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扩展来再现具有更好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。采样频率变换单元对输入信号的采样频率进行变换，并且子带分割电路将采样变换之后的输入信号分割成具有对应于采样频率的数量的子带的子带信号。伪高带子带功率计算电路基于输入信号的低带信号和具有用于各个高带子带的系数的系数表来计算伪高带子带功率。伪高带子带功率差计算电路将高带子带功率与伪高带子带功率相互比较并且从多个系数表中选择系数表。另外，指定系数表的系数索引被编码并且被设定为高带编码数据。本发明专利技术可以应用到编码器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种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，涉及用于通过扩展频带来再现具有改进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，用于经由互联网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，一种编码方法已经被普遍使用，在该种方法中，抑制编码数据文件大小以降低比特率，从而节省下载时间。音乐信号的该种编码方法大致分为例如MP3 (MPEG (运动图片专家组)音频层3)(国际标准IS0/IEC 11172-3)的编码方法和例如HE-AAC (高效MPEG4AAC)(国际标准ISO/IEC 14496-3)的编码方法。以MP3为代表的编码方法消除了音乐信号中的具有大约15kHz或者更高的高频带(下文中称为高带)的信号分量，该高频带的信号分量对于人类来说是极细微的，并且对其余的低频带(下文中称为低带)的信号分量进行编码。因此，这种编码方法被称为高带消除编码方法。这种高带消除的编码方法可以抑制编码数据的文件大小。然而，由于高带的声音可以被人类轻微地感知到，所以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而产生并输出声音，则声音受到音质的损失，从而就损失了原始声音的真实感并且发生如声音模糊等音质退化。与此不同，以HE-AAC为代表的编码方法从高带的信号分量中提取特定信息并且将该信息与低带的信号分量相结合地进行编码。这种编码方法在下文中称为高带特征编码方法。由于高带特征编码方法仅仅将高带的信号分量的特征信息进行编码作为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，低带的信号分量和特征信息被解码，并且根据被解码后的低带的信号分量和特征信息来产生高带的信号分量。因此，将通过根据低带的信号分量产生高带的信号分量而扩展高带的信号分量的频带的技术称为带扩展技术。作为带扩展方法的应用示例，在对通过高带消除编码方法所编码的数据进行解码之后，执行后处理。在后处理中，由已解码的低带信号分量产生在编码时损失的高带信号分量，从而扩展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的方法在下文中称为专利文献I的带扩展方法。在专利文献I的带扩展方法中，该装置通过将解码之后的低带的信号分量设置为输入信号来根据该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在解码之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，垂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，根据该装置，假定低带侧的多个子带的信号的各个组功率的平均值是功率，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。装置将通过起始点的、预定斜率的基本直线估计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，可以由用户调整功率方向上的起始点的位置。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信号，以作为所估计的高带侧的频率包络。装置将高带侧的子带的多个所产生的信号彼此相加成为高带的信号分量，并且将低带的信号分量彼此相加以输出相加后的信号分量。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。在专利文献I中公开的带扩展方法具有如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，可以扩展音乐信号的频带。引用列表专利文献专利文献I :日本专利申请特开No. 2008-13984
技术实现思路
本专利技术要解决的问题因此，专利文献I中公开的带扩展方法可以进行如下改进所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。换句话说，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由专利文献I中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示出了随着用力击打一次鼓而具有合拍(in time)快速变化的起奏音乐信号(起奏音乐信号(attack music signal))的原始功率谱的示例。此外，图2还示出通过用专利文献I中公开的带扩展方法将起奏相关音乐信号的低带侧的信号分量设置为输入信号，来根据该输入信号估计的高带侧的频率包络。如图2所示，起奏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，所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整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值也会随着频率的变高而变大。因此，在专利文献I中公开的带扩展方法中，所估计的高带侧的频率包络不能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，在如上所述的例如HE-ACC等高带特征编码方法中，高带侧的频率包络用作所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信号处理装置包括子带分割单元，该子带分割单元接收具有任意的采样频率的输入信号作为输入，并且产生输入信号的低带侧的多个子带的低 带子带信号和输入信号的高带侧的多个子带的高带子带信号，该高带侧的子带具有与输入信号的采样频率对应的数量JA(Pseudo)高带子带功率计算单元，该伪高带子带功率计算单元基于具有用于高带侧的各个子带的系数的系数表和低带子带信号针对高带侧的各个子带来计算伪高带子带功率，该伪高带子带功率为高带子带信号的功率的估计值；选择单元，该选择单元将高带子带信号的高带子带功率与伪高带子带功率相互比较，并且选择多个系数表中的一个；以及产生单元，该产生单元产生包含用于获得所选择的系数表的系数信息的数据。子带分割单元可以将输入信号分割成多个子带的高带子带信号，以使得高带子带信号的子带的带宽具有与构成系数表的各个系数的子带的带宽相同的宽度。信号处理装置还可以包括扩展单元，该扩展单元在系数表不具有预定子带的系数时，基于构成系数表的各个子带的系数产生预定子带的系数。数据可以是通过对系数信息进行编码而获得的高带编码数据。信号处理装置还可以包括对输入信号的低带信号进行编码以产生低带编码数据的低带编码单元；以及，对高带编码数据和低带编码数据进行复用以产生输出代码串的复用单元。根据本专利技术的第一方面的信号处理方法和程序包括如下步骤接收具有任意采样频率的输入信号作为输入，并且生成输入信号的低带侧的多个子带的低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【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：