专利名称：促进确定信号边界频率的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及信号处理，更具体地，涉及音频信号处理。
背景技术：
各种设置至少部分地用于处理通过给定带宽一侧或另一侧限界的信号。在许多情 况下，这样做是保证信号适合与处理平台和/或应用设置相对应的某些有限的处理能力。 例如，一些处理平台(诸如蜂窝电话)通常将待处理的音频信号限制到某个预定带宽，诸如 300至3400Hz，即使原始语音内容可以包括此范围之外的频率。在认识到此类约束可能限制声音质量这一事实时，一些平台使用人工带宽扩展进 一步处理此类信号。通常而言，人工带宽扩展通常包括将上述预定带宽外的人工生成的内 容添加到已处理的信号，以便有希望改善得到的声音质量。然而，此类方法的成功本身就可以很随意且不可预测。在一些情况下，对应结果可 以是自然声音且相对取悦听众。然而，在其他情况下，带宽扩展结果可能相当不自然且令人 讨厌。最坏地，此人工生成的内容的引入可能使得更难以辨别原始音频内容的实质性内容。
上述需求至少部分是特别当结合附图研究时通过提供下面的具体实施方式
中描 述的促进确定信号边界频率的方法和装置来满足，在附图中图1包括根据本发明的各种实施例配置的流程图；图2包括根据本发明的各种实施例配置的流程图；以及图3包括根据本发明的各种实施例配置的框图。本领域的技术人员将理解，附图中的元素是为了简明和清楚而图示的并且不一定 按照比例绘制。例如，附图中一些元素的尺寸和/或相对定位可以相对其他元件被放大， 以提高对本发明的各种实施例的理解。而且，往往不描绘在商业上可行的实施例中有用或 必要的常见但公知的元件，以促进对本发明的各种实施例的较少的晦涩理解。进一步将理 解，可以按照特定发生顺序来描述或描绘特定动作和/或步骤，同时本领域的技术人员将 理解，实际上不需要对于顺序的此类指定。还将理解，在此使用的术语和表达具有上面阐述 的本技术领域的技术人员赋予此类术语和表达的普通技术含义，除非在此已经另外阐述了 不同的特定含义。
具体实施例方式通常而言，根据这些各种实施例，信号处理平台呈现要处理的信号(诸如数字化 的音频信号)，并且然后识别具有特定特性的信号部分，以提供对应识别的信号部分。然后， 后者用于自动地确定信号的至少一个边界频率。然后，这个(或这些)(一个或多个)边界 频率可以用于促进信号的带宽扩展。通过一种方法，识别具有特定特性的信号部分的步骤 可以包括识别至少展现特定能量水平的信号部分。在此类情况下，确定边界频率的步骤可以包括至少部分地计算每个识别的信号部分的幅度频谱。通过一种方法，如果期望，则上述幅度频谱可以用于根据对应的归一化的信号部 分来确定通带内的对应平坦度测量，从而提供对应的核实信号部分。在此类情况下，且如果 再次期望，则确定(一个或多个)边界频率的步骤可以包括积累这些核实信号部分的幅度 频谱，从而提供积累的幅度频谱，并且然后使用后者来估计对应信号包络。然后，该信号包 络可以用于确定(一个或多个)边界频率。
通过一种方法，例如，这些教导然后将适应通过至少部分自动地执行下述步骤来 使用信号的高频带边缘检测执行所述信号的带宽扩展通过使用高频带边缘的最低期望 值；然后使用达到检测的高频带边缘的可用窄带信号；以及，然后使用检测的高频带边缘 之上的带宽扩展的信号来表示所述信号。作为这些方面的另一示例，这些教导将适应通过检测在低频带边缘的最高期望 值之下的低频带边缘来执行信号的带宽扩展，以提供对应的检测到的低频带边缘。然后，可 以基于此检测到的低频带边缘来调整低频带提升特性，以提供对应的已调整的低频带提升 特性。然后，此已调整的低频带提升特性可以应用于信号，以获得所得到的提升的低频带信号。本领域的技术人员将认识和理解到，这些教导提供给定信号的频带边缘的检测。 然后，这些教导考虑并容易适应使用此信息影响带宽扩展。与多种现有技术方法相比较，对 于音频质量，带宽扩展结果本身相当优秀。此结果至少部分地由于更好的适应和原始信号 中的现有内容的使用。这在许多情况下进而减小了在所得到的带宽扩展信号中包括的制造 内容的量。进一步将理解，通过利用可用处理平台容易地且经济地促进了这些教导。对应的 计算要求相对适度，从而致使这些教导适合于具有有限本地处理资源(诸如，可用功率储 备、计算能力等)的处理平台(诸如但不限于，蜂窝电话等)。进一步将理解，这些教导是高 度可扩展的，并且可以与各种信号、带宽要求和/或机会等一起有效地使用。在全面审查和研究下面的详细描述之后，这些和其他益处可能变得更加清楚。现 参照附图，并且特别参照图1，现将呈现与这些教导中的很多都兼容的说明性处理。可以通 过选择的信号处理平台来实现此处理100。这方面中的示例包括但不一定限于蜂窝电话、一 键通无线设备(诸如所谓的对讲机)、陆线电话、所谓的互联网电话等。此处理100包括呈现要处理的信号的步骤101。对于许多感兴趣的应用设置，此信 号将包括音频内容。在许多情况下，呈现此信号的步骤将包括呈现音频内容的多个顺序样 本(诸如数字样本)。例如，此步骤可以包括呈现包括使用8KHZ采样率获得的1024个顺 序样本的此类信息的帧。例如，此步骤还可以包括呈现包括多个此类帧的内容的窗口。例 如，在涉及音频信号(包括人类语言)的各种各样的常见应用设置中，具有持续时间大约1 至3秒的窗口可能很有用。然后，此处理100呈现步骤102，步骤102识别信号中具有特定特性的信号部分，从 而提供对应的识别的信号部分。通过一种方法，例如，此信号部分可以包括预定时间或数据 量，诸如，上述帧。在此类情况下，此步骤可以包括识别展现感兴趣的特定特性的特定帧。通过一种方法，此特定特性可以包括预定能量水平。在此类情况下，识别信号中具 有感兴趣的特定特性的信号部分的步骤可以包括识别至少展现例如此预定能量水平的信号部分。然后，此处理100呈现步骤103，步骤103使用这些识别的信号部分自动地确定信 号的至少一个边界频率。例如，这可以包括根据需要确定信号的下边界频率、上边界频率或 者上边界频率和下边界频率两者。通过一种方法，由于可以包括信号，此步骤可以包括根据 音频内容的顺序样本组的至少一些顺序序列中的每一个来自动地确定信号的至少一个边 界频率。例如，正如上文提到，可能有用的是，在许多应用设置中对顺序音频内容样本组的 确定，其中，每组表示大约1秒至大约3秒的音频内容。在这方面中，本领域的技术人员可以注意到且理解，根据倾向于表征给定应用设 置的需要和/或机会，上述组和上述信号部分可以彼此紧密相关或不紧密相关。通过一种 方法，例如，上述识别的信号部分可以落入上述组。然而，将理解，为了确定边界频率而选择 的组不一定必须从顺序序列组选择。例如，选择的组可以在时间上彼此重叠。如果需要，则此处理100将按照各种方式的任何一种容易适应执行这些步骤。通 过一种方法，例如，这些步骤可以包括计算识别的信号部分中的每个的幅度频谱。然后，该 幅度频谱可以用于根据对应的归一化的信号部分来确定带通内的对应的平坦度测量，从而 提供核实的信号部分。例如，此类方法将支持进一步的步骤，该进一步的步骤积累核实的信 号部分的幅度频谱，以提供对应的积累的幅度频谱，使用该积累的幅度频谱来估计与核实 的信号部分相对应的信号包络，并且然后使用该信号包络来确定上述(一个或多个)边界 频率。作为这个方面中的另一示例，如果需要，则此处理100将容易地适应使用幅度频 谱的转换版本以影响上述积累。此类转换可以基于幅度频谱本身，但是在此类情况下，将不 积累幅度频谱本身。在这方面中有用的转换包括但不限于将幅度频谱提升到除了 1之外 的功率(诸如但不限于，大于1的功率)，对幅度频谱执行log运算，然后是乘法步骤(例 如，将结果转换为分贝)等等。为了说明起见，在这些方面中现将提供根据特定示例的附加细节。本领域的技术 人员将认识和理解，此示例的详情仅用于说明目的，而不提供这些详情包括在这方面中所 有此类可能性的穷尽列表的任何建议或意图。在不是非典型人工语音带宽扩展(BWE)系统中，通过基于从窄带语音本身提取的 参数合成丢失信息来将(例如，300-3400HZ内包含的)输入窄带语音转换为对应的宽带语 音(诸如，100-8000HZ)输出。首先，使用线性预测(LP)系数分析来分析此输入窄带(NB) 语音，以提取频谱包络。根据NB系数，估计宽带LP系数(例如，使用现有技术中已知的码 本映射)。还使用窄带LP系数对输入语音进行逆滤波，以获得(1 2)上采样域中的NB激 励信号。根据此信号，(例如，使用诸如矫正的非线性操作)合成宽带(WB)激励信号。然 后，使用LP滤波器(采用所估计的WB系数)对WB激励进行滤波并且合成宽带语音。所得 到的合成宽带语音经过高通滤波并且被添加到输入NB语音(1 2上采样的版本)，以获得 所估计的宽带输出语音。此类BffE系统的典型应用情形是蜂窝电话，其中，此类系统可以用于扩展所接收 到的音频的带宽，以增强用户体验。在设计用于此类应用的BTO系统中，通常假设输入NB 信号具有特定带宽，诸如300-3400HZ。然而，在许多应用设置中，信道的带宽不固定，而是可以根据呼叫不同而变化(或者即使在单个呼叫体验中也能变化)。当前教导允许检测所接收到的信号的频带边缘，使得在相当大地程度上保留原始 信息(例如，从大约200到3600Hz)，并且仅在要求的情况下或者在至少可能有帮助的情况 下，才添加人工生成的信息(例如，从大约100至200Hz以及从大约3600至8000Hz)。现参照图2，示出了符合这些教导的一种频带边缘检测算法的说明性示例。在第一 步骤201中，输入NB语音由连续样本块组成，在此被称为帧。例如，第k帧可以被表示为
权利要求
1.一种方法，包括 在信号处理平台处 呈现要处理的信号；识别具有特定特性的信号部分，以提供识别的信号部分； 使用所述识别的信号部分来自动地确定所述信号的至少一个边界频率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，呈现要处理的信号的步骤包括呈现音频内容。
3.如权利要求2所述的方法，其中，呈现信号的步骤进一步包括呈现所述音频内容的 多个顺序样本。
4.如权利要求3所述的方法，其中，自动地确定所述信号的至少一个边界频率的步骤 包括根据所述音频内容的顺序样本组中至少一些顺序序列中的每一个，自动地确定所述 信号的所述至少一个边界频率。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述音频内容的每个所述顺序样本组表示从大约1 秒到大约3秒的所述音频内容。
6.如权利要求1所述的方法，其中识别具有特定特性的信号部分的步骤包括至少部分地识别至少展现预定能量水平的 信号部分。
7.如权利要求6所述的方法，其中，自动地确定所述信号的至少一个边界频率的步骤 进一步包括计算所述识别的信号部分中每个的幅度频谱。
8.如权利要求7所述的方法，其中，自动地确定所述信号的至少一个边界频率的步骤 进一步包括根据对应的归一化信号部分，使用所述幅度频谱来确定通带内的对应平坦度测量，从 而提供核实的信号部分。
9.如权利要求8所述的方法，其中，自动地确定所述信号的至少一个边界频率的步骤 进一步包括积累所述核实的信号部分的所述幅度频谱，以提供积累的幅度频谱； 使用所述积累的幅度频谱来估计与所述核实的信号部分相对应的信号包络； 使用所述信号包络来确定所述至少一个边界频率。
10.一种信号处理装置，包括存储器，所述存储器具有存储在其中的要处理的信号；处理器，所述处理器操作地耦合到所述存储器并且被配置和布置成通过至少部分自 动地执行下述步骤来使用高频带边缘检测执行所述信号的带宽扩展 使用所述高频带边缘的最低期望值来执行所述信号的带宽扩展； 使用达到检测到的高频带边缘的可用窄带信号； 使用在检测到的高频带边缘之上的带宽扩展的信号来表示所述信号。
全文摘要
信号处理平台(300)呈现要处理的信号(101)以及识别具有特定特性的信号部分(102)，所述信号部分用于自动地确定至少一个边界频率(103)，所述至少一个边界频率可以用于促进信号的带宽扩展。识别这些信号部分可以包括识别至少展现预定能量水平的信号部分。确定边界频率的步骤可以包括计算识别的信号部分中的每个的幅度频谱，根据对应的归一化信号部分可以使用幅度频谱来确定通带内对应平坦度测量，从而提供核实的信号部分。然后，确定边界频率可以包括积累这些核实的信号部分的幅度频谱；以及使用所得到的积累来估计对应的信号包络。然后，此信号包络可以用于确定至少一个边界频率。
文档编号G10L21/02GK102144258SQ200980132621
公开日2011年8月3日 申请日期2009年7月22日 优先权日2008年8月21日
发明者坦卡西·V·拉玛巴德兰, 马克·A·加休科 申请人:摩托罗拉移动公司