УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ, УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЕКОДИРОВАНИЯ И ПРОГРАММА

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается устройства и способа кодирования, устройства и способа декодирования и программы и, более конкретно, касается устройства и способа кодирования, устройства и способа декодирования и программы, которые позволяют воспроизводить музыкальные сигналы с высоким качеством звучания путем расширения диапазона частот.

Уровень техники

В последние годы развивается услуга распространения музыкальных данных по сети Интернет или подобным образом. При этой услуге распространения музыки закодированные данные, полученные кодированием музыкальных сигналов, распространяют в качестве музыкальных данных. Основной технологией кодирования музыкальных сигналов стала технология, в которой снижена скорость передачи данных при таком одновременном уменьшении объема файла с закодированными данными, чтобы загрузка этого файла не занимала много времени.

Подобные технологии кодирования музыкальных сигналов можно грубо разделить на такие технологии кодирования, как MP3 (MPEG (Группа экспертов по кинематографии) Audio Layer 3) (международные стандарты ISO/IEC 11172-3) и так далее, и такие технологии кодирования, как НЕ-ААС (высокоэффективное усовершенствованное аудиокодирование MPEG4) (международные стандарты ISO/IEC 14496-3) и так далее.

В технологиях кодирования, представленных MP3, из музыкальных сигналов удаляют компоненты сигнала в диапазоне высоких частот (далее называются высокими частотами), в котором частоты больше или равны 15 кГц и которые практически неразличимы человеческим ухом, и кодируют компоненты сигнала оставшегося диапазона низких частот (далее называются низкими частотами). Такие технологии кодирования будем называть технологиями кодирования с удалением высоких частот. В технологии кодирования с удалением высоких частот объем файла с закодированными данными может быть уменьшен. Тем не менее, человеческое ухо может слабо ощущать звук высокой частоты и, соответственно, во время выработки и вывода звука из музыкальных сигналов после декодирования полученных закодированных данных может ощущаться такое ухудшение качества звука, как потеря ощущения присутствия (исходный звук обладает таким свойством) или звук может казаться приглушенным.

С другой стороны в технологиях кодирования, представленных НЕ-ААС, из высокочастотных компонентов сигнала извлекают характерную информацию и кодируют ее вместе с низкочастотными компонентами сигнала. Далее такие технологии кодирования будем называть технологиями кодирования характеристик высоких частот. В таких технологиях кодирования характеристик высоких частот в качестве информации, касающейся высокочастотных компонентов сигнала, кодируют только характерную информацию высокочастотных компонентов сигнала и, соответственно, может быть улучшена эффективность кодирования при подавлении ухудшения качества звука.

При декодировании данных, закодированных с помощью таких технологий кодирования характеристик высоких частот, декодируют низкочастотные компоненты сигнала и характерную информацию, а высокочастотные компоненты сигнала вырабатывают из низкочастотных компонентов сигнала и характерной информации после декодирования. Таким образом, технологией расширения диапазона далее будем называть технологию, направленную на расширение диапазона частот низкочастотных компонентов сигнала путем выработки высокочастотных компонентов сигнала из низкочастотных компонентов сигнала.

В качестве одного применения технологии расширения диапазона приведем последующую обработку после декодирования закодированных данных, выполняемую в соответствии с упомянутой выше технологией кодирования с удалением высоких частот. При этой последующей обработке высокочастотные компоненты сигнала, потерянные при кодировании, вырабатывают из низкочастотных компонентов сигнала после декодирования, тем самым расширяют диапазон частот низкочастотных компонентов сигнала (смотри Документ 1, относящийся к патентной литературе). Заметим, что технологию расширения диапазона частот, соответствующую Документу 1, относящемуся к патентной литературе, здесь будем называть технологией расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе.

При технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе, устройство в качестве входного сигнала берет низкочастотные компоненты сигнала после декодирования, оценивает спектр мощности высоких частот (далее называемый, при необходимости, частотной огибающей высоких частот) из спектра мощности входных сигналов и вырабатывает высокочастотные компоненты сигнала, имеющие частотную огибающую высоких частот, полученную из низкочастотных компонентов сигнала.

На фиг.1 показан пример спектра мощности низких частот после декодирования, который служит в качестве входного сигнала, и оценка частотной огибающей для высоких частот.

На фиг.1 по вертикальной оси откладывают логарифм мощности, а по горизонтальной оси откладывают частоты.

Устройство определяет диапазон низкочастотного конца высокочастотных компонентов сигнала (далее называется диапазоном начала расширения) по информации о типе способа кодирования, относящегося к входному сигналу, частоте взятия отсчетов, скорости передачи данных и так далее (далее называется дополнительной информацией). Далее устройство делит входной сигнал, служащий в качестве низкочастотных компонентов сигнала, на несколько сигналов поддиапазонов. После деления устройство получает среднее для каждой группы, касающейся направления мощности во времени (далее называем мощностью группы) для каждого из нескольких сигналов поддиапазонов деления, то есть нескольких сигналов поддиапазонов на стороне более низкой частоты относительно диапазона начала расширения (далее называется просто стороной низких частот). Как показано на фиг.1, в качестве начала устройство берет в качестве мощности точку со средней мощностью группы для каждого из нескольких сигналов поддиапазонов на стороне низких частот, а в качестве частоты - частоту нижнего конца диапазона начала расширения. Устройство осуществляет оценку с помощью первичной прямой линии с заданным наклоном, проходящей через начало и являющейся частотной огибающей на стороне более высокой частоты относительно диапазона начала расширения (далее называется просто стороной высоких частот). Заметим, что пользователь может регулировать позицию, касающуюся направления мощности начала отсчета. Устройство вырабатывает каждый из нескольких сигналов поддиапазонов на стороне высоких частот из нескольких сигналов поддиапазонов на стороне низких частот с тем, чтобы получить оценку частотной огибающей на стороне высоких частот. Устройство складывает выработанные несколько сигналов поддиапазонов на стороне высоких частот для получения высокочастотных компонентов сигнала и дополнительно прибавляет к ним низкочастотные компоненты сигнала и подает результат на выход. Таким образом, музыкальные сигналы после расширения частотного диапазона приближаются к исходным музыкальным сигналам. Соответственно, музыкальные сигналы могут быть воспроизведены с высоким качеством звучания.

Упомянутая выше технология расширения диапазона, соответствующая Документу 1, относящемуся к патентной литературе, обладает свойством, заключающимся в том, что для различных технологий кодирования с удалением высоких частот и закодированных данных с различными скоростями передачи данных может быть расширен диапазон частот для музыкальных сигналов после декодирования закодированных данных.

Список цитируемой литературы

Патентная литература

Документ 1, относящийся к патентной литературе: Не рассмотренная публикация заявки на японский патент №2008-139844

Раскрытие изобретения

Техническая задача

Тем не менее, для технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе, возможно улучшение, связанное с тем, что оценка частотной огибающей на стороне высоких частот становится первичной прямой линией с заданным наклоном, то есть с тем, что зафиксирована форма частотной огибающей.

Более конкретно, спектры мощностей музыкальных сигналов обладают разными формами, и в зависимости от типов музыкальных сигналов существует много случаев, сильно отличающихся от частотной огибающей на стороне высоких частот, которую получили при оценке с помощью технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе.

На фиг.2 показан пример исходного спектра мощности музыкального сигнала ударной природы (музыкальный сигнал с ударом), сопровождающийся быстрым изменением во времени, таким как однократный сильный удар по барабану.

Заметим, что на фиг.2 также показана частотная огибающая на стороне высоких частот, полученная оценкой с помощью технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе, из компонентов музыкального сигнала на стороне низких частот служащего входным сигналом.

Как показано на фиг.2 исходный спектр мощности на стороне высоких частот музыкального сигнала с ударом в общем является плоским.

С другой стороны оценка частотной огибающей на стороне высоких частот обладает заданным отрицательным наклоном и, соответственно, даже при регулировке мощности в начале, которое близко к исходному спектру мощности, при увеличении частоты увеличивается расхождение с исходным спектром мощности.

Таким образом, при технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, относящемуся к патентной литературе, в соответствии с оценкой частотной огибающей на стороне высоких частот исходная частотная огибающая на стороне высоких частот не может быть воспроизведена с высокой точностью. В результате этого во время выработки и подачи на выход музыкального сигнала после расширения диапазона частот теряется чистота звука по сравнению с исходным звуком с точки зрения слышимости.

Также при упомянутой выше технологии кодирования характеристик высоких частот, такой как НЕ-ААС или подобной, хотя в качестве кодируемой характерной информации используют частотную огибающую на стороне высоких частот требуется, чтобы на стороне декодирования частотная огибающая на стороне высоких частот воспроизводилась с высокой точностью.

Настоящее изобретение выполнено в свете таких ситуаций и позволяет воспроизводить музыкальные сигналы с высоким качеством звучания с помощью расширения диапазона частот.

Решение задачи

Устройство кодирования, соответствующее первому аспекту настоящего изобретения, содержит: средство деления на поддиапазоны, выполненное с возможностью деления входного сигнала на множество поддиапазонов и для выработки сигнала поддиапазона низких частот, состоящего из множества поддиапазонов на стороне низких частот, и сигнала поддиапазона высоких частот, состоящего из множества поддиапазонов на стороне высоких частот; средство вычисления характеристической величины, выполненное с возможностью вычисления характеристической величины, которая представляет характеристики входного сигнала, на основе по меньшей мере сигнала поддиапазона низких частот и/или входного сигнала; средство сглаживания, выполненное с возможностью осуществления сглаживания характеристической величины; средство вычисления псевдомощности поддиапазона высоких частот, выполненное с возможностью вычисления псевдомощности поддиапазона высоких частот, являющейся значением оценки мощности сигнала поддиапазона высоких частот, на основе сглаженной характеристической величины и заданного коэффициента; средство выбора, выполненное с возможностью вычисления мощности поддиапазона высоких частот, являющейся мощностью сигнала поддиапазона высоких частот, по сигналу поддиапазона высоких частот и сравнения мощности поддиапазона высоких частот и псевдомощности поддиапазона высоких частот для выбора одного из множества коэффициентов; средство кодирования высоких частот, выполненное с возможностью кодирования информации о коэффициенте для получения выбранного коэффициента и информации о сглаживании, относящейся к сглаживанию, для выработки кодированных данных высоких частот; средство кодирования низких частот, выполненное с возможностью кодирования низкочастотного сигнала, являющегося сигналом низких частот входного сигнала, для выработки кодированных данных низких частот; и средство мультиплексирования, выполненное с возможностью мультиплексирования кодированных данных низких частот и кодированных данных высоких частот для получения выходной кодовой строки.

Средство сглаживания может выполнять сглаживание характеристической величины путем осуществления усреднения с взвешиванием характеристической величины для заданного количества последовательных кадров входного сигнала.

Информация о сглаживании может быть информацией, указывающей количество кадров, используемых для усреднения с взвешиванием, и/или вес, используемый для усреднения с взвешиванием.

Устройство кодирования может содержать средство определения параметра, выполненное с возможностью определения количества кадров, используемого для усреднения с взвешиванием, и/или веса, используемого для усреднения с взвешиванием, на основе сигнала поддиапазона высоких частот.

Коэффициент может быть выработан путем нахождения с помощью характеристической величины и мощности поддиапазона высоких частот, полученных для контрольного широкополосного сигнала, в качестве независимой и зависимой переменных.

Контрольный широкополосный сигнал может быть сигналом, получаемый кодированием заданного сигнала в соответствии со способом кодирования и алгоритмом кодирования и декодированием закодированного заданного сигнала; при этом коэффициент вырабатывается путем нахождения с использованием контрольного широкополосного сигнала для каждого из множества различных способов кодирования и алгоритмов кодирования.

Способ кодирования или программа, который соответствуют первому аспекту настоящего изобретения, включает в себя следующие этапы: делят входной сигнал на множество поддиапазонов и вырабатывают сигнал поддиапазона низких частот, состоящий из множества поддиапазонов на стороне низких частот, и сигнал поддиапазона высоких частот, состоящий из множества поддиапазонов на стороне высоких частот; вычисляют характеристическую величину, которая представляет характеристики входного сигнала на основе сигнала поддиапазона низких частот и/или входного сигнала; подвергают характеристическую величину сглаживанию; вычисляют псевдомощность поддиапазона высоких частот, являющуюся значением оценки мощности сигнала поддиапазона высоких частот, на основе сглаженной характеристической величины и заданного коэффициента; вычисляют мощность поддиапазона высоких частот, являющейся мощностью сигнала поддиапазона высоких частот, по сигналу поддиапазона высоких частот, и сравнивают мощность поддиапазона высоких частот и псевдомощность поддиапазона высоких частот для выбора одного из множества коэффициентов; кодируют информацию о коэффициенте для получения выбранного коэффициента, и информацию о сглаживании, относящуюся к сглаживанию, для выработки кодированных данных высоких частот; кодируют низкочастотный сигнал, являющийся сигналом низких частот входного сигнала, для выработки кодированных данных низких частот; и мультиплексируют кодированные данные низких частот и кодированные данные высоких частот для получения выходной кодовой строки.

В первом аспекте настоящего изобретения входной сигнал делят на несколько поддиапазонов и вырабатывают сигнал поддиапазона низких частот, состоящий из множества поддиапазонов на стороне низких частот, и сигнал поддиапазона высоких частот, состоящий из множества поддиапазонов на стороне высоких частот; вычисляют характеристическую величину, представляющую характеристики входного сигнала, на основе сигнала поддиапазона низких частот и/или входного сигнала; характеристическую величину подвергают сглаживанию, вычисляют псевдомощность поддиапазона высоких частот, являющуюся значением оценки мощности сигнала поддиапазона высоких частот, вычисляют на основе сглаженной характеристической величины и заданного коэффициента; вычисляют мощность поддиапазона высоких частот, являющуюся мощностью сигнала поддиапазона высоких частот, по сигналу поддиапазона высоких частот, сравнивают мощность поддиапазона высоких частот и псевдомощность поддиапазона высоких частот для выбора одного из множества коэффициентов; кодируют информацию о коэффициенте для получения выбранного коэффициента и информацию о сглаживании, относящуюся к указанному сглаживанию, для выработки кодированных данных высоких частот; кодируют низкочастотный сигнал, являющийся сигналом низких частот входного сигнала, для выработки кодированных данных низких частот; и мультиплексируют кодированные данные низких частот и кодированные данные высоких частот для получения выходной кодовой строки.

Устройство декодирования, соответствующее второму аспекту настоящего изобретения, содержит: средство демультиплексирования, выполненное с возможностью демультиплексирования входных кодированных данных в кодированные данные низких частот, информацию о коэффициенте для получения коэффициента и информацию о сглаживании, относящуюся к сглаживанию; средство декодирования низких частот, выполненное с возможностью декодирования кодированных данных низких частот для выработки низкочастотного сигнала; средство деления на поддиапазоны, выполненное с возможностью деления низкочастотного сигнала на множество поддиапазонов для выработки сигнала поддиапазона низких частот для каждого из поддиапазонов; средство вычисления характеристической величины, выполненное с возможностью вычисления характеристической величины на основе сигналов поддиапазонов низких частот; средство сглаживания, выполненное с возможностью осуществления сглаживания характеристической величины на основе информации о сглаживании; и средство выработки, выполненное с возможностью выработки высокочастотного сигнала на основе коэффициента, получаемого из информации о коэффициенте характеристической величины, подвергнутой сглаживанию, и сигналов поддиапазонов низких частот.

Средство сглаживания может выполнять сглаживание характеристической величины путем осуществления усреднения с взвешиванием характеристической величины для заданного количества последовательных кадров низкочастотного сигнала.

Информация о сглаживании может быть информацией, указывающей количество кадров, используемых для усреднения с взвешиванием, и/или вес, используемый для усреднения с взвешиванием.

Средство выработки может содержать средство вычисления мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, выполненное с возможностью вычисления мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, являющейся значением оценки мощности поддиапазона, составляющего высокочастотный сигнал, на основе сглаженной характеристической величины и указанного коэффициента; и средство выработки высокочастотного сигнала, выполненное с возможностью выработки высокочастотного сигнала на основе мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и сигнала поддиапазона низких частот.

Коэффициент может быть выработан путем обучения с помощью характеристической величины, полученной из контрольного широкополосного сигнала, и мощности того же поддиапазона, что и поддиапазон, составляющий высокочастотный сигнал контрольного широкополосного сигнала, в качестве независимой переменной и зависимой переменной.

Контрольный широкополосный сигнал может быть сигналом, получаемым кодированием заданного сигнала в соответствии с заданным способом кодирования и алгоритмом кодирования и декодированием закодированного заданного сигнала; при этом коэффициент вырабатывают путем обучения с использованием контрольного широкополосного сигнала для каждого из множества различных способов кодирования и алгоритмов кодирования.

Способ декодирования или программа, который соответствуют второму аспекту настоящего изобретения, включает в себя этапы, на которых: демультиплексируют входные кодированные данные в кодированные данные низких частот, информацию о коэффициенте для получения коэффициента и информацию о сглаживании, относящуюся к сглаживанию; декодируют кодированные данные низких частот для выработки низкочастотного сигнала; делят низкочастотный сигнал на множество поддиапазонов для выработки сигнала поддиапазона низких частот для каждого из поддиапазонов; вычисляют характеристическую величину на основе сигналов поддиапазонов низких частот; осуществляют сглаживание характеристической величины на основе информации о сглаживании; и вырабатывают высокочастотный сигнал на основе коэффициента, полученного из информации о коэффициенте характеристической величины, подвергнутой сглаживанию, и сигналов поддиапазонов низких частот.

Для второго аспекта настоящего изобретения входные кодированные данные демультиплексируют в кодированные данные низких частот, информацию о коэффициенте для получения коэффициента и информацию о сглаживании, относящуюся к сглаживанию, закодированные данные низких частот декодируют для выработки низкочастотного сигнала, низкочастотный сигнал делят на множество поддиапазонов для выработки сигнала поддиапазона низких частот для каждого из поддиапазонов, характеристическую величину вычисляют на основе сигналов поддиапазонов низких частот, характеристическую величину сглаживают на основе информации о сглаживании, и высокочастотный сигнал вырабатывают на основе коэффициента, полученного из информации о коэффициенте характеристической величины, подвергнутой сглаживанию, и сигналов поддиапазонов низких частот.

Полезные результаты изобретения В соответствии с первым и вторым аспектами настоящего изобретения с помощью расширения диапазона частот музыкальные сигналы можно воспроизводить с более высоким качеством звучания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид, показывающий пример спектра мощности низких частот после декодирования, который служит в качестве входного сигнала, и оценку частотной огибающей высоких частот;

фиг.2 - вид, показывающий пример исходного спектра мощности музыкального сигнала с ударом, сопровождающегося быстрым изменением во времени;

фиг.3 - вид, показывающий структурную схему, иллюстрирующую пример функциональной структуры устройства расширения диапазона частот в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - вид, показывающий блок-схему, описывающую процесс расширения диапазона частот, осуществляемый устройством расширения диапазона частот с фиг.3;

фиг.5 - вид, показывающий спектр мощности сигнала, подаваемого на вход устройства расширения диапазона частот с фиг.3, и расположения полосовых фильтров на оси частот;

фиг.6 - вид, показывающий пример частотной характеристики в голосовом участке и оценку спектра мощности высоких частот;

фиг.7 - вид, показывающий пример спектра мощности сигнала, подаваемого на вход устройства расширения диапазона частот с фиг.3;

фиг.8 - вид, показывающий пример спектра мощности после подъема входного сигнала с фиг.7;

фиг.9 - вид, показывающий пример функциональной структуры устройства нахождения коэффициентов, приспособленного для осуществления нахождения коэффициента, используемого схемой выработки высокочастотного сигнала из устройства расширения диапазона частот с фиг.3;

фиг.10 - вид, показывающий блок-схему, описывающую пример процесса нахождения коэффициентов, осуществляемого устройством нахождения коэффициентов с фиг.9;

фиг.11 - вид, показывающий структурную схему, иллюстрирующую пример функциональной структуры устройства кодирования в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.12 - вид, показывающий блок-схему, описывающую пример процесса кодирования, осуществляемого устройством кодирования с фиг.11;

фиг.13 - вид, показывающий структурную схему, иллюстрирующую пример функциональной структуры устройства декодирования в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.14 - вид, показывающий блок-схему, описывающую пример процесса декодирования, осуществляемого устройством декодирования с фиг.13;

фиг.15 - вид, показывающий структурную схему, иллюстрирующую пример функциональной структуры устройства нахождения коэффициентов, приспособленного для осуществления нахождения типового вектора, используемого схемой кодирования высоких частот устройства кодирования с фиг.11 и коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, используемого схемой декодирования высоких частот устройства декодирования с фиг.13;

фиг.16 - вид, показывающий блок-схему, описывающую пример процесса нахождения коэффициентов, осуществляемого устройством нахождения коэффициентов с фиг.15;

фиг.17 - вид, показывающий пример кодовой строки, которую подает на выход устройство кодирования с фиг.11;

фиг.18 - вид, показывающий пример функциональной структуры устройства кодирования;

фиг.19 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования; фиг.20 - вид, показывающий пример функциональной структуры устройства декодирования;

фиг.21 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс декодирования;

фиг.22 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования; фиг.23 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс декодирования;

фиг.24 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг.25 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг.26 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг.27 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг.28 - вид, показывающий пример структуры процесса нахождения коэффициентов;

фиг.29 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс нахождения коэффициентов;

фиг.30 - вид, показывающий пример функциональной структуры устройства кодирования;

фиг.31 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс кодирования;

фиг.32 - вид, показывающий пример функциональной структуры устройства декодирования;

фиг.33 - вид, показывающий блок-схему, иллюстрирующую процесс декодирования;

фиг.34 - вид, показывающий пример структуры аппаратного обеспечения компьютера, который с использованием программы осуществляет обработку, в которой использовано настоящее изобретение.

Описание вариантов осуществления изобретения

Далее со ссылками на чертежи будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Заметим, что описание будет приведено в следующем порядке.

1. Первый вариант осуществления изобретения (случай применения настоящего изобретения к устройству расширения диапазона частот)

2. Второй вариант осуществления изобретения (случай применения настоящего изобретения к устройству кодирования и устройству декодирования)

3. Третий вариант осуществления изобретения (случай, когда индекс коэффициента содержится в закодированных данных высоких частот)

4. Четвертый вариант осуществления изобретения (случай, когда индекс коэффициента и псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот содержатся в закодированных данных высоких частот)

5. Пятый вариант осуществления изобретения (случай выбора индекса коэффициента с использованием значения оценки)

6. Шестой вариант осуществления изобретения (случай совместного использования части коэффициентов)

7. Седьмой вариант осуществления изобретения (случай, когда характеристическую величину подвергают сглаживанию)

1. Первый вариант осуществления изобретения

В первом варианте осуществления изобретения низкочастотные компоненты сигнала после декодирования и получаемые путем декодирования данных, закодированных с использованием технология кодирования с удалением высоких частот, подвергают обработке с целью расширения диапазона частот (далее называем процессом расширения диапазона частот).

Пример функциональной структуры устройства расширения диапазона частот

На фиг.3 показан пример функциональной структуры устройства расширения диапазона частот, в котором применено настоящее изобретение.

Устройство 10 расширения диапазона частот в качестве входного сигнала берет низкочастотный компонент сигнала после декодирования и подвергает этот входной сигнал процессу расширения диапазона частот и в качестве выходного сигнала подает сигнал, полученный в результате процесса расширения диапазона частот.

Устройство 10 расширения диапазона частот содержит фильтр 11 низких частот, схему 12 задержки, полосовые фильтры 13, схему 14 вычисления величин характеристики, схему 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот, схему 16 выработки высокочастотного сигнала, фильтр 17 высоких частот и сумматор 18 сигналов.

Фильтр 11 низких частот фильтрует входной сигнал с заданной частотой среза и в качестве сигнала после фильтрования подает на схему 12 задержки низкочастотный компонент сигнала, который является компонентом сигнала низкой частоты.

Для синхронизации времени сложения низкочастотного компонента сигнала из фильтра 11 низких частот и описываемого ниже высокочастотного компонента сигнала схема 12 задержки задерживает низкочастотный компонент сигнала на фиксированное время задержки и подает на сумматор 18 сигналов.

Полосовые фильтры 13 содержат полосовые фильтры 13-1-13-N, которые обладают разными полосами пропускания. Из входных сигналов полосовой фильтр 13-i (1≤i≤N) пропускает сигнал заданной полосы пропускания и подает его в качестве одного из нескольких сигналов поддиапазонов на схему 14 вычисления величин характеристики и схему 16 выработки высокочастотного сигнала.

Схема 14 вычисления величин характеристики вычисляет одну или несколько величин характеристик с использованием, по меньшей мере, любого из нескольких сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 13 или входного сигнала и подает результат на схему 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот. Здесь величина характеристики представляет собой информацию, представляющую характеристики сигнала как входного сигнала.

Схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот для каждого поддиапазона высоких частот вычисляет значение оценки мощности поддиапазона высоких частот, которая является мощностью сигнала поддиапазона высоких частот, что делается на основе одной или нескольких величин характеристики из схемы 14 вычисления величин характеристики и подает результаты на схему 16 выработки высокочастотного сигнала.

Схема 16 выработки высокочастотного сигнала вырабатывает высокочастотный компонент сигнала, который является высокочастотным компонентом сигнала на основе нескольких сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 13 и нескольких значений оценок мощностей поддиапазонов высоких частот из схемы 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот и подает результат на фильтр 17 высоких частот.

Фильтр 17 высоких частот подвергает высокочастотный компонент сигнала из схемы 16 выработки высокочастотного сигнала фильтрации с частотой среза, соответствующей частоте среза фильтра 11 низких частот и подает результат на сумматор 18 сигналов.

Сумматор 18 сигналов складывает низкочастотный компонент сигнала из схемы 12 задержки и высокочастотный компонент сигнала из фильтра 17 высоких частот и подает результат на выход в качестве выходного сигнала.

Заметим, что при структуре с фиг.3 для получения сигнала поддиапазона применены полосовые фильтры 13, но это не является единственным возможным вариантом, например, может быть применен фильтр деления диапазона, как описано в Документе 1, который относится к патентной литературе.

Также, аналогично, при структуре с фиг.3 для соединения сигналов поддиапазонов применен сумматор 18 сигналов, но это не является единственным возможным вариантом, например, может быть применен фильтр соединения диапазонов, как описано в Документе 1, который относится к патентной литературе.

Процесс расширения диапазона частот для устройства расширения диапазона частот

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.4 будет описан процесс расширения диапазона частот, выполняемый устройством расширения диапазона частот с фиг.3.

На этапе S1 фильтр 11 низких частот подвергает входной сигнал фильтрации с заданной частотой среза и подает низкочастотный компонент сигнала, служащий в качестве сигнала после фильтрации, на схему 12 задержки.

Фильтр 11 низких частот может установить в качестве частоты среза произвольную частоту, но в рассматриваемом варианте осуществления изобретения в качестве описанного ниже диапазона начала расширения взят заданный диапазон и частоту среза устанавливают соответствующей частоте нижнего конца диапазона начала расширения. Соответственно в качестве сигнала после фильтрации фильтр 11 низких частот подает на схему 12 задержки низкочастотный компонент сигнала, который является компонентом сигнала более низкой частоты относительно диапазона начала расширения.

Также фильтр 11 низких частот может в качестве частоты среза, соответствующей технологии кодирования с удалением высоких частот для входного сигнала, установить оптимальную частоту и может установить параметры кодирования, такие как скорость передачи данных, и так далее. В качестве параметров кодирования может быть использована, например, дополнительная информация, используемая в технологии расширения диапазона, соответствующей Документу 1, который относится к патентной литературе.

На этапе S2 схема 12 задержки задерживает низкочастотный компонент сигнала из фильтра 11 низких частот на заданное время задержки и подает его на сумматор 18 сигналов.

На этапе S3 полосовые фильтры 13 (полосовые фильтры 13-1-13-N) делят входной сигнал на несколько сигналов поддиапазонов и подают каждый из нескольких сигналов поддиапазонов после деления на схему 14 вычисления величин характеристики и схему 16 выработки высокочастотного сигнала. Заметим, что подробности процесса, направленного на деление входного сигнала и осуществляемого полосовыми фильтрами 13, будут описаны ниже.

На этапе S4 схема 14 вычисления величин характеристики вычисляет одну или несколько величин характеристики с использованием, по меньшей мере, нескольких сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 13 и входного сигнала и подает результат на схему 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот. Заметим, что подробности процесса, направленного на вычисление величин характеристики и осуществляемого схемой 14 вычисления величин характеристики, будут описаны ниже.

На этапе S5 схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет несколько значений оценок мощностей поддиапазонов высоких частот на основе одной или нескольких величин характеристики из схемы 14 вычисления величин характеристики и подает результаты на схему 16 выработки высокочастотного сигнала. Заметим, что подробности процесса вычисления значений оценок мощностей поддиапазонов высоких частот, которую осуществляет схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот, будут описаны ниже.

На этапе S6 схема 16 выработки высокочастотного сигнала вырабатывает высокочастотный компонент сигнала на основе нескольких сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 13 и нескольких значений оценок мощностей поддиапазонов высоких частот из схемы 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот и подает результат на фильтр 17 высоких частот. Упомянутый здесь высокочастотный компонент сигнала является компонентом сигнала, частота которого выше диапазона начала расширения. Заметим, что подробности процесса выработки высокочастотного компонента сигнала, осуществляемого схемой 16 выработки высокочастотного сигнала, будут описаны ниже.

На этапе S7 фильтр 17 высоких частот подвергает высокочастотный компонент сигнала из схемы 16 выработки высокочастотного сигнала фильтрации, тем самым удаляет такой шум, как накладывающиеся компоненты низкой частоты, содержащийся в высокочастотном компоненте сигнала и подает результат на сумматор 18 сигналов.

На этапе S8 сумматор 18 сигналов складывает низкочастотный компонент сигнала из схемы 12 задержки и высокочастотный компонент сигнала из фильтра 17 высоких частот и подает результат на выход в качестве выходного сигнала.

В соответствии с упомянутым выше процессом диапазон частот может быть расширен для низкочастотного компонента сигнала после декодирования.

Далее будут описаны подробности каждого из процессов с этапов S3-S6 блок-схемы с фиг.4.

Подробности обработки полосовым фильтром

Сначала будут описаны подробности обработки полосовым фильтром 13 на этапе S3 из блок-схемы на фиг.4.

Заметим, что для удобства описания далее количество N полосовых фильтров 13 будет считаться равным 4.

Например, один из 16 поддиапазонов, полученных путем равномерного деления частоты Найквиста входного сигнала на 16, берется в качестве диапазона начала расширения, четыре поддиапазона из 16 поддиапазонов, частоты которых меньше диапазона начала расширения, берутся в качестве полос пропускания полосовых фильтров 13-01-13-4 соответственно.

На фиг.5 на оси частоты показаны расположения полос пропускания полосовых фильтров 13-1-13-4 соответственно.

Как показано на фиг.5, если мы скажем о диапазонах частот (поддиапазонах), которые ниже диапазона начала расширения, индекс первого поддиапазона, начиная с высокой частоты, равен sb, индекс второго поддиапазона равен sb-1, и индекс первого поддиапазона равен sb-(I-1), полосовые фильтры 13-1-13-4, обозначение для поддиапазонов, частота которых меньше диапазона начала расширения, индексы поддиапазонов равны sb - sb-3 в качестве полос пропускания соответственно.

Заметим, что в рассматриваемом варианте осуществления изобретения полосы пропускания полосовых фильтров 13-1-13-4 представляют собой заданные четыре поддиапазона из 16 поддиапазонов, полученных равномерным делением частоты Найквиста входного сигнала на 16, но этот вариант не является единственно возможным и соответственно могут быть предусмотрены заданные четыре поддиапазона из 256 поддиапазонов, полученных соответственно равномерным делением частоты Найквиста входного сигнала на 256. Также полосы пропускания полосовых фильтров 13-1-13-4 могут отличаться.

Подробности обработки, осуществляемой схемой вычисления величин характеристики

Далее будут описаны подробности обработки, осуществляемой схемой 14 вычисления величин характеристики на этапе S4 блок-схемы с фиг.4.

С использованием, по меньшей мере, одного любого из нескольких сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 13 и входного сигнала схема 14 вычисления величин характеристики вычисляет одну или несколько величин характеристики, которые будет использовать схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот при вычислении значения оценки мощности поддиапазона высоких частот.

Более конкретно, схема 14 вычисления величин характеристики в качестве характеристической величины вычисляет по четырем сигналам поддиапазонов из полосовых фильтров 13 мощность сигнала поддиапазона (мощность поддиапазона (далее также называется мощностью поддиапазона низких частот)) для каждого поддиапазона и подает результаты на схему 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот.

Более конкретно, схема 14 вычисления величин характеристики с использованием следующего выражения (1) получает мощность power(ib,J) поддиапазона низких частот в определенном заданном временном кадре J из четырех сигналов x(ib,n) поддиапазонов, полученных из полосовых фильтров 13. Здесь ib является индексом поддиапазона, а п является индексом дискретного времени. Теперь скажем, что количество отсчетов в одном кадре равно FSIZE и мощность представлена в децибелах.

Математическое выражение 1

Таким образом, мощность power(ib,J) поддиапазона низких частот, полученную схемой 14 вычисления величин характеристики, в качестве характеристической величины подают на схему 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот.

Подробности обработки, осуществляемой схемой оценки мощностей поддиапазонов высоких частот

Далее будут описаны подробности обработки, осуществляемой схемой 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот на этапе S5 блок-схемы с фиг.4.

Схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот на основе четырех мощностей поддиапазонов, поданных из схемы 14 вычисления величин характеристики вычисляет значение оценки мощности поддиапазона (мощности поддиапазона высоких частот) для диапазона, который будут расширять (диапазон расширения частот), поддиапазона, индекс которого равен sb+1 (диапазон начала расширения), и далее.

Более конкретно, если скажем индекс поддиапазона наибольших частот диапазона расширения частот равен eb, схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот оценивает (eb-sb) мощностей поддиапазонов, индексы которых равны от sb+1 до eb.

Значение power_est(ib,J) оценки мощности поддиапазона, индекс которого равен ib, в диапазоне расширения частот представлено, например, следующим выражением (2), при этом при вычислениях используют четыре мощности power(ib,J) поддиапазонов, поданных из схемы 14 вычисления величин характеристики. Математическое выражение 2

Здесь в выражении (2) коэффициенты A_ib(kb) и B_ib являются коэффициентами, имеющими различные значения для каждого поддиапазона ib. Скажем, что коэффициенты A_ib(kb) и B_ib являются коэффициентами, которые нужно установить так, чтобы получить подходящее значение для различных входных сигналов. Также в соответствии с изменением в поддиапазоне sb, коэффициенты A_ib(kb) и B_ib также изменяют до оптимальных значений. Заметим, что ниже будет описано получение коэффициентов A_ib(kb) и B_ib.

В выражении (2), хотя значение оценки мощности поддиапазона высоких частот вычисляют с помощью первичной линейной связи с использованием каждой мощности нескольких сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 13, этот вариант не является единственно возможным, и вычисления могут проводиться с использованием, например, линейной связи нескольких мощностей поддиапазонов низких частот нескольких кадров до или после временного кадра J или вычисления могут проводиться с использованием нелинейной функции.

Таким образом, значение оценки мощности поддиапазона высоких частот, вычисленное схемой 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот, подают на схему 16 выработки высокочастотного сигнала.

Подробности обработки, осуществляемой схемой выработки высокочастотного сигнала

Далее будут описаны подробности обработки, осуществляемой схемой 16 выработки высокочастотного сигнала на этапе S6 блок-схемы с фиг.4.

Схема 16 выработки высокочастотного сигнала на основе упомянутого выше выражения (1) вычисляет мощность power(ib,J) поддиапазона низких частот для каждого поддиапазона из нескольких сигналов поддиапазонов, полученных из полосовых фильтров 13. Схема 16 выработки высокочастотного сигнала получает коэффициент G(ib,J) усиления с помощью следующего выражения (3) с использованием вычисленных нескольких мощностей power(ib,J) поддиапазона низких частот и значения оценки powerest(ib,J) мощности поддиапазона высоких частот, вычисленного на основе упомянутого выше выражения (2) схемой 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот.

Математическое выражение 3

Здесь в выражении (3) через sb_map(ib) обозначен поддиапазон источника при отображении в случае, когда поддиапазон ib взят в качестве поддиапазона назначения при отображении и вычисляется с помощью следующего выражения (4).

Математическое выражение 4

Заметим, что в выражении (4) INT(a) является функцией отбрасывания цифр после десятичной запятой в числе а.

Далее схема 16 выработки высокочастотного сигнала с использованием выражения (5) вычисляет сигнал x2(ib,n) поддиапазона после регулировки усиления, что делается путем умножения выхода полосовых фильтров 13 на коэффициент G(ib,J) усиления, полученный с помощью выражения (3).

Математическое выражение 5

Далее, схема 16 выработки высокочастотного сигнала вычисляет сигнал x3(ib,n) поддиапазона после регулировки усиления и косинусного преобразования сигнала x2(ib,n) поддиапазона после регулировки усиления, что делается путем осуществления косинусоидальной модуляции от частоты, соответствующей нижнему концу частоты поддиапазона, индекс которого равен sb-3, до частоты, соответствующей верхнему концу частоты поддиапазона, индекс которого равен sb.

Математическое выражение 6

Заметим, что в выражении (6)π является константой. Это выражение (6) означает, что каждый из сигналов x2(ib,n) поддиапазонов после регулировки усиления сдвигают до частоты на стороне высоких частот на четыре диапазона.

Схема 16 выработки высокочастотного сигнала с помощью следующего выражения (7) вычисляет высокочастотный компонент x_high(n) сигнала из сигналов x3(ib,n) поддиапазонов после регулировки усиления и сдвига на сторону высоких частот.

Математическое выражение 7

Таким образом, в соответствии со схемой 16 выработки высокочастотного сигнала, вырабатывают высокочастотные компоненты сигнала на основе четырех мощностей поддиапазонов низких частот, вычисленных на основе четырех сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 13, и значения оценки мощности поддиапазона высоких частот из схемы 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот и подают результаты на фильтр 17 высоких частот.

В соответствии с упомянутой выше обработкой, что касается входного сигнала, полученного после декодирования закодированных данных с помощью технологии кодирования с удалением высоких частот, мощности поддиапазонов низких частот, вычисленные по нескольким сигналам поддиапазонов, берутся в качестве величин характеристики и на основе этих и подходящим образом установленных коэффициентов вычисляют значение оценки мощности поддиапазона высоких частот и приспосабливающимся образом вырабатывают высокочастотный компонент сигнала по мощностям поддиапазонов низких частот и, соответственно мощности поддиапазонов в диапазоне расширения частот могут быть оценены с высокой точностью, а музыкальные сигналы могут быть воспроизведены с более высоким качеством звучания.

Хотя описание выполнено для примера, в котором схема 14 вычисления величин характеристики в качестве величин характеристики вычисляет только мощности поддиапазонов низких частот по нескольким сигналам поддиапазонов, в этом случае мощность поддиапазона в диапазоне расширения частот можно оценить с высокой точностью в зависимости от типов входного сигнала.

Следовательно, схема 14 вычисления величин характеристики также вычисляет характеристическую величину, обладающей сильной корреляцией с тем, как выводить мощность звука в диапазоне расширения частот, тем самым позволяя осуществлять с более высокой точностью оценку мощности поддиапазона в диапазоне расширения частот в схеме 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот.

Другой пример характеристической величины, вычисленных схемой вычисления величин характеристики

На фиг.6 показан пример частотной характеристики голосового участка, который является участком, где голос занимает большую часть в определенном входном сигнале, и спектр мощности высоких частот, полученный путем вычисления только мощностей поддиапазонов низких частот в качестве величин характеристики для оценки мощности поддиапазона высоких частот.

Как показано на фиг.6 для частотной характеристики голосового участка оценка спектра мощности высоких частот часто расположена над спектром мощности высоких частот исходного сигнала. Неестественные ощущения, касающиеся голоса поющего человека, легко слышатся человеческим ухом и, соответственно, для голосового участка необходимо осуществлять оценку мощности поддиапазона высоких частот с особенно высокой точностью.

Также, как показано на фиг.6, для частотной характеристики голосового участка часто существует участок большого углубления от 4,9 кГц до 11,025 кГц.

Следовательно, далее будет описываться пример, в котором в качестве характеристической величины для оценки мощности поддиапазона высоких частот для голосового участка применяется углубление от 4,9 кГц до 11,025 кГц в области частот. Далее характеристическую величину, указывающей на это углубление, будем называть впадиной.

Далее будет описан примеры вычисления впадины dip(J) во временном кадре J.

Сначала из входного сигнала сигналы в 2048 участках отсчетов, содержащиеся в нескольких кадрах до и после и включая временной кадр J, подвергаются 2048-точечному FFT (быстрое преобразование Фурье) с целью вычисления коэффициентов на оси частот. Абсолютные значения вычисленных коэффициентов подвергаются преобразованию в децибелы с целью получения спектров мощностей.

На фиг.7 показан пример таким образом полученных спектров мощностей. Здесь для удаления тонких компонентов спектров мощностей осуществляют процесс подъема, при котором удаляют, например, компоненты с частотой 1,3 кГц и менее. В соответствии с процессом подъема каждая размерность спектров мощностей берется в качестве временного ряда и подвергается воздействию фильтра низких частот с целью осуществления фильтрации, при которой могут быть сглажены тонкие компоненты пика спектра.

На фиг.8 показан пример спектра мощности входного сигнала после подъема. Для спектра мощности после подъема, показанного на фиг.8, разница между минимальным и максимальным значениями спектра мощности, которые содержатся в диапазоне от 4,9 кГц до 11,025 кГц, берется в качестве впадины dip(J).

Таким образом, вычисляют характеристическую величину, которая обладает сильной корреляцией с мощностью поддиапазона в диапазоне расширения частот. Заметим, что пример вычисления впадины dip(J) не ограничивается упомянутой выше технологией и может быть использована другая технология.

Далее будет описан другой пример вычисления характеристической величины, обладающей сильной корреляцией с мощностью поддиапазона в диапазоне расширения частот.

Еще один пример вычисления характеристической величины, вычисленной схемой вычисления величин характеристики

При определенном входном сигнале с частотной характеристикой участка с ударом, который является участком, содержащим музыкальный сигнал с ударом, как описано со ссылкой на фиг.2, спектр мощности на стороне высоких частот часто в целом является плоским. При технологии вычисления в качестве величин характеристики только мощностей поддиапазонов низких частот, мощность поддиапазона для диапазона расширения частот оценивают без использования характеристической величины, представляющей временное отклонение, специфичное для входного сигнала, содержащего участок с ударом, и, соответственно, трудно с высокой точностью оценить мощность поддиапазона в целом плоского диапазона расширения частот с участком с ударом.

Следовательно, далее будет описываться пример, в котором в качестве характеристической величины для оценки мощности поддиапазона высоких частот для участка с ударом применяют временное отклонение мощности поддиапазона низких частот.

Временное отклонение powera(J) мощности поддиапазона низких частот в определенном временное кадре J получают, например, с помощью следующего выражения (8).

Математическое выражение 8

В соответствии с выражением (8) временное отклонение powerd(J) мощности поддиапазона низких частот представляет собой отношение суммы четырех мощностей поддиапазонов низких частот во временном кадре J и суммы четырех мощностей поддиапазонов низких частот во временном кадре (J-1), который является кадром, предшествующим временному кадру J, и чем больше это значение, тем больше временное отклонение мощности между кадрами, то есть можно считать, что сигнал, содержащийся во временном кадре J, имеет природу удара.

Также при сравнении статистически среднего спектра мощности, показанного на фиг.1 и спектра мощности участка с ударом (музыкальный сигнал с ударом), показанного на фиг.2, спектр мощности участка с ударом увеличивается направо на средней частоте. Для участков с ударом такая частотная характеристика часто имеет место.

Следовательно, далее будет описан пример, в котором в качестве характеристической величины, используемой для оценки мощности поддиапазона высоких частот для участка с ударом, применяют наклон в средней частоте этого участка.

Наклон slope (J) средней частоты в определенном временном кадре J получают, например, с помощью следующего выражения (9).

Математическое выражение 9

В выражении (9) коэффициент w(ib) является весовым коэффициентом, отрегулированным так, чтобы придавать некоторый вес мощности поддиапазона высоких частот. В соответствии с выражением (9) наклон slope (J) представляет собой отношение суммы четырех мощностей поддиапазонов низких частот, взвешенных для высоких частот, и суммы четырех мощностей поддиапазонов низких частот. Например, в случае, когда четыре мощности поддиапазонов низких частот стали мощностью поддиапазона средних частот, когда спектр мощности средних частот поднимается в направлении направо вверх, параметр slope (J) имеет большое значение, а когда спектр мощности средних частот падает в направлении направо вниз, параметр slope (J) имеет малое значение.

Также наклон для средней частоты часто сильно отклоняется до и после участка с ударом и, соответственно, временное отклонение slope_d(J) наклона, представленное следующим выражением (10), может быть взято в качестве характеристической величины, используемой для оценки мощности поддиапазона высоких частот участка с ударом.

Математическое выражение 10

Также, аналогично, временное отклонение dip_d(J) упомянутого выше параметра dip(J), представленное следующим выражением (11), может быть взято в качестве характеристической величины, используемой для оценки мощности поддиапазона высоких частот для участка с ударом.

Математическое выражение 11

В соответствии с упомянутой выше технологией вычисляют характеристическую величину, обладающей сильной корреляцией с мощностью поддиапазона диапазона расширения частот и, соответственно, с более высокой точностью схемой 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот может быть осуществлена оценка мощности поддиапазона диапазона расширения частот.

Хотя описание было сделано для примера, в котором вычисляют характеристическую величину с сильной корреляцией с мощностью поддиапазона диапазона расширения частот, далее будет описан пример, в котором мощность поддиапазона высоких частот оценивают с использованием таким образом вычисленной характеристической величины.

Подробности обработки, осуществляемой схемой оценки мощностей поддиапазонов высоких частот

Далее будет описан пример, в котором мощность поддиапазона высоких частот оценивают с использованием впадины и мощностей поддиапазонов низких частот, описанных со ссылками на фиг.8, в качестве величин характеристики.

Более конкретно на этапе S4 блок-схемы с фиг.4 в качестве величин характеристики схема 14 вычисления величин характеристики вычисляет мощность поддиапазона низких частот и впадину по четырем сигналам поддиапазонов для каждого поддиапазона из полосовых фильтров 13 и подает результаты на схему 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот.

На этапе S5 схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет значение оценки мощности поддиапазона высоких частот на основе четырех мощностей поддиапазонов низких частот и впадину, полученных из схемы 14 вычисления величин характеристики.

Здесь для мощностей поддиапазонов и впадины отличается область (масштаб) значения и, соответственно, схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет следующее преобразование, например, значения впадины.

Схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет мощность поддиапазона наиболее высоких частот из четырех мощностей поддиапазонов низких частот и значение впадины, имеющих отношение к большому количеству входных сигналов, и заранее получает среднее значение и стандартное отклонение, касающееся перечисленного. Теперь скажем, что среднее значение мощностей поддиапазонов равно powerave, стандартное отклонение мощностей поддиапазонов равно power_std, среднее значение для впадины равно dipave и стандартное отклонение для впадины равно dip_std.

Схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот преобразует значение dip(J) впадины с использованием этих значений в соответствии со следующим выражением (12) с целью получения впадины dip_s(J) после преобразования.

Математическое выражение 12

В соответствии с осуществляемым преобразованием, которое указано в выражении (12), схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот может преобразовать значение dip(J) впадины в переменную dips(J) (впадина), которая статистически равна среднему и дисперсии мощностей поддиапазонов низких частот и, соответственно, среднее значение, которым обладает впадина, может быть установлено в общем равным области значения, которое имеют мощности поддиапазонов.

Для диапазона расширения частот значение оценки power_est(ib,J) мощности поддиапазона, индекс которого равен ib, вычисляют с помощью следующего выражения (13) с использованием, например, линейной связи между четырьмя мощностями power(id,J) поддиапазонов низких частот из схемы 14 вычисления величин характеристики и впадины dip_s(J), указанной в выражении (12).

Математическое выражение 13

Здесь в выражении (13) коэффициенты C_ib(kb), D_ib и E_ib являются коэффициентами, имеющими различные значения для каждого поддиапазона ib. Скажем, что коэффициенты C_ib(kb), D_id, и E_ib являются коэффициентами, которые нужно установить так, чтобы получить подходящее значение для различных входных сигналов. Также в соответствии с изменением в поддиапазоне sb, коэффициенты C_ib(kb), D_ib и E_ib также изменяют до оптимальных значений. Заметим, что ниже будет описано получение коэффициентов C_ib(kb), D_ib и E_ib.

В выражении (13), хотя значение оценки мощности поддиапазона высоких частот вычисляют с помощью первичной линейной связи, этот вариант не является единственно возможным, и вычисления могут проводиться с использованием, например, линейных связей нескольких величин характеристики нескольких кадров до или после временного кадра J или вычисления могут проводиться с использованием нелинейной функции.

В соответствии с упомянутой выше обработкой, значение впадины, специфичное для голосового участка, используется для оценки мощности поддиапазона высоких частот, таким образом по сравнению со случаем, когда только мощности поддиапазонов низких частот берут в качестве величин характеристики, тем самым улучшают точность оценки мощности поддиапазона высоких частот для голосового участка и уменьшают неестественные ощущения, которые легко чувствуются человеческим ухом и которые вызваны тем, что оценка спектра мощности поддиапазона высоких частот больше спектра мощности высоких частот исходного сигнала при использовании технологии, в которой в качестве величин характеристики берут только мощности поддиапазонов низких частот, и, соответственно, музыкальные сигналы могут быть воспроизведены с более высоким качеством звучания.

В этом случае для впадины (углубления в частотной характеристике для голосового участка), вычисленной в качестве характеристической величины с помощью упомянутой выше технологии, в случае, когда количество делений поддиапазона равно 16, частотное разрешение является низким и, соответственно, углубление не может быть выражено с помощью только мощностей поддиапазонов низких частот.

Следовательно, увеличивают количество делений поддиапазона (например, 256 делений эквивалентно 16 разам увеличения), увеличивают количество делений диапазона полосовыми фильтрами 13 (например, 64 эквивалентно 16 разам увеличения) и увеличивают количество мощностей поддиапазонов низких частот, которые вычисляет схема 14 вычисления величин характеристики (например, 64 эквивалентно 16 разам увеличения), тем самым улучшают частотное разрешение и это позволяет выразить углубление только через мощности поддиапазонов низких частот.

Таким образом, считаем, что с использованием только мощностей поддиапазонов низких частот мощность поддиапазона высоких частот может быть оценена в общем с той же точностью как и при оценке мощности поддиапазона высоких частот с использованием упомянутой выше впадины в качестве характеристической величины.

Тем не менее, количество вычислений увеличится из-за увеличения количества делений поддиапазонов, количества делений диапазонов и количества мощностей поддиапазонов низких частот. Если мы полагаем, что с помощью любой технологии можно оценить мощность поддиапазона высоких частот с одинаковой точностью, то считаем, что технология оценки мощности поддиапазона высоких частот без увеличения количества делений поддиапазонов, которая предполагает использование впадины в качестве характеристической величины, является эффективной с точки зрения количества вычислений.

Хотя до сих пор описание касалось технологий оценки мощности поддиапазона высоких частот с использованием впадины и мощностей поддиапазонов низких частот, величина характеристики, которую используют для оценки мощности поддиапазона высоких частот, не ограничена упомянутой комбинацией и может быть использована одна или несколько величина характеристики, которые описаны выше (мощности поддиапазонов низких частот, впадина, временное отклонение мощностей поддиапазонов низких частот, наклон, временное отклонение наклона и временное отклонение впадины). Таким образом, может быть дополнительно улучшена точность оценки мощности поддиапазона высоких частот.

Также как описано выше, для входного сигнала в качестве характеристической величины, используемой для оценки мощности поддиапазона высоких частот, применяют параметр, специфичный для участка, в котором сложно осуществлять оценку мощности поддиапазона высоких частот, что позволяет улучшить точность оценки для упомянутого участка. Например, временное отклонение мощностей поддиапазонов низких частот, наклон, временное отклонение наклона и временное отклонение впадины являются параметрами, специфичными для участка с ударом и эти параметры применяют в качестве величин характеристики, что позволяет улучшить точность оценки мощности поддиапазона высоких частот участка с ударом.

Заметим, что в случае использования для осуществления оценки мощности поддиапазона высоких частот величин характеристики, отличных от мощностей поддиапазонов низких частот и впадины, то есть временного отклонения мощностей поддиапазонов низких частот, наклона, временного отклонения наклона и временного отклонения впадины, мощность поддиапазона высоких частот может быть оценена с помощью той же технологии, что и упомянутая выше технология.

Заметим, что технологии вычисления упомянутых здесь величин характеристики не ограничиваются упомянутыми выше технологиями и может быть использована другая технология.

Как получить коэффициенты C_ib(kb), D_ib и E_ib

Далее будет описано то, как получить коэффициенты C_ib(kb), D_ib и E_ib из упомянутого выше выражения (13).

В качестве способа получения коэффициентов C_ib(kb), D_ib, и E_ib и для получения надлежащих коэффициентов C_ib(kb), D_ib, и E_ib для различных входных сигналов во время оценки мощности поддиапазона диапазона расширения частот будет использоваться технология, в которой осуществляют нахождение с предварительным использованием контрольного широкополосного сигнала (далее называется контрольным широкополосным сигналом) и коэффициенты C_ib(kb), D_ib и E_ib определяют на основе результатов упомянутого нахождения.

Во время осуществления нахождения коэффициентов C_ib(kb), D_ib и E_ib, будет применено устройство нахождения коэффициентов, при этом предусмотрены полосовые фильтры с такими же полосами пропускания, что и у полосовых фильтров 13-1-13-4, описанных при рассмотрении фиг.5, частоты упомянутых фильтров больше частот диапазона начала расширения. Устройство нахождения коэффициентов осуществляет нахождения при подаче на его вход контрольного широкополосного сигнала.

Пример функциональной структуры устройства нахождения коэффициентов

На фиг.9 показан пример функциональной структуры устройства нахождения коэффициентов, которое осуществляет нахождение коэффициентов C_ib(kb), D_ib и E_ib.

Что касается компонентов сигнала более низких частот по сравнению с диапазоном начала расширения для контрольного широкополосного сигнала, который подают на вход устройства 20 нахождения коэффициентов с фиг.9, желательно, чтобы входной сигнал, который подают на вход устройства 10 расширения диапазона частот с фиг.3 и полоса которого ограничена, являлся сигналом, закодированным с помощью того же способа кодирования, который использовался во время кодирования.

Устройство 20 нахождения коэффициентов содержит полосовые фильтры 21, схему 22 вычисления мощности поддиапазона высоких частот, схему 23 вычисления величин характеристики и схему 24 оценки коэффициентов.

Полосовые фильтры 21 содержат полосовые фильтры 21-1-21-(K+N), которые обладают разными полосами пропускания. Из входного сигнала полосовой фильтр 21-i (1≤i≤K+N) пропускает сигнал заданной полосы пропускания и подает его в качестве одного из нескольких сигналов поддиапазонов на схему 22 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот или схему 23 вычисления величин характеристики. Заметим, что из полосовых фильтров 21-1-21-(K+N) полосовые фильтры 21-1-21-K пропускают сигнал более высокой частоты по сравнению с диапазоном начала расширения.

Схема 22 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет мощность поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона для каждого фиксированного временного кадра для нескольких сигналов поддиапазонов высоких частот из полосовых фильтров 21 и подает результаты на схему 24 оценки коэффициентов.

Схема 23 вычисления величин характеристики вычисляет ту же характеристическую величину, что и величина характеристики, вычисленная схемой 14 вычисления величин характеристики устройства 10 расширения диапазона частот с фиг.3, для каждого кадра как фиксированного временного кадра, при этом мощность поддиапазона высоких частот вычисляют с помощью схемы 22 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот. То есть, схема 23 вычисления величин характеристики вычисляет одну или несколько величин характеристики с использованием, по меньшей мере, одного из нескольких сигналов поддиапазонов из полосовых фильтров 21 и контрольного широкополосного сигнала и подает результаты на схему 24 оценки коэффициентов.

Схема 24 оценки коэффициентов оценивает коэффициенты (данные коэффициентов), которые будут использовать в схеме 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот устройства 10 расширения диапазона частот с фиг.3, на основе мощности поддиапазона высоких частот из схемы 22 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот и величин характеристики из схемы 23 вычисления величин характеристики для каждого фиксированного временного кадра.

Процесс нахождения коэффициентов, осуществляемый устройством нахождения коэффициентов

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.10 будет описан процесс нахождения коэффициентов, выполняемый устройством нахождения коэффициентов с фиг.10.

На этапе S11 полосовые фильтры 21 делят входной сигнал (контрольный широкополосный сигнал) на (K+N) сигналов поддиапазонов. Полосовые фильтры 21-1-21-K подают несколько сигналов поддиапазонов более высоких частот по сравнению с диапазоном начала расширения на схему 22 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот. Также полосовые фильтры 21-(K+1)-21-(K+N) подают несколько сигналов поддиапазонов более низких частот по сравнению с диапазоном начала расширения на схему 23 вычисления величин характеристики.

На этапе S12 схема 22 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет мощность power(ib,J) поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона для каждого фиксированного временного кадра для нескольких сигналов поддиапазонов высоких частот из полосовых фильтров 21 (полосовых фильтров 21-1-21-K). Мощность power(ib,J) поддиапазона высоких частот получают с помощью упомянутого выше выражения (1). Схема 22 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот подает вычисленную мощность поддиапазона высоких частот на схему 24 оценки коэффициентов.

На этапе S13 схема 22 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет характеристическую величину для каждого такого же временного кадра как и фиксированный временной кадр, при этом мощность поддиапазона высоких частот вычисляют с помощью схемы 22 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот.

Для схемы 14 вычисления величин характеристики устройства 10 расширения диапазона частот с фиг.3 предполагалось, что в качестве величин характеристики вычисляют четыре мощности поддиапазонов низких частот и впадину и аналогично для схемы 23 вычисления величин характеристики устройства 20 нахождения коэффициентов описание будет проводиться в предположении, что вычисляют четыре мощности поддиапазонов низких частот и впадину.

Более конкретно, схема 23 вычисления величин характеристики вычисляет четыре мощности поддиапазонов низких частот с использованием четырех сигналов поддиапазонов, диапазоны которых совпадают с диапазонами четырех сигналов поддиапазонов, которые подают на вход схемы 14 вычисления величин характеристики устройства 10 расширения диапазона частот, из полосовых фильтров 21 (полосовые фильтры 21-(K+1)-21-(K+4)). Также схема 23 вычисления величин характеристики вычисляет впадину по контрольному широкополосному сигналу и вычисляет впадину dip_s(J) на основе упомянутого выше выражения (12). Схема 23 вычисления величин характеристики подает в качестве величин характеристики вычисленные четыре мощности поддиапазонов низких частот и впадину dip_s(J) на схему 24 оценки коэффициентов.

На этапе S14 схема 24 оценки коэффициентов осуществляет оценку коэффициентов C_ib(kb), D_ib и E_ib на основе большого количества комбинаций между (eb-sb) мощностями поддиапазонов высоких частот и величинами характеристики (четыре мощности поддиапазонов высоких частот и впадина dip_s(J)), поданных из схемы 22 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот и схемы 23 вычисления величин характеристики для временного кадра. Например, схема 24 оценки коэффициентов берет для определенного поддиапазона высоких частот пять величин характеристики (четыре мощности поддиапазонов высоких частот и впадина dip_s(J)) в качестве независимых переменных и берет мощность power(ib,J) поддиапазона высоких частот в качестве зависимой переменной с целью осуществления регрессионного анализа с использованием метода наименьших квадратов, тем самым определяя коэффициенты C_ib(kb), D_ib и E_ib из выражения (13).

Очевидно, что технология оценки коэффициентов C_ib(kb), D_ib и E_ib не ограничена упомянутой выше технологией и могут быть использованы различные обычные способы определения параметров.

В соответствии с упомянутым выше процессом, нахождение коэффициентов, используемых для оценки мощности поддиапазона высоких частот, осуществляют с использованием заранее заготовленного контрольного широкополосного сигнала и, соответственно, подходящие результаты могут быть получены для различных входных сигналов, подаваемых на вход устройства 10 расширения диапазона частот и, следовательно, музыкальные сигналы могут быть воспроизведены с более высоким качеством звучания.

Заметим, что коэффициенты A_ib(kb) и B_ib в упомянутом выше выражении (2) также могут быть получены с помощью упомянутого выше способа нахождения коэффициентов.

До сих пор был описан процесс нахождения коэффициентов, в предположении, что для схемы 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот устройства 10 расширения диапазона частот значение оценки каждой мощности поддиапазона высоких частот вычисляют с помощью линейной связи четырех мощностей поддиапазонов низких частот и впадины. Тем не менее, технология оценки мощности поддиапазона высоких частот в схеме 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот не ограничена упомянутым выше примером, и мощность поддиапазона высоких частот может быть вычислена схемой 14 вычисления величин характеристики, которая вычисляет одну или несколько величин характеристики (временное отклонение мощностей поддиапазонов низких частот, наклон, временное отклонение наклона и временное отклонение впадины), которые отличаются от впадины, или может быть использована линейная связь между величинами характеристики нескольких кадров до или после временного кадра J или может быть использована нелинейная функция. То есть для процесса нахождения коэффициентов, для схемы 24 оценки коэффициентов достаточно вычислить (найти) коэффициенты для тех же условий, что и условия, касающиеся величин характеристики, временного кадра и используемой функции во время вычисления мощности поддиапазона высоких частот, осуществляемого схемой 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот устройства 10 расширения диапазона частот.

2. Второй вариант осуществления изобретения

Для второго варианта осуществления изобретения входной сигнал подвергают процессу кодирования и процессу декодирования с помощью технологии кодирования характеристик высоких частот, осуществляемой в устройстве кодирования и устройстве декодирования.

Пример функциональной структуры устройства кодирования

На фиг.11 показан пример функциональной структуры устройства кодирования, в котором применено настоящее изобретение.

Устройство 30 кодирования содержит фильтр 31 низких частот, схему 32 кодирования низких частот, схему 33 деления на поддиапазоны, схему 34 вычисления величин характеристики, схему 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот, схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, схему 37 кодирования высоких частот, схему 38 мультиплексирования и схему 39 декодирования низких частот.

Фильтр 31 низких частот подвергает входной сигнал фильтрации с заданной частотой среза и подает в качестве сигнала после фильтрации сигнал более низкой частоты (далее называется сигналом низких частот) по сравнению с частотой среза на схему 32 кодирования низких частот, схему 33 деления на поддиапазоны и схему 34 вычисления величин характеристики.

Схема 32 кодирования низких частот кодирует сигнал низкой частоты из фильтра 31 низких частот и подает полученные в результате этого закодированные данные низких частот на схему 38 мультиплексирования и схему 39 декодирования низких частот.

Схема 33 деления на поддиапазоны равномерно делит входной сигнал и низкочастотный сигнал из фильтра 31 низких частот на несколько сигналов поддиапазонов с заданными полосами пропускания и подает результаты на схему 34 вычисления величин характеристики или схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот. Более конкретно, схема 33 деления на поддиапазоны подает несколько сигналов поддиапазонов (далее называем сигналами поддиапазонов низких частот), которые получены в случае, когда входом для схемы 34 вычисления величин характеристики являются низкочастотные сигналы. Также из нескольких сигналов поддиапазонов, полученных с входным сигналом в качестве входа, схема 33 деления на поддиапазоны подает на схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот сигналы поддиапазонов с более высокой частотой (далее называются сигналами поддиапазонов высоких частот) по сравнению с частотой среза, установленной в фильтре 31 низких частот.

Схема 34 вычисления величин характеристики вычисляет одну или несколько величин характеристики с использованием, по меньшей мере, одного любого из нескольких сигналов поддиапазонов низких частот из схемы 33 деления на поддиапазоны и низкочастотного сигнала из фильтра 31 низких частот и подает результаты на схему 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот.

Схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот вырабатывает псевдомощность поддиапазона высоких частот на основе одной или нескольких величин характеристики из схемы 34 вычисления величин характеристики и подает результат на схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот.

Схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет описанную ниже псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот на основе сигнала поддиапазона высоких частот из схемы 33 деления на поддиапазоны и псевдомощности поддиапазонов высоких частот из схемы 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот и подает результат на схему 37 кодирования высоких частот.

Схема 37 кодирования высоких частот кодирует псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот из схемы 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот и подает полученные в результате этого закодированные данные высоких частот на схему 38 мультиплексирования.

Схема 38 мультиплексирования мультиплексирует закодированные данные низких частот из схемы 32 кодирования низких частот и закодированные данные высоких частот из схемы 37 кодирования высоких частот и подает результат в качестве выходной кодовой строк.

Схема 39 декодирования низких частот надлежащим образом декодирует закодированные данные низких частот из схемы 32 кодирования низких частот и подает полученные в результате этого декодированные данные на схему 33 деления на поддиапазоны и схему 34 вычисления величин характеристики.

Процесс кодирования, осуществляемый устройством кодирования

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.12 будет описан процесс кодирования, выполняемый устройством 30 кодирования с фиг.11.

На этапе S111 фильтр 31 низких частот подвергает входной сигнал фильтрации с заданной частотой среза и подает низкочастотный сигнал, служащий в качестве сигнала после фильтрации, на схему 32 кодирования низких частот, схему 33 деления на поддиапазоны и схему 34 вычисления величин характеристики.

На этапе S112 схема 32 кодирования низких частот кодирует низкочастотный сигнал из фильтра 31 низких частот и подает полученные в результате этого закодированные данные низких частот на схему 38 мультиплексирования.

Заметим, что для кодирования низкочастотного сигнала на этапе S112 достаточно в соответствии с эффективностью кодирования выбрать подходящую систему кодирования или запросить масштаб схемы и настоящее изобретение не зависит от этой системы кодирования.

На этапе S113 схема 33 деления на поддиапазоны равномерно делит входной сигнал и низкочастотный сигнал на несколько сигналов поддиапазонов с заданной полосой частот. Схема 33 деления на поддиапазоны подает на схему 34 вычисления величин характеристики сигналы поддиапазонов низких частот, которые получены когда входом является низкочастотный сигнал. Также из нескольких сигналов поддиапазонов, полученных с входным сигналом, схема 33 деления на поддиапазоны подает на схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот в качестве входа сигналы поддиапазонов высоких частот с более высокой частотой диапазона по сравнению с пределом диапазона, установленным в фильтре 31 низких частот.

На этапе S114 схема 34 вычисления величин характеристики вычисляет одну или несколько величин характеристики с использованием, по меньшей мере, одного любого из нескольких сигналов поддиапазонов низких частот из схемы 33 деления на поддиапазоны и низкочастотного сигнала из фильтра 31 низких частот и подает результаты на схему 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот. Заметим, что схема 34 вычисления величин характеристики с фиг.11 обладает в основном той же структурой и функциональностью, что и схема 14 вычисления величин характеристики с фиг.3 и обработка на этапе S114 в основном совпадает с обработкой на этапе S4 с блок-схемы фиг.4 и, соответственно, их подробное описание будет опущено.

На этапе S115 схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот вырабатывает псевдомощность поддиапазона высоких частот на основе одной или нескольких величин характеристики из схемы 34 вычисления величин характеристики и подает результат на схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот. Заметим, что схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот с фиг.11 обладает в основном той же структурой и функциональностью, что и схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот с фиг.3 и обработка на этапе S115 в основном совпадает с обработкой на этапе S5 с блок-схемы фиг.4 и, соответственно, их подробное описание будет опущено.

На этапе S116 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот на основе сигнала поддиапазона высоких частот из схемы 33 деления на поддиапазоны и псевдомощности поддиапазона высоких частот из схемы 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот и подает результаты на схему 37 кодирования высоких частот.

Более конкретно, схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет мощность power(ib,J) поддиапазона высоких частот в определенном фиксированном временном кадре J для сигнала поддиапазона высоких частот из схемы 33 деления на поддиапазоны. Теперь для рассматриваемого варианта осуществления изобретения скажем, что и поддиапазон сигнала поддиапазона низких частот и поддиапазон сигнала поддиапазона высоких частот идентифицируется с использованием индекса ib. Технология вычисления мощности поддиапазона совпадает с такой технологией из первого варианта осуществления изобретения, то есть может быть использована технология, использующая выражение (1).

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет разность (псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот) power_diff(ib,J) между мощностью power(ib,J) поддиапазона высоких частот и псевдомощностью power_lh(ib,J) поддиапазона высоких частот из схемы 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот для временного кадра J. Псевдоразность power_diff(ib,J) мощностей поддиапазонов высоких частот получают с помощью следующего выражения (14).

Математическое выражение 14

В выражении (14) индекс sb+1 является индексом поддиапазона с наименьшими частотами из сигналов поддиапазонов высоких частот. Также индекс eb представляет собой индекс кодируемого поддиапазона самых высоких частот из сигналов поддиапазонов высоких частот.

Таким образом, псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот, вычисленную схемой 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, подают на схему 37 кодирования высоких частот.

На этапе S117 схема 37 кодирования высоких частот кодирует псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот из схемы 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот и подает полученные в результате этого закодированные данные высоких частот на схему 38 мультиплексирования.

Более конкретно, схема 37 кодирования высоких частот определяет, какому кластеру из нескольких кластеров в установленном заранее характеристическом пространстве псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот принадлежит вектор, преобразованный из псевдоразности мощностей поддиапазонов высоких частот из схемы 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот (далее называется вектором псевдоразностей поддиапазонов высоких частот). Здесь вектор псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот для определенного временного кадра J является вектором размерности (eb-sb), элементы которого представляют собой значения псевдоразности power_diff(ib,j) мощностей поддиапазонов высоких частот для каждого индекса ib. Также характеристическим пространством псевдоразности мощностей поддиапазонов высоких частот является пространство размерности (eb-sb).

Схема 37 кодирования высоких частот измеряет для характеристического пространства псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот разность между каждым типовым вектором нескольких установленных заранее кластеров и вектором псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, получает индекс кластера с наименьшим расстоянием (далее называется идентификатором псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот) и подает результаты на схему 38 мультиплексирования в качестве закодированных данных высоких частот.

На этапе S118 схема 38 мультиплексирования мультиплексирует закодированные данные низких частот из схемы 32 кодирования низких частот и закодированные данные высоких частот из схемы 37 кодирования высоких частот и подает на выход выходную кодовую строку.

В этом случае для устройства кодирования, соответствующего технологии кодирования характеристик высоких частот, технология описана в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии №2007-17908, в которой псевдосигнал поддиапазона высоких частот вырабатывают из сигнала поддиапазона низких частот, для каждого поддиапазона сравнивают псевдосигнал поддиапазона высоких частот и мощность сигнала поддиапазона высоких частот, вычисляют усиление мощности для каждого поддиапазона так, чтобы согласовать псевдомощность сигнала поддиапазона высоких частот и мощность сигнала поддиапазона высоких частот и включают результат в кодовую строку в качестве характерной информации для высоких частот.

С другой стороны, в соответствии с упомянутой выше обработкой в качестве информации для оценки мощности поддиапазона высоких частот во время декодирования достаточно включить в выходную кодовую строку только идентификатор псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот. Более конкретно, например, в случае, когда число кластеров заранее установлено равным 64, в качестве информации для восстановления высокочастотного сигнала в устройстве декодирования достаточно в кодовую строку включить только 6 бит информации на один временной кадр и по сравнению с технологией, описанной в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии №2007-17908, может быть уменьшен объем информации, содержащийся в кодовой строке и, соответственно, музыкальные сигналы могут быть воспроизведены с более высоким качеством звучания.

Также для упомянутой выше обработки, если есть возможность для проведения вычислений, низкочастотный сигнал, полученный схемой 39 декодирования низких частот, которая декодирует закодированные данные низких частот из схемы 32 кодирования низких частот, может быть подан на схему 33 деления на поддиапазоны и схему 34 вычисления величин характеристики. Для процесса декодирования, осуществляемого устройством декодирования, вычисляют характеристическую величину для низкочастотного сигнала, полученного декодированием закодированных данных низких частот, и оценивают мощность поддиапазона высоких частот на основе полученной характеристической величины. Следовательно, также для процесса кодирования в случае, когда идентификатор псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, который вычисляют на основе характеристической величины, вычисленной по декодированному низкочастотному сигналу, содержится в кодовой строке, для процесса декодирования, осуществляемого устройством декодирования, мощность поддиапазона высоких частот может быть оценена с более высокой точностью. Соответственно, музыкальные сигналы могут быть воспроизведены с более высоким качеством звучания.

Пример функциональной структуры устройства декодирования

Далее со ссылкой на фиг.13 будет описан пример функциональной структуры устройства декодирования, соответствующий устройству 30 кодирования с фиг.11.

Устройство 40 декодирования содержит схему 41 демультиплексирования, схему 42 декодирования низких частот, схему 43 деления на поддиапазоны, схему 44 вычисления величин характеристики, схему 45 декодирования высоких частот, схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот, схему 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала и схему 48 соединения.

Схема 41 демультиплексирования демультиплексирует входную кодовую строку в закодированные данные высоких частот и закодированные данные низких частот, подает закодированные данные низких частот на схему 42 декодирования низких частот и подает закодированные данные высоких частот на схему 45 декодирования высоких частот.

Схема 42 декодирования низких частот осуществляет декодирование закодированных данных низких частот из схемы 41 демультиплексирования. Схема 42 декодирования низких частот подает низкочастотный сигнал, полученный в результате декодирования (далее называется декодированным низкочастотным сигналом) на схему 43 деления на поддиапазоны, схему 44 вычисления величин характеристики и схему 48 соединения.

Схема 43 деления на поддиапазоны равномерно делит декодированный низкочастотный сигнал из схемы 42 декодирования низких частот на несколько сигналов поддиапазонов с заданным диапазоном частот и подает полученные сигналы поддиапазонов (декодированные сигналы поддиапазонов низких частот) на схему 44 вычисления величин характеристики и схему 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала.

Схема 44 вычисления величин характеристики вычисляет одну или несколько величин характеристики с использованием, по меньшей мере, одного любого из нескольких декодированных сигналов поддиапазонов низких частот из схемы 43 деления на поддиапазоны и декодированного низкочастотного сигнала и подает результаты на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот.

Схема 45 декодирования высоких частот осуществляет декодирование закодированных данных высоких частот из схемы 41 демультиплексирования и использует полученный в результате этого идентификатор псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот для подачи коэффициента для оценки мощности поддиапазона высоких частот (далее называется коэффициентом оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот), подготовленного заранее для каждого идентификатора (индекс) на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот.

Схема 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот вычисляет мощность декодируемого поддиапазона высоких частот на основе одной или нескольких величин характеристики и коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот из схемы 45 декодирования высоких частот и подает результаты на схему 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала.

Схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала вырабатывает декодированный высокочастотный сигнал на основе декодированных сигналов поддиапазонов низких частот из схемы 43 деления на поддиапазоны и мощности декодируемого поддиапазона высоких частот из схемы 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот и подает результаты на схему 48 соединения.

Схема 48 соединения соединяет декодированный низкочастотный сигнал из схемы 42 декодирования низких частот и декодированный высокочастотный сигнал из схемы 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала и подает результат на выход в качестве выходного сигнала.

Процесс декодирования, осуществляемый устройством декодирования

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.14 будет описан процесс декодирования, выполняемый устройством декодирования с фиг.13.

На этапе S131 схема 41 демультиплексирования демультиплексирует входную кодовую строку в закодированные данные высоких частот и закодированные данные низких частот, подает закодированные данные низких частот на схему 42 декодирования низких частот и подает закодированные данные высоких частот на схему 45 декодирования высоких частот.

На этапе SI32 схема 42 декодирования низких частот осуществляет декодирование закодированных данных низких частот из схемы 41 демультиплексирования и подает полученный в результате этого декодированный низкочастотный сигнал на схему 44 вычисления величин характеристики и схему 48 соединения.

На этапе S133 схема 43 деления на поддиапазоны равномерно делит декодированный низкочастотный сигнал из схемы 42 декодирования низких частот на несколько сигналов поддиапазонов с заданным диапазоном частот и подает полученные декодированные сигналы поддиапазонов низких частот на схему 44 вычисления величин характеристики и схему 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала.

На этапе S134 схема 44 вычисления величин характеристики вычисляет одну или несколько величин характеристики, по меньшей мере, из одного любого из нескольких декодированных сигналов поддиапазонов низких частот из схемы 43 деления на поддиапазоны и декодированного низкочастотного сигнала из схемы 42 декодирования низких частот и подает результаты на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот. Заметим, что схема 44 вычисления величин характеристики с фиг.13 обладает в основном той же структурой и функциональностью, что и схема 14 вычисления величин характеристики с фиг.3 и обработка на этапе S134 в основном совпадает с обработкой на этапе S4 с блок-схемы фиг.4 и, соответственно, их подробное описание будет опущено.

На этапе S135 схема 45 декодирования высоких частот осуществляет декодирование закодированных данных высоких частот из схемы 41 демультиплексирования, использует полученный в результате этого идентификатор псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот для подачи коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, подготовленного заранее для каждого идентификатора (индекс), на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот.

На этапе S136 схема 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот вычисляет мощность декодируемого поддиапазона высоких частот на основе одной или нескольких величин характеристики из схемы 44 вычисления величин характеристики и коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот из схемы 45 декодирования высоких частот и подает результаты на схему 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала. Заметим, что схема 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот с фиг.13 обладает в основном той же структурой и функциональностью, что и схема 15 оценки мощностей поддиапазонов высоких частот с фиг.3 и обработка на этапе S136 в основном совпадает с обработкой на этапе S5 с блок-схемы фиг.4 и, соответственно, их подробное описание будет опущено.

На этапе S137 схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала вырабатывает декодированный высокочастотный сигнал на основе декодированного сигнала поддиапазонов низких частот из схемы 43 деления на поддиапазоны и мощности декодируемого поддиапазона высоких частот из схемы 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот. Заметим, что схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала с фиг.13 обладает в основном той же структурой и функциональностью, что и схема 16 выработки высокочастотного сигнала с фиг.3 и обработка на этапе S137 в основном совпадает с обработкой на этапе S6 с блок-схемы фиг.4 и, соответственно, их подробное описание будет опущено.

На этапе S138 схема 48 соединения соединяет декодированный низкочастотный сигнал из схемы 42 декодирования низких частот и декодированный высокочастотный сигнал из схемы 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала и подает результат на выход в качестве выходного сигнала.

В соответствии с упомянутой выше обработкой во время декодирования используется коэффициент оценки мощности поддиапазона высоких частот, который соответствует свойствам разности между псевдомощностью поддиапазона высоких частот, вычисленной заранее во время кодирования, и фактической мощностью поддиапазона высоких частот, и, соответственно, точность оценки мощности поддиапазона высоких частот во время декодирования может быть улучшена и, следовательно, музыкальные сигналы могут быть воспроизведены с более высоким качеством звучания.

Также в соответствии с упомянутой выше обработкой информация для выработки высокочастотного сигнала, содержащаяся в кодовой строке, является только идентификатором псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот и, соответственно, может быть эффективно осуществлен процесс декодирования.

Хотя были описаны процесс кодирования и процесс декодирования, в которых было использовано настоящее изобретение, далее будет описана технология вычисления типового вектора для каждого из нескольких кластеров характеристического пространства псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, установленного заранее в схеме 37 кодирования высоких частот устройства 30 кодирования с фиг.11, и коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, который подают на выход схемы 45 декодирования высоких частот устройства 40 декодирования с фиг.13.

Технология вычисления типовых векторов нескольких кластеров характеристического пространства псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот и коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, соответствующего каждому кластеру

В качестве способа получения типовых векторов нескольких кластеров и коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот для каждого кластера, коэффициент нужно подготовить так, чтобы оценивать мощность поддиапазона высоких частот во время декодирования с высокой точностью в соответствии с вектором псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, вычисленным во время кодирования. Следовательно, будет применена технология, направленная на нахождение с предварительным использованием контрольного широкополосного сигнала и их определение на основе результатов упомянутого нахождения.

Пример функциональной структуры устройства нахождения коэффициентов На фиг.15 показан пример функциональной структуры устройства нахождения коэффициентов, используемого для нахождения типовых векторов нескольких кластеров и коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот для каждого кластера.

Желательно, чтобы в контрольном широкополосном сигнале, подаваемом на вход устройства 50 нахождения коэффициентов с фиг.15, компонента сигнала, частота которой меньше или равна частоте среза, установленной в фильтре низких частот устройства 30 кодирования, являлась декодированным низкочастотным сигналом, полученным путем подачи входного сигнала на устройство 30 кодирования, прохождением через фильтр 31 низких частот, кодированием схемой 32 кодирования низких частот и дальнейшим декодированием схемой 42 декодирования низких частот устройства 40 декодирования.

Устройство 50 нахождения коэффициентов содержит фильтр 51 низких частот, схему 52 деления на поддиапазоны, схему 53 вычисления величин характеристики, схему 54 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот, схему 55 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, схему 56 кластеризации псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот и схему 57 оценки коэффициентов.

Заметим, что фильтр 51 низких частот, схема 52 деления на поддиапазоны, схема 53 вычисления величин характеристики и схема 54 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот устройства 50 нахождения коэффициентов с фиг.15 в основном обладают той же структурой и функциональностью, что и соответственно схема 31 низких частот, схема 33 деления на поддиапазоны, схема 34 вычисления величин характеристики и схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот с фиг.11 и, соответственно, их описание будет опущено.

Более конкретно, схема 55 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот обладает той же структурой и функциональностью, что и схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот с фиг.11 и не только подает вычисленную псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот на схему 56 кластеризации псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, но также подает на схему 57 оценки коэффициентов мощность поддиапазона высоких частот, которую нужно вычислить во время вычисления псевдоразности мощностей поддиапазонов высоких частот.

Схема 56 кластеризации псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот подвергает вектор псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, полученный из псевдоразности мощностей поддиапазонов высоких частот, которая получена из схемы 56 кластеризации псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, кластеризации с целью вычисления типового вектора для каждого кластера.

Схема 57 оценки коэффициентов на основе мощности поддиапазона высоких частот из схемы 55 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот и одной или нескольких величин характеристики из схемы 53 вычисления величин характеристики вычисляет коэффициент оценки значения мощности поддиапазона высоких частот для каждого кластера, подвергнутого кластеризации в схеме 56 кластеризации псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот.

Процесс нахождения коэффициентов, осуществляемый устройством нахождения коэффициентов

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.16 будет описан процесс нахождения коэффициентов, выполняемый устройством 50 нахождения коэффициентов с фиг.15.

Заметим, что обработка на этапах S151-S155 в блок-схеме с фиг.16 совпадает с обработкой на этапах S111 и S113-S116 в блок-схеме с фиг.12 за исключением того, что сигнал, подаваемый на вход устройства 50 нахождения коэффициентов, является контрольным широкополосным сигналом и, соответственно, описание обработки будет опущено.

Более конкретно, на этапе S156 схема 56 кластеризации псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет типовой вектор для каждого кластера, что делают путем кластеризации, например, на 64 кластера большого количества векторов псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот (большое количество временных кадров), полученных из псевдоразности мощностей поддиапазонов высоких частот из схемы 55 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот. В качестве примера технологии кластеризации может быть использован, например, способ k-средних. Схема 56 кластеризации псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот берет в качестве типового вектора каждого кластера вектор центра тяжести каждого кластера, полученный в результате осуществления кластеризации в соответствии со способом k-средних. Заметим, что технология кластеризации и количество кластеров не ограничены упомянутыми выше и может быть использована другая технология.

Также схема 56 кластеризации псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот измеряет расстояние между 64 типовыми векторами с использованием вектора псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, полученного из псевдоразности мощностей поддиапазонов высоких частот из схемы 55 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот во временном кадре J, что делают с целью определения индекса CID(J) кластера, к которому принадлежит типовой вектор, обеспечивающий наименьшее расстояние. Теперь скажем, что индекс CID(J) принимает целое значение от 1 до количества кластеров (64 в этом примере). Схема 56 кластеризации псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, таким образом, подает на выход типовой вектор и также подает индекс CID(J) на схему 57 оценки коэффициентов.

На этапе S157 схема 57 оценки коэффициентов осуществляет вычисление коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот для каждого кластера каждой группы (принадлежащей одному и тому же кластеру), имеющей один и тот же индекс CID(J), из большого количества комбинаций между (eb-sb) мощностями поддиапазона высоких частот и величин характеристики, поданных из схемы 55 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот и схемы 53 вычисления величин характеристики в одном и том же временном кадре. Теперь скажем, что технология вычисления коэффициента, осуществляемая схемой 57 оценки коэффициентов, совпадает с технологией, осуществляемой схемой 24 оценки коэффициентов устройства 20 нахождения коэффициентов с фиг.9, однако ясно, что может быть использована другая технология.

В соответствии с упомянутой выше обработкой, нахождение типового вектора для каждого из нескольких кластеров в характеристическом пространстве псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, которое установлено заранее в схеме 37 кодирования высоких частот устройства 30 кодирования с фиг.11, и коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, подаваемого на выход схемой 45 декодирования высоких частот устройства 40 декодирования с фиг.13, и, соответственно, подходящие результаты могут быть получены для различных входных сигналов, подаваемых на вход устройства 30 кодирования, и для различных входных кодовых строк, подаваемых на вход устройства 40 декодирования, и, следовательно, музыкальные сигналы могут быть воспроизведены с более высоким качеством звучания.

Далее, что касается кодирования и декодирования сигналов, данные коэффициентов, предназначенных для вычисления мощности поддиапазона высоких частот в схеме 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот устройства 30 кодирования или в схеме 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот устройства 40 декодирования, могут быть использованы следующим образом. Более конкретно, при условии, что в соответствии с типом входного сигнала используются различные данные коэффициентов, коэффициент может быть записан в заголовке кодовой строки.

Например, улучшение эффективности кодирования может быть осуществлено путем изменения данных коэффициентов с использованием такого сигнала, как речь или джаз или подобного.

На фиг.17 показана таким образом полученная кодовая строка.

Кодовая строка А с фиг.17 является закодированной речью, при этом оптимальные для речи данные а коэффициентов записаны в заголовке.

С другой стороны, кодовая строка В с фиг.17 является закодированным джазом, при этом оптимальные для джаза данные р коэффициентов записаны в заголовке.

Может быть предусмотрено, чтобы для устройства 30 кодирования путем изучения такого же типа музыкальных сигналов готовилось несколько таких данных коэффициентов, такие данные коэффициентов выбирают с информацией о жанре, записанной в заголовке входного сигнала. В качестве альтернативы жанр может быть определен путем осуществления анализа формы сигнала с целью выбора данных коэффициентов. То есть технология анализа жанра сигнала не ограничена конкретной технологией.

Также, если позволяет время вычисления, может быть предусмотрено, чтобы упомянутое выше устройство нахождения было расположено в устройстве 30 кодирования, обработку осуществляли с использованием коэффициента, ориентированного на сигналы, и, как показано в кодовой строке С на фиг.17, этот коэффициент в конце концов записывали в заголовок.

Ниже будут описаны преимущества применения этой технологии.

Что касается формы мощности поддиапазона высоких частот, существует множество похожих участков в одном входном сигнале. Нахождение коэффициента для оценки мощности поддиапазона высоких частот осуществляют отдельно для каждого входного сигнала с использованием этой характеристики, которой обладают многие входные сигналы и, соответственно, может быть уменьшена избыточность, имеющая место из-за существования аналогичных участков мощности поддиапазона высоких частот, и может быть увеличена эффективность кодирования. Также оценка мощности поддиапазона высоких частот может быть осуществлена с большей точностью по сравнению со статистическим нахождением коэффициента для оценки мощности поддиапазона высоких частот с использованием нескольких сигналов.

Также, таким образом, может быть предусмотрено, чтобы данные коэффициентов, которые находят по входному сигналу во время кодирования, вставляли один раз для нескольких кадров.

3. Третий вариант осуществления изобретения

Пример функциональной структуры устройства кодирования

Заметим, что хотя было описано, что идентификатор псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот подают из устройства 30 кодирования на устройство 40 декодирования в качестве закодированных данных высоких частот, в качестве закодированных данных высоких частот может быть взять индекс коэффициента для получения коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

В таком случае, например, структура устройства 30 кодирования такова, как показано на фиг.18. Заметим, что на фиг.18 любая часть, соответствующая случаю с фиг.11, обозначена той же ссылочной позицией и ее описание, при возможности, будет опущено.

Устройство 30 кодирования с фиг.18 отличается от устройства 30 кодирования с фиг.11 тем, что отсутствует схема 39 декодирования низких частот, а другие пункты совпадают.

В устройстве 30 кодирования с фиг.18 схема 34 вычисления величин характеристики вычисляет в качестве характеристической величины мощность поддиапазона низких частот с использованием сигнал поддиапазона низких частот, поданного из схемы 33 деления на поддиапазоны, и подает результат на схему 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот.

Также для схемы 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот связанным образом записывают несколько коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и индексов коэффициентов для идентификации этих коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

Более конкретно, в качестве нескольких коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот заранее подготавливают несколько наборов из коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib для каждого поддиапазона, используемого для вычисления в упомянутом выше выражении (2). Например, эти коэффициенты A_ib(kb) и B_ib уже были получены с помощью регрессионного анализа с использованием метода наименьших квадратов, при этом мощность поддиапазона низких частот является зависимой переменной, а мощность поддиапазона высоких частот является независимой переменной. При регрессионном анализе в качестве контрольного широкополосного сигнала применяют входной сигнал, составленный из сигнала поддиапазона низких частот и сигнала поддиапазона высоких частот.

Схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет псевдомощность поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с использованием коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и характеристической величины из схемы 34 вычисления величин характеристики и подает результат на схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот.

Схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот сравнивает мощность поддиапазона высоких частот, полученную из сигнала поддиапазона высоких частот, который подан из схемы 33 деления на поддиапазоны, и псевдомощность поддиапазона высоких частот из схемы 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот.

В результате сравнения схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот подает на схему 37 кодирования высоких частот из нескольких коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот индекс коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, при этом получают псевдомощность поддиапазона высоких частот, близкую к мощности поддиапазона наиболее высоких частот. Другими словами выбирают индекс коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, при этом получают декодированный высокочастотный сигнал, наиболее близкий к высокочастотному сигналу входного сигнала, который воспроизводят во время декодирования, то есть к истинному значению.

Процесс кодирования, осуществляемый устройством кодирования

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.19 будет описан процесс кодирования, выполняемый устройством 30 кодирования с фиг.18. Заметим, что обработка с этапов S181-S183 совпадает с обработкой с этапов S111-S113 с фиг.12 и, соответственно, ее описание будет опущено.

На этапе S184 схема 34 вычисления величин характеристики вычисляет характеристическую величину с использованием сигнала поддиапазона низких частот из схемы 33 деления на поддиапазоны, и подает результат на схему 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот.

Более конкретно, схема 34 вычисления величин характеристики осуществляет вычисление в соответствии с упомянутым выше выражением (1) с целью вычисления в качестве характеристической величины для каждого поддиапазона ib (где sb-3≤ib≤sb), мощности power(ib,J) поддиапазона низких частот кадра J (где 0≤J). То есть мощность power(ib,J) поддиапазона низких частот вычисляют путем преобразования среднеквадратичного значения отсчета сигнала поддиапазона низких частот, составляющего кадр J, в логарифм.

На этапе S185 схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет псевдомощность поддиапазона высоких частот на основе характеристической величины, поданной из схемы 34 вычисления величин характеристики, и подает результат на схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот.

Например, схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет вычисление в соответствии с упомянутым выше выражением (2) с использованием коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib, записанных заранее в качестве коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и мощности power(ib,J) поддиапазона низких частот (где sb-3≤kb≤sb), с целью вычисления псевдомощности powerest(ib,J) поддиапазона высоких частот.

Более конкретно, мощность power(kb,J) поддиапазона низких частот каждого поддиапазона на стороне низких частот, поданную в качестве характеристической величины, умножают на коэффициент A_ib(kb) для каждого поддиапазона, далее коэффициент B_ib прибавляют к сумме мощностей поддиапазонов низких частот, умноженных на упомянутый коэффициент, и результат берут в качестве псевдомощности powerest(ib,J) поддиапазона высоких частот. Эту псевдомощность поддиапазона высоких частот вычисляют для каждого поддиапазона на стороне высоких частот, когда индекс изменяется от sb+1 до eb.

Также схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет вычисление псевдомощности поддиапазона высоких частот для каждого заранее записанного коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Например, пусть заранее подготовлено К коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с индексами от 1 до K (где 2≤K). В этом случае псевдомощность поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона вычисляют для каждого из К коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

На этапе S186 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот на основе сигнала поддиапазона высоких частот из схемы 33 деления на поддиапазоны и псевдомощности поддиапазона высоких частот из схемы 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот.

Более конкретно, схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет вычисления, аналогичные упомянутому выше выражению (1) для сигнала поддиапазона высоких частот из схемы 33 деления на поддиапазоны с целью вычисления мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот в кадре J. Заметим, что для рассматриваемого варианта осуществления изобретения скажем, что и поддиапазон сигнала поддиапазона низких частот и поддиапазон сигнала поддиапазона высоких частот идентифицируется с использованием индекса ib.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет вычисление, аналогичное упомянутому выше выражению (14), с целью получения разности между мощностью power(ib,J) поддиапазона высоких частот и псевдомощностью powerest(ib,J) поддиапазона высоких частот в кадре J. Таким образом, псевдомощность powerest(ib,J) поддиапазона высоких частот получают для каждого поддиапазона стороны высоких частот с индексом от sb+1 до eb для каждого коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

На этапе S187 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот проводит вычисления в соответствии со следующим выражением (15) для каждого коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с целью вычисления суммы квадратов псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот.

Математическое выражение 15

Заметим, что в выражении (15) сумма E(J,id) квадратов разностей означает сумму квадратов псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот для кадра J, полученную с учетом коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с индексом равным id. Также в выражении (15) через power_diff(ib,J,id) обозначена псевдоразность powerdiff(ib,J) мощностей поддиапазонов высоких частот для кадра J поддиапазона с индексом ib, полученная с учетом коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с индексом id. Сумму E(J,id) квадратов разностей вычисляют с учетом K коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

Полученная таким образом сумма E(J,id) квадратов разностей означает степень схожести мощности поддиапазона высоких частот, вычисленной по фактическому высокочастотному сигналу, и псевдомощностью поддиапазона высоких частот, вычисленную с использованием коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с индексом равным id.

Более конкретно сумма E(J,id) квадратов разностей означает ошибку значения оценки относительно истинного значения псевдомощности поддиапазона высоких частот. Соответственно, чем меньше сумма E(J,id) квадратов разностей, тем более близкий к фактическому высокочастотному сигналу получают декодированный высокочастотный сигнал с использованием коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Другими словами можно сказать, что коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, когда сумма E(J,id) квадратов разностей является минимальной, является коэффициентом оценки, который наиболее подходит для процесса расширения диапазона частот, осуществляемого во время декодирования выходной кодовой строки.

Следовательно, схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот выбирает из К сумм E(J,id) квадратов разностей сумму квадратов разностей с наименьшим значением и подает индекс коэффициента, который указывает коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, соответствующий упомянутой сумме квадратов разностей, на схему 37 кодирования высоких частот.

На этапе S188 схема 37 кодирования высоких частот кодирует индекс коэффициента, поданный из схемы 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, и подает полученные в результате этого закодированные данные высоких частот на схему 38 мультиплексирования.

Например, на этапе S188 индекс коэффициента кодируют с помощью энтропийного кодирования. Таким образом, может быть сжат объем информации закодированных данных высоких частот, подаваемый на устройство 40 декодирования. Заметим, что закодированные данные высоких частот могут быть любой информацией, для которой из информации получен оптимальный коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, например, индекс коэффициента без изменения может являться закодированными данными высоких частот.

На этапе S189 схема 38 мультиплексирования осуществляет мультиплексирование закодированных данных высоких частот, полученных из схемы 32 кодирования низких частот, и закодированных данных высоких частот, полученных из схемы 37 кодирования высоких частот, подает на выход полученную в результате входную кодовую строку и процесс кодирования заканчивается.

Таким образом, закодированные данные высоких частот, полученные кодированием индекса коэффициента, в качестве выходной кодовой строки подают на выход вместе с закодированными данными низких частот и, соответственно, устройство 40 декодирования, которое на вход получает эту выходную кодовую строку, может получить коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, наиболее подходящий для процесса расширения диапазона частот. Соответственно, могут быть получены сигналы с более высоким качеством звучания.

Пример функциональной структуры устройства декодирования

Также устройство 40 декодирования, которое на вход в качестве входной кодовой строки получает выходную кодовую строку из устройства 30 кодирования с фиг.18 и которое декодирует ее, обладает структурой, которая, например, показана на фиг.20. Заметим, что на фиг.20 любая часть, соответствующая случаю с фиг.13, обозначена той же ссылочной позицией и ее описание будет опущено.

Устройство 40 декодирования с фиг.20 совпадает с устройством 40 декодирования с фиг.13 в том, что это устройство 40 декодирования состоит из схемы 41 демультиплексирования - схемы 48 соединения, но отличается от устройства 40 декодирования с фиг.13 в том, что декодированный низкочастотный сигнал из схемы 42 декодирования низких частот не подают на схему 44 вычисления величин характеристики.

В устройстве 40 декодирования с фиг.20 схема 45 декодирования высоких частот заранее записывает тот же коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, что и коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, который записывает схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот с фиг.18. Более конкретно, набор из коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib, служащий в качестве коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, полученных заранее с помощью регрессионного анализа, записывают заранее аналогично индексу коэффициента.

Схема 45 декодирования высоких частот декодирует закодированные данные высоких частот, поданные из схемы 41 демультиплексирования, и подает коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, обозначенный индексом коэффициента и полученный в результате описанной обработки, на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот.

Процесс декодирования, осуществляемый устройством декодирования

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.21 будет описан процесс декодирования, выполняемый устройством 40 декодирования с фиг.20.

Этот процесс декодирования начинают тогда, когда выходную кодовую строку, выданную устройством 30 кодирования, подают на устройство 40 декодирования в качестве входной кодовой строки. Заметим, что обработка с этапов S211-S213 совпадает с обработкой с этапов S131-S133 с фиг.14 и, соответственно, ее описание будет опущено.

На этапе S214 схема 44 вычисления величин характеристики вычисляет характеристическую величину с использованием декодированного сигнала поддиапазона низких частот из схемы 43 деления на поддиапазоны, и подает результат на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот. Более конкретно, схема 44 вычисления величин характеристики осуществляет вычисления в соответствии с упомянутым выше выражением (1) с целью вычисления в качестве характеристической величины для каждого поддиапазона ib на стороне низких частот мощности power(ib,J) поддиапазона низких частот кадра J (где 0≤J).

На этапе S215 схема 45 декодирования высоких частот декодирует закодированные данные высоких частот, поданные из схемы 41 демультиплексирования, и подает коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, обозначенный индексом коэффициента и полученный в результате описанной обработки, на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот. То есть из записанных заранее схемой 45 декодирования высоких частот нескольких коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот подают на выход коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, обозначенный полученным при декодировании индексом коэффициента.

На этапе S216 схема 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот вычисляет мощность декодируемого поддиапазона высоких частот на основе характеристической величины из схемы 44 вычисления величин характеристики и коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, поданного из схемы 45 декодирования высоких частот, и подает результат на схему 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала.

Более конкретно, схема 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот осуществляет вычисления в соответствии с упомянутым выше выражением (2) с использованием коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib, служащих в качестве коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, и мощности power(ib,J) поддиапазона низких частот (где sb-3≤kb≤sb), служащей в качестве характеристической величины, что делают с целью вычисления мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Таким образом, мощность декодируемого поддиапазона высоких частот получают для каждого поддиапазона на стороне высоких частот, когда индекс изменяется от sb+1 до eb.

На этапе S217 схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала вырабатывает декодированный высокочастотный сигнал на основе декодированного сигнала поддиапазонов низких частот, поданного из схемы 43 деления на поддиапазоны, и мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, поданной из схемы 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот.

Более конкретно, схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала осуществляет вычисления в соответствии с упомянутым выше выражением (1) с использованием декодированного сигнала поддиапазонов низких частот с целью вычисления мощности поддиапазона низких частот для каждого поддиапазона стороны низких частот. Схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала осуществляет вычисления в соответствии с упомянутым выше выражением (3) с использованием полученной мощности поддиапазона низких частот и мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с целью вычисления коэффициента G(ib,J) усиления для каждого поддиапазона на стороне высоких частот.

Далее схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала осуществляет вычисления в соответствии с выражением (5) и выражением (6) с использованием коэффициента G(ib,J) усиления и декодированного сигнала поддиапазона низких частот с целью выработки сигнала x3(ib,n) поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона на стороне высоких частот.

Более конкретно, схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала подвергает декодированный сигнал x(ib,n) поддиапазонов низких частот амплитудной модуляции в соответствии с отношением между мощностью поддиапазона низких частот и мощностью декодируемого поддиапазона высоких частот и далее подвергает полученный в результате декодированный сигнал x2(ib,n) поддиапазонов низких частот частотной модуляции. Таким образом, некоторый сигнал частотного компонента в поддиапазоне на стороне низких частот преобразуют в некоторой сигнал частотного компонента на стороне высоких частот с целью получения сигнала x3(ib,n) поддиапазона высоких частот.

Таким образом, процесс, направленный на получение сигнала поддиапазона высоких частот, более подробно представляет собой следующий процесс.

Считаем, что четыре поддиапазона, последовательно расположенных в частотной области, называются блоком поддиапазонов, и диапазон частот разделен так, что один блок поддиапазонов (далее, в частности, называется блоком низких частот), состоит из четырех поддиапазонов с индексами от sb до sb-3 на стороне низких частот. В это же время, например, диапазон, состоящий из поддиапазонов с индексами на стороне высоких частот от sb+1 до sb+4, считается одним блоком поддиапазонов. Теперь далее сторона высоких частот, то есть блок поддиапазонов, состоящий из поддиапазонов с индексом, большим или равным sb+1, будет в частности называться блоком высоких частот.

Далее скажем, что внимание обращено на один поддиапазон, составляющий некоторый блок высоких частот, с целью выработки сигнала поддиапазона высоких частот упомянутого поддиапазона (далее называет рассматриваемым поддиапазоном). Сначала схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала идентифицирует поддиапазон блока низких частот, занимающего позицию, аналогичную позиции рассматриваемого поддиапазона в блоке высоких частот.

Например, в случае, когда индекс рассматриваемого поддиапазона равен sb+1, рассматриваемый поддиапазон является диапазоном с наименьшей частотой в блоке высоких частот и, соответственно, поддиапазон блока низких частот с той же позицией относительно что и позиция рассматриваемого поддиапазона, является поддиапазоном с индексом, равным sb-3.

Таким образом, в случае, когда идентифицирован поддиапазон блока низких частот с той же относительной позицией, что и позиция рассматриваемого поддиапазона, вырабатывают сигнал поддиапазона высоких частот рассматриваемого поддиапазона с использованием мощности поддиапазона низких частот упомянутого поддиапазона, декодированного сигнала поддиапазонов низких частот и мощности декодируемого поддиапазона высоких частот для рассматриваемого поддиапазона.

Более конкретно, мощность декодируемого поддиапазона высоких частот и мощность поддиапазона высоких частот заменяют в выражении (3) и вычисляют коэффициент усиления в соответствии с отношением этих мощностей. Декодированный сигнал поддиапазона низких частот умножают на вычисленный коэффициент усиления и далее декодированный сигнал поддиапазона низких частот, умноженный на коэффициент усиления, подвергают частотной модуляции путем выполнения вычислений в соответствии с выражением (6) и берут результат в качестве сигнала поддиапазона высоких частот для рассматриваемого поддиапазона.

В соответствии с упомянутой выше обработкой получают сигнал поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона на стороне высоких частот. В ответ на это схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала дополнительно осуществляет вычисления в соответствии с выражением (7) с целью получения суммы полученных сигналов поддиапазона высоких частот и с целью выработки декодированного высокочастотного сигнала. Схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала подает полученных декодированный высокочастотный сигнал на схему 48 соединения и обработка переходит с этапа S217 на этап S218.

На этапе S218 схема 48 соединения соединяет декодированный низкочастотный сигнал из схемы 42 декодирования низких частот и декодированный высокочастотный сигнал из схемы 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала и подает результат на выход в качестве выходного сигнала. Далее процесс декодирования заканчивается.

Как описано выше в соответствии с устройством 40 декодирования индекс коэффициента получают из закодированных данных высоких частот, полученных путем демультиплексирования входной кодовой строки, и мощность декодируемого поддиапазона высоких частот вычисляют с использованием коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, на который указывает индекс коэффициента и, соответственно, может быть улучшена точность оценки мощности поддиапазона высоких частот. Таким образом, музыкальные сигналы могут быть воспроизведены с более высоким качеством звучания.

4. Четвертый вариант осуществления изобретения Процесс кодирования, осуществляемый устройством кодирования Также, хотя выше приведено описание для случая, когда, в качестве примера, только индекс коэффициента содержится в закодированных данных высоких частот, закодированные данные высоких частот могут содержать другую информацию.

Например, если предусмотрено, что индекс коэффициента содержится в закодированных данных высоких частот, на стороне устройства 40 декодирования может быть известен коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, при этом получают мощность декодируемого поддиапазона высоких частот, наиболее близкую к мощности поддиапазона высоких частот фактического высокочастотного сигнала.

Тем не менее, разность между фактической мощностью поддиапазона высоких частот (истинное значение) и мощностью декодируемого поддиапазона высоких частот (значение оценки), которая получена на стороне устройства 40 декодирования, равна в общем тому же значению, что и псевдоразность power_diff(ib,J) мощностей поддиапазонов высоких частот, вычисленная схемой 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот.

Следовательно, если предусмотрено, что не только индекс коэффициента, но также и псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот между поддиапазонами содержится в закодированных данных высоких частот, то на стороне устройства 40 декодирования может быть известна примерная ошибка мощности декодируемого поддиапазона высоких частот для фактической мощности поддиапазона высоких частот. Таким образом, точность оценки мощности поддиапазона высоких частот может быть улучшена с использованием этой ошибки.

Далее со ссылками на блок-схемы с фиг.22 и 23 будет приведено описание процессов кодирования и декодирования в случае, когда псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот содержится в закодированных данных высоких частот.

Сначала со ссылками на блок-схему с фиг.22 будет описан процесс кодирования, выполняемый устройством 30 кодирования с фиг.18. Заметим, что обработка с этапов S241-S246 совпадает с обработкой с этапов S181 - S186 с фиг.19 и, соответственно, ее описание будет опущено.

На этапе S247 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет вычисления в соответствии с выражением (15) с целью вычисления суммы E(J, id) квадратов разностей для каждого коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

Схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот выбирает из сумм E(J,id) квадратов разностей сумму квадратов разностей с наименьшим значением и подает индекс коэффициента, который указывает коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, соответствующий упомянутой сумме квадратов разностей, на схему 37 кодирования высоких частот.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот подает на схему 37 кодирования высоких частот псевдоразность power_diff(ib,J) мощностей поддиапазонов высоких частот, полученную для коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, соответствующего выбранной сумме квадратов разностей.

На этапе S248 схема 37 кодирования высоких частот кодирует индекс коэффициента и псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот, поданную из схемы 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, и подает полученные в результате этого закодированные данные высоких частот на схему 38 мультиплексирования.

Таким образом, псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот для поддиапазонов на стороне высоких частот с индексами от sb+1 до eb, то есть ошибку оценки мощности поддиапазона высоких частот, подают на устройство 40 декодирования в качестве закодированных данных высоких частот.

В случае, когда получены закодированные данные высоких частот далее осуществляют обработку этапа S249 и заканчивают процесс кодирования, но обработка на этапе S249 совпадает с обработкой на этапе S189 с фиг.19 и, соответственно, ее описание будет опущено.

Как описано выше, если для устройства 40 декодирования предусмотрено, что псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот содержится в закодированных данных высоких частот, то может быть дополнительно увеличена точность оценки мощности поддиапазона высоких частот и могут быть получены музыкальные сигналы с более высоким качеством звучания.

Процесс декодирования, осуществляемый устройством декодирования

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.23 будет описан процесс декодирования, выполняемый устройством 40 декодирования с фиг.20. Заметим, что обработка с этапов S271-S274 совпадает с обработкой с этапов S211-S214 и, соответственно, ее описание будет опущено.

На этапе S275 схема 45 декодирования высоких частот осуществляет декодирование закодированных данных высоких частот, поданных из схемы 41 демультиплексирования. Далее схема 45 декодирования высоких частот подает на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, на который указывает индекс коэффициента, полученный при декодировании, и псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот для поддиапазонов, полученных при декодировании.

На этапе S276 схема 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот вычисляет мощность декодируемого поддиапазона высоких частот на основе характеристической величины из схемы 44 вычисления величин характеристики и коэффициента оценки декодируемого мощности поддиапазона высоких частот, поданного из схемы 45 декодирования высоких частот. Заметим, что на этапе S276 осуществляют такую же обработку, как и на этапе S216 с фиг.21.

На этапе S277 схема 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот прибавляет псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот, поданную из схемы 45 декодирования высоких частот, к мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и подает результат на схему 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала в качестве окончательной мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. То есть псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот того же поддиапазона прибавляют к вычисленной мощности декодируемого поддиапазона высоких частот каждого поддиапазона.

Далее осуществляют обработку с этапов S278-S279 и процесс декодирования заканчивается, но эти процессы совпадают с процессами этапов S217 и S218 с фиг.21 и, соответственно, их описание будет опущено.

Таким образом, устройство 40 декодирования получает индекс коэффициента и псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот из закодированных данных высоких частот, полученных демультипликсированием входной кодовой строки. Далее устройство 40 декодирования вычисляет мощность декодируемого поддиапазона высоких частот с использованием коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, на который указывает индекс коэффициента, и псевдоразности мощностей поддиапазонов высоких частот. Таким образом, точность оценки мощности поддиапазона высоких частот может быть улучшена и музыкальные сигналы могут быть воспроизведены с более высоким качеством звучания.

Заметим, что может быть принята во внимание разность между значениями оценок мощностей поддиапазонов высоких частот, выработанными между устройством 30 кодирования и устройством 40 декодирования, то есть разность между псевдомощностью поддиапазона высоких частот и мощностью декодируемого поддиапазона высоких частот (далее называется разностью оценок между устройствами).

В таком случае, например, псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот, служащая в качестве закодированных данных высоких частот, корректируют с помощью разности оценок между устройствами или псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот содержится в закодированных данных высоких частот и на стороне устройства 40 декодирования псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот корректируют с помощью разности оценок между устройствами. Более того, может быть предусмотрено для устройства 40 декодирования, что разность оценок между устройствами записывают и для осуществления корректировки устройство 40 декодирования прибавляет разность оценок между устройствами к псевдоразности мощностей поддиапазонов высоких частот. Таким образом, может быть получен более близкий к фактическому высокочастотному сигналу декодированный высокочастотный сигнал.

5. Пятый вариант осуществления изобретения

Заметим, что было описано, что для устройства 30 кодирования с фиг.18 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот в качестве индекса выбирает оптимальный индекс из нескольких индексов коэффициентов для сумм E(J,id) квадратов разностей, но индекс коэффициента может быть выбран с использованием индекса, отличающегося от суммы квадратов разностей.

Например, может быть использовано значение оценки, в котором применяют среднеквадратическое значение разности, максимальное значение разности, среднее значение разности и так далее между мощностью поддиапазона высоких частот и псевдомощностью поддиапазона высоких частот. В таком случае устройство 30 кодирования с фиг.18 осуществляет процесс кодирования, показанный блок-схемой на фиг.24.

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.24 будет описан процесс кодирования, выполняемый устройством 30 кодирования. Заметим, что обработка с этапов S301-S305 совпадает с обработкой с этапов S181-S185 с фиг.19 и, соответственно, ее описание будет опущено. В случае, когда осуществляют обработку с этапов S301 - S305 псевдомощность поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона вычисляют для каждого из K коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

На этапе S306 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет значение Res(id,J) оценки для текущего кадра J, служащего в качестве обрабатываемого объекта для каждого из K коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

Более конкретно, схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет те же вычисления, что и в упомянутом выше выражении (1), с использованием сигнала поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона, поданного из схемы 33 деления на поддиапазоны, с целью вычисления мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот для кадра J. Заметим, что для рассматриваемого варианта осуществления изобретения и поддиапазон сигнала поддиапазона низких частот и поддиапазон сигнала поддиапазона высоких частот может быть идентифицирован с использованием индекса ib.

В случае получения мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет в соответствии со следующим выражением (16) с целью вычисления среднеквадратического значения Res_std(id,J) разности.

Математическое выражение 16

Более конкретно, разность между мощностью power(ib,J) поддиапазона высоких частот и псевдомощностью powerest(ib, id,J) поддиапазона высоких частот для кадра J получают для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с индексом, равным от sb+1 до eb, и в качестве среднеквадратического значения Res_std(id,J) разности берется соответствующая сумма квадратов разностей. Заметим, что псевдомощность powerest(ib,id,J) поддиапазона высоких частот указывает на псевдомощность поддиапазона высоких частот для кадра J поддиапазона с индексом ib, полученную с учетом коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с индексом коэффициента, равным id.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот в соответствии с выражением (17) вычисляет максимальное значение Resmax (id,J) разности.

Математическое выражение 17

Заметим, что в выражении (17) max_ib{|power(ib,J) - power_est(ib,id,J)|} означает максимум абсолютных значений одной из разностей между мощностью power(ib,J) поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона с индексом, равным от sb+1 до eb, и псевдомощностью powerest(ib,id,J) поддиапазона высоких частот. Соответственно, максимальное значение абсолютных значений разностей мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот и псевдомощности powerest(ib,id,J) поддиапазона высоких частот для кадра J берут в качестве максимального значения Res_max(id,J) разности.

Также схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот в соответствии с выражением (18) вычисляет среднее значение Res_ave(id,J) разности.

Математическое выражение 18

Более конкретно, разность между мощностью power(ib,J) поддиапазона высоких частот и псевдомощностью power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот для кадра J получают для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с индексом, равным от sb+1 до eb, и получают сумму этих разностей. Абсолютное значение для значения, полученного путем деления полученной суммы разностей на количество (eb-sb) поддиапазонов на стороне высоких частот, берут в качестве среднего значения Res_ave(id,J) разности. Это среднее значение Res_ave(id,J) разности указывает величину среднего значения ошибки оценки для поддиапазонов, при этом учитывается знак.

Далее в случае получения среднеквадратического значения Res_std(id,J) разности, максимального значения Res_max(id,J) разности и среднего значения Res_ave(id,J) разности схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот в соответствии со следующим выражением (19) вычисляет окончательное значение Res(id,J) оценки.

Математическое выражение 19

Более конкретно, среднеквадратическое значение Res_std(id,J) разности, максимальное значение Res_max(id,J) разности и среднее значение Res_ave(id,J) разности складывают со взвешиванием с целью получения окончательного значения Res(id,J) оценки. Заметим, что в выражении (19) W_max и W_ave являются заранее определенными весами и примерами значений этих весов являются следующие: W_max=0,5 и W_ave=0,5.

Схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет упомянутую выше обработку с целью вычисления значения Res(id,J) оценки для каждого из К коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, то есть для каждого из К индексов id коэффициентов.

На этапе S307 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот выбирает индекс id коэффициента на основе значения Res(id,J) оценки для каждого полученного индекса id коэффициента.

Это значение Res(id,J) оценки, полученное в соответствии с упомянутой выше обработкой, показывает степень похожести мощности поддиапазона высоких частот, вычисленной по фактическому высокочастотному сигналу, и псевдомощности поддиапазона высоких частот, вычисленной с использованием коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с индексом коэффициента, равным id, то есть показывает величину ошибки оценки для высокочастотного компонента.

Соответственно, чем меньше значение Res(id,J) оценки, тем ближе к фактическому высокочастотному сигналу находится декодированный высокочастотный сигнал, полученный путем вычисления с коэффициентом оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Следовательно, схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот выбирает из K значений Res(id, J) оценки некоторое значение оценки, при этом это значение становится минимумом, и подает индекс коэффициента, который указывает на коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, соответствующий упомянутому значению оценки, на схему 37 кодирования высоких частот.

В случае подачи индекса коэффициента на схему 37 кодирования высоких частот, далее осуществляют процессы с этапа S308 и S309 и процесс кодирования заканчивается, но эти процессы совпадают с процессами с этапа S188 и этапа S189 с фиг.19, и, соответственно, их описание будет опущено.

Как описано выше для устройства 30 кодирования применяют значение Res(id,J) оценки, вычисленное по среднеквадратическому значению Res_std(id,J) разности, максимальному значению Res_max(id,J) разности и среднему значению Res_ave(id,J) разности, и выбирают индекс коэффициента для оптимального коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

В случае применения значения Res(id,J) оценки, по сравнению со случаем применения суммы квадратов разностей, точность оценки мощности поддиапазона высоких частот может быть оценена с использованием гораздо большего количества шкал оценки и, соответственно, может быть выбран более подходящий коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Таким образом, для устройства 40 декодирования, на вход которого подают выходную кодовую строку, может быть получен наиболее приспособленный к процессу расширения диапазона частот коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и могут быть получены сигналы с более высоким качеством звучания.

Модификация 1

Также в случае, когда для каждого кадра входного сигнала осуществляют описанный выше процесс кодирования, для постоянной области, в которой присутствует малое количество временных отклонений, касающихся мощностей поддиапазонов высоких частот для поддиапазонов стороны высоких частот входного сигнала, для каждого непрерывного кадра могут быть выбраны разные индексы коэффициентов.

Более конкретно для последовательных кадров, составляющих постоянную область входного сигнала, мощности поддиапазонов высоких частот кадров практически одинаковы и, соответственно, для этих кадров непрерывно должен быть выбран один и тот же индекс коэффициента. Тем не менее, для некоторого участка этих непрерывных кадров выбираемый индекс коэффициента изменяется для каждого кадра и в результате могут быть не постоянны аудио компоненты высоких частот, воспроизводимые на устройстве 40 декодирования. В результате для воспроизводимого звука это порождает неестественные ощущения.

Следовательно, в случае выбора индекса коэффициента в устройстве 30 кодирования могут быть приняты во внимание результаты оценки высокочастотных компонентов в предыдущем по времени кадре. В таком случае устройство 30 кодирования с фиг.18 осуществляет процесс кодирования, показанный блок-схемой на фиг.25.

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.25 будет описан процесс кодирования, выполняемый устройством 30 кодирования. Заметим, что обработка с этапов S331-S336 совпадает с обработкой с этапов S301-S306 с фиг.24 и, соответственно, ее описание будет опущено.

На этапе S337 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет значение Res(id,J) оценки с использованием прошлого и текущего кадров.

Более конкретно схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот записывает с учетом предыдущего по времени кадра (J-1), после обрабатываемого кадра J, псевдомощность поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона, полученного с использованием коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с окончательно выбранным индексом коэффициента. Упомянутый здесь окончательно выбранный индекс коэффициента является индексом коэффициента, закодированный схемой 37 кодирования высоких частот и поданный на устройство 40 декодирования.

Далее скажем, что индекс id коэффициента, выбранный в кадре (J-1), в частности является id_selected(J-1). Также далее будет продолжено описание в предположении, что псевдомощность поддиапазона высоких частот для поддиапазона, индекс которого равен ib (где sb+1≤ib≤eb), полученная путем использования коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот для индекса коэффициента, равного id_selected(J-1), представляет собой powerest(ib, id_selected(J-1), J-1).

Схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот сначала в соответствии с выражением (20) вычисляет оценку ResP_std(id,J) среднеквадратического значения разности.

Математическое выражение 20

Более конкретно, для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с индексом, равным от sb+1 до eb, получают разность между псевдомощностью powerest(ib, id_selected(J-1), J-1) поддиапазона высоких частот кадра (J-1) и псевдомощностью powerest(ib,id,J) поддиапазона высоких частот кадра J. Соответствующую сумму квадратов разностей берут в качестве оценки ResP_std(id,J) среднеквадратического значения разности. Заметим, что псевдомощность powerest(ib,id,J) поддиапазона высоких частот указывает псевдомощность поддиапазона высоких частот для кадра J поддиапазона с индексом ib, полученную с учетом коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с индексом коэффициента, равным id.

Эта оценка ResP_std(id,J) среднеквадратического значения разности является суммой квадратов разностей псевдомощностей поддиапазонов высоких частот между последовательными по времени кадрами и, соответственно, чем меньше оценка ResP_std(id,J) среднеквадратического значения разности, тем меньше временное изменение значения оценки высокочастотного компонента.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот в соответствии с выражением (21) вычисляет оценку ResP_max(id,J) максимального значения разности.

Математическое выражение 21

Заметим, что в выражении (21) max_ib{|powerest(ib,id_selected(J-1), J-1)-powerest(ib,id,J)|} означает максимум абсолютных значений одной из разностей между псевдомощностью powerest(ib, id_selected(J1), J-1) поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона с индексом, равным от sb+1 до eb, и псевдомощностью powerest(ib,id,J) поддиапазона высоких частот. Соответственно, максимальное значение абсолютных значений разностей псевдомощностей поддиапазонов высоких частот между последовательными по времени кадрами берут в качестве оценки ResP_max(id,J) максимального значения разности.

Оценка ResP_max(id,J) максимального значения разности показывает, что чем меньше ее значение, тем более близки результаты оценки высокочастотных компонентов между последовательными кадрами.

В случае получения оценки ResP_max(id,J) максимального значения разности, далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот в соответствии со следующим выражением (22) вычисляет оценку ResP_ave(id,J) среднеквадратического значения разности.

Математическое выражение 22

Более конкретно, для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с индексом равным от sb+1 до eb, получают разность между псевдомощностьк power_est(ib, id_selected(J-1), J-1) поддиапазона высоких частот кадра (J-1) i псевдомощностью power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот кадра J. Абсолютное значение для значения, полученного путем деления суммы разностей поддиапазонов на количество (eb-sb) поддиапазонов на стороне высоких частот, берут в качестве оценки ResP_ave(id,J) среднего значения разности. Эта оценка ResP_ave(id,J) среднего значения разности указывает величину среднего значения оценки разности для поддиапазонов между кадрами, при этом учитывается знак.

Далее в случае получения оценки ResP_std(id,J) среднеквадратического значения разности, оценки ResP_max(id,J) максимального значения разности и оценки ResP_ave(id,J) среднего значения разности, схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот в соответствии со следующим выражением (23) вычисляет значение ResP(id,J) оценки.

Математическое выражение 23

Более конкретно, оценку Res_std(id,J) среднеквадратического значения разности, оценку Res_max(id,J) максимального значения разности и оценку Res_ave(id, J) среднего значения разности складывают со взвешиванием с целью получения значения ResP(id,J) оценки. Заметим, что в выражении (23) W_max и W_ave являются заранее определенными весами и примерами значений этих весов являются следующие: W_max=0,5 и W_ave=0,5.

Таким образом после вычисления значения ResP(id,J) оценки с использованием прошлого и текущего кадров, обработка переходит с этапа S337 на этап S338.

На этапе S338 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот в соответствии с выражением (24) вычисляет окончательное значение Res_all(id,J) оценки.

Математическое выражение 24

Более конкретно, складывают полученное значение Res(id, J) оценки и взвешенное значение ResP(id, J) оценки. Заметим, что в выражении (24) W_p(J) является весом, определяемым, например, с помощью следующего выражения (25).

Математическое выражение 25

Также power_r(J) из выражения (25) является значением, которое определяют с помощью следующего выражения (26).

Математическое выражение 26

Эта мощность power_r(J) показывает среднее разности мощностей поддиапазонов высоких частот кадра (J-1) и кадра J. Также в соответствии с выражением (25), когда power_r(J) является значением в заданном диапазоне рядом с 0, то чем меньше power_r(J), тем W_p(J) становится ближе к 1, и когда power_r(J) становится больше значения в заданном диапазоне, W_p(J) становится 0.

Здесь в случае, когда powerr(J) является значением в заданном диапазоне рядом с 0, среднее разностей мощностей поддиапазонов высоких частот между последовательными кадрами является в известной степени малым. Другими словами временное отклонение высокочастотного компонента входного сигнала мало и, следовательно, текущий кадр входного сигнала является постоянной областью.

Чем более постоянным является высокочастотный компонент входного сигнала, тем ближе вес W_p(J) к 1 и наоборот, чем более переменным является высокочастотный компонент входного сигнала, тем ближе вес W_p(J) к 0. Соответственно для значение Res_all(id,J) оценки, указанного в выражении (24), чем меньше временное отклонение высокочастотного компонента входного сигнала, тем больше вклад значения Res_all(id,J) оценки по сравнению с результатом оценки для высокочастотного компонента в последнем кадре как в шкале оценки.

В результате для постоянной области входного сигнала выбирают коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, при котором получают высокочастотный компонент, близкий к результату оценки высокочастотного компонента в последнем кадре, и даже для стороны устройства 40 декодирования может быть воспроизведен звук с более естественным высоким качеством звучания. И наоборот для непостоянной области входного сигнала часть значения ResP(id,J) оценки в значении Res_all(id,J) оценки становится равной 0 и получают декодированный высокочастотный сигнал, более близкий к фактическому высокочастотному сигналу.

Схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет упомянутую выше обработку с целью вычисления значения Res_all(id,J) оценки для каждого из К коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

На этапе S339 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот выбирает индекс id коэффициента на основе значения Res_all(id,J) оценки для каждого полученного коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

Значение Res_all(id,J) оценки, полученное в ходе упомянутой выше обработки, является значением оценки, полученным путем осуществления линейного связывания значения Res(id,J) оценки и значения ResP(id,J) оценки с весом. Как описано выше, чем меньше значение Res(id,J) оценки, тем ближе получается декодированный высокочастотный сигнал к фактическому высокочастотному сигналу. Также, чем меньше значение ResP(id,J) оценки, тем ближе получается декодированный высокочастотный сигнал к декодированному высокочастотному сигналу последнего кадра.

Соответственно, чем меньше значение Res_all(id,J) оценки, тем более подходящий получается декодированный высокочастотный сигнал. Следовательно, схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот выбирает из K значений Res_all(id,J) оценки некоторое значение оценки, причем это значение становится минимальным, и подает индекс коэффициента, который указывает на коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, соответствующий упомянутому значению оценки, на схему 37 кодирования высоких частот.

После выбора индекса коэффициента осуществляют процессы с этапа S340 и S341 и процесс кодирования заканчивается, но эти процессы совпадают с процессами с этапа S308 и этапа S309 с фиг.24, и, соответственно, их описание будет опущено.

Как описано выше, для устройства 30 кодирования применяют значение Res_all(id,J) оценки, полученное путем осуществления линейного связывания значения Res(id,J) оценки и значения ResP(id,J) оценки, и выбирают индекс оптимального коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

В случае использования значения Res_all(id,J) оценки, аналогично случаю использования значения Res(id,J) оценки, с помощью гораздо большего количества шкал оценки может быть выбран более подходящий коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Более того, если применяют значение Res_all(id,J) оценки, то со стороны устройства 40 декодирования может быть ограничено временное отклонение в постоянной области высокочастотного компонента воспроизводимого сигнала и могут быть получены сигналы с более высоким качеством звучания.

Модификация 2

В этом случае для процесса расширения диапазона частот с целью получения звука с более высоким качеством звучания поддиапазоны стороны низких частот становятся важными с точки зрения получения удовольствия от прослушивания. Более конкретно, из поддиапазонов стороны высоких частот чем больше точность оценки поддиапазона, более близкого к стороне низких частот, тем с более высоким качеством звучания может быть воспроизведен звук.

Следовательно, в случае вычисления значения оценки, касающейся каждого из коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, на поддиапазон на стороне низких частот может быть наложен вес. В таком случае устройство 30 кодирования с фиг.18 осуществляет процесс кодирования, показанный блок-схемой на фиг.26.

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.26 будет описан процесс кодирования, выполняемый устройством 30 кодирования. Заметим, что обработка с этапов S371-S375

совпадает с обработкой с этапов S331-S335 с фиг.25 и, соответственно, ее описание будет опущено.

На этапе S376 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет значение ResW_band(id,J) оценки для текущего кадра J, служащего в качестве обрабатываемого объекта, для каждого из K коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

Более конкретно, схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет те же вычисления, что и в упомянутом выше выражении (1), с использованием сигнала поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона, поданного из схемы 33 деления на поддиапазоны, с целью вычисления мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот для кадра J.

В случае получения мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот, схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот в соответствии со следующим выражением (27) вычисляет среднеквадратическое значение Res_stdW_band(id,J) разности.

Математическое выражение 27

Более конкретно, для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с индексом, равным от sb+1 до eb, получают разность между мощностью power(ib,J) поддиапазона высоких частот и псевдомощностью power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот для кадра J и для каждого поддиапазона эту разность умножают на вес W_band(ib). Сумму квадратов разностей, умноженных на вес W_band(ib), берут в качестве среднеквадратического значения Res_stdW_band(id, J) разности.

Здесь вес W_band(ib) (где sb+1≤ib≤eb) определяют, например, из следующего выражения (28). Значение этого веса W_band(ib) увеличивается в случае, когда соответствующий поддиапазон находится на стороне низких частот.

Математическое выражение 28

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет максимальное значение Res_maxW_band(id, J) разности. Более конкретно, максимальное значение модулей значений, полученных умножением на вес W_band(ib) разности между мощностью power(ib,J) поддиапазона высоких частот с индексом, равным от sb+1 до eb, и псевдомощностью power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона, берут в качестве максимального значения Res_maxW_band(id,J) разности.

Также схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет среднее значение Res_aveW_band(id,J) разности.

Более конкретно для каждого поддиапазона с индексом, равным от sb+1 до eb, получают разность мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот и псевдомощности power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот, умножают ее на вес W_band(ib) и получают сумму разностей, умноженную на вес W_band(ib). Абсолютное значение для значения, полученного путем деления полученной суммы разностей на количество (eb-sb) поддиапазонов на стороне высоких частот, берут в качестве среднего значения Res_aveW_band(id,J) разности.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет значение ResW_band(id,J) оценки. Более конкретно, в качестве значения ResW_band(id,J) оценки берут сумму среднеквадратического значения Res_stdW_band(id,J) разности, максимального значения Res_maxW_band(id,J) разности, умноженного на вес W_max, и среднего значения Res_aveW_band(id,J) разности, умноженного на вес W_ave.

На этапе S377 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет значение ResPW_band(id,J) оценки с использованием прошлого и текущего кадров.

Более конкретно схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот записывает с учетом предыдущего по времени кадра (J-1), после обрабатываемого кадра J, псевдомощность поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона, полученного с использованием коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с окончательно выбранным индексом коэффициента.

Схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет оценку ResP_stdW_band(id,J) среднеквадратического значения разности. Более конкретно, для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с индексом, равным от sb+1 до eb, получают разность между псевдомощностью power_est(ib,id_selected(J-1), J-1) поддиапазона высоких частот и псевдомощностью power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот и результат умножают на вес W_band(ib). Сумму квадратов разностей, умноженных на вес W_band(ib), берут в качестве оценки ResP_stdW_band(id,J) среднеквадратического значения разности.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет оценку ResP_maxW_band(id,J) максимального значения разности. Более конкретно, в качестве оценки ResP_maxW_band(id,J) максимального значения разности берут максимальное значение из абсолютных значений, полученных путем умножения на вес W_band(ib) разности псевдомощности power_est(ib, id_selected(J-1), J-1) поддиапазона высоких частот и псевдомощности power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона с индексом, равным от sb+1 до eb.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет оценку ResP_aveW_band(id,J) среднего значения разности. Более конкретно, для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с индексом, равным от sb+1 до eb, получают разность псевдомощности powerest(ib, id_selected(J-1), J-1) поддиапазона высоких частот и псевдомощности power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот и результат умножают на вес W_band(ib). Абсолютное значение для значения, полученного путем деления суммы разностей, умноженной на вес weight W_band(ib), на количество поддиапазонов на стороне высоких частот, берут в качестве оценки ResP_aveW_band(id,J) среднего значения разности.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот получает сумму оценки ResP_stdW_band(id,J) среднеквадратического значения разности, оценки ResP_maxW_band(id,J) максимального значения разности, умноженной на вес W_max, и оценки ResP_aveW_band(id,J) среднего значение разности, умноженной на вес Wave, и результат берут в качестве значения ResPW_band(id,J) оценки.

На этапе S378 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот с целью вычисления окончательного значения Res_allW_band(id,J) оценки складывает значение ResW_band(id,J) оценки и значение ResPW_band(id,J) оценки, умноженную на вес WP(J) из выражения (25). Это значение Res_allW_band(id,J) оценки вычисляют для каждого из К коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

Далее осуществляют обработку с этапов S379-S381 и процесс кодирования заканчивается, но эти процессы совпадают с процессами этапов S339 и S341 с фиг.25 и, соответственно, их описание будет опущено. Заметим, что на этапе S379 из К индексов коэффициентов выбирают некоторый индекс коэффициента, при котором значение Res_allW_band(id,J) оценки становится минимальным.

Таким образом, для каждого поддиапазона осуществляют такое взвешивание, что применяют вес к некоторому поддиапазону на стороне нижних частот, что позволяет на стороне устройства 40 декодирования получить звук с более высоким качеством звучания.

Заметим, что хотя выше описан случай, когда коэффициенты оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот выбирают на основе значения Res_allW_band(id,J) оценки, коэффициенты оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот могут быть выбраны на основе значения ResW_band(id,J) оценки.

Модификация 3

Далее, восприятие человеческим слухом обладает некоторой характеристикой, влияющей на следующее: чем больше амплитуда (мощность) диапазона частот, тем сильнее это воспринимается человеческим слухом и, соответственно, значение оценки для коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот может быть вычислено таким образом, чтобы применить некоторый вес к поддиапазону с большей мощностью.

В таком случае устройство 30 кодирования с фиг.18 осуществляет процесс кодирования, показанный блок-схемой на фиг.27. Далее со ссылками на блок-схему с фиг.27 будет описан процесс кодирования, выполняемый устройством 30 кодирования. Заметим, что обработка с этапов S401-S405 совпадает с обработкой с этапов S331-S335 с фиг.25 и, соответственно, ее описание будет опущено.

На этапе S406 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот для каждого из К коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот вычисляет значение ResW_power(id,J) оценки для текущего кадра J, служащего в качестве обрабатываемого объекта.

Более конкретно, схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет те же вычисления, что и в упомянутом выше выражении (1) с целью вычисления мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот для кадра J с использованием сигнала поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона, поданного из схемы 33 деления на поддиапазоны.

В случае получения мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот, схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот в соответствии со следующим выражением (29) вычисляет среднеквадратическое значение Res_stdW_power(id,J) разности.

Математическое выражение 29

Более конкретно, для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с индексом, равным от sb+1 до eb, получают разность мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот и псевдомощности power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот и для каждого поддиапазона эту разность умножают на вес W_power(power(ib,J)). Сумму квадратов разностей, умноженных на вес W_power(power(ib,J)), берут в качестве среднеквадратического значения Res_stdW_power(id,J) разности.

Здесь вес W_power(power(ib,J) (где sb+1≤ib≤eb) определяют, например, с помощью следующего выражения (30). Значение этого веса W_power(power(ib,J)) увеличивается, если больше становится мощность power(ib,J) соответствующего поддиапазона высоких частот.

Математическое выражение 30

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет максимальное значение Res_maxW_power(id,J) разности. Более конкретно, максимальное значение абсолютных значений, полученных умножением на вес W_power(power(ib,J)) разности мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот и псевдомощности power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона с индексом, равным от sb+1 до eb, берут в качестве максимального значения Res_maxW_power(id,J) разности.

Также схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет среднее значение Res_aveW_power(id,J) разности.

Более конкретно, для каждого поддиапазона с индексом, равным от sb+1 до eb, получают разность мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот и псевдомощности power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот, умножают ее на вес W_power(power(ib,J)) и получают сумму разностей, умноженных на вес W_power(power(ib,J)). Абсолютное значение для значения, полученного путем деления полученной суммы разностей на количество (eb-sb) поддиапазонов на стороне высоких частот, берут в качестве среднего значения Res_aveW_power(id,J) разности.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет значение ResW_power(id,J) оценки. Более конкретно, в качестве значения ResW_power(id,J) оценки берут сумму среднеквадратического значения Res_stdW_power(id,J) разности, максимального значения Res_maxW_power(id,J) разности, умноженного на вес W_max, и среднего значения Res_aveW_power(id,J) разности, умноженного на вес W_ave.

На этапе S407 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет значение ResPW_power(id, J) оценки с использованием прошлого и текущего кадров.

Более конкретно схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот записывает с учетом предыдущего по времени кадра (J-1), после обрабатываемого кадра J, псевдомощность поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона, полученного с использованием коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с окончательно выбранным индексом коэффициента.

Схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот сначала вычисляет оценку ResP_stdW_power(id,J) среднеквадратического значения разности. Более конкретно, для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с индексом, равным от sb+1 до eb, получают разность между псевдомощностью power_est(ib,id_selected(J-1), J-1) поддиапазона высоких частот и псевдомощностью power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот и результат умножают на вес W_power(power(ib,J)). Сумму квадратов разностей, умноженных на вес W_power(power(ib,J)), берут в качестве оценки ResP_stdW_power(id,J) среднеквадратического значения разности.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет оценку ResP_maxW_power(id,J) максимального значения разности. Более конкретно, в качестве оценки ResP_maxW_power(id,J) максимального значения разности берут максимальное значение из абсолютных значений, полученных путем умножения на вес W_power(power(ib,J)) разности псевдомощности power_est(ib,id_selected(J-1), J-1) поддиапазона высоких частот и псевдомощности power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона с индексом, равным от sb+1 до eb.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет оценку ResP_aveW_power(id,J) среднего значения разности. Более конкретно, для каждого поддиапазона с индексом, равным от sb+1 до eb, получают разность псевдомощности power_est(ib,id_selected(J-1), J-1) поддиапазона высоких частот и псевдомощности power_est(ib,id,J) поддиапазона высоких частот и результат умножают на вес W_power(power(ib,J)). Абсолютное значение для значения, полученного путем деления суммы разностей, умноженной на вес W_power(power(ib,J)), на количество поддиапазонов (eb-sb) на стороне высоких частот, берут в качестве оценки ResP_aveW_power(id,J) среднего значения разности.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот получает сумму оценки ResP_stdW_power(id,J) среднеквадратического значения разности, оценки ResP_maxW_power(id,J) максимального значения разности, умноженной на вес W_max, и оценки ResP_aveW_power(id,J) среднего значение разности, умноженной на вес W_ave, и результат берут в качестве значения ResPW_power(id, J) оценки.

На этапе S408 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот с целью вычисления окончательного значения Res_allW_power(id,J) оценки складывает значение ResW_power(id,J) оценки и значение ResW_power(id,J) оценки, умноженное на вес WP(J) из выражения (25). Это значение Res_allW_power(id, J) оценки вычисляют для каждого из К коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

Далее осуществляют обработку с этапов S409-S411 и процесс кодирования заканчивается, но эти процессы совпадают с процессами этапов S339-S341 с фиг.25 и, соответственно, их описание будет опущено. Заметим, что на этапе S409 из К индексов коэффициентов выбирают некоторый индекс коэффициента, при котором значение Res_allW_power(id,J) оценки становится минимальным.

Таким образом, для каждого поддиапазона осуществляют такое взвешивание, что применяют вес к некоторому поддиапазона с большой мощностью, что позволяет на стороне устройства 40 декодирования получить звук с более высоким качеством звучания.

Заметим, что хотя выше описан случай, когда коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот выбирают на основе значения Res_allW_power(id,J) оценки, коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот может быть выбран на основе значения ResW_power(id,J) оценки.

6. Шестой вариант осуществления изобретения

Структура устройства нахождения коэффициентов

В этом случае, набор из коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib, служащий в качестве коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, записан в устройстве 40 декодирования с фиг.20 таким образом, который связан с индексом коэффициента. Например в случае, когда в устройстве 40 декодирования записаны коэффициенты оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот из 128 индексов коэффициентов, в качестве области записи необходимо подготовить большую область, такую как память для записи этих коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и подобных данных.

Следовательно, может быть предусмотрено, чтобы часть из нескольких коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот были взяты в качестве обычных коэффициентов и, соответственно, была уменьшена область записи, используемая для записи коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. В таком случае устройство нахождения коэффициентов, которое получает коэффициенты оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, обладает такой структурой, которая, например, показана на фиг.28.

Устройство 81 нахождения коэффициентов содержит схему 91 деления на поддиапазоны, схему 92 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот, схему 93 вычисления величин характеристики и схему 94 оценки коэффициентов.

Музыкальные данные, используемые для нахождения, и так далее подают на это устройство 81 нахождения коэффициентов в качестве контрольных широкополосных сигналов. Контрольные широкополосные сигналы представляют собой сигналы, в которых содержится несколько компонентов поддиапазонов высоких частот и несколько компонентов поддиапазонов низких частот.

Схема 91 деления на поддиапазоны состоит из полосового фильтра и так далее, делит подаваемый контрольный широкополосный сигнал на несколько сигналов поддиапазонов и подает результаты на схему 92 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот и схему 93 вычисления величин характеристики. Более конкретно, сигнал поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с индексом от sb+1 до eb подают на схему 92 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот, а сигнал поддиапазона низких частот для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с индексом от sb-3 до sb подают на схему 93 вычисления величин характеристики.

Схема 92 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет мощность поддиапазона высоких частот для каждого сигнала поддиапазона высоких частот из схемы 91 деления на поддиапазоны и подает результаты на схему 94 оценки коэффициентов. Схема 93 вычисления величин характеристики вычисляет в качестве характеристической величины мощность поддиапазона низких частот на основе каждого сигнала поддиапазона низких частот, поданного из схемы 91 деления на поддиапазоны, и подает результат на схему 94 оценки коэффициентов.

Схема 94 оценки коэффициентов вырабатывает коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот путем осуществления регрессионного анализа с использованием мощности поддиапазона высоких частот из схемы 92 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот и характеристической величины из схемы 93 вычисления величин характеристики, и подает результат на устройство 40 декодирования.

Описание устройства нахождения коэффициентов

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.29 будет описан процесс нахождения коэффициентов, выполняемый устройством 81 нахождения коэффициентов.

На этапе S431 схема 91 деления на поддиапазоны делит каждый из нескольких поданных контрольных широкополосных сигналов на несколько сигналов поддиапазонов. Далее схема 91 деления на поддиапазоны подает сигнал поддиапазона высоких частот для поддиапазонов с индексами, равными от sb+1 до eb, на схему 92 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот и подает сигнал поддиапазона низких частот для поддиапазонов с индексами, равными от sb-3 до sb, на схему 93 вычисления величин характеристики.

На этапе S432 схема 92 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет вычисления, аналогичные вычислениям из упомянутого выше выражения (1), для каждого сигнала поддиапазона высоких частот из схемы 91 деления на поддиапазоны с целью вычисления мощности поддиапазона высоких частот и подает результаты на схему 94 оценки коэффициентов.

На этапе S433 схема 93 вычисления величин характеристики осуществляет вычисления, аналогичные вычислениям из упомянутого выше выражения (1), для каждого сигнала поддиапазона низких частот, поданного из схемы 91 деления на поддиапазоны, с целью вычисления мощности поддиапазона низких частот в качестве характеристической величины и подает результаты на схему 94 оценки коэффициентов.

Таким образом, мощность поддиапазона высоких частот и мощность поддиапазона низких частот для каждого кадра из нескольких контрольных широкополосных сигналов подают на схему 94 оценки коэффициентов.

На этапе S434 схема 94 оценки коэффициентов осуществляет регрессионный анализ с использованием метода наименьших квадратов с целью вычисления коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib для каждого поддиапазона ib (где sb+1≤ib≤eb) с индексом, равным от sb+1 до eb.

Заметим, что для регрессионного анализа мощность поддиапазона низких частот, поданная из схемы 93 вычисления величин характеристики, берут в качестве независимой переменной, а мощность поддиапазона высоких частот, поданную из схемы 92 вычисления мощностей поддиапазонов высоких частот, берут в качестве зависимой переменной. Также регрессионный анализ осуществляют с помощью мощностей поддиапазонов низких частот и мощностей поддиапазонов высоких частот для всех кадров, составляющих все контрольные широкополосные сигналы, поданные на используемое устройство 81 нахождения коэффициентов.

На этапе S435 схема 94 оценки коэффициентов получает вектор навязок для каждого кадра контрольных широкополосных сигналов с использованием коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib для каждого поддиапазона ib.

Например, схема 94 оценки коэффициентов вычитает сумму общей суммы мощностей power(kb,J) поддиапазона низких частот (где sb-3≤kb≤sb), умноженной на коэффициент A_ib(kb), и коэффициента B_ib из мощности power(ib,J) поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона ib (где sb+1≤ib≤eb) для кадра J для получения невязки. Вектор, состоящий из невязок для каждого поддиапазона ib кадра J, берут в качестве вектора невязок.

Заметим, что вектор навязок вычисляют для всех кадров, составляющих все контрольные широкополосные сигналы, поданные на устройство 81 нахождения коэффициентов.

На этапе S436 схема 94 оценки коэффициентов нормирует вектор навязок, полученный для каждого кадра. Например, схема 94 оценки коэффициентов получает для каждого поддиапазона ib значения дисперсии невязок для поддиапазонов ib векторов навязок всех кадров и делит невязку для поддиапазона ib в каждом векторе невязок на квадратный корень из значений дисперсии, тем самым нормирует вектора навязок.

На этапе S437 схема 94 оценки коэффициентов осуществляет кластеризацию нормированных векторов навязок всех кадров с помощью способа k-средних или подобного способа.

Например, скажем, что средняя частотная огибающая всех кадров, полученная во время осуществления оценки мощности поддиапазона высоких частот с использованием коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib, будет называться частотной огибающей SA. Также скажем, что заданная частотная огибающая, для которой мощность больше мощности средней частотной огибающей SA, будем называть частотной огибающей SH, а заданная частотная огибающая, для которой мощность меньше мощности средней частотной огибающей SA, будем называть частотной огибающей SL.

В это время кластеризацию векторов навязок осуществляют так, что полученные вектора навязок коэффициентов, когда частотные огибающие близки к средней частотной огибающей SA, частотной огибающей SH, частотной огибающей SL, принадлежат кластеру СА, кластеру CH и кластеру CL соответственно. Другими словами кластеризацию осуществляют так, что вектор навязок каждого кадра принадлежит любому из кластеров CA, CH и CL.

Для процесса расширения диапазона частот с целью оценки высокочастотного компонента на основе корреляции между низкочастотным компонентом и высокочастотным компонентом, когда вычисляют вектор навязок с использованием коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib, полученных с помощью регрессионного анализа, ошибка разности увеличивается, если поддиапазон принадлежит стороне больших частот для ее характеристик. Следовательно, при осуществлении кластеризации вектора навязок без изменения, обработку осуществляют так, что поддиапазону стороны больших частот приписывают некоторый вес.

С другой стороны для устройства 81 нахождения коэффициентов векторы навязок нормируют значением дисперсии невязок каждого поддиапазона, при этом кластеризацию могут осуществлять при применении одинакового веса к каждому поддиапазону в предположении, что дисперсии невязок каждого поддиапазона внешне равны.

На этапе S438 схема 94 оценки коэффициентов выбирает в качестве обрабатываемого кластера любой из кластеров СА, СН или CL.

На этапе S439 схема 94 оценки коэффициентов вычисляет коэффициент A_ib(kb) и коэффициент B_ib для каждого поддиапазона ib (где sb+1≤ib≤eb) с помощью регрессионного анализа с использованием кадров векторов навязок, принадлежащих к выделенному кластеру как обрабатываемому кластеру.

Более конкретно, если скажем, что кадр вектора навязок, принадлежащий обрабатываемому кластеру, будет называться обрабатываемым кадром, мощности поддиапазона низких частот и мощности поддиапазона высоких частот для всех обрабатываемых кадров берут в качестве независимых переменных и зависимых переменных и осуществляют регрессионный анализ, применяющий метод наименьших квадратов. Таким образом, коэффициент A_ib(kb) и коэффициент B_ib получают для каждого поддиапазона ib.

На этапе S440 схема 94 оценки коэффициентов получает для всех обрабатываемых кадров векторы навязок с использованием коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib, полученных с помощью обработки на этапе S439. Заметим, что на этапе S440 осуществляют ту же обработку, что и на этапе S435 и получают вектор навязок для каждого обрабатываемого кадра.

На этапе S441 схема 94 оценки коэффициентов нормирует вектор навязок каждого обрабатываемого кадра, полученного при обработке на этапе S440, с помощью той же обработки, что и на этапе S436. То есть, нормирование вектора навязок осуществляют путем деления ошибки разности на квадратный корень значения дисперсии для каждого поддиапазона.

На этапе S442 схема 94 оценки коэффициентов осуществляет кластеризацию нормированных векторов навязок всех обрабатываемых кадров с помощью способа k-средних или подобного способа. Упомянутое здесь количество кластеров определяют следующим образом. Например, в случае попытки выработать в устройстве 81 нахождения коэффициентов коэффициенты оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот из 128 индексов коэффициентов, число, полученное путем умножения количества обрабатываемых кадров на 128 и дальнейшим делением на количество всех кадров берут в качестве количества кластеров. Здесь количество всех кадров является общим количеством всех кадров во всех контрольных широкополосных сигналах, поданных на устройство 81 нахождения коэффициентов.

На этапе S443 схема 94 оценки коэффициентов получает вектор центра тяжести для каждого кластера, который получен при обработке на этапе S442.

Например, кластер, полученный при кластеризации на этапе S442, соответствует индексу коэффициента, индекс коэффициента приписан каждому кластеру в устройстве 81 нахождения коэффициентов и получают коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот для каждого индекса коэффициента.

Более конкретно, скажем, что на этапе S438 кластер CA был выбран в качестве обрабатываемого кластера и на этапе S442 в ходе кластеризации было получено F кластеров. Теперь, если мы обратим внимание на кластер CF, который является одним из F кластеров, коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с индексом коэффициента для кластера CF берут в качестве коэффициента A_ib(kb), полученного для кластера CA на этапе S439, который является линейным элементом корреляции. Также сумма вектора, полученного путем осуществленной на этапе S441 обработки, обратной нормированию (обратное нормирование), вектора центра тяжести кластера CF, полученного на этапе S443, и коэффициент B_ib, полученный на этапе S439, берут в качестве коэффициента B_ib, который является постоянным элементом коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Упомянутое здесь обратное нормирование представляет собой процесс умножения каждого фактора вектора центра тяжести кластера CF на то же значение, что и при нормировании (квадратный корень значений дисперсии для каждого поддиапазона) в случае нормирования, осуществленного на этапе S441 и заключающегося, например, в делении ошибки разности на квадратный корень значений дисперсии для каждого поддиапазона.

Более конкретно, набор из коэффициента A_ib(kb), полученного на этапе S439, и коэффициента Bib, полученного так, как описано выше, становится коэффициентом оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с индексом коэффициента для кластера CF. Соответственно, каждый из F кластеров, полученных путем кластеризации, обычно обладает коэффициентом A_ib(kb), полученным с учетом кластера CA в качестве линейного элемента корреляции коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

На этапе S444 устройство 81 нахождения коэффициентов определяет, были ли обработаны все или не все кластеры из кластеров CA, CH и CL в качестве обрабатываемых кластеров. В случае, когда на этапе S444 определили, что не все кластеры были обработаны, обработка возвращается на этап S438 и повторяют упомянутую выше обработку. То есть, в качестве обрабатываемого объекта выбирают следующий кластер и вычисляют коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

С другой стороны, если на этапе S444 определили, что все кластеры были обработаны, то было получено необходимое количество коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и, соответственно, обработка переходит на этап S445.

На этапе S445 схема 94 оценки коэффициентов подает полученный индекс коэффициента и коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот на устройство 40 декодирования для их записи и процесс нахождения коэффициентов заканчивается.

Например, подаваемые на устройство 40 декодирования коэффициенты оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот содержат несколько коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с одним и тем же коэффициентом A_ib(kb) в качестве линейного элемента корреляции. Следовательно, устройство 81 нахождения коэффициентов сопоставляет эти общие коэффициенты A_ib(kb) с индексом (указателем) линейного элемента корреляции, который является информацией для идентификации коэффициентов A_ib(kb) и также сопоставляет индексы коэффициентов с индексом линейного элемента корреляции и коэффициентом B_ib, который является постоянным элементом.

Далее устройство 81 нахождения коэффициентов подает на устройство 40 декодирования сопоставленные индекс (указатель) линейного элемента корреляции и коэффициент A_ib(kb), и сопоставленные индекс коэффициента и индекс (указатель) линейного элемента корреляции и коэффициент B_ib с целью их сохранения в памяти в схеме 45 декодирования высоких частот устройства 40 декодирования. Таким образом, во время записи нескольких коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот для общих линейных элементов корреляции, если индексы (указатели) линейных элементов корреляции хранят в области записи для коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, то область записи может быть значительно уменьшена.

В этом случае индексы линейных элементов корреляции и коэффициенты A_ib(kb) записывают в память в схеме 45 декодирования высоких частот связанным образом и, соответственно, индекс линейного элемента корреляции и коэффициент B_ib могут быть получены по индексу коэффициента и, кроме того, коэффициент A_ib(kb) может быть получен по индексу линейного элемента корреляции.

Заметим, что в результате анализа, проведенного автором настоящей заявки, даже если линейные элементы корреляции нескольких коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот уравниваются для округления трех шаблонов, известно, что не существует практически ни одного ухудшения качества звучания при прослушивании звука, подвергнутого процессу расширения диапазона частот. Соответственно, для устройства 81 нахождения коэффициентов область записи, используемая для записи коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, может быть дополнительно уменьшена без ухудшения качества звука после процесса расширения диапазона частот.

Как описано выше, устройство 81 нахождения коэффициентов вырабатывает и подает на выход коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот для каждого индекса коэффициента из поданного контрольного широкополосного сигнала.

Заметим, что для процесса нахождения коэффициентов с фиг.29 описано, что векторы навязок были нормированы, но на одном из этапов S436 или S441 или на обоих возможно не осуществлять нормирование векторов навязок.

В качестве альтернативы, хотя может быть осуществлено нормирование векторов навязок, может быть не осуществлено совместное использование линейных элементов корреляции коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. В таком случае после процесса нормирования на этапе S436 нормированные векторы навязок подвергают кластеризации на то же количество кластеров, что и количество получаемых коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Регрессионный анализ осуществляют для каждого кластера с использованием кадра вектора навязок, принадлежащего каждому кластеру, и вырабатывают коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот для каждого кластера.

7. Седьмой вариант осуществления изобретения

Пример функциональной структуры устройства кодирования

До текущего момента был описан случай, когда во время кодирования входного сигнала коэффициент A_ib(kb) и коэффициент B_ib, причем огибающая высоких частот могла быть оценена с наилучшей точностью, выбирают из огибающей низких частот входного сигнала. В этом случае информация об индексе коэффициента, указывающая коэффициент A_ib(kb) и коэффициент B_ib, содержится в выходной кодовой строке и ее передают на сторону декодирования и во время декодирования выходной кодовой строки огибающую высоких частот вырабатывают с использованием коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib, соответствующих индексу коэффициента.

Тем не менее, в случае, когда велико временное отклонение огибающей низких частот, даже если оценка огибающей высоких частот была осуществлена с использованием одних и тех же коэффициентов A_ib(kb) и B_ib, для последовательных кадров входного сигнала, увеличивается временное отклонение огибающей высоких частот.

Другими словами, в случае большого временного отклонения мощности поддиапазона низких частот, даже если мощность декодируемого поддиапазона высоких частот была вычислена с использованием одних и тех же коэффициентов A_ib(kb) и B_ib, увеличивается временное отклонение мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Это объясняется тем, что мощность поддиапазона низких частот используется для вычисления мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и, соответственно, когда велико временное отклонение мощности поддиапазона низких частот, получаемая мощность декодируемого поддиапазона высоких частот также сильно отклоняется во времени.

Также, хотя ранее было описан случай, когда путем обработки контрольного широкополосного сигнала заранее подготавливали несколько наборов коэффициентов A_ib(kb) и B_ib, этот контрольный широкополосный сигнал является сигналом, полученным путем кодирования входного сигнала и дальнейшим декодированием входного сигнала после кодирования.

Наборы коэффициентов A_ib(kb) и B_ib, полученные путем такого нахождения, являются наборами коэффициентов, подходящими для случая кодирования фактического входного сигнала с использованием системы кодирования и алгоритма кодирования при кодировании входного сигнала во время нахождения.

Во время выработки контрольного широкополосного сигнала получают различные контрольные широкополосные сигналы в зависимости от типа системы кодирования, используемого для кодирования/декодирования входного сигнала. Также, если кодировщики (алгоритмы кодирования) отличаются при одной и той же используемой системе кодирования, то получают различные контрольные широкополосные сигналы.

Соответственно, в случае, когда только один сигнал, полученный путем кодирования/декодирования входного сигнала с использованием конкретной системы кодирования и алгоритма кодирования, использовали в качестве контрольного широкополосного сигнала, может быть трудно оценить огибающую высоких частот с большой точностью из полученных коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib. Другими словами может быть невозможно достаточным образом обрабатывать разницу между системами кодирования или между алгоритмами кодирования.

Следовательно, может быть предусмотрено, чтобы осуществлялись сглаживание огибающей низких частот и выработка подходящих коэффициентов, что позволяет оценивать огибающую высоких частот с большой точностью независимо от временного отклонения огибающей низких частот, системы кодирования и так далее.

В таком случае устройство кодирования, которое кодирует входной сигнал, обладает структурой, показанной на фиг.30. Заметим, что на фиг.30 любая часть, соответствующая случаю с фиг.18, обозначена той же ссылочной позицией и ее описание, при возможности, будет опущено. Устройство 30 кодирования с фиг.30 отличается от устройства 30 кодирования с фиг.18 тем, что предусмотрены блок 121 определения параметра и блок 122 сглаживания, а другие пункты совпадают.

Блок 121 определения параметра вырабатывает параметр, касающийся сглаживания вычисляемой мощности поддиапазона низких частот, выступающей в качестве характеристической величины (далее называется параметром сглаживания), что делают на основе сигнала поддиапазона высоких частот, поданного из схемы 33 деления на поддиапазоны. Блок 121 определения параметра подает выработанный параметр сглаживания на схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот и блок 122 сглаживания.

Здесь параметр сглаживания представляет собой информацию или подобные данные, указывающие сколько кадров из последовательных во времени мощностей поддиапазонов низких частот используют для сглаживания мощности поддиапазона низких частот текущего кадра, служащего в качестве, например, обрабатываемого объекта. Иначе говоря, параметр, используемый для процесса сглаживания мощности поддиапазона низких частот, определяют в блоке 121 определения параметра.

Блок 122 сглаживания осуществляет сглаживание мощности поддиапазона низких частот, служащей в качестве характеристической величины, поданной из схемы 34 вычисления величин характеристики, что делают с использованием параметра сглаживания, поданного из схемы 121 определения параметра, и подают результат на схему 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот.

Для схемы 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот связанным образом записывают несколько коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, полученных с помощью регрессионного анализа, индекс группы коэффициентов и индекс коэффициента для идентификации этих коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

Более конкретно, кодирование осуществляют для одного входного сигнала в соответствии с каждой из нескольких различных систем кодирования и алгоритмов кодирования, сигнал, полученный далее при декодировании сигнала, полученного кодированием, подготавливают в качестве контрольного широкополосного сигнала.

Для каждого из этих нескольких контрольных широкополосных сигналов, мощность поддиапазона низких частот берут в качестве независимой переменной, а мощность поддиапазона высоких частот берут в качестве зависимой переменной. В соответствии с регрессионным анализом (нахождением) с использованием метода наименьших квадратов, получают несколько наборов коэффициентов A_ib(kb) и B_ib Для каждого поддиапазона и записывают их в схеме 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот.

Здесь при нахождении с использованием одного контрольного широкополосного сигнала получают несколько наборов коэффициентов A_ib(kb) и B_ib для каждого поддиапазона (далее называют наборами коэффициентов). Скажем, что группу из нескольких наборов коэффициентов, полученных таким образом из одного контрольного широкополосного сигнала, будем называть группой коэффициентов, информацию для идентификации группы коэффициентов, будем называть индексом группы коэффициентов, а информацию для идентификации набора коэффициентов, принадлежащего некоторой группе коэффициентов, будем называть индексом коэффициентов.

Для схемы 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот набор коэффициентов из нескольких групп коэффициентов записывают связанным образом с индексом группы коэффициентов и индексом коэффициентов, что делают с целью идентификации набора коэффициентов. Другими словами набор коэффициентов (коэффициент A_ib(kb) и коэффициент B_ib), служащий в качестве коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и записанный в схеме 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот, идентифицируют с помощью индекса группы коэффициентов и индекса коэффициентов.

Заметим, что во время нахождения набора коэффициентов, мощность поддиапазона низких частот, служащая в качестве независимой переменной, может быть сглажена с помощью того же процесса, что и при сглаживании мощности поддиапазона низких частот, служащей в качестве характеристической величины, в блоке 122 сглаживания.

Схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет псевдомощность поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона на стороне высоких частот с использованием, для каждого записанного коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, коэффициента оценки декодированной мощности поддиапазона высоких частот и характеристической величины после сглаживания из схемы 122 сглаживания и подает результат на схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот.

Схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот сравнивает мощность поддиапазона высоких частот, полученную из сигнала поддиапазона высоких частот, который подан из схемы 33 деления на поддиапазоны, и псевдомощность поддиапазона высоких частот из схемы 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот подает на схему 37 кодирования высоких частот, как результат сравнения, из нескольких коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот индекс группы коэффициентов и индекс коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, при этом получают псевдомощность поддиапазона высоких частот, наиболее близкую к мощности поддиапазона высоких частот. Также схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот подает на схему 37 кодирования высоких частот информацию сглаживания, указывающую параметр сглаживания, поданный из блока 121 определения параметра.

Таким образом, заранее с помощью процесса нахождения подготавливают несколько групп коэффициентов, чтобы работать с разницей систем кодирования или алгоритмов кодирования и упомянутые несколько групп коэффициентов записывают в схему 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот, при этом может быть использован более подходящий коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Таким образом, для стороны декодирования выходной кодовой строки оценку огибающей высоких частот могут осуществить с более высокой точностью независимо от систем кодирования или алгоритмов кодирования.

Процесс кодирования, осуществляемый устройством кодирования

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.31 будет описан процесс кодирования, выполняемый устройством 30 кодирования с фиг.30. Заметим, что обработка с этапов S471-S474 совпадает с обработкой с этапов S181-S184 с фиг.19 и, соответственно, ее описание будет опущено.

Тем не менее, сигнал поддиапазона высоких частот, полученный на этапе S473, подают из схемы 33 деления на поддиапазоны на схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот и блок 121 определения параметра. Также на этапе S474, в качестве характеристической величины, вычисляют мощность power(ib,J) поддиапазона низких частот каждого поддиапазона ib (sb-3≤ib≤sb) на стороне низких частот кадра J, служащего в качестве обрабатываемого объекта, и результат подают на блок 122 сглаживания.

На этапе S475 блок 121 определения параметра определяет количество кадров, используемых для сглаживания характеристической величины, что делают на основе сигнала поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона на стороне высоких частот, поданного из схемы 33 деления на поддиапазоны.

Например, блок 121 определения параметра осуществляет вычисления в соответствии с упомянутым выше выражением (1) для каждого поддиапазона ib (где sb+1≤ib≤eb) на стороне высоких частот кадра J, служащего в качестве обрабатываемого объекта, с целью получения мощности поддиапазона и далее получают сумму этих мощностей поддиапазонов.

Аналогично, блок 121 определения параметра получает для одного предыдущего по времени кадра (J-1) относительно кадра J мощность поддиапазона для каждого поддиапазона ib на стороне высоких частот и далее получает сумму этих мощностей поддиапазонов. Блок 121 определения параметра сравнивает значение, полученное путем вычитания суммы мощностей поддиапазонов, полученных для кадра (J-1), из суммы мощностей поддиапазонов, полученных для кадра J (далее называем разностью сумм мощностей поддиапазонов), с заданным порогом.

Например, блок 121 определения параметра определяет, в случае, когда разность сумм мощностей поддиапазонов больше или равна этого порога, количество кадров, используемых для сглаживания характеристической величины (далее называют количеством ns кадров), равным 4 и, в случае, когда разность сумм мощностей поддиапазонов меньше этого порога, определяет, что количество ns кадров равно 16. Блок 121 определения параметра подает в качестве параметра сглаживания определенное количество ns кадров на схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот и блок 122 сглаживания.

Теперь может быть предусмотрено, чтобы сравнивали разность сумм мощностей поддиапазонов и несколько порогов и количество ns кадров определяли равным любому из трех или более значений.

На этапе S476 блок 122 сглаживания осуществляет вычисления в соответствии со следующим выражением (31) с использованием параметра сглаживания, поданного из блока 121 определения параметра, с целью сглаживания характеристической величины, поданной из схемы 34 вычисления величин характеристики, и подает результат на схему 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот. Другими словами сглаживают выступающую в качестве характеристической величины мощность power(ib,J) поддиапазона низких частот для каждого поддиапазона на стороне низких частот обрабатываемого кадра J.

Математическое выражение 31

Заметим, что в выражении (31) ns представляет собой количество ns кадров, служащее в качестве параметра сглаживания, и чем больше количество ns кадров, тем больше кадров используют для сглаживания мощности поддиапазона низких частот, служащей в качестве характеристической величины. Также скажем, что мощности поддиапазонов низких частот для поддиапазонов нескольких кадров, расположенных до кадра J, содержатся в блоке 122 сглаживания.

Также вес SC(l), на который умножают мощность power(ib,J) поддиапазона низких частот, представляет собой вес, определяемый, например, с помощью следующего выражения (32). Вес SC(l) для каждого кадра обладает настолько большим значением, настолько большой вес SC(l), на который умножают кадр, близкий по времени к обрабатываемому кадру J.

Математическое выражение 32

Соответственно, с помощью блока 122 сглаживания характеристическую величину сглаживают путем осуществления сложения с взвешиванием SC(l) для прошлых ns кадров определяемых мощностей поддиапазонов низких частот на количество ns кадров, содержащий текущий кадр J. Более конкретно после сглаживания в качестве мощности power_smooth(ib,J) поддиапазона низких частот получают взвешенное среднее мощностей поддиапазонов низких частот для тех же поддиапазонов для кадров от J до (J-ns+1).

Здесь, чем больше количество ns кадров, используемых для сглаживания, тем меньше временное отклонение мощности power_smooth(ib,J) поддиапазона низких частот. Соответственно, в случае оценки мощности поддиапазона на стороне высоких частот с использованием мощности power_smooth(ib,J) поддиапазона низких частот, может быть уменьшено временное отклонение значения оценки мощности поддиапазона на стороне высоких частот.

Тем не менее, пока количество ns кадров не установлено настолько маленьким значением, насколько возможно для кратковременного входного сигнала, такого как удар или подобного, то есть входного сигнала с большим временным отклонением высокочастотного компонента, откладывается отслеживание изменения во времени входного сигнала. В результате для стороны декодирования при воспроизведении выходного сигнала, полученного при декодировании, с большой вероятностью это может вызвать неестественные ощущения при прослушивании.

Следовательно, для блока 121 определения параметра в случае, когда упомянутая выше разность сумм мощностей поддиапазонов больше или равна порогу, входной сигнал считают кратковременным сигналом, в котором мощность поддиапазона на стороне высоких частот значительно отклоняется, и определяют, что количество ns кадров является более маленьким значением (например, ns=4). Таким образом, даже когда входной сигнал является кратковременным сигналом (сигналом с ударом), сглаживают мощность поддиапазона низких частот подходящим образом, уменьшают временное отклонение значения оценки мощности поддиапазона на стороне высоких частот и также может быть ограничена задержка отслеживания изменения в высокочастотных компонентах.

С другой стороны в случае, когда разность сумм мощностей поддиапазонов меньше порога, для блока 121 определения параметра входной сигнал считают постоянным сигналом с небольшим временным отклонением мощности поддиапазона на стороне высоких частот и количество ns кадров определяют равным большему значению (например, ns=16). Таким образом, мощности поддиапазона низких частот сглаживают подходящим образом и может быть уменьшено временное отклонение значения оценки мощности поддиапазона на стороне высоких частот.

На этапе S477 схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет псевдомощность поддиапазона высоких частот на основе мощности power(ib,J) поддиапазона низких частот для каждого поддиапазона на стороне низких частот, поданной из блока 122 сглаживания, и подает результат на схему 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот.

Например, схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет вычисления в соответствии с упомянутым выше выражением (2) с использованием коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib, записанных заранее в качестве коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот и мощности power_smooth(ib,J) поддиапазона низких частот (где sb-3≤ib≤sb), с целью вычисления псевдомощности power_est(ib,J) поддиапазона высоких частот.

Заметим, что мощность power(kb,J) поддиапазона низких частот из выражения (2) заменена сглаженной мощностью power_smooth(kb,J) поддиапазона низких частот (где sb-3≤kb≤sb).

Более конкретно, мощность power_smooth(kb,J) поддиапазона низких частот для каждого поддиапазона на стороне низких частот умножают на коэффициент A_ib(kb) для каждого поддиапазона, и далее коэффициент B_ib прибавляют к сумме мощностей поддиапазонов низких частот, умноженных на упомянутый коэффициент, и результат берут в качестве псевдомощности power_est(ib,J) поддиапазона высоких частот. Эту псевдомощность поддиапазона высоких частот вычисляют для каждого поддиапазона на стороне высоких частот, индекс для которого равен от sb+1 до eb.

Также схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот осуществляет вычисление псевдомощности поддиапазона высоких частот для каждого заранее записанного коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Более конкретно, для всех записанных групп коэффициентов вычисление псевдомощности поддиапазона высоких частот осуществляют для каждого набора коэффициентов (коэффициент A_ib(kb) и коэффициент B_ib) из групп коэффициентов.

На этапе S478 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот вычисляет псевдоразность мощностей поддиапазонов высоких частот на основе сигнала поддиапазона высоких частот из схемы 33 деления на поддиапазоны и псевдомощности поддиапазона высоких частот из схемы 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот.

На этапе S479 схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот проводит вычисления в соответствии с упомянутым выше выражением (15) для каждого коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с целью вычисления суммы квадратов разностей псевдомощностей поддиапазонов высоких частот (суммы E(J,id) квадратов разностей).

Заметим, что обработка этапа S478 и этапа S479 совпадает с обработкой этапа S186 и этапа S187 с фиг.19 и, соответственно, ее описание будет опущено.

При вычислении суммы E(J,id) квадратов разностей для каждого записанного заранее коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот выбирает из суммы квадратов разностей сумму квадратов разностей с минимальным значением.

Далее схема 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот подает на схему 37 кодирования высоких частот индекс группы коэффициентов и индекс коэффициентов для идентификации коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, соответствующего выбранной сумме квадратов разностей, и информации о сглаживании, показывающей параметр сглаживания.

Здесь информацией о сглаживании может быть само значение количества ns кадров, служащего в качестве параметра сглаживания, определенного блоком 121 определения параметра, или может быть флаг или подобные данные, указывающие количество ns кадров. Например, в случае, когда информацией о сглаживании является двухбитный флаг, указывающий количество ns кадров, значение флага установлено равным 0, когда количество ns кадров равно 1, значение флага установлено равным 1, когда количество ns кадров равно 4, значение флага установлено равным 2, когда количество ns кадров равно 8, и значение флага установлено равным 3, когда количество ns кадров равно 16.

На этапе S408 схема 37 кодирования высоких частот кодирует индекс группы коэффициентов, индекс коэффициентов и информацию о сглаживании, поданную из схемы 36 вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот, и подает полученные в результате этого закодированные данные высоких частот на схему 38 мультиплексирования.

Например, на этапе S480 осуществляют энтропийное кодирование или подобный процесс для индекса группы коэффициентов, индекса коэффициента и информации о сглаживании. Заметим, что закодированные данные высоких частот могут представлять собой информацию любого типа до тех пор, пока данные являются информацией, из которой получают оптимальный коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот или оптимальный параметр сглаживания, например, индекс группы коэффициентов или подобная информация может быть взята без изменения в качестве закодированных данных высоких частот.

На этапе S481 схема 38 мультиплексирования осуществляет мультиплексирование закодированных данных низких частот, поданных из схемы 32 кодирования низких частот, и закодированных данных высоких частот, поданных из схемы 37 кодирования высоких частот, подает на выход полученную в результате выходную кодовую строку и процесс кодирования заканчивается.

Таким образом закодированные данные высоких частот, полученные кодированием индекса группы коэффициентов, индекса коэффициентов и информации о сглаживании, подают на выход в качестве выходной кодовой строки, при этом устройство 40 декодирования, которое получает на вход эту выходную кодовую строку, может оценить высокочастотный компонент с большей точностью.

Более конкретно, на основе индекса группы коэффициентов и индекса коэффициентов из нескольких коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот может быть получен наиболее подходящий коэффициент для всего процесса расширения диапазона частот и высокочастотный компонент может быть оценен с высокой точностью независимо от систем кодирования или алгоритмов кодирования. Более того, если мощность поддиапазона низких частот, служащая в качестве характеристической величины, сглаживают в соответствии с информацией о сглаживании, может быть уменьшено временное отклонение высокочастотного компонента и может быть получен звук, при прослушивании которого не возникает неестественных ощущений, независимо от того, является ли входной сигнал постоянным или кратковременным.

Пример функциональной структуры устройства декодирования

Также устройство 40 декодирования, которое на вход в качестве входной кодовой строки получает выходную кодовую строку из устройства 30 кодирования с фиг.30, обладает структурой, которая, например, показана на фиг.32. Заметим, что на фиг.32 любая часть, соответствующая случаю с фиг.20, обозначена той же ссылочной позицией и ее описание будет опущено.

Устройство 40 декодирования с фиг.32 отличается от устройства 40 декодирования с фиг.11 тем, что предусмотрен блок 151 сглаживания, а другие пункты совпадают.

В устройстве 40 декодирования с фиг.32 схема 45 декодирования высоких частот заранее записывает тот же коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, что и коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, который записывает схема 35 вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот с фиг.30. Более конкретно, набор из коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib, служащий в качестве коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, полученных заранее с помощью регрессионного анализа, записывают заранее связанным образом с индексом группы коэффициентов и индексом коэффициентов.

Схема 45 декодирования высоких частот декодирует закодированные данные высоких частот, поданные из схемы 41 демультиплексирования, и в результате получают индекс группы коэффициентов, индекс коэффициентов и информацию о сглаживании.

Схема 45 декодирования высоких частот подает на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, идентифицированный из полученных индекса группы коэффициентов и индекса коэффициентов, и также подает информацию о сглаживании на блок 151 сглаживания.

Также схема 44 вычисления величин характеристики подает на блок 151 сглаживания мощность поддиапазона низких частот, вычисленную в качестве характеристической величины. Блок 151 сглаживания осуществляет сглаживание мощности поддиапазона низких частот, поданной из схемы 44 вычисления величин характеристики, что делают в соответствии с информацией о сглаживании из схемы 45 декодирования высоких частот, и подают результат на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот.

Процесс декодирования, осуществляемый устройством декодирования

Далее со ссылками на блок-схему с фиг.33 будет описан процесс декодирования, выполняемый устройством 40 декодирования с фиг.32.

Этот процесс декодирования начинают тогда, когда выходную кодовую строку, выданную устройством 30 кодирования, подают на устройство 40 декодирования в качестве входной кодовой строки. Заметим, что обработка с этапов S511-S513 совпадает с обработкой с этапов S211-S213 с фиг.21 и, соответственно, ее описание будет опущено.

На этапе S514 схема 45 декодирования низких частот осуществляет декодирование закодированных данных низких частот, поданных из схемы 41 демультиплексирования.

Схема 45 декодирования высоких частот подает на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот из уже записанных нескольких коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, на который указывает индекс группы коэффициентов и индекс коэффициентов, которые получены декодированием закодированных данных высоких частот. Также схема 45 декодирования высоких частот подает информацию о сглаживании, полученную декодированием закодированных данных высоких частот, на блок 151 сглаживания.

На этапе S515 схема 44 вычисления величин характеристики вычисляет характеристическую величину с использованием декодированного сигнала поддиапазона низких частот из схемы 43 деления на поддиапазоны, и подает результат на блок 151 сглаживания. Более конкретно, в соответствии с вычислениями, соответствующими выражению (1), в качестве характеристической величины вычисляют мощность power(ib, J) поддиапазона низких частот для каждого поддиапазона ib на стороне низких частот.

На этапе S516 блок 151 сглаживания сглаживает мощность power(ib,J) поддиапазона низких частот, поданную из схемы 44 вычисления величин характеристики, в качестве характеристической величины, что делают на основе информации о сглаживании, поданной из схемы 45 декодирования высоких частот.

Более конкретно, блок 151 сглаживания осуществляет вычисления в соответствии с упомянутым выше выражением (31) на основе количества ns кадров, которое показано в информации о сглаживании, что делают с целью вычисления мощности power_smooth(ib,J) поддиапазона низких частот для каждого поддиапазона ib на стороне низких частот и подают результаты на схему 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот. Теперь скажем, что мощности поддиапазонов низких частот для поддиапазонов нескольких кадров, расположенных до кадра J, содержатся в блоке 151 сглаживания.

На этапе S517 схема 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот вычисляет мощность декодируемого поддиапазона высоких частот на основе мощности поддиапазона низких частот из блока 151 сглаживания и коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот из схемы 45 декодирования высоких частот и подает результат на схему 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала.

Более конкретно, схема 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот осуществляет вычисления в соответствии с упомянутым выше выражением (2) с использованием коэффициента A_ib(kb) и коэффициента B_ib, служащих в качестве коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, и мощности power_smooth(ib,J) поддиапазона низких частот с целью вычисления мощности декодируемого поддиапазона высоких частот.

Заметим, что мощность power(kb,J) поддиапазона низких частот из выражения (2) заменена сглаженной мощностью power_smooth(kb,J) поддиапазона низких частот (где sb-3≤kb≤sb). В соответствии с этими вычислениями мощность power_est(ib,J) декодируемого поддиапазона высоких частот получают для каждого поддиапазона на стороне высоких частот, индекс которого изменяется от sb+1 до eb.

На этапе S518 схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала вырабатывает декодированный высокочастотный сигнал на основе декодированного сигнала поддиапазонов низких частот, поданного из схемы 43 деления на поддиапазоны, и мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, поданной из схемы 46 вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот.

Более конкретно, схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала осуществляет вычисления в соответствии с упомянутым выше выражением (1) с использованием декодированного сигнала поддиапазонов низких частот с целью вычисления мощности поддиапазона низких частот для каждого поддиапазона стороны низких частот. Схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала далее осуществляет вычисления в соответствии с упомянутым выше выражением (3) с использованием полученной мощности поддиапазона низких частот и мощности декодируемого поддиапазона высоких частот с целью вычисления коэффициента G(ib,J) усиления для каждого поддиапазона на стороне высоких частот.

Также схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала осуществляет вычисления в соответствии с выражением (5) и выражением (6) с использованием коэффициента G(ib,J) усиления и декодированного сигнала поддиапазона низких частот с целью выработки сигнала x3(ib,n) поддиапазона высоких частот для каждого поддиапазона на стороне высоких частот.

Далее схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала осуществляет вычисление в соответствии с выражением (7) с целью получения суммы полученных сигналов поддиапазона высоких частот и с целью выработки декодированного высокочастотного сигнала. Схема 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала подает полученный декодированный высокочастотный сигнал на схему 48 соединения, и обработка переходит с этапа S518 на этап S519.

На этапе S519 схема 48 соединения соединяет декодированный низкочастотный сигнал из схемы 42 декодирования низких частот и декодированный высокочастотный сигнал из схемы 47 выработки декодированного высокочастотного сигнала и подает результат на выход в качестве выходного сигнала. Далее процесс декодирования заканчивается.

Как описано выше, с помощью устройства 40 декодирования мощность декодируемого поддиапазона высоких частот вычисляют с использованием коэффициента оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, который идентифицируют с помощью индекса группы коэффициентов и индекса коэффициентов, полученных из закодированных данных высоких частот, при этом может быть улучшена точность оценки мощности поддиапазона высоких частот. Более конкретно, в устройство 40 декодирования заранее записывают несколько коэффициентов оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, при этом можно работать с различиями систем кодирования или алгоритмами кодирования. Соответственно из упомянутой информации выбирают и используют оптимальный коэффициент оценки мощности декодируемого поддиапазона высоких частот, определенный индексом группы коэффициентов и индексом коэффициентов, при этом высокочастотные компоненты могут быть оценены с высокой точностью.

Также с помощью устройства 40 декодирования мощность поддиапазона низких частот сглаживают в соответствии с информацией сглаживания с целью вычисления мощности декодируемого поддиапазона высоких частот. Соответственно может быть сделано маленьким временное отклонение огибающей высоких частот и независимо от того, является ли входной сигнал постоянным или кратковременным, может быть получен звук, при прослушивании которого отсутствуют неестественные ощущения.

Хотя ранее был описан случае, когда количество ns кадров изменялось в качестве параметра сглаживания, вес SC(l), на который умножали мощности power(ib,J) поддиапазонов низких частот во время сглаживания с количеством ns кадров, принимающим постоянное значение, может быть взят в качестве параметра сглаживания. В таком случае блок 121 определения параметра изменяет вес SC(l), выступающий в качестве параметра сглаживания, при этом изменяются характеристики сглаживания.

Таким образом, вес SC(l) также берут в качестве параметра сглаживания, при этом на стороне декодирования временное отклонение огибающей высоких частот может быть подходящим образом ограничено для постоянного входного сигнала и кратковременного входного сигнала.

Например, в случае, когда вес SC(l) из упомянутого выше выражения (31) берут в качестве веса, определяемого функцией, указанной в следующем выражении (33), может быть улучшена степень отслеживания для более кратковременного сигнала по сравнению со случаем использования веса, показанного в выражении (32).

Математическое выражение 33

Заметим, что в выражении (33) ns обозначает количество ns кадров входного сигнала, используемых для сглаживания.

В случае, когда вес SC(l) берут в качестве параметра сглаживания, блок 121 определения параметра определяет вес SC(l), служащий в качестве параметра сглаживания, на основе сигнала поддиапазона высоких частот. Информацию о сглаживании, показывающую вес SC(l), служащий в качестве параметра сглаживания, берут в качестве закодированных данных высоких частот и передают на устройство 40 декодирования.

В этом случае также, например, само значение веса SC(l), то есть вес SC(0) - вес SC(ns-1), может быть взято в качестве информации о сглаживании или несколько весов SC(l) готовят заранее и из них в качестве информации о сглаживании могут взять индекс, указывающий выбранный вес SC(l).

Для устройства 40 декодирования вес SC(l), полученный декодированием закодированных данных высоких частот и определенный информацией о сглаживании, применяют для осуществления сглаживания мощности поддиапазона низких частот. Далее как вес SC(l), так и количество ns кадров берут в качестве параметров сглаживания и индекс, показывающий вес SC(l), и флаг, показывающий количество ns кадров, и так далее, могут быть взяты в качестве информации о сглаживании.

Далее, выше был описан случай, когда в качестве примера был применен третий вариант осуществления изобретения, при этом несколько групп коэффициентов готовят заранее и сглаживают мощность поддиапазона низких частот, служащую в качестве характеристической величины, этот пример может быть применен для любого из упомянутых выше вариантов осуществления изобретения с первого по пятый. Другими словами для случая, когда этот пример применяют в любом варианте осуществления изобретения, характеристическую величину сглаживают в соответствии с параметром сглаживания и характеристическую величину после сглаживания применяют для вычисления значения оценки мощности поддиапазона для каждого поддиапазона на стороне высоких частот.

Описанный выше набор процессов может быть выполнен не только аппаратно, но также и программно. В случае выполнения набора процессов с использованием программного обеспечения, программу, составляющую программное обеспечение, устанавливают с носителя информации с программой на компьютер, встроенный в выделенное аппаратное обеспечение, или, например, на персональный компьютер общего назначения или подобный компьютер, при этом различные функции могут быть выполнены путем установки различных программ.

На фиг.34 показан пример структуры аппаратного обеспечения компьютера, который с использованием программы осуществляет упомянутый выше набор процессов с использованием программы.

В компьютере ЦП 501, ПЗУ 502 (постоянное запоминающее устройство) и ОЗУ 503 (оперативное запоминающее устройство) соединены с шиной 504.

Далее интерфейс 505 ввода/вывода соединен с шиной 504. С интерфейсом 505 ввода/вывода соединены блок 506 ввода, состоящий из клавиатуры, мыши, микрофона и так далее, блок 507 вывода, состоящий из дисплея, акустической системы и так далее, блок 508 хранения, состоящий из накопителя на жестких дисках, энергонезависимой памяти и так далее, блок 509 связи, состоящий из сетевого интерфейса и так далее, и привод 510, который приводит в действие съемный носитель 511, такой как магнитный диск, оптический диск, магнито-оптический диск, полупроводниковая память или подобные устройства.

Для компьютера такой структуры, упомянутый выше набор процессов осуществляют с помощью ЦП 501, загружающего программу, которая хранится в блоке 508 хранения, в ОЗУ 503 через интерфейс 505 ввода/вывода и шину 504 и, например, выполняющего эту программу.

Программа, которую выполняет компьютер (ЦП 501), поставляют записанной на съемном носителе 511, который является пакетным носителем, представляющим собой, например, магнитный диск (в том числе гибкий диск), оптический диск (CD-ROM (компакт-диск только для чтения)), DVD (универсальный цифровой диск) и так далее), магнито-оптический диск, полупроводниковую память или подобное устройство, или поставляют через кабель или беспроводным образом, таким как через локальную сеть, Интернет, цифровое спутниковое вещание и так далее.

Программа может быть установлена в блоке 508 хранения через интерфейс 505 ввода/вывода путем установки съемного носителя 511 в привод 510. Также программа может быть установлена в блоке 508 хранения путем ее приема блоком 509 связи через кабель или беспроводным образом. Кроме того, программа может быть заранее установлена в ПЗУ 502 или блоке 508 хранения.

Заметим, что программа, которую выполняет компьютер, может быть программой, обработку в соответствии с которой осуществляют последовательным образом в соответствии с последовательностью, описанной в настоящем Описании, или программой, обработку в соответствии с которой осуществляют параллельным образом, или она требует синхронизации, такой как осуществление вызова, или подобного.

Заметим, что варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены упомянутыми выше вариантами осуществления изобретения и могут быть предложены различные модификации, не выходящие за границы сущности настоящего изобретения.

Список ссылочных позиций

10 устройство расширения диапазона частот

11 фильтр низких частот

12 схема задержки

13, 13-1-13-N полосовой фильтр

14 схема вычисления величин характеристики

15 схема оценки мощностей поддиапазонов высоких частот

16 схема выработки высокочастотного сигнала

17 фильтр высоких частот

18 сумматор сигналов

20 устройство нахождения коэффициентов

21, 21-1-21-(K+N) полосовой фильтр

22 схема вычисления мощности поддиапазона высоких частот

23 схема вычисления величин характеристики

24 схема оценки коэффициентов

30 устройство кодирования

31 фильтр низких частот

32 схема кодирования низких частот

33 схема деления на поддиапазоны

34 схема вычисления величин характеристики

35 схема вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот

36 схема вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот

37 схема кодирования высоких частот

38 схема мультиплексирования

40 устройство декодирования

41 схема демультиплексирования

42 схема декодирования низких частот

43 схема деления на поддиапазоны

44 схема вычисления величин характеристики

45 схема декодирования высоких частот

46 схема вычисления мощностей декодируемых поддиапазонов высоких частот

47 схема выработки декодированного высокочастотного сигнала

48 схема соединения

50 устройство нахождения коэффициентов

51 фильтр низких частот

52 схема деления на поддиапазоны

53 схема вычисления величин характеристики

54 схема вычисления псевдомощностей поддиапазонов высоких частот

55 схема вычисления псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот

56 схема кластеризации псевдоразностей мощностей поддиапазонов высоких частот

57 схема оценки коэффициентов

121 блок определения параметров

122 блок сглаживания

151 блок сглаживания