BRPI0415464B1 - Aparelho e método de codificação de espectro. - Google Patents

Abstract

"aparelho de codificação de espectro, aparelho de decodificação de espectro, aparelho de transmissão de sinal acústico, aparelho de recepção de sinal acústico e seus métodos". aparelho de codificação de espectro capaz de realizar a codificação em uma baixa taxa de bits e com alta qualidade é divulgado. este aparelho é dotado de uma seção que realiza a transformação de freqüência de um primeiro sinal e calcula um primeiro espectro, uma seção que converte a freqüência de um segundo sinal e calcula um segundo espectro, uma seção que estima a forma do segundo espectro em uma banda de fl <243> k <fh como um estado interno e uma seção que codifica um perfil do segundo espectro determinado com base em um coeficiente indicando a característica do filtro nesse momento.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO E MÉTODO DE CODIFICAÇÃO DE ESPECTRO.

Campos Técnicos [001] A presente invenção refere-se a um método de extensão de uma banda de frequência de um sinal de áudio ou sinal de voz e aperfeiçoamento da qualidade do som e ainda a um método de codificação e decodificação de um sinal de áudio ou sinal de voz aplicando esse método.

Técnica Anterior [002] Uma técnica de codificação de voz e uma técnica de codificação de áudio, que comprimem um sinal de voz ou sinal de áudio em uma baixa taxa de bits são importantes para a utilização eficaz de uma capacidade de curso de transmissão de onda de rádio ou semelhante em uma comunicação móvel e um meio de gravação.

[003] A codificação de voz para codificar um sinal de voz inclui esquemas, tais como G726 e G729, padronizados na ITU-T (International Telecommunication Union - Telecommunication Standardized Sector - Setor de Padronização de Telecomunicação). Esses esquemas objetivam sinais de banda estreita (300 Hz a 3,4 kHz) e podem realizar codificação de alta qualidade em 8 kbits/s a 32 kbit/s. Contudo, como esse sinal de banda estreita tem uma banda de frequência tão estreita como um máximo de 3,4 kHz e quanto à qualidade, som é abafado e carece e um senso de realismo.

[004] Por outro lado, no campo da codificação de voz, há um esquema que objetiva um sinal de largura de banda (50 Hz a 7 Hz) para codificação. Exemplos típicos desse método incluem G722, G722.1 da ITU-T e AMR-WB do 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) e assim por diante. Esses esquemas podem realizar a codificação em um sinal de voz de banda larga em uma taxa de bits de 6,6 kbits/s a 64 kbits/s. Quando sinal a ser codificado é uma voz, um sinal de largura de

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2/48 banda tem qualidade relativamente alta, mas não é suficiente quando um sinal de áudio é o alvo ou quando uma qualidade com um alto senso de realismo é requerida para o sinal de voz.

[005] De um modo geral, quando uma frequência máxima de um sinal é aproximadamente 10 a 15 kHz, um senso de realismo equivalente àquele de rádio FM é obtido e qualidade comparável àquela de um CD é obtida, se a frequência é da ordem de 20 kHz. A codificação de áudio representada pelo esquema de camada 3 e o esquema de AAC padronizado em MPEG (Moving Picture Expert Group) e assim por diante é adequada para esse sinal. Contudo, no caso de esses esquemas de codificação de áudio, a taxa de bits aumenta porque a banda de frequência a ser codificada é estendida.

[006] The National Publication of International Patent Application N² 2001 - 521648 descreve uma técnica de redução de uma taxa de bits global pela divisão de um sinal de entrada em uma banda de baixa frequência e uma banda de alta frequência e substituindo a banda de alta frequência por um espectro de banda de baixa frequência como o método de codificação de um sinal de banda larga em uma baixa taxa de bits com alta qualidade. O estado de processamento quando essa técnica convencional é aplicada a um sinal original será explicado usando as figuras 1A aD. Aqui, um caso onde uma técnica convencional é aplicada a um sinal original será explicado para facilitar explanações. Nas figuras 1A a D, o eixo horizontal mostra uma frequência e o eixo vertical mostra um espectro de potência logarítmica. Além disso, a figura 1A mostra um espectro de potência logarítmica do sinal original, quando uma banda de frequência é limitada a 0 <k<FH, a figura 1B mostra um espectro de potência logarítmica quando a banda do mesmo sinal é limitada a 0 <k<FL (FL < FH), a figura 1C mostra um caso onde um espectro em uma banda de alta frequência é substituído por um espectro em uma banda de baixa frequência, usando a técnica

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3/48 convencional e a figura 1D mostra um caso onde o espectro substituído é re-moldado de acordo com informação de perfil espectral. De acordo com a técnica convencional, o espectro do sinal original (figura 1A) é expresso com base em um sinal tendo um espectro de 0 < k<FL (figura 1B) e, portanto, o espectro da banda de alta frequência nesta figura) é substituído pelo espectro da banda de baixa frequência 0 < k<FL (figura 1C). Para simplicidade, um caso supondo que há uma relação de FL = FH/2 é explicado. A seguir, o valor da amplitude do espectro substituído na banda de alta frequência é ajustado de acordo com a informação de envelope de espectro do sinal original e um espectro obtido pela estimativa do espectro do sinal original é determinado (figura 1D).

Exposição da Invenção [007] De um modo geral, o espectro de um sinal de voz ou um sinal de áudio é conhecido por ter uma estrutura harmônica em que um pico espectral aparece em um inteiro múltiplo de uma certa frequência, conforme mostrado na figura 2A. A estrutura harmônica é informação importante na manutenção da qualidade e, quando ocorre uma folga na estrutura harmônica, uma degradação da qualidade é percebida. A figura 2A mostra um espectro quando o espectro de um sinal de áudio é analisado. Como visto nesta figura, uma estrutura harmônica com intervalo T é observado no sinal original. Aqui, um diagrama mostrando que o espectro do sinal original é estimado de acordo com a técnica convencional é mostrado na figura 2B. Quando essas duas figuras são comparadas, é observado que, embora a estrutura harmônica seja mantida no espectro de banda de baixa frequência na fonte de substituição (área A1) e o espectro de banda de alta frequência (área A2) no destino de substituição na figura 2B, a estrutura harmônica se dobra na seção de conexão (área A3) do espectro de banda de baixa frequência da fonte de substituição e o espectro de

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4/48 banda de alta frequência no destino de substituição. Isso é atribuível ao fato de que a técnica convencional realiza substituição, sem considerar a forma da estrutura harmônica. A qualidade subjetiva se deteriora devido a essa perturbação da estrutura harmônica quando um espectro estimado é convertido em um sinal de tempo e ouvido.

[008] Além disso, quando FL é menor do que FH/2, isto é, quando é necessário substituir o espectro de banda de baixa frequência duas vezes ou mais na banda de FL < K <FH, outro problema ocorre no ajuste do perfil espectral. O problema será explicado usando a figura 3A e a figura 3B. O espectro de um sinal de voz ou sinal de áudio, em geral, não é plano e a energia da banda de baixa frequência ou da banda de alta frequência é maior. Dessa maneira, há uma inclinação no espectro de um sinal de voz ou sinal de áudio e a energia da banda de alta frequência, frequentemente, é menor do que a energia da banda de baixa frequência. Quando a substituição do espectro é realizada nessa situação, a descontinuidade da energia espectral ocorre (figura 3A). Conforme mostrado na figura 3A, quando um perfil espectral é ajustado a cada período predeterminado (sub-banda), a descontinuidade da energia não é cancelada (área A4 e área A5 na figura 3B), som incômodo ocorre no sinal decodificado por causa desse fenômeno e a qualidade subjetiva se deteriora.

[009] Em vista dos problemas descritos acima, a presente invenção propõe uma técnica de codificação de um sinal de uma banda larga de frequência em uma baixa taxa de bits e com alta qualidade. [0010] A presente invenção proporciona um método de codificação de espectro de estimativa da forma do espectro da banda de alta frequência, usando um filtro tendo a banda de baixa frequência como o estado interno e codificação da coeficiente que representa a característica do filtro naquele momento, a fim de ajustar um perfil espectral do espectro de banda de alta frequência estimado. Isso torna possível

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5/48 aperfeiçoar a qualidade de um sinal decodificado.

Breve Descrição dos Desenhos [0011] A figura 1A mostra uma técnica convencional de compressão de taxa de bits;

[0012] A figura 1B mostra uma técnica convencional de compressão de taxa de bits;

[0013] A figura 1C mostra uma técnica convencional de compressão de taxa de bits;

[0014] A figura 1D mostra uma técnica convencional de compressão de taxa de bits;

[0015] A figura 2A mostra uma estrutura harmônica de um espectro de um sinal de voz ou sinal de áudio;

[0016] A figura 2B mostra uma estrutura harmônica de um espectro de um sinal de voz ou sinal de áudio;

[0017] A figura 3A mostra descontinuidade de energia produzida quando do ajuste do perfil espectral;

[0018] A figura 3B mostra descontinuidade de energia produzida quando do ajuste do perfil espectral;

[0019] A figura 4 ilustra um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de codificação de espectro de acordo com a concretização 1;

[0020] A figura 5 ilustra um processo de cálculo de um valor estimado de um segundo espectro através de filtragem;

[0021] A figura 6 ilustra um fluxo de processamento na seção de filtragem, seção de busca e seção de ajuste de coeficiente de passo; [0022] A figura 7A mostra um exemplo do estado de filtragem;

[0023] A figura 7B mostra um exemplo do estado de filtragem;

[0024] A figura 7C mostra um exemplo do estado de filtragem;

[0025] A figura 7D mostra um exemplo do estado de filtragem;

[0026] A figura 7E mostra um exemplo do estado de filtragem;

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6/48 [0027] A figura 8A mostra outro exemplo da estrutura harmônica de um primeiro espectro armazenado no estado interno;

[0028] A figura 8B mostra outro exemplo da estrutura harmônica de um primeiro espectro armazenado no estado interno;

[0029] A figura 8C mostra outro exemplo da estrutura harmônica de um primeiro espectro armazenado no estado interno;

[0030] A figura 8D mostra outro exemplo da estrutura harmônica de um primeiro espectro armazenado no estado interno;

[0031] A figura 8E mostra outro exemplo da estrutura harmônica de um primeiro espectro armazenado no estado interno;

[0032] A figura 9 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de codificação de espectro de acordo com a concretização 2;

[0033] A figura 10 ilustra um estado de filtragem de acordo com a concretização 2;

[0034] A figura 11 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de codificação de espectro de acordo com a concretização 3;

[0035] A figura 12 ilustra um estado de processamento da concretização 3;

[0036] A figura 13 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de codificação de espectro de acordo com a concretização 4;

[0037] A figura 14 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de codificação de espectro de acordo com a concretização 5;

[0038] A figura 15 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de codificação de espectro de acordo com a concretização 6;

[0039] A figura 16 é um diagrama em blocos mostrando a configuraPetição 870180159039, de 05/12/2018, pág. 11/60

7/48 ção de um aparelho de codificação de espectro de acordo com a concretização 7;

[0040] A figura 17 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de codificação de hierarquia, de acordo com a concretização 7;

[0041] A figura 18 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de codificação de hierarquia, de acordo com a concretização 8;

[0042] A figura 19 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de decodificação de espectro, de acordo com a concretização 9;

[0043] A figura 20 ilustra o estado de um espectro decodificado gerado da seção de filtragem de acordo com a concretização 9;

[0044] A figura 21 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de decodificação de espectro de acordo com a concretização 10;

[0045] A figura 22 é um fluxograma da concretização 10;

[0046] A figura 23 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de decodificação de espectro de acordo com a concretização 11;

[0047] A figura 24 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de decodificação de espectro de acordo com a concretização 12;

[0048] A figura 25 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de decodificação hierárquica de acordo com a concretização 13;

[0049] A figura 26 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de decodificação hierárquica de acordo com a concretização 13;

[0050] A figura 27 é um diagrama em blocos mostrando a configuPetição 870180159039, de 05/12/2018, pág. 12/60

8/48 ração de um aparelho de codificação de sinal acústico de acordo com a concretização 14;

[0051] A figura 28 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de decodificação de sinal acústico de acordo com a concretização 15;

[0052] A figura 29 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de codificação de transmissão de sinal acústico de acordo com a concretização 16; e [0053] A figura 30 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de decodificação de recepção de sinal acústico de acordo com a concretização 17 da presente invenção.

Melhor Modo para Realização da Invenção [0054] Com referência agora aos desenhos anexos, concretizações da presente invenção serão explicadas em detalhes abaixo. (Concretização 1) [0055] A figura 4 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de codificação de espectro 100 de acordo com a concretização 1 da presente invenção.

[0056] Um primeiro sinal cuja banda de frequência efetiva é 0<k<FL é introduzido do terminal de entrada 102 e um segundo sinal cuja banda de frequência efetiva é 0 < k <FH é introduzido do terminal de entrada 103. A seguir, a seção de transformação de domínio de frequência 104 realiza uma transformação de frequência na entrada do primeiro sinal a partir do terminal de entrada 102, calcula o primeiro espectro S1(k) e a seção de transformação de domínio de frequência 105 realiza uma transformação de frequência na entrada do segundo sinal a partir do terminal de entrada 103 e calcula o segundo espectro S2(k). Aqui, a transformação discreta de Fourier (DFT), a transformação discreta de cosseno (DCT), a transformação discreta de cosseno modificada (MDCT) ou semelhante podem ser aplicadas como o méPetição 870180159039, de 05/12/2018, pág. 13/60

9/48 todo de transformação de frequência.

[0057] A seguir, a seção de ajuste de estado interno 106 ajusta um estado interno de um filtro usado na seção de filtragem 107, usando primeiro espectro S1(k). A seção de filtragem 107 realiza a filtragem com base no estado interno do filtro ajustado pela seção de ajuste de estado interno 106 e coeficiente de passo T dado da seção de ajuste de coeficiente de passo 109 e calcula o valor estimado D2(k) do segundo espectro. O processo de cálculo do valor estimado D2(k) do segundo espectro através de filtragem será explicado, usando a figura 5. Na figura 5, suponhamos que o espectro de 0 < k <FH é chamado “S(k)” por conveniência. Conforme mostrado na figura 5, o primeiro espectro S1(k) é armazenado na área de 0 < k <FL em S(k) como o estado interno do filtro e o valor estimado D2(k) do segundo espectro é gerado na área de FL < k <FH.

[0058] Esta concretização explicará um caso onde um filtro expresso pela Expressão (1) a seguir é usado e T aqui denota o coeficiente dado da seção de ajuste de coeficiente 109. Além disso, suponhamos M=1, nesta explanação.

PZ =-M-... (D ί - σ b?-^r+ i=- M [0059] No processamento de filtragem, um valor estimado é calculado através da multiplicação de cada frequência pelo coeficiente β, correspondente, centralizado em um espectro que é menor pela frequência T, em ordem ascendente de frequência e adicionando os resultados da multiplicação.

S (k) = Σ β,-S (k - T - i) .(2) i =-1 [0060] O processamento de acordo com a Expressão (2) é realiPetição 870180159039, de 05/12/2018, pág. 14/60

10/48 zado entre FL. S(k) (FL < k <FH < k <FH) calculado como um resultado é usado como valor estimado D2(k) do segundo espectro.

[0061] A seção de busca 108 calcula um grau de similaridade entre o segundo espectro S2(k) dado da seção de transformação de domínio de frequência 105 e o valor estimado D2(k) do segundo espectro, dado da seção de filtragem 107. Há várias definições do grau de similaridade e essa concretização explicará um caso onde os coeficientes de filtro β-1 e β1 são supostos serem 0 e o grau de similaridade calculado de acordo com a Expressão (3) a seguir, definida com base em um erro quadrado mínimo, é usado. Nesse método, o coeficiente de filtro β, é determinado após o cálculo de coeficiente de passo ótima T.

FH -1

FH -1

E = Σ s 2(k )² k=FL

Σ s 2(k )· D2(k) <k=FL

FH-1

Σ D2(k )² k=FL

---(3) [0062] Aqui, E denota um erro quadrado entre S2(k) e D2(k). Como o primeiro termo no lado direito da Expressão (3) é um valor fixo, independente do coeficiente de passo T, coeficiente de passo T, que gera D2(k) correspondendo a um máximo do segundo termo no lado direito da Expressão (3), é buscado. Nesta concretização, o segundo termo no lado direito da Expressão (3) será referido como um “grau de similaridade”.

[0063] A seção de ajuste de coeficiente de passo 109 tem a função de saída do coeficiente de passo T incluído em uma faixa de busca predeterminado TMIN a TMAX para a seção de filtragem 107, sequencialmente. Portanto, a cada vez que o coeficiente de passo T é dado proveniente da seção de ajuste de coeficiente de passo 109, a seção de filtragem 107 libera S(k) na faixa de FL < k <FH até zero e, então, realiza a filtragem e a seção de busca 108 calcula um grau de similaridade. A seção de busca 108 determina o coeficiente de passo

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Tmax, correspondendo a um grau máximo de similaridade calculado entre TMIN e TMAX e dá o coeficiente de passo Tmax para a seção de cálculo de coeficiente de filtro 110, a seção de geração de valor estimado de segundo espectro 115, a seção de determinação de subbanda de ajuste de perfil espectral 112 e a seção de multiplexação

111. A figura 6 mostra o fluxo de processamento da seção de filtragem 107, da seção de busca 108 e da seção de ajuste de coeficiente de passo 109.

[0064] As figuras 7A a E mostram um exemplo de estado de filtragem para facilidade na compreensão desta concretização. A figura 7A mostra a estrutura harmônica do primeiro espectro armazenado no estado interno. As figuras 7B a D mostram a relação entre as estruturas harmônicas dos valores estimados do segundo espectro calculado pela realização de filtragem, usando três tipos de coeficientes de passo T0, T1, T2. De acordo com este exemplo, T1, cuja forma é similar ao segundo espectro S2(k), é selecionado como coeficiente de passo T, pelo que a estrutura harmônica é mantida (veja a figura 7C e figura 7E).

[0065] Além disso, as figuras 8A a E mostram outro exemplo da estrutura harmônica do primeiro espectro armazenado no estado interno. Neste exemplo, também, um espectro estimado, pelo que a estrutura harmônica é mantida, é calculado, quando o coeficiente de passo T1 é usado e ele é T1 que é emitido da seção de busca 108 (veja a figura 8C e a figura 8E).

[0066] A seguir, a seção de cálculo de coeficiente de filtro 110 determina o coeficiente de filtro βι, usando coeficiente de passo Tmax dado da seção de busca 108. O coeficiente de filtro βί é determinado de modo a minimizar a distorção quadrada E, que segue a Expressão (4), a seguir:

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Γ11 —II 1 \

E = Σ I S2(k)- ΣbS(k-Tmax -i) I ...(4) z=-1 [0067] A seção de cálculo de coeficiente de filtro 110 armazena uma pluralidade de combinações de β, (i = -1, 0, 1) como uma tabela, determina uma combinação de bi (i = -1, 0, 1), que minimiza o erro quadrado E da Expressão (4) e dá o código para a seção de geração de valor estimado de segundo espectro 115 e a seção de multiplexação 111.

[0068] A seção de geração de valor estimado de segundo espectro 115 gera o valor estimado D2(k) do segundo espectro de acordo com a Expressão (1), usando o coeficiente de passo Tmax e coeficiente de filtro βι e o oferece para a seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil espectral 113.

[0069] O coeficiente de passo Tmax também é oferecido para a seção de determinação de sub-banda de ajuste de perfil espectral 112. A seção de determinação de sub-banda de ajuste de perfil espectral 112 determina uma sub-banda para ajuste do perfil espectral com base no coeficiente de passo Tmax. A j^ésima sub-banda pode ser expressão pela Expressão (5) a seguir , usando coeficiente de passo Tmax.

BL( j) = FL +(j -1)· Tm BH (j) = FL + jT_„ (0 £ j < J) .(5) [0070] Aqui, BL(j) denota uma frequência mínima da j^ésima subbanda e BH(j) denota uma frequência máxima da j^ésima sub-banda. Além disso, o número de sub-bandas J é expresso como um inteiro mínimo, correspondendo à frequência máxima BH(J-1) da (j-1) ésima sub-banda, que excede FH. A informação acerca da sub-banda de ajuste de perfil espectral determinada dessa maneira é oferecida para a seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil espectral 113. [0071] A seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil

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13/48 espectral 113 calcula um coeficiente de ajuste de perfil espectral e realiza codificação usando a informação de sub-banda de ajuste do perfil espectral dada da seção de determinação de sub-banda de ajuste de perfil espectral 112, o valor estimado D2(k) do segundo espectro dado da seção de geração de valor estimado de segundo espectro 115 e do segundo espectro S2(k) dado da seção de transformação de domínio de frequência 105. Essa concretização explicará um caso onde a informação de perfil espectral relevante é expressa com energia espectral para cada sub-banda. Nesse momento, a energia espectral da j^ésima sub-banda é expressa pela Expressão (6) a seguir.

BH ( j )

B( j) = Σ S2(k Ϊ -(6) k=BL( j ) [0072] Aqui, BL(j) denota uma frequência mínima da j^ésima subbanda e BH(j) denota uma frequência máxima da j^ésima sub-banda. A informação de sub-banda do segundo espectro determinada dessa maneira é considerada como informação de perfil espectral do segundo espectro. Igualmente, a informação de sub-banda b(j) de valor estimado D2(k) do segundo espectro é calculada de acordo com a Expressão (7) a seguir.

BH ( j) b(j) = Σ D2(k)² -(7) k=BL ( j ) [0073] e a quantidade de variação V(j) é calculada para cada subbanda de acordo com a Expressão (8) a seguir.

B(j) (8) [0074] A seguir, a quantidade de variação V(j) é codificada e o código é enviado para a seção de multiplexação 111.

[0075] Para calcular informação de perfil espectral detalhada, o

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14/48 método a seguir também pode ser aplicado. Uma sub-banda de ajuste de perfil espectral é ainda dividida em sub-bandas de uma largura de banda menor e um coeficiente de ajuste de perfil espectral é calculado para cada sub-banda. Por exemplo, quando a j^ésima sub-banda é dividida pelo número de divisão N,

V ( j· n) = Jτ/Τ (° £ j < ' · ° £ ⁿ < ^N)

V ^b(J·ⁿ) [0076] um vetor do coeficiente de ajuste de espectro de N^ésima ordem é calculado para cada sub-banda, usando a Expressão (9), esse vetor é vetor-quantificado e um índice de um vetor representativo correspondendo à distorção mínima é enviado para a seção de multiplexação 111. Aqui, B(j,n) e bj,n) são calculados como segue:

BH ( J ,n)

B(J, n) = Σ S2(k) (° £ J < J,° £ n < N) ...(10) k=BL ( J ,n)

BH ( J ,n) b(J, n) = Σ D2⁽k^{)2 (}° £ J < J,° £ n < N) ...(11) k=BL( J ,n) [0077] Além disso, BL(j,n), BH(j,n) denotam uma frequência mínima e uma frequência máxima da n^ésima seção de divisão da j^ésima subbanda, respectivamente.

[0078] A seção de multiplexação 111 multiplexa a informação acerca de coeficiente de passo Tmax ótimo, obtido da seção de busca 108, informação acerca do coeficiente de filtro obtido da seção de cálculo de coeficiente de filtro 110 e informação acerca do coeficiente de ajuste de perfil espectral, obtido da seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil espectral 113 e envia o resultado da multiplexação do terminal de saída 114.

[0079] Esta concretização explicou quando M=1 na Expressão (1), mas M não está limitado a esse valor e qualquer inteiro igual a ou maior do que 0 pode ser usado. Além disso, esta concretização explicou o caso onde as seções de transformação de domínio de frequência 104,

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105 são usadas, mas esses são os componentes que são necessários quando um sinal de domínio de tempo é introduzido e a seção de transformação de domínio de frequência não é necessária em uma configuração em que um espectro é introduzido, diretamente. (Concretização 2) [0080] A figura 9 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de codificação de espectro 200 de acordo com a Concretização 2 da presente invenção. Uma vez que esta concretização adota uma configuração simples para um filtro usado em uma seção de filtragem, ela não requer a seção de cálculo de coeficiente de filtro e produz o efeito de que um segundo espectro pode ser estimado com uma pequena quantidade de cálculo. Na figura 9, os componentes tendo os mesmos nomes que aqueles na figura 4 têm funções idênticas e, portanto, explanações detalhadas desses componentes serão omitidas. Por exemplo, a seção de determinação de sub-banda de ajuste de perfil espectral 112 na figura 4 tem um nome “seção de determinação de sub-banda de ajuste de perfil espectral” idêntico à seção de determinação de sub-banda de ajuste de perfil espectral 209 na figura 9 e, portanto, tem uma função idêntica.

[0081] A configuração do filtro usado na seção de filtragem 206 é simplificada conforme mostrado na expressão a seguir.

P( z) —(12) — z [0082] A Expressão (12) corresponde a um filtro expresso supondo M=0, β0 = 1, com base na Expressão (1). O estado de filtragem nesse caso é mostrado na figura 10. Dessa maneira, o valor estimado D2(k) do segundo espectro pode ser obtido copiando, sequencialmente, espectros na banda de baixa frequência localizada à parte por T.

[0083] Além disso, a seção de busca 207 determina coeficiente de passo Tmax ótimo através da busca de coeficiente de passo T, que

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16/48 corresponde a um valor mínimo na Expressão (3), como no caso da Concretização 1. O coeficiente de passo Tmax obtido dessa maneira é enviado para a seção de multiplexação 211.

[0084] Essa configuração supõe que um valor gerado, temporariamente, pela seção de busca 207 para a busca é usado como valor estimado D2(k) do segundo espectro enviado para a seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil espectral 210. Portanto, o valor estimado D2(k) do segundo espectro é enviado para a seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil espectral 210 da seção de busca 207.

(Concretização 3) [0085] A figura 11 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de codificação de espectro 300 de acordo com a Concretização 3 da presente invenção. As características desta concretização incluem a divisão de uma banda FL < k <FH em uma pluralidade de sub-bandas de antemão, realizando uma busca para coeficiente de passo T, cálculo de uma configuração e ajuste do perfil espectral para cada sub-banda e codificação desses pedaços de informação.

[0086] Isso evita o problema com a descontinuidade de energia espectral causada por uma inclinação espectral, incluída no espectro em uma banda de 0 < k <FL, que é a fonte de substituição. Além disso, a codificação é realizada independentemente para cada sub-banda e, portanto, é possível produzir o efeito de realização de uma extensão de uma banda de qualidade superior. Como os componentes na figura 11, tendo os mesmos nomes que aqueles na figura 4 têm funções idênticas, explanações detalhadas desses componentes serão omitidas.

[0087] A seção de divisão de sub-banda 309 divide a banda FL < k <FH de segundo espectro S2(k)enviada da seção de transformação de

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17/48 domínio de frequência 304 em sub-bandas de J predeterminadas. Esta concretização será explicada supondo J=4. Da seção de divisão de sub-banda 309 sai o espectro S2(k) incluída em uma 0^ésima sub-banda para o terminal 310a. Da mesma maneira, espectros S2(k) incluídos em uma primeira sub-banda, segunda sub-banda e terceira sub-banda são enviados para os terminais 310b, 310c e 310d, respectivamente. [0088] A seção de seleção de sub-banda 312 controla a seção de comutação 311 de tal maneira que a seção de comutação 311seleciona o terminal 310a, o terminal 310b, o terminal 310c e o terminal 310d, sequencialmente. Em outras palavras, a seção de seleção de sub-banda 312 seleciona, sequencialmente, a 0^ésima sub-banda, a primeira sub-banda, a segunda sub-banda e a terceira sub-banda e envia o espectro S2(k) para a seção de busca 307, a seção de cálculo de coeficiente de filtro 313 e a seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil espectral 314. Aqui depois, o processamento é realizado em unidades de sub-bandas, coeficiente de passo Tmax, coeficiente de filtro β, e coeficiente de ajuste de perfil espectral são calculados para cada sub-banda e enviados para a seção de multiplexação 315. Portanto, informação acerca de coeficientes de passo de J Tmax, informação acerca de coeficientes de filtro de J e informação acerca de coeficientes de ajuste de perfil espectral de J são enviadas para a seção de multiplexação 315.

[0089] Além disso, uma vez que as sub-bandas são predeterminadas nesta concretização, a seção de determinação de sub-banda de ajuste de perfil espectral não é necessária.

[0090] A figura 12 ilustra o estado de processamento de acordo com esta concretização. Conforme mostrado nesta figura, a banda FL £ k <FH é dividida em sub-bandas predeterminados, Tmax, βι, Vq são calculados para cada sub-banda e enviados para a seção de multiplexação, respectivamente. Esta configuração corresponde à largura de

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18/48 banda de um espectro substituído de um espectro de banda de baixa frequência com a largura de banda da sub-banda para ajuste do perfil espectral, que resulta na prevenção da descontinuidade de energia espectral e aperfeiçoamento da qualidade do som.

(Concretização 4) [0091] A figura 13 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de codificação de espectro 400 de acordo com a Concretização 4 da presente invenção. Uma característica desta concretização inclui a simplificação da configuração de um filtro usado em uma seção de filtragem com base na Concretização 3 descrita acima. Isso elimina a necessidade de uma seção de cálculo de coeficiente de filtro e tem o efeito de que um segundo espectro pode ser estimado com uma quantidade menor de cálculo. Na figura 13, componentes tendo os mesmos nomes que aqueles na figura 11 têm funções idênticas e, portanto, explanações detalhadas desses componentes serão omitidas.

[0092] A configuração do filtro usado na seção de filtragem 406 é simplificada, conforme mostrado na expressão a seguir.

P( z) —(13) — z [0093] A Expressão (13) corresponde a um filtro que é expresso com base na Expressão (1), supondo M=0, β0 = 1. O estado de filtragem nesse momento é mostrado na figura 10. Dessa maneira, o valor estimado D2(k) do segundo espectro pode ser determinado copiando, sequencialmente, os espectros na banda de baixa frequência localizada afastada por T. Além disso, a seção de busca 407 busca o coeficiente de passo T, que corresponde a um valor mínimo na Expressão (3) e determina o mesmo como coeficiente de passo Tmax ótimo, como no caso da Concretização 1. O coeficiente de passo Tmax obtido dessa maneira é enviado para a seção de multiplexação 414.

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19/48 [0094] Essa configuração supõe que um valor gerado, temporariamente, para uma busca pela seção de busca 407 é usado como o valor estimado D2(k) do segundo espectro enviado para a seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil espectral 413. Portanto, o valor estimado D2(k) de segundo espectro é enviado para a seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil espectral 413 da seção de busca 407.

(Concretização 5) [0095] A figura 14 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de codificação de espectro 500 de acordo com a Concretização 5 da presente invenção. As características desta concretização incluem a correção de inclinações espectrais de primeiro espectro S1(k) e segundo espectro S2(k), usando um espectro de LPC, respectivamente, e determinação de valor estimado D2(k) do segundo espectro, usando os espectros corrigidos. Isso produz o efeito de resolver o problema de descontinuidade de energia espectral. Na figura 14, componentes tendo os mesmos nomes que aqueles na figura 13 têm funções idênticas e, portanto, explanações detalhadas desses componentes serão omitidas. Além disso, esta concretização explicará um caso onde uma técnica de correção de inclinações espectrais é aplicada à Concretização 4 descrita acima, mas essa técnica não está limitada a isso e também é aplicável a cada uma das Concretizações de 1 a 3, descritas acima.

[0096] Aqui, os coeficientes de LPC calculados por uma seção de análise de LPC (não mostrada aqui) ou a seção de decodificação de LPC é introduzida do terminal de entrada 505 e enviada para a seção de cálculo de espectro de LPC 506. Além disso, a configuração também pode ser adaptada de modo que os coeficientes de LPC sejam determinados através da realização de uma análise de LPC na entrada de sinal do terminal de entrada 501. Nesse caso, o terminal de entrada

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505 não é necessário e, em lugar disso, a seção de análise de LPC é adicionada, recentemente.

[0097] A seção de cálculo de espectro de LPC 506 calcula um envelope de espectro de acordo com a Expressão (14), mostrada abaixo, com base nos coeficientes de LPC.

e1(k) =

NP ¹ - Σ^α) · i =1

2Pi ’-T

...(14) [0098] Ou o envelope de espectro também pode ser calculado de acordo com a Expressão (15) a seguir.

e1(k) =

NP .2Pi .(15) i =1 [0099] Aqui , a denota coeficientes de LPC, NP denota a ordem dos coeficientes de LPC e K denota uma resolução espectral.

[00100] Além disso, g é uma constante igual ou maior do que 0 e menor do que 1 e o uso de γ pode suavizar a forma do espectro. [00101] O envelope de espectro e1(k) obtido dessa maneira é enviado para a seção de correção de inclinação espectral 507.

[00102] A seção de correção de inclinação espectral 507 corrige a inclinação espectral, que está presente no primeiro espectro S1(k), enviada da seção de transformação de domínio de frequência 503, usando o envelope de espectro e1(k) obtido da seção de cálculo de espectro de LPC 506, de acordo com a Expressão (16) a seguir.

S1new(k) = ^S1(k) ...(16) e1(k) [00103] O primeiro espectro corrigido obtido dessa maneira é enviPetição 870180159039, de 05/12/2018, pág. 25/60

21/48 ado para a seção de ajuste de estado interno 511.

[00104] Por outro lado, processamento similar também será realizado quando o cálculo do segundo espectro. Uma entrada de segundo sinal do terminal de entrada 502 é enviada para a seção de análise de LPC 508 e realizada uma análise de LPC para obter coeficientes de LPC. Os coeficientes de LPC aqui obtidos são convertidos em parâmetros que são adequados para codificação, tais como os coeficientes de LPC, então, codificados e um índice dos mesmos é proporcionado para a seção de multiplexação 521. Simultaneamente, os coeficientes de LPC são decodificados e os coeficientes de LPC decodificados são proporcionados para a seção de cálculo de espectro de LPC 509. A seção de cálculo de espectro de LPC 509 tem uma função similar àquela da seção de cálculo de espectro de LPC descrita acima 506 e calcula o envelope de espectro e2(k) para o segundo sinal de acordo com a Expressão (14) ou a Expressão (15). A seção de correção de inclinação espectral 510 tem uma função similar àquela da seção de correção de inclinação espectral 507 descrita acima e corrige a inclinação espectral, que está presente no segundo espectro de acordo com a Expressão (17) a seguir.

S2new(k) = ^S2(k) ...(17) e2(k ) [00105] O segundo espectro corrigido obtido dessa maneira é proporcionado para a seção de busca 513 e, ao mesmo tempo, proporcionado para a seção de atribuição de inclinação espectral 519.

[00106] A seção de atribuição de inclinação espectral 519 atribui uma inclinação espectral ao valor estimado D2(k) do segundo espectro proporcionado da seção de busca 513, de acordo com a Expressão (18) a seguir.

D2new(k) = D2(k) · e2(k) ...(18) [00107] O valor estimado s2new(k) do segundo espectro, calculado

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22/48 dessa maneira, é proporcionado para a seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil espectral 520.

[00108] A seção de multiplexação 521 multiplexa a informação acerca de coeficiente de passo Tmax proporcionada da seção de busca 513, informação acerca de um coeficiente de ajuste proporcionada da seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil espectral 520 e informação de codificação acerca dos coeficientes de LPC proporcionados da seção de análise de LPC e sai o resultado da multiplexação do terminal de saída 522.

(Concretização 6) [00109] A figura 15 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de codificação de espectro 600 de acordo com a Concretização 6 da presente invenção. Características da presente concretização incluem a detecção de uma banda em que a forma de um espectro é relativamente plana de dentro do primeiro espectro S1(k) e buscando coeficiente de passo T dessa banda plana. Isso torna menos provável que a energia do espectro após a substituição possa se tornar descontínua e produz o efeito de evitar o problema de descontinuidade de energia espectral. Na figura 15, os componentes tendo os mesmos nomes que aqueles na figura 13 têm funções idênticas e, portanto, explanações detalhadas desses componentes serão omitidas. Além disso, esta concretização explicará um caso onde uma técnica de correção de inclinações espectrais é aplicada à Concretização 4 antes mencionada, mas essa técnica não está limitada a isso e também é aplicável a cada uma das concretizações antes mencionadas.

[00110] O primeiro espectro S1(k) é proporcionado para a seção de detecção de parte plana espectral 605 da seção de transformação de domínio de frequência 603 e uma banda em que o espectro tem uma forma plana é detectada do primeiro espectro S1(k). A seção de dePetição 870180159039, de 05/12/2018, pág. 27/60

23/48 tecção de parte plana espectral 605 divide o primeiro espectro S1(k) em banda 0 < k <FL em uma pluralidade de sub-bandas, quantifica a quantidade de variação espectral de cada sub-banda e detecta uma sub-banda com a quantidade menor de variação espectral. A informação indicando a sub-banda é proporcionada para a seção de ajuste de coeficiente de passo 609 e a seção de multiplexação 615.

[00111] A presente concretização explicará um caso onde uma variância de um espectro incluído em uma sub-banda é usada como meio para quantificar a quantidade de variação espectral. A banda 0 < k <FL é dividida em N sub-bandas e a variância u(n) do espectro S1(k) incluído em cada sub-banda é calculada de acordo com a Expressão (19) a seguir.

BH (n)

Σ (W) - Sl,.an )² u(n) = ^k ~^BL(n'⁾BH (n) + BL(n) +1

...(19) [00112] Aqui, BL(n) denota uma frequência mínima de uma n^ésima sub-banda, BH(n) denota uma frequência máxima da n^ésima sub-banda, S1mean denota uma média do valor absoluto do espectro, incluído na n^ésima sub-banda. Aqui, o valor absoluto do espectro é tomado porque é destinado a detectar uma banda plana, do ponto de vista do valor de amplitude do espectro.

[00113] As variâncias u(n) das respectivas sub-bandas obtidas dessa maneira são comparadas, uma sub-banda com a menor variância é determinada e variável n indicando sub-banda é proporcionada para a seção de ajuste de coeficiente de passo 609 e a seção de multiplexação 615.

[00114] A seção de ajuste de coeficiente de passo 609 limita a faixa de busca de coeficiente de passo T na banda da sub-banda determinada pela seção de detecção de parte plana espectral 605 e determina um candidato do coeficiente de passo T dentro da faixa limitada. Como

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24/48 o coeficiente de passo T é determinado de dentro da banda onde a variação de energia espectral é pequena dessa maneira, o problema da descontinuidade de energia espectral é reduzido. A seção de multiplexação 615 multiplexa a informação acerca do coeficiente de passo Tmax proporcionada da seção de busca 608, informação acerca de um coeficiente de ajuste proporcionado da seção de codificação de coeficiente de ajuste de perfil espectral 614 e informação acerca de uma sub-banda proporcionada da seção de detecção de parte plana espectral 605 e sai o resultado da multiplexação do terminal de saída 616.

(Concretização 7) [00115] A figura 16 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de codificação de espectro 700, de acordo com a Concretização 7 da presente invenção. Uma característica desta concretização inclui, adaptativamente, a mudança da faixa para busca de coeficiente de passo T, de acordo com o grau de periodicidade de um sinal de entrada. Dessa maneira, uma vez que nenhuma estrutura harmônica existe para um sinal periódico menor, tal como uma parte de silêncio, há menos probabilidades de que ocorram problemas, mesmo quando a faixa de busca é ajustada para ser muito pequena. Além disso, para um sinal mais periódico, tal como uma parte de som de voz, a faixa para buscar o coeficiente de passo T é mudada de acordo com o valor do predeterminado naquele momento. Isso torna possível reduzir a quantidade de informação para expressar o coeficiente de passo T e reduzir a taxa de bits. Na figura 16, componentes tendo os mesmos nomes que aqueles na figura 13 têm funções idênticas e, portanto, explanações detalhadas desses componentes serão omitidas. Além disso, esta concretização explicará um caso onde esta técnica é aplicada à concretização 4 descrita acima, mas essa técnica não está limitada a isso e também é aplicável a cada uma das concrePetição 870180159039, de 05/12/2018, pág. 29/60

25/48 tizações descritas até agora.

[00116] Pelo menos um de um parâmetro indicando o grau de periodicidade de passo e um parâmetro indicando a extensão do período de passo é introduzido a partir do terminal de entrada 706. Esta concretização explicará um caso onde um parâmetro indicando o grau da periodicidade de passo e um parâmetro indicando a extensão com o período de passo são introduzidos. Além disso, esta concretização será explicada supondo que o período de passo P e o ganho de passo Pg, obtidos por uma busca adaptativa de livro de códigos por CELP (não mostrado) são introduzidos do terminal de entrada 706.

[00117] A seção de determinação de faixa de busca 707 determina uma faixa de busca usando período de passo P e ganho de passo Pg proporcionados do terminal de entrada 706. Primeiro, a seção de determinação de faixa de busca 707 julga o grau da periodicidade do sinal de entrada com base na magnitude do ganho de passo Pg. Quando o ganho de passo Pg é maior do que um limite, o sinal de entrada introduzido do terminal de entrada 701 é considerado como uma parte de som de voz e TMIN e TMAX indicando a faixa de busca de coeficiente de passo T são determinados de modo a incluir pelo menos um harmônico da estrutura harmônica expressa pelo período de passo P. Portanto, quando a frequência do período de passo P é grande, a faixa de busca de coeficiente de passo T é ajustada para ser ampla e, ao contrário, quando a frequência de período de passo P é pequena, a faixa de busca de coeficiente de passo T é ajustada para ser estreita. [00118] Quando o ganho de passo Pg é menor do que o limite, o sinal de entrada introduzido do terminal de entrada 701 é suposto ser uma parte de silêncio e nenhuma estrutura harmônica é suposta existir e, portanto, a faixa de busca para buscar coeficiente de passo T é ajustada para ser muito estreita.

(Concretização 8)

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26/48 [00119] A figura 17 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de um aparelho de codificação hierárquica 800 de acordo com a Concretização 8 da presente invenção. A presente concretização se aplica a qualquer uma das Concretizações de 1 a 7 descritas acima para codificação hierárquica e pode, assim, codificar um sinal de voz ou sinal de áudio em uma baixa taxa de bits.

[00120] Dados acústicos são introduzidos do terminal de entrada 801 e um sinal de baixa taxa de amostragem é gerado pela seção de amostragem descendente 802. O sinal amostrado para baixo é proporcionado para a seção de codificação de primeira camada 803 e o sinal relevante é codificado. O código de seção de codificação de primeira camada 803 é proporcionado para a seção de multiplexação 807 e também é proporcionado para a seção de decodificação de primeira camada 804. A seção de decodificação de primeira camada 804 gera um sinal decodificado de primeira camada, com base no código. [00121] A seguir, a seção de amostragem ascendente 805 eleva a taxa de amostragem do sinal decodificado da seção de codificação de primeira camada 803. A seção de retardo 806 dá um retardo de um comprimento específico para o sinal de entrada introduzido do terminal de entrada 801. A magnitude desse retardo é ajustada no mesmo valor que o retardo de tempo produzido pela seção de amostragem descendente 802, a seção de codificação de primeira camada 803, a seção de decodificação de primeira camada 804 e a seção de amostragem ascendente 805.

[00122] Qualquer uma das Concretizações de 1 a 7 descritas acima é aplicada à seção de codificação de espectro 101, a codificação de espectro é realizada usando o sinal obtido da seção de amostragem ascendente 805 como um primeiro sinal e o sinal obtido da seção de retardo 806 como um segundo sinal e os códigos são enviados para a seção de multiplexação 807.

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27/48 [00123] O código obtido da seção de codificação de primeira camada 803 e o código obtido da seção de codificação de espectro 101 são multiplexados pela seção de multiplexação 807 e são enviados do terminal de saída 808 como o código de saída.

[00124] Quando a configuração da seção de codificação de espectro 101 é uma mostrada na figura 14 e na figura 16, a configuração de aparelho de codificação hierárquica 800a de acordo com essa concretização (alfabeto em letra minúscula é anexado para distingui-lo do aparelho de codificação hierárquica 800 mostrado na figura 17) é como mostrado na figura 18. A diferença entre a figura 18 e a figura 17 é que uma linha de sinal, que é introduzida diretamente da seção de decodificação de primeira camada 804a, é adicionada à seção de codificação de espectro 101. Isso mostra que os coeficientes de LPC decodificados pela seção de decodificação de primeira camada 804 ou período de passo P e ganho de passo Pg são proporcionados para a seção de codificação de espectro 101.

(Concretização 9) [00125] A figura 19 é um diagrama em blocos mostrando a configuração do aparelho de decodificação de espectro 1000 de acordo com a concretização 9 da presente invenção.

[00126] Nesta concretização é possível estimar o componente de alta frequência de um segundo espectro por meio de um filtro com base em um primeiro espectro e decodificar um código gerado, assim, decodificar um espectro estimado precisamente, ajustar um perfil espectral do espectro estimado da banda de alta frequência com uma sub-banda apropriada e, desse modo, obter o efeito de aperfeiçoamento da qualidade do sinal decodificado. O código codificado pela seção de codificação de espectro (não mostrada aqui) é introduzido do terminal de entrada 1002 e é proporcionado para a seção de separação 1003. A seção de separação 1003 dá informação acerca de um

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28/48 coeficiente de filtro para a seção de filtragem 1007 e para a seção de determinação de sub-banda de ajuste de perfil espectral 1008. Ao mesmo tempo, dá informação acerca do coeficiente de ajuste de perfil espectral para a seção de decodificação de codificação de ajuste de perfil espectral 1009.

[00127] Além disso, um primeiro sinal, cuja banda de frequência efetiva é 0 < k <FL, é introduzido do terminal de entrada 1004 e a seção de transformação de domínio de frequência 1005 realiza uma transformação de frequência em uma entrada de sinal de domínio de tempo do terminal de entrada 1004 e calcula o primeiro espectro S1(k). Aqui, como o método de transformação de frequência, uma transformação discreta de Fourier (DFT), uma transformação discreta de cosseno (DCT), uma transformação discreta de cosseno modificada (MDCT) e assim por diante, podem ser usados.

[00128] A seguir, a seção de ajuste de estado interno 1006 ajusta o estado interno de um filtro usado na seção de filtragem 1007, usando o primeiro espectro S1(k). A seção de filtragem 1007 realiza a filtragem com base no estado interno do filtro ajustado pela seção de ajuste de estado interno 1006, o coeficiente de passo Tmax proporcionado da seção de separação 1003 e do coeficiente de filtro β e calcula o valor estimado D2(k) do segundo espectro. Nesse caso, na seção de filtragem 1007, o filtro descrito na Expressão (1) é usado. Além disso, quando o filtro descrito na Expressão (12) é usado, é apenas o coeficiente de passo Tmax que é proporcionado da seção de separação 1003. Que filtro será usado corresponde ao tipo do filtro usado pela seção de codificação de espectro (não mostrada aqui) e o filtro idêntico àquele filtro é usado.

[00129] O estado do espectro decodificado D(k) gerado da seção de filtragem 1007 é mostrado na figura 20. Conforme mostrado na figura 20, o espectro de decodificação D(k) consiste em primeiro espectro

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S1(k) na banda de frequência 0 < k <FL e do valor estimado D2(k) do segundo espectro na banda de frequência FL < k <FH.

[00130] A seção de determinação de sub-banda de ajuste de perfil espectral 1008 determina a sub-banda para ajuste de um perfil espectral, usando o coeficiente de passo Tmax proporcionado da seção de separação 1003. Uma j^ésima sub-banda pode ser expressa conforme mostrado na Expressão (20) a seguir, usando o coeficiente de passo Tmax.

BL( j) = FL + (j -1)· Tm BH (j) = F + }Τ„.

(0 < j < J) „(20) [00131] Aqui, BL (j) denota uma frequência mínima da j^ésima subbanda e BH(j) denota uma frequência máxima da j^ésima sub-banda. Além disso, o número de sub-bandas J é expresso como um inteiro mínimo correspondente à frequência máxima BH(J-1) da (J-1)^ésima subbanda, que excede FH. A informação acerca da sub-banda de ajuste de perfil espectral determinada dessa maneira é proporcionado para a seção de ajuste de espectro 1010.

[00132] A seção de decodificação de codificação de ajuste de perfil espectral 1009 decodifica um coeficiente de ajuste de perfil espectral com base na informação acerca do coeficiente de ajuste de perfil espectral proporcionado da seção de separação 1003 e proporciona esse coeficiente de ajuste de perfil espectral decodificado para a seção de ajuste de espectro 1010. Aqui, o coeficiente de ajuste de perfil espectral quantifica a quantidade de variação para cada sub-banda expressa pela Expressão (8) e, então, expressa o valor decodificado Vq(j).

[00133] A seção de ajuste de espectro 1010 multiplica o espectro decodificado D(k) obtido da seção de filtragem 1007 pelo valor decodificado Vq(j) da quantidade de variação para cada sub-banda decodificada pela seção de decodificação de codificação de ajuste de perfil

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30/48 espectral 1009 na sub-banda proporcionada da seção de determinação de sub-banda de ajuste de perfil espectral 1008 de acordo com a Expressão (21) a seguir, assim, ajusta a forma espectral de banda de frequência FL £ k <FH de espectro decodificado D(k) e gera o espectro decodificado S3(k) após o ajuste.

S3(k) = D(k)- Vq(j) (BL(j)£ k £ BH(j\forall j)...(21) [00134] Esse espectro decodificado S3(k) é proporcionado para a seção de conversão de domínio de tempo 1011, convertido para um sinal de domínio de tempo e sai do terminal de saída 1012. Quando da conversão do espectro decodificado S3(k) em um sinal de domínio de tempo, a seção de conversão de domínio de tempo 1011 realiza processamento apropriado, tal como exibição parcial e sobreposição adição, conforme requerido e evita a descontinuidade que ocorre entre quadros.

(Concretização 10) [00135] A figura 21 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de decodificação de espectro 1100 de acordo com a Concretização 10 da presente invenção. Uma característica desta concretização inclui a divisão de uma banda de FL £ k <FH em uma pluralidade de sub-bandas de antemão, de modo que um espectro pode ser decodificado, usando informação acerca de cada sub-banda. Isso evita o problema de descontinuidade de energia espectral causada por inclinações espectrais incluídas no espectro em uma banda de 0 £ k <FL, que é a fonte de substituição. Além disso, é possível decodificar um código que é codificado para cada sub-banda , independentemente e geram um sinal decodificado de alta qualidade. Na figura 21, componentes tendo os mesmos nomes que aqueles na figura 19 têm funções idênticas e, portanto, explanações detalhadas desses componentes serão omitidas.

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31/48 [00136] Nesta concretização, a banda FL £ k <FH é dividida em sub-bandas de J predeterminados, conforme mostrado na figura 12, e o coeficiente de passo Tmax, o coeficiente de filtro β e o coeficiente de ajuste de perfil espectral Vq, que são codificados para cada sub-banda são decodificados para gerar um sinal de voz. Ou o coeficiente de passo Tmax e o coeficiente de ajuste de perfil espectral Vq, que são codificados para cada sub-banda são decodificados para gerar um sinal de voz. Que técnica será adotada depende da espécie de filtro usado na seção de codificação de espectro (não-mostrada aqui). O filtro na Expressão (1) é usado no primeiro caso e o filtro na Expressão (12) é usado no último caso.

[00137] O primeiro espectro S1(k) é armazenado na banda 0 £ k <FL da seção de ajuste de espectro 1108 e como para a banda FL £ k <FH, o espectro após ajuste do perfil espectral, que foi dividido em J sub-bandas, é proporcionado para a seção de integração de subbanda 1109. A seção de integração de sub-banda 1109 combina esses espectros e gera espectro decodificado D(k), conforme mostrado na figura 20. O espectro de decodificação D(k) gerado dessa maneira é proporcionado para a seção de conversão de domínio de tempo 1110. O fluxograma desta concretização é mostrado na figura 22. (Concretização 11) [00138] A figura 23 é um diagrama em blocos mostrando a configuração do aparelho de decodificação de espectro 1200 de acordo com a Concretização 11 da presente invenção. As características desta concretização incluem a correção de inclinações espectrais do primeiro espectro S1(k) e do segundo espectro S2(k), usando um espectro de LPC, respectivamente, e decodificação de um código que pode ser obtido pelo cálculo do valor estimado D2(k) do segundo espectro, usando os espectros corrigidos. Isso torna possível obter um espectro livre do problema de descontinuidade de energia espectral e produz o

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32/48 efeito de geração de um sinal decodificado de alta qualidade. Na figura 23, componentes tendo os mesmos nomes que aqueles na figura 21 têm funções idênticas e, portanto, explanações detalhadas desses componentes serão omitidas. Além disso, esta concretização explicará um caso onde uma técnica de correção de inclinações espectrais é aplicada à Concretização 10 descrita acima, mas essa técnica não está limitada a isso e também é aplicável à Concretização 9 descrita acima.

[00139] A seção de decodificação de coeficiente de LPC 1210 decodifica os coeficientes de LPC com base em informação acerca dos coeficientes de LPC proporcionados da seção de separação 1202 e proporciona os coeficientes de LPC para a seção de cálculo de espectro de LPC 1211. O processamento pela seção de decodificação de coeficientes de LPC 1210 depende do processamento de codificação dos coeficientes de LPC, que é realizado no interior da seção de análise de LPC de uma seção de codificação (não mostrada aqui) e processamento de decodificação do código obtido através do processamento de codificação é realizado. A seção de cálculo de espectro de LPC 1211 calcula o espectro de LPC de acordo com a Expressão (14) ou a Expressão (15). O mesmo método que aquele usado pela seção de cálculo de espectro de LPC da seção de codificação (não mostrada aqui) pode ser usado para determinar que método será usado. O espectro de LPC calculado pela seção de cálculo de espectro de LPC 1211 é proporcionado para a seção de atribuição de inclinação espectral 1209.

[00140] Por outro lado, os coeficientes de LPC calculados pela seção de decodificação de LPC (não mostrada aqui) ou a seção de cálculo de LPC é introduzida do terminal de entrada 1215 e é proporcionada para a seção de cálculo de espectro de LPC 1216. A seção de cálculo de espectro de LPC 1216 calcula o espectro de LPC de acordo

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33/48 com a Expressão (14) ou a Expressão (15). Que expressão será usada depende de que método é usado pela seção de codificação (não mostrada aqui).

[00141] A seção de atribuição de inclinação espectral 1209 multiplica o espectro decodificado D(k) proporcionado da seção de filtragem 1206 pela inclinação espectral de acordo com a Expressão (22) a seguir e, então, proporciona o espectro decodificado D(k) atribuído a uma inclinação espectral para a seção de ajuste de espectro 1207. Na Expressão (22), e1(k) denota a saída da seção de cálculo de espectro de LPC 1216 e e2(k) denota a saída da seção de cálculo de espectro de LPC 1211.

D2new(k) = , e2(k) _ (22) e1(k ) (Concretização 12) [00142] A figura 24 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de decodificação de espectro 1300 de acordo com a concretização 12 da presente invenção. As características desta concretização incluem a detecção de uma banda em que o espectro tem uma forma relativamente plana de dentro do primeiro espectro S1(k) e decodificação de um código obtido pela busca do coeficiente de passo T dessa banda plana.

[00143] Isso impede a energia do espectro após substituição de se tornar descontínua, pode obter um espectro decodificado livre do problema de descontinuidade de energia espectral e produzir o efeito de geração de um sinal decodificado de alta qualidade. Na figura 24, componentes tendo os mesmos nomes que aqueles na figura 21 têm funções idênticas e, portanto, explanações detalhadas desses componentes serão omitidas. Além disso, esta concretização explicará um caso onde esta técnica é aplicada à Concretização 10 descrita acima, mas essa técnica não está limitada a isso e também é aplicável à

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Concretização 9 e à Concretização 11 descrita acima.

[00144] A seção de separação 1302 proporciona a informação de seleção de sub-banda n, indicando que sub-banda é selecionada das N sub-bandas em que a banda 0 < k <FL é dividida e informação indicando que posição é usada como o ponto de partida da fonte de substituição fora das frequências incluídas na n^ésima sub-banda para a seção de geração de coeficiente de passo Tmax 1303. A seção de geração de coeficiente de passo Tmax 1303 gera coeficiente de passo Tmax usado na seção de filtragem 1307 com base nesses dois pedaços de informação e proporciona coeficiente de passo Tmax para a seção de filtragem 1307.

(Concretização 13) [00145] A figura 25 é um diagrama em blocos, mostrando a configuração de aparelho de decodificação hierárquica 1400 de acordo com a Concretização 13 da presente invenção. Esta concretização aplica a qualquer uma das Concretizações de 9 a 12 um método de decodificação hierárquica e pode, assim, decodificar um código gerado pelo método de codificação hierárquica da Concretização 8 descrita acima e decodificar um sinal de voz ou um sinal de áudio de alta qualidade. Um código que é codificado usando um método de codificação de sinal de hierarquia (não mostrado aqui) é introduzido do terminal de entrada 1401, a seção de separação 1402 separa o código descrito acima e gera um código para a seção de decodificação de primeira camada e um código para a seção de decodificação de espectro. A seção de decodificação de primeira camada 1403 decodifica o sinal decodificado de taxa de amostragem 2 ^. FL, usando o código obtido na seção de separação 1402 e proporciona o sinal decodificado para a seção de amostragem ascendente 1405. A seção de amostragem ascendente 1405 eleva a frequência de amostragem da seção de decodificação de primeira camada proporcionada 1403 2 ^. FH. De acordo com esta conPetição 870180159039, de 05/12/2018, pág. 39/60

35/48 figuração, quando o sinal decodificado de primeira camada gerado pela seção de decodificação de primeira camada 1403 precisa ser emitido, o sinal decodificado de primeira camada pode ser emitido do terminal de saída 1404. Quando o sinal decodificado de primeira camada não é necessário, o terminal de saída 1404 pode ser cancelado da configuração.

[00146] O código separado pela seção de separação 1402 e o sinal decodificado de primeira camada após amostragem ascendente gerada pela seção de amostragem ascendente 1405 são proporcionados para a seção de decodificação de espectro 1001. A seção de decodificação de espectro 1001 realiza decodificação de espectro com base em um dos métodos de acordo com as Concretizações 9 a 12 descritas acima, gera um sinal decodificado de frequência de amostragem 2 ^. FH e sai o sinal do terminal de saída 1406. A seção de decodificação de espectro 1001 realiza processamento, supondo o sinal decodificado de primeira camada após a amostragem ascendente proporcionada da seção de amostragem ascendente 1405 como um primeiro sinal. [00147] Quando a configuração da seção de decodificação de espectro 1001 é uma mostrada na figura 23, a configuração de aparelho de decodificação hierárquica 1400a de acordo com esta concretização é como mostrada na figura 26. A diferença entre a figura 25 e a figura 26 está no fato de que a linha de sinal introduzida diretamente da seção de separação 1402 é adicionada à seção de decodificação de espectro 1001. Isso mostra que os coeficientes de LPC decodificados pela seção de separação 1402 ou período de passo P e o ganho de passo Pg são proporcionados para a seção de decodificação de espectro 1001.

(Concretização 14) [00148] A seguir, a Concretização 14 da presente invenção será explicada com referência aos desenhos. A figura 27 é um diagrama

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36/48 em blocos mostrando a configuração de aparelho de codificação de sinal acústico 1500 de acordo com a Concretização 14 da presente invenção. Esta concretização é caracterizada pelo fato de o aparelho de codificação acústica 1504 na figura 27 ser construído de aparelho de codificação hierárquica 800 mostrado na Concretização 8 descrita acima.

[00149] Conforme mostrado na figura 27, o aparelho de codificação de sinal acústico 1500 de acordo com a Concretização 14 da presente invenção é dotado de aparelho de entrada 1502, aparelho de conversão de A/D 1503 e aparelho de codificação acústica 1504, que é conectado à rede 1505.

[00150] O terminal de entrada de aparelho de conversão de A/D 1503 é conectado ao terminal de saída do aparelho de entrada 1502. O terminal de entrada do aparelho de codificação acústica 1504 é conectado ao terminal de saída do aparelho de conversão de A/D 1503. O terminal de saída do aparelho de codificação acústica 1504 é conectado à rede 1505. O aparelho de entrada 1502 converte a onda sonora 1501, que é audível para os ouvidos humanos, em um sinal analógico, que é um sinal elétrico, e proporciona o mesmo para o aparelho de conversão de A/D 1503. O aparelho de conversão de A/D 1503 converte um sinal analógico em um sinal digital e proporciona o mesmo para o aparelho de codificação acústica 1504. O aparelho de codificação acústica 1504 codifica um sinal digital de entrada, gera um código e sai o mesmo para a rede 1505.

[00151] De acordo com a Concretização 14 da presente invenção, é possível obter o efeito conforme mostrado na Concretização 8 descrita acima e proporcionar um aparelho de codificação acústica, que codifica um sinal acústico, eficientemente.

(Concretização 15) [00152] A seguir, a Concretização 15 da presente invenção será

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37/48 explicada com referência aos desenhos. A figura 28 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de decodificação de sinal acústico 1600 de acordo com a Concretização 15 da presente invenção. Esta concretização é caracterizada pelo fato de o aparelho de decodificação acústica 1603 mostrado na figura 28 ser construído de aparelho de decodificação hierárquica 1400 mostrado na Concretização 13 descrita acima.

[00153] Conforme mostrado na figura 28, o aparelho de decodificação de sinal acústico 1600 de acordo com a Concretização 15 da presente invenção é dotado de aparelho de recepção 1602, que é conectado à rede 1601, aparelho de decodificação acústica 1603, aparelho de conversão de A/D 1604 e aparelho de saída 1605.

[00154] O terminal de entrada de aparelho de recepção 1602 é conectado à rede 1601. O terminal de entrada de aparelho de decodificação acústica 1603 é conectado ao terminal de saída do aparelho de recepção 1602. O terminal de entrada do aparelho de conversão de A/D 1604 é conectado ao terminal de saída do aparelho de decodificação de voz 1603. O terminal de entrada do aparelho de saída 1605 é conectada ao terminal de saída do aparelho de conversão de A/D 1604.

[00155] O aparelho de recepção 1602 recebe um sinal acústico digital codificado da rede 1601, gera um sinal acústico digital de recepção e proporciona o mesmo para o aparelho de decodificação acústica 1603. O aparelho de decodificação de voz 1603 recebe um sinal acústico de recepção do aparelho de recepção 1602, realiza o processamento de decodificação nesse sinal acústico de recepção, gera um sinal acústico digital decodificado e proporciona o mesmo para o aparelho de conversão de D/A 1604. O aparelho de conversão de D/A 1604 converte o sinal de voz decodificado digital do aparelho de decodificação acústica 1603, gera um sinal de voz analógico decodificado e

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38/48 proporciona o mesmo para o aparelho de saída 1605. O aparelho de saída 1605 converte o sinal acústico analógico decodificado, que é um sinal elétrico, em vibração do ar e faz com que o mesmo saia como uma onda sonora 1606 audível para os ouvidos humanos.

[00156] De acordo com a Concretização 15 da presente invenção, é possível obter o efeito conforme mostrado na Concretização 13 descrita acima e realizar eficientemente a decodificação do sinal acústico codificado com um número pequeno de bits e, assim, emitir um sinal acústico de alta qualidade.

(Concretização 16) [00157] A seguir, a Concretização 16 da presente invenção será explicada com referência aos desenhos. A figura 29 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de codificação de transmissão de sinal acústico 1700 de acordo com a Concretização 16 da presente invenção. A Concretização 16 da presente invenção é caracterizada pelo fato de o aparelho de codificação acústica 1704 na figura 29 ser construído de aparelho de codificação hierárquica 800, mostrado na Concretização 8 descrita acima.

[00158] Conforme mostrado na figura 29, o aparelho de codificação de transmissão de sinal acústico 1700 de acordo com a Concretização 16 da presente invenção é dotado de aparelho de entrada 1702, aparelho de conversão de A/D 1703, aparelho de codificação acústica 1704, aparelho de modulação de RF 1705 e antena 1706.

[00159] O aparelho de entrada 1702 converte a onda sonora 1701, que é audível para os ouvidos humanos, em um sinal analógico, que é um sinal elétrico e proporciona o mesmo para o aparelho de conversão de A/D 1703. O aparelho de conversão de A/D 1703 converte um sinal analógico em sinal digital e proporciona o mesmo para o aparelho de codificação acústica 1704. O aparelho de codificação acústica 1704 codifica o sinal digital de entrada, gera um sinal acústico codificado e o

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39/48 envia para o aparelho de modulação de RF 1705. O aparelho de modulação de RF modula o sinal acústico codificado, gera um sinal acústico codificado modulado e proporciona o mesmo para a antena 1706. A antena 1706 transmite o sinal acústico codificado modulado como onda de rádio 1707.

[00160] De acordo com a Concretização 16 da presente invenção, é possível obter o efeito conforme mostrado na Concretização 8 descrita acima e codificar eficientemente o sinal acústico com um número pequeno de bits.

[00161] A presente invenção pode ser aplicada a um aparelho de transmissão, aparelho de codificação de transmissão ou aparelho de codificação de sinal acústico, que usa um sinal de áudio. Além disso, a presente invenção também pode ser aplicada a um aparelho de estação móvel ou aparelho de estação base.

(Concretização 17) [00162] A seguir, a Concretização 17 da presente invenção será explicada com referência aos desenhos. A figura 30 é um diagrama em blocos mostrando a configuração de aparelho de decodificação de recepção de sinal acústico 1800 de acordo com a Concretização 17 da presente invenção. A Concretização 17 da presente invenção é caracterizada pelo fato de o aparelho de decodificação acústica 1804 na figura 30 ser construído do aparelho de decodificação hierárquica 1400 mostrado na Concretização 13 descrita acima.

[00163] Conforme mostrado na figura 30, o aparelho de decodificação de recepção de sinal acústico 1800 de acordo com a Concretização 17 da presente invenção é dotado de antena 1802, aparelho de demodulação de RF 1803, aparelho de decodificação acústica 1804, aparelho de conversão de D/A 1805 e aparelho de saída 1806.

[00164] A antena 1802 recebe um sinal acústico digital codificado como onda de rádio 1801, gera um sinal acústico digital codificado de

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40/48 recepção, que é um sinal elétrico e proporciona o mesmo para o aparelho de demodulação de RF 1803. O aparelho de demodulação de RF 1803 demodula o sinal acústico de recepção codificado da antena

1802, gera um sinal acústico demodulado codificado e proporciona o mesmo para o aparelho de decodificação acústica 1804.

[00165] O aparelho de decodificação acústica 1804 recebe um sinal acústico demodulado codificado do aparelho de demodulação de RF

1803, realiza o processamento da decodificação, gera um sinal acústico digital decodificado e o envia para o aparelho de conversão de D/A 1805. O aparelho de conversão de D/A 1805 converte o sinal de voz decodificado digital do aparelho de decodificação acústica 1804, gera um sinal de voz analógico decodificado e o proporciona para o aparelho de saída 1806. O aparelho de saída 1806 converte o sinal de voz analógico decodificado, que é um sinal elétrico, em vibração do ar e sai o mesmo como onda sonora 1807 audível para os ouvidos humanos.

[00166] De acordo com a Concretização 17 da presente invenção, é possível obter o efeito conforme mostrado na Concretização 13 descrita acima, decodificar um sinal acústico codificado, eficientemente, com um número pequeno de bits e, assim, sair um sinal acústico de alta qualidade.

[00167] Como explicado acima, de acordo com a presente invenção, através da estimativa de uma banda de alta frequência de um segundo espectro, usando um filtro tendo um primeiro espectro como seu estado interno, codificação de um coeficiente de filtro, quando o grau de similaridade para o valor estimado do segundo espectro se torna um máximo e ajustando um perfil espectral com uma sub-banda apropriada, é possível codificar o espectro em uma baixa taxa de bits e com alta qualidade. Além disso, através da aplicação da presente invenção à codificação hierárquica, um sinal de voz e um sinal de áudio

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41/48 podem ser codificados em uma baixa taxa de bits e com alta qualidade.

[00168] A presente invenção pode ser aplicada a um aparelho de recepção, aparelho de decodificação de recepção ou aparelho de decodificação de sinal de voz ou aparelho de decodificação de sinal de voz, usando um sinal de áudio. Além disso, a presente invenção também pode ser aplicada a um aparelho de estação móvel ou a um aparelho de estação base.

[00169] Além disso, cada bloco de função empregado na descrição de cada uma das concretizações antes mencionadas pode, tipicamente, ser implementado como um LSI constituído por um circuito integrado. Esses podem ser chips individuais ou parcial ou totalmente contidos em um único chip.

[00170] Além disso, LSI é adotado aqui, mas este também pode ser referido como “IC”, “LSI de sistema”, “super LSI” ou “ultra LSI”, dependendo das extensões diferentes de integração.

[00171] Ainda, o método de integração de circuito não está limitado aos LSI's e implementação usando circuito dedicado ou processadores para fins gerais também é possível. Após a fabricação de LSI, a utilização de um FPGA (Field Programmable Gate Array) ou um processador reconfigurável, onde conexões e ajustes de células de circuito dentro de um LSI podem ser reconfigurados, também é possível. [00172] Ainda, se a tecnologia do circuito integrado surgir para substituir LSI's como um resultado do avanço da tecnologia dos semicondutores ou um derivado de outra tecnologia, naturalmente, também é possível realizar integração de blocos de função, usando esta tecnologia. A adaptação de uma biotecnologia e assim por diante podem ser consideradas como possibilidades.

[00173] Um primeiro modo do método de codificação de espectro da presente invenção é um método de codificação de espectro, comPetição 870180159039, de 05/12/2018, pág. 46/60

42/48 preendendo uma seção para realizar a transformação de frequência de um primeiro sinal e calcular um primeiro espectro, uma seção para realização da transformação de frequência de um segundo sinal e cálculo de um segundo espectro, uma etapa de estimativa da forma do segundo espectro em uma banda de FL £ k <FH, usando um filtro que tem o primeiro espectro em uma banda de 0 £ k <FL como um estado interno e uma etapa de codificação de um coeficiente, indicando a característica do filtro nesse momento, em que o perfil do segundo espectro determinado com base no coeficiente, indicando a característica de filtro é codificado junto.

[00174] De acordo com esta configuração, é necessário apenas codificar o coeficiente, indicando a característica do filtro pela estimativa do componente de alta frequência do segundo espectro S2(k), usando o filtro com base no primeiro espectro S1(k) e é possível estimar o componente de alta frequência do segundo espectro S2(k) em uma baixa taxa de bits e com alta precisão.

[00175] Além disso, uma vez que o perfil espectral é codificado com base no coeficiente indicando a característica do filtro, nenhuma descontinuidade de energia espectral ocorre e, assim, é possível aperfeiçoar a qualidade.

[00176] Além disso, um segundo modo de método de codificação de espectro da presente invenção divide o segundo espectro em uma pluralidade de sub-bandas e codifica o coeficiente, indicando a característica do filtro e o perfil do espectro para cada sub-banda.

[00177] De acordo com essa configuração, através da estimativa do componente de alta frequência do segundo espectro S2(k) usando o filtro com base no primeiro espectro S1(k), é necessário apenas codificar o coeficiente , indicando a característica do filtro e estima o componente de alta frequência do segundo espectro S2(k) em uma baixa taxa de bits e com alta frequência. Além disso, uma pluralidade de

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43/48 sub-bandas são predeterminados e o coeficiente, indicando a característica do filtro, e o perfil do filtro são codificados para cada sub-banda e, portanto, é possível impedir a descontinuidade de energia espectral e, assim, aperfeiçoar a qualidade.

[00178] Além disso, um terceiro modo do método de codificação de espectro da presente invenção adota a configuração descrita acima, em que o filtro pode ser expresso por

P( z) =-□-„(23)

- Σ/bzz^- i=- M [00179] E estimativa é realizada usando uma resposta de entradazero do filtro.

[00180] De acordo com essa configuração, é possível impedir o colapso da estrutura harmônica causado com o valor estimado de S2(k) e obter o efeito de aperfeiçoamento da qualidade.

[00181] Além disso, um quarto modo do método de codificação de espectro da presente invenção adota a configuração descrita acima em que M=0, β0=1 são supostos.

[00182] De acordo com esta configuração, a característica do filtro é determinada apenas pelo coeficiente de passo T e é possível obter o efeito de que o espectro pode ser estimado em uma baixa taxa de bits. [00183] Além disso, um quinto modo do método de codificação de espectro da presente invenção adota a configuração descrita acima em que o perfil do espectro é determinado para cada sub-banda determinada pelo coeficiente de passo T.

[00184] De acordo com esta configuração, uma vez que a largura de banda da sub-banda é determinada apropriadamente, é possível impedir a descontinuidade de energia espectral e aperfeiçoar a qualidade.

[00185] Além disso, um sexto modo do método de codificação de espectro da presente invenção adota a configuração descrita acima,

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44/48 em que o primeiro sinal é um sinal codificado e, então, decodificado em uma camada inferior ou um sinal obtido através da amostragem ascendente deste sinal e o segundo sinal é um sinal de entrada. [00186] De acordo com esta configuração, é possível aplicar a presente invenção à codificação hierárquica, que é composta de uma seção de codificação com uma pluralidade de camadas e obter o efeito de que um sinal de entrada pode ser codificado em uma baixa taxa de bits e com alta qualidade.

[00187] Um primeiro modo do método de decodificação de espectro da presente invenção é um método de decodificação de espectro compreendendo as etapas de decodificação de um coeficiente indicando a característica de um filtro, realizando a transformação de frequência de um primeiro sinal para obter um primeiro espectro e gerar um valor estimado de um segundo espectro em uma banda de FL £ k <FH, usando o filtro, que tem o primeiro espectro S1(k)em uma banda 0 £ k <FL com o estado interno, em que o perfil espectral do segundo espectro determinado com base no coeficiente indicando a característica do filtro é decodificado junto.

[00188] De acordo com esta configuração, é possível decodificar o código obtido através da estimativa do componente de alta frequência do segundo espectro S2(k), usando o filtro com base no primeiro espectro S1(k) e, assim, obter o efeito de que o valor estimado do componente de alta frequência do segundo espectro S2(k) pode ser decodificado com alta precisão. Além disso, uma vez que o perfil espectral codificado com base no coeficiente, indicando a característica do filtro, pode ser decodificado, a descontinuidade de energia do espectro não mais ocorre e um sinal decodificado de alta qualidade pode ser gerado.

[00189] Além disso, um segundo modo do método de decodificação de espectro da presente invenção compreende as etapas de divisão

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45/48 do segundo espectro em uma pluralidade de sub-bandas e decodificação de um coeficiente indicando a característica do filtro e o perfil espectral para cada sub-banda.

[00190] De acordo com esta configuração, é possível decodificar o código que é codificado através de estimativa do componente de alta frequência do segundo espectro S2(k), usando o filtro com base no primeiro espectro S1(k) e, assim, obter o efeito de que o valor estimado do componente de alta frequência do segundo espectro S2(k) pode ser decodificado com alta precisão. Além disso, é possível prédeterminar uma pluralidade de sub-bandas e decodificar o coeficiente, indicando a característica do filtro codificado, e o perfil do espectro para cada sub-banda e, assim, descontinuidade de energia espectral é impedida e um sinal decodificado de alta qualidade pode ser gerado. [00191] Além disso, um terceiro modo do método de decodificação de espectro da presente invenção adota a configuração descrita acima, em que o filtro é expresso

P( z) =-□-„(23)

- Ybzz^-+' i=- M [00192] e um valor estimado é gerado, usando uma resposta de entrada -zero do filtro.

[00193] De acordo com esta configuração, é possível decodificar um código que é codificado usando o método de prevenção do colapso da estrutura harmônica causado com o valor estimado de S2(k) e, assim, obter o efeito que decodifica o valor estimado do espectro com qualidade aperfeiçoada.

[00194] Além disso, um quarto modo do método de decodificação de espectro da presente invenção adota a configuração descrita acima em que M=0, β0=1 são supostos.

[00195] De acordo com esta configuração, uma vez que é possível decodificar um código que é codificado através da estimativa do esPetição 870180159039, de 05/12/2018, pág. 50/60

46/48 pectro com base no filtro cuja característica é definida apenas pelo coeficiente de passo T e, assim, obter o efeito de que o valor estimado do espectro pode ser decodificado em uma baixa taxa de bits.

[00196] Além disso, um quinto modo do método de decodificação de espectro da presente invenção tem uma configuração em que o perfil do espectro é decodificado para cada sub-banda determinada pelo coeficiente de passo T.

[00197] De acordo com esta configuração, o perfil espectral calculado para cada sub-banda tendo uma largura de banda apropriada pode ser decodificado e, portanto, é possível impedir a descontinuidade de energia espectral e aperfeiçoar a qualidade.

[00198] Além disso, um sexto modo do método de decodificação de espectro da presente invenção adota a configuração descrita acima em que o primeiro sinal é gerado de um sinal decodificado em uma camada inferior ou um sinal obtido pela amostragem ascendente deste sinal.

[00199] De acordo com esta configuração, é possível decodificar um código que é codificado através da codificação hierárquica composta de uma seção de codificação com uma pluralidade de camadas e, assim, obter o efeito de que um sinal decodificado pode ser obtido em uma baixa taxa de bits e com alta qualidade.

[00200] O aparelho de transmissão de sinal acústico da presente invenção adota uma configuração compreendendo um aparelho de entrada acústica, que converte um sinal acústico, tal como um som musical e voz, em um sinal elétrico, um aparelho de conversão de A/D que converte uma saída de sinal de uma seção de entrada acústica em um sinal digital, um aparelho de codificação, que realiza a codificação usando um método que inclui um esquema de codificação espectral de acordo com uma das reivindicações de 1 a 6, que realiza a codificação na saída de sinal digital desse aparelho de conversão de

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A/D, um aparelho de modulação de RF, que realiza processamento de modulação ou semelhante na saída de código desse aparelho de codificação acústica e uma antena de transmissão, eu converte uma saída de sinal desse aparelho de modulação de RF em uma onda de rádio e transmite o sinal.

[00201] De acordo com esta configuração, é possível proporcionar um aparelho de codificação, que realiza a codificação eficientemente com um número pequeno de bits.

[00202] O aparelho de decodificação de sinal acústico da presente invenção adota uma configuração incluindo uma antena de recepção que recebe uma onda de rádio de recepção, um aparelho de demodulação de RF, que realiza um processamento de demodulação no sinal recebido da antena de recepção, um aparelho de decodificação, que realiza o processamento de decodificação em informação obtida pelo aparelho de demodulação de RF, usando o método incluindo um método de decodificação de espectro de acordo com as reivindicações de 7 a 12, um aparelho de conversão de D/A que converte D/A o sinal acústico digital decodificado pelo aparelho de decodificação acústica e um aparelho de saída acústica que converte uma saída de sinal elétrico do aparelho de conversão de D/A em um sinal acústico.

[00203] De acordo com essa configuração, é possível decodificar um sinal acústico codificado eficientemente com um número pequeno de bits e, assim, sair um sinal hierárquico de alta qualidade.

[00204] O aparelho de terminal de comunicação da presente invenção adota uma configuração compreendendo pelo menos um dos aparelhos de transmissão de sinais acústicos descritos acima ou aparelhos de recepção de sinais acústicos descritos acima. O aparelho de estação base da presente invenção adota uma configuração compreendendo pelo menos um dos aparelhos de transmissão de sinais acústicos descritos acima ou aparelhos de recepção de sinais acústicos

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[00205] De acordo com esta configuração, é possível proporcionar um aparelho de terminal de comunicação ou um aparelho de estação base que codifica um sinal acústico eficientemente com um número pequeno de bits. Além disso, esta configuração pode também proporcionar um aparelho de terminal de comunicação ou um aparelho de estação base capaz de decodificar um sinal acústico codificado, eficientemente, com um número pequeno de bits.

[00206] Este pedido está baseado no Pedido de Patente Japonês N² 2003-363080, depositado em 23 de outubro de 2003, cujo conteúdo total é aqui incorporado, expressamente, através de referência. Aplicabilidade Industrial [00207] A presente invenção pode codificar um espectro e uma baixa taxa de bits e com alta qualidade e é adequada para uso em um aparelho de transmissão ou aparelho de recepção ou semelhante. Ainda, a aplicação da presente invenção à codificação hierárquica permite que um sinal de voz ou um sinal de áudio seja codificado em uma baixa taxa de bits e com alta qualidade, que é adequado para uso em um aparelho de estação móvel, aparelho de estação base ou semelhante, em um sistema de comunicação móvel.

Claims (6)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Aparelho de codificação de espectro (100), compreendendo:

   uma seção de recepção (102, 103), que recebe um primeiro sinal cuja frequência está em uma banda de 0 £ k < FL e um segundo espectro cuja frequência está em uma banda de 0 £ k < FH;

   uma seção de conversão de domínio de frequência (104, 105), que converte o primeiro sinal e o segundo sinal em um primeiro espectro e um segundo espectro;

   uma seção de estimativa (106, 107, 108, 109, 110, 115), que gera um espectro estimado do segundo espectro em uma banda de FL £ k < FH, pelo uso do primeiro espectro, com base em um coeficiente de passo; e uma seção de codificação (112, 113), que divide o segundo espectro na banda de FL £ k < FH em uma pluralidade de sub-bandas e encontra o coeficiente de passo minimizando uma distorção entre o segundo espectro e o espectro estimado para cada uma das subbandas, para estimar o segundo espectro e codificar o coeficiente de passo para cada uma das sub-bandas, caracterizado pelo fato de que a seção de estimativa (107, 109) estima uma forma do segundo espectro usando um filtro tendo um primeiro espectro como um estado interno e adquire o coeficiente de passo com base na forma estimada do segundo espectro.
2. 2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção de codificação (112, 113) encontra o coeficiente de passo utilizando o primeiro espectro dividido por seu envelope de espectro.
3. 3. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a seção de codificação

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   2/3 (112, 113) divide o segundo espectro em sub-bandas de uma largura de banda determinada com base no coeficiente de passo, e codifica o coeficiente de passo para cada uma das sub-bandas .
4. 4. Método de codificação de espectro, compreendendo as etapas de:

   receber um primeiro sinal cuja frequência está em uma banda de 0 £ k < FL e um segundo espectro cuja frequência está em uma banda de 0 £ k < FH;

   converter o primeiro sinal e o segundo sinal em um primeiro espectro e um segundo espectro;

   gerar um espectro estimado do segundo espectro em uma banda de FL £ k < FH, usando o primeiro espectro, com base em um coeficiente de passo; e dividir o segundo espectro na banda de FL £ k < FH em uma pluralidade de sub-bandas e encontrar o coeficiente de passo minimizando uma distorção entre o segundo espectro e o espectro estimado para cada uma das sub-bandas, para estimar o segundo espectro e codificar o coeficiente de passo para cada uma das subbandas, caracterizado pelo fato de que na etapa de estimar, uma forma do segundo espectro é estimada com o uso de um filtro tendo um primeiro espectro como um estado interno e o coeficiente de passo é adquirido com base na forma estimada do segundo espectro.
5. 5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o coeficiente de passo é encontrado utilizando o primeiro espectro dividido por seu envelope de espectro.
6. 6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o segundo espectro é dividido em sub-bandas de uma largura de banda determinada com base no

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   3/3 coeficiente de passo, e o coeficiente de passo é codificado para cada uma das sub-bandas.