用以使用补丁边界对准处理输入音频信号的装置及方法

专利名称：用以使用补丁边界对准处理输入音频信号的装置及方法
技术领域：
本发明涉及音频源编码系统，该系统利用一用于高频重建(HFR)的谐波移调方法，且涉及数字效果处理器，例如所谓的激励器，其中谐波失真的产生增加了经处理的信号的亮度，并且涉及时间展宽器，其中信号的持续时间被延长同时维持原始的频谱内容。
背景技术：
在PCT W098/57436中，移调的概念被建立作为一种从一音频信号的一低频带再产生一高频带的方法。通过在音频编码中使用该概念可以获得位率的大量节约。在一基于HFR的音频编码系统中，被一核心波形编码器处理一低频带宽信号，且利用对描述解码器侧的目标频谱形状的极低位率进行移调及添加旁侧信息来再生较高频率。对于低位率，在核心编码信号的带宽窄的情况下，再生一具有感知愉悦特性的高频带变得越来越重要。在PCTW098/57436中定义的谐波移调在具有低交叉频率的情形中对复杂音乐材料执行得很好。谐波移调的原理是一具有频率ω的正弦曲线映射到一具有频率Τω的正弦曲线，其中T > I是一定义移调阶的整数。与此相比，基于单边带调制(SSB)为的HFR方法将一具有频率ω的正弦曲线映射到一具有频率ω + Λ ω的频率的正弦曲线，其中Λ ω是一固定频移。假设一核心信号具有低频带宽，SSB移调可能导致产生一不协和的振铃伪差。为了达到尽可能好的音频质量，最新的高质量谐波HFR方法使用复杂的调制滤波器组，例如短时间傅立叶变换(STFT)，以高频分辨率以及一高度过采样来达到期望的音频质量。需要精细分辨率来避免因非线性处理正弦曲线总和所引起的不想要互调制失真。在足够高频分辨率的情况下，即窄的子频带，高质量方法目的在于使每一子频带中具有一正弦曲线极大点。需要时间上的高度过采样以避免混叠型失真，且需要频率上的一定程度过采样以避免瞬时信号的预回声。明显的不足在于计算的复杂度会变高。

基于子频带区块的谐波移调是用于抑制互调制产物的另一 HFR方法，在此情况下，采用一具有较粗频率分辨率及一低程度过采样的滤波器组，例如一多通道QMF组。在该方法中，一复子频带样本的时间区块被一普通整相器处理而数个调整试样的叠加形成一输出子频带样本。这具有抑制互调制产物的净效应，否则在输入子频带信号由数个正弦曲线组成时该互调制产物将会出现。基于以区块为基础的子频带处理的移调在计算复杂度上比高质量移调器低很多且对许多信号取得几乎相同的质量。然而，复杂度仍然远高于普通基于SSB的HFR方法，这是因为在一典型的HFR应用中需要多个分析滤波器组，各个滤波器组处理不同移调阶T的信号，以合成需要的带宽。此外，一通常的方式是使输入信号的采样率适配一具有固定大小的分析滤波器组，尽管滤波器组处理不同移调阶的信号。同时，也属常见的是对输入信号使用带通滤波器以获得经由不同移调阶处理、具有非重叠频谱密度的输出信号。音频信号的存储或传输时常受到严格的位率限制。在过去，当只有一非常低的位率可利用时，编码器被迫大幅减少传输的音频带宽。现代音频编解码器现在能通过使用带宽扩展(BWE)方法[1-12]编码带宽信号。这些算法依赖高频成分(HF)的一参数表示，该高频成分是通过移调至HF频谱区域中(「修补」)且应用一参数驱动后处理从解码信号的低频部分(LF)生成。LF部分通过任何音频或语音编码器编码。举例而言，在[1-4]中描述的带宽扩展方法依赖单边带调制(SSB)，通常也称为「复制」方法，以产生多个HF补丁。近来，一种使用用于产生不同补丁的相位声码器组[15-17]的新算法已经被提出(参见图20)。此一方法已被开发用来避免听觉粗糙，听觉粗糙通常在经过SSB带宽扩展的信号上观察到。尽管对许多音调信号为有利的，但称作“谐波带宽扩展”(HBE)的该方法容易发生包含在音频信号中的瞬时质量劣化[14]，原因在于在标准相位声码器算法中，不确定子频带之上的垂直一致性被保存，以及此外，必须地对变换(或可替换地，滤波器组)的时间区块进行相位重新计算。因此，对含有瞬时的信号部分需要特殊处理。然而，因为BWE算法在一编解码器链的解码器侧执行，所以计算的复杂度是一严重问题。最先进的方法，尤其是基于相位声码器的HBE，与基于SSB方法相比，是以一大大增加的计算复杂度为代价之下得到的。如同以上概略说明，现有的带宽扩展方案对一给定的信号区块仅应用一次修补方法，它是基于SSB的修补[1-4]或基于HBE声码器的修补[15-17]。另外，现代的音频编解码器[19-20]提供基于时间区块在可选择的修补方案之间全局切换修补方法的可能性。SSB复制形成补丁将不必要的粗糙度引入音频信号，但是计算简单并且保留了瞬态的时间包络。在采用HBE补丁的音频编解码器中，瞬时再生质量经常是不理想的。此外，计算复杂度显著地增加而超过计算非常简单的SSB复制方法。在论及复杂度减少时，采样率具有特殊的重要性。这是由于一高采样率意味着高复杂度，且一低采样率由于所需要的操作数目减少而通常意味着具有低复杂度。然而，另一方面，在带宽扩展应用的情形尤其如此而使得核心编码器输出信号的采样率将典型地低到使得对一全带宽信号的采样率过低。以不同方式陈述，当解码器输出信号的采样率例如是2或者2. 5乘以核心编码器输出信号的最大频率时，则一例如因子为2的带宽扩展意味着需要一上采样操作，使得带宽扩展采样信号的采样率高到使采样能「涵盖」另外产生的高频成分。另外，诸如分析滤波器组和合成滤波器组的滤波器组，负责相当大量的处理操作。因此，滤波器组的大小，即滤波器组是一 32通道滤波器组、一 64通道滤波器组还是甚至更高数目的滤波器组将显著地影响音频处理算法的复杂度。通常可以说，一高编号的滤波器组通道需要较多的处理操作，且因而比数目较少的滤波器组通道复杂度高。有鉴于此，在带宽扩展应用以及还在不同的采样率是一关键的其它音频处理应用(诸如在类似声码器的应用或任何其它音频效果应用)中，在复杂度与采样率或音频带宽之间具有一特定的互相依存性，意指当为特定的操作选择错误的工具或者算法时，上采样或子频带滤波的操作能在正面意义上未特别影响音频质量之前大幅增加复杂度。在带宽扩展的背景下，使用参数数据集合来执行频谱包络调整及对补丁操作(gp，从源范围(即，在带宽扩展处理器的输入端可利用的带宽扩展信号的低频带部分)提取一些数据并然后将该数据映射到高频范围的操作)所产生的信号执行其它处理。频谱包络调整可在将低频带信号实际上映射至高频范围之前，或在将源范围映射至高频范围之后进行。典型地，参数数据集合设置有某种频率分辨率，亦即，参数数据是指高频部分的频带。另一方面，从低频带至高频带频带的补丁 (亦即，使用哪个源范围来获得哪个目标或高频范围)是与分辨率无关的操作，其中参数数据集合关于频率而提供。在某种意义上，所传输的参数数据与实际上用作补丁算法的参数数据无关的事实是一项重要特征，原因在于这允许解码器侧具有高的灵活性，亦即当谈及带宽扩展处理器的实施时。此处，可使用不同补丁算法，但可以执行一个且相同的频谱包络调整。换言之，在带宽扩展应用中，高频重建处理器或频谱包络调整处理器不需要具有关于所应用的补丁算法的信息来执行频谱包络调整然而，该处理的缺点在于会出现频带间的不对准，对于此，由于一方面提供参数数据集合，另一方面提供补丁的频谱边界。具体地，在频谱能量于补丁边界附近剧烈变化的情况下，特别在此区域会出现伪差，这会使带宽扩展信号的质量劣化。

发明内容
本发明的一目的是提供一改进的音频处理概念，该一音频处理概念得到一良好音
频质量。此一目的通过根据权利要求1所述的一种处理一音频信号的装置，或通过根据权利要求15所述的一种处理一音频信号的方法，或根据权利要求16所述的一种计算机程序来实现。本发明的实施方式涉及一种用于处理一音频信号以产生具有一高频部分及一低频部分的一带宽扩展之信号的装置，其中使用高频部分的参数数据，及其中参数数据与高频部分的频带有关。该装置包含一补丁边界计算器，用以计算一补丁边界，以使得补丁边界与频带的一频带边界相一致。该装置还包含一补丁器，用于使用音频信号及所算出的补丁边界产生一补丁信号。在一实施方式中，补丁边界计算器被配置为计算补丁边界来作为与高频部分相对应的一合成频率范围内的一频率边界。在该背景下，该补丁器被配置为使用一移调因子及补丁边界来选择低频带部分的一频率部分。在又一实施方式中，补丁边界计算器被配置为使用与频带的频带边界不一致的一目标补丁边界来计算补丁边界。然后，补丁边界计算器被配置为设定与目标补丁边界相异的补丁边界以获得对准。具体地，在使用不同移调因子的多个补丁的背景下，该补丁边界计算器被配置为例如对三个不同移调因子计算补丁边界，以使得各补丁边界与高频部分的频带中的一频带边界一致。然后，该补丁器被配置为使用三个不同移调因子来产生该补丁信号，以使得两相邻补丁之间的边界和与参数数据相关的两相邻频带间的边界一致。本发明对于由于避免一方面的补丁边界与另一方面的参数数据的频带不对准引起的伪差(artifacts)特别有用。相反，由于完美对准，甚至强烈改变的信号或在补丁边界区具有强烈改变部分的信号也具有良好质量的带宽扩展。此外，本发明的优点在于其仍然允许高的灵活性，原因在于编码器无需对将施加在解码器侧的补丁算法进行处理。一方面的补丁及另一方面的频谱包络调整(亦即，使用带宽扩展编码器所产生的参数数据)间的不相关性被保持；并允许应用不同补丁算法或甚至不同补丁算法的组合。这是可行的，原因在于补丁边界对准最终确保一方面的补丁数据和另一方面的参数数据集合关于频带(也称作比例因子频带)为彼此匹配。根据所算出的补丁边界(补丁边界例如与目标范围(S卩，最终获得的带宽扩展信号的高频部分)有关)，确定了用于从音频信号的低频带部分确定补丁源数据的相应源范围。转而只要求音频信号的低频带部分的某个(小的)带宽，原因在于在一些实施方式中应用谐波移调。因此，为了从低频带音频信号高效地提取此部分，使用仰赖于级联(cascade)各个滤波器组的一特定分析滤波器组结构。这些实施方式依赖分析和/或合成滤波器组的特定级联布局来在不牺牲音频质量之下获得低复杂度重采样。在一实施方式中，处理一输入音频信号的装置包含一合成滤波器组，用以从输入音频信号合成一音频中间信号，其中该输入音频信号是以由一在处理方向上置于合成滤波器之前的分析滤波器组所产生的多个第一子频带信号表示，其中该合成滤波器组的滤波器组通道数目小于该分析滤波器组的通道数目。中间信号进一步由用于从该音频中间信号产生多个第二子频带信号的另一分析滤波器组处理，其中该另一分析滤波器组的通道数目不同于该合成滤波器组的通道数目，使得该多个子频带信号中的子频带信号的采样率不同于由该分析滤波器组所产生的多个第一子频带信号中第一子频带信号的采样率。一合成滤波器组与一随后连接的另一分析滤波器组的级联提供一采样率转换，且另外提供已输入合成滤波器组的原始音频输入信号的带宽部分至基带的调制。现在提取自原始输入音频信号的该时间中间信号目前优选表示成调制至基带的一临界采样信号，该原始输入音频信号例如可为一带宽扩展方案的一核心解码器的输出信号，且已发现该表示(即，该重采样输出信号)当被另一分析滤波器组处理以获得一子频带表示时，容许进一步处理操作的低复杂度处理，该进一步处理操作可能会或可能不会发生，且该进一步处理操作例如是与带宽扩展相关的处理操作，诸如非线性子频带操作之后的高频率重建处理及在最后合成滤波器组中子频带的合并。本申请提供在带宽扩展的背景下及在与带宽扩展无关的其它音频应用背景下处理音频信号的装置、方法或计算机程序的不同方面。接着描述的特征以及要求保护的各个方面可以部分或全部合并，但也能互相独立地使用，这是因为各个方面在一计算机系统或微处理器中被实施时已经提供有关感觉质量、计算复杂度以及处理器/存储器资源的优点。实施方式提供一种方法，该方法用以通过对至HFR分析滤波器组分析级的输入信号进行高效的滤波及采样率转换来减少一基于子频带区块的谐波HFR方法的计算复杂度。此外，应用至输入信号的带通滤波器可以被示出为在一基于子频带区块的移调器中是无用的。本实施方式通过在一单一分析与合成滤波器组对的架构中高效地实施基于子频带的移调的数个阶来促进减少基于子频带区块的谐波移调的计算复杂度。根据感觉质量与计算复杂度的此消彼长关系，在一滤波器组中可共同执行地仅移调的阶的适当子集或移调的所有阶。此外，一组合的移调方案中仅一些移调阶是被直接算出的而剩下的带宽是由可利用的(即，先前算出的移调阶(例如第二阶)和/或核心编码带宽的复制填充。在此情况下，可使用用于复制的可利用的源范围的每一可能组合来执行修补。另外，实施方式提供一种方法，该方法通过HFR工具的频谱对准来改善高质量谐波HFR方法以及基于子频带区块的谐波HFR方法。具体地，通过将HFR产生信号的频谱边界与包络调整频率表的频谱边界对准来实现性能增强。此外，限制器工具的频谱边界是以同一原则被对准到HFR产生信号的频谱边界。
进一步的实施方式被配置为用来改进瞬时的感觉质量并同时例如通过应用一修补方案而减少计算复杂度，该修补方案应用由谐波修补与复制修补所组成的混合修补。在特定的实施方式中，级联滤波器组结构的各个滤波器组是正交镜像滤波器组(QMF)，所有皆依赖于使用定义滤波器组通道的中心频率的调制频率的集合调制的低通原型滤波器或窗。优选地，所有的窗函数或原型滤波器以具有不同尺寸(滤波器组通道)的滤波器组中的滤波器也彼此依赖的方式彼此依赖。优选地，滤波器组级联构造中的最大滤波器组在一实施方式中包含一第一分析滤波器组、一随后连接的滤波器组、一另一分析滤波器组以及稍后处理状态中的一最后合成滤波器组，该合成滤波器组包含具有特定数目窗函数或原型滤波器系数的窗函数或原型滤波器响应。较小尺寸的滤波器组皆为该窗函数的子采样版本，意指其他滤波器组的窗函数是「大」窗函数的子采样版本。举例而言，如果一滤波器组具有大滤波器组的一半大小，则窗函数具有一半数目的系数，而且尺寸较小的滤波器组的系数通过子采样得到。在该情形下，子采样意指例如每一第二滤波器系数被视为具有一半大小的较小滤波器组。然而，当非整数的滤波器组大小之间有其它关系时，则执行窗系数的一某种内插，使得最后，较小滤波器组的窗再次是较大滤波器组的窗的子采样版本。本发明的实施方式在进一步处理需要输入音频信号的仅一部分的情形下特别有用，且此情形在谐波带宽扩展的场合下尤其发生。在此场合中，声码器之类的处理操作是特别优选的。实施方式的一个优点在于实施方式通过高效的时域与频域操作提供一 QMF移调器较低的复杂度，且利用频谱对准为基于QMF和DFT的谐波频谱带复制提供了改善的音频质量。实施方式涉及一种音频源编码系统，该系统使用例如基于子频带区块的谐波移调方法用于高频重建(HFR)，以及涉及数字效果处理器(例如所谓的激励器)，其中谐波失真的产生增加了处理信号的亮度，及涉及时间展宽器，其中信号的持续时间被延长同时保持原始的频谱成分。实施方式提供了一种通过在HFR滤波器组分析级之前对输入信号进行高效滤波及采样率转换来减少基于子频带区块的谐波HFR方法的计算复杂度的方法。更进一步，实施方式示出了应用于输入信号的传统带通滤波器在一基于子频带区块的HFR系统中是无用的。另外地，实施方式提供了一种方法，该方法通过HFR工具的频谱对准来改善高质量谐波HFR方法和基于子频带区块的谐波HFR方法。具体地，实施方式教导了如何通过将HFR产生的信号的频谱边界与包络调整频率表的频谱边界对准来实现性能的增强。更进一步，限制器工具的频谱边界是以相同的原理对准至HFR产生信号的频谱边界的。


现在，将参照附图以说明性示例的方式描述本发明，说明性示例不对本发明的范围进行限制，附图中图1示出了在一 HFR增强型解码器架构中使用2、3及4阶移调的一基于区块的移调器的操作；图2示出了图1中的非线性子频带展宽单元的操作；图3示出了图1的基于区块的移调器的高效实施，其中使用多速率时域重采样器及基于QMF的带通滤波器来实施HFR分析滤波器组之前的重采样器和带通滤波器；
图4示出了用于高效实施图3的多速率时域重采样器的一构建块的示例；图5示出了对于2阶移调通过图4中的不同块处理的一信号示例的效果；图6示出了图1的基于区块的移调器的高效实施，在HFR分析滤波器组之前的重采样器和带通滤波器被更换成对从一 32-频带分析滤波器组中选出的子频带操作的小的子采样合成滤波器组；图7示出了对于2阶移调图6中的一子采样合成滤波器组处理的一示例信号的效果;图8示出了一因子2的高效多速率时域下采样器的实施块；图9示出了一因子3/2的高效多速率时域下采样器的实施块；图10示出了在一 HFR增强型编码器中HFR移调器信号的频谱边界与包络调整频带的边界的对准；图11示出了由于未对准的HFR移调器信号频谱边界而出现伪差的情形；图12示出了由于HFR移调器信号的对准频谱边界而避免图11的伪差的情形；图13示出了限制器工具中的频谱边界至HFR移调器信号的频谱边界的调整；图14示出了基于子频带区块的谐波移调的原理；图15示出了在一 HFR增强型音频编码器中使用移调的数个阶来应用基于子频带区块的移调的不例情形；图16示出了每个移调阶应用一分离的分析滤波器组的基于多阶子频带区块的移调的操作的现有技术示例情形；图17示出了应用一单个64频带QMF分析滤波器组进行一基于多阶子频带区块的移调的高效操作的一发明示例情形；图18示出了用于形成子频带信号明智处理的另一示例；图19示出了单边带调制SSB)修补；图20示出了一谐波带宽扩展(HBE)修补；图21示出了一混合修补，第一修补是通过频率扩展而产生且第二修补是通过一低频部分的SSB拷贝而产生；图22示出了对一 SSB拷贝操作利用第一 HBE修补以产生一第二修补的可选择的混合修补；图23示出了根据实施方式的用以使用频谱频带对准来处理音频信号的装置的综论；图24a示出了图23的补丁边界计算器的一优选实施；图24b示出了通过本发明的实施方式执行的一系列步骤的另一综论；图25a示出了用于示出补丁边界对准的背景下补丁边界计算器的更多细节以及关于频谱包络调整的更多细节的一块图；图25b示出了图24a指示的处理作为伪代码的流程图；图26示出了在一带宽扩展处理背景下架构的概况；以及图27示出了通过图23的另一分析滤波器组处理子频带信号输出的一优选实施。
具体实施方式
下述的实施方式仅为说明性的，且可通过高效的时域和频域操作来提供QMF移调器的一低复杂度，以及通过频谱对准提供基于QMF和DFT的谐波SBR的改善的音频质量。可理解的是，本文中所描述的修改以及配置变化及细节对于本领域中的普通技术人员是显而易见的。因此仅限制于权利要求的范围而不受限于由本文中实施方式的描述与说明提出的特定细节。图23示出了一种使用高频部分的参数数据，来处理音频信号2300以产生具有高频部分和低频部分的带宽扩展信号的装置的实施方式，其中参数数据与高频部分的频带有关。装置包含补丁边界计算器2302，用于优选使用与频带的频带边界不一致的目标补丁边界2304，计算补丁边界。关于高频部分的频带的信息2306例如可取自于适用于带宽扩展的编码数据流中。在又一实施方式，补丁边界计算器不仅对单个补丁计算单个补丁边界，同时也对属于不同移调因子的数个不同补丁计算数个补丁边界，其中关于移调因子的信息被提供给补丁边界计算器2302，如以2308所表示的。补丁边界计算器被配置为计算补丁边界，以使得补丁边界与频带的频带边界相一致。优选地，当补丁边界计算器接收到关于目标补丁边界的信息2304时，于是补丁边界计算器被配置为设定补丁边界与目标补丁边界不同以获得对准。补丁边界计算器在线2310向补丁器2312输出与目标补丁边界不同的所算出的补丁边界。补丁器2312使用低频带音频信号2300及在2310的补丁边界，在输出2314产生一补丁信号或数个补丁信号，而在执行多次移调的实施方式中，使用线2308上的移调因子。图23中的表示出了用于说明基本构想的一数值示例。举例言之，当假设低频带音频信号具有从OHz扩展至4千赫兹(kHz)的低频部分(显然，源范围实际上不始于OHz而是接近0，诸如20Hz)。此外，用户意图执行4kHz信号带宽扩展至16kHz带宽扩展信号。此夕卜，用户指出用户期望使用具有移调因子2、3及4的三个谐波补丁来执行带宽扩展。于是，补丁的目标边界可被设定为自4kHz扩展至8kHz的第一补丁，自8kHz扩展至12kHz的第二补丁，及自12kHz扩展至16kHz的第三补丁。如此，当假设与低频带信号的最大频率或交叉频率一致的第一补丁边界不变时，补丁边界为8、12及16。然而，如果根据需要，改变第一补丁的该边界也落入于本发明的实施方式的范围内。对移调因子2，目标边界将对应于2至4kHz的源范围，对移调因子3，将对应于2. 66至4kHz的源范围，及对移调因子4，将对应于3至4kHz的源范围。更明确言之，源范围是通过将目标边界除以实际使用的移调因子算出的。对23图的示例，假设边界8、12、16和与参数输入数据相关的频带的频带边界不一致。如此，补丁边界计算器计算对准的补丁边界，且不立即应用目标边界。这会导致对第一补丁为7. 7kHz的上补丁边界，对第二补丁为11.9kHz的上补丁边界，及对第三补丁为15. SkHz的上补丁边界。然后，再度为各个补丁使用移调因子，一些“已调整的”源范围被算出，且被用于进行补丁，这在图23中以示例的方式示出。虽然已经概述了源范围与目标范围一起变化，但对于其它实施方式，还可操控移调因子，及维持源范围或目标边界；或对其它应用，甚至可改变源范围及移调因子来最终到达已调整的补丁边界，其与和描述原始信号的高频带部分的频谱包络的参数带宽扩展数据相关的频带的频带边界相一致。图14示出了基于子频带区块的移调的原理。输入时域信号被馈给到提供大量复值子频带信号的分析滤波器组1401。这些复值子频带信号被馈给到子频带处理单元1402。该大量的复值输出子频带被馈给到合成滤波器组1403，其进而输出修改的时域信号。子频带处理单元1402执行基于非线性区块的子频带处理操作，以使得修改的时域信号是对应于移调阶1~ > I的输入信号的一移调版本。基于区块的子频带处理的观念通过包含一次对多于一个子频带样本的区块进行的非线性操作来定义，其中后续的区块被窗化且重叠相加以产生输出子频带信号。滤波器组1401和1403可以是任何复指数调制型，诸如QMF或窗化DFT。他们在调制中可被偶数或奇数叠加，且可由一宽范围的原型滤波器或窗定义。重要的是知道以物理单位测量出的下列两个滤波器组参数的商数。· Afs :分析滤波器组1401的子频带频率间距；· Λ fA :合成滤波器组1403的子频带频率间距。对于子频带处理1402的配置，需要找出源和目标子频带索引之间的对应关系。观察到，一物理频率Ω的输入正弦曲线将导致在具有指标m T · Q/Afs的输入子频带出现主要贡献。需要移调的物理频率Τ·Ω的输出正弦曲线将通过馈给具有指标m T ·Ω/Afs的合成子频带产生。因此，一特定目标子频带指标m的子频带处理的适当源子频带指标值必需遵守
权利要求
1.一种用于使用高频部分(102)的参数数据(2302)处理一音频信号以产生具有所述高频部分(102)及一低频部分(104)的一带宽扩展信号的装置，所述参数数据与所述高频部分(102)的频带(100，101)有关，所述装置包含一补丁边界计算器(2302)，用于计算一补丁边界(1001c，1002c，1002d，1003c， 1003b),以使得所述补丁边界与所述频带(100，101)的频带边界一致；及一补丁器(2312)，用于使用所述音频信号(2300)及所述补丁边界(1001c，1002c， 1002b, 1003c, 1003b)产生一补丁信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述补丁边界计算器(2302)被配置为使用与频带(101)的频带边界不一致的目标补丁边界(1001b，1002a，1002d，1003a)，及其中，所述补丁边界计算器(2302 )被配置为设定与所述目标补丁边界不同的所述补丁边界。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述补丁边界计算器(2302)被配置为对三个不同移调因子计算补丁边界，使得各补丁边界与所述高频部分的所述频带的一频带边界 (100，101) 一致，及其中，所述补丁器(2312)被配置为使用所述三个不同移调因子(2308)产生所述补丁信号，使得相邻补丁之间的边界与两相邻频带(100，101)之间的边界一致。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述补丁边界计算器(2302)被配置为计算所述补丁边界来作为与所述高频部分(102)相对应的一合成频率范围内的一频率边界(k),及其中，所述补丁器(2312)被配置为使用一移调因子及所述补丁边界来选择所述低频带部分(104)的一频率部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包含高频重建器(1030，2510)，用于使用所述参数数据(2302)来调整所述补丁信号 (2509)，所述高频重建器被配置为对一频带或一频带组，计算用来加权所述补丁信号 (2509)的相应频带或频带组的一增益因子。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述补丁边界计算器(2302)被配置为使用所述参数数据或其它配置输入数据来计算(2520)用于定义所述高频部分(102) 的所述频带的一频率表；使用至少一个移调因子来确定(2511) —目标合成补丁边界；在所述频率表中搜索(2524) —匹配频带；及选择(2525，2527)所述匹配频带作为所述补丁边界。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述补丁边界计算器被配置为在所述频率表中搜索在预定匹配范围内具有与所述目标频率边界一致的匹配边界的匹配频带；或搜索具有一频带边界最接近所述目标频率边界的所述频带。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述预定匹配范围被设定为小于或等于所述高频部分(102)的5个QMF频带或40个频率窗口的值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述参数数据包含一频谱包络数据值，其中为每个频带赋予一不同的频谱包络数据值，其中所述装置进一步包含一高频重建器(2510，1030)，其用于使用该频带的频谱包络数据值来对所述补丁信号的各频带进行频谱包络调整。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述补丁边界计算器(2302)被配置为在所述频率表中搜索最高边界，所述最高边界不超过一移调因子的一高频再生信号的带宽极限，并被配置为使用所找到的最高边界作为所述补丁边界。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述补丁边界计算器(2302)被配置为对于所述多个不同移调因子中的各个移调因子，接收一不同目标补丁边界。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包含限制器工具(2505，2510)，用于计算用于调整所述补丁信号的限制增益值中所使用的限制器频带，所述装置进一步包含一限制器频带计算器，被配置为设定一限制器边界，以使得由所述补丁边界计算器(2302) 所确定的补丁边界也被设定为一限制器边界。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述限制器频带计算器(2505)被配置为计算另一限制器边界，以使得所述另一限制器边界与所述高频部分(102)的所述频带的频带边界一致。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述补丁器(2312)被配置为使用不同的移调因子(2308)来产生多个补丁，其中，所述补丁边界计算器(2302)被配置为计算所述多个补丁中的各补丁的补丁边界，使得所述补丁边界与所述高频部分(102)的频带的不同频带边界一致，其中，所述装置进一步包含一包络调整器(2510)，用于在进行修补之后调整所述高频部分(102)的一包络，或在进行修补之前，使用为比例因子频带所赋予的所述参数数据中所包含的比例因子，调整所述高频部分。
15.一种用于使用高频部分(102)的参数数据(2302)处理一音频信号以产生具有所述高频部分(102)及所述低频部分(104)的带宽扩展信号的方法，所述参数数据与所述高频部分(102)的频带(100，101)有关，所述方法包含计算(2302) 一补丁边界(1001c，1002c, 1002d, 1003c, 1003b),以使得所述补丁边界与所述频带(100,101)的频带边界一致；及使用所述音频信号(2300)及所述补丁边界(1001c，1002c, 1002b, 1003c, 1003b)产生 (2312) 一补丁信号。
16.一种计算机程序，所述计算机程序具有当在一计算机上运行时，用于执行根据权利要求15所述的方法的程序代码。
全文摘要
一种用于使用高频部分的参数数据处理一音频信号以产生具有所述高频部分及一低频部分的一带宽扩展信号的装置，参数数据与高频部分的频带有关，所述装置包含一补丁边界计算器(2302)，用于计算一补丁边界，以使得所述补丁边界与所述频带中的频带边界一致。该装置还包括一补丁器(2312)，用于使用所述音频信号(2300)及所述补丁边界产生一补丁信号。
文档编号G10L21/02GK103038819SQ201180023444
公开日2013年4月10日 申请日期2011年3月4日 优先权日2010年3月9日
发明者拉尔斯·维莱蒙斯, 佩尔·埃克斯特兰德, 萨沙·迪施, 福雷德里克·纳格尔, 斯特凡·维尔德 申请人:弗兰霍菲尔运输应用研究公司, 杜比Ab国际公司