを、決定することができる。これは、実施例において示されたようなパラメータ抽出ユニット４３０の一部または独立のユニットとすることができる電力密度比較器によってなすことができる。電力密度パラメータを決定するために、例えば、入力オーディオ信号１０２の低周波帯域を一定の周波数によってシフトすることによって生成される帯域幅拡張高周波信号１１２または決定された比較パラメータに対応する帯域幅拡張高周波信号１１２または他の生成された帯域幅拡張高周波信号１１２を用いることができる。このケースにおける対応する周波数帯域は、例えば、同じ周波数範囲を有する周波数帯域を意味する。例えば、帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域が４ｋＨｚから８ｋＨｚを形成する周波数を備える場合、入力オーディオ信号の対応する周波数帯域は４ｋＨｚから８ｋＨｚの範囲も備える。
【００７６】
遅延に対応し、振幅の絶対値に対応する取得された補正ファクタ（オフセット周波数、電力密度パラメータ）は、時間上で補間することができる。言い換えれば、窓化された信号セクションに対して（時間フレームに対して）決定されたパラメータは、信号セクションの各時間ステップに対して補間することができる。
【００７７】
この変調（制御）信号（パラメータ信号）またはそのパラメータ化された表現は、記憶またはデコーダに伝送することができる。言い換えれば、パラメータ信号４３２は、コアコーダ４１０によって処理された入力オーディオ信号１０２の低周波帯域と結合し、記憶またはデコーダに伝送することができる出力信号１３２を取得することができる。
【００７８】
加えて、例えばノイズレベルおよび／または音調に適応させるための更なるパラメータを決定することができる。これは、パラメータ抽出ユニット４３０によってなすことができる。更なるパラメータを、パラメータ信号４３２に加えることができる。
【００７９】
図４に示された実施例は、時間可変変調のエンコーダ側の演算を図示する。このケースにおける時間可変変調は、異なるオフセット周波数を有する帯域幅拡張高周波信号１１２に関係する。予め定義された判定基準を満たす決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数は、時間上で変化することができる。
【００８０】
図５は、本発明の一実施形態に係る、入力オーディオ信号５０２とパラメータ信号５０４に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号５３２を提供する帯域幅拡張デコーダ５００のブロック図を示す。パラメータ信号５０４は、オフセット周波数の指示と電力密度パラメータの指示を備える。帯域幅拡張デコーダ５００は、パッチ生成器５１０と、結合器５２０と、出力インターフェース５３０を備える。
【００８１】
パッチ生成器５１０は結合器５２０に接続され、結合器５２０は出力インターフェース５３０に接続される。パッチ生成器５１０は、入力オーディオ信号５０２に基づいて高周波帯域を備える帯域幅拡張高周波信号５１２を生成する。帯域幅拡張高周波信号５１２の高周波帯域は、入力オーディオ信号５０２の周波数帯域の周波数シフトに基づいて生成され、周波数シフトはオフセット周波数に基づいている。
【００８２】
更に、パッチ生成器５１０は、電力密度パラメータの値に等しいまたは電力密度パラメータの逆数値に等しいファクタによって帯域幅拡張高周波信号５１２の高周波帯域を増幅または減衰させる。
【００８３】
結合器５２０は、帯域幅拡張高周波信号５１２と入力オーディオ信号５０２を結合し、帯域幅の拡張されたオーディオ信号５３２を取得し、出力インターフェース５３０は帯域幅の拡張されたオーディオ信号５３２を提供する。
【００８４】
例えば、オフセット周波数が前述のように決定される場合、オフセット周波数に基づいて帯域幅拡張高周波信号１１２を生成することは、高周波領域における入力オーディオ信号の周波数範囲の改良された延長を可能にすることができる。これは、帯域幅の拡張されたオーディオ信号５３２のオーディオ品質を増大することができる。
【００８５】
加えて、入力オーディオ信号５０２の高周波延長の電力密度は、電力密度パラメータによって帯域幅拡張高周波信号５１２の高周波帯域を増幅または減衰することによって、非常に効率的な方法でなすことができる。このような方法で、正規化は、必要でないものとすることができる。
【００８６】
パッチ生成器５１０は、入力オーディオ信号５１２の周波数帯域を、一定の周波数にオフセット周波数を加えた周波数でシフトすることによって、帯域幅拡張高周波信号５１２を生成することができる。オフセット周波数が下側周波数への周波数シフトを示す場合、結合器は、入力オーディオ信号５０２の上側遮断周波数より低い周波数を備える帯域幅拡張高周波信号５１２の高周波帯域の一部を無視することができる。
【００８７】
パッチ生成器５１０は、時間ドメインにおいてまたは周波数ドメインにおいて帯域幅拡張高周波信号５１２を生成することができる。時間ドメインにおいて、パッチ生成器５１０は、単側波帯変調に基づいて帯域幅拡張高周波信号５１２を生成することができる。
【００８８】
加えて、出力インターフェースは、出力信号を、それを提供する前に増幅することができる。
【００８９】
図６は、本発明の一実施形態に係る、入力オーディオ信号５０２とパラメータ信号５０４に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号５３２を提供する帯域幅拡張デコーダ６００のブロック図を示す。帯域幅拡張デコーダ６００は、パッチ生成器５１０と、結合器５２０と、出力インターフェース５３０と、コアデコーダ６１０と、パラメータ抽出ユニット６２０を備える。コアデコーダ６１０はパッチ生成器５１０と結合器５２０に接続され、パラメータ抽出ユニット６２０はパッチ生成器５１０と出力インターフェース５３０に接続され、パッチ生成器５１０は結合器５２０に接続され、結合器５２０は出力インターフェース５３０に接続される。
【００９０】
コアデコーダ６１０は、受信されたビットストリーム６０２を復号化し、パッチ生成器５１０と結合器５２０に入力オーディオ信号５０２を提供することができる。入力オーディオ信号５０２は、コアデコーダ６１０のクロスオーバー周波数に等しい上側遮断周波数を備えることができる。このクロスオーバー周波数は、一定または時間上で可変とすることができる。時間上で可変は、例えば、異なる時間インターバルまたは時間フレームに対して可変であるが、１つの時間インターバルまたは時間フレームに対して一定であることを意味する。
【００９１】
パラメータ抽出ユニット６２０は、受信されたビットストリーム６０２からパラメータ信号５０４を分離し、それをパッチ生成器５１０に提供することができる。加えて、パラメータ信号５０４または抽出されたノイズおよび／または音調パラメータは、出力インターフェース５３０に提供することができる。
【００９２】
パッチ生成器５１０は、オフセット周波数に基づいて入力オーディオ信号５０２を変調し、帯域幅拡張高周波信号５１２を取得することができ、パラメータ信号５０４に備えられた電力密度パラメータに基づいて帯域幅拡張高周波信号５１２を増幅または減衰することができる。この帯域幅拡張高周波信号５１２は、結合器５２０に提供される。言い換えれば、パッチ生成器５１０は、オフセット周波数と電力密度パラメータに基づいて入力オーディオ信号５０２を変調し、高周波信号を取得することができる。これは、例えば、時間ドメインにおいて、補間を有する単側波帯変調６３４および／または各時間ステップに対するフィルタリング６３２によってなすことができる。
【００９３】
結合器５２０は、入力オーディオ信号５０２と生成された帯域幅拡張高周波信号５１２を結合し、帯域幅拡張オーディオ信号５３２を取得する。
【００９４】
出力インターフェース５３０は、帯域幅の拡張されたオーディオ信号５３２を提供し、付加的に補正ユニットを備えることができる。補正ユニットは、パラメータ抽出ユニット６２０によって提供されるパラメータに基づいて、音調補正および／またはノイズ補正を実行することができる。補正ユニットは、図６で示すように出力インターフェース５３０の一部とすることができ、または独立のユニットとすることができる。補正ユニットは、パッチ生成器５１０と結合器５２０の間に配置することもできる。このような方法で、補正ユニットは、生成された帯域幅拡張高周波信号５１２の音調および／またはノイズのみを補正することができる。入力オーディオ信号５１２の音調およびノイズの補正は、入力オーディオ信号５０２はオリジナルオーディオ信号に相当するので必要ない。
【００９５】
いくつかの言葉で要約すると、帯域幅拡張デコーダ６００は、伝送された変調機能によって、オーディオデコーダまたはコアデコーダ（入力オーディオ信号）の出力信号から高周波信号を合成し、スペクトル的に形成することができる。伝送された変調機能は、例えば、オフセット周波数と電力密度パラメータに基づく変調機能を意味する。次に、高周波信号と低周波信号を結合することができ、ノイズレベルと音調に適応させるための更なるパラメータを適用することができる。
【００９６】
図７は、本発明の実施形態に係る、入力オーディオ信号に基づいて出力信号を提供する方法７００のフロー図を示す。本方法は、少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号を生成するステップ７１０と、複数の比較パラメータを算出するステップ７２０と、複数の比較パラメータから比較パラメータを決定するステップ７３０と、伝送または記憶のために信号を提供するステップ７４０を備える。
【００９７】
生成された帯域幅拡張高周波信号は、高周波帯域を備える。帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域は、入力オーディオ信号の低周波帯域に基づいている。異なる帯域幅拡張高周波信号が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号は、それらの高周波帯域内に異なる周波数を備える。
【００９８】
比較パラメータは、入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号との比較に基づいて算出される。複数の比較パラメータの各比較パラメータは、入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号との間の異なるオフセット周波数に基づいて算出される。
【００９９】
決定された比較パラメータは、予め定義された判定基準を満たしている。
【０１００】
出力信号は、決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づくパラメータ指示を備える。
【０１０１】
図８は、本発明の一実施形態に係る、入力オーディオ信号とパラメータ信号に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する方法８００のフロー図を示す。パラメータ信号は、オフセット周波数の指示と電力密度パラメータの指示を含んでいる。本方法は、帯域幅拡張高周波信号を生成するステップ８１０と、帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域を増幅または減衰するステップ８２０と、帯域幅拡張高周波信号と入力オーディオ信号を結合し、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を取得するステップ８３０と、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供するステップ８４０を備える。
【０１０２】
帯域幅拡張高周波信号は、高周波帯域を備える。帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域は、入力オーディオ信号の周波数帯域の周波数シフトに基づいて生成される（８１０）。周波数シフトは、オフセット周波数に基づいている。
【０１０３】
帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域は、電力密度パラメータの値に等しいまたは電力密度パラメータの逆数値に等しいファクタによって増幅または減衰される（８２０）。
【０１０４】
図９は、本発明の一実施形態に係る、入力オーディオ信号に基づいて出力信号を提供する方法９００のフロー図を示す。それは、エンコーダにおけるアルゴリズムのシーケンスのための１つの可能性を図示する。これは、以下において数学的に記載される形式的ものでもある。リアルタイム信号はラテンの小文字によって、ヒルベルト変換信号は対応するギリシャ文字によって、フーリエ変換された信号はラテンの大文字または代わりにギリシャ文字によって示すことができる。
【０１０５】
2014142653.tif 000003
【０１０６】
2014142653.tif 000004
【０１０７】
2014142653.tif 000005
【０１０８】
合計は、γkがｎから独立している場合にのみ、ｎによって置き換えることができる。
【０１０９】
2014142653.tif 000006
【０１１０】
このケースにおいて、各パッチは、同じ帯域幅を備える。
【０１１１】
2014142653.tif 000007
【０１１２】
2014142653.tif 000008
【０１１３】
低域通過フィルタ処理された入力信号９０４の変調は、周波数ドメインにおいてまたは時間ドメインにおいてなすことができる。
【０１１４】
2014142653.tif 000009
【０１１５】
2014142653.tif 000010
【０１１６】
2014142653.tif 000011
【０１１７】
このような方法で、変調された信号９１０とも呼ばれる帯域幅拡張高周波信号を生成することができる。
【０１１８】
2014142653.tif 000012
【０１１９】
時間ドメインにおけるプロセスは、図９に示される。
【０１２０】
2014142653.tif 000013
【０１２１】
2014142653.tif 000014
【０１２２】
2014142653.tif 000015
【０１２３】
2014142653.tif 000016
【０１２４】
2014142653.tif 000017
【０１２５】
2014142653.tif 000018
【０１２６】
2014142653.tif 000019
【０１２７】
このオーバーオール変調機能またはオーバーオール変調機能のパラメータは、記憶または伝送する出力信号によって提供７４０することができる。
【０１２８】
加えて、ノイズ補正および／または音調補正のための更なるパラメータを決定することができる。
【０１２９】
2014142653.tif 000020
【０１３０】
音の信号がそこにない、例えば静寂、過渡現象またはノイズの場合、遅延の演算は省略することができる。これらのケースにおいて、遅延は０にセットすることができる。
【０１３１】
図１０は、遅延を決定する実施例１０００をより詳細に示す。
【０１３２】
時間フレームまたは窓ξ＝ｉに対して（１０１０）、遅延νは、開始値として−λにセットされる。そして、相互相関Ｒξ,k（ν）が算出される（７２０）。νがΛより小さい場合（１０３０）、νは増やされ（１０３２）、相互相関に関する次の比較パラメータが算出される（７２０）。νがΛに等しいまたは大きい場合（１０３０）、最大の算出された相互相関に対応する遅延を決定することができる（７３０）。最大が明確に識別可能である場合（９２４）、決定された遅延は、パラメータｄξ,kとして用いられる（９１８）。そうでない場合、遅延は０にセットされ、パラメータｄξ,k＝０として用いられる（９２２）。
【０１３３】
そして、次の時間フレームξ＝ξ＋１に対して（１０５０）、全体のプロセスが繰り返される（１０４０）。決定された遅延は、各時間ステップＮに対するパラメータを取得するために補間することができる（９２６）。
【０１３４】
複数の比較器が用いられる場合、複数の比較パラメータ、例えば相互相関の結果の演算は、並列になすこともできる。また、必要なハードウェアが何度か利用可能である場合、異なる時間フレームの処理は、並列になすこともできる。相互相関を算出するためのループは、＋Λから開始することもでき、各ループをν≦Λまで減らすことができる。
【０１３５】
図１１は、異なる時間フレームのオフセット周波数、時間インターバルまたは窓の補間９２６の概略図を示す。図１１ａは、時間フレームがオーバーラップしない場合の補間１１００を示す。遅延ｄξ,kは、全部の時間フレーム１１１０に対して決定される。各時間ステップ１１２０に対してパラメータを補間する最も簡単な方法は、時間フレーム１１１０の全ての時間ステップ１１２０のパラメータを、対応する遅延ｄξ,kに等しく設定することによって、実現することができる。時間フレームの端において、前または次の時間フレームの遅延を選択することができる。例えば、パラメータλk（ｎ）からλk（ｎ＋３）は、ｄξ,kに等しく、パラメータλk（ｎ＋４）からλk（ｎ＋７）はｄξ+1,kに等しい。
【０１３６】
2014142653.tif 000021
【０１３７】
2014142653.tif 000022
【０１３８】
あるいは、補間は、例えばメディアンフィルタリングによってなすことができる。
【０１３９】
補間は、補間手段によってなすことができる。補間手段は、パラメータ抽出ユニットまたは出力インターフェースの一部とすることができ、または別のユニットとすることができる。
【０１４０】
2014142653.tif 000023
【０１４１】
2014142653.tif 000024
【０１４２】
2014142653.tif 000025
【０１４３】
そして、前述したように、例えば逆フィルタリングによる音調補正は、以下のようにすることができる。
【０１４４】
図１２は、本発明の実施形態に係る、入力オーディオ信号５０２に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号５３２を提供する帯域幅拡張デコーダ１２００のブロック図を示す。帯域幅拡張デコーダ１２００は、パッチ生成器１２１０と、比較器１２２０と、結合器１２３０と、出力インターフェース１２４０を備える。パッチ生成器１２１０は比較器１２２０に接続され、比較器１２２０は結合器１２３０に接続され、結合器１２３０は出力インターフェース１２４０に接続される。
【０１４５】
パッチ生成器１２１０は、入力オーディオ信号５０２に基づいて、高周波帯域を備える少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号１２１２を生成するものであって、帯域幅拡張高周波信号１２１２の高周波帯域の下側遮断周波数は、入力オーディオ信号５０２の上側遮断周波数より低い。異なる帯域幅拡張高周波信号１２１２が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号１２１２は、それらの高周波帯域内に異なる周波数を備える。
【０１４６】
比較器１２２０は、複数の比較パラメータを算出する。比較パラメータは、入力オーディオ信号５０２と生成された帯域幅拡張高周波信号１２１２の比較に基づいて算出される。複数の比較パラメータの各比較パラメータは、入力オーディオ信号５０２と生成された帯域幅拡張高周波信号１２１２の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出される。更に、比較器は、複数の比較パラメータから、予め定義された判定基準を満たす比較パラメータを決定する。
【０１４７】
結合器１２３０は、入力オーディオ信号５０２と帯域幅拡張高周波信号１２１２を結合し、帯域幅の拡張されたオーディオ信号５３２を取得するものであって、帯域幅拡張高周波信号１２１２は決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づいている。
【０１４８】
出力インターフェース１２４０は、帯域幅の拡張されたオーディオ信号５３２を提供する。
【０１４９】
図５に示されるデコーダに比較して、記載されているデコーダ１２００は、オフセット周波数を単独で決定する。それ故、このパラメータを入力オーディオ信号５０２とともに受信する必要はない。このような方法で、オーディオ信号の伝送と記憶のためのビットレートを更に減らすことができる。
【０１５０】
図１に対して記載されたように、パッチ生成器１２１０は、異なるオフセット周波数を有する複数の帯域幅拡張高周波信号をまたは異なるオフセット周波数によってシフトされる１つの帯域幅拡張高周波信号のみを生成することができる。また、これらの２つの可能性の結合を用いることもできる。
【０１５１】
図１３は、本発明の実施形態に係る、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する方法１３００のフロー図を示す。方法１３００は、少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号を生成するステップ１３１０と、複数の比較パラメータを算出するステップ１３２０と、複数の比較パラメータから比較パラメータを決定するステップ１３３０と、入力オーディオ信号と帯域幅拡張高周波信号を結合するステップ１３４０と、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供するステップ１３５０を備える。
【０１５２】
帯域幅の拡張された高周波信号は、入力オーディオ信号に基づく高周波帯域を備える。帯域幅の拡張された高周波信号の高周波帯域の下側遮断周波数は、入力オーディオ信号の上側遮断周波数より低い。異なる帯域幅拡張高周波信号が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号は、それらの高周波帯域内に異なる周波数を備える。
【０１５３】
比較パラメータは、入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の比較に基づいて算出される。複数の比較パラメータの各比較パラメータは、入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出される。
【０１５４】
決定された比較パラメータは、予め定義された判定基準を満たしている。
【０１５５】
帯域幅拡張オーディオ信号を取得するために入力オーディオ信号と結合された帯域幅拡張高周波信号は、決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づいている。
【０１５６】
図１４は、本発明の実施形態に係る、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する方法のブロック図１４００を示す。
【０１５７】
入力オーディオ信号を備えるビットストリームを受信１４０２した後、コアデコーダは、入力オーディオ信号を復号化１４１０する。入力オーディオ信号に基づいて帯域幅拡張高周波信号が生成１３１０され、入力オーディオ信号と、異なるオフセット周波数を有する生成された帯域幅拡張高周波信号の間の相互相関に関する複数の比較パラメータが算出１３２０される。そして、遅延推定とも呼ばれる予め定義された判定基準を満たす比較パラメータが決定１３３０される。
【０１５８】
決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づき、変調器は入力オーディオ信号を変調１４２０する。加えて、受信されたビットストリーム１４０２からパラメータを抽出１４３０し、例えば変調された信号の電力密度に適応させることができる。変調された信号は、そこで入力オーディオ信号と結合１３４０される。加えて、帯域幅の拡張されたオーディオ信号の音調とノイズを補正１４４０することができる。これは、入力オーディオ信号との結合の前になすこともできる。そして、帯域幅の拡張されたオーディオ信号に関するオーディオデータが、例えば音響再生のために提供１３５０される。
【０１５９】
このような方法で、時間可変変調の演算が、デコーダ側でなされる。
【０１６０】
入力オーディオ信号を変調１４２０してパッチを生成する変調器の代替として、例えば、既に前に生成された帯域幅拡張高周波信号を用いることができ、または、パッチ生成器は決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づいて帯域幅拡張高周波信号（パッチ）を生成することができる。
【０１６１】
言い換えれば、低データレートがデコーダ側の低い複雑度より重要である場合、変調器の周波数変調の決定は、デコーダ側でなすこともできる。このため、図９に示されるアルゴリズムは、いくつかの変更のみによってデコーダで実行することができる。オリジナル信号はデコーダでの相互相関の演算に対して利用可能でないので、相関は、オーバーラップ範囲内でオリジナル信号（入力オーディオ信号）とシフトされたオリジナル信号（入力オーディオ信号）の間で算出することができる。例えば、信号は、ゼロとαk、例えば２で割ったαk、３で割ったαk、または４で割ったαk、の間でシフトすることができる。αkは、またｋ番目の帯域端を示し、例えば、α1はコアコーダのクロスオーバー周波数を示す。例えば、これは、エンコーダにおいて、デコーダでと同じ方法で生じる可能性がある。
【０１６２】
エンコーダにおいて、スペクトル形成、ノイズ補正および／または音調補正のためのパラメータを抽出し、デコーダに伝送することができる。
【０１６３】
図１５は、本発明の一実施形態に係る、入力オーディオ信号を用いて出力信号を提供する帯域幅拡張エンコーダ１５００のブロック図を示す。エンコーダ１５００は、図４に示されたエンコーダに対応する。しかしながら、エンコーダ１５００は、オフセット周波数自体に基づくパラメータ指示を有する出力信号１３２を提供しない。それは、電力密度パラメータと、音調補正およびノイズ補正のためのオプションのパラメータを決定し、出力信号１３２へのこれらのパラメータのパラメータ指示を含むことができるだけである。しかしながら、電力密度パラメータは（また、決定されている場合は他のパラメータも）、決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づいて決定される。
【０１６４】
例えば、電力密度パラメータは、入力オーディオ信号１０２と、決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数を有する帯域幅拡張高周波信号との比率を指示することができる。それ故、電力密度パラメータとオプションとして音調補正および／またはノイズ補正のためのパラメータに関係するパラメータ指示は、決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づいている。
【０１６５】
エンコーダ１５００と図４に示されたエンコーダとの更なる差異は、パッチ生成器１１０がデコーダ１４００のパッチ生成器がなすのと同じ方法で帯域幅拡張高周波信号を生成するということである。このように、エンコーダ１５００とデコーダは、同じオフセット周波数を取得することができ、それ故、エンコーダ１５００によって抽出されるパラメータは、デコーダによって生成されるパッチに対して有効である。
【０１６６】
言い換えれば、パッチは、例えば、各時間ステップ、各時間フレーム、時間フレームの部分または時間フレームのグループに対して、変化する遮断周波数によって生成することができる。
【０１６７】
記載されたオーディオ信号の帯域幅の拡張の方法は、エンコーダ側とデコーダ側で、並びにデコーダ側のみで、用いることができる。公知の方法とは対照的に、記載された新規な方法は、オーディオ信号の基本周波数についての正確な情報を必要としない、いわゆる帯域幅のハーモニック拡張を実行することができる。更に、例えば、米国仮特許出願（出願番号ＵＳ６１／０１２５１２９）「 Nagel, S. Disch：オーディオ信号におけるハーモニック帯域幅拡張の装置および方法」に示されたような、位相ボコーダによってなされる、いわゆるハーモニック帯域幅拡張とは対照的に、スペクトルは広がることがなく、それ故、密度も変更することがない。ハーモニーを確実にするために、拡張されたものとベースバンドとの間の相関が実施される。この相関は、演算と記憶の複雑度およびデータレートの要求に依存して、デコーダにおいて並びにエンコーダにおいて算出することができる。
【０１６８】
例えば、帯域幅拡張自体は、振幅変調（ＡＭ）および複数の遅い、単一適応の、時間可変キャリアを有する単側波帯変調（ＳＳＢ）による周波数シフトを用いてなすことができる。付加的なパラメータによる次の後処理は、オリジナル信号のスペクトル包絡およびノイズレベル並びに他の特性を近似することを試みることができる。
【０１６９】
信号の変換のための新規な方法は、低周波領域（ＬＦ）と高周波領域（ＨＦ）の間の、並びに次の高周波領域との間の時間可変遮断周波数ＸＯｖｅｒによるスペクトルのハーモニック補正の延長による単純な複製またはミラー操作、いわゆるパッチのために現れる問題を回避することができる。これらの遮断周波数は、生成されたパッチがオリジナルにおいて存在したような既存のハーモニック・ラスタに可能な限りよくフィットするように選択される。
【０１７０】
図１６は、ベースバンドの単側波帯変調によって３つのパッチを生成することができる、３つの時間可変の振幅および遮断周波数による変調の結果を示す。図１６ａは、時間可変遮断周波数１６１０を用いた帯域幅の拡張された信号のスペクトル線図１６００ａを示す。図１６ｂは、３つのトーンのオーディオ信号のスペクトル線図１６００ｂを図示する。図１８ｂに描かれたスペクトログラムと比較して、ライン１６２０は、有意に不鮮明でない。
【０１７１】
図１７は、その期間の線図１７００による作用効果を図示する。オーディオ信号の第３トーンの電力密度スペクトルは、オリジナル１７１０、一定の遮断周波数を有する１７２０、および可変遮断周波数を有する１７３０として示される。一定の遮断周波数１７２０を用いることとは対照的に、ハーモニック構造は、可変遮断周波数１７３０を用いることによって残る。
【０１７２】
スペクトルのハーモニック延長によって、ベースバンド（コアコーダ）と拡張された帯域の両方の間の、および後続するパッチの間の遷移点における問題は、回避することができる。システムの機能に対する要求条件としてＦ０推定なしで、ハーモニーを妨害することも、過渡的な音響イベントによることもなく、聞き取れるアーチファクトの存在なしで、任意の信号をハーモニック延長することができる。
【０１７３】
本発明に係るいくつかの実施形態は、全部の帯域幅が利用可能でない全てのオーディオアプリケーションに適する方法に関する。例えば、デジタルラジオ、インターネットストリーム、またはオーディオ通信アプリケーションのようなオーディオコンテンツの放送に対して、記載された方法を用いることができる。
【０１７４】
本発明に係る更なる実施形態は、入力オーディオ信号とパラメータ信号に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供するものであって、パラメータ信号がオフセット周波数の指示と電力密度パラメータの指示を備える、帯域幅拡張デコーダに関する。帯域幅拡張デコーダは、パッチ生成器と、結合器と、出力インターフェースを備える。パッチ生成器は、高周波帯域を備える帯域幅拡張高周波信号を生成するように構成され、帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域は、入力オーディオ信号の周波数帯域の周波数シフトに基づいて生成され、周波数シフトは、オフセット周波数に基づき、パッチ生成器は、帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域を、電力密度パラメータの値に等しいまたは電力密度パラメータの逆数値に等しいファクタによって増幅または減衰するように構成される。結合器は、帯域幅拡張高周波信号と入力オーディオ信号を結合し、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を取得するように構成される。出力インターフェースは、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供するように構成される。
【０１７５】
本発明に係るいくつかの更なる実施形態は、前述のような帯域幅拡張デコーダに関し、パッチ生成器は、帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域を、電力密度パラメータの値に等しいまたは電力密度パラメータの逆数値に等しいファクタによって増幅または減衰するように構成され、電力密度パラメータの指示は、入力オーディオ信号によって含まれる。
【０１７６】
本発明はいくつかの実施形態に関して記載されているが、そこにはこの発明のスコープの範囲内にある変更、置換および均等物がある。また、この発明の方法および構成を実施する多くの代替方法があることにも注意すべきである。それ故に、以下に添付される請求の範囲は、本発明の真の趣旨およびスコープの範囲内にあるような全ての変更、置換および均等物を含むものと解釈することが意図される。
【０１７７】
特に、状況に依存して、発明のスキームはソフトウェアにおいて実施することができることも指摘される。対応する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ーシステムと協働することができる電子的に読込可能な制御信号を有するデジタル記憶媒体、特にフロッピー（登録商標）ディスクまたはＣＤ上に実装することができる。一般に、本発明は、このように、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるときに本発明の方法を実行する機械読取可能な媒体に記憶されたプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品においても成立する。言い換えれば、本発明は、このように、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるときに本方法を実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムとしても実現することができる。
【図１】
2014142653.tif 000026
【図２】
2014142653.tif 000027
【図３】
2014142653.tif 000028
【図４】
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【図５】
2014142653.tif 000030
【図６】
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【図７】
2014142653.tif 000032
【図８】
2014142653.tif 000033
【図９ａ】
2014142653.tif 000034
【図９ｂ】
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【図１０】
2014142653.tif 000036
【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
2014142653.tif 000039
【図１３】
2014142653.tif 000040
【図１４】
2014142653.tif 000041
【図１５】
2014142653.tif 000042
【図１６ａ】
2014142653.tif 000043
【図１６ｂ】
2014142653.tif 000044
【図１７】
2014142653.tif 000045
【図１８ａ】
2014142653.tif 000046
【図１８ｂ】
2014142653.tif 000047
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月12日(2014.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力オーディオ信号（１０２）を用いて出力信号（１３２）を提供するオーディオエンコーダ（１００）、(４００)、(１５００)であって、
少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号（１１２）を生成するように構成され、帯域幅拡張高周波信号（１１２）は高周波帯域を備え、前記帯域幅拡張高周波信号（１１２）の高周波帯域は前記入力オーディオ信号（１０２）の低周波帯域に基づいており、異なる帯域幅拡張高周波信号（１１２）が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号（１１２）はそれらの高周波帯域内に異なる周波数を備えている、パッチ生成器（１１０）と、
複数の比較パラメータを算出するように構成され、比較パラメータは、前記入力オーディオ信号（１０２）と生成された帯域幅拡張高周波信号（１１２）の比較に基づいて算出され、複数の比較パラメータの各比較パラメータは、前記入力オーディオ信号（１０２）と生成された帯域幅拡張高周波信号（１１２）の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出され、前記複数の比較パラメータから予め定義された判定基準を満たす比較パラメータを決定するように構成された、比較器（１２０）と、
前記決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づくパラメータ表示を備える出力信号（１３２）を、伝送または記憶のために提供するように構成された、出力インターフェース（１３０）と、
を備え、
前記比較器は、前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の積を伴う前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の相互相関の結果を算出することによって、前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の比較を実行するように構成され、前記算出される比較パラメータは、前記相互相関の結果に基づいており、前記相互相関のパラメータは、前記帯域幅拡張高周波信号のオフセット周波数であり、それ故に前記算出された比較パラメータと関係している、
オーディオエンコーダ。
【請求項２】
前記生成された帯域幅拡張高周波信号（１１２）の高周波帯域の電力密度に基づくパラメータと前記入力オーディオ信号（１０２）の対応する周波数帯域を比較し、電力密度パラメータを取得するように構成されたものであって、前記電力密度パラメータは、前記生成された帯域幅拡張高周波信号（１１２）の高周波帯域と前記入力オーディオ信号（１０２）の対応する周波数帯域の電力密度に基づく比率を示し、前記出力信号（１３２）のパラメータ表示は、前記電力密度パラメータに基づいている、電力密度比較器（４３０）を備えた、請求項１に記載のオーディオエンコーダ。
【請求項３】
入力オーディオ信号（５０２）とパラメータ信号（５０４）に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号（５３２）を提供するものであって、前記パラメータ信号（５０４）は、オフセット周波数の表示と電力密度パラメータの表示を備える、帯域幅拡張デコーダ（５００）、(６００)であって、
高周波帯域を備える帯域幅拡張高周波信号（５１２）を生成するように構成され、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域は、前記入力オーディオ信号（５０２）の周波数帯域の周波数シフトに基づいて生成され、前記周波数シフトは、前記オフセット周波数に基づいており、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域を、前記電力密度パラメータの値に等しいまたは前記電力密度パラメータの逆数値に等しいファクタによってそれぞれ増幅または減衰するように構成された、パッチ生成器（５１０）と、
前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）と前記入力オーディオ信号を結合し、前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号（５３２）を取得するように構成された、結合器（５２０）と、
前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号(５３２)を提供するように構成された、出力インターフェース（５３０）と、
を備え、
前記結合器（５２０）は、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域の一部を無視するように構成され、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域の無視された部分が前記入力オーディオ信号（５０２）の上側遮断周波数より低い周波数を備える、帯域幅拡張デコーダ。
【請求項４】
符号化された入力オーディオ信号（６０２）に基づいて前記入力オーディオ信号（５０２）を生成するように構成されたものであって、一定の上側遮断周波数を有する前記入力オーディオ信号（５０２）を生成する、コアコーダ（６１０）を備え、前記パッチ生成器（５１０）は、前記入力オーディオ信号（５０２）の上側遮断周波数に前記オフセット周波数を加えた周波数に等しい周波数によって前記入力オーディオ信号（５０２）の周波数帯域をシフトすることによって前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域を生成するように構成された、請求項３に記載の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項５】
前記パッチ生成器（５１０）は、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）を、時間ドメインにおいて生成するように構成された、請求項３または４に記載の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項６】
前記パッチ生成器（５１０）は、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）を、単側波帯変調に基づいて生成するように構成された、請求項５に記載の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項７】
入力オーディオ信号（５０２）に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号(５３２)を提供する帯域幅拡張デコーダ（１２００）であって、
入力オーディオ信号（５０２）に基づいて、高周波帯域を備える少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号（１２１２）を生成するように構成され、前記帯域幅拡張高周波信号（１２１２）の高周波帯域の下側遮断周波数は、前記入力オーディオ信号（５０２）の上側遮断周波数より低く、異なる帯域幅拡張高周波信号（１２１２）が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号（１２１２）は、それらの高周波帯域内に異なる周波数を備えている、パッチ生成器（１２１０）と、
複数の比較パラメータを算出するように構成され、比較パラメータは、前記入力オーディオ信号（５０２）と生成された帯域幅拡張高周波信号（１２１２）との比較に基づいて算出され、前記複数の比較パラメータの各比較パラメータは、前記入力オーディオ信号（５０２）と生成された帯域幅拡張高周波信号（１２１２）の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出され、前記複数の比較パラメータから予め定義された判定基準を満たす比較パラメータを決定するように構成された、比較器（１２２０）と、
前記入力オーディオ信号（５０２）と帯域幅拡張高周波信号を結合し、帯域幅の拡張されたオーディオ信号（５３２）を取得するように構成され、前記帯域幅拡張オーディオ信号（５３２）を取得するために用いられる前記帯域幅拡張高周波信号は、前記決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づいている、結合器（１２３０）と、
前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号(５３２)を提供するように構成された、出力インターフェース（１２４０）と、
を備え、
前記比較器は、前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の積を伴う前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の相互相関の結果を算出することによって、前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の比較を実行するように構成され、前記算出される比較パラメータは、前記相互相関の結果に基づいており、前記相互相関のパラメータは、前記帯域幅拡張高周波信号のオフセット周波数であり、それ故に前記算出された比較パラメータと関係している、
帯域幅拡張デコーダ。
【請求項８】
前記パッチ生成器（１２１０）は、前記帯域幅拡張高周波信号（１２１２）の高周波帯域を、電力密度パラメータの値に等しいまたは電力密度パラメータの逆数値に等しいファクタによってそれぞれ増幅または減衰するように構成され、前記電力密度パラメータの表示が、前記入力オーディオ信号（５０２）に含まれている、請求項７に記載の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項９】
時間フレームは複数の時間ステップを備え、各時間フレームは対応するオフセット周波数を備え、時間フレームの各時間ステップに対して時間フレームのオフセット周波数または異なる時間フレームの複数のオフセット周波数を補間し、各時間ステップに対する補間されたオフセット周波数を取得するように構成された、補間手段を備えた、請求項３〜８のいずれかに記載の帯域幅拡張デコーダ。
【請求項１０】
入力オーディオ信号を用いて出力信号を提供する方法（７００）であって、
少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号を生成し、帯域幅拡張高周波信号は高周波帯域を含み、前記帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域は前記入力オーディオ信号の低周波帯域に基づいており、異なる帯域幅拡張高周波信号が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号はそれらの高周波帯域内に異なる周波数を備える、生成するステップ（７１０）と、
複数の比較パラメータを算出し、比較パラメータは前記入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の比較に基づいて算出され、前記複数の比較パラメータの各比較パラメータは前記入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出される、比較パラメータを算出するステップ（７２０）と、
前記複数の比較パラメータから予め定義された判定基準を満たす比較パラメータを決定する、決定するステップ（７３０）と、
前記決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づくパラメータ表示を備える出力信号を、伝送または記憶のために提供する、提供するステップ（７４０）と、
を備え、
前記比較パラメータを算出するステップは、前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の積を伴う前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の相互相関の結果が算出されるように構成され、前記算出される比較パラメータは、前記相互相関の結果に基づいており、前記相互相関のパラメータは、前記帯域幅拡張高周波信号のオフセット周波数であり、それ故に前記算出された比較パラメータと関係している、
方法。
【請求項１１】
入力オーディオ信号とパラメータ信号に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する方法（８００）であって、前記パラメータ信号はオフセット周波数の表示と電力密度パラメータの表示を含み、
高周波帯域を備える帯域幅拡張高周波信号を生成するステップであって、前記帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域は前記入力オーディオ信号の周波数帯域の周波数シフトに基づいて生成され、前記周波数シフトは前記オフセット周波数に基づいている、生成するステップ（８１０）と、
前記帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域を、前記電力密度パラメータの値に等しいまたは前記電力密度パラメータの逆数値に等しいファクタによって増幅または減衰するステップ（８２０）と、
前記帯域幅拡張高周波信号と前記入力オーディオ信号を結合し、帯域幅の拡張されたオーディオ信号を取得する、結合するステップ（８３０）と、
前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供するステップ（８４０）と、
を備え、
前記結合するステップは、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域の一部を無視するように構成され、前記帯域幅拡張高周波信号（５１２）の高周波帯域の無視された部分が前記入力オーディオ信号（５０２）の上側遮断周波数より低い周波数を備える、
方法。
【請求項１２】
入力オーディオ信号に基づいて帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供する方法（１３００）であって、
前記入力オーディオ信号に基づいて高周波帯域を備える少なくとも１つの帯域幅拡張高周波信号を生成するステップであって、前記帯域幅拡張高周波信号の高周波帯域の下側遮断周波数は前記入力オーディオ信号の上側遮断周波数より低く、異なる帯域幅拡張高周波信号が生成される場合、異なる帯域幅拡張高周波信号はそれらの高周波帯域内に異なる周波数を備える、生成するステップ（１３１０）と、
複数の比較パラメータを算出するステップであって、比較パラメータは前記入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張高周波信号の比較に基づいて算出され、前記複数の比較パラメータの各比較パラメータは前記入力オーディオ信号と生成された帯域幅拡張周波数信号の間の異なるオフセット周波数に基づいて算出される、比較パラメータを算出するステップ（１３２０）と、
前記複数の比較パラメータから、予め定義された判定基準を満たす比較パラメータを決定するステップ（１３３０）と、
前記入力オーディオ信号と帯域幅拡張高周波信号を結合し、前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号を取得するステップであって、前記帯域幅の拡張されたオーディオ信号を取得するために用いられる帯域幅拡張高周波信号は前記決定された比較パラメータに対応するオフセット周波数に基づいている、結合するステップ（１３４０）と、
帯域幅の拡張されたオーディオ信号を提供するステップ（１３５０）と、
を備え、
前記比較パラメータを算出するステップは、前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の積を伴う前記入力オーディオ信号と前記生成された帯域幅拡張高周波信号の相互相関の結果が算出されるように構成され、前記算出される比較パラメータは、前記相互相関の結果に基づいており、前記相互相関のパラメータは、前記帯域幅拡張高周波信号のオフセット周波数であり、それ故に前記算出された比較パラメータと関係している、
方法。
【請求項１３】
コンピュータプログラムがコンピュータまたはマイクロコントローラ上で動作するときに、前記コンピュータまたはマイクロコントローラに、前記請求項１０〜１２のいずれかに記載された方法を実行させる、コンピュータプログラム。