信号处理装置和信号处理方法制造方法及图纸

提供给了一种信号处理装置，其设置有：频率检测单元，其从音频信号检测满足预定条件的频率；补偿单元，其根据频率检测单元的检测出的频率或者在检测出的频率周围的频率特性，对检测出的频率进行补偿；参考信号生成单元，其基于由补偿单元补偿的检测出的频率，从音频信号提取信号以生成参考信号；内插信号生成单元，其基于生成的参考信号来生成内插信号；以及信号合成单元，其将生成的内插信号与音频信号合成以执行音频信号的高频率内插。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】信号处理装置和信号处理方法
本专利技术涉及如下的信号处理装置和信号处理方法，其通过生成内插信号并且将内插信号与音频信号合成，从而对音频信号的高频带分量进行内插。
技术介绍
已知有损压缩格式，例如MP3(MPEG音频层-3)、WMA(Windows媒体音频TM)以及AAC(增强音频编码)作为压缩音频信号的格式。对于有损压缩格式，通过明显地切断接近可听到频带的上限或者超过可听到频带的上限的高频率分量来获得高压缩速率。在这种类型的技术被开发的时代初期，已经认为即使当明显地削减高频分量，听觉感受方面的声音质量也不变差。然而，近年来，与原始声音相比，明显地削减高频分量引起声音质量的微小变化并由此听觉感受方面的声音质量变差的想法已经成为主流。在这种情况下，高频带内插装置通过对已经经受有损压缩的音频信号内插高频带来增强声音质量。例如，在日本专利临时公开文本第2007-25480A号(在下文中，称作为专利文件1)和PCT公开文本的国内再版第2007-29796A1号(在下文中，称作为专利文件2)中，描述了这种类型的高频带内插装置的具体配置。在专利文件1中描述的高频带内插装置计算通过分析音频信号(原始信号)获得的信号的实部和虚部，基于计算的实部和虚部来形成原始信号的包络分量，并且提取形成的包络分量的较高谐波分量。在专利文件1中描述的高频带内插装置通过将提取出的较高谐波分量与原始信号合成，从而对原始信号的高频带执行内插。在专利文件2中描述的高频带内插装置将音频信号的频谱反相，对频谱反相的信号进行上采样，并且基于上采样的信号来提取较低频率边缘大约等于基带信号的高频带的扩展频带分量。在专利文件2中描述的高频带内插装置通过将提取出的扩展频带分量与基带信号合成，从而对基带信号的高频带执行内插。
技术实现思路
通过有损压缩而进行压缩的音频信号的频带根据压缩编码格式、采样速率或者在压缩编码之后的比特率来变化。因此，如专利文件1所述的，当通过对音频信号和具有固定频带的内插信号进行合成来执行高频带内插时，根据音频信号在高频带内插之前的频带，音频信号在高频带内插之后的频谱变得不连续。因而，在专利文件1中所述的高频带内插装置通过将音频信号经受高频带内插，而可能在听觉感受方面相反地使得声音质量变差。尽管音频信号具有如通常特性的高频率区域很大程度地衰减的特性，但是也存在音频信号的电平在高频率侧立即增大的情况。然而，在专利文件2中，仅将音频信号的前述通常特性考虑为输入至装置的音频信号的特性。因此，具有电平在高频率侧上增加的特性的音频信号被输入至装置之后，音频信号的频谱立即变得不连续，且因此过度地突显了高频带。因而，如在专利文件1所述的高频带内插装置的情况下，专利文件2中所示的高频带内插装置通过将音频信号经受高频带内插而可能相反地使得在听觉感受方面的声音质量变差。音频信号不仅包括有损压缩格式的音频信号，还包括无损压缩格式的音频信号以及CD(光盘)声源或者高清晰度声源(例如，DVD(数字通用盘)音频和SACD(超音频CD))的音频信号。存在的问题在于，当在专利文件1或者专利文件2中所述的技术应用至这些音频信号时，通过将这些音频信号经受高频带内插，也会相反地引起在听觉感受方面的声音质量变差。结合上述情况提出了本专利技术。即，本专利技术的目标是提供一种适用于利用对音频信号的高频带内插来实现声音质量的提高的信号处理装置和信号处理方法。根据本专利技术的一个实施方案的信号处理装置包括：频率检测单元，其从音频信号检测满足预定条件的频率；补偿单元，其根据在检测出的频率处或者检测出的频率周围的频率特性对由频率检测单元检测出的频率给出补偿；参考信号生成单元，其基于由补偿单元补偿的检测出的频率，通过从音频信号提取信号来生成参考信号；内插信号生成单元，其基于生成的参考信号来生成内插信号；以及信号合成单元，其通过将生成的内插信号与音频信号合成来执行高频带内插。补偿单元可以检测音频信号在检测出的频率处或者检测出的频率周围的斜率特性，以及可以根据检测出的斜率特性来对检测出的频率改变补偿量。补偿单元可以对检测出的频率设定补偿量，使得随着音频信号在检测出的频率处或者在检测出的频率周围的衰减更加适度，补偿量变得更大。参考信号生成单元可以从音频信号提取与从检测出的频率朝向较低频率侧延伸n％的范围相对应的信号，并且利用提取出的信号来生成参考信号。频率检测单元可以计算音频信号中的第一频率区域的电平、以及音频信号中比第一频率区域更高的第二频率区域的电平，可以基于第一频率区域和第二频率区域计算出的电平来设定阈值，并且可以将电平低于设定的阈值的电平的频率检测为满足预定条件的频率。频率检测单元可以将如下频率点处的频率检测为满足预定条件的频率：在电平低于阈值的电平的至少一个频率点中的最高频率侧上的频率点。内插信号生成单元可以在对由参考信号生成单元生成的参考信号执行通过窗函数的加权和重叠处理之后，复制参考信号；可以对通过复制增加的多个参考信号并排地布置于比检测出的频率更高的频带；并且可以根据音频信号的频率特性，对并排布置的多个参考信号的每个频率分量执行加权，从而生成内插信号。根据实施方案的信号处理装置可以进一步包括：噪声降低单元，其在通过内插信号生成单元对参考信号进行复制之前，降低包括在参考信号中的噪声。根据一个实施方案的信号处理装置可以进一步包括对音频信号进行滤波的滤波单元。在这种情况下，信号合成单元可以通过将内插信号与由滤波单元滤波的音频信号合成，从而对音频信号执行高频带内插。滤波单元可以配置为使得音频信号的截止频率根据检测出的频率而变化。根据本专利技术的一个实施方案的信号处理方法包括：频率检测步骤，其从音频信号检测满足预定条件的频率；补偿步骤，其根据在检测出的频率处或者检测出的频率周围的频率特性对由频率检测步骤检测出的频率给出补偿；参考信号生成步骤，其基于由补偿步骤补偿的检测出的频率，通过从音频信号提取信号来生成参考信号；内插信号生成步骤，其基于声测很难过的参考信号来生成内插信号；以及信号合成步骤，其通过将生成的内插信号与音频信号合成来执行高频带内插。根据本专利技术的实施方案，提供了一种适用于利用对音频信号的高频带内插来实现声音质量的提高的信号处理装置和信号处理方法。附图说明图1为图示了根据本专利技术的实施方案的声音处理装置的配置的框图。图2为图示了根据本专利技术的实施方案的设置于声音处理装置的高频带内插单元的配置的框图。图3为根据本专利技术的实施方案的关于设置于高频带内插单元的频带检测单元的操作的辅助解释的图。图4图示了根据本专利技术的实施方案的输入至频带检测单元的高压缩音频信号的阈值频率与复合频谱之间的关系(上部的图)，并且图示了高压缩音频信号的频率与信号电平(信号レベル)的变化率之间的关系(下部的图)。图5图示了根据本专利技术的实施方案的输入至频带检测单元的高压缩音频信号的阈值频率与复合频谱之间的关系(上部的图)，并且图示了高压缩音频信号的频率与信号电平的变化率之间的关系(下部的图)。图6中的(a)至图6中的(h)示出了工作波形(图6中的(a)至图6中的(h))，用于解释根据本专利技术的实施方案的直到对输入至设置于高频带内插单元的参考信号提取单元的复合频谱执行高频带内插为止，所执行的一系列处理。图7图示了补偿量与在阈值频率处或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号处理装置，其包括：频率检测单元，其从音频信号检测满足预定条件的频率；补偿单元，其根据在检测出的频率处或者检测出的频率周围的频率特性对由频率检测单元检测出的频率给出补偿；参考信号生成单元，其基于由补偿单元补偿的检测出的频率，通过从音频信号提取信号来生成参考信号；内插信号生成单元，其基于生成的参考信号来生成内插信号；以及信号合成单元，其通过将生成的内插信号与音频信号合成来执行高频带内插。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.04 JP 2014-1383511.一种信号处理装置，其包括：频率检测单元，其从音频信号检测满足预定条件的频率；补偿单元，其根据在检测出的频率处或者检测出的频率周围的频率特性对由频率检测单元检测出的频率给出补偿；参考信号生成单元，其基于由补偿单元补偿的检测出的频率，通过从音频信号提取信号来生成参考信号；内插信号生成单元，其基于生成的参考信号来生成内插信号；以及信号合成单元，其通过将生成的内插信号与音频信号合成来执行高频带内插。2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，补偿单元检测音频信号在检测出的频率处或者检测出的频率周围的斜率特性，以及根据检测出的斜率特性来对检测出的频率改变补偿量。3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中，补偿单元针对检测出的频率设定补偿量，使得随着音频信号在检测出的频率处或者在检测出的频率周围的衰减更加适度，补偿量变得更大。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的信号处理装置，其中，参考信号生成单元从音频信号提取与从检测出的频率朝向较低频率侧延伸n％的范围相对应的信号，并且利用提取出的信号来生成参考信号。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的信号处理装置，其中，频率检测单元计算音频信号中的第一频率区域的电平、以及音频信号中比第一频率区域更高的第二频率区域的电平，基于第一频率区域和第二频率区域计算出的电平来设定阈值，以及将电平低于设定的阈值的电平的频率检测为满足预定条件的频率。6.根据权利要求5所述的信号处理装置，其中，频率检测单元将如下频率点处的频率检测为满足预定条件的频率：在电平低于阈值的电平的至少一个频率点中的最高频率侧上的频率点。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的信号处理装置，其中，内插信号生成单元在对由参考信号生成单元生成的参考信号执行通过窗函数的加权和重叠处理之后，复制参考信号，对通过复制增加的多个参考信号并排地布置于比检测出的频率更高的频带，以及根据音频信号的频率特性，对并排布置的多个参考信号的每个频率分量执行加权，从而生成内插信号。8.根据权利要求7所述的信号处理装置，进一步包括噪声降低单元，其在通过内插信号生成单元对参考信号进行复制之前，降低包括在参考信号中的噪声。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的信号处理装置，进一步包括滤波单元，其对音频信号进行滤波，其中：信号合成单元通过将内插信号与由滤波单元滤波的音频信号合成，从而对音频信号执行高频带内插；以及滤波单元配置为使得音频信号的截止频率根据检测出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：桥本武志，渡边哲生，藤田康弘，福江一智，熊谷隆富，
申请(专利权)人：歌拉利旺株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP