專利名稱：音頻編碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音頻編碼裝置，特別地涉及通過(guò)產(chǎn)生其低頻分量的和諧泛音 (harmonic overtone)以便將音頻數(shù)據(jù)頻移并最終消除低頻分量來(lái)有效地對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行 編碼的音頻編碼裝置。
背景技術(shù)：
存在使用用于對(duì)數(shù)字音頻PCM (脈沖碼調(diào)制)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的編碼裝置的錄音機(jī)。 對(duì)于音頻數(shù)據(jù)編碼，執(zhí)行基于MPEG (運(yùn)動(dòng)圖像專家組)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的處理，例如，MPEG音 頻壓縮處理和AC-3壓縮處理。
在基于MPEGl音頻層III的壓縮處理裝置中，例如，輸入信號(hào)被分割成子帶信號(hào)， 該子帶信號(hào)然后經(jīng)受用于變換成頻譜的MDCT (修改的離散余弦變換)處理。獲得的MDCT譜 在通過(guò)混疊減少蝶形(butterfly)去除了頻率混疊之后被傳送到量化/霍夫曼(Huffman) 編碼器。
在量化/霍夫曼編碼器中，比例因子被確定，MDCT譜被量化，并且量化索引 (index)被霍夫曼編碼。這在通過(guò)重復(fù)循環(huán)處理改變量化步長(zhǎng)和對(duì)于每個(gè)頻帶的量化比特 數(shù)并且沒(méi)有超過(guò)基于關(guān)于在心理聲學(xué)感測(cè)分析單元處計(jì)算的對(duì)于每個(gè)頻帶的最大可容許 的量化噪聲功率的要求、比特率以及在比特儲(chǔ)存器(reservoir)中蓄積的比特?cái)?shù)(用來(lái)實(shí)現(xiàn) 偽可變的比特率)而確定的可用的比特?cái)?shù)的同時(shí)被進(jìn)行。
傳送的邊信息(side information)包括例如MDCT變換塊長(zhǎng)度信息、量化步長(zhǎng)、與 比例因子有關(guān)的信息以及關(guān)于霍夫曼編碼區(qū)域/表格的信息。
上述編碼處理引起這種問(wèn)題，如當(dāng)要在寬帶之上處理大量數(shù)據(jù)時(shí)，可用的比特一 般變得不夠，結(jié)果得到聲音質(zhì)量劣化并且使得音頻編碼處理效率低；以及，當(dāng)在算法方面沒(méi) 有高帶寬變得可用時(shí)，結(jié)果得到聲音質(zhì)量劣化。在一些專利文獻(xiàn)中已經(jīng)公開(kāi)了用于有效地 執(zhí)行上述編碼處理(量化)的技術(shù)。
在日本的未經(jīng)審查的專利公開(kāi)No. 2009-237048中，音頻信號(hào)內(nèi)插裝置被提出。在 音頻信號(hào)內(nèi)插裝置中，已經(jīng)由于被壓縮而丟失了高頻分量的音頻信號(hào)可以在其中內(nèi)插有與 音頻信號(hào)的基音部分高度相關(guān)的高頻分量，使得，當(dāng)在強(qiáng)調(diào)低音的情況下再現(xiàn)音頻信號(hào)時(shí)， 在環(huán)境區(qū)域中聽(tīng)到的低頻噪聲可以被減少。在日本的未經(jīng)審查的專利公開(kāi)No. 2009-237048 中提出的音頻信號(hào)內(nèi)插裝置包括用于在音頻信號(hào)中內(nèi)插高頻帶的高頻內(nèi)插裝置、用于強(qiáng)調(diào) 已經(jīng)添加有基頻的多個(gè)和諧泛音的音頻信號(hào)的低頻帶的低頻強(qiáng)調(diào)裝置、以及用于從已經(jīng)通 過(guò)高頻內(nèi)插裝置利用高頻分量?jī)?nèi)插并且其低頻分量已經(jīng)由低頻強(qiáng)調(diào)裝置強(qiáng)調(diào)的音頻信號(hào) 中去除預(yù)定低頻分量的濾波裝置。
在日本的未經(jīng)審查的專利公開(kāi)No. 2009-244650中公開(kāi)的技術(shù)的目的在于，即使 在基于輸入音頻信號(hào)的諧波分量被添加到輸入音頻信號(hào)時(shí)，也獲得沒(méi)有很多畸變的聲音。 在日本的未經(jīng)審查的專利公開(kāi)No. 2009-244650中公開(kāi)的裝置包括從輸入音頻信號(hào)中提 取在比包括在裝置中的揚(yáng)聲器的再現(xiàn)頻帶低的頻帶中的基波分量的基波提取電路、產(chǎn)生基 波帶分量的諧波的諧波產(chǎn)生電路、檢測(cè)基波帶分量的水平(level)作為低頻水平的低頻水 平檢測(cè)電路、從輸入音頻信號(hào)中提取在頻率方面比基波帶分量高的諧波帶分量的高頻分量 提取電路、提取諧波帶分量的水平作為高頻水平的高頻水平檢測(cè)電路、以及基于低頻水平 與高頻水平的比以及引起畸變的諧波產(chǎn)生的閾值來(lái)控制諧波產(chǎn)生電路中的諧波產(chǎn)生的量 以使得不允許諧波引起畸變的控制量計(jì)算電路。
根據(jù)日本的未經(jīng)審查的專利公開(kāi)No. 2000-004163的發(fā)明的目的在于，提供可以 廣泛地應(yīng)用于數(shù)字音頻壓縮系統(tǒng)并且可以以低成本被實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)比特分配方法和用于動(dòng) 態(tài)比特分配的裝置。在日本的未經(jīng)審查的專利公開(kāi)No. 2000-004163中公開(kāi)的比特分配方 法和裝置通過(guò)使用簡(jiǎn)化的同時(shí)掩蔽模型集中注意力于人類的聽(tīng)覺(jué)特性的心理聲學(xué)性質(zhì)上 而執(zhí)行非常有效的比特分配處理。在處理中，每個(gè)單元(即每個(gè)頻率分割的帶)的峰值能量 被計(jì)算，掩蔽值(即，在使用簡(jiǎn)化的同時(shí)掩蔽效果模型時(shí)的聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值)被計(jì)算并且計(jì) 算的掩蔽值被設(shè)定為對(duì)于每個(gè)單元的絕對(duì)閾值。接下來(lái)，對(duì)于每個(gè)單元計(jì)算信號(hào)與掩蔽的 比，并且基于計(jì)算的信號(hào)與掩蔽的比，有效地執(zhí)行動(dòng)態(tài)比特分配。
基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 226:2003 “Acoustics—Normal equal-loudness-level contours”的等響度曲線(未示出)被用來(lái)表示在聲壓水平與頻率之間的關(guān)系。為了繪制等 響度曲線，測(cè)量由收聽(tīng)者感知為相等的響度(由收聽(tīng)者感知的響度或聲音幅度)的不同頻率 處的聲壓水平，并且連接測(cè)量值，由此繪制等響度的聲音電平等值線。因此，由等響度曲線 (等值線)表示的在聽(tīng)覺(jué)閾值(聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值或最低聲壓等值線)以下的聲音電平被假設(shè)不 能由人類聽(tīng)到。
基于等響度曲線，已知的是，在大約IkHz處或在3到5kHz的范圍內(nèi)以高靈敏度 (高度地可聽(tīng)到的)感知聲音，并且在其它頻率處感知靈敏度相對(duì)降低(較少可聽(tīng)到的)。
在虛擬音高(virtual pitch)效果(所謂的缺失基頻效應(yīng))中，其中已經(jīng)去除了包 括基頻的頻帶的聲音被感知為其音高未改變的原始聲音。該現(xiàn)象出現(xiàn)是因?yàn)槿祟惖拇竽X不 僅基于基頻而且基于諧波的比來(lái)感知聲音的音高。例如，在使用低頻聲音校正技術(shù)時(shí)，即使 在使用不能再現(xiàn)IOOHz以下的低頻聲音的小揚(yáng)聲器時(shí)，這種不能被再現(xiàn)的低頻聲音也由收 聽(tīng)者感知。即，已經(jīng)被去除的原始聲音由聽(tīng)到各具有與原始聲音的頻帶的倍數(shù)相等的頻率 的和諧泛音的人類感知。例如，可以通過(guò)產(chǎn)生50Hz聲音的和諧泛音(例如，100HzU50Hz和 200Hz和諧泛音)來(lái)使得收聽(tīng)者感知不存在的50Hz的聲音。對(duì)此，不需要存在50Hz聲音。發(fā)明內(nèi)容
在日本的未經(jīng)審查的專利公開(kāi)No. 2009-237048和2009-244650中公開(kāi)的發(fā)明中的每一個(gè)提供了利用缺失基頻效應(yīng)的諧波頻帶產(chǎn)生技術(shù)。在這些發(fā)明中，沒(méi)有描述用于低 頻帶產(chǎn)生的具體的方法。
在日本的未經(jīng)審查的專利公開(kāi)No. 2000-004163中公開(kāi)的發(fā)明提供了用于使得 (同時(shí)的)掩蔽閾值計(jì)算(通常非常繁重)較不繁重的改進(jìn)比特分配過(guò)程，但是該發(fā)明沒(méi)有提供用于低頻帶產(chǎn)生的具體的方法。
在要處理寬帶之上的范圍的大量數(shù)據(jù)時(shí)，供編碼之用的比特?cái)?shù)變得不足并且結(jié)果 得到聲音質(zhì)量劣化。還存在在除音頻數(shù)據(jù)以外的數(shù)據(jù)增加時(shí)引起的問(wèn)題，例如，由在頻帶之 間或在比例因子帶(水平信息組)之間分布的比特分配引起的量化損失(量化噪聲)和編碼 的信息冗余。
本信息的一個(gè)目的在于，提供能夠進(jìn)行有效的編碼處理的音頻編碼裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在要由編碼器執(zhí)行編碼處理之前，關(guān)于低頻帶(基頻， 基于該基頻來(lái)產(chǎn)生用于添加到高頻帶的和諧泛音)的信息被添加到高頻帶(作為各具有與 基頻的正整數(shù)倍相等的頻率的和諧泛音)，以便編碼處理允許減少給低頻帶的比特分配并 且相應(yīng)地增加給高頻帶的比特分配。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，由在頻帶之間或在比例因子帶(水平信息組)之間分布 的比特分配引起的量化損失(量化噪聲)和編碼的信息冗余可以被減少，以便實(shí)現(xiàn)高聲音質(zhì)量和高處理效率。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的音頻編碼裝置100的示例配置的框圖2示出用于已壓縮的數(shù)據(jù)(流)的數(shù)據(jù)格式配置的示例；
圖3是示出和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的主體的框圖4是示出根據(jù)和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的第一變型的和諧泛音產(chǎn)生/合成 單元104A的主體的框圖5是示出根據(jù)和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的第二變型的和諧泛音產(chǎn)生/合成 單元104B的主體的框圖6是示出根據(jù)和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的第三變型的和諧泛音產(chǎn)生/合成 單元104C的主體的框圖7是示出根據(jù)和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的第四變型的和諧泛音產(chǎn)生/合成 單元104D的主體的框圖8是示出根據(jù)和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的第五變型的和諧泛音產(chǎn)生/合成 單元104E的主體的框圖9是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于描述由編碼裝置使用的處理過(guò)程的流程圖10是用于描述諧波產(chǎn)生的圖示；以及
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的音樂(lè)播放器系統(tǒng)的示例配置的框圖。
具體實(shí)施方式
在下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。在下文中參考的附圖中，類似的部件由類似 的附圖標(biāo)記表示，并且它們的說(shuō)明在適當(dāng)處被省略以避免重復(fù)。
第一實(shí)施例
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的音頻編碼裝置100的示例配置的框圖。參 考圖1，音頻編碼裝置100包括用作輸入緩沖器的存儲(chǔ)器(例如，SDRAM (同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn) 存儲(chǔ)器)101)、數(shù)據(jù)獲取控制器102、子帶分析濾波器組108、MDCT (修改離散余弦變換)103、和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104、編碼器105、用作輸出緩沖器的存儲(chǔ)器(例如，SDRAM 106)、以 及將聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值和掩蔽值給到MDCT 103、和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104和編碼器105 的心理聲學(xué)分析器107。
SDRAM 101是用于臨時(shí)存儲(chǔ)要被編碼的數(shù)據(jù)(例如，音樂(lè)數(shù)據(jù))的緩沖器。SDRAM 106是用于臨時(shí)存儲(chǔ)編碼后的數(shù)據(jù)的緩沖器。SDRAM 101和SDRAM 106中的每一個(gè)可以是 一個(gè)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，或者它們可以被設(shè)置在一個(gè)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的不同的區(qū)域中。
數(shù)據(jù)獲取控制器102獲取存儲(chǔ)在SDRAM 101中的預(yù)定數(shù)量的幀(例如一個(gè)幀)的數(shù) 據(jù)并且將獲取的數(shù)據(jù)輸出到子帶分析濾波器組108。子帶分析濾波器組108將從數(shù)據(jù)獲取 控制器102接收的幀的數(shù)據(jù)分割成子帶，并且將子帶數(shù)據(jù)輸出到MDCT 103。
MDCT 103計(jì)算從子帶分析濾波器組108接收的子帶數(shù)據(jù)的MDCT系數(shù)。
心理聲學(xué)分析器107使音頻數(shù)據(jù)經(jīng)受FFT (快速傅里葉變換)，并且基于頻譜來(lái)計(jì) 算聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值和掩蔽值?；谟纱擞?jì)算的信息，心理聲學(xué)分析器107控制和諧泛音產(chǎn) 生/合成單元104和編碼器105，由此允許編碼器105確定要被分配給每個(gè)比例因子帶的比 特。
圖2示出用于已壓縮的數(shù)據(jù)(流)的數(shù)據(jù)格式配置的示例。參考圖2，將描述在本 發(fā)明的實(shí)施例中產(chǎn)生的MP3 (MPEGl音頻層3)壓縮的數(shù)據(jù)的配置。
MP3數(shù)據(jù)(文件)通常包括多個(gè)幀，其中每個(gè)幀具有1152個(gè)樣本(在MPEGl音頻層 3的情況下)。每個(gè)幀包括頭部、用于防止錯(cuò)誤的可選的CRC、包括稱為比例因子的整數(shù)值和 表征音樂(lè)的霍夫曼碼比特(codebit)的音頻數(shù)據(jù)、包括例如表征要被壓縮的音樂(lè)數(shù)據(jù)的數(shù) 據(jù)和要在壓縮音樂(lè)數(shù)據(jù)時(shí)使用的輔助信息的邊信息、以及包括在每個(gè)幀的末端提供的輔助 數(shù)據(jù)的附屬數(shù)據(jù)。每個(gè)幀包括兩個(gè)顆粒(granule)，其中每個(gè)顆粒具有576個(gè)樣本。
在音頻數(shù)據(jù)中，顆粒GRO是兩個(gè)顆粒中的較早的一個(gè)，而顆粒GRl是兩個(gè)顆粒中的 較遲的一個(gè)。
顆粒GRO被配置有與立體音頻對(duì)應(yīng)的通道O和通道1，其中每個(gè)通道包括比例因子 和霍夫曼碼比特。更具體地，通道O包括比例因子AO和霍夫曼碼比特PO，并且通道I包括 比例因子Al和霍夫曼碼比特P1。
與顆粒GRO類似地，顆粒GRl被配置有與立體音頻對(duì)應(yīng)的通道O和通道1，其中每 個(gè)通道包括比例因子和霍夫曼碼比特。更具體地，通道O包括比例因子BO和霍夫曼碼比特 Q0,并且通道I包括比例因子BI和霍夫曼流Q1。
再次參考圖1，編碼器105以每個(gè)比例因子帶為基礎(chǔ)并且根據(jù)確定的掩蔽值來(lái)將 包括在和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104處產(chǎn)生的和諧泛音或者原始的MDCT處理的數(shù)據(jù)的數(shù) 據(jù)成分量化。盡管未示出，但是編碼器105被假設(shè)為能夠在量化之前執(zhí)行聲音處理(諸如 蝶形計(jì)算和立體處理)。此外，編碼器105具有基于作為由此執(zhí)行的編碼的結(jié)果產(chǎn)生的碼 (code)的量來(lái)管理多余的比特率(碼量)作為結(jié)轉(zhuǎn)(carryover)以用于分配給后續(xù)的巾貞的 功能。
編碼器105以用于實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)比特率(碼量)的方式對(duì)從和諧泛音產(chǎn)生/合成單 元104輸出的每個(gè)比例因子帶的包括和諧泛音的信號(hào)分量中包括的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并且 將編碼后的數(shù)據(jù)寫(xiě)到SDRAM106。
圖3是示出和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的主體的框圖。參考圖3，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104包括波形合成單元120和諧波產(chǎn)生器130。波形合成單元120和諧波產(chǎn)生 器130的輸入端子中的每一個(gè)接收從MDCT 103輸出的信號(hào)。從諧波產(chǎn)生器130輸出的信 號(hào)被供應(yīng)給波形合成單元120。
諧波產(chǎn)生器130包括LPF(低通濾波器)204與和諧泛音產(chǎn)生器304。LPF 204接收 從MDCT 103輸出的信號(hào)并且從所接收的信號(hào)中提取要用作用于諧波產(chǎn)生的基波的信號(hào)。 和諧泛音產(chǎn)生器304產(chǎn)生諧波(和諧泛音處理)，所述諧波中的每一個(gè)具有與在由LPF 204 提取的低頻分量中并且由心理聲學(xué)分析器107確定具有不低于聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值的功率譜 且超過(guò)掩蔽值的頻率的正整數(shù)倍相等的頻率。當(dāng)沒(méi)有這種頻率分量存在時(shí)，不需要和諧泛 音產(chǎn)生/合成單元104執(zhí)行濾波、諧波產(chǎn)生和將原始信號(hào)與諧波合成中的任何一個(gè)。依據(jù) 預(yù)定的基頻由心理聲學(xué)分析器107確定是否有這種頻率分量存在。
波形合成單元120包括BPF (帶通濾波器)202以及合成單元(例如相加器402)， BPF 202接收MDCT 103的輸出并且從接收的輸出信號(hào)中僅僅提取高頻分量的頻率，合成單 元加權(quán)地合成從諧波產(chǎn)生器130和BPF 202輸出的信號(hào)。由BPF 202提取的頻率分量在頻 率方面比由LPF 204提取的頻率分量高。
和諧泛音產(chǎn)生器304可以包括(盡管未示出)基于基波產(chǎn)生至少包含奇次和諧泛音 分量的信號(hào)的奇次和諧泛音產(chǎn)生器、以及基于基波至少產(chǎn)生偶次和諧泛音分量的偶次和諧 泛音產(chǎn)生器。在這種情況下，從奇次和諧泛音產(chǎn)生器和偶次和諧泛音產(chǎn)生器輸出的信號(hào)可 以以預(yù)定的比被合成。像這樣的信號(hào)分組可以減少數(shù)據(jù)處理的量。在基頻為IOOHz的情況 下，和諧泛音產(chǎn)生可以被限制為僅僅包括200Hz、400Hz、600Hz和800Hz的直到第八次諧波， 以便減少數(shù)據(jù)處理的量。
要產(chǎn)生的和諧泛音的水平被調(diào)節(jié)為沿著等響度曲線朝向更高頻率越來(lái)越低，使得 在2kHz處聲壓水平為OdB。
盡管和諧泛音產(chǎn)生器304已經(jīng)被描述為輸出包括和諧泛音的信號(hào)，但是它可以輸 出通過(guò)加權(quán)地合成包括和諧泛音的信號(hào)和基波信號(hào)而產(chǎn)生的信號(hào)。然而，在該情況下，輸 出信號(hào)再次包含低頻分量，使得必須提供用于去除低頻分量的濾波器單元(例如，HPF或者 BPF)?；谝褂玫膿P(yáng)聲器的特性將HPF的截止頻率設(shè)定為低于基波頻率。
上述配置允許LPF 204提取MDCT 103的輸出的低頻分量；和諧泛音產(chǎn)生器304 基于提取的信號(hào)產(chǎn)生諧波；以及相加器402通過(guò)加權(quán)地合成諧波和在MDCT 103的輸出波之 中的具有比由LPF 204提取的頻帶高的頻帶分量的輸出波來(lái)產(chǎn)生不包含低頻分量的輸出 波。
由于缺失基頻現(xiàn)象，因此人類感知不包含低頻分量的輸出波包含低頻分量。實(shí)際 上，在從輸出波中去除低頻分量的情況下，對(duì)于低頻的比特分配在下一級(jí)中的編碼器105 處不被執(zhí)行或者劇烈地減少。結(jié)果，可以在對(duì)高頻分量進(jìn)行編碼(量化)中分配更多的比特。 因此，根據(jù)本實(shí)施例編碼的音頻數(shù)據(jù)具有減少的量化噪聲。
變型
下面將描述和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的第一變型。
圖4是示出根據(jù)和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的第一變型的和諧泛音產(chǎn)生/合成 單元104A的主體的框圖。參考圖4，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104A包括諧波產(chǎn)生器130A 來(lái)代替包括在和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104內(nèi)的諧波產(chǎn)生器130。在其它方面，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104A與和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104 —致。因此，下面不會(huì)重復(fù)相同的描述。
波形合成單元120和諧波產(chǎn)生器130A的輸入端子中的每一個(gè)接收從MDCT 103輸出的信號(hào)。從諧波產(chǎn)生器130A輸出的信號(hào)被供應(yīng)給波形合成單元120。
諧波產(chǎn)生器130A包括加權(quán)地合成第一到第η諧波產(chǎn)生器608、610、、612的輸出的合成單元(例如，相加器404)。
第一諧波產(chǎn)生器608包括BPF 208與和諧泛音產(chǎn)生器308，該BPF 208與和諧泛音產(chǎn)生器308被串聯(lián)耦接在供應(yīng)有MDCT 103的輸出信號(hào)的節(jié)點(diǎn)與相加器404的輸入節(jié)點(diǎn)之間。第二到第η諧波產(chǎn)生器610、一、612與第一諧波產(chǎn)生器608相同地被配置。因此，這里省略了它們的描述。
從MDCT 103輸出的信號(hào)的低頻分量被分割成多個(gè)低頻分量，并且第一到第η諧波產(chǎn)生器608、610、、612分別基于對(duì)應(yīng)的低頻分量來(lái)產(chǎn)生和諧泛音信號(hào)。例如，O到IOOHz 的低頻帶被分割成更小的帶，每一個(gè)帶具有IOHz的寬度并且與IOHz寬的帶對(duì)應(yīng)的諧波產(chǎn)生器分別產(chǎn)生和諧泛音信號(hào)。
注意，由包括在波形合成單元120內(nèi)的BPF 202提取的頻率分量在頻率方面比由 BPF 208、BPF 210、、BPF 212提取的頻率分量高。
從第一到第η諧波產(chǎn)生器608、610、、612輸出的信號(hào)被相加器404加權(quán)地合成。相加器402加權(quán)地合成從相加器404輸出的信號(hào)和從BPF 202輸出的信號(hào)，并且將合成的諧波輸出到編碼器105。
盡管第一到第η諧波產(chǎn)生器608、610、--->612已經(jīng)被描述為輸出包括和諧泛音的信號(hào)，但是它們中的每一個(gè)可以輸出通過(guò)加權(quán)地合成對(duì)應(yīng)的包括和諧泛音的信號(hào)和基波信號(hào)而產(chǎn)生的信號(hào)。然而，在該情況下，它們的輸出信號(hào)再次包含低頻分量，使得必須提供用于去除低頻分量的濾波器單元(例如，HPF或者BPF)?；谝褂玫膿P(yáng)聲器的特性將每一個(gè) HPF的截止頻率設(shè)定為低于基波頻率。
上述配置允許BPF 208,BPF 210、、BPF 212從由MDCT 103輸出的低頻分量中分別提取多個(gè)低頻分量；和諧泛音產(chǎn)生器308、310、-一、312基于由此提取的對(duì)應(yīng)的信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的諧波；以及相加器402通過(guò)加權(quán)地合成由此產(chǎn)生的諧波和由BPF 202從MDCT 103 的輸出中提取的并且其頻帶比由BPF 208、BPF 210、、BPF 212提取的頻帶高的輸出波來(lái)產(chǎn)生不包含低頻分量的輸出波。
由于缺失基頻現(xiàn)象，人類感知不包含低頻分量的輸出波包含低頻分量。實(shí)際上，在從輸出波去除低頻分量的情況下，對(duì)于低頻分量的比特分配在下一級(jí)中的編碼器105處不被執(zhí)行或者被減少。結(jié)果，在對(duì)高頻分量進(jìn)行編碼(量化)中可以分配更多的比特。
圖5是示出根據(jù)和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的第二變型的和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104B的主體的框圖。參考圖5，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104B包括諧波產(chǎn)生器130B 來(lái)代替包括在和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104內(nèi)的諧波產(chǎn)生器130。在其它方面，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104B與和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104 —致。因此，下面不會(huì)重復(fù)相同的描述。
諧波產(chǎn)生器130 B包括LPF 204、和諧泛音產(chǎn)生器304B和BPF504。LPF 204接收 MDCT 103的輸出信號(hào)，并且從輸出信號(hào)中提取要用作用于諧波產(chǎn)生的基波的信號(hào)。和諧泛音產(chǎn)生器304B接收包括由LPF 204提取的基波的信號(hào)，產(chǎn)生各具有與基波頻率的正整數(shù)倍相等的頻率的諧波，并且在將它們與基波頻率分量加權(quán)地合成之后輸出諧波。BPF 504通過(guò)和諧泛音產(chǎn)生器304B的除基波頻率分量以外的輸出信號(hào)。
因此，如結(jié)合和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104和104A所述的，當(dāng)如和諧泛音產(chǎn)生器 304B所做的那樣輸出包含基波的信號(hào)時(shí)，必須提供BPF 504，即濾波器單元。要使用的濾波器單元不限于BPF 504?？梢允褂猛ㄟ^(guò)比預(yù)定頻率高的頻率分量的HPF。HPF的截止頻率要基于要使用的揚(yáng)聲器的特性被設(shè)定為低于基波頻率。
圖6是示出根據(jù)和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的第三變型的和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104C的主體的框圖。參考圖6，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104C包括諧波產(chǎn)生器130C 來(lái)代替包括在和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104內(nèi)的諧波產(chǎn)生器130。在其它方面，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104C與和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104 —致。因此，下面不會(huì)重復(fù)相同的描述。
諧波產(chǎn)生器130C包括加權(quán)地合成第一到第η諧波產(chǎn)生器708、710、、712的輸出的合成單元(例如，相加器404)。
相加器404加權(quán)地合成第一到第η諧波產(chǎn)生器708、710、---、712的輸出信號(hào)。相加器402加權(quán)地合成相加器404的輸出信號(hào)和BPF202的輸出信號(hào)，并且將合成的諧波輸出到編碼器105。
第一諧波產(chǎn)生器708包括BPF 208、和諧泛音產(chǎn)生器308C和BPF508，該BPF 208、 和諧泛音產(chǎn)生器308C和BPF 508被串聯(lián)耦接在供應(yīng)有MDCT的輸出信號(hào)的節(jié)點(diǎn)與相加器 404的輸入節(jié)點(diǎn)之間。第二到第η諧波產(chǎn)生器710、、712與第一諧波產(chǎn)生器708相同地被配置。因此，這里省略了它們的描述。
從MDCT 103輸出的信號(hào)的低頻分量被分割成多個(gè)低頻分量，并且第一到第η諧波產(chǎn)生器708、710、、712分別基于對(duì)應(yīng)的低頻分量來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的諧波。例如，O到IOOHz的低頻帶被分割成更小的帶，每一個(gè)帶具有IOHz的寬度并且與IOHz寬的帶對(duì)應(yīng)的諧波產(chǎn)生器分別產(chǎn)生和諧泛音信號(hào)。b 注意，由包括在波形合成單元120內(nèi)的BPF 202提取的頻率分量在頻率方面比由BPF 208, BPF 210、、BPF 212提取的頻率分量高。
包括在諧波產(chǎn)生器130C內(nèi)的和諧泛音產(chǎn)生器308C、310C、、312C中的每一個(gè)輸出通過(guò)加權(quán)地合成各具有與由BPF 208,210, 、212中的對(duì)應(yīng)一個(gè)提取的基波頻率的正整數(shù)倍相等的頻率的諧波以及基波而產(chǎn)生的信號(hào)。
因此，如結(jié)合和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104和104A所述的，當(dāng)如在和諧泛音產(chǎn)生器304B的情況下那樣輸出各包含基波的信號(hào)時(shí)，必須提供濾波器單元，像BPF 508、 510、、512。要使用的濾波器單元不限于BPF 508,510, 、512?？梢允褂猛ㄟ^(guò)比預(yù)定頻率高的頻率分量的HPF。HPF的截止頻率要基于要使用的揚(yáng)聲器的特性被設(shè)定為低于基波頻率。
圖7是示出根據(jù)和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的第四變型的和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104D的主體的框圖。參考圖7，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104D包括波形合成單元120D 來(lái)代替包括在和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104內(nèi)的波形合成單元120。在其它方面，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104D與和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104 —致。因此，下面不會(huì)重復(fù)相同的描述。
將與圖3所示出的和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104內(nèi)包括的波形合成單元120比較 地描述波形合成單元120D。波形合成單元120D包括相加器402和BPF 402。相加器402可 以將MDCT 103的輸出波形和諧波產(chǎn)生器130的輸出波形相加。從相加器402輸出的波形 可以通過(guò)BPF 202去除其中的低頻分量。因此，通過(guò)包括在和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104B 內(nèi)的BPF 202和BPF 504產(chǎn)生的效果可以使用一個(gè)BPF來(lái)產(chǎn)生。要使用的濾波器單元不限 于BPF 202。它可以由HPF代替。HPF的截止頻率要基于要使用的揚(yáng)聲器的特性被設(shè)定為 低于基波頻率。
圖8是示出根據(jù)和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的第五變型的和諧泛音產(chǎn)生/合成 單元104E的主體的框圖。參考圖8，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104E具有在其中包括在圖7 所示出的和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104D內(nèi)的波形合成單元120D和包括在圖4所示出的和 諧泛音產(chǎn)生/合成單元104A內(nèi)的諧波產(chǎn)生器130A被結(jié)合的配置，使得可以產(chǎn)生與使用波 形合成單元120D和諧波產(chǎn)生器130A產(chǎn)生的那些效果類似的效果。這里不會(huì)重復(fù)每一個(gè)配 置的描述。BPF 208,210, 、212可以被合并成一個(gè)，類似于圖7所示出的示例。
已經(jīng)參考圖1和其它附圖描述了音頻編碼裝置的配置。在下文中將大致地描述由 音頻編碼裝置使用的處理過(guò)程。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于描述由編碼裝置使用的處理過(guò)程的流程圖。 參考圖9，在繼編碼處理開(kāi)始之后的步驟SI中，從外面輸入的音頻(PCM)數(shù)據(jù)被緩存在 SDRAM 101中，并且數(shù)據(jù)獲取控制器102從存儲(chǔ)在SDRAM 101中的音頻數(shù)據(jù)中獲取一個(gè)幀或 者多個(gè)幀的數(shù)據(jù)。然后處理前進(jìn)到步驟S7。
在步驟S7中，心理聲學(xué)分析器107計(jì)算聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值和掩蔽值。
在步驟S8中，一個(gè)幀的數(shù)據(jù)被分割成子帶。數(shù)據(jù)獲取控制器102將獲取的幀的計(jì) 數(shù)加一，從而更新該計(jì)數(shù)。
在步驟S2中，MDCT 103使在子帶分析濾波器組108處計(jì)算的子帶數(shù)據(jù)經(jīng)受MDCT。
在步驟S3中，心理聲學(xué)分析器107基于在步驟S7中計(jì)算的聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值和掩 蔽值來(lái)確定低頻分量是否包括功率譜超過(guò)相應(yīng)的閾值的頻率分量，并且由此確定要作為用 于和諧泛音產(chǎn)生的基礎(chǔ)的基頻。
例如，當(dāng)由FFT得到的輸出波的50Hz處的功率譜僅僅具有15dB而不超過(guò)30dB(SP 50Hz處的聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值)(OdB=IkHz)時(shí)，心理聲學(xué)分析器107確定音頻功率不足以是可 聽(tīng)到的，使得50Hz處的波形不被提取作為基頻。另一方面，當(dāng)由FFT得到的輸出波的IOOHz 處的功率譜具有38dB而超過(guò)25dB (即IOOHz處的聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值)(OdB=IkHz)時(shí)，心理 聲學(xué)分析器107確定音頻功率足以是可聽(tīng)到的并且將功率譜與掩蔽值進(jìn)行比較。當(dāng)作為比 較的結(jié)果而確定掩蔽效應(yīng)使得功率譜可聽(tīng)到時(shí)，確定頻率IOOHz作為基頻。可以確定多個(gè) 基頻，所述多個(gè)基頻中的每一個(gè)作為用于和諧泛音產(chǎn)生的基礎(chǔ)。
當(dāng)具有超過(guò)閾值的功率譜的頻率分量存在時(shí)，處理前進(jìn)到步驟S4。當(dāng)沒(méi)有這種頻 率分量存在時(shí)，處理跳到步驟S6，而沒(méi)有執(zhí)行步驟S4和S5的附加的處理。在步驟S6中，比 特被分配用于數(shù)據(jù)量化，并且數(shù)據(jù)基于在步驟S7中計(jì)算的掩蔽值和聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值被量 化。
在步驟S4中，基于在步驟S3中確定的基波，圖1所示出的和諧泛音產(chǎn)生器產(chǎn)生各 具有與基波頻率的正整數(shù)倍相等的頻率的諧波。
在步驟S4中執(zhí)行的處理如下。
基于在步驟S3中確定的基波，產(chǎn)生諧波。當(dāng)具有與基波頻率(即在本示例中為 100Hz)乘以正整數(shù)η (η為2或更大)相等的頻率的諧波被稱為第η次諧波時(shí)，即使可以產(chǎn)生具有更高頻率的諧波，正整數(shù)η也優(yōu)選地被確定為使得要使用作為和諧泛音的諧波的頻率變?yōu)榇蠹s2kHz。在本示例中，諧波可以具有從第二次到第二十次的范圍?！?kHz”是優(yōu)選的，因?yàn)槁?tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值在2kHz處較低，也就是說(shuō)，在大約2kHz處可以以高靈敏度聽(tīng)到(容易地聽(tīng)到)聲音，使得具有大約2kHz的頻率的諧波使人類更容易感知實(shí)際上沒(méi)有被再現(xiàn)的低頻聲音。
同樣，如先前所述的，基于等響度曲線，聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值在2kHz處變?yōu)镺dB。此外， 當(dāng)基頻是150Hz時(shí)，在被和諧泛音產(chǎn)生/合成單元處理之前對(duì)于原始的音頻數(shù)據(jù)，下截止頻率可以被設(shè)定為大約150Hz。當(dāng)基波具有300Hz時(shí)，可以產(chǎn)生高達(dá)第五次諧波。這要在原始的語(yǔ)音由于被壓縮失去低頻信息之前將諧波加到允許如實(shí)地感知原始的語(yǔ)音的帶。
在MP3的情況下，對(duì)于具有576行(line)的頻率分辨率的MDCT，比例因子帶的數(shù)量是21并且在44.1kHz的采樣頻率處的最低頻率帶的邊頻是150Hz。S卩，假設(shè)150Hz的基頻。這意指對(duì)于一個(gè)帶的比特可以被分配給要求更多的比特的另一個(gè)帶。
例如，當(dāng)150Hz的基波頻率被用作基礎(chǔ)(基頻)時(shí)，可以產(chǎn)生具有頻率300Hz、 450Hz、600Hz、750Hz、900Hz、1050Hz、、和 1950Hz 的諧波?？商娲?，當(dāng) 300Hz 的基頻被用作基礎(chǔ)時(shí)，可以產(chǎn)生具有頻率600Hz、900Hz、1200Hz、1500Hz和1800Hz (或高達(dá)第六次諧波)的諧波。
或者，當(dāng)采用超過(guò)150Hz的基頻時(shí)，考慮揚(yáng)聲器特性，在被和諧泛音產(chǎn)生/合成單元處理之前，對(duì)于語(yǔ)音，下截止頻率可以被設(shè)定為大約50Hz或更低。
圖10是用于描述諧波產(chǎn)生的圖示。在圖10的圖示中，橫軸表示頻率而縱軸表示聲壓水平。在該圖示中，還示出表示聽(tīng)覺(jué)閾值(聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值)的虛線以便利于描述。
對(duì)于IOOHz的基波，示出聲壓水平L0。由和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104提取聲壓水平L0。聲壓水平LO具有超過(guò)聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值的強(qiáng)度。
在該圖示中還示出了各通過(guò)將基波頻率乘以正整數(shù)而產(chǎn)生的諧波的功率譜L1、 L2、、L18、L19。功率譜L1、L2、、L18、L19的強(qiáng)度在沒(méi)有達(dá)到2000Hz處的聽(tīng)覺(jué)的絕對(duì)閾值以下的情況下被逐漸衰減。
諧波優(yōu)選地被產(chǎn)生為使得聲壓水平在2000Hz處是OdB。為了處理效率起見(jiàn)，要產(chǎn)生的諧波可以限于例如偶數(shù)次或者奇數(shù)次或者第二次到第五次。
再次參考圖9，在步驟S4中使用基波產(chǎn)生諧波之后，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104 在步驟S5中合成產(chǎn)生的諧波以及在MDCT 103的輸出波之中的頻率分量在頻率方面比基波高的輸出波。和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104然后將合成的波輸出到編碼器105。然后處理前進(jìn)到步驟S6。
在步驟S6中，基于和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的輸出波，編碼器105執(zhí)行編碼處理。在執(zhí)行編碼處理中，編碼器105減少分配給在其中作為頻移的結(jié)果音頻信息已經(jīng)被減少的低頻分量的比特，并且增加分配給高頻分量的比特。當(dāng)步驟S6完成時(shí)，處理終止。
如上所述，對(duì)于作為頻移的結(jié)果具有減少的音頻信息的低頻分量，在編碼處理之前音頻信息可以被收集在包括和諧泛音的高頻分量中。這使得能夠進(jìn)行有效的編碼處理。
在音頻信息被收集在包括和諧泛音的高頻分量中的情況下，對(duì)于低頻分量、低頻 比例因子帶或者小功率譜比例因子帶的編碼比特分配可以被變成不必要的或者可以被減 少。結(jié)果，更多的編碼比特可以被分配用于具有更大量信息的比例因子帶的編碼。
此外，執(zhí)行控制以便防止在和諧泛音相加之后比例因子帶信息被分布在帶之間， 并且在基于低頻分量產(chǎn)生的和諧泛音被添加到分配具有許多比特的帶之后執(zhí)行編碼。這使 得可以減少比例因子傳播所需的比特。比例因子比特還能夠通過(guò)具有在顆粒之間共用的包 含比例因子帶信息的附屬數(shù)據(jù)而被減少。
第一實(shí)施例的配置使得能夠減少所需的比特?cái)?shù)，并且如上所述的冗余減少和有效 的比特要求控制使得可以提高聲音質(zhì)量和處理的效率。
第二實(shí)施例
本發(fā)明的第二實(shí)施例涉及使用關(guān)于第一實(shí)施例描述的編碼裝置的音樂(lè)播放器系 統(tǒng)。
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的音樂(lè)播放器系統(tǒng)的示例配置的框圖。音樂(lè) 播放器系統(tǒng)包括控制整個(gè)系統(tǒng)的CPU (中央處理單元)11、R0M (只讀存儲(chǔ)器)12、RAM (隨機(jī) 訪問(wèn)存儲(chǔ)器，例如，SDRAM) 13、HDD (硬盤)14、輸入處理單元15、外部IF 16、以及數(shù)據(jù)處理 單元17。
CPU 11經(jīng)由內(nèi)部總線讀取存儲(chǔ)在ROM 12中的各種程序，將程序傳送到RAM 13，并 且通過(guò)執(zhí)行程序來(lái)控制整個(gè)音樂(lè)播放器系統(tǒng)。當(dāng)從輸入處理單元15接收到命令時(shí)，CPU 11 通過(guò)執(zhí)行規(guī)定的運(yùn)算處理來(lái)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作。
外部IF 16檢測(cè)用戶對(duì)操作按鈕的操作，并且將與按鈕操作對(duì)應(yīng)的操作輸入信號(hào) 輸出到輸入處理單元15。當(dāng)從外部IF 16接收到操作輸入信號(hào)時(shí)，輸入處理單元15通過(guò)執(zhí) 行規(guī)定的處理將操作輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成命令，并且經(jīng)由內(nèi)部總線將命令傳送到CPU 11。
數(shù)據(jù)處理單元17處理從與外部IF 16耦接的介質(zhì)驅(qū)動(dòng)(例如⑶ROM)接收的音樂(lè) 數(shù)據(jù)以用于壓縮編碼，并且將壓縮編碼后的音樂(lè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤14中。數(shù)據(jù)處理單元17 還根據(jù)用戶的操作再現(xiàn)音樂(lè)數(shù)據(jù)。
當(dāng)根據(jù)用戶的操作再現(xiàn)音樂(lè)數(shù)據(jù)時(shí)，CPU 11輸出音樂(lè)數(shù)據(jù)再現(xiàn)命令到數(shù)據(jù)處理單 元17，并且同時(shí)讀取存儲(chǔ)在硬盤14中的指定的音樂(lè)數(shù)據(jù)并且將該音樂(lè)數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處 理單元17。數(shù)據(jù)處理單元17解碼和再現(xiàn)從硬盤14傳送的音樂(lè)數(shù)據(jù)，以用于從例如揚(yáng)聲器 (未示出)輸出。對(duì)于第一實(shí)施例描述的音頻編碼器100被設(shè)置在數(shù)據(jù)處理單元17中。
通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)在RAM 13中的各種程序，CPU 11產(chǎn)生顯示數(shù)據(jù)并且將顯示數(shù)據(jù)傳 送到顯示處理單元(未示出)或者讀取存儲(chǔ)在硬盤14中的音樂(lè)有關(guān)的信息(例如，音樂(lè)標(biāo) 題)，并且將音樂(lè)有關(guān)的信息傳送到顯示處理單元(未示出)。當(dāng)從CPU 11接收到顯示數(shù)據(jù) 時(shí)，顯示處理單元(未示出)基于顯示數(shù)據(jù)顯示音樂(lè)有關(guān)的信息。
如上所述,根據(jù)第二實(shí)施例的音樂(lè)播放器系統(tǒng)，對(duì)于第一實(shí)施例描述的音頻編碼 裝置100被設(shè)置在數(shù)據(jù)處理單元17中，使得可以配置可以產(chǎn)生關(guān)于第一實(shí)施例描述的效果 的系統(tǒng)。
第二實(shí)施例的音樂(lè)播放器系統(tǒng)(對(duì)于音樂(lè)數(shù)據(jù)編碼)已經(jīng)被描述。對(duì)于第一實(shí)施例 描述的音頻編碼器100還能夠被應(yīng)用于圖像再現(xiàn)系統(tǒng)(對(duì)于圖像數(shù)據(jù)編碼)。
最后，參考附圖，下面將概述第一和第二實(shí)施例。
如圖1所示，第一實(shí)施例的音頻編碼裝置100包括存儲(chǔ)單元(例如，SDRAM 101)， 存儲(chǔ)音頻數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)獲取控制器102，從存儲(chǔ)單元獲取音頻數(shù)據(jù)；子帶分析濾波器組108， 包括用于對(duì)從數(shù)據(jù)獲取控制器102輸出的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率變換的一系列濾波器；MDCT 103 ;和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104，基于包括在變換單元的輸出波之中的第一輸出波來(lái)產(chǎn) 生諧波，并且合成產(chǎn)生的諧波和包括在變換單元的輸出波之中的第二輸出波，第二輸出波 是比第一輸出波高的頻率分量；以及編碼器105，將和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104的輸出進(jìn) 行編碼。第一實(shí)施例的音頻編碼裝置100還包括心理聲學(xué)分析器107，計(jì)算掩蔽值并且基 于掩蔽值來(lái)控制MDCT 103以及和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104。
在音頻編碼器100中，存儲(chǔ)單元(例如，SDRAM 101)還存儲(chǔ)與頻率對(duì)應(yīng)的聲壓水平 閾值，并且，當(dāng)與第一輸出波對(duì)應(yīng)的聲壓水平高于對(duì)應(yīng)的閾值時(shí)，基于第一輸出波來(lái)產(chǎn)生諧 波。
優(yōu)選地，如圖3 8所示，在音頻編碼器100中，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元104包括 諧波產(chǎn)生器130，基于第一輸出波的頻率來(lái)產(chǎn)生各具有與第一輸出波頻率的正整數(shù)倍相等 的頻率的諧波；以及波形合成單元120，合成諧波和第二輸出波。
此外，優(yōu)選地，在音頻編碼裝置100中，當(dāng)與第一輸出波對(duì)應(yīng)的聲壓水平大于對(duì)應(yīng) 的閾值時(shí)，諧波產(chǎn)生器130基于第一輸出波來(lái)產(chǎn)生諧波。
另外，優(yōu)選地，如圖3和圖4所示，在音頻編碼裝置100中，諧波產(chǎn)生器130包括第 一濾波器電路(例如，LPF 204或者BPF 208到BPF 212)，基于變換單元的輸出波來(lái)提取第 一輸出波；和諧泛音產(chǎn)生器304和308 312，產(chǎn)生各具有與第一濾波器電路的輸出波頻率 的正整數(shù)倍相等的頻率的諧波；第二濾波器電路BPF 202，基于變換單元的輸出波來(lái)提取 第二輸出波；以及相加器402，合成諧波和第二濾波器電路的輸出波，并且輸出合成的波。
另外，優(yōu)選地，如圖3飛所示，在音頻編碼裝置100中，波形合成單元120包括第 三濾波器電路BPF 202，基于變換單元的輸出波來(lái)提取具有比輸入到諧波產(chǎn)生器130的頻 率高的頻率的輸出波；以及相加器402，合成產(chǎn)生的諧波和第三濾波器電路的輸出波，并且 輸出合成的波。
另外，優(yōu)選地，如圖7和圖8所示，在音頻編碼裝置100中，波形合成單元120D包 括相加器402，合成諧波和變換單元的輸出波，并且輸出合成的波；以及第三濾波器電路 BPF 202，從變換單元的輸出波中提取具有比輸入到諧波產(chǎn)生器130的頻率高的頻率的輸 出波。
另外，優(yōu)選地，如圖11所示，第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置包括作為第一實(shí)施例的示 例描述的音頻編碼裝置100。
本發(fā)明的上述實(shí)施例應(yīng)該在全部方面中被認(rèn)為是示例性的而不是限制性的。本發(fā) 明的范圍由所附的權(quán)利要求而不是先前的描述限定，并且在權(quán)利要求的等同物的范圍和意 思內(nèi)的所有改變被包括在其中。
權(quán)利要求
1.一種音頻編碼裝置，包括存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)音頻數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)獲取控制器，從存儲(chǔ)單元獲取音頻數(shù)據(jù)；變換單元，處理從數(shù)據(jù)獲取單元輸出的音頻數(shù)據(jù)信號(hào)以進(jìn)行頻率變換；和諧泛音產(chǎn)生/合成單元，基于在變換單元的輸出波之中的第一輸出波來(lái)產(chǎn)生諧波， 并且將諧波和在變換單元的輸出波之中的第二輸出波進(jìn)行合成，第二輸出波在頻率方面比第一輸出波高；以及編碼器，使來(lái)自和諧泛音產(chǎn)生/合成單元的輸出經(jīng)受編碼處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻編碼裝置，其中存儲(chǔ)單元還存儲(chǔ)基于頻率的聲壓水平閾值，并且其中，當(dāng)與第一輸出波對(duì)應(yīng)的聲壓水平超過(guò)對(duì)應(yīng)的閾值時(shí)，和諧泛音產(chǎn)生/合成單元基于第一輸出波來(lái)產(chǎn)生諧波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的音頻編碼裝置，其中和諧泛音產(chǎn)生/合成單元包括諧波產(chǎn)生器，基于第一輸出波的頻率來(lái)產(chǎn)生具有與第一輸出波頻率的正整數(shù)倍相等的頻率的諧波；以及波形合成單元，將諧波和第二輸出波進(jìn)行合成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的音頻編碼裝置，其中，當(dāng)所述聲壓水平超過(guò)對(duì)應(yīng)的閾值時(shí)，諧波產(chǎn)生器基于第一輸出波來(lái)產(chǎn)生諧波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的音頻編碼裝置，其中諧波產(chǎn)生器包括第一濾波器電路，基于變換單元的輸出波來(lái)提取第一輸出波；和諧泛音產(chǎn)生器，產(chǎn)生具有與第一濾波器電路的輸出波頻率的正整數(shù)倍相等的頻率的諧波；第二濾波器電路，基于變換單元的輸出波來(lái)提取第二輸出波；以及合成單元，將諧波和第二濾波器電路的輸出波進(jìn)行合成，并且輸出合成的波形。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的音頻編碼裝置，其中波形合成單元包括第三濾波器電路，從變換單元的輸出波中提取具有比輸入到諧波產(chǎn)生器的頻率高的頻率的輸出波；以及合成單元，將諧波和第三濾波器電路的輸出波進(jìn)行合成，并且輸出合成的波。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的音頻編碼裝置，其中波形合成單元包括合成單元，將諧波和變換單元的輸出波進(jìn)行合成，并且輸出合成的波，以及第三濾波器電路，提取具有比輸入到諧波產(chǎn)生器的頻率高的頻率的輸出波。
8.一種半導(dǎo)體裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻編碼裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及音頻編碼裝置。一種能夠有效進(jìn)行編碼處理的音頻編碼裝置包括存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)音頻數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)獲取控制器，從存儲(chǔ)單元獲取音頻數(shù)據(jù)；變換單元，處理從數(shù)據(jù)獲取單元輸出的音頻數(shù)據(jù)信號(hào)以用于頻率變換；和諧泛音產(chǎn)生/合成單元，基于在變換單元的輸出波之中的第一輸出波來(lái)產(chǎn)生諧波，并且合成諧波和在變換單元的輸出波之中的第二輸出波，第二輸出波在頻率方面比第一輸出波高；以及編碼器，使來(lái)自和諧泛音產(chǎn)生/合成單元的輸出經(jīng)受編碼處理。
文檔編號(hào)G10L19/032GK103035250SQ20121032672
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者真野龍二 申請(qǐng)人:瑞薩電子株式會(huì)社