УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ

1. Способ, включающий:
генерацию сигнала возбуждения из звукового сигнала, при этом звуковой сигнал содержит множество частотных компонентов;
выделение вектора признаков из звукового сигнала, при этом вектор признаков содержит по меньшей мере один признак компонента в частотной области и по меньшей мере один признак компонента во временной области;
определение по меньшей мере одного параметра формы спектра на основе вектора признаков, при этом по меньшей мере один параметр формы спектра соответствует сигналу поддиапазона, содержащему частотные компоненты, которые принадлежат дополнительному множеству частотных компонентов; и
генерацию сигнала поддиапазона путем фильтрации сигнала возбуждения с помощью банка фильтров и взвешивания фильтрованного сигнала возбуждения с использованием упомянутого по меньшей мере одного параметра формы спектра.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что генерация сигнала возбуждения включает:
генерацию остаточного сигнала путем фильтрации звукового сигнала с использованием инверсного фильтра с линейным предсказанием;
фильтрацию остаточного сигнала с использованием секции постфильтра, содержащей фильтр авторегрессионного скользящего среднего, основанный на фильтре с линейным предсказанием; и
генерацию сигнала возбуждения путем повышающей дискретизации и спектрального свертывания выходного сигнала секции постфильтра.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что секция постфильтра также содержит фильтр спектрального наклона и фильтр гармоник.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что частотные компоненты сигнала поддиапазона распределены согласно психоакустической шкале, содержащей множество перекрывающихся диапазонов, и частотные характеристики банка фильтров соответствуют распределению частотных компонентов сигнала поддиапазона.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что перекрывающиеся диапазоны распределены согласно Mel-шкале, при этом сигнал поддиапазона маскируется с использованием по меньшей мере одной из следующих функций:
треугольной функции маскирования и
трапецеидальной функции маскирования.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что определение по меньшей мере одного параметра формы спектра на основе вектора признаков включает:
использование нейронной сети для определения по меньшей мере одной формы спектра на основе вектора признаков, при этом вектор признаков, выделенный из звукового сигнала, формирует входной целевой вектор для нейронной сети, и нейронная сеть обучается для предоставления параметра формы спектра поддиапазона для входного целевого вектора.
7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что параметр формы спектра представляет собой значение уровня энергии поддиапазона.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что параметр формы спектра представляет собой коэффициент усиления поддиапазона, основанный на значении уровня энергии поддиапазона.
9. Способ по п.7, отличающийся тем, что значение уровня энергии поддиапазона уменьшают, если мощность звукового сигнала достигает оценочного значения уровня шумов в звуковом сигнале.
10. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один признак компонента в частотной области включает по меньшей мере одно из следующего:
группу, состоящую из множества уровней энергии звукового сигнала, при этом каждый из множества уровней энергии звукового сигнала соответствует энергии перекрывающегося диапазона звукового сигнала;
значение, представляющее центроид частотного спектра звукового сигнала; и
значение, представляющее степень равномерности частотного спектра.
11. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один признак компонента во временной области включает по меньшей мере одно из следующего:
индекс градиента, основанный на сумме градиентов в точках звукового сигнала, в которых изменяется направление формы волны звукового сигнала;
отношение энергии кадра звукового сигнала к энергии предшествующего кадра звукового сигнала и
классификация звукового сигнала как активного или неактивного детектором речевой активности.
12. Способ по п.1 или 2, включающий также объединение сигнала поддиапазона со звуковым сигналом для формирования звукового сигнала с расширенной полосой частот.
13. Устройство, содержащее по меньшей мере один процессор и по меньшей мере одну память, в которой хранится компьютерный код, при этом по меньшей мере одна память и компьютерный код сконфигурированы таким образом, чтобы при взаимодействии по меньшей мере с одним процессором устройство выполняло по меньшей мере следующие операции:
генерацию сигнала возбуждения на основе звукового сигнала, при этом звуковой сигнал содержит множество частотных компонентов;
выделение вектора признаков из звукового сигнала, при этом вектор признаков содержит по меньшей мере один признак компонента в частотной области и по меньшей мере один признак компонента во временной области;
определение по меньшей мере одного параметра формы спектра на основе вектора признаков, при этом по меньшей мере один параметр формы спектра соответствует сигналу поддиапазона, содержащему частотные компоненты, которые принадлежат дополнительному множеству частотных компонентов; и
генерацию сигнала поддиапазона путем фильтрации сигнала возбуждения с помощью банка фильтров и взвешивания отфильтрованного сигнала возбуждения с использованием по меньшей мере одного параметра формы спектра.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что по меньшей мере одна память и компьютерный код, сконфигурированные таким образом, чтобы при взаимодействии по меньшей мере с одним процессором устройство выполняло по меньшей мере генерацию сигнала возбуждения, также сконфигурированы для выполнения следующих операций:
генерация остаточного сигнала путем фильтрации звукового сигнала с использованием инверсного фильтра с линейным предсказанием;
фильтрация остаточного сигнала с использованием секции постфильтра, содержащей фильтр авторегрессионного скользящего среднего, основанный на фильтре с линейным предсказанием; и
генерация сигнала возбуждения путем повышающей дискретизации и спектрального свертывания выходного сигнала секции постфильтра.
15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что секция постфильтра также содержит фильтр спектрального наклона и фильтр гармоник.
16. Устройство по любому из пп.13-15, отличающееся тем, что частотные компоненты сигнала поддиапазона распределены согласно психоакустической шкале, разбитой на множество перекрывающихся диапазонов, и частотные характеристики банка фильтров соответствуют распределению частотных компонентов сигнала поддиапазона.
17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что перекрывающиеся диапазоны распределяются согласно Mel-шкале, при этом сигнал поддиапазона маскируется с использованием треугольной функции маскирования и/или трапецеидальной функции маскирования.
18. Устройство по любому из пп.13-15, отличающееся тем, что по меньшей мере одна память и компьютерный код, сконфигурированные таким образом, чтобы при взаимодействии по меньшей мере с одним процессором устройство выполняло по меньшей мере определение по меньшей мере одного параметра формы спектра на основе вектора признаков, также сконфигурированы для выполнения следующего:
использование нейронной сети для определения по меньшей мере одной формы спектра на основе вектора признаков, при этом вектор признаков, выделенный из звукового сигнала, формирует входной целевой вектор для нейронной сети, и нейронная сеть обучается для предоставления параметра формы спектра поддиапазона для входного целевого вектора.
19. Устройство по любому из пп.13-15, отличающееся тем, что параметр формы спектра представляет собой значение уровня энергии поддиапазона.
20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что параметр формы спектра представляет собой коэффициент усиления поддиапазона, основанный на значении уровня энергии поддиапазона.
21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что значение уровня энергии поддиапазона ослабляется, если мощность звукового сигнала достигает оценочного значения уровня шумов в звуковом сигнале.
22. Устройство по любому из пп.13-15, отличающееся тем, что по меньшей мере один признак компонента в частотной области в векторе признаков включает по меньшей мере одно из следующего:
группу, состоящую из множества уровней энергии звукового сигнала, при этом каждый из множества уровней энергии звукового сигнала соответствует энергии перекрывающегося диапазона звукового сигнала;
значение, представляющее центроид спектра в частотной области звукового сигнала; и
значение, представляющее степень равномерности спектра в частотной области.
23. Устройство по любому из пп.13-15, отличающееся тем, что по меньшей мере один признак компонента во временной области в векторе признаков включает по меньшей мере одно из следующего:
индекс градиента, основанный на сумме градиентов в точках звукового сигнала, в которых изменяется направление формы волны звукового сигнала;
отношение энергии кадра звукового сигнала к энергии предшествующего кадра звукового сигнала и
классификация звукового сигнала как активного или неактивного детектором речевой активности.
24. Устройство по любому из пп.13-15, отличающееся тем, что по меньшей мере одна память и компьютерный код также сконфигурированы для
объединения сигнала поддиапазона со звуковым сигналом для формирования звукового сигнала с расширенной полосой частот.
25. Машиночитаемый носитель, на котором хранится программный код, при этом указанный код, исполняемый процессором, реализует способ по любому из пп.1-12.