专利名称：使用带宽扩展技术对信号编码和解码的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对诸如语音信号或音乐信号的音频信号编码或解码的方法和设备，更具体地说，涉及一种对音频信号中与高频相应的信号编码或解码的方法和设备。
背景技术：
通常，对于人类，将与高频带相应的信号识别为声音没有将与低频带相应的信号识别为声音重要。因此，为了增加音频信号编码的效率，将许多比特分配给与低频带相应的信号，而将较少的比特分配给与高频带相应的信号。
因此，需要一种即使通过使用少量比特对与高频带相应的信号编码也最大地改善人类感知的声音的质量的方法和设备。
发明内容
本发明提供一种通过使用时域或频域中编码的低频信号的激励信号或者通过使用低频信号的激励频谱来对高频信号编码或解码的方法和设备。
根据本发明的一方面，提供一种带宽扩展编码方法，包括操作如果将在时域对低频信号编码，则从与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励信号，并且将激励信号从时域变换到频域；如果将在频域对低频信号编码，则从低频信号提取激励频谱；通过使用变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱，在大于预定频率的频带中产生频谱；以及通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
根据本发明的另一方面，提供一种带宽扩展编码方法，包括操作对与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励频谱；通过使用提取的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
根据本发明的另一方面，提供一种带宽扩展解码方法，包括操作如果已经在时域对低频信号编码，则对与小于预定频率的频带相应的低频信号的激励信号解码，并将激励信号从时域变换到频域；如果已经在频域对低频信号编码，则对低频信号的激励频谱解码；通过使用变换的激励信号的频谱或解码的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及对增益解码，并将解码的增益应用于产生的频谱。
根据本发明的另一方面，提供一种带宽扩展编码设备，包括时域编码单元，如果将在时域对低频信号编码，则从与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励信号，并且将激励信号从时域变换到频域；频域编码单元，如果将在频域对低频信号编码，则从低频信号提取激励频谱；频谱产生单元，通过使用变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱，在大于预定频率的频带中产生频谱；以及增益计算单元，通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
根据本发明的另一方面，提供一种带宽扩展编码设备，包括频谱提取单元，对与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励频谱；频谱产生单元，通过使用提取的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及增益计算单元，通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
根据本发明的另一方面，提供一种带宽扩展解码设备，包括时域解码单元，如果已经在时域对低频信号编码，则对与小于预定频率的频带相应的低频信号的激励信号解码，并将激励信号从时域变换到频域；频域解码单元，如果已经在频域对低频信号编码，则对低频信号的激励频谱解码；频谱产生单元，通过使用变换的激励信号的频谱或解码的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及增益应用单元，对增益解码，并将解码的增益应用于产生的频谱。
根据本发明的另一方面，提供一种记录有用于带宽扩展编码方法的计算机程序的计算机可读记录介质，所述方法包括操作如果将在时域对低频信号编码，则从与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励信号，并且将激励信号从时域变换到频域；如果将在频域对低频信号编码，则从低频信号提取激励频谱；通过使用变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱，在大于预定频率的频带中产生频谱；以及通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
根据本发明的另一方面，提供一种记录有用于带宽扩展编码方法的计算机程序的计算机可读记录介质，所述方法包括操作对与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励频谱；通过使用提取的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
根据本发明的另一方面，提供一种记录有用于带宽扩展解码方法的计算机程序的计算机可读记录介质，所述方法包括操作如果已经在时域对低频信号编码，则对与小于预定频率的频带相应的低频信号的激励信号解码，并将激励信号从时域变换到频域；如果已经在频域对低频信号编码，则对低频信号的激励频谱解码；通过使用变换的激励信号的频谱或解码的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及对增益解码，并将解码的增益应用于产生的频谱。
通过参照附图对本发明的示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其它特点和优点将会变得更加清楚，其中图1是根据本发明的实施例的带宽扩展编码方法的流程图；图2是根据本发明的实施例的带宽扩展编码设备的框图；图3是根据本发明的实施例的带宽扩展解码方法的流程图；图4是根据本发明的实施例的带宽扩展解码设备的框图；图5是显示根据本发明的实施例的在图2和图4中示出的带宽扩展编码和解码设备中执行的折叠模式的图表；以及图6是显示根据本发明的另一实施例的在图2和图4中示出的带宽扩展编码和解码设备中执行的折叠模式的图表。
具体实施例方式
现将参照附图来更加全面地描述本发明，在附图中显示本发明的示例性实施例。
图1是根据本发明的实施例的带宽扩展编码方法的流程图。
首先，在操作100，基于预定频率将输入信号划分成低频信号和高频信号。所述低频信号表示与小于第一频率的频带相应的信号，所述高频信号表示与大于第二频率的频带相应的信号。优选地，将第一频率和第二频率设置为相等，但是也可以设置为不同。
在操作110，根据预定准则确定将在时域还是在频域对在操作100获得的低频信号编码。
当在操作110确定将在时域对在操作100获得的低频信号编码时，在操作120，在时域对低频信号编码。在操作120在时域对低频信号编码的模式的示例包括码激励线性预测(CELP)模式和代数码激励线性预测(ACELP)模式。
在操作120，在正在时域对低频信号编码的同时，从低频信号提取已经去除包络的激励信号。在实施例中，根据线性预测编码(LPC)分析通过从低频信号去除包络来提取激励信号。
在操作125，将激励信号从时域变换到频域，从而产生低频信号的激励信号的频谱。在操作125将激励信号从时域变换到频域的模式的示例包括快速傅立叶变换(FFT)、修改的离散余弦变换(MDCT)等。
另一方面，当在操作110确定在频域对在操作100获得的低频信号编码时，在操作130，在频域对低频信号编码。在操作130在频域对低频信号编码的模式的示例包括变换编码激励(TCX)模式。
在操作130，在频域对在操作100获得的低频信号编码的同时，从低频信号提取已经去除包络的激励频谱。
在根据TCX执行编码的同时，可根据两个实施例在操作130执行激励频谱的提取。在一个实施例中，可在TCX期间使用加权的语音域的频谱来提取激励频谱。在另一实施例中，可在TCX期间通过不执行一些分量而从低频信号中去除感知的加权来产生激励频谱。
还可使用FFT或MDCT来实现操作130。在这种情况下，使用与ACELP编码模式下的激励信号频谱相同的激励信号频谱来恢复高频频谱。
在操作135，通过使用在操作125产生的激励信号的频谱或在操作130提取的激励频谱，在大于预定频率的高频带产生激励频谱。在操作135，可通过将在操作125产生的激励信号的频谱或在操作130提取的激励频谱修补(patch)到高频带，或者可通过在高频带上折叠产生的激励信号的频谱或提取的激励频谱，来产生激励频谱，从而对于预定频率，在操作125产生的激励信号的频谱或在操作130提取的激励频谱与所述产生的频谱对称。
在操作140，将在操作100获得的高频信号从时域变换到频域，从而产生高频频谱。在操作140变换高频信号的模式的示例包括FFT、MDCT等。
在操作150，使用在操作135产生的激励频谱和在操作140产生的高频频谱来计算增益。当解码器通过使用低频信号的解码的激励信号的频谱来恢复高频频谱时，使用在操作150计算的增益。换句话说，当解码器通过使用低频信号的激励信号的频谱产生高频频谱时，该增益用于控制高频频谱的包络。
在操作150，根据等式1，可通过计算在操作135产生的激励频谱的每个频带的能量值与在操作140产生的高频频谱的每个频带的能量值的比率，来获得增益。
g(n)=ΣiN|SpecH(i)|2ΣiN|SpecL(i)|2---(1)]]>其中，g(n)表示在操作150计算的增益，n表示频带索引，i表示频谱线索引，SpecL(i)表示在操作135产生的激励频谱，SpecH(i)表示在操作140产生的高频频谱，N表示预设常数。
在操作160，对在操作150计算的增益进行量化和编码。在操作160，可执行关于ACELP、TCX 256和TCX 512的四维矢量量化，并且可执行关于TCX 1024的二维矢量量化。在操作160，还可通过标量量化对在操作150计算的增益量化。
在操作170，将操作120或操作130中低频信号的编码结果与在操作150量化的增益复用，从而产生比特流。
然而，不仅可使用图1示出的开环模式还可使用执行后面的操作120和操作130的闭环模式来执行根据本发明的实施例的带宽扩展编码方法，比较编码结果以确定是在时域对低频信号编码还是在频域对低频信号编码。
图2是根据本发明的实施例的带宽扩展编码设备的框图。参照图2，带宽扩展编码设备包括频带划分单元200、域确定单元210、时域编码单元220、第一变换单元225、频域编码单元230、激励频谱产生单元235、第二变换单元240、增益计算单元250、增益编码单元260和复用单元270。
频带划分单元200经由输入端IN接收输入信号，并且基于预定频率将输入信号划分成低频信号和高频信号。所述低频信号表示与小于预定的第一频率的频带相应的信号，所述高频信号表示与大于预定的第二频率的频带相应的信号。优选地，将第一频率和第二频率设置为相等，但是也可以设置为不同。
域确定单元210根据预定准则确定将在时域还是在频域对频带划分单元200划分的低频信号编码。
当域确定单元210确定将在时域对在频域对低频信号编码时，时域编码单元220在时域对低频信号编码。通过时域编码单元220在时域对低频信号编码的模式的示例包括码激励线性预测(CELP)模式和代数码激励线性预测(ACELP)模式。
在时域对低频信号编码的同时，时域编码单元220提取已经去除了包络的激励信号。在实施例中，根据LPC分析通过从低频信号去除包络来提取激励信号。
第一变换单元225将通过时域编码单元220提取的激励信号从时域变换到频域，从而产生低频信号的激励信号的频谱。通过第一变换单元225变换激励信号的模式的示例包括FFT、MDCT等。
另一方面，当域确定单元210确定在频域对频带划分单元200划分的低频信号编码时，频域编码单元230在频域对低频信号编码。通过频域编码单元230在频域对低频信号编码的模式的示例包括TCX模式。
在频域对低频信号编码的同时，频域编码单元230提取已经去除了包络的激励频谱。
在根据TCX执行编码的同时，可根据两个实施例执行通过频域编码单元230提取激励频谱。在一个实施例中，可在TCX期间使用加权的语音域的频谱来提取激励频谱。在另一实施例中，可在TCX期间通过不执行一些分量而从低频信号中去除感知的加权来产生激励频谱。
还可使用FFT或MDCT来实现通过频域编码单元230执行的在TCX下执行的变换。在这种情况下，使用与ACELP编码模式下的激励信号频谱相同的激励信号频谱来恢复高频频谱。
通过使用第一变换单元225产生的激励信号的频谱或频域编码单元230提取的激励频谱，激励频谱产生单元235在大于预定频率的高频带产生激励频谱。激励频谱产生单元235可通过将第一变换单元225产生的激励信号的频谱或频域编码单元230提取的激励频谱修补到高频带，或者可通过在高频带上折叠产生的激励信号的频谱或提取的激励频谱，来产生激励频谱，从而对于预定频率，第一变换单元225产生的激励信号的频谱或频域编码单元230提取的激励频谱与所述产生的频谱对称。
第二变换单元240将频带划分单元200划分的高频信号从时域变换到频域，从而产生高频频谱。通过第二变换单元240将高频信号从时域变换到频域的模式的示例包括FFT、MDCT等。
增益计算单元250通过使用激励频谱产生单元235产生的激励频谱和第二变换单元240产生的高频频谱来计算增益。当解码器通过使用低频信号的解码的激励信号的频谱来恢复高频频谱时，使用增益计算单元250计算的增益。换句话说，当解码器通过使用低频信号的激励信号的频谱产生高频频谱时，该增益用于控制高频频谱的包络。
根据等式2，增益计算单元250可通过计算激励频谱产生单元235产生的激励频谱的每个频带的能量值与第二变换单元240产生的高频频谱的每个频带的能量值的比率，来获得增益。
g(n)=ΣiN|SpecH(i)|2ΣiN|SpecL(i)|2---(2)]]>其中，g(n)表示在增益计算单元250中计算的增益，n表示频带索引，i表示频谱线索引，SpecL(i)表示激励频谱产生单元235产生的激励频谱，SpecH(i)表示第二变换单元240产生的高频频谱，N表示预设常数。
增益编码单元260对增益计算单元250计算的增益进行量化和编码。增益编码单元260可执行关于ACELP、TCX 256和TCX 512的四维矢量量化，并且可执行关于TCX 1024的二维矢量量化。增益编码单元260还可根据标量量化对增益计算单元250计算的增益进行量化。
复用单元270将时域编码单元220或频域编码单元230对低频信号编码的结果与增益编码单元260量化的增益复用，从而产生比特流并且经由输出端OUT输出该比特流。
然而，根据本发明的实施例的带宽扩展编码设备不仅可使用图2示出的开环模式还可使用时域编码单元220和频域编码单元230执行编码操作的闭环模式，来执行带宽扩展编码方法，将编码结果彼此进行比较，接着域确定单元210确定是在时域对低频信号编码还是在频域对低频信号编码。
图3是根据本发明实施例的带宽扩展解码方法的流程图。
首先，在操作300，从编码器接收比特流，并且对该比特流解复用。所述比特流包括在时域或频域中对低频信号编码的结果和编码器编码的增益。所述低频信号表示与小于第一频率的频带相应的信号。
在操作305，确定编码器在时域还是在频域已经对在操作300解复用的低频信号编码。
当在操作305确定已经在时域对低频信号编码时，在操作310，在时域对在操作300获得的低频信号和低频信号的激励信号解码。在操作310在时域对低频信号解码的模式的示例包括码激励线性预测(CELP)模式和代数码激励线性预测(ACELP)模式。
在操作315，将在操作310解码的激励信号从时域变换到频域，从而产生低频信号的激励信号的频谱。在操作315将激励信号从时域变换到频域的模式的示例包括FFT、MDCT等。
另一方面，当在操作305确定已经在频域对低频信号编码时，在操作320，在频域对在操作300获得的低频信号解码，并且在频域产生低频信号的激励频谱。在操作320在频域对低频信号解码的模式的示例包括TCX。
在操作325，通过使用在操作315产生的激励信号的频谱或在操作320产生的激励频谱，在大于预定频率的高频带中产生高频频谱。所述高频频谱表示与大于第二频率的频带相应的频谱。优选地，将第一频率和第二频率设置为相等，但是也可以设置为不同。
在操作325，可通过将在操作315产生的激励信号的频谱或在操作320产生的激励频谱修补到高频带，或者可通过在高频带上折叠产生的激励信号的频谱或产生的激励频谱，来产生高频频谱，从而对于预定频率，在操作315产生的激励信号的频谱或在操作320产生的激励频谱与所述产生的频谱对称。
修补方法表示复制频谱的方法，折叠方法表示关于参考频率对称地形成频谱的镜像的方法。
在图5和图6中示出折叠方法。关于用作将输入信号划分为低频信号和高频信号的基准频率，产生与LB4(低频带4)对称的HB1(高频带1)，关于基准频率产生与LB3对称的HB2(高频带2)，关于基准频率产生与LB2对称的HB3(高频带3)，并且关于基准频率产生与LB1对称的HB4(高频带4)。在操作325，根据下面两个实施例，通过折叠在操作315产生的激励信号的频谱或在操作320产生的激励频谱来产生高频频谱。
在一个实施例中，在大于第二频率的频带上折叠在操作315产生的激励信号的频谱或在操作320产生的激励频谱的所有频带。将被折叠的频带中的每个都包括实部和虚部。根据编码模式，频带数量如表1所示变化。
在另一实施例中，通过从在操作315产生的激励信号的频谱或在操作320产生的激励频谱中去除与诸如0～1KHz的特定频带相应的部分，并且将去除后的结果折叠，来产生高频频谱。当折叠频谱时，如图5所示，使用LB2的部分折叠去除的部分。根据等式3，通过将从在操作315产生的激励信号的频谱或在操作320产生的激励频谱中去除与特定频带相应的部分而获得的结果折叠，来产生高频频谱。
StartFreq＝max(m*NFFT/NBand，NFFT/6.4)(3)其中，StantFreq表示折叠开始的频率，NFFT/NBand是72。
在操作330，对通过在操作300执行解复用获得的每个频带的增益解码。
在操作335，将在操作330解码的每个频带的增益应用于在操作325产生的每个频带的高频频谱。通过在操作335将增益应用于高频频谱来控制高频频谱的包络。
在操作340，将感知噪声添加到已经在操作335应用了增益的高频频谱。
在操作340，可通过使用从编码器接收的参数添加噪声，或者可根据解码器对低频信号解码的模式适应性地添加噪声。
如等式4所示，根据存储在解码器中的预设方法产生将被添加的噪声。
HBCoef＝HBcoef*scale+HBCoef*RandCoef*(1-scale)(4)其中，Randcoef表示具有平均值为0和标准差为1的随机数，HBCoef表示高频频谱，使用取决于解码器对低频信号解码的模式的下面的等式来计算scale。
如果在操作310或操作320对低频信号解码的模式是ACELP或TCX256，则使用等式5计算scale。
scale＝(bandIdx+1)/NBand(5)其中，bandIdx表示从0和NBand之间的值中减去1而获得的值。
如果在操作310或操作320对低频信号解码的模式是TCX 512或TCX1024，则使用等式6计算scale。
scale＝(bandIdx*72+n+1)/NFFT(6)其中，bandIdx表示从0和NFFT之间的值中减去1而获得的值，n表示0至71。
在操作345，将已经在操作340添加了噪声的高频频谱从频域变换到时域，以产生高频信号。
在操作350，将在操作310或操作320解码的低频信号和在操作345产生的高频信号合成。
图4是根据本发明的实施例的带宽扩展解码设备的框图。参照图4，所述带宽扩展解码设备包括解复用单元400、域确定单元405、时域解码单元410、变换单元415、频域解码单元420、高频频谱产生单元425、增益解码单元430、增益应用单元435、噪声添加单元440、反变换单元445和频带合成单元450。
解复用单元400从编码器接收比特流，并且对该比特流解复用。所述比特流包括在时域或频域中对低频信号编码的结果和编码器编码的增益。所述低频信号表示与小于第一频率的频带相应的信号。
域确定单元405确定编码器在时域还是在频域已经对解复用单元400解复用的低频信号编码。
当域确定单元405确定已经在时域对低频信号编码时，时域解码单元41 0在时域对解复用单元400获得的低频信号和低频信号的激励信号解码。通过时域解码单元410在时域对低频信号解码的模式的示例包括码激励线性预测(CELP)模式和代数码激励线性预测(ACELP)模式。
变换单元415将时域解码单元410解码的激励信号从时域变换到频域，从而产生低频信号的激励信号的频谱。通过变换单元415将激励信号从时域变换到频域的模式的示例包括FFT、MDCT等。
另一方面，当域确定单元405确定已经在频域对低频信号编码时，频域解码单元420在频域对解复用单元400获得的低频信号解码，并且产生低频信号的激励频谱。通过频域解码单元420在频域对低频信号解码的模式的示例包括TCX。
高频频谱产生单元425通过使用变换单元415产生的激励信号的频谱或频域解码单元420产生的激励频谱，在大于预定频率的高频带中产生高频频谱。所述高频频谱表示与大于第二频率的频带相应的频谱。优选地，将第一频率和第二频率设置为相等，但是也可以设置为不同。
高频频谱产生单元425可通过将变换单元415产生的激励信号的频谱或频域解码单元420产生的激励频谱修补到高频带，或者可通过在高频带上折叠产生的激励信号的频谱或产生的激励频谱，来产生高频频谱，从而对于预定频率，变换单元415产生的激励信号的频谱或频域解码单元420产生的激励频谱与所述产生的频谱对称。
修补方法表示复制频谱的方法，折叠方法表示关于参考频率对称地形成频谱的镜像的方法。
在图5和图6中示出折叠方法。关于用作将输入信号划分为低频信号和高频信号的基准频率，产生与LB4(低频带4)对称的HB 1(高频带1)，关于基准频率产生与LB3对称的HB2(高频带2)，关于基准频率产生与LB2对称的HB3(高频带3)，并且关于基准频率产生与LB1对称的HB4(高频带4)。根据下面两个实施例，高频频谱产生单元425通过折叠变换单元415产生的激励信号的频谱或频域解码单元420产生的激励频谱，来产生高频频谱。
在一个实施例中，在大于第二频率的频带上折叠变换单元415产生的激励信号的频谱或频域解码单元420产生的激励频谱的所有频带。将被折叠的频带中的每个都包括实部和虚部。根据编码模式，频带数量如表2所示变化。
在另一实施例中，通过从变换单元415产生的激励信号的频谱或频域解码单元420产生的激励频谱中去除与诸如0～1KHz的特定频带相应的部分，并且将去除后的结果折叠，来产生高频频谱。当折叠频谱时，如图5所示，使用LB2的部分折叠去除的部分。根据等式7，通过折叠从变换单元415产生的激励信号的频谱或频域解码单元420产生的激励频谱中去除与特定频带相应的部分而获得的结果，来产生高频频谱。
StartFreq＝max(m*NFFT/NBand，NFFT/6.4)(7)其中，StantFreq表示折叠开始的频率，NFFT/NBand是72。
增益解码单元430对解复用单元400获得的每个频带的增益解码。
增益应用单元435将增益解码单元430解码的每个频带的增益应用于高频频谱产生单元425产生的每个频带的高频频谱。通过由增益应用单元435将增益应用于高频频谱来控制高频频谱的包络。
噪声添加单元440将感知噪声添加到通过增益应用单元435应用了增益的高频频谱。
噪声添加单元440可通过使用从编码器接收的参数添加噪声，或者可根据解码器对低频信号解码的模式适应性地添加噪声。
如等式8所示，根据存储在解码器中的预设方法产生将被添加的噪声。
HBCoef＝HBcoef*scale+HBCoef*RandCoef*(1-scale)(8)其中，Randcoef表示具有平均值为0和标准差为1的随机数，HBCoef表示高频频谱，使用取决于解码器对低频信号解码的模式的下面的等式来计算scale。
如果通过时域解码单元410或频域解码单元420对低频信号解码的模式是ACELP或TCX 256，则使用等式9计算scale。
scale＝(bandIdx+1)/NBand(9)其中，bandIdx表示从0和NBand之间的值中减去1而获得的值。
如果时域解码单元410或频域解码单元420对低频信号解码的模式是TCX 512或TCX 1024，则使用等式10计算scale。
scale＝(bandIdx*72+n+1)/NFFT(10)其中，bandIdx表示从0和NFFT之间的值中减去1而获得的值，n表示0至71。
反变换单元445将已经由噪声添加单元440添加了噪声的高频频谱从频域变换到时域，以产生高频信号。
频带合成单元450将时域解码单元410或频域解码单元420解码的低频信号和反变换单元445产生的高频信号合成。
本发明还可被实施为计算机可读记录介质上记录的计算机可读代码。术语“计算机”包括具有数据处理能力的所有装置。所述计算机可读记录介质是能够存储其后可由计算机系统读取的程序和数据的任何数据存储装置。所述计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘、闪速存储器、光学数据存储装置等。
尽管已经参照本发明的示例性实施例显示和描述了本发明，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。
在根据本发明的执行带宽扩展编码和解码的方法和设备中，使用时域或频域中编码的低频信号的激励信号或者使用低频信号的激励频谱对高频信号编码或解码。
因此，尽管使用少量比特对音频信号编码或解码，但是没有降低与高频带中的信号相应的声音的质量。因此，可以最大化编码效率。
权利要求
1.一种带宽扩展编码方法，包括步骤如果将在时域对低频信号编码，则从与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励信号，并且将所述激励信号从时域变换到频域；如果将在频域对低频信号编码，则从低频信号提取激励频谱；通过使用变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱，在大于预定频率的频带中产生频谱；以及通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
2.如权利要求1所述的带宽扩展编码方法，其中，在提取并变换激励信号的步骤中，通过码激励线性预测或代数码激励线性预测对低频信号编码。
3.如权利要求1所述的带宽扩展编码方法，其中，在提取激励频谱的步骤中，通过变换编码激励对低频信号编码。
4.如权利要求1所述的带宽扩展编码方法，还包括步骤对计算的增益编码。
5.如权利要求1所述的带宽扩展编码方法，其中，在产生频谱的步骤中，通过在大于预定频率的频带上折叠变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱，或者通过将变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱修补到大于预定频率的频带，来产生频谱，从而变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱与所述产生的频谱对称。
6.如权利要求1所述的带宽扩展编码方法，其中，在计算增益的步骤中，通过计算产生的频谱的能量值与高频信号的频谱的能量值的比率来获得增益。
7.如权利要求1所述的带宽扩展编码方法，其中，在提取并变换激励信号的步骤中，通过根据线性预测编码分析从低频信号去除包络来提取激励信号。
8.如权利要求1所述的带宽扩展编码方法，其中，在提取激励频谱的步骤中，在变换编码激励期间通过使用加权的语音域的频谱从低频信号提取激励频谱。
9.如权利要求1所述的带宽扩展编码方法，其中，在提取激励频谱的步骤中，在变换编码激励期间通过从低频信号中去除感知的加权来从低频信号提取激励频谱。
10.一种带宽扩展编码方法，包括步骤对与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励频谱；通过使用提取的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
11.如权利要求10所述的带宽扩展编码方法，其中，在提取激励频谱的步骤中，从低频信号提取激励信号，并且将所述激励信号从时域变换到频域。
12.一种带宽扩展解码方法，包括步骤如果已经在时域对低频信号编码，则对与小于预定频率的频带相应的低频信号的激励信号解码，并将激励信号从时域变换到频域；如果已经在频域对低频信号编码，则产生低频信号的激励频谱；通过使用变换的激励信号的频谱或产生的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及对增益解码，并将解码的增益应用于产生的频谱。
13.如权利要求12所述的带宽扩展解码方法，其中，在解码并变换激励信号的步骤中，通过码激励线性预测或代数码激励线性预测对低频信号解码。
14.如权利要求12所述的带宽扩展解码方法，其中，在产生激励频谱的步骤中，通过变换编码激励对低频信号解码。
15.如权利要求12所述的带宽扩展解码方法，其中，在产生频谱的步骤中，通过在大于预定频率的频带上折叠变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱，或者通过将变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱修补到大于预定频率的频带，来产生频谱，从而变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱与所述产生的频谱对称。
16.如权利要求12所述的带宽扩展解码方法，还包括步骤对低频信号解码。
17.如权利要求16所述的带宽扩展解码方法，还包括步骤将已经应用了增益的频谱从频域变换到时域；将解码的低频信号与变换的频谱合成。
18.如权利要求12所述的带宽扩展解码方法，还包括将感知噪声添加到产生的频谱或已经应用了增益的频谱。
19.一种带宽扩展编码设备，包括时域编码单元，如果将在时域对低频信号编码，则从与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励信号，并且将所述激励信号从时域变换到频域；频域编码单元，如果将在频域对低频信号编码，则从低频信号提取激励频谱；频谱产生单元，通过使用变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱，在大于预定频率的频带中产生频谱；以及增益计算单元，通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
20.如权利要求19所述的带宽扩展编码设备，其中，在时域编码单元中通过码激励线性预测或代数码激励线性预测对低频信号编码。
21.如权利要求19所述的带宽扩展编码设备，其中，在频域编码单元中通过变换编码激励对低频信号编码。
22.如权利要求19所述的带宽扩展编码设备，还包括增益编码单元，对计算的增益编码。
23.如权利要求19所述的带宽扩展编码设备，其中，频谱产生单元通过在大于预定频率的频带上折叠变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱，或者通过将变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱修补到大于预定频率的频带，来产生频谱，从而变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱与所述产生的频谱对称。
24.如权利要求19所述的带宽扩展编码设备，其中，增益计算单元通过计算产生的频谱的能量值与高频信号的频谱的能量值的比率来获得增益。
25.如权利要求19所述的带宽扩展编码设备，其中，时域编码单元通过根据线性预测编码分析从低频信号去除包络来提取激励信号。
26.如权利要求19所述的带宽扩展编码设备，其中，频域编码单元在变换编码激励期间通过使用加权的语音域的频谱从低频信号提取激励频谱。
27.如权利要求19所述的带宽扩展编码设备，其中，频域编码单元在变换编码激励期间通过从低频信号中去除感知的加权来从低频信号提取激励频谱。
28.一种带宽扩展编码设备，包括频谱提取单元，对与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励频谱；频谱产生单元，通过使用提取的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及增益计算单元，通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
29.如权利要求28所述的带宽扩展编码设备，其中，频谱提取单元从低频信号提取激励信号，并且将所述激励信号从时域变换到频域。
30.一种带宽扩展解码设备，包括时域解码单元，如果已经在时域对低频信号编码，则对与小于预定频率的频带相应的低频信号的激励信号解码，并将激励信号从时域变换到频域；频域解码单元，如果已经在频域对低频信号编码，则产生低频信号的激励频谱解码；频谱产生单元，通过使用变换的激励信号的频谱或产生的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及增益应用单元，对增益解码，并将解码的增益应用于产生的频谱。
31.如权利要求30所述的带宽扩展解码设备，其中，在时域解码单元中通过码激励线性预测或代数码激励线性预测对低频信号解码。
32.如权利要求30所述的带宽扩展解码设备，其中，在频域解码单元中通过变换编码激励对低频信号解码。
33.如权利要求30所述的带宽扩展解码设备，其中，频谱产生单元通过在大于预定频率的频带上折叠变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱，或者通过将变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱修补到大于预定频率的频带，来产生频谱，从而变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱与所述产生的频谱对称。
34.如权利要求30所述的带宽扩展解码设备，还包括时域解码单元或频域解码单元对低频信号解码。
35.如权利要求30所述的带宽扩展解码设备，还包括反变换单元，将已经应用了增益的频谱从频域变换到时域；频带合成单元，将解码的低频信号与变换的频谱合成。
36.如权利要求30所述的带宽扩展解码设备，还包括噪声添加单元，将感知噪声添加到产生的频谱或已经应用了增益的频谱。
37.一种记录有用于带宽扩展编码方法的计算机程序的计算机可读记录介质，所述方法包括步骤如果将在时域对低频信号编码，则从与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励信号，并且将激励信号从时域变换到频域；如果将在频域对低频信号编码，则从低频信号提取激励频谱；通过使用变换的激励信号的频谱或提取的激励频谱，在大于预定频率的频带中产生频谱；以及通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
38.一种记录有用于带宽扩展编码方法的计算机程序的计算机可读记录介质，所述方法包括步骤对与小于预定频率的频带相应的低频信号提取激励频谱；通过使用提取的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及通过使用产生的频谱和与大于预定频率的频带相应的高频信号的频谱来计算增益。
39.一种记录有用于带宽扩展解码方法的计算机程序的计算机可读记录介质，所述方法包括步骤如果已经在时域对低频信号编码，则对与小于预定频率的频带相应的低频信号的激励信号解码，并将激励信号从时域变换到频域；如果已经在频域对低频信号编码，则产生低频信号的激励频谱；通过使用变换的激励信号的频谱或产生的激励频谱在大于预定频率的频带中产生频谱；以及对增益解码，并将解码的增益应用于产生的频谱。
全文摘要
提供一种执行带宽扩展编码和解码的方法和设备，其中，使用时域或频域中编码的低频信号的激励信号或者使用低频信号的激励频谱对高频信号编码或解码。因此，尽管使用少量比特对音频信号编码或解码，但是没有降低与高频带中的信号相应的声音的质量。因此，可以最大化编码效率。
文档编号G10L21/02GK101083076SQ200710108928
公开日2007年12月5日 申请日期2007年6月4日 优先权日2006年6月3日
发明者朱基岘, 金重会, 吴殷美, 苗磊, 孙昌用 申请人:三星电子株式会社