[发明专利]使用经缩放的高频带激励对音频信号进行带宽扩展的方法、设备、装置、计算机可读媒体

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案要求2013年10月14日申请的名为“SYSTEMS AND METHODS OF ENERGY-SCALED SIGNAL PROCESSING(能量经缩放的信号处理的系统和方法)”的美国临时专利申请案第61/890,812号和2014年10月13日申请的名为“SYSTEMS AND METHODS OF ENERGY-SCALED SIGNAL PROCESSING(能量经缩放的信号处理的系统和方法)”的美国非临时专利申请案第14/512,892号的优先权，上述申请案的内容以全文引用的方式并入。

技术领域

本发明大体上涉及信号处理。

背景技术

技术的进步已经产生了更小且更强大的计算装置。举例来说，当前存在多种便携式个人计算装置，包含无线计算装置，例如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)和寻呼装置，其体积小、重量轻且易于由用户携带。更具体来说，例如蜂窝电话和因特网协议(IP)电话等便携式无线电话可经由无线网络传送话音和数据包。此外，许多此类无线电话包含并入其中的其它类型装置。举例来说，无线电话还可包含数字静态摄像机、数码摄像机、数字记录器，及音频文件播放器。

在传统电话系统(例如，公共交换电话网络(PSTN))中，信号带宽限于300Hz到3.4kHz的频率范围。在例如蜂窝电话和因特网话音协议(VoIP)的宽带(WB)应用中，信号带宽可横跨50Hz到7kHz的频率范围。超宽带(SWB)译码技术支持扩展到16kHz左右的带宽。将信号带宽从3.4kHz的窄带电话扩展到16kHz的SWB电话可改善可懂度和自然性。

SWB译码技术通常涉及编码及发射信号的较低频率部分(例如，50Hz到7kHz，也被称为“低频带”)。举例来说，可使用滤波器参数及/或低频带激励信号表示低频带。然而，为了改善译码效率，可使用信号建模技术来编码信号的较高频率部分(例如，7kHz到16kHz，也被称为“高频带”)以预测高频带。在一些实施方案中，可将与高频带相关联的数据提供到接收器以辅助预测。此数据可被称为“旁侧信息”，且可包含增益信息、线谱频率(LSF，也被称为线谱对(LSP))等。所述增益信息可包含基于高频带信号和经建模高频带信号两者的子框架能量确定的增益形状信息。归因于原始高频带信号相对于经建模高频带信号的差异，所述增益形状信息可具有较宽动态范围(例如，大摆幅)。较宽动态范围可降低用于编码/发射增益形状信息的编码器的效率。

发明内容

揭示执行音频信号编码的系统和方法。在特定实施例中，将音频信号编码成包含低频带位流(表示音频信号的低频带部分)和高频带旁侧信息(表示音频信号的高频带部分)的位流或数据流。可使用音频信号的低频带部分产生高频带旁侧信息。举例来说，可扩展低频带激励信号以产生高频带激励信号。高频带激励信号可用于产生(例如，合成)第一经建模高频带信号。高频带信号与经建模高频带信号之间的能量差可用于确定缩放因数(例如，第一组一或多个缩放因数)。缩放因数(或基于第一组缩放因数确定的第二组缩放因数)可应用于高频带激励信号以产生(例如，合成)第二经建模高频带信号。第二经建模高频带信号可用于确定高频带旁侧信息。由于第二经建模高频带信号经缩放以弥补相对于高频带信号的能量差，因此基于第二经建模高频带信号的高频带旁侧信息可相对于未经缩放以弥补能量差而确定的高频带旁侧信息具有缩减的动态范围。

在特定实施例中，方法包含基于音频信号的低频带激励信号确定第一经建模高频带信号。所述音频信号包含高频带部分和低频带部分。所述方法还包含基于所述第一经建模高频带信号的子帧的能量和所述音频信号的所述高频带部分的对应子帧的能量确定缩放因数。所述方法包含：将所述缩放因数应用于经建模高频带激励信号以确定经缩放的高频带激励信号；以及基于所述经缩放的高频带激励信号确定第二经建模高频带信号。所述方法还包含基于所述第二经建模高频带信号和所述音频信号的所述高频带部分确定增益信息。