PT2359366T - Codificador de áudio e descodificador de extensão de largura de banda - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

CODIFICADOR DE ÁUDIO E DESCODIFICADOR DE EXTENSÃO DE LARGURA DE

BANDA

As concretizações de acordo com a invenção referem-se ao processamento de sinal de áudio e, em particular, a um codificador de áudio, a um método para fornecer um sinal de saida, a um descodificador de extensão de largura de banda e a um método para proporcionar um sinal de áudio alargado de largura de banda. A codificação adaptada de escuta de sinais de áudio, para redução de dados, para um armazenamento eficiente e para a transmissão dos referidos sinais ganhou aceitação em vários campos. Os algoritmos de codificação são conhecidos, por exemplo, como MPEG 1/2 LAYER 3 "MP3" ou MPEG 4 AAC. 0 algoritmo de codificação utilizado para tanto, em particular quando atingidas as mais baixas taxas de bits, leva à redução da qualidade do áudio, que é causada, com frequência, principalmente por uma limitação, do lado codificador, da largura de banda do sinal de áudio a ser transmitido. Um sinal filtrado de passa-baixas é codificado usando-se um, assim chamado, codificador central, e a região com frequências mais altas é parametrizada, podendo assim as frequências ser, aproximadamente, reconstruídas a partir do sinal filtrado de passa-baixas. 0 documento WO 98 57436 divulga a submissão do sinal de áudio para uma limitação de banda, em cuja situação no lado codificador e para codificar apenas uma banda mais baixa do sinal de áudio, por meio de um codificador de áudio de alta qualidade. Entretanto, a banda mais alta, somente é aproximadamente caracterizada, ou seja, por um conjunto de parâmetros que permite a reprodução do envelope espectral original da banda mais alta. No lado descodificador, a banda mais alta é, em seguida, sintetizada. Para esta finalidade, é proposta a transposição harmónica, na qual a banda mais baixa do sinal de áudio decodificado é fornecida a um banco de filtros. Os canais do banco de filtros da banda mais baixa são conectados aos canais do banco de filtros da banda mais alta, ou são "corrigidos", e cada sinal de passa-faixas corrigido é submetido a um ajuste de envelope. 0 banco de filtros de sintese, pertencente a um banco de filtros de análise especial, ora recebe sinais de passa-faixas do sinal de áudio na banda mais baixa e os sinais de passa-faixas de envelope ajustado da banda mais baixa, que foram harmonicamente corrigidos na banda mais alta. 0 sinal de sarda do banco de filtros de sintese é um sinal de áudio estendido em relação a sua largura de banda de áudio, que foi transmitido do lado codificador para o lado descodificador, com uma taxa de dados bastante baixa. Em particular, os cálculos do banco de filtros e a correção no dominio do banco de filtros podem se tornar um alto esforço computacional.

Os métodos de complexidade reduzida para uma extensão de largura de banda dos sinais de áudio de banda limitada, em vez do uso de uma função de cópia de porções de sinal de baixa frequência (BF) na faixa de alta frequência (AF), para aproximar a informação ausente devido à limitação de banda. Os referidos métodos estão descritos em "Spectral Band Replication, a novel approach in audio coding," [Replicação de Banda Espectral, uma nova abordagem na codificação de áudio] de M. Dietz, L. Liljeryd, K. Kjõling e 0. Kunz, na 112- Convenção AES, Munique, maio de 2002; "SBR enhanced audio codecs for digital broadcasting such as "Digital Radio Mondiale" (DRM)" [Codificadores de áudio aprimorados para replicação de banda espectral (SBR) para transmissão digital como "Digital Radio Mondiale" (DRM)", de S. Meltzer, R. Bõhm e F. Henn, na 112â Convenção AES, Munique, maio de 2002; "Enhancing mp3 with SBR: Features and Capabilities of the new mp3PRO Algorithm, ” [Aprimorando o mp3 com SBR: caracteristicas e capacidades do novo algoritmo mp3PRO], de T. Ziegler, A. Ehret, P. Ekstrand e M. Lutzky, na 112- Convenção AES, Munique, maio de 2002; Norma Internacional ISO/IEC 14496-3:2001/FPDAM 1, "Bandwidth Extension," [Extensão de banda], ISO/IEC, 2002 ou "Speech bandwidth extension method and apparatus" [Extensão de largura de banda de voz, método e aparelho], de Vasu Iyengar et al., patente norte-americana n- US 5.455.888.

Nos referidos métodos, nenhuma transposição harmónica é realizada, mas os canais de banco de filtros de passa-faixas adjacente da banda mais baixa são artificialmente introduzidos nos canais de banco de filtros adjacentes da banda mais alta. Isso leva a uma rude aproximação da banda mais alta do sinal de áudio. Esta rude aproximação do sinal é, então, numa etapa adicional, refinada por meio da definição de parâmetros adicionais de controlo, deduzidos do sinal original. Como exemplo, o Padrão de MPEG-4 utiliza fatores de escala para ajustar o envelope espectral, uma combinação de filtragem inversa e a adição de um patamar de ruído para adaptação da tonalidade, bem como inserções de porções de sinal sinusoidal para complementação dos componentes de tonais.

Para além disso, há outros métodos, como a denominada "extensão cega de largura de banda", descrita em "Efficient high-frequency bandwidth extension of music and speech" [Extensão eficiente de largura de banda de alta frequência para música e voz], de E. Larsen, R.M. Aarts e M. Danessis, na 112- Convenção AES, Munique, Alemanha, maio de 2002, onde não é utilizada nenhuma informação sobre a faixa de AF original. Ademais, há também o método denominado "Artificial bandwidth extension" [Extensão artificial de largura de banda], que é descrito no relatório de pesquisa A Robust Wideband Enhancement for Narrowband Speech Signal [Um robusto aprimoramento de banda larga para sinal de voz de banda estreita], de K. Káyhkõ, Helsinki University of Technology, Laboratory of Acoustics and Audio Signal Processing, 2001.

Em AMR-WB+: a new audio coding Standard for 3rd generation mobile audio Services Broadcasts, IEEE, ICASSP '05, [AMR-WB+: um novo padrão de codificação de áudio para transmissões de serviços de áudio móvel de 3- geração], é descrito um método para extensão de largura de banda, onde a operação de cópia dos componentes de baixa frequência, na banda alta, é realizada por meio da operação de espelhamento obtida, por exemplo, por meio de upsampling do sinal filtrado de passa-baixas.

Como uma alternativa, uma modulação de banda de lado único pode ser empregada, que é basicamente equivalente a uma operação de cópia no domínio de banco de filtros. Os métodos que permitnuma extensão harmónica de largura de banda, geralmente empregam uma etapa de determinação do tom (rastreio de tom) , uma etapa de distorção não linear (consulte, por exemplo, "Spectral widening of the excitation signal for telephone-band speech enhancement [Ampliação espectral do sinal de excitação para aprimoramento de voz de banda telefónica], de U. Kornagel, em Proceedings of the IWAENC, Darmstadt, Germany, September 2001, pp. 215-218" ou utilizam os vocoders [codificadores de fala] de fase, como, por exemplo, ilustrado no pedido de solicitação de patente norte-americana provisória "Apparatus and method of harmonic bandwidth extension in audio signals" [Aparelho e método de extensão harmónica de largura de banda em sinais de áudio] de F. Nagel, S. Disch, sob o número de solicitação US 61/025129. O documento WO 02/41302 Al, por exemplo, ilustra um método para aprimorar o desempenho de sistemas de codificação que utilizam métodos de reconstrução de alta frequência. Ela ilustra como melhorar o desempenho geral dos referidos sistemas por meio de uma adaptação durante o tempo da frequência do crossover entre a banda baixa codificada por um codificador central e a banda alta codificada por um sistema de reconstrução de alta frequência. Para este método, o codificador central deve ser capaz de funcionar com diferentes frequências do crossover no lado codificador, bem como no lado descodificador. Portanto, a complexidade do codificador central é aumentada.

Tecnologias adicionais para a extensão de largura banda são descritas, por exemplo, em "A unified approach to low- and high-frequency bandwidth extension" [Uma abordagem unificada para extensão de largura de banda de baixa frequência e de alta frequência] de R. M. Aarts, E. Larsen e 0. Ouweltjes, na 115-Convenção AES, New York, EUA, outubro de 2003, "Audio Bandwidth Extension - Application to psychoacoustics, Signal Processing and Loudspeaker Design. John Wiley & Sons, Ltd, 2004, de E. Larsen e R. M. Aarts", "Efficient high-frequency bandwidth extension of music and speech" [Extensão eficiente de largura de banda de alta frequência] de E. Larsen, R. M. Aarts e M. Danessis. Na 112- Convenção AES, Munique, Alemanha, maio de 2002, "J. Makhoul: Spectral Analysis of Speech by Linear Prediction. IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics, AU-21(3), June 1973", pedido de solicitação de patente norte-americana 08/951,029, "Ohmori et al.: Audio band width extending system and method [Sistema e método de extensão de largura de banda de áudio" e o pedido de solicitação de patente norte-americana 6895375, Malah, D & Cox, R. VS.: "System for bandwidth extension of Narrow-band speech" [Sistema para extensão de largura de banda de banda estreita de voz].

Os métodos de extensão harmónica de largura de banda frequentemente apresentam uma alta complexidade, ao passo que métodos de extensão de banda de complexidade reduzida ilustram perdas de qualidade. No caso particular onde uma baixa taxa de bits é combinada a uma largura de banda pequena de banda baixa, podem ocorrer artefactos como irregularidades e um timbre percebido como desagradável. Uma razão para isso é o fato de que a porção de AF aproximada está baseada numa operação de cópia que não mantém as relações harmónicas entre as porções de sinal tonal. Isso se aplica à relação harmónica entre BF e AF, bem com também à relação harmónica entre correções sucessivas entre a própria porção de AF. Por exemplo, dentro da SBR [replicação de banda espectral], a justaposição dos componentes codificados e dos componentes replicados, que ocorre no limite entre as bandas altas e baixas, pode provocar rudes impressões sonoras. A razão é ilustrada na Figura 18, onde as porções tonais copiadas da faixa BF na faixa AF são espectralmente adjacentes, de modo denso, às porções tonais da faixa BF. A Figura 18a ilustra o espectrograma original 1800a de um sinal que consiste de três tons. A Figura 18b ilustra um diagrama 1800b do sinal estendido de largura de banda referente ao sinal original da Figura 18a. A abscissa indica o tempo e a ordenada indica a frequência. Em particular, no último tom, podem ser observados problemas potenciais 1810 (linhas indistintas 1810).

Se as relações harmónicas são consideradas pelos métodos conhecidos, isso sempre é realizado com base numa estimativa F0. Nestes casos, o sucesso dos referidos métodos depende, primariamente, da confiança desta estimativa.

Em geral, os métodos conhecidos de extensão de largura de banda resultam em sinais de áudio com uma baixa taxa de bits, mas com baixa qualidade de sinal ou uma boa qualidade de sinal com taxas de bits altas. O objetivo da presente invenção consiste em desenvolver um esquema aperfeiçoado de codificação para sinais de áudio.

Este objetivo é obtido por meio de um codificador de áudio, de acordo com a reivindicação 1, um descodificador de extensão de largura de banda, de acordo com a reivindicação 3 e com a reivindicação 7, e um método, de acordo com as reivindicações 11, 12 e 13.

Uma forma de realização da invenção relaciona-se com um codificador de áudio para proporcionar um sinal de saída que utiliza um sinal de áudio de entrada. O codificador de áudio compreende um gerador de correção, um comparador e uma interface de saída. O gerador de correção está configurado para gerar, no mínimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda. O sinal de alta frequência de extensão de largura de banda compreende uma banda de alta frequência, onde a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, está baseada numa banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada. Diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda compreendem diferentes frequências, dentro de bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de largura de banda. 0 comparador está configurado para calcular uma pluralidade de parâmetros de comparação. Um parâmetro de comparação é calculado com base numa comparação do sinal de áudio de entrada e do sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda. Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, é calculado com base numa frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda. Ademais, o comparador é configurado para determinar um parâmetro de comparação proveniente da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido.

Assim, por exemplo, o comparador pode ser configurado para determinar o parâmetro de comparação entre a pluralidade dos parâmetros de comparação que melhor atende um critério pré-definido . A interface de saída está configurada para fornecer o sinal de saída para transmissão ou armazenamento. 0 sinal de saída compreende uma indicação de parâmetro com base numa frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado.

Assim, o sinal de saída pode compreender o parâmetro de comparação selecionado que indica a frequência desviada ideal.

Noutra forma de realização da invenção, de acordo com a reivindicação independente 3, é divulgado um descodificador de extensão de largura de banda para fornecer um sinal estendido de largura de banda, com base num sinal de áudio de entrada e num sinal de parâmetro. 0 sinal de parâmetro compreende uma indicação de uma frequência desviada e uma indicação de um parâmetro de densidade de potência. 0 descodificador de extensão de largura de banda compreende um gerador de correção, um combinador e uma interface de saída. 0 gerador de correção está configurado para gerar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda que compreende uma banda de alta frequência. A banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, é gerada com base num ou mais deslocamentos de frequência, de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada. Os deslocamentos de frequência baseiam-se na frequência desviada.

Ademais, o gerador de correção está configurado para ser capaz de amplificar ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda por meio de um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência, respetivamente. 0 combinador está configurado para combinar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda. 0 combinador está ainda configurado para ignorar uma parte da banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, em que a parte ignorada da banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda compreende frequências inferiores a uma frequência de corte superior do sinal de áudio de entrada. A interface de sarda está configurada para fornecer o sinal de áudio estendido de largura de banda.

Numa forma de realização adicional da invenção é divulgado um descodificador de extensão da largura de banda para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda com base num sinal de áudio de entrada. 0 descodificador de extensão de largura de banda compreende um gerador de correção, um comparador, um combinador e uma interface de sarda. 0 gerador de correção está configurado para gerar, no minimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda que compreende uma banda de alta frequência, com base no sinal de áudio de entrada, onde uma frequência de corte mais baixa, da banda de alta frequência, de um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda, é mais baixa que uma frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada. Diferentes sinais gerados de alta frequência de extensão de largura de banda compreendem diferentes frequências dentro das respetivas bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda. 0 comparador está configurado para calcular uma pluralidade de parâmetros de comparação. Um parâmetro de comparação é calculado com base numa comparação do sinal de áudio de entrada e num sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda.

Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, é calculado com base numa frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda. Para além disso, o comparador está configurado para determinar um parâmetro de comparação proveniente da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido.

Assim, por exemplo, o comparador está configurado para determinar o parâmetro de comparação entre a pluralidade de parâmetros de comparação que melhor atende um critério pré-definido . 0 combinador está configurado para combinar o sinal de áudio de entrada e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda, onde o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, utilizado para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda, está baseado numa frequência desviada referente a um parâmetro de comparação determinado. A interface de saída está configurada para fornecer o sinal de áudio estendido de largura de banda.

As realizações, de acordo com a presente invenção, estão baseadas na ideia central de que um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, que também é denominado correção, pode ser gerado e comparado a um sinal de áudio de entrada original. Por meio do uso de uma frequência desviada diferente de sinal de alta frequência de extensão de largura de banda ou de vários sinais de alta frequência de extensão de largura de banda, com diferentes frequências desviadas, pode ser calculada uma pluralidade de parâmetros de comparação referentes a diferentes frequências desviadas. Os parâmetros de comparação podem estar relacionados a uma quantidade associada à qualidade de áudio. Portanto, pode ser determinado um parâmetro de comparação garantindo-se a compatibilidade do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada, e como uma consequência que realiza o aperfeiçoamento da qualidade de áudio. A taxa de bits para transmissão ou armazenamento do sinal de áudio codificado pode ser reduzida por meio do uso de uma indicação de parâmetro, com base na frequência desviada, referente ao parâmetro de comparação determinado para uma reconstrução da banda de alta frequência do sinal de áudio de entrada original. Neste modo, somente uma porção de baixa frequência do sinal de áudio de entrada e da indicação de parâmetro deve ser armazenada ou transmitida.

Os termos parâmetro de comparação, frequência do crossover e indicação de parâmetro serão definidos adiante.

Algumas das realizações, de acordo com a invenção, referem-se a um comparador que utiliza uma correlação cruzada para comparação do sinal de áudio de entrada e do sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda para calcular o parâmetro de comparação.

Algumas das realizações adicionais, de acordo com a invenção, referem-se a um gerador de correção, que gera o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda no domínio de tempo, com base numa modulação de banda de lado único.

Uma vantagem das realizações preferidas da invenção é a de divulgar um esquema de codificação aperfeiçoado para sinais de áudio, que permite aumentar a qualidade de áudio e/ou reduzir a taxa de bits para transmissão ou armazenamento.

As realizações, de acordo com a invenção, serão detalhadas de modo subsequente, em relação aos desenhos anexados, nos quais: A Figura 1 é um diagrama de blocos de um codificador de áudio; A Figura 2 é uma ilustração esquemática de uma geração de sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, uma comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda e uma adaptação de potência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda; A Figura 3 é uma ilustração esquemática da geração do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, uma comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e uma adaptação de potência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda; A Figura 4 é um diagrama de blocos de um codificador de extensão de largura de banda; A Figura 5 é um diagrama de blocos de um descodif icador de extensão de largura de banda; A Figura 6 é um diagrama de blocos de um descodif icador de extensão de largura de banda; A Figura 7 é um fluxograma de um método para fornecer um sinal de saída com base num sinal de áudio de entrada; A Figura 8 é um fluxograma de um método para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda; A Figura 9 é um fluxograma de um método para fornecer um sinal de saída com base num sinal de áudio de entrada; A Figura 10 é um fluxograma de um método para calcular um parâmetro de comparação; A Figura 11 é uma ilustração esquemática de uma interpolação da frequência desviada; A Figura 12 é um diagrama de blocos de um descodif icador de extensão de largura de banda; A Figura 13 é um fluxograma de um método para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda; A Figura 14 é um diagrama de blocos de um método para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda; A Figura 15 é um diagrama de blocos de um codificador de extensão de largura de banda; A Figura 16a é uma espectrograma de três tons que utiliza uma frequência variável do crossover; A Figura 16b é uma espectrograma do sinal de áudio original de três tons; A Figura 17 é um diagrama de espectro de potência de um sinal de áudio original, um sinal de áudio estendido de largura de banda que utiliza uma frequência constante do crossover e um sinal de áudio estendido de largura de banda que usa uma frequência variável do crossover; A Figura 18a é um espectrograma de três tons que utilizada um método de extensão de largura de banda conhecido; e A Figura 18b é um espectrograma do sinal de áudio original de três tons.

Em seguida, os mesmos números de referência são parcialmente utilizados para objetivos e unidades funcionais que contam com as mesmas ou com propriedades funcionais semelhantes, bem como a respetiva descrição em relação a uma figura também será aplicável a outras figuras, para reduzir a redundância na descrição das configurações. A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um codificador de áudio 100 para fornecer um sinal de sarda 132, de acordo com uma realização da invenção, usando um sinal de áudio de entrada 102. O sinal de áudio de sarda é adequado para uma extensão de largura de banda num descodificador. Portanto, o codificador de áudio também é denominado codificador de extensão de largura de banda. O codificador de extensão de largura de banda 100 compreende um gerador de correção 110, um comparador 12 0 e uma interface de sarda 130. O gerador de correção 110 está conectado a um comparador 120 e o comparador 120 está conectado a uma interface de sarda 130. O gerador de correção 110 gera, no minimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112. Um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 compreende uma banda de alta frequência, onde a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, está baseada numa banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102. Se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112, os diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112 compreenderão diferentes frequências dentro das respetivas bandas de alta frequência. O comparador 120 calcula uma pluralidade de parâmetros de comparação. Um parâmetro de comparação é calculado com base numa comparação de sinal de áudio de entrada 102 e num sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112. Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, é calculado com base numa frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada 102 e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112. Adicionalmente, o comparador 120 determina um parâmetro de comparação a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido . A interface de sarda 130 fornece o sinal de sarda 132 para transmissão ou armazenamento. O sinal de sarda 132 compreende uma indicação de parâmetro com base numa frequência desviada referente a um parâmetro de comparação determinado.

Por meio do cálculo de uma pluralidade de parâmetros de comparação para frequências desviadas diferentes, pode ser encontrado um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, que se adapta bem ao sinal de áudio original 102. Isso pode ser feito por meio da geração de uma pluralidade de sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112, cada um com uma frequência desviada diferente, ou por meio da geração de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e deslocamento da banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 por meio de frequências desviadas diferentes. Também é possivel uma combinação de geração de uma pluralidade de sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112 com frequências desviadas diferentes e deslocamento da banda de alta frequência destas por outras frequências desviadas diferentes. Por exemplo, cinco sinais diferentes de alta frequência de extensão de largura de banda 112 são gerados e cada um é deslocado cinco vezes por meio de um desvio constante de frequência. A Figura 2 ilustra uma ilustração esquemática 200 de uma geração de sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, uma comparação de sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e do sinal de áudio de entrada e uma adaptação opcional de potência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, para o caso de que apenas um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda seja gerado e deslocado por diferentes frequências desviadas. O primeiro diagrama esquemático "potência comparada à frequência" 210 ilustra, esquematicamente, um sinal de áudio de entrada 102. Com base neste sinal de áudio de entrada 102, o gerador de correção 110 pode gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, por exemplo, por meio do deslocamento 222 de uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 para frequências mais altas (conforme indicado pelo número de referência). Por exemplo, a banda de baixa frequência é deslocada por uma frequência igual a uma frequência do crossover do codificador central, não ilustrado na Figura 1, que pode ser uma parte do codificador de extensão de largura de banda 100 ou outra frequência pré-definida. O sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112 pode, em seguida, ser deslocado por frequências desviadas diferentes 232 e, para cada frequência desviada 232 (conforme indicado pelo número de referência 230), pode ser calculado um parâmetro de comparação através do comparador 120. A frequência desviada 232 pode ser, por exemplo, definida em relação a uma frequência do crossover de um codificador central, relativa à outra frequência específica ou pode ser definida como um valor absoluto de frequência.

Em seguida, o comparador 120 determina um parâmetro de comparação, que atende o critério pré-definido. Neste modo, pode ser determinado um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 com uma frequência desviada 242 referente a um parâmetro de comparação determinado (conforme ilustrado no número de referência 240).

De modo adicional, também pode ser determinado um parâmetro de densidade de potência 252 (conforme indicado pelo número de referência 250) . O parâmetro de densidade de potência 252 pode indicar uma razão da banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, com a frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado e a banda de frequência referente ao sinal de áudio de entrada. Por exemplo, a razão pode ser relativa à proporção de densidade de potência, uma razão de potência ou outra razão de uma quantidade relativa à densidade de potência de uma banda de frequência.

Alternativamente, a Figura 3 apresenta uma ilustração esquemática 300 de uma geração de sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, uma comparação de sinais gerados de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada e uma adaptação opcional de potência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda para o caso de que seja gerada uma pluralidade de sinais de alta frequência de extensão de largura de banda, com diferentes frequências desviadas.

Diferentemente da sequência ilustrada na Figura 2, o gerador de correção 110 gera uma pluralidade de sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112 com frequências desviadas diferentes 232 (conforme indicado pelo número de referência 320). Novamente, isso pode ser realizado por meio de um deslocamento de frequência 222 de uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 para frequências mais altas. A banda de baixa frequência, do sinal de áudio de entrada 102, pode ser deslocada por meio de uma frequência constante acrescida da frequência desviada individual 232 de cada sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112. A frequência constante pode ser igual à frequência do crossover do codificador central ou de outra frequência especifica.

Assim, é possivel calcular um parâmetro de comparação, para cada sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112, e o parâmetro de comparação, que atende o critério pré-definido, pode ser determinado 240 por meio do comparador 120. O parâmetro de densidade de potência pode ser determinado 250 conforme descrito anteriormente.

Os conceitos ilustrados nas Figuras 2 e 3 também podem ser combinados. A comparação do sinal de áudio de entrada 102 e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112 pode ser realizada por meio de uma correlação cruzada dos dois sinais. Neste caso, um parâmetro de comparação pode, por exemplo, ser o resultado de uma correlação cruzada para uma frequência desviada especifica entre o sinal de áudio de entrada 102 e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112. A indicação de parâmetro do sinal de saida 132 pode ser a própria frequência desviada, uma frequência desviada quantificada ou outra quantidade com base na frequência desviada. A taxa de bits para transmissão ou armazenamento poderá ser assim reduzida através da transmissão ou armazenamento, unicamente, da indicação de parâmetro, em vez da banda de alta frequência do sinal de áudio de entrada 102. Através da escolha do parâmetro, com base na frequência desviada referente a um parâmetro de comparação que atende um critério pré-definido, isso pode resultar numa melhor qualidade de áudio que a decodificação apenas do sinal de áudio de banda limitada.

Um critério pré-definido pode ser o para determinar um parâmetro de comparação da pluralidade dos parâmetros de comparação que indicam, por exemplo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 com uma frequência desviada respetiva, que combina o sinal de áudio de entrada 102 melhor que 70% dos sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112 com outras frequências desviadas, indicando um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 com uma frequência desviada correspondente, sendo uma das três melhores combinações para o sinal de áudio de entrada 102 ou indicando um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 de melhor combinação com uma frequência desviada respetiva. Isto no caso onde é gerada uma pluralidade de sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112, com frequências desviadas diferentes, assim como para o caso onde somente é gerado um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 e deslocado por frequências desviadas diferentes ou uma combinação destes dois casos.

Um parâmetro de comparação pode ser o resultado de uma correlação cruzada ou de outra quantidade que indica o quanto elevado é o grau de combinação sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, com uma frequência desviada especifica, com o sinal de áudio de entrada 102. O codificador de extensão de largura de banda 100 pode compreender um codificador central para codificação de uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102. Este codificador central pode compreender uma frequência do crossover que pode referir-se a uma frequência de corte mais alta da banda de baixa frequência codificada do sinal de áudio de entrada 102. A frequência do crossover do codificador central pode ser constante ou variável durante o tempo. Implementar uma frequência do crossover variável pode aumentar a complexidade do codificador central, mas também pode aumentar a flexibilidade para codificação. O processo ilustrado na Figura 2 e/ou na Figura 3 pode ser repetido para bandas de frequência mais altas ou para correções. Por exemplo, a banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 compreende um a frequência de corte mais alta de 4 kHz. Portanto, se a banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 for deslocada, por meio da frequência de corte mais alta da banda de baixa frequência, para gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 compreende uma banda de alta frequência com uma frequência de corte mais baixa que 4 kHz e uma frequência de corte mais alta que 8 kHz. O processo pode ser repetido por meio do deslocamento de uma banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 por duas vezes a frequência de corte mais alta da banda de baixa frequência. Assim, o novo sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112 compreende uma banda de alta frequência com uma frequência de corte mais baixa que 8 kHz e uma frequência de corte mais alta que 12 kHz. Isso pode ser repetido até que a frequência mais alta desejada seja atingida.

Alternativamente, isso também pode ser efetuado através da geração de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda com uma pluralidade de diferentes bandas de alta frequência.

Conforme ilustrado neste exemplo, a largura de banda da banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada e a largura de banda da banda de alta frequência de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda podem ser as mesmas. Alternativamente, a banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada pode ser propagada e deslocada para gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda.

Determinar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, com uma frequência desviada 232 referente a um parâmetro de comparação determinado, pode deixar uma lacuna entre a banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102 e a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, conforme a frequência desviada 242. Esta lacuna pode ser preenchida através da geração de porções de frequência que se adaptam a esta lacuna que contém, por exemplo, ruido limitado de banda. Alternativamente, a lacuna pode ser deixada vazia, uma vez que a qualidade de áudio não deve sofrer dramaticamente. A Figura 4 ilustra um diagrama de blocos de um codificador de extensão de largura de banda 400 para fornecer um sinal de sarda 132 usando um sinal de áudio de entrada 102, de acordo com uma realização da invenção. O codificador de extensão de largura de banda 400 compreende um gerador de correção 110, um comparador 120, uma interface de saida 130, um codificador central 410, um filtro de passa-faixas 420 e uma unidade de extração de parâmetro 430. O codificador central 410 está conectado a uma interface de saida 130 e ao gerador de correção 110, o gerador de correção 110 está conectado ao comparador 120, o comparador 120 está conectado a uma unidade de extração de parâmetro 430, a unidade de extração de parâmetro 430 está conectada a uma interface de saida 130 e o filtro de passa-faixas 420 está conectado ao comparador 120. 0 gerador de correção 110 pode ser considerado como um modulador para a geração do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, com base no sinal de áudio de entrada 102. O comparador 120 pode realizar a comparação do sinal de áudio de entrada 102 filtrado por meio do filtro passa-faixas 420 e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112 por meio de uma correlação cruzada destes. A determinação do parâmetro de comparação, que atende o critério pré-definido, também pode se denominada estimativa de latência. A interface de sarda 130 também pode incluir uma funcionalidade do formatador do fluxo de bits e pode compreender um combinador para a combinação de um sinal de baixa frequência fornecido pelo codificador central 410 e um sinal de parâmetro 432 que compreende a indicação de parâmetro com base na frequência desviada provida pela unidade de extração de parâmetro 430. Para além disso, a interface de saida 130 pode compreender um codificador de entropia ou um codificador diferencial para reduzir a taxa de bits do sinal de saida 132. O combinador e o codificador de entropia ou diferencial pode ser parte da interface de saida 130, conforme ilustrado neste exemplo ou podem ser unidades independentes. O sinal de áudio 102 pode ser dividido numa parte de baixa frequência e uma parte de alta frequência. Isso pode ser realizado por meio de um filtro passa-baixas do codificador central 410 e o filtro passa-faixas 420. O filtro passa-baixas pode ser parte do codificador central 410 ou um filtro passa-baixas independente, conectado a um codificador central 410. A parte de baixa frequência é processada por um codificador central 410, que pode ser um codificador de áudio, por exemplo, conforme o padrão MPEG 1/2 Layer 3 "MP3" ou MPEG 4 AAC ou um codificador de voz. A parte de baixa frequência pode ser deslocada por meio de um valor fixado, por exemplo, por meio de uma modulação de lado de banda ou por uma Transformada Rápida de Fourier (FFT) no dominio de frequência, assim ela é localizada acima da região de baixa frequência original, na área determinada da correção respetiva. De modo opcional, a parte de baixa frequência pode ser obtida diretamente a partir do sinal de entrada 102. Isso pode ser realizado por meio de um filtro passa-baixas independente, conectado a um gerador de correção 110.

Em intervalos regulares de tempo, a correlação cruzada entre os espectros de amplitude das seções de sinal janelado, entre a parte original de alta frequência (do sinal de áudio de entrada) e da parte obtida de alta frequência (o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda), pode ser calculada. Neste modo, pode ser determinada a latência (a frequência desviada) para a correlação máxima. Esta latência pode ter o significado de um fator de correção, em termo da modulação original de banda de lado único, ou seja, a modulação de banda de lado único pode ser adicionalmente corrigida pela latência para maximizar a correlação cruzada, ou seja, a frequência desviada, que também é denominada latência, referente ao parâmetro de comparação que atende o critério pré-definido, pode ser determinada, onde o parâmetro de comparação corresponde à correlação cruzada, e o critério pré-definido pode encontrar a correlação máxima.

Adicionalmente, podem ser determinadas as razões dos valores absolutos dos espectros de amplitude. Assim, podem ser derivadas por qual fator obtido o sinal de alta frequência deve ser atenuado ou amplificado. Assim, um parâmetro de densidade de potência pode ser determinado, indicando uma razão de potência, as densidades de potência, os valores absolutos dos espectros de amplitude ou outro valor relativo a uma razão de densidade de potência entre a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 e uma banda de frequência referente ao sinal original de áudio de entrada 102. Isso pode ser realizado por meio de um comparador de densidade de potência, que pode ser parte da unidade de extração de parâmetro 430, como no exemplo ilustrado ou uma unidade independente. Para determinar o parâmetro de densidade de potência, por exemplo, o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, que foi gerado por meio do deslocamento da banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102, por uma frequência constante ou pelo sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112 referente a um parâmetro de comparação determinado ou a outro sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 112, pode ser utilizado. Uma banda de frequência respetiva, neste caso, significa, por exemplo, uma banda de frequência com a mesma faixa de frequência. Por exemplo, se a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda compreende frequências de 4 kHz a 8kHz, então, a banda de frequência respetiva do sinal de áudio de entrada compreende também a faixa de 4 kHz a 8 kHz.

Os fatores de correção obtidos (frequência desviada, parâmetro de densidade de potência) referentes à latência e referentes ao valor absoluto da amplitude podem ser interpolados durante o tempo. Noutras palavras, um parâmetro determinado para uma seção de sinal limitado (para um período de tempo), pode ser interpolado para cada fase de tempo da seção de sinal.

Este sinal (sinal de parâmetro) de modulação (controle), ou sua representação parametrizada, pode ser armazenado ou transmitido para um descodificador, ou seja, o sinal de parâmetro 432 pode ser combinado com a banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada 102, processada pelo codificador central 410 para obter o sinal de saída 132, que poderá ser armazenado ou transmitido a um descodificador.

Adicionalmente, podem ser determinados outros parâmetros para adaptar, por exemplo, um nível de ruído e/ou a tonalidade. Isso pode ser realizado pela unidade de extração de parâmetro 430. Os parâmetros extras podem ser adicionados ao sinal de parâmetro 432 . O exemplo apresentado na Figura 4 ilustra um cálculo do lado codificador de uma modulação variável de tempo. A modulação variável de tempo, neste caso, refere-se aos sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 112, com frequências desviadas diferentes. A frequência desviada, referente ao parâmetro de comparação determinado, que atende o critério pré-definido, pode variar com o tempo. A Figura 5 ilustra um diagrama de blocos de um descodificador de extensão de largura de banda 500 para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda 532, com base num sinal de áudio de entrada 502 e um sinal de parâmetro 504, de acordo com uma realização da invenção. O sinal de parâmetro 504 compreende uma indicação de uma frequência desviada e uma indicação de um parâmetro de densidade de potência. O descodificador de extensão de largura de banda 500 compreende um gerador de correção 510, um combinador 520 e uma interface de saída 530. O gerador de correção 510 está conectado a um combinador 520 e o combinador 520 está conectado a uma interface de saída 530. O gerador de correção 510 gera um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 que compreende uma banda de alta frequência com base no sinal de áudio de entrada 502. A banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512, é gerada com base num deslocamento de frequência de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada 502, onde o deslocamento de frequência está baseado na frequência desviada.

Mais ainda, o gerador de correção 510 amplifica ou atenua a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 por meio de um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência. O combinador 520 combina o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 e o sinal de áudio de entrada 502 para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda 532 e a interface de sarda 530 provê o sinal de áudio estendido de largura de banda 532.

Gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 112, com base na frequência desviada, pode permitir uma continuação melhorada da faixa de frequência do sinal de áudio de entrada, na região de alta frequência, por exemplo, se a frequência desviada for determinada conforme anteriormente descrito. Isso pode aumentar a qualidade de áudio do sinal de áudio estendido de largura de banda 532.

Adicionalmente, a densidade de potência da continuação de alta frequência do sinal de áudio de entrada 502 pode ser realizada de modo bastante eficiente por meio da amplificação ou atenuação da banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512, por meio do parâmetro de densidade de potência. Neste modo, pode não ser necessária uma normalização. O gerador de correção 510 pode gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 por meio do deslocamento da banda de frequência do sinal de áudio de entrada 512, por meio de uma frequência constante acrescida da frequência desviada. Se a frequência desviada indica um deslocamento de frequência para frequências mais baixas, o combinador pode ignorar uma parte da banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 que compreende frequências mais baixas que a frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada 502 . O gerador de correção 510 pode gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 no mesmo dominio de tempo ou no dominio de frequência. No dominio de tempo, o gerador de correção 510 pode gerar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 com base numa modulação de banda de lado único .

Adicionalmente, a interface de saida pode amplificar o sinal de sarda antes de o fornecer. A Figura 6 ilustra um diagrama de blocos de um descodificador de extensão de largura de banda 600 para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda 532 com base num sinal de áudio de entrada 502 e um sinal de parâmetro 504, de acordo com uma realização da invenção. O descodificador de extensão de largura de banda 600 compreende um gerador de correção 510, um combinador 520, uma interface de saida 530, um descodificador central 610 e uma unidade de extração de parâmetro 620. O decodificar central 610 está conectado a um gerador de correção 510 e ao combinador 520, a unidade de extração de parâmetro 620 está conectada ao gerador de correção 510 e à interface de saida 530, o gerador de correção 510 está conectado a um combinador 520 e o combinador 520 está conectado a uma interface de saida 530. O descodificador central 610 pode decodificar o fluxo de bits recebidos 602 e fornecer o sinal de áudio de entrada 502 para o gerador de correção 510 e para o combinador 520. O sinal de áudio de entrada 502 pode compreender uma freguência de corte mais alta, igual a uma frequência do crossover do descodificador central 610. Esta frequência do crossover pode ser constante ou variável com o tempo. Variável com o tempo significa, por exemplo, variável para diferentes intervalos de tempo, mas constante para um intervalo de tempo ou período de tempo. A unidade de extração de parâmetro 620 pode separar o sinal de parâmetro 504 do fluxo de bits recebidos 602 e fornecê-lo para o gerador de correção 510. Adicionalmente, o sinal de parâmetro 504 ou um ruído extraído e/ou tonalidade de parâmetro pode ser fornecido para a interface de saída 530. O gerador de correção 510 pode modular o sinal de áudio de entrada 502, com base na frequência desviada, para obter o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 e pode amplificar ou atenuar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512, com base no parâmetro de densidade de potência compreendido no sinal de parâmetro 504. Este sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 512 é fornecido para o combinador 530, ou seja, o gerador de correção 510 pode modular o sinal de áudio de entrada 502 com base na frequência desviada e no parâmetro de densidade de potência para obter um sinal de alta frequência. Isso pode ser realizado, por exemplo, no dominio de tempo por meio de uma modulação de banda de lado único 634 com uma interpolação e/ou filtragem 632 para cada etapa de tempo. 0 combinador 520 combina o sinal de áudio de entrada 502 e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 512 para obter o sinal de áudio de extensão de largura de banda 532 . A interface de saida 530 provê o sinal de áudio estendido de largura de banda 532 e pode, adicionalmente, compreender uma unidade de correção. A unidade de correção pode realizar uma correção de tonalidade e/ou uma correção de ruido com base nos parâmetros fornecidos pela unidade de extração de parâmetro 620. A unidade de correção pode ser parte da interface de saida 530, conforme ilustrado na Figura 6 ou pode ser uma unidade independente. A unidade de correção também pode ser organizada entre o gerador de correção 510 e o combinador 520. Neste modo, a unidade de correção somente pode corrigir a tonalidade e/ou ruido do sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 512. Uma correção de tonalidade ou de ruido do sinal de áudio de entrada 512 não é necessária, uma vez que o sinal de áudio de entrada 502 refere-se ao sinal de áudio original.

Resumido brevemente, o descodificador de extensão de largura de banda 600 pode sintetizar e, de modo espectral, formar um sinal de alta frequência fora de um sinal de saida do descodif icador de áudio ou descodificador central (o sinal de áudio de entrada) por meio da função de modulação transmitida. A função de modulação transmitida, por exemplo, significa uma função de modulação com base na frequência desviada e no parâmetro de densidade de potência. Em seguida, o sinal de alta frequência e o sinal de baixa frequência podem ser combinados e podem ser aplicados parâmetros adicionais para adaptação do nivel de ruido e de tonalidade. A Figura 7 ilustra um fluxograma de um método 700 para fornecer um sinal de saida com base num sinal de áudio de entrada, de acordo com uma realização da invenção. O método compreende a geração 710 de, no minimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, calcular 720 uma pluralidade de parâmetros de comparação, determinar 730 um parâmetro de comparação proveniente da pluralidade de parâmetros de comparação e fornecer 740 o sinal de saida para transmissão ou armazenamento .

Um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda compreende uma banda de alta frequência. A banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, está baseada numa banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada. Sinais diferentes de alta frequência de extensão de largura de banda compreendem frequências diferentes dentro das respetivas bandas de alta frequência, se forem gerados sinais diferentes de alta frequência de extensão de largura de banda.

Um parâmetro de comparação é calculado com base numa comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda. Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, é calculado com base numa frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda. 0 parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido . 0 sinal de sarda compreende uma indicação de parâmetro com base numa frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado. A Figura 8 ilustra um fluxograma de um método 800 para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda, com base num sinal de áudio de entrada e um sinal de parâmetro, de acordo com uma realização da invenção. O sinal de parâmetro compreende uma indicação de uma frequência desviada e uma indicação de um parâmetro de densidade de potência. O método compreende a geração 810 de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, amplificação 820 ou atenuação de banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, combinação 830 do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda e fornecer 840 o sinal de áudio estendido de largura de banda. O sinal de alta frequência de extensão de largura de banda compreende uma banda de alta frequência. A banda de alta

frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, é gerada 810 com base num deslocamento de frequência de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada. O deslocamento de frequência é baseado na frequência desviada. A banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, é amplificada 820 ou atenuada por meio de um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor recíproco do parâmetro de densidade de potência. A Figura 9 ilustra um fluxograma de um método 900 para fornecer e o sinal de saída com base num sinal de áudio de entrada, de acordo com uma realização da invenção. Ele ilustra uma possibilidade para a sequência do algoritmo no codificador. Ele também pode ser formal e matematicamente descrito a seguir. Os sinais em tempo real podem ser indicados por meio de letras latinas minúsculas, sinais da transformada de Hilbert com correspondentes sinais gregos e sinais da transformada de Fourier com letras latinas maiúsculas ou suas alternativas gregas. O sinal de entrada pode ser denominado f (η), o sinal de saída o (n) . fHFk = f*filtBFt', 1 <k<kmíaí indica a transformada de Fourier, j indica o número imaginário e a transformada de Hilbert H(.) geralmente é definida: <p(m}K(í{n» ~ - sgn{<»} · com F(jm) :··-·-·· ;F(f(n)) xOver [crossover] pode ser a frequência de corte do codificador central, neN pode indicar um tempo. kmax>keN pode indicar a extensão ou correção k-th. oq descreve um limite de banda de bandas percetuais relativas ao xOver, por exemplo, de acordo com Bark ou a escala ERB. Alternativamente, oq pode, por exemplo, aumentar linearmente, ou seja, oq+i-oq ξ constante. A transformada de Hilbert também pode ser calculada, de modo computacionalmente eficiente, por meio de filtragem do sinal com um filtro de passa-baixas modulado.

Primeiramente, pode ser gerada uma função de modulador analítico 902 com as frequências de modulação oq e os resultantes aumentos de fase

com o aumento de tempo

(Fs indica a taxa de amostragem). Isso pode ser matematicamente descrito nas seguintes fórmulas:

A soma somente pode ser substituída por n, se yk for independente de n. O sinal de áudio de entrada 102 ou sinal de áudio real f pode ser filtrado por passa-faixas para uma largura de banda de og+i-og que pode ser expressa por: fLF ~f*filtLf

Neste caso, cada correção compreenderá a mesma largura de banda.

Alternativamente, o sinal de áudio de entrada f 102 pode ser filtrado por passa-faixas para larguras de banda de ak com diferentes larguras de banda, que podem ser descritas por: ξ .. ss f * £/f;,

Em seguida, as áreas do sinal original podem ser determinadas, que devem ser reconstruídas por este método. Estas regiões limitadas de banda podem ser indicadas como: f... "" f * ft/f.,, ;1 < k < k. e estão localizadas em intervalos (ak, ak+i) . A modulação dos sinais de entrada filtrados por passa-baixas 904 pode ser realizada no domínio de frequência ou no domínio de tempo.

No domínio de frequência, os sinais de entrada pode ser primeiramente janelados, o que pode ser descrito por:

onde NFFT é o número de bins da transformada rápida de Fourier (por exemplo, 512 bins), ξ é o número de janela e win(.) é uma função de janela. As janelas ou períodos de tempo podem compreender uma sobreposição temporária. Por exemplo, a fórmula dada acima descreve uma sobreposição temporária de metade de uma janela. Assim, NeN bloqueia o sinal original e com ele conectou quantos espectros de amplitude Fç(ω) com ξ < N quantos valores absolutos da transformada de Fourier fk .-I v * NFFT j descreve o índice de limite de banda k na transformada de Fourier.

Em seguida, o sinal é modulado no domínio de frequência, por meio do deslocamento de bins de FFT (bins da transformada rápida de Fourier). A transformada de Hilbert implícita não é necessária aqui, mas faz uma descrição formal igual das seguintes etapas possíveis: Ψδ {ω + fK)'.-Fs {ω)'( Φξ (ω)Fs (m) para ω ú 0 e Φ <(o))ψ ·:(φ) λ? 0 vbv < 0

No domínio de tempo, primeiramente é realizada uma transformada de Hilbert 906 do sinal de áudio de entrada f 102 para gerar um sinal analítico 908. f b ÍHtí} e 1% ™ ί;·. em seguida, o sinal analítico é modulado em banda de lado único 710, com um modulador μ(η) 902:

OU y/ín)~ ψίΡ(η)' μ(η)

Neste modo, o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, que também é denominado sinal modulado 910, pode ser gerado. A seguir, é realizada uma limitação (também possível com sobreposição) do sinal de entrada 912 e do sinal estendido 914 e uma transformada de Fourier 916:

onde NFFT é, novamente, o número de bins da transformada rápida de Fourier (por exemplo, 256, 512, 1024 bins ou outro número entre 2 e 2 ), ξ e o numero de janela e win (.) e uma função de janela. Assim, os blocos NeN 914 são criados fora do sinal original e em relação aos espectros de amplitude Φξ (ω), Ψξ (ω) com ξ < Ν como valores absolutos da transformada de Fourier 916. fk :=[yk-NFFT\ podem descrever o Índice do limite de banda k na transformada de Fourier. 0 processo, no dominio de tempo, é ilustrado na Figura 9. A próxima etapa é o cálculo 720 da correlação cruzada Rç,k (o parâmetro de comparação pode ser igual ao resultado da correlação cruzada) dos espectros parciais de amplitude do sinal original e do estendido, que podem ser matematicamente expressos por:

com

Φ\&amp;}}M Ψ : '$S 0'·? ff> < 0; ^ A A δ pode indicar a latência máxima (a máxima frequência desviada) para a qual uma correlação cruzada é calculada. Se a correlação cruzada deve ser calculada com um desvio, ou seja, pequenas latências e, portanto, grandes sobreposições devem ser preferidas, então β=0 deve ser selecionado. Por outro lado, deve ser compensado que poucos bins de FFT (bins da transformada rápida de Fourier) são sobrepostos para as grandes latências do que para as pequenas latências, então β = 1 deve ser escolhido. Em geral, ΟΕβοΡ pode ser arbitrariamente escolhido. Alternativa ou adicionalmente, 2<éAsÓ pode ser escolhido para selecionar uma região da correlação cruzada, que é um pouco maior que uma correção. Com isso, a região que é considerada pela correlação cruzada pode ser estendida por

nas duas extremidades espectrais da correção particular.

Com base nos referidos resultados da correlação cruzada, a correlação cruzada máxima 730 *-......................... e a latência dç,k da correlação máxima podem ser determinadas.

Adicionalmente, as razões 920 de energias ou potências nas correções podem ser determinadas pelos espectros de densidade de potência:

Se um máximo claro não puder ser determinado 924, a latência é colocada de volta a 0 (conforme ilustrado no número de referência 922) . De outro modo, a latência estimada 918 pode ser a latência referente à correlação cruzada máxima. Para tanto, pode ser determinado um critério de limite adequado dçík > τ com i a ser selecionado. De modo alternativo, pode ser observada a curvatura ou o nivelamento espectral (SFN) da correlação cruzada por exemplo:

ou

com

As latências dç,k e os parâmetros de densidade de potência ζξ,^ podem ser interpolados 926 para obter um valor para cada fase de tempo: c^(n)interpío fe);4(^) - interpCd,.)

Assim modificada, a amplitude modulada e a função de modulação geral de frequência modulada podem ser geradas:

Esta função de modulação geral ou os parâmetros da função de modulação geral podem ser fornecidos 740 com o sinal de saída para armazenamento ou transmissão.

Adicionalmente, podem ser determinados parâmetros adicionais para correção de ruído e/ou correção de tonalidade. A modulação no descodificador pode ser realizada por meio de: e adição das modulações parciais k (se houver mais de uma correção). Para esta função de modulação geral pk(n) ou μ(η) ou os parâmetros ζ]<(η) e Xk(n) ou cç,k e dç,k da função de modulação geral podem ser adequadamente codificados, por exemplo, por quantização. De modo opcional, a taxa de amostragem pode ser reduzida e uma histerese pode ser introduzida. O cálculo das latências pode ser omitido, se não houver nenhum sinal tonal, por exemplo, em silêncio, transientes ou ruído. Nestes casos, a latência pode ser estabelecida em zero. A Figura 10 ilustra, em mais detalhes, um exemplo 1000 para determinar a latência.

Para um período de tempo ou janela ξ = ζ 1010, a latência v é estabelecida para menos λ, como valor inicial. Em seguida, é calculada a correlação cruzada 720 Rçík(v) . Se v for menor que A 1030, então v é aumentado 1032 e, em seguida, é calculado o parâmetro de comparação, em termos de correlação cruzada 720. Se v for igual ou maior que A 1030, então a latência referente à correlação cruzada máxima calculada pode ser determinada 730. Se o máximo é claramente identificável 924, a latência determinada é utilizada como parâmetro dç,k 918. Caso contrário, a latência é estabelecida em 0 e utilizada como parâmetro dçík = 922.

Em seguida, todo o processo é repetido 1040 para o próximo período de tempo ξ=ξ+1 1050. As latências determinadas podem ser interpoladas 926 para obter um parâmetro para cada fase de tempo N. O cálculo da pluralidade de parâmetros de comparação, por exemplo, o resultado da correlação cruzada, também pode ser feito em paralelo, se for utilizada uma pluralidade de comparadores. Ademais, o processamento de diferentes periodos de tempo pode ser feito em paralelo, se o hardware necessário estiver disponível, diversas vezes. 0 circuito para calcular a correlação cruzada também pode iniciar em +A e pode ser reduzido a cada circuito até v d a. A Figura 11 ilustra uma ilustração esquemática da interpolação 926 das frequências desviadas de diferentes periodos de tempo, intervalos de tempo ou janelas. A Figura 11a ilustra a interpolação 1100, se os periodos de tempo não se sobrepuserem. A latência dçík é determinada para um periodo de tempo inteiro 1110. O modo mais simples para interpolar um parâmetro, para cada fase de tempo 1120, pode ser considerado estabelecendo-se os parâmetros para todas as fases de tempo 1120 de um periodo de tempo 1110 igual à latência dç,k respetiva. Nos limites de um periodo de tempo, pode ser selecionada a latência de periodo de tempo anterior ou posterior. Por exemplo, os parâmetros Xk(n) a Xk(n+3) são iguais a dç,k, e os parâmetros Xk(n+4) a Xk(n+7) são iguais a dç+iík.

De modo alternativo, as latências dos periodos de tempo 1110 podem ser interpoladas linearmente entre os periodos de tempo. Por exemplo:

De modo adequado, a Figura 11B ilustra um exemplo 1150 para sobreposição de periodos de tempo 1110. Neste caso, uma fase de tempo 1120 está associada a mais de um periodo de tempo 1110. Portanto, mais de uma latência determinada pode ser associada com uma fase de tempo 1120. Assim, as latências determinadas podem ser interpoladas 926 para obter um parâmetro para cada etapa de tempo 1120. Por exemplo, as latências determinadas, referentes a uma fase de tempo 1120, podem ser linearmente interpoladas. Por exemplo, uma interpolação possivel pode ser:

Alternativamente, a interpolação também pode ser realizada, por exemplo, por meio de uma filtragem da mediana. A interpolação pode ser realizada por um meio de interpolação. 0 meio de interpolação pode ser parte da unidade de extração de parâmetro, da interface de saída ou pode ser uma unidade separada.

No lado descodificador, a extensão de largura de banda pode ser realizada por: fiiripztpa (o) · //{*?}

Depois da decodif icação de μ(η) e cpLF (N) , como resultado do codificador central. Adicionalmente, ψ(«) pode ser adaptado com os dos parâmetros anteriormente obtidos provenientes do sinal original para o nível de tonalidade e/ou ruído. 0 cálculo para a função de modulação geral no descodificador é realizado de acordo com uma das seguintes fórmulas:

A parte imaginária do sinal pode ser ignorada:

Em seguida, conforme mencionado anteriormente, pode seguir-se uma correção de tonalidade, por exemplo, por filtragem inversa. A Figura 12 ilustra um diagrama de blocos de um descodificador de extensão de largura de banda 1200 para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda 532, com base num sinal de áudio de entrada 502, de acordo com uma realização da invenção. O descodificador de extensão de largura de banda 1200 compreende um gerador de correção 1210, um comparador 1220, um combinador 1230 e uma interface de sarda 1240. O gerador de correção 1210 está conectado ao comparador 1220, o comparador 1220 está conectado ao combinador 1230 e o combinador 1230 está conectado à interface de sarda 1240. O gerador de correção 1210 gera, no minimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, com base no sinal de áudio de entrada 502, onde uma frequência de corte mais baixa da banda de alta frequência, de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 1212, é mais baixa que uma frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada 502. Diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 1212 compreendem diferentes frequências dentro das bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda 1212. O comparador 1220 calcula uma pluralidade de parâmetros de comparação. Um parâmetro de comparação é calculado com base numa comparação do sinal de áudio de entrada 502 e num sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 1212. Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, é calculado com base numa frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada 502 e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda 1212. Para além disso, o comparador determina um parâmetro de comparação proveniente da pluralidade de parâmetros de comparação, onde o parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido.

Um combinador 1230 combina o sinal de áudio de entrada 502 e o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 1212 para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda 532, onde o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda 1212 está baseado numa frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado. A interface de sarda 1240 provê o sinal de áudio estendido de largura de banda 532.

Em comparação ao descodificador ilustrado na Figura 5, o descodificador descrito 1200 determina a frequência desviada por conta própria. Portanto, não é necessário receber este parâmetro com o sinal de áudio de entrada 502. Neste modo, a taxa de bits para transmissão ou armazenamento de sinais de áudio pode ser adicionalmente reduzida.

Conforme descrito na Figura 1, o gerador de correção 1210 pode gerar uma pluralidade de sinais de alta frequência de extensão de largura de banda com frequências desviadas diferentes ou somente um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, que é deslocado por diferentes frequências desviadas. Novamente, também pode ser utilizada uma combinação destas duas possibilidades. A Figura 13 ilustra um fluxograma de um método 1300 para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda, de acordo com uma realização da invenção. O método 1300 compreende a geração 1310 de, no minimo, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, que calcula 1320 uma pluralidade de parâmetros de comparação, que determina 1330 um parâmetro de comparação a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, que combina 1340 o sinal de áudio de entrada e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e fornecer 1350 o sinal de áudio estendido de largura de banda.

Um sinal estendido de alta frequência de largura de banda compreende uma banda de alta frequência com base no sinal de áudio de entrada. Uma frequência de corte mais baixa, da banda de alta frequência, de um sinal estendido de alta frequência de largura de banda é mais baixa que uma frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada. Diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda compreendem diferentes frequências dentro das respetivas bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda. É calculado um parâmetro de comparação com base na comparação do sinal de áudio de entrada e no sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda. Cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetros de comparação, é calculado com base numa frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda. O parâmetro de comparação determinado atende um critério pré-definido . O sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, que é combinado ao sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio de largura de banda, está baseado numa frequência desviada que corresponde ao parâmetro de comparação determinado. A Figura 14 ilustra um fluxograma de um método 1400 para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda, de acordo com uma realização da invenção.

Depois de receber 1402 um fluxo de bits que compreende o sinal de áudio de entrada, um descodificador central decodifica 1410 o sinal de áudio de entrada. Com base num sinal de áudio de entrada, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda é gerado 1310 e é calculada a pluralidade de parâmetros de comparação, em termos de uma correlação cruzada entre o sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda, com diferentes frequências desviadas 1320. Em seguida, o parâmetro de comparação que atende o critério pré-definido é determinado 1330, que também é denominado estimativa de latência.

Com base na frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado, um modulador pode modular 1420 o sinal de áudio de entrada. Adicionalmente, um parâmetro pode ser extraido 1430 do fluxo de bits recebidos 1402 para adaptar, por exemplo, a densidade de potência do sinal modulado. O sinal modulado é, assim, combinado 1340 com o sinal de áudio de entrada. Adicionalmente, a tonalidade e o ruido do sinal de áudio estendido de largura de banda podem ser corrigidos 1440. Isso também pode ser realizado antes da combinação com o sinal de áudio de entrada. Em seguida, os dados de áudio, em termos do sinal de áudio estendido de largura de banda, são fornecidos 1350, por exemplo, para reprodução acústica.

Neste modo, o cálculo da modulação variável de tempo é realizado no lado descodificador.

Alternativamente, para o modulador modular 1420 o sinal de áudio de entrada, para gerar uma correção, por exemplo, o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda anteriormente gerado pode ser utilizado ou o gerador de correção pode gerar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (correção) com base numa frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado.

Ou seja, se uma baixa taxa de dados é mais importante que uma baixa complexidade do lado descodificador, a determinação da modulação de frequência dos moduladores também pode ser realizada no lado descodificador. Para esse efeito, o algoritmo ilustrado na Figura 9 pode ser executado no descodificador com apenas algumas alterações. Uma vez que o sinal original não está disponível, para o cálculo da correlação cruzada no descodificador, as correlações podem ser calculadas entre o sinal original (sinal de áudio de entrada) e um sinal original deslocado (sinal de áudio de entrada), dentro de uma faixa de sobreposição. Por exemplo, o sinal pode ser deslocado entre zero e ak, por exemplo, ak dividido por 2, ak dividido por 3 ou ak dividido por 4. ak indica, novamente, o limite de banda k-th, por exemplo, oq indica a frequência do crossover do codificador central.

Por exemplo, isso pode acontecer da mesma forma no codificador e no descodificador. No codificador, os parâmetros para formação espectral, correção de ruído e/ou correção de tonalidade podem ser extraídos e transmitidos para o descodificador.

Assim, a Figura 15 ilustra um diagrama de blocos de um codificador de extensão de largura de banda 1500 para fornecer um sinal de saída que utiliza um sinal de áudio de entrada, de acordo com uma realização da invenção. O codificador 1500 refere-se ao codificador ilustrado na Figura 4. Entretanto, o codificador 1500 não provê o sinal de saída 132 com uma indicação de parâmetro, com base na própria frequência desviada. Este apenas pode determinar um parâmetro de densidade de potência e os parâmetros opcionais para correção de tonalidade e para correção de ruído e inclui uma indicação do parâmetro dos referidos parâmetros para o sinal de saída 132. Entretanto, o parâmetro de densidade de potência (e também outros parâmetros, se forem determinados) está determinado com base na frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado.

Por exemplo, o parâmetro de densidade de potência pode indicar uma razão entre o sinal de áudio de entrada 102 e o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda com uma frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado. Portanto, a indicação de parâmetro que está relacionada ao parâmetro de densidade de potência, e opcional aos parâmetros para correção de tonalidade e/ou correção de ruído, está baseada na frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado.

Uma diferença adicional entre o codificador 1500 e codificador ilustrado na Figura 4 é que o gerador de correção 110 gera um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda do mesmo modo que é realizado pelo gerador de correção do descodificador 1400. Neste modo, o codificador 1500 e o descodificador podem obter as mesmas frequências desviadas e, portanto, os parâmetros extraídos pelo codificador 1500 são válidos para as correções geradas pelo descodificador.

Algumas configurações, de acordo com a invenção, referem-se a um dispositivo e a um método para extensão de largura de banda de sinais de áudio, no domínio de tempo, usando-se moduladores variáveis, ou seja, uma correção pode ser gerada com variação de frequência de corte, por exemplo, para cada fase de tempo, cada período de tempo, uma parte de um período de tempo ou para grupos de períodos de tempo. O método descrito para extensão de largura de um sinal de áudio pode ser utilizado no lado codificador e no lado descodificador, bem como somente no lado descodificador. Em oposição aos métodos conhecidos, o novo método descrito pode realizar a denominada extensão harmónica da largura de banda, sem a necessidade de informações exatas sobre a frequência fundamental do sinal de áudio. Ademais, em oposição às denominadas extensões de largura de banda como, por exemplo, ilustradas pelo pedido de solicitação de patente norte-americana provisória "Apparatus and method of harmonic bandwidth extension in audio signals" [Aparelho e método de extensão harmónica de largura de banda em sinais de áudio] de F. Nagel, S. Disch com o número de solicitação US 61/025129, que são realizadas por meio de vocoders de voz, o espectro pode não ser propagado e, portanto, também a densidade pode não ser alterada. Para garantir a harmonia, são exploradas as correlações entre a banda estendida e a base. Esta correlação pode ser calculada no codificador, assim como no descodificador, conforme a demanda de processamento e complexidade de memória, bem como taxa de dados.

Por exemplo, a extensão de largura de banda em si pode ser realizada pelo uso de uma modulação de amplitude (AM) e por um deslocamento de frequência por meio de uma modulação de banda de lado único (SSB), com uma pluralidade de transportadores lentos, adaptativo único e variável de tempo. Pode-se tentar um pós-processamento posterior, em conformidade com os parâmetros adicionais, para aproximar o envelope espectral e o nível de ruído, bem como outras propriedades dos sinais originais. O novo método para transformação de sinais pode evitar os problemas que surgem devido a uma cópia simples ou operação de espelhamento, por meio de uma continuação harmónica correta do espectro, por meio de um crossover de frequência de corte de tempo variável entre a região de baixa frequência (BF) e a alta frequência (AF), bem como entre as seguintes regiões de alta frequência, as denominadas correções. Estas frequências de corte são escolhidas, assim as correções geradas se adaptam a uma varredura harmónica existente, uma vez que ela existe no original da melhor forma possivel. A Figura 16 ilustra um modulador com 3 amplitudes variáveis de tempo e frequências de corte pelas quais podem ser geradas 3 correções, por meio de uma modulação de banda de lado único das bandas de base. A Figura 16a ilustra um diagrama 1600a do espectro do sinal estendido de largura de banda que utiliza frequências de corte de tempo variável 1610. A Figura 16b ilustra um diagrama 1600b do espectro do sinal de áudio de três tons. Em comparação com o espectrograma descrito na Figura 18b, as linhas 1620 são significativamente menos indistintas. A Figura 17 ilustra o efeito por meio de um diagrama 1700 do periodo. O espectro de densidade de potência, dos terceiros tons do sinal de áudio, é ilustrado como original 1710, com uma frequência de corte constante 1720 e com uma frequência de corte variável 1730. Em oposição ao uso da frequência de corte constante 1720, a estrutura harmónica permanece por meio do uso da frequência de corte variável 1730.

Por meio da continuação harmónica do espectro, podem ser evitados os problemas nos pontos de transição entre a banda de base (codificador central) e a banda estendida, e entre as sucessivas correções. Snuma estimativa Fo, como requisito para a função do sistema, os sinais arbitrários podem ser continuados harmónicos, sem a existência de artefatos audiveis, nem tampouco por meio da violação da harmonia ou por eventos sonoros temporários .

Algumas configurações, de acordo com a invenção, referem-se a um método adequado para todas as aplicações de áudio, onde a largura de banda completa não está disponível. Por exemplo, para a transmissão de conteúdo de áudio como, por exemplo, com rádio digital, stream de internet ou em aplicações de comunicação de áudio, pode ser utilizado o método descrito.

Configurações adicionais, de acordo com a invenção, referem-se a um descodificador de extensão de largura de banda para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda, com base num sinal de áudio de entrada e um sinal de parâmetro, onde o sinal de parâmetro compreende uma indicação de uma frequência desviada e uma indicação de um parâmetro de densidade de potência. 0 descodificador de extensão de largura de banda compreende um gerador de correção, um combinador e uma interface de sarda. 0 gerador de correção está configurado para gerar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda que compreende uma banda de alta frequência, onde a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, é gerada com base num deslocamento de frequência de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada, onde o deslocamento de frequência está baseado na frequência desviada, e onde o gerador de correção está configurado para amplificar ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda por meio de um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência. 0 combinador está configurado para combinar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda. A interface de sarda está configurada para fornecer o sinal de áudio estendido de largura de banda.

Algumas configurações adicionais, de acordo com a invenção, referem-se a um descodificador de extensão de largura de banda, conforme descrito anteriormente, onde o gerador de correção está configurado para amplificar ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda por meio de um fator igual ao valor de um parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência, onde uma indicação do parâmetro de densidade de potência está contida pelo sinal de áudio de entrada.

Enquanto esta invenção foi descrita em termos de várias configurações, há alterações, trocas e equivalentes que recaem dentro do escopo desta invenção. Também deve ser observado que há várias formas alternativas de implementar os métodos e composições da presente invenção. Portanto, é esperado que as seguintes reivindicações anexas sejam interpretadas como incluindo todas as referidas alterações, trocas e equivalentes que recaem dentro do verdadeiro espirito e escopo da presente invenção.

Em particular, é enfatizado que, conforme as condições, o esquema inventivo também possa ser implementado em software. A implementação pode ser num meio de armazenamento digital, particularmente um disco flexivel ou um CD com sinais de controlo passíveis de leitura eletrónica, capaz de atuar num sistema de informática programável, para que assim o referido método seja executado. Em geral, a invenção também consiste de um produto de programa para computador com um código de programa armazenado num dispositivo transportador passivel de leitura em máquina para realizar o método inventivo, quando o produto de programa para computador seja executado num computador. De outro modo informado, a invenção pode, assim, também ser considerada como um programa para computador com um código de programa para executar o método, quando o produto de programa para computador seja executado num computador.

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Codificador de áudio (100), (400), (1500) para fornecer um sinal de sarda (132) usando um sinal de áudio de entrada (102), compreendendo: - um gerador de correção (110) configurado para gerar, pelo menos, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (112), em que o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (112) compreende uma banda de alta frequência, onde a banda de alta frequência de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (112) é baseada numa banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada (102) e na qual diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda (112) compreendem diferentes frequências dentro das respetivas bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda (112) ; - um comparador (120) configurado para calcular uma pluralidade de parâmetros de comparação, onde um parâmetro de comparação está calculado com base numa comparação do sinal de áudio de entrada (102) e um sinal gerado de alta frequência de largura de banda (112), em que o comparador (120) está configurado para determinar um parâmetro de comparação, a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, cumprindo esse parâmetro de comparação um determinado critério pré-definido; e - uma interface de sarda (130) configurada para fornecer um sinal de saida (132) para transmissão ou armazenamento, em que o sinal de saida (132) compreende uma indicação de parâmetro baseado numa frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado.
2. 2. Codificador de áudio, de acordo com a reivindicação 1, que compreende um comparador de densidade de potência (430) configurado para comparar um parâmetro baseado numa densidade de potência da banda de alta frequência de um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda (112) e uma banda de frequência correspondente ao sinal de áudio de entrada (102) para obter um parâmetro de densidade de potência, no qual o parâmetro de densidade de potência indica uma razão baseada na densidade de potência da banda de alta frequência do sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda (112) e da correspondente banda de frequência ao sinal de áudio de entrada (102) e em que a indicação de parâmetro do sinal de sarda 132 está baseada no parâmetro de densidade de potência.
3. 3. Codificador de extensão de largura de banda (500), (600) para fornecer um sinal de áudio de extensão de largura de banda (532), baseado num sinal de áudio de entrada (502) e num sinal de parâmetro (504), no qual o sinal de parâmetro (504) compreende uma indicação de uma frequência desviada e uma indicação de parâmetro de densidade de potência, compreendendo o descodificador de extensão de largura de banda: - um gerador de correção (510) configurado para gerar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512) que compreende uma banda de alta frequência, em que a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512), é gerada com base num deslocamento de frequência de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada (502), em que o deslocamento de frequência está baseado numa frequência desviada e onde o gerador de correção (510) está configurado para amplificar ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512) através de um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência, respetivamente; - um combinador (529) configurado para combinar o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512) e o sinal de áudio de entrada (502) para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda (532); e - uma interface de sarda (530) configurada para fornecer o sinal de áudio estendido de largura de banda (532) .
4. 4. Descodificador de extensão de banda, de acordo com a reivindicação 3, que compreende um descodificador geral (610) configurado para gerar o sinal de áudio de entrada (502), baseado num sinal de áudio de entrada codificado (602), em que o referido descodificador geral (610) gera o sinal de áudio de entrada (502) com uma frequência de corte superior constante, e em que o gerador de correção (510) está configurado para gerar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência da extensão de largura de banda (512) através do deslocamento da banda de frequência do sinal áudio de entrada (502) por uma frequência igual à frequência de corte superior do sinal de áudio de entrada (502) mais a frequência de deslocamento.
5. 5. Descodificador de extensão de largura de banda, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, em que o gerador de correção (510) está configurado para gerar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512) no domínio do tempo.
6. 6. Descodificador de extensão de largura de banda, de acordo com a reivindicação 5, em que o gerador de correção (510) está configurado para gerar um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (512), com base na modulação de banda de lado único.
7. 7. Descodificador de extensão de largura de banda (1200) para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda (532), baseado num sinal de áudio de entrada (502), compreendendo: - um gerador de correção (1210) configurado para gerar, pelo menos, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (1212) que compreende uma banda de alta frequência com base no sinal de áudio de entrada (502), em que uma frequência de corte mais baixa da banda de alta frequência de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (1212) é inferior a uma frequência de corte mais alta do sinal de áudio de entrada (502), e nos quais os diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda (1212) compreendem diferentes frequências dentro das bandas de alta frequência, se forem gerados sinais diferentes de alta frequência de extensão de largura de banda (1212) ; - um comparador (1220) configurado para calcular uma pluralidade de parâmetros de comparação, onde um parâmetro de comparação é calculado com base numa comparação do sinal de áudio de entrada (502) e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda (1212), no qual cada parâmetro de comparação da pluralidade de parâmetros de comparação é calculado com base numa frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada (502) e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda (1212), e o comparador (1220) está configurado para determinar um parâmetro de comparação, a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, em que o parâmetro de comparação determinado cumpre um critério pré-definido; - um combinador (1230) configurado para combinar o sinal de áudio de entrada (502) e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda (532), no qual o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda utilizado para obter o sinal de áudio de extensão de largura de banda (532) é baseado numa frequência desviada referente ao parâmetro de comparação determinado; e - uma interface de sarda (1240) configurada para fornecer o sinal de áudio estendido de largura de banda (532).
8. 8. Descodificador de extensão de largura de banda, de acordo com a reivindicação 7, no qual o gerador de correção (1210) está configurado para amplificar ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda (1212), através de um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência, respetivamente, em que uma indicação do parâmetro de densidade de potência está contida pelo sinal de áudio de entrada (502).
9. 9. Descodificador de extensão de largura de banda, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 3 a 8, que compreende um meio de interpolação, no qual um periodo de tempo compreende uma pluralidade de fases de tempo, onde cada periodo de tempo compreende uma correspondente frequência desviada, em que o meio de interpolação está configurado para interpolar uma frequência desviada de um periodo de tempo ou uma pluralidade de frequências desviadas de diferentes periodos de tempo, para cada fase de tempo de, um periodo de tempo, para obter uma frequência desviada interpolada para cada fase de tempo.
10. 10. Codificador de áudio ou descodificador de extensão de largura de banda, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 7 ou 8, em que o comparador está configurado para realizar a comparação do sinal de áudio de entrada e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda por meio do cálculo de um resultado da correlação cruzada do sinal de áudio de entrada e do sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda, onde o parâmetro de comparação a ser calculado está baseado no resultado da correlação cruzada, onde o parâmetro da correlação cruzada é uma frequência desviada do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e está, portanto, associada a um parâmetro de comparação calculado.
11. 11. Processo (700) para fornecer um sinal de sarda usando um sinal de áudio de entrada, compreendendo: - gerar (710), pelo menos, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, em que este sinal de alta frequência de extensão de largura de banda compreende uma banda de alta frequência, estando a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, baseada numa banda de baixa frequência do sinal de áudio de entrada, e onde diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda compreendem diferentes frequências dentro das respetivas bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda; - calcular (720) uma pluralidade de parâmetros de comparação, em que um parâmetro de comparação é calculado com base numa comparação do sinal de áudio de entrada e num sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda, em que cada parâmetro de comparação, da pluralidade dos parâmetros de comparação, é calculado com base numa frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e o sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda; - determinar (730) um parâmetro de comparação, a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, em que o parâmetro de comparação determinado cumpre um critério pré-definido; e - fornecer (740) o sinal de sarda para transmissão ou armazenamento, compreendendo esse sinal de sarda uma indicação de parâmetro baseado numa frequência desviada referente a uma parâmetro de comparação determinado.
12. 12. Processo (800) para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda com base num sinal de áudio de entrada e um sinal de parâmetro, no qual o sinal de parâmetro compreende uma indicação da frequência desviada e uma indicação de um parâmetro de densidade de potência, compreendendo o referido processo os passos: - gerar (810) um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda que compreende uma banda de alta frequência, sendo a banda de alta frequência, do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda, gerada com base no deslocamento de frequência de uma banda de frequência do sinal de áudio de entrada, em que o deslocamento de frequência está baseado na frequência desviada; - amplificar (820) ou atenuar a banda de alta frequência do sinal de alta frequência de extensão de largura de banda por um fator igual ao valor do parâmetro de densidade de potência ou igual ao valor reciproco do parâmetro de densidade de potência; - combinar (830) o sinal de alta frequência de extensão de largura de banda e o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio estendido de largura de banda, em que a parte da banda de alta frequência do sinal de alta frequência da extensão da largura de banda (512) é ignorado, compreendendo o sinal de alta frequência da extensão da largura de banda ignorado (512) frequências inferiores à frequência de corte superior do sinal de áudio de entrada (502); e - fornecer (840) o sinal de áudio estendido de largura de banda.
13. 13. Processo (1300) para fornecer um sinal de áudio estendido de largura de banda, baseado num sinal de áudio de entrada, compreendendo os seguintes passos: - gerar (1310), pelo menos, um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda que compreende uma banda de alta frequência no sinal de áudio de entrada, em que uma frequência de corte inferior da banda de alta frequência de um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda é inferior a uma frequência de corte superior do sinal de áudio de entrada, e onde diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda compreendem diferentes frequências dentro das respetivas bandas de alta frequência, se forem gerados diferentes sinais de alta frequência de extensão de largura de banda; - calcular (1320) uma pluralidade de parâmetros de comparação, em que um parâmetro de comparação é calculado com base numa comparação do sinal de áudio de entrada e um sinal gerado de alta frequência de extensão de largura de banda, sendo cada parâmetro de comparação, da pluralidade de parâmetro de comparação, calculado com base numa frequência desviada diferente entre o sinal de áudio de entrada e num sinal gerado de extensão de frequência de largura de banda; - determinar (1330) um parâmetro de comparação a partir da pluralidade de parâmetros de comparação, no qual o parâmetro de comparação determinado cumpre um critério pré-definido; combinar (1340) o sinal de áudio de entrada e um sinal de alta frequência de extensão de largura de banda para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda, em que o sinal estendido de alta frequência de extensão de largura de banda, utilizado para obter o sinal de áudio estendido de largura de banda, é baseado numa frequência desviada referente ao parâmetro de compensação determinado; e - fornecer (1350) o sinal de áudio estendido de largura de banda.
14. 14. Programa de computador com um código de programa para executar o método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 11 a 13, no qual o programa de computador é executado num computador ou num microcontrolador.