信号处理装置和信号处理方法、编码器和编码方法、解码器和解码方法、以及程序制造方法及图纸

本发明专利技术涉及能够通过频带的放大再现具有较高音质的音乐信号的信号处理设备及方法、编码设备及方法、解码设备及方法、以及程序。编码设备的目标处理区间是包括帧（16个）的区间，并且编码设备针对每个目标处理区间输出用于获得输入信号的高带分量的高带编码数据以及其中输入信号中的低带信号已被编码的低带编码数据。此时针对每个帧选择用于估计高带分量的系数，并且将目标处理区间分成如下的连续帧区间，这些帧区间包括具有相同的所选择的系数的连续帧。生成了表示每个连续帧区间的长度的信息，表示目标处理区间中包括的连续帧区间的数目的信息，以及包括表示针对每个连续帧区间选择的系数的系数索引的高带编码数据。该方法可以应用于编码设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及信号处理装置和信号处理方法、编码器和编码方法、解码器和解码方法、以及程序，并且更具体地涉及用于通过频带的扩展以重现具有改善的音质的音乐信号的信号处理装置和信号处理方法、编码器和编码方法、解码器和解码方法、以及程序。
技术介绍
近来，用于通过互联网来分发音乐数据的音乐分发服务已经有所增加。音乐分发服务分发通过对音乐信号进行编码而获得的编码数据，作为音乐数据。作为音乐信号的编码方法，以下编码方法已被广泛使用所述方法抑制编码数据文件大小以减小比特率，从而节省下载时间。 音乐信号的这种编码方法大体上分为诸如MP3 (MPEG (运动图片专家组)音频层3)(国际标准IS0/IEC 11172-3)的编码方法、以及诸如HE-AAC (高效MPEG4AAC)(国际标准IS0/IEC 14496-3)的编码方法。MP3所代表的编码方法消除了音乐信号中的人类几乎感觉不到的具有大约15kHz或大于15kHz的高频带(在下文中称为高带)的信号分量，并且对其余的低频带(在下文中称为低带)的信号分量进行编码。因此，该编码方法被称为高带消除编码方法。这种高带消除编码方法能够抑制编码数据的文件大小。然而，由于人类可以轻微地感知高带中的声音，因此，如果根据通过对编码数据进行解码而获得的解码音乐信号产生声音并输出声音，则会遭受音质的损失，由此,损失了原始声音的真实感并且出现诸如声音模糊的音质退化。与此不同，HE-AAC所代表的编码方法从高带的信号分量提取特定信息，并且结合低带的信号分量对该信息进行编码。以下将该编码方法称为高带特征编码方法。由于高带特征编码方法仅对高带的信号分量的特征信息进行编码，作为关于高带的信号分量的信息，所以抑制了音质的退化并且可以提高编码效率。在对高带特征编码方法所编码的数据进行解码时，对特征信息和低带的信号分量进行解码，并且根据被解码后的特征信息和低带的信号分量产生高带的信号分量。因此，将以下技术称为带扩展技术其通过根据低带的信号分量产生高带的信号分量来扩展高带的信号分量的频带。作为带扩展方法的应用示例，在对高带消除编码方法所编码的数据进行解码后，进行后处理。在后处理中，编码时的高带信号分量损失是从解码的低带信号分量生成的，从而扩展了低带的信号分量的频带(参见专利文献I)。现有技术的频带扩展方法以下将称为专利文献I的带扩展方法。在专利文献I的带扩展方法中，装置通过将解码后的低带的信号分量设置为输入信号来根据输入信号的功率谱估计高带的功率谱(下文中，适当地称为高带的频率包络)，并且根据低带的信号分量产生具有高带的频率包络的高带的信号分量。图I示出了作为输入信号的解码后的低带的功率谱和估计的高带的频率包络的示例。在图I中，竖直轴示出了作为对数的功率，并且水平轴示出了频率。装置根据关于输入信号的编码系统的种类以及信息(诸如采样速率、比特率等)(下文中称为边信息)确定高带的信号分量的低带中的频带(下文中称为扩展起始带)。接着，装置将作为低带的信号分量的输入信号分割为多个子带信号。装置获得分割后的多个子带信号，即，获得了在比扩展起始带低的低带侧(在下文中简称为低带侧)的多个子带信号的每个功率的时间方向上的各个组(在下文中称为组功率)的平均。如图I中示出的，根据这些装置，假定低带侧的多个子带的信号的各个组功率的平均是功率，并且使得扩展起始带的较低端的频率为频率的点是起始点。装置估计通过起始点的预定斜率的基本直线作为高于扩展起始带的高带(在下文中，简称为高带侧)的频率包络。此外，可以由用户调整起始点的功率方向上的位置。装置根据低带侧的子带的多个信号来产生高带侧的子带的多个信号中的每个，作为估计的高带侧的频率包络。装置将高带侧的子带的多个产生的信号彼此相加成高带的信号分量，并且将低带的信号分量彼此相加以输出相加的信号分量。因此，扩展频带后的音乐信号接近于原始音乐信号。然而，可以产生更好质量的音乐信号。 专利文献I中公开的带扩展方法具有以下优点在对关于各种高带消除编码方法的编码数据以及各种比特率的编码数据进行解码之后，针对音乐信号可以扩展频带。引用文献列表专利文献专利文献I :日本专利申请公开第2008-139844号
技术实现思路
因此，可以改进专利文献I中公开的带扩展方法，在于估计的高带侧的频率包络是预定斜率的基本直线，即，频率包络的形状是固定的。换言之，音乐信号的功率谱具有各种形状，并且音乐信号具有许多以下情况专利文献I中所公开的带扩展方法所估计的高带侧的频率包络显著地偏离。图2示出了在用力击打一次鼓时具有时间上快速变化的攻击型音乐信号(attackmusic signal)的原始功率谱的示例。此外，图2还示出了通过用专利文献I中公开的带扩展方法将攻击型相对音乐信号的低带侧的信号分量设置为输入信号来根据输入信号估计的高带侧的频率包络。如图2中所示出的，攻击型音乐信号的原始高带侧的功率谱具有基本上平坦的形状。与此不同，估计的高带侧的频率包络具有预定的负斜率，并且即使该频率被调节为具有接近原始功率谱的功率，该功率与原始功率谱之间的差也随着频率变高而变大。因此，在专利文献I中公开的带扩展方法中，估计的高带侧的频率包络不能够以高精确度再现原始高带侧的频率包络。因此，如果扩展频带后的来自音乐信号的声音被再现和输出，则声音的清晰度在听觉上低于原始声音。此外，在如上所述的HE-AAC等高带特征编码方法中，高带侧的频率包络用作编码的高带信号分量的特征信息。然而，需要在解码侧以高精确度再现原始高带侧的频率包络。本专利技术是考虑了这样的情况而做出的，并且通过扩展频带来提供具有更好音质的音乐信号。问题的解决方案根据本专利技术的第一方面的一种信号处理装置，包括解复用单元，将输入编码数据解复用为低带编码数据和如下数据该数据包括关于包括多个帧的待处理区间中的、包含其中选择与产生高带信号时使用的系数相同的系数的帧的区间的信息，以及用于获得在区间的帧中所选择的系数的系数信息；低带解码单元，对低带编码数据进行解码以产生低带信号；选择单元，基于数据从多个系数中选择待处理的帧的系数；高带子带功率计算单元，基于构成待处理的帧的低带信号的每个子带的低带子带信号以及所选择的系数，来计算构成待处理的帧的高带信号的每个子带的高带子带信号的高带子带功率；以及高带信号产生单元，基于高带子带功率和低带子带信号来产生待处理的帧的高带信号。待处理区间可以被分割成区间，使得其中选择不同系数的、彼此相邻的帧的位置被设置成区间的边界位置，并且表示区间中的每个区间的长度的信息被设置成关于区间的信息。 待处理区间可以被分割成具有相同长度的若干区间，使得区间的长度最长，并且表示长度的信息以及表示所选择的系数是否在区间的每个边界位置之前或之后变化的信息被设置成关于区间的信息。当在连续的若干区间中选择相同的系数时，数据可以包括用于获得在若干连续的区间中选择的系数的一条系数信息。可以通过在第一方式和第二方式之间的具有较少数据量的方式来针对每个待处理区间产生数据，其中，在第一方式中，待处理区间被分割成区间，使得其中选择不同系数的、彼此相邻的帧的位置被设置成区间的边界位置，并且表示区间中的每个区间的长度的信息被设置成关于区间的信息，其中，在第二方式中，待处理区间被分割成具有相同长度的若本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.13 JP 2010-092689;2011.01.28 JP 2011-017231.一种信号处理装置，包括 解复用单元，将输入编码数据解复用为低带编码数据和如下数据所述数据包括 关于包括多个帧的待处理区间中的、包含其中选择与产生高带信号时使用的系数相同的系数的帧的区间的信息，以及用于获得在所述区间的帧中所选择的系数的系数信息； 低带解码单元，对所述低带编码数据进行解码以产生低带信号； 选择单元，基于所述数据从多个所述系数中选择待处理的帧的系数； 高带子带功率计算单元，基于构成所述待处理的帧的所述低带信号的每个子带的低带子带信号以及所选择的系数，来计算构成所述待处理的帧的所述高带信号的每个子带的高带子带信号的高带子带功率；以及 高带信号产生单元，基于所述高带子带功率和所述低带子带信号来产生所述待处理的帧的所述高带信号。2.根据权利要求I所述的信号处理装置， 其中，所述待处理区间被分割成所述区间，使得其中选择不同系数的、彼此相邻的帧的位置被设置成所述区间的边界位置，并且表示所述区间中的每个区间的长度的信息被设置成关于所述区间的信息。3.根据权利要求I所述的信号处理装置， 其中，所述待处理区间被分割成具有相同长度的若干区间，使得所述区间的长度最长，并且表示所述长度的信息以及表示所选择的系数是否在所述区间的每个边界位置之前或之后变化的信息被设置成关于所述区间的信息。4.根据权利要求3所述的信号处理装置， 其中，当在连续的若干区间中选择相同的系数时，所述数据包括用于获得在所述若干连续的区间中选择的所述系数的一条系数信息。5.根据权利要求I所述的信号处理装置， 其中，通过在第一方式和第二方式之间的具有较少数据量的方式来针对每个待处理区间产生所述数据， 其中，在所述第一方式中，所述待处理区间被分割成所述区间，使得其中选择不同系数的、彼此相邻的帧的位置被设置成所述区间的边界位置，并且表示所述区间中的每个区间的长度的信息被设置成关于所述区间的信息， 其中，在所述第二方式中，所述待处理区间被分割成具有相同长度的若干区间，使得所述区间的长度最长，并且表示所述长度的信息以及表示所选择的系数是否在所述区间的边界位置之前或之后变化的信息被设置成关于所述区间的信息，以及 其中，所述数据进一步包括表示所述数据是通过所述第一方式获得还是通过所述第二方式获得的息。6.根据权利要求I所述的信号处理装置， 其中，所述数据进一步包括表示所述待处理区间中的初始帧的系数是否与所述初始帧的紧前面的帧的系数相同的再利用信息，以及 当所述数据包括表示所述系数相同的再利用信息时，所述数据不包括所述待处理区间的所述初始区间的系数信息。7.根据权利要求6所述的信号处理装置，其中，当指定其中所述系数信息被再利用的模式时，所述数据包括所述再利用信息，并且当指定其中所述系数信息的再利用被禁止的模式时，所述数据不包括所述再利用信息。8.一种用于信号处理装置的信号处理方法，所述信号处理装置包括 解复用单元，将输入编码数据解复用为低带编码数据和如下数据所述数据包括关于包括多个帧的待处理区间中的、包含其中选择与产生高带信号时使用的系数相同的系数的帧的区间的信息，以及用于获得在所述区间的帧中所选择的系数的系数信息； 低带解码单元，对所述低带编码数据进行解码以产生低带信号； 选择单元，基于所述数据从多个所述系数中选择待处理的帧的系数； 高带子带功率计算单元，基于构成所述待处理的帧的所述低带信号的每个子带的低带子带信号以及所选择的系数，来计算构成所述待处理的帧的所述高带信号的每个子带的高带子带信号的高带子带功率；以及 高带信号产生单元，基于所述高带子带功率和所述低带子带信号来产生所述待处理的帧的所述高带信号， 所述信号处理方法包括如下步骤 通过所述解复用单元将所述编码数据解复用为所述数据和所述低带编码数据； 通过所述低带解码单元对所述低带编码数据进行解码； 通过所述选择单元选择所述待处理的帧的所述系数； 通过所述高带子带功率计算单元计算所述高带子带功率；以及 通过所述高带信号产生单元产生所述高带信号。9.一种使计算机执行包括如下步骤的处理的程序 将输入编码数据解复用为低带编码数据和如下数据所述数据包括关于包括多个帧的待处理帧中的、包含其中选择与产生高带信号时使用的系数相同的系数的帧的区间的信息，以及用于获得在所述区间的帧中所选择的系数的系数信息； 对所述低带编码数据进行解码以产生低带信号； 基于所述数据从多个所述系数中选择待处理的帧的系数； 基于构成所述待处理的帧的所述低带信号的每个子带的低带子带信号以及所选择的系数，来计算构成所述待处理的帧的所述高带信号的每个子带的高带子带信号的高带子带功率；以及 基于所述高带子带功率和所述低带子带信号来产生所述待处理的帧的所述高带信号。10.一种信号处理装置，包括 子带分割单元，产生在输入信号的低带侧的多个子带的低带子带信号，以及在所述输入信号的高带侧的多个子带的高带子带信号； 伪高带子带功率计算单元，基于所述低带子带信号和预定系数来计算作为所述高带子带信号的功率的估计值的伪高带子带功率； 选择单元，通过将所述高带子带信号的所述高带子带功率与所述伪高带子带功率相比较，来选择用于所述输入信号的各个帧的多个所述系数中的任何系数；以及 产生单元，产生如下数据所述数据包括关于具有所述输入数据的多个帧的待处理区间中的、具有其中选择相同的系数的帧的区间的信息，以及用于获得在所述区间的帧中所选择的系数的系数信息。11.根据权利要求10所述的信号处理装置， 其中，所述产生单元将所述待处理区间分割成所述区间，使得其中选择不同系数的、彼此相邻的帧的位置被设置成所述区间的边界位置，并且将表示所述区间中的每个所述区间的长度的信息设置成关于所述区间的信息。12.根据权利要求10所述的信号处理装置， 其中，所述产生单元将所述待处理区间分割成具有相同长度的若干区间，使得所述区间的长度最长，并且表示所述长度的信息以及表示所选择的系数是否在所述区间的边界位置之前或之后变化的信息被设置成关于所述区间的信息。13.根据权利要求12所述的信号处理装置， 其中，当在所述若干连续的区间中选择相同的系数时，所述产生单元产生包括用于获得在所述若干连续的区间中选择的所述系数的一条系数信息的所述数据。14.根据权利要求10所述的信号处理装置， 其中，所述产生单元使用在第一方式和第二方式之间的具有较少数据量的方式针对每个待处理区间产生所述数据， 其中，在所述第一方式中，所述待处理区间被分割成所述区间，使得其中选择不同系数的、彼此相邻的帧的位置被设置成所述区间的边界位置，并且表示所述区间中的每个区间的长度的信息被设置成关于所述区间的信息， 其中，在所述第二方式中，所述待处理区间被分割成具有相同长度的若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本优树，知念彻，本间弘幸，光藤祐基，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：
国别省市：