（或扩展的）信号的缩放（图4的步骤 E406)：
[022引 Uhb' (D)=邑皿加)叫b (D)，n = 80m，…，80 (m+1) _1
[0227] 将注意到，块506的实现方式与图1的块101的实现方式不同，因为除了子帖的能 量之外还考虑在当前帖级别处的能量。运使得能够具有每个子帖的能量相对于帖的能量的 比率。因此，比较能量的比率（或相对能量），而不是低带和高带之间的绝对能量。
[022引因此，该缩放步骤使得能够在高带中W与在低带中相同的方式来保持子帖和帖之 间的能量的比率。
[0229] 可选地，块509然后根据W下等式来执行信号的缩放（图4步骤E407):
[0230]叫B"(n)=拥B2(m)叫B'(n)，n=80m，…，80(m+l)-l
[023。其中，通过执行AMR-WB编解码器的块103、104和105来从块508获得增益拥e2(m) (块103的输入是在低带中解码的激励U(n))。块508和509对于调整LPC合成滤波器的 级别（块510)(运里根据信号的倾斜）是有用的。能够有计算增益gHB2(m)的其他方法，而 不改变本发明的性质。
[02础最后，通过滤波模块510对激励叫B' (n)或Uhb" (n)进行滤波（图4的步骤E404)，运里，其可W通过取作传递函数11/^奴'巧来执行，其中，在6.6化it/s时丫 = 0.9， 在其他比特率时T=0.6,从而将滤波器的阶数限制为16阶。
[0233] 在变型中，该滤波将可能W针对AMR-WB编解码器的图1的块111所描述的相同方 式来执行，但是滤波器的阶在6. 6比特率时改变为20,其并不显著地改变合成信号的质量。 在另外的变型中，将可能在已经计算出在块510中实现的滤波器的频率响应之后，在频域 中执行LPC合成滤波。
[0234] 在本发明的变型实施例中，低带（0-6. 4曲Z)的编码将可能被替换为在AMR-WB中 使用的编码器之外的CELP编码器，诸如例如W8化it/s的G. 718中的CELP编码器。不失 一般性地，可W使用其他宽带编码器或W高于16曲Z的频率进行操作的编码器，其中低带 的编码W12. 8曲Z的内部频率进行操作。而且，很明显，当低频解码器W低于原始或重构的 信号的采样频率的采样频率进行操作时，本发明可W适合于12. 8曲Z之外的采样频率。当 低带解码不使用线性预测时，没有要被扩展的信号，在运种情况下，将可能对在当前帖中重 构的信号执行LPC分析，并且将计算LPC激励W便能够应用本发明。
[0235] 最后，在本发明的另外的变型中，在长度320的变换（例如DCT-IV)之前，从12. 8 到16曲Z，例如通过线性内插或立方"仿样"，对激励（u(n))进行重采样。该变型具有更复 杂的缺点，因为然后在更大的长度上计算出激励的变换值CT-IV)并且不在变换域中执行 重采样。
[0236] 而且，在本发明的变型中，估计增益（GHBN，gHBi(m)，gHB2(m)，gHBN，…）所需的所有计 算将可能在对数域中执行。
[0237] 参考图7,现在描述带扩展设备的第二实施例。该实施例在时域中操作。
[023引如在图5的实施例中那样，保留具有16曲Z的扩展信号和噪声信号的混合的实施 例的原理，但是该混合此时是在时域中执行的，并且此时，针对每个子帖而不是每个帖来完 成激励的主要生成。
[0239] 来自在当前帖中的低频解码的激励信号u(n)(n= 0,…，255)首先W16曲Z(块 700)无延迟地（图4步骤E401)进行重采样，并且在具体的实施例中，使用线性内插来获得 第二频带中的激励信号UMt(n)(n= 0,…，319)。在变型实施例中，将可能使用其他重采样 方法，例如"仿样"或多速率滤波。
[0240] 使用块701和702进行检查W确保信号UMt(n)的能量具有与激励u(n)相似的级 另0，如下：
[0242] 在变型实施例中，将可能将U'Mt(n)乘W 5/4乘W补偿由不同的信号采样频率 Ucxt(n)和u(n)造成的按照比率12. 8/16的衰减。
[0243] 在块703中的噪声生成器实现图4的步骤E402,并且可W如在图5中所描述的块 502那样地实现，除了在输出处的信号对应于时间子帖(n)(n= 0,…，319)之外。
[0244] 组合块704可WW不同的方式产生。优选地，考虑W如下形式的针对每个子帖的 自适应加法混合：
[024引 UHBi(n+80m)=0Uext(n+80m)+曰拥BN叫BN(n+80m)，n=0，…，79
[0246]其中g?是用于均衡两个组合信号的谐波的级别的归一化因子，
[024引 m是子帖的索引，并且如在第一实施例中那样地计算因子a和0。因此，将注意 至IJ，块704作为图1的块101的等效物。此外，因子a的计算需要计算低带中的经解码的 激励信号（或者根据相对噪声级别或频谱扁平性的计算域的经解码的信号本身）的变换， 如果该计算依赖于频谱扁平性；在包括前述的线性回归的使用的变型中，运样的变换不是 必须的。
[0249] 然后，时间信号通过gdwmph/a-0.6化1)形式的滤波器进行去加重（块705)，其中 计算gdeemphW便将滤波器1/(1-0. 68z1)(在12.SkHz处定义）延长为16kHz的采样频率 邑deemph=a-〇.68e.，2"6°°W6°°°)/(l-〇.68e.，2"6°°W2s°°)I，然后通过阶数固定（值为 30)但其系 数根据当前帖的经解码的比特率而改变的可变带宽的带通滤波（块706)进行处理。在下 表中给出运样的FIR型的自适应带通滤波的示例性实施例，该表定义根据比特率的FIR滤 波器的脉冲响应。
[0巧5] 表2C(比特率> 8. 85化it/s)
[0256] 缩放步骤（图4中的E407)是由与图5相同的块508和509来执行。
[0257] 滤波步骤（图4中的E404)是由与参考图5所描述的相同的滤波模块（块510) 来执行。
[025引运里，不必实现由块506和507在图5的实施例中所执行的缩放步骤，因为针对每 个子帖生成激励。已经确保在帖级别上的能量比的一致性。
[0259] 在带扩展的变型中，在低带中的激励U(n)和LPC滤波器1/A(Z)将针对每个帖通过 对必须被扩展的低带信号的LPC分析进行估计。然后，通过分析音频信号来提取低带激励 信号。
[0260] 在该变型的可能实施例中，在提取激励的步骤之前对低带音频信号进行重采样， 使得已经对（通过线性预测）从音频信号提取的激励信号进行了重采样。
[0261] 在该情况下对未被解码是是被分析的低带应用在图5中或者替代地在图7中示出 的本发明。
[0262] 图8表示根据本发明的带扩展设备800的示例性物理实施例。后者可W形成音频 信号解码器或接收经解码的或未经解码的音频信号的装置项目的必须部分。
[026引该类型的设备包括与包括储存器和/或工作存储器MEM的存储器块BM协作的处 理器raoc。
[0264] 运样的设备包含：输入模块E，适合于接收在被称为低带的第一频带中解码或提 取的激励音频信号（u(n)或U化)）W及线性预测合成滤波器(；如Z)；)的参数。其包含：输出 模块S，适合于将合成的高频信号（HF_syn)例如传送给像图3的块310那样的应用延迟的 模块或者像模块311那样的重采样模块。
[0265] 有利地，存储器块可W包括计算机程序，所述计算机程序包含代码指令，所述代码 指令在运些指令由处理器PROC执行时用于实现在本发明的意义内的带扩展方法的步骤， 特别是W下步骤：从在高于第一频带的至少一个第二频带中过采样和扩展的激励信号获得 在至少一个第二频带中的扩展信号；根据帖和子帖的能量比，按照针对每个子帖定义的增 益来缩放扩展信号；W及通过线性预测滤波器对经缩放的扩展信号进行滤波，所述线性预 测滤波器的系数从低带滤波器的系数得出。
[0266] 典型地，图4的描述再现运样的计算机程序的算法的步骤。计算机程序也可W存 储在存储器介质上，可W由设备的读取器读取或者可W被下载到其存储器空间中。
[0267] 一般地，存储器MEM存储实现该方法所需的所有数据。
[026引在一个可能的实施例中，除了根据本发明的带扩展功能之外，如此描述的设备还 可W包含例如在图3中描述的低带解码功能和其他处理功能。
【主权项】
1. 一种用于在解码或改进处理中扩展音频信号的频带的方法，包含在被称为低带的第 一频带中解码或提取线性预测滤波器的系数和激励信号的步骤，该方法的特征在于其包含 W下步骤： -从在高于第一频带的至少一个第二频带ΟΙημ化)，E401)中过采样和扩展的激励信号 获得在至少一个第二频带中的扩展信号化)，E403); -根据帖和子帖的能量比，按照针对每个子帖定义的增益来缩放巧406)扩展信号； -通过线性预测滤波器对经缩放的扩展信号进行滤波巧404)，所述线性预测滤波器的 系数从低带滤波器的系数得出。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包含W下步骤：根据当前帖的解码比特 率来进行自适应带通滤波巧405)。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，其包含W下步骤：对激励信号进行时频变 换；获得然后在频域中执行的扩展信号；W及在缩放和滤波步骤之前对扩展信号进行逆时 频变换。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据下面的等式来执行生成经过过采样和 扩展的激励信号的步骤：其中，K是样本的索引，吼^化）是扩展的激励信号的频谱，U(k)是在变换步骤之后获得 的激励信号的频谱，start_band是预定义的变量。5. 如权利要求1-4中的一项所述的方法，其特征在于，其包含W下步骤：对至少在第二 频带中的扩展信号进行去加重滤波。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包含W下步骤：至少在第二频带中生成 巧402)噪声信号，扩展信号化)）通过组合巧403)扩展的激励信号和噪声信号来获得。7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，组合步骤通过与在扩展的激励信号和噪声 信号之间的电平均衡增益的自适应加法混合来执行。8. -种用于扩展音频信号频带的设备，包含在被称为低带的第一频带中解码或提取线 性预测滤波器的系数和激励信号的级，该设备的特征在于其包含： -用于从在高于第一频带的至少一个第二频带扣ΗΜ化)）中过采样和扩展的激励信号 获得在至少一个第二频带中的扩展信号化)，5〇3)的模块； -用于根据第一频带中的音频信号的每个帖和子帖的能量比，按照针对每个子帖定义 的增益来缩放扩展信号的模块巧07); -用于通过线性预测滤波器对经缩放的扩展信号进行滤波的模块巧10)，所述线性预 测滤波器的系数从低带滤波器的系数得出。9. 一种音频信号解码器，其特征在于，其包含如权利要求8所述的频带扩展设备。10. -种包含代码指令的计算机程序，当运些指令被处理器执行时实现如权利要求 1-7中的一项所述的频带扩展方法的步骤。11. 一种可由频带扩展设备读取的存储介质，其中存储包含用于执行如权利要求1-7 中的一项所述的频带扩展方法的步骤的代码指令的计算机程序。
【专利摘要】本发明涉及一种用于在解码或改进处理期间扩展音频信号的频带的方法，包含在第一所谓的低频带中解码或提取线性预测滤波器的系数和激励信号的步骤。该方法包括以下步骤：-从在高于第一频带的至少一个第二频带(UHB1(k)，E401)中扩展的经过过采样的激励信号获得在至少一个第二频带中扩展的信号(UHB2(k)，E403)；-基于帧和子帧的能量比，通过由子帧定义的增益来缩放(E406)扩展信号；-用线性预测滤波器对所述经缩放的扩展信号进行滤波(E404)，所述线性预测滤波器的系数从低频带滤波器的系数得出。本发明还涉及实现所述方法的频带扩展设备以及包含这样的设备的解码器。
【IPC分类】G10L21/038
【公开号】CN105324814
【申请号】CN201480036730
【发明人】M.卡尼斯卡, S.拉戈特
【申请人】奥林奇公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年6月24日
【公告号】EP3014611A1, US20160133273, WO2014207362A1