[发明专利]用于在带宽扩展系统中估计高频带能量的方法和设备

说明书

相关申请

本申请涉及2007年11月29日提交的共同待审的并且共有的申请号为11/946,978的美国专利申请，该申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明一般地涉及呈现可听内容，并且尤其涉及带宽扩展技术。

背景技术

从数字表示可听地呈现音频内容包括公知范围的努力。在一些应用设置中，数字表示包括与原始音频采样相关的完整的对应带宽。在这样的情况下，可听呈现可以包括高度准确和自然的发声输出。然而，这样的方式要求相当大的开销资源来提供对应的数据量。在诸如无线通信设置的许多应用设置中，不能总是充分支持这样的信息量。

为了适应这样的局限，所谓的窄带语音技术可以用于通过进一步将表示限制为小于与原始音频采样相关的完整的对应带宽来限制信息量。仅作为关于这一点的示例，虽然自然语音包括高达8kHz(或更高)的有效分量，但是窄带表示可以仅提供关于例如300-3400Hz范围的信息。当得到的内容被呈现得可听时，得到的内容通常清晰得足以支持基于语音的通信的功能需要。然而，遗憾的是，窄带语音处理也往往得到听起来压抑的语音，并且与全频带语音相比甚至可能已经降低了清晰度。

为了满足该需要，有时候采用带宽扩展技术。基于可用的窄带信息以及其他信息人工生成较高和/或较低的频带中的丢失的信息来选择能够被添加到窄带内容中的信息，从而合成伪宽带(或全带)信号。

使用这样的技术，例如，能够将在300-3400Hz范围中的窄带语音转换为例如100-8000Hz范围中的宽带语音。为此，所需要的一条关键信息是在高频带(3400-8000Hz)中的频谱包络。如果估计了宽带频谱包络，那么通常可以容易地从宽带频谱包络中提取高频带频谱包络。可以考虑由形状和增益(或者等同地，能量)构成的高频带频谱包络。

例如，通过一种方式，借助于通过码书映射从窄带频谱包络估计宽带频谱包络来估计高频带频谱包络形状。然后，通过调整在宽带频谱包络的窄带部分内的能量以匹配窄带频谱包络的能量来估计高频带能量。在该方式中，高频带频谱包络形状确定高频带能量，并且在估计形状中的任何错误也将相应地影响高频带能量的估计。

在另一种方式中，分别估计高频带频谱包络形状和高频带能量，并且调整最后使用的高频带频谱包络，以匹配估计的高频带能量。通过一种相关的方式，使用除了其他参数之外的估计的高频带能量来确定高频带频谱包络形状。然而，未必保证得到的高频带频谱包络具有适当的高频带能量。因此，需要附加的步骤来将高频带频谱包络的能量调整到估计值。除非特别注意，该方式将在窄带和高频带之间的边界处产生在宽带频谱包络中的不连续。虽然对于带宽扩展，并且特别是对于高频带包络估计的现有方式相当成功，但是在至少一些应用设置中，这些方式未必产生适当质量的得到的语音。

为了生成可接受质量的带宽扩展的语音，应当最小化在这样的语音中的人工信号(artifact)的数目。已知高频带能量的过度估计导致麻烦的人工信号。高频带频谱包络形状的不正确的估计也可能引起人工信号，但是这些人工信号通常不太严重，并且容易被窄带语音所掩盖。

附图说明

通过提供下面详细说明中所述的在带宽扩展系统中用于估计高频带能量的方法和设备来至少部分地满足上述需要。附图中相同的附图标记在各个视图中表示相同或功能上类似的元素，并且附图与下面的详细说明一起并入本说明书中并且形成本说明书的一部分，用于进一步图示各种实施例并且用于说明所有根据本发明的各种原理和优点。

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曲线图；

图3包括根据本发明的各种实施例配置的框图；

图4包括根据本发明的各种实施例配置的框图；

图5包括根据本发明的各种实施例配置的框图；以及

图6包括根据本发明的各种实施例配置的曲线图。