Расширение полосы пропускания
 | Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Июль 2013 г. ) |
Расширение полосы пропускания сигнала . определяется как преднамеренный процесс расширения частотного диапазона ( полосы пропускания ) сигнала, в котором он содержит заметное и полезное содержание, и/или частотного диапазона, в котором его эффекты таковы Значительное развитие этой технологии в последние годы привело к ее коммерческому внедрению в нескольких областях, включая психоакустическое усиление низких частот в небольших громкоговорителях и высокочастотное усиление кодированной речи и звука.
Расширение полосы пропускания использовалось как в приложениях сжатия речи, так и в приложениях аудио. Алгоритмы, используемые в G.729.1 и репликации спектрального диапазона (SBR), являются двумя из многих примеров алгоритмов расширения полосы пропускания, используемых в настоящее время. В этих методах нижняя полоса спектра кодируется с использованием существующего кодека, тогда как верхняя полоса грубо параметризуется с использованием меньшего количества параметров. Многие из этих алгоритмов расширения полосы пропускания используют корреляцию между нижней полосой и верхней полосой, чтобы предсказать сигнал более широкой полосы на основе извлеченных характеристик нижней полосы. Другие кодируют верхнюю полосу, используя очень мало битов. Зачастую этого бывает достаточно, поскольку ухо менее чувствительно к искажениям в диапазоне высоких частот по сравнению с диапазоном низких частот.
Усиление басов небольших громкоговорителей
[ редактировать ]Чаще всего небольшие громкоговорители физически не способны воспроизводить низкочастотный материал. [1] Используя такой психоакустический феномен, как недостающая основная частота , можно значительно улучшить восприятие низких частот. Генерируя гармоники более низких частот и удаляя сами более низкие частоты, создается предположение, что эти частоты все еще остаются в сигнале. Этот процесс обычно применяется через внешнее оборудование или встроен в акустическую систему с помощью цифрового сигнального процессора.
Высокочастотный отклик также можно улучшить за счет генерации гармоник. Вместо сопоставления частот внутри воспроизводимой области динамика сам динамик используется для генерации частот за пределами нормальной воспроизводимой области. Повышая высокие частоты и слегка перегружая динамик или усилитель, можно генерировать более высокие гармоники.
Расширение полосы пропускания речи в телефонных системах
[ редактировать ]Телефонные речевые сигналы обычно сильно ухудшаются по качеству. Частично это ухудшение связано с ограниченной полосой пропускания, используемой в телефонных системах. В большинстве систем частоты ниже 250 Гц отсекаются, а полоса пропускания расширяется только до частот 4 или 8 кГц. Используя фильтрацию и формирование сигналов, можно расширить диапазон низких и высоких частот.
С помощью фильтрации нижних частот самая нижняя октава и полуволна, выпрямляющая форму сигнала, создается с основной половиной исходной частоты. Из-за неоднородности формы сигнала для фильтрации всех гармоник необходима фильтрация нижних частот. С помощью такого синтезатора субгармоник воссоздается основная полоса частот 125–250 Гц, что придает сигналу вес.
Чтобы расширить полосу пропускания высоких частот, мы можем изолировать верхнюю октаву, используя фильтр верхних частот, а затем генерировать из нее гармоники. Генерацию гармоник можно осуществить с помощью простого двухполупериодного выпрямления, которое требует больших вычислительных затрат и не зависит от амплитуды. В качестве альтернативы может использоваться однополосная модуляция , дающая точный контроль над количеством и амплитудой гармоник. Теоретически оценка огибающей может использоваться для извлечения исходной высокочастотной огибающей и регенерации высоких частот с использованием источника шума. Разреженная информация, доступная в небольшой полосе пропускания, вероятно, будет слишком ограничена для извлечения правильной оболочки.
Расширение полосы пропускания звука
[ редактировать ]Репликация спектральных полос (SBR) — это новый метод, который завоевал популярность как «дополнение» к популярным перцептивным аудиокодекам , таким как MP3 и Advanced Audio Coding (AAC). Были созданы новые аудиокодеры, состоящие из SBR и традиционных аудиокодеров, а именно MP3Pro и AAC+ . В этих алгоритмах нижний спектр кодируется с использованием MP-3 или AAC, тогда как верхний диапазон кодируется с использованием SBR. Ключом к алгоритму SBR является информация, используемая для описания высокочастотной части сигнала. Основная цель разработки этого алгоритма — восстановить спектр верхних частот без внесения каких-либо артефактов наложения спектров и обеспечить хорошее спектральное и временное разрешение. 64-полосный набор комплексных многофазных фильтров В части анализа используется . В кодере набор фильтров используется для получения выборок энергии верхней полосы исходного входного сигнала. Эти выборки энергии затем используются в качестве эталонных значений для схемы настройки огибающей, используемой в декодере.
Примечания
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- Р. М. Аартс, Эрик Ларсен и О. Оувелтьес (2003), «Единый подход к расширению полосы пропускания низких и высоких частот», документ Конвенции 5921, представленный на 115-й конвенции Общества аудиоинженеров 2003 г., 10–13 октября, Нью-Йорк, США
- В. Бериша и А. Спаниас «Восстановление широкополосной речи с использованием психоакустических критериев» Журнал EURASIP по обработке звука, речи и музыки , 2007 г.
- В. Бериша и А. Спаниас «Алгоритм масштабируемого расширения полосы пропускания», Труды Международной конференции IEEE по акустике, речи и обработке сигналов , 2007. Том. 4, страницы: 601–604, апрель 2007 г.
- А. МакКри, Т. Унно, А. Анандакумар, А. Бернард и Э. Паксой, «Встроенный адаптивный многоскоростной широкополосный речевой кодер», в Proc. IEEE Международный. Конф. Акуст., Обработка речевых сигналов , вып. 2 мая 2001 г., стр. 761–764.
- П. Джакс и П. Вари, «Улучшение речевых сигналов с ограниченной полосой частот», в Proc. Аахенского симпозиума по теории сигналов , сентябрь 2001 г., стр. 331–336.
- М. Нильссон и В. Клейн, «Как избежать переоценки расширения полосы пропускания телефонной речи», в Proc. IEEE Международный. Конф. Акуст., Обработка речевых сигналов , вып. 2 мая 2001 г., стр. 869–872.