УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ ГАРМОНИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ НА ОСНОВЕ БЛОКА ПОДДИАПАЗОНОВ

1. Система, сконфигурированная для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала, где система включает:
- блок (101) анализирующих фильтров, сконфигурированный для создания сигнала анализируемого поддиапазона из входного сигнала; где сигнал анализируемого поддиапазона включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, каждое из которых имеет фазу и амплитуду;
- модуль (102) обработки поддиапазонов, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона из сигнала анализируемого поддиапазона с использованием коэффициента Q преобразования поддиапазона и коэффициента S растягивания поддиапазона; по меньшей мере, один из коэффициентов, Q или S, больше единицы; где модуль (102) обработки поддиапазонов включает:
- экстрактор (201) блоков, сконфигурированный для
- извлечения кадра, состоящего из L входных дискретных значений, из ряда комплекснозначных анализируемых дискретных значений; длина кадра L больше единицы; и
- применения величины скачка блока из р дискретных значений к ряду анализируемых поддиапазонов перед извлечением следующего кадра, состоящего из L дискретных значений; таким образом, генерируется набор кадров, состоящих из входных дискретных значений;
- модуль (202) нелинейной обработки кадров, сконфигурированный для определения кадра, состоящего из обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из входных дискретных значений, путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра:
- фазы обрабатываемого дискретного значения - путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения; и
- амплитуды обрабатываемого дискретного значения - на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды предварительно определяемого входного дискретного значения; и
- модуль (204) наложения и сложения, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений; и
- блок (103) синтезирующих фильтров, сконфигурированный для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из сигнала синтезируемого поддиапазона.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок (101) анализирующих фильтров представляет собой один из следующих блоков фильтров: блок квадратурных зеркальных фильтров, оконное дискретное преобразование Фурье или вейвлетное преобразование; и где блок (103) синтезирующих фильтров представляет собой соответствующий блок обратных фильтров или соответствующее обратное преобразование.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что
- блок (101) анализирующих фильтров представляет собой 64-точечный блок квадратурных зеркальных фильтров; и
- блок (103) синтезирующих фильтров представляет собой 64-точечный блок обратных квадратурных зеркальных фильтров.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что
- блок (101) анализирующих фильтров применяет к входному сигналу шаг анализа по времени ;
- блок (101) анализирующих фильтров имеет разнос анализируемых частот ;
- блок (101) анализирующих фильтров содержит количество N анализируемых поддиапазонов, N>1, где n - индекс анализируемого поддиапазона, ;
- анализируемый поддиапазон из числа N анализируемых поддиапазонов связан с одной из полос частот входного сигнала;
- блок (103) синтезирующих фильтров применяет к сигналу синтезируемого поддиапазона шаг синтеза по времени ;
- блок (103) синтезирующих фильтров имеет разнос синтезируемых частот ;
- блок (103) синтезирующих фильтров содержит количество М синтезируемых поддиапазонов, М>1, где m - индекс синтезируемого поддиапазона, ; и
- синтезируемый поддиапазон из числа М синтезируемых поддиапазонов связан с одной из полос частот растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала.
5. Система по п.4, отличающаяся тем, что
- система сконфигурирована для генерирования сигнала, который является растянутым во времени с коэффициентом физического растягивания во времени  и/или преобразованным по частоте с коэффициентом физического преобразования частоты ;
- коэффициент растягивания поддиапазона имеет вид ;
- коэффициент преобразования поддиапазона имеет вид ; и
- индекс n анализируемого поддиапазона, связанный с сигналом анализируемого поддиапазона, и индекс m синтезируемого поддиапазона, связанный с сигналом синтезируемого поддиапазона, связаны .
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что экстрактор (201) блоков сконфигурирован для понижающей дискретизации ряда анализируемых дискретных значений с коэффициентом Q преобразования поддиапазона.
7. Система по п.1, отличающаяся тем, что экстрактор (201) блоков сконфигурирован для интерполяции двух или большего количества анализируемых дискретных значений для вывода входного дискретного значения.
8. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль (202) нелинейной обработки кадров сконфигурирован для определения амплитуды обрабатываемого дискретного значения как среднего значения амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды предварительно определяемого входного дискретного значения.
9. Система по п.8, отличающаяся тем, что модуль (202) нелинейной обработки кадров сконфигурирован для определения амплитуды обрабатываемого дискретного значения как геометрического среднего значения амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды предварительно определяемого входного дискретного значения.
10. Система по п.9, отличающаяся тем, что геометрическое среднее значение определяется как амплитуда соответствующего входного дискретного значения, возведенная в степень , умноженная на амплитуду предварительно определяемого входного дискретного значения, возведенную в степень , где параметр геометрического взвешивания амплитуды .
11. Система по п.10, отличающаяся тем, что параметр геометрического взвешивания амплитуды  является функцией коэффициента Q преобразования поддиапазона и коэффициента S растягивания поддиапазона.
12. Система по п.11, отличающаяся тем, что параметр геометрического взвешивания амплитуды .
13. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что модуль (202) нелинейной обработки кадров сконфигурирован для определения фазы обрабатываемого дискретного значения путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения на величину сдвига фазы, которая основывается на предварительно определяемом входном дискретном значении из кадра, состоящего из входных дискретных значений, коэффициента Q преобразования и коэффициента S растягивания поддиапазона.
14. Система по п.13, отличающаяся тем, что величина сдвига фазы основывается на предварительно определяемом входном дискретном значении, умноженном на .
15. Система по п.14, отличающаяся тем, что величина сдвига фазы имеет вид предварительно определяемого входного дискретного значения, умноженного на , плюс параметр коррекции фазы .
16. Система по п.15, отличающаяся тем, что параметр  коррекции фазы определяется экспериментально для ряда входных сигналов, имеющих конкретные акустические свойства.
17. Система по п.1, отличающаяся тем, что предварительно определяемое входное дискретное значение одинаково для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра.
18. Система по п.1, отличающаяся тем, что предварительно определяемым входным дискретным значением является центральное дискретное значение кадра, состоящего из входных дискретных значений.
19. Система по п.1, где модуль (204) наложения и сложения применяет к последовательным кадрам обрабатываемых дискретных значений величину скачка, которая равна величине р скачка блока, умноженной на коэффициент S растягивания поддиапазона.
20. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль (102) обработки поддиапазонов также содержит:
- модуль (203) обработки методом окна, расположенный в восходящем направлении относительно модуля (204) наложения и сложения и сконфигурированный для применения оконной функции к кадру, состоящему из обрабатываемых дискретных значений.
21. Система по п.20, отличающаяся тем, что оконная функция имеет длину, которая соответствует длине кадра L; и где оконная функция представляет собой одну из следующих функций:
- окно Гаусса;
- косинусное окно;
- окно вида приподнятый косинус;
- окно Хэмминга;
- окно Ханна;
- прямоугольное окно;
- окно Бартлетта;
- окно Блекмана.
22. Система по одному из пп.20 или 21, отличающаяся тем, что оконная функция включает ряд дискретных значений оконной функции; и где наложенные и сложенные дискретные значения оконной функции из ряда оконных функций, сдвинутые на величину скачка Sp, создают набор дискретных значений с, в значительной мере, постоянным значением К.
23. Система по п.1, отличающаяся тем, что
- блок (101) анализирующих фильтров сконфигурирован для генерирования ряда сигналов анализируемых поддиапазонов;
- модуль (102) обработки поддиапазонов сконфигурирован для определения ряда сигналов синтезируемых поддиапазонов из ряда сигналов анализируемых поддиапазонов; и
- блок (103) синтезирующих фильтров сконфигурирован для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из ряда сигналов синтезируемых поддиапазонов.
24. Система по п.1, отличающаяся тем, что также включает модуль приема управляющих данных, сконфигурированный для приема управляющих данных (104), отражающих мгновенные акустические свойства входного сигнала; где модуль (102) обработки поддиапазонов сконфигурирован для определения сигнала синтезируемого поддиапазона с учетом управляющих данных (104).
25. Система по п.24, отличающаяся тем, что экстрактор (102) блоков сконфигурирован для задания длины кадра L в соответствии с управляющими данными (104).
26. Система по п.25, отличающаяся тем, что
- малая длина L кадра устанавливается, если управляющие данные (104) отражают кратковременный непериодический сигнал; и
- большая длина L кадра устанавливается, если управляющие данные (104) отражают стационарный сигнал.
27. Система по одному из пп.24-26, отличающаяся тем, что также включает:
- классификатор сигналов, сконфигурированный для анализа мгновенных акустических свойств входного сигнала и для задания управляющих данных (104), отражающих мгновенные акустические свойства.
28. Система по пп.1-5, отличающаяся тем, что
- блок (101) анализирующих фильтров сконфигурирован для создания сигнала второго анализируемого поддиапазона из входного сигнала; где сигнал второго анализируемого поддиапазона
- связан с иной полосой частот входного сигнала, чем сигнал анализируемого поддиапазона; и
- включает ряд комплекснозначных вторых анализируемых дискретных значений;
- модуль (102) обработки поддиапазонов также включает
- второй экстрактор (301-2) блоков, сконфигурированный для извлечения набора вторых входных дискретных значений путем применения величины скачка р блока к ряду вторых анализируемых дискретных значений; где каждое второе входное дискретное значение соответствует кадру, состоящему из входных дискретных значений;
- второй модуль (302) нелинейной обработки кадров, сконфигурированный для определения кадра, состоящего из вторых обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из входных дискретных значений, и из соответствующего второго входного дискретного значения путем определения для каждого второго обрабатываемого дискретного значения кадра:
- фазы второго обрабатываемого дискретного значения - путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения на величину сдвига фазы, которая основывается на соответствующем втором входном дискретном значении, коэффициенте Q преобразования и коэффициенте S растягивания поддиапазона;
- амплитуды второго обрабатываемого дискретного значения - на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды соответствующего второго входного дискретного значения.
29. Система по п.28, отличающаяся тем, что
- если  имеет целочисленное значение n, то сигнал синтезируемого поддиапазона определяется на основе кадра, состоящего из обрабатываемых дискретных значений; и
- если  имеет нецелочисленное значение, и n - ближайшее целочисленное значение, то сигнал синтезируемого поддиапазона определяется на основе кадра состоящего из обрабатываемых вторых дискретных значений; где сигнал второго анализируемого поддиапазона связан с индексом анализируемого поддиапазона n+1 или n-1.
30. Система, сконфигурированная для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала, где система включает:
- модуль приема управляющих данных, сконфигурированный для приема управляющих данных (104), отражающих мгновенные акустические свойства входного сигнала;
- блок (101) анализирующих фильтров, сконфигурированный для создания сигнала анализируемого поддиапазона из входного сигнала; где сигнал анализируемого поддиапазона включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, каждое из которых имеет фазу и амплитуду;
- модуль (102) обработки поддиапазонов, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона из сигнала анализируемого поддиапазона с использованием коэффициента Q преобразования поддиапазона, коэффициента S растягивания поддиапазона и управляющих данных (104); по меньшей мере, один из коэффициентов, Q или S, больше единицы; где модуль (102) обработки поддиапазонов включает
- экстрактор (201) блоков, сконфигурированный для
- извлечения кадра, состоящего из L входных дискретных значений, из ряда комплекснозначных анализируемых дискретных значений; длина L кадра больше единицы; где экстрактор (201) блоков сконфигурирован для задания длины кадра L в соответствии с управляющими данными (104); и
- применение величины скачка блока из р дискретных значений к ряду анализируемых поддиапазонов перед извлечением следующего кадра, состоящего из L дискретных значений; таким образом, генерируется набор кадров, состоящих из входных дискретных значений;
- модуль (202) нелинейной обработки кадров, сконфигурированный для определения кадра, состоящего из обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из входных дискретных значений, путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра:
- фазы обрабатываемого дискретного значения - путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения; и
- амплитуды обрабатываемого дискретного значения - на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения; и
- модуль (204) наложения и сложения, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений; и
- блок (103) синтезирующих фильтров, сконфигурированный для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из сигнала синтезируемого поддиапазона.
31. Система, сконфигурированная для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала, где система включает:
- блок (101) анализирующих фильтров, сконфигурированный для создания первого и второго сигналов анализируемых поддиапазонов из входного сигнала; где каждый из сигналов анализируемых поддиапазонов, первый и второй, включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, именуемых, соответственно, первыми и вторыми анализируемыми дискретными значениями, где каждое анализируемое дискретное значение имеет фазу и амплитуду;
- модуль (102) обработки поддиапазонов, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона из первого и второго сигналов анализируемых поддиапазонов с использованием коэффициента Q преобразования поддиапазона и коэффициента S растягивания поддиапазона; по меньшей мере, один из коэффициентов, Q или S, больше единицы; где модуль (102) обработки поддиапазонов включает
- первый экстрактор (301-1) блоков, сконфигурированный для
- извлечения кадра, состоящего из L первых входных дискретных значений, из ряда первых анализируемых дискретных значений; длина L кадра больше единицы; и
- применение величины скачка блока из р дискретных значений к ряду первых анализируемых дискретных значений перед извлечением следующего кадра, состоящего из L первых входных дискретных значений; таким образом, генерируется набор кадров первых входных дискретных значений;
- второй экстрактор (301-2) блоков, сконфигурированный для извлечения набора вторых входных дискретных значений путем применения величины скачка блока р к ряду вторых анализируемых дискретных значений; где каждое второе входное дискретное значение соответствует кадру, состоящему из первых входных дискретных значений;
- модуль (302) нелинейной обработки кадров, сконфигурированный для определения кадра, состоящего из обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из первых входных дискретных значений, и из соответствующего второго входного дискретного значения, путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра:
- фазы обрабатываемого дискретного значения - путем сдвига фазы соответствующего первого входного дискретного значения; и
- амплитуды обрабатываемого дискретного значения - на основе амплитуды соответствующего первого входного дискретного значения и амплитуды соответствующего второго входного дискретного значения; и
- модуль (204) наложения и сложения, сконфигурированный для определения сигнала синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений; где модуль (204) наложения и сложения применят величину скачка к последовательным кадрам, состоящим из обрабатываемых дискретных значений, где величина скачка равна величине скачка блока р, умноженной на коэффициент S растягивания поддиапазона; и
- блок (103) синтезирующих фильтров, сконфигурированный для генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из сигнала синтезируемого поддиапазона.
32. Система по п.31, отличающаяся тем, что модуль (302) нелинейной обработки кадров сконфигурирован для определения фазы обрабатываемого дискретного значения путем сдвига фазы соответствующего первого входного дискретного значения на величину сдвига фазы, которая основывается на соответствующем втором входном дискретном значении, коэффициенте Q преобразования и коэффициенте S растягивания поддиапазона.
33. Система по пп.31 и 32, отличающаяся тем, что также включает
- ряд модулей (503-2, 603-3, 603-4) обработки поддиапазонов, где каждый из модулей (503-2, 603-3, 603-4) обработки поддиапазонов сконфигурирован для определения промежуточного сигнала синтезируемого поддиапазона с использованием отличающегося коэффициента Q преобразования поддиапазона и/или коэффициента S растягивания поддиапазона; и
- модуль (504) слияния, расположенный в нисходящем направлении относительно ряда модулей (503-2, 603-3, 603-4) обработки поддиапазонов и в восходящем направлении относительно блока (103) синтезирующих фильтров, сконфигурированный для слияния соответствующих промежуточных сигналов синтезируемых поддиапазонов в сигнал синтезируемого поддиапазона.
34. Система по п.33, отличающаяся тем, что также включает:
- базовый декодер (401), расположенный в восходящем направлении относительно блока (101) анализирующих фильтров, сконфигурированный для декодирования битового потока во входной сигнал; и
- модуль (404) HFR-обработки, расположенный в нисходящем направлении относительно модуля (504) слияния и в восходящем направлении относительно блока (103) синтезирующих фильтров, сконфигурированный для применения информации спектральных полос, полученной из битового потока, к сигналу синтезируемого поддиапазона.
35. Внешнее устройство, предназначенное для декодирования принимаемого сигнала, включающего, по меньшей мере, низкочастотную составляющую звукового сигнала, где внешнее устройство включает:
- систему по одному из пп.1-34, предназначенную для генерирования высокочастотной составляющей звукового сигнала из низкочастотной составляющей звукового сигнала.
36. Способ генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала, где способ включает этапы, на которых:
- создают сигнал анализируемого поддиапазона из входного сигнала; где сигнал анализируемого поддиапазона включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, каждое из которых имеет фазу и амплитуду;
- извлекают кадр, состоящий из L входных дискретных значений, из ряда комплекснозначных анализируемых дискретных значений; длина L кадра больше единицы;
- применяют величину скачка блока из р дискретных значений к ряду анализируемых дискретных значений перед извлечением следующего кадра, состоящего из L дискретных значений; таким образом, генерируется набор кадров, состоящих из входных дискретных значений;
- определяют кадр, состоящий из обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из входных дискретных значений, путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра:
- фазы обрабатываемого дискретного значения - путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения; и
- амплитуды обрабатываемого дискретного значения - на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения и амплитуды предварительно определяемого входного дискретного значения;
- определяют сигнал синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений; и
- генерируют растянутый во времени и/или преобразованный по частоте сигнал из сигнала синтезируемого поддиапазона.
37. Способ генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала, где способ включает этапы, на которых:
- осуществляют прием управляющих данных (104), отражающих мгновенные акустические свойства входного сигнала;
- создают сигнал анализируемого поддиапазона из входного сигнала; где сигнал анализируемого поддиапазона включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, каждое из которых имеет фазу и амплитуду;
- извлекают кадр, состоящий из L входных дискретных значений, из ряда комплекснозначных анализируемых дискретных значений; длина L кадра больше единицы; где длина L кадра задается в соответствии с управляющими данными (104);
- применяют величину скачка блока из р дискретных значений к ряду анализируемых поддиапазонов перед извлечением следующего кадра, состоящего из L дискретных значений; таким образом, генерируется набор кадров, состоящих из входных дискретных значений;
- определяют кадр, состоящий из обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из входных дискретных значений, путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра:
- фазы обрабатываемого дискретного значения - путем сдвига фазы соответствующего входного дискретного значения; и
- амплитуды обрабатываемого дискретного значения - на основе амплитуды соответствующего входного дискретного значения;
- определяют сигнал синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений; и
- генерируют растянутый во времени и/или преобразованный по частоте сигнал из сигнала синтезируемого поддиапазона.
38. Способ генерирования растянутого во времени и/или преобразованного по частоте сигнала из входного сигнала, где способ включает этапы, на которых:
- создают первый и второй сигналы анализируемых поддиапазонов из входного сигнала; где каждый из сигналов анализируемых поддиапазонов, первый и второй, включает ряд комплекснозначных анализируемых дискретных значений, именуемых, соответственно, первыми и вторыми анализируемыми дискретными значениями, где каждое анализируемое дискретное значение имеет фазу и амплитуду;
- извлекают кадр, состоящий из L первых входных дискретных значений, из ряда первых анализируемых дискретных значений; длина кадра L больше единицы;
- применяют величину скачка блока из р дискретных значений к ряду первых анализируемых дискретных значений перед извлечением следующего кадра, состоящего из L первых входных дискретных значений; таким образом, генерируется набор кадров первых входных дискретных значений;
- извлекают набор вторых входных дискретных значений путем применения величины скачка блока р к ряду вторых анализируемых дискретных значений; где каждое второе входное дискретное значение соответствует кадру, состоящему из первых входных дискретных значений;
- определяют кадр, состоящий из обрабатываемых дискретных значений, из кадра, состоящего из первых входных дискретных значений, и из соответствующего второго входного дискретного значения путем определения для каждого обрабатываемого дискретного значения кадра:
- фазы обрабатываемого дискретного значения - путем сдвига фазы соответствующего первого входного дискретного значения; и
- амплитуды обрабатываемого дискретного значения на основе амплитуды соответствующего первого входного дискретного значения и амплитуды соответствующего второго входного дискретного значения;
- определяют сигнал синтезируемого поддиапазона путем наложения и сложения дискретных значений из набора кадров, состоящих из обрабатываемых дискретных значений; и
- генерируют растянутый во времени и/или преобразованный по частоте сигнал из сигнала синтезируемого поддиапазона.