HK1152791B

HK1152791B - Apparatus, method and computer program for generating a representation of a bandwidth-extended signal on the basis of an input signal representation using a combination of a harmonic bandwidth-extension and a non-harmonic bandwidth-extension

Info

Publication number: HK1152791B
Application number: HK11106784.4A
Authority: HK
Inventors: Frederik Nagel; Max Neuendorf; Nikolaus Rettelbach; Jérémie Lecomte; Markus Multrus; Bernhard Grill; Sascha Disch
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V.
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2012-08-31

Claims

Eine Vorrichtung (100; 386) zum Erzeugen einer Darstellung (120; 426) eines bandbreitenerweiterten Signals auf der Basis einer Eingangssignaldarstellung (110; 383), wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
einen Phasenvocoder (130; 406), der dazu konfiguriert ist, Werte (β_ζ ... β_2ζ, 408) einer Spektralbereichsdarstellung eines ersten Abschnitts des bandbreitenerweiterten Signals auf der Basis der Eingangssignaldarstellung zu erhalten; und

einen Wertekopierer (140; 410, 416), der dazu konfiguriert ist, einen Satz von Werten (β_ζ ... β_2ζ, 408) der Spektralbereichsdarstellung des ersten Abschnitts, wobei diese Werte durch den Phasenvocoder bereitgestellt werden, zu kopieren, um einen Satz von Werten (β_2ζ ... β_3ζ, 408) einer Spektralbereichsdarstellung eines zweiten Abschnitts zu erhalten, wobei der zweite Abschnitt höheren Frequenzen zugeordnet ist als der erste Abschnitt;

wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, die Darstellung (120; 426) des bandbreitenerweiterten Signals unter Verwendung der Werte der Spektralbereichsdarstellung des ersten Abschnitts und der Werte der Spektralbereichsdarstellung des zweiten Abschnitts zu erhalten.
Die Vorrichtung (100; 386) gemäß Anspruch 1, bei der der Phasenvocoder (130; 406) dazu konfiguriert ist, einen Satz von Betragswerten (α_ζ/2 ... α_ζ ), die einer Mehrzahl gegebener Frequenzteilbereiche der Eingangssignaldarstellung (110; 383) zugeordnet sind, zu kopieren, um einen Satz von Betragswerten (α_ζ ... α_2ζ ), die entsprechenden Frequenzteilbereichen des ersten Abschnitts zugeordnet sind, zu erhalten, bei der ein Paar eines gegebenen Frequenzteilbereichs der Eingangssignaldarstellung und eines entsprechenden Frequenzteilbereichs des ersten Abschnitts ein Paar einer Grundfrequenz und einer Harmonischen der Grundfrequenz abdeckt, bei der der Phasenvocoder (130; 406) dazu konfiguriert ist, Phasenwerte (ϕ_ζ/2 ... ϕ_ζ), die der Mehrzahl gegebener Frequenzteilbereiche der Eingangssignaldarstellung zugeordnet sind, mit einem vorbestimmten Faktor zu multiplizieren, um einen Satz von Phasenwerten (ϕ_ζ ... ϕ_2ζ), die den entsprechenden Frequenzteilbereichen des ersten Abschnitts zugeordnet sind, zu erhalten, und bei der der Wertekopierer (140; 410) dazu konfiguriert ist, einen Satz von Werten (β_ζ ... β_2ζ), die einer Mehrzahl gegebener Frequenzteilbereiche des ersten Abschnitts zugeordnet sind, zu kopieren, um einen Satz von Werten (β_2ζ ... β_3ζ), die entsprechenden Frequenzteilbereichen des zweiten Abschnitts zugeordnet sind, zu erhalten, wobei der Wertekopierer dazu konfiguriert ist, Phasenwerte beim Kopieren unverändert zu belassen.
Die Vorrichtung (100; 386) gemäß Anspruch 2, bei der der Wertekopierer (140; 410) dazu konfiguriert ist, die Werte derart zu kopieren, dass eine gemeinsame spektrale Verschiebung zwischen Werten (β_ζ ... β_2ζ) des ersten Abschnitts und entsprechenden Werten (β_2ζ ... β_3ζ) des zweiten Abschnitts erhalten wird.
Die Vorrichtung (100; 386) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Phasenvocoder (130; 410) dazu konfiguriert ist, die Werte (β_ζ ... β_2ζ) der Spektralbereichsdarstellung (132; 408) des ersten Abschnitts derart zu erhalten, dass die Werte der Spektralbereichsdarstellung des ersten Abschnitts eine harmonisch aufwärtsgemischte Version eines Grundfrequenzbereichs der Eingangssignaldarstellung (110; 383) darstellen; und bei der der Wertekopierer (140; 410) dazu konfiguriert ist, die Werte (β_2ζ ... β_3ζ) der Spektralbereichsdarstellung (142; 412) des zweiten Abschnitts derart zu erhalten, dass die Werte der Spektralbereichsdarstellung des zweiten Abschnitts eine frequenzverschobene Version des Audioinhalts des ersten Abschnitts darstellen.
Die Vorrichtung (100; 380, 382, 386) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, Eingangsaudiodaten (322) zu empfangen, die Eingangsaudiodaten (322) abwärts abzutasten (380), um abwärts abgetastete Audiodaten (381) zu erhalten, die abwärts abgetasteten Audiodaten (381) zu fenstern (382), um gefensterte Eingangsdaten (383) zu erhalten, die gefensterten Eingangsdaten (383) in einen Spektralbereich umzuwandeln (400) oder zu transformieren, um die Eingangssignaldarstellung (383) in Form einer Spektralbereichsdarstellung (401) zu erhalten, Betragswerte α_k und Phasenwerte ϕ_k zu berechnen (402, 404), die einen Frequenzintervallbereich mit einem Index k der Eingangssignaldarstellung (383) darstellen, eine Mehrzahl von Betragswerten α_k, die Frequenzintervallbereiche mit Frequenzintervallbereichsindizes k der Eingangssignaldarstellung (383) darstellen, zu verwenden (130; 406), um Betragswerte α_2k zu erhalten, die Frequenzintervallbereiche mit Frequenzintervallbereichsindizes sk des ersten Abschnitts darstellen, wobei s ein Dehnungsfaktor ist, bei dem s zwischen 1,5 und 2,5 liegt, und Phasenwerte ϕ_k, die Frequenzintervallbereiche mit Frequenzintervallbereichsindizes k der Eingangssignaldarstellung (383) zugeordnet sind, zu kopieren und zu skalieren (130; 406) , um kopierte und skalierte Phasenwerte ϕ_2k=sϕ_k zu erhalten, die Frequenzintervallbereiche mit Frequenzintervallbereichsindizes 2k des ersten Abschnitts zugeordnet sind, Werte β_k-iζ, die Frequenzintervallbereiche mit Frequenzintervallbereichsindizes k-iζ der Spektralbereichsdarstellung (132; 408) des ersten Abschnitts zugeordnet sind, zu kopieren (140; 410), um Werte β_k der Spektralbereichsdarstellung (142; 412) des zweiten Abschnitts zu erhalten, die Darstellung (426) des bandbreitenerweiterten Signals in den Zeitbereich umzuwandeln (428), um eine Zeitbereichsdarstellung (430) zu erhalten, und ein Synthesefenster auf die Zeitbereichsdarstellung anzuwenden (432).
Die Vorrichtung (100; 386) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorrichtung einen Zeitbereich-zu-Spektralbereich-Wandler (400) aufweist, der dazu konfiguriert ist, als Eingangssignaldarstellung (401) Werte einer Spektralbereichsdarstellung eines Eingangsaudiosignals (322) oder einer vorverarbeiteten Version (383) des Eingangsaudiosignals (322) bereitzustellen; und wobei die Vorrichtung einen Spektralbereich-zu-Zeitbereich-Wandler (428) aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine Zeitbereichsdarstellung (430) des bandbreitenerweiterten Signals unter Verwendung von Werten (β_ζ ... β_2ζ, 408) der Spektralbereichsdarstellung des ersten Abschnitts und Werte (β_2ζ ... β_3ζ, 412) der Spektralbereichsdarstellung des zweiten Abschnitts bereitzustellen; wobei der Spektralbereich-zu-Zeitbereich-Wandler (428) derart konfiguriert ist, dass eine Zahl (N=2048) verschiedener Spektralwerte (426), die seitens des Spektralbereich-zu-Zeitbereich-Wandlers (428) empfangen werden, größer ist als eine Zahl (N=512) verschiedener Spektralwerte (401), die seitens des Zeitbereich-zu-Spektralbereich-Wandlers (400) bereitgestellt werden, so dass der Spektralbereich-zu-Zeitbereich-Wandler (428) dazu konfiguriert ist, eine größere Anzahl von Frequenzintervallbereichen zu verarbeiten als der Zeitbereich-zu-Spektralbereich-Wandler (400).
Die Vorrichtung (100; 382, 386) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorrichtung eine Analysefensterungseinrichtung (382) aufweist, die dazu konfiguriert ist, ein Zeitbereichs-Eingangsaudiosignal (322) zu fenstern, um eine gefensterte Version (383) des Zeitbereich-Eingangsaudiosignals zu erhalten, die die Basis zum Erhalten der Eingangssignaldarstellung in Form einer Spektralbereichsdarstellung (401) bildet; und wobei die Vorrichtung eine Synthesefensterungseinrichtung (432) aufweist, die dazu konfiguriert ist, einen Teil einer Zeitbereichsdarstellung (430) des bandbreitenerweiterten Signals zu fenstern, um einen gefensterten Teil (434) der Zeitbereichsdarstellung des bandbreitenerweiterten Signals zu erhalten.
Die Vorrichtung (100; 382, 386) gemäß Anspruch 7, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, eine Mehrzahl von sich zeitlich überlappenden zeitverschobenen Anteilen des Zeitbereich-Eingangsaudiosignals (322) zu verarbeiten, um eine Mehrzahl von sich zeitlich überlappenden zeitverschobenen gefensterten Teilen (434) der Zeitbereichsdarstellung des bandbreitenerweiterten Signals zu erhalten, wobei ein Zeitversatz (Inc=64) zwischen zeitlich benachbarten zeitverschobenen Anteilen des Zeitbereich-Eingangsaudiosignals (322) geringer als oder gleich einem Viertel einer Fensterlänge (512) der Analysefensterungseinrichtung (382) ist.
Die Vorrichtung (100; 382, 386) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vorrichtung einen Transienteninformationslieferanten (384) aufweist, der dazu konfiguriert ist, Informationen zu liefern, die das Vorliegen einer Transiente in dem Eingangssignal (322) angeben; und wobei die Vorrichtung einen ersten Verarbeitungszweig (386) zum Bereitstellen einer Darstellung (434) eines bandbreitenerweiterten Signalanteils auf der Basis eines Nicht-Transiente-Teils der Eingangssignaldarstellung (383) und einen zweiten Verarbeitungszweig (388) zum Bereitstellen einer Darstellung (478) eines bandbreitenerweiterten Signalanteils auf der Basis eines Transiente-Teils der Eingangssignaldarstellung (383) aufweist; wobei der zweite Verarbeitungszweig (388) dazu konfiguriert ist, eine Spektralbereichsdarstellung (441) des Eingangssignals zu verarbeiten, die eine höhere spektrale Auflösung (N=1024) aufweist als eine Spektralbereichsdarstellung (401) des seitens des ersten Verarbeitungszweigs (386) verarbeiteten Eingangssignals.
Die Vorrichtung (100; 382, 386) gemäß Anspruch 9, bei der der zweite Verarbeitungszweig (388) einen Zeitbereich-Nullenauffüller (438) aufweist, der dazu konfiguriert ist, einen eine Transiente enthaltenden Anteil (383) des Eingangssignals mit Nullen aufzufüllen, um einen eine Transiente enthaltenden zeitlich erweiterten Anteil (439) des Eingangssignals zu erhalten; und bei der der erste Verarbeitungszweig (386) einen Zeitbereich-zu-Frequzenzbereich-Wandler (400) aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine erste Anzahl (N=512) von Spektralbereichswerten (401), die dem Nicht-Transiente-Anteil (383) des Eingangssignals zugeordnet sind, bereitzustellen; und bei der der zweite Verarbeitungszweig (388) einen Zeitbereich-zu-Frequzenzbereich-Wandler (440) aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine zweite Anzahl (N=1024) von Spektralbereichswerten (441), die dem eine Transiente enthaltenden zeitlich erweiterten Anteil (439) des Eingangssignals zugeordnet sind, bereitzustellen, bei der die zweite Anzahl (N=1024) von Spektralbereichswerten um zumindest einen Faktor von 1,5 größer ist als die erste Anzahl (N=512) von Spektralbereichswerten.
Die Vorrichtung (100; 382, 386) gemäß Anspruch 10, bei der der zweite Verarbeitungszweig einen Nullenentfemer (476) aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine Mehrzahl von Nullwerten von einem bandbreitenerweiterten Signalanteil (474), der auf der Basis des eine Transiente enthaltenden zeitlich erweiterten Anteils (439) des Eingangssignals erhalten wurde, zu entfernen.
Die Vorrichtung (100; 380, 382, 386) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Vorrichtung einen Abwärtsabtaster (380) aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine Zeitbereichsdarstellung (322) des Eingangssignals abwärts abzutasten.
Ein Audiodecodierer (300), der eine Vorrichtung (100; 386) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
Ein Verfahren (400) zum Erzeugen einer Darstellung eines bandbreitenerweiterten Signals auf der Basis einer Eingangssignaldarstellung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Erhalten (410), unter Verwendung eines Phasenvocodierens, von Werten einer Spektralbereichsdarstellung eines ersten Abschnitts des bandbreitenerweiterten Signals auf der Basis der Eingangssignaldarstellung; und

Kopieren (420) eines Satzes von Werten der Spektralbereichsdarstellung des ersten Abschnitts, wobei diese Werte durch das Phasenvocodieren bereitgestellt werden, um einen Satz von Werten einer Spektralbereichsdarstellung eines zweiten Abschnitts zu erhalten, wobei der zweite Abschnitt höheren Frequenzen zugeordnet ist als der erste Abschnitt; und

Erhalten (430) der Darstellung des bandbreitenerweiterten Signals unter Verwendung der Werte der Spektralbereichsdarstellung des ersten Abschnitts und der Werte der Spektralbereichsdarstellung des zweiten Abschnitts.
Eine Vorrichtung (100; 386) zum Erzeugen einer Darstellung (120; 426) eines bandbreitenerweiterten Signals auf der Basis einer Eingangssignaldarstellung (110; 383), wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
einen Wertekopierer, der dazu konfiguriert ist, einen Satz von Werten (β₁ ... β_ζ) der Eingangssignaldarstellung zu kopieren, um einen Satz von Werten (β_ζ ... β_2ζ) der Spektralbereichsdarstellung eines ersten Abschnitts zu erhalten, wobei der erste Abschnitt höheren Frequenzen zugeordnet ist als die Eingangssignaldarstellung; und einen Phasenvocoder (130; 406), der dazu konfiguriert ist, Werte (β_2ζ ... β_3ζ) einer Spektralbereichsdarstellung eines zweiten Abschnitts des bandbreitenerweiterten Signals auf der Basis der Werte (β_4/3ζ ... β_2ζ) der Spektralbereichsdarstellung des ersten Abschnitts zu erhalten, wobei der zweite Abschnitt höheren Frequenzen zugeordnet ist als der erste Abschnitt; und

wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, die Darstellung (120; 426) des bandbreitenerweiterten Signals unter Verwendung der Werte der Spektralbereichsdarstellung des ersten Abschnitts und der Werte der Spektralbereichsdarstellung des zweiten Abschnitts zu erhalten.
Ein Verfahren (400) zum Erzeugen einer Darstellung eines bandbreitenerweiterten Signals auf der Basis einer Eingangssignaldarstellung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Kopieren von Werten der Eingangssignaldarstellung, um Werte einer Spektralbereichsdarstellung eines ersten Abschnitts des bandbreitenerweiterten Signals auf der Basis der Eingangssignaldarstellung zu erhalten, wobei der erste Abschnitt höheren Frequenzen zugeordnet ist als die Eingangssignaldarstellung; und

Erhalten, unter Verwendung eines Phasenvocodierens, eines Satzes von Werten der Spektralbereichsdarstellung des zweiten Abschnitts auf der Basis eines Satzes von Werten der Spektralbereichsdarstellung des ersten Abschnitts, wobei die Werte der Spektralbereichsdarstellung des ersten Abschnitts durch das Kopieren erhalten werden, wobei der zweite Abschnitt höheren Frequenzen zugeordnet ist als der erste Abschnitt; und

Erhalten (430) der Darstellung des bandbreitenerweiterten Signals unter Verwendung der Werte der Spektralbereichsdarstellung des ersten Abschnitts und der Werte der Spektralbereichsdarstellung des zweiten Abschnitts.
Ein Computerprogramm zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 14 oder Anspruch 16, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.