專利名稱：頻帶擴展編碼方法及裝置和解碼方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及寬帶聲音的編碼、解碼和聲音合成領(lǐng)域，特別涉及頻帶擴展編碼方法及裝置和解碼方法及裝置。
背景技術(shù)：
經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，數(shù)字聲音編碼技術(shù)已經(jīng)非常成熟，目前，很多聲音編碼技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)被大量應(yīng)用，融入人們的日常生活中。這些技術(shù)如Dolby實驗室的AC-3、數(shù)字影院系統(tǒng)公司的數(shù)字家庭影院系統(tǒng)(DigitalTheater Systems，DTS)、移動圖象專家組(Moving Picture Experts Group，MPEG)組織的MP3和高級音頻編碼(Advanced Audio Coding，AAC)、微軟公司的視窗媒體音頻(Windows Media Audio，WMA)、索尼公司的ATRAC、國際電聯(lián)(International Telecommunication Union，ITU)的G.723和G.729等，是數(shù)字聲音編碼技術(shù)在不同階段發(fā)展的結(jié)果。
由于聲音產(chǎn)生的復(fù)雜性，廣義的聲音，包括語音、音樂、自然聲音和人工合成聲音等人耳可感知的信號等，通常無法采用簡單有效的參數(shù)模型，如傳統(tǒng)的語音編碼技術(shù)普遍采用“預(yù)測+激勵”模型來實現(xiàn)，而常采用以波形編碼為基礎(chǔ)的“波形-參數(shù)”編碼方案。其中，最典型的例子是被第三代合作伙伴項目(Three Generation Partnership Project，3GPP)采納的擴展的寬帶自適應(yīng)多速率(Extended Adaptive Multi-Rate-Wideband，AMR-WB+)編解碼方案。在AMR-WB+方案中，在傳統(tǒng)語音編碼的“預(yù)測+激勵”編碼框架即代數(shù)碼本激勵預(yù)測編碼(Algebraic Code Enhance Excited LinearPredictive，ACELP)中，增加了預(yù)測殘差的變換波形編碼(Transform CodedExcitation，TCX)和簡單的高頻擴展編碼(Band Width Extension，BWE)技術(shù)，其中殘差實際就是語音編碼中的激勵信號。
圖1所示為AMR WB+編碼器結(jié)構(gòu)框圖。首先，輸入的模擬聲音信號被預(yù)處理及分析濾波器組101分解為兩個子帶，第一個子帶為低頻(LowFrequency，LF)信號，經(jīng)臨界采樣，其采樣頻率為Fs/2，其中Fs是經(jīng)AMRWB+編碼器的重采樣模塊所獲得信號的采樣頻率；第二個子帶為高頻(HighFrequency，HF)信號，同樣被臨界采樣，使其采樣頻率為Fs/2。此后，LF信號和HF信號采用不同的方法編碼即LF信號采用ACELP/TCX編碼器102進行編碼，所述ACELP/TCX編碼器102所使用的編碼方法可以在ACELP或TCX這兩種編碼方法中進行切換；高頻編碼器103采用一種帶寬擴展方法(BWE)對HF信號進行編碼，以有效降低編碼所需要的比特數(shù)。最后，比特流復(fù)用器104將編碼方法選擇信息即模式信息、LF參數(shù)和HF參數(shù)復(fù)用為數(shù)字音頻信號比特流輸出。
圖2是AMR WB+解碼器結(jié)構(gòu)框圖。其中，解復(fù)用模塊201將所收到的數(shù)字音頻信號比特流解復(fù)用成LF參數(shù)、HF參數(shù)以及模式信息，這兩部分信號再分別通過ACELP/TCX解碼器202和高頻解碼模塊203進行解碼，解碼后通過綜合濾波器組204組合成全頻帶的數(shù)字音頻信號。
由于波形和參數(shù)相結(jié)合的編碼技術(shù)可以有效的提高編碼效率，因此，AMR WB+技術(shù)適合于很低碼率的聲音編碼應(yīng)用，并且AMR WB+與目前已有的其他低碼率聲音編碼技術(shù)相比，更適合語音信號的編碼、以及語音和音樂混合信號的編碼。
AMR WB+技術(shù)實際上是ACELP技術(shù)針對音樂信號的一個改進方案，其典型的特征包括采用了激勵信號的變換編碼，以及高頻信號擴展技術(shù)。下面重點介紹AMR WB+的高頻信號擴展技術(shù)。
圖1所示采用BWE方法對HF信號進行處理的高頻編碼器103，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中，原始高頻信號SHF(n)的分析帶寬為Fs/4，可視為臨界采樣之前的高頻信號的折疊。由線性預(yù)測分析編碼(Linear PredictiveCode，LPC)、量化與插值模塊305對原始高頻信號SHF(n)做LPC，獲得一組8階的線性預(yù)測器系數(shù)(LP系數(shù))作為信號SHF(n)譜的包絡(luò)參數(shù)。將這些LP系數(shù)變換成線譜對(Linear Spectrum Pair，LSP)系數(shù)并量化編碼；再由估計增益計算模塊306根據(jù)線性預(yù)測分析獲得的預(yù)測器系數(shù)及其插值與低頻激勵信號估計一組增益，簡稱“估計增益”；另一方面，高頻合成濾波器301將低頻激勵信號拷貝為高頻拷貝激勵信號，并由子幀能量計算模塊302計算高頻拷貝激勵信號的能量，再由子幀能量計算模塊303計算原始高頻信號的能量，真實增益計算模塊304將所得兩種子幀能量進行比較，確定高頻增益，簡稱“真實增益”，高頻增益以64個時域樣值為一個子幀(subframe)進行計算；最后，由增益差值處理模塊模塊將真實增益減去估計增益，對獲得的增益差值，每4個一組進行矢量量化得到并輸出增益因子，從而降低量化代價，即量化所需的比特數(shù)。
圖2所示的采用BWE方法對HF信號進行處理的高頻解碼模塊202，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。其中，子幀時域增益調(diào)整模塊401接收來自低頻解碼器的低頻激勵信號拷貝到特定的高頻頻段并進行時域增益調(diào)整，得到高頻拷貝激勵信號；由于時域增益調(diào)整以N個樣值為一個子幀(subframe)進行，為了去除由此引起的塊噪聲，需要由噪聲處理模塊402進行去噪聲(Buzziness)處理二最后，由高頻綜合預(yù)測器403對所述高頻拷貝激勵信號進行濾波，獲得高頻時域信號 。
AMR WB+的編碼和解碼詳細細節(jié)參見標(biāo)準(zhǔn)文本《(3GPP TS26.290V6.3.0(2005-06)Technical Specification)》。
現(xiàn)有的AMR WB+的頻帶擴展技術(shù)是一個時域的實現(xiàn)方法，不能對低頻激勵信號拷貝獲得的高頻拷貝激勵信號進行有效的頻譜結(jié)構(gòu)調(diào)整，特別是在局部頻率區(qū)域內(nèi)的音調(diào)性。而音樂信號的頻譜結(jié)構(gòu)豐富，往往低頻譜結(jié)構(gòu)和高頻譜結(jié)構(gòu)的差異很大，這些結(jié)構(gòu)特征包括顯著影響聲音質(zhì)量的音調(diào)、音色的頻譜包絡(luò)形狀信息。因此，AMR WB+的頻帶擴展技術(shù)有相當(dāng)大的局限性，編碼后生成的聲音質(zhì)量較低，特別是對一些音樂信號的編碼聲音會出現(xiàn)較大失真。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提出一種頻帶擴展編碼方法和解碼方法，能夠有效地提高編碼聲音信號的質(zhì)量。
頻帶擴展編碼方法包括如下步驟A、將低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜；根據(jù)原始高頻時域信號獲得原始高頻激勵信號，并將原始高頻激勵信號作離散傅立葉變換DFT得到原始高頻激勵譜；根據(jù)原始高頻激勵譜對高頻拷貝激勵譜進行調(diào)整，得到譜調(diào)整參數(shù)以及調(diào)整之后的高頻拷貝激勵譜；對調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行逆離散傅立葉變換IDFT得到調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號；B、對所述調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并根據(jù)所述重建高頻時域信號的時域增益與原始高頻時域信號的時域增益提取時域增益調(diào)整參數(shù)；輸出包括步驟A所得調(diào)整參數(shù)以及所述時域增益調(diào)整參數(shù)在內(nèi)的高頻參數(shù)。
所述低頻激勵譜為變換激勵編碼TCX模式生成的TCX幀的低頻激勵譜，或代數(shù)碼本激勵預(yù)測編碼ACELP模式形成ACELP幀的低頻激勵信號經(jīng)DFT變換得到的ACELP幀的低頻激勵譜。
較佳地，預(yù)設(shè)兩種高頻編碼模式，步驟A之前進一步包括對預(yù)設(shè)的高頻編碼模式進行判斷，若為模式1，則依次執(zhí)行步驟A和步驟B；若為模式2，則進一步判斷低頻激勵譜的編碼模式，若為TCX模式，則依次執(zhí)行步驟A和步驟B，若為ACELP模式，則轉(zhuǎn)至步驟CC、對ACELP幀的低頻時域激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并根據(jù)所述重建高頻時域信號的時域增益與原始高頻時域信號的時域增益提取時域增益調(diào)整參數(shù)；將所述時域增益調(diào)整參數(shù)作為高頻參數(shù)輸出，并結(jié)束本方法流程。
其中，步驟A所述根據(jù)原始高頻時域信號獲得原始高頻激勵信號包括A1、對一個超幀的原始高頻時域信號進行信號類型分析，并根據(jù)得到的信號類型信息將所述一個超幀的原始高頻時域信號劃分成一個或一個以上的預(yù)測幀；A2、對所劃分的每一個預(yù)測幀進行線性預(yù)測分析，獲得每個預(yù)測幀的原始高頻激勵信號，然后再把各個預(yù)測幀組合生成一個超幀的原始高頻激勵信號。
步驟A1所述信號類型分析為判斷所述原始高頻時域信號的類型是緩變信號還是快變信號，若是快變信號則進一步分析快變點發(fā)生的位置；所述信號類型信息包括信號類型；若信號類型為快變信號，則進一步包括快變點發(fā)生的位置信息。
所述譜調(diào)整參數(shù)包括調(diào)性調(diào)整參數(shù)和頻域增益調(diào)整參數(shù)，步驟A所述調(diào)整包括A3、計算所述原始高頻激勵譜的調(diào)性，根據(jù)所得原始高頻激勵譜的調(diào)性對所述高頻拷貝激勵譜進行調(diào)性調(diào)整，得到調(diào)性調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜和調(diào)性調(diào)整參數(shù)；A4、根據(jù)所述原始高頻激勵譜，對所述調(diào)性調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行頻域增益調(diào)整，得到頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜和頻域增益調(diào)整參數(shù)。
步驟A3所述調(diào)性調(diào)整包括A31、將原始高頻激勵譜以及所述高頻拷貝激勵譜按照相同的劃分方式分別劃分為一個以上的頻段，并計算每個頻段的原始高頻激勵譜的調(diào)性Tref以及相應(yīng)頻段的高頻拷貝激勵譜的調(diào)性Test，判斷高頻拷貝激勵譜的調(diào)性Test與原始高頻激勵譜的調(diào)性Tref的大小，若Test＜Tref-T0，則執(zhí)行步驟A32；若Tref-T0≤Test≤Tref+T1，則調(diào)整類型設(shè)置為不進行調(diào)性調(diào)整，將調(diào)整類型作為調(diào)性調(diào)整參數(shù)并轉(zhuǎn)至步驟A4；若Test＞Tref+T1，則執(zhí)行步驟A33；其中T0、T1為預(yù)先設(shè)置的常數(shù)；
A32、調(diào)整類型設(shè)置為加弦調(diào)整，將p^=Tref-Test1+Test]]>和調(diào)整類型作為調(diào)性調(diào)整參數(shù)，用加弦能量ΔET=Eest·(Tref-Test)1+Test]]>對所述高頻拷貝激勵譜進行加弦調(diào)整并轉(zhuǎn)至步驟A4；A33、調(diào)整類型設(shè)置為加噪調(diào)整，將p^=Tref-TestTref·(1+Test)]]>和調(diào)整類型作為調(diào)性調(diào)整參數(shù)，用加噪能量ΔEN=Eest·(Test-Tref)Tref·(1+Test)]]>對所述高頻拷貝激勵譜進行加噪調(diào)整并轉(zhuǎn)至步驟A4。
步驟B所述對原始高頻激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號包括B1、對一個超幀的原始高頻時域信號進行信號類型分析，并根據(jù)分析結(jié)果將一個超幀的原始高頻時域信號劃分成一個或一個以上的預(yù)測幀；B2、對所述每一個預(yù)測幀，得到該預(yù)測幀內(nèi)一組線譜頻率，并做矢量量化，將所得量化后的線譜頻率轉(zhuǎn)化為量化后的線性預(yù)測濾波器系數(shù)，并由所得的這些系數(shù)構(gòu)成線性預(yù)測綜合濾波器；B3、將所述原始高頻激勵信號通過所述線性預(yù)測綜合濾波器的濾波，得到重建高頻時域信號。
步驟B所述提取時域增益調(diào)整參數(shù)包括根據(jù)所述對原始高頻時域信號進行信號類型分析的分析結(jié)果，將所得的每個預(yù)測幀的重建高頻時域信號劃分為一個或一個以上的子幀；計算每個子幀的重建高頻時域信號的能量平均值和該子幀對應(yīng)的原始高頻時域信號的能量平均值的比值，將所述比值的平方根作為調(diào)整該子幀時域增益的參數(shù)。
頻帶擴展解碼方法包括如下步驟a、將低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜；b、讀取譜調(diào)整參數(shù)，并根據(jù)譜調(diào)整參數(shù)對所述高頻拷貝激勵譜進行調(diào)整；對調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到高頻拷貝激勵信號；c、對所述高頻拷貝激勵信號進行時域增益調(diào)整，得到調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號，再對調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到并輸出重建高頻時域信號。
所述低頻激勵譜為采用TCX解碼模式得到的TCX幀低頻激勵譜，或ACELP解碼模式得到的ACELP幀的低頻激勵信號進行DFT變換得到的ACELP幀低頻激勵譜。
較佳地，該方法還可以預(yù)設(shè)兩種高頻解碼模式，所述步驟a之前進一步包括對預(yù)設(shè)的高頻解碼模式進行判斷，若為模式1，則執(zhí)行步驟a；若為模式2，則進一步判斷低頻解碼模式信息，若為TCX模式，則執(zhí)行步驟a；若為ACELP模式，則對來自低頻編碼器的ACELP幀的低頻激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并根據(jù)時域增益調(diào)整參數(shù)對所得重建高頻時域信號進行時域增益調(diào)整，輸出所得調(diào)整后的重建高頻時域信號并結(jié)束本流程。
步驟b所述調(diào)整參數(shù)包括調(diào)性調(diào)整參數(shù)和頻域增益調(diào)整參數(shù)，所述調(diào)整包括調(diào)性調(diào)整和頻域增益調(diào)整。
所述調(diào)性調(diào)整參數(shù)包括調(diào)整類型和調(diào)整參數(shù) 則所述調(diào)性調(diào)整包括b1、將高頻拷貝激勵譜劃分為一個或一個以上的頻帶，并分別計算每個頻帶的能量Eest；b2、對于每一個頻帶判斷調(diào)整類型，若調(diào)整類型為不調(diào)整，則對該頻帶不作處理；若調(diào)整類型為加弦處理，則在該頻帶的正中位置加弦，所加弦的能量為ΔET=Eest·P^,]]>并使所加弦的相位與前一幀對應(yīng)相位連續(xù)；若調(diào)整類型為加噪調(diào)整，則在該頻帶加隨機噪聲，加噪能量為ΔEN=Eest·P^;]]>處理完畢所有頻帶后則結(jié)束調(diào)性調(diào)整。
所述頻域增益調(diào)整包括b3、將高頻拷貝激勵譜劃分為一個或一個以上的頻帶；
b4、對于任一個頻帶，用該頻帶對應(yīng)的增益調(diào)整參數(shù)乘以該頻帶內(nèi)的每根譜線，得到該頻帶的頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜，將所有頻帶組合起來即為頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜。
步驟c所述綜合濾波包括c1、讀取信號類型信息，并根據(jù)所讀取的信號類型信息將一個超幀的高頻拷貝激勵信號劃分成一個或一個以上的預(yù)測幀；c2、對所述每一個預(yù)測幀，讀取量化后的線譜頻率構(gòu)成線性預(yù)測綜合濾波器；c3、由所述線性預(yù)測綜合濾波器對所述高頻拷貝激勵信號進行濾波，得到重建高頻時域信號。
步驟c所述時域增益調(diào)整包括c4、將高頻拷貝激勵信號劃分為一個或一個以上的子幀；c5、讀取時域增益調(diào)整參數(shù)，將每個子幀的高頻拷貝激勵信號分別乘以相應(yīng)的時域增益調(diào)整參數(shù)，得到時域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號。
頻帶擴展解碼方法還可以采用如下替代方案a、將低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜；b、讀取調(diào)整參數(shù)，并根據(jù)調(diào)整參數(shù)對所述高頻拷貝激勵譜進行調(diào)整；對調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到高頻拷貝激勵信號；c、對所述高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，再對所得重建高頻時域信號進行時域增益調(diào)整，得到并輸出時域增益調(diào)整后的重建高頻時域信號。
本發(fā)明的目的還在于，提出一種頻帶擴展編碼裝置和解碼裝置，能夠有效地提高編碼聲音信號的質(zhì)量。
其中，頻帶擴展編碼裝置位于擴展的寬帶自適應(yīng)多速率AMR-WB+編碼器中，用于接收來自預(yù)處理與分析濾波器組的高頻時域信號以及來自低頻編碼器的低頻激勵譜，輸出高頻參數(shù)至比特流復(fù)用器。該裝置包括如下部分
譜參數(shù)編碼模塊，用于接收低頻激勵譜，將所接收的低頻激勵譜轉(zhuǎn)換為高頻拷貝激勵譜；根據(jù)來自時變預(yù)測分析模塊的原始高頻激勵信號對所述高頻拷貝激勵譜進行調(diào)整，將調(diào)整參數(shù)輸出至比特流復(fù)用器，將調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜轉(zhuǎn)換為高頻拷貝激勵信號并輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊；時變預(yù)測分析模塊，用于接收原始高頻時域信號，對所接收的高頻時域信號進行線性預(yù)測分析，獲得每個預(yù)測幀的時變預(yù)測濾波器系數(shù)和原始高頻激勵信號；將時變預(yù)測濾波器系數(shù)輸出到時變預(yù)測綜合模塊；將所生成的原始高頻激勵信號輸出到譜參數(shù)編碼模塊；時變預(yù)測綜合模塊，用于對所收到的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波得到重建高頻時域信號，并將所得重建高頻時域信號輸出至?xí)r域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊；時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊，接收原始高頻時域信號以及來自時變預(yù)測綜合模塊的重建高頻時域信號，將所接收的原始高頻時域信號與重建高頻時域信號進行比較得到時域增益調(diào)整參數(shù)，并將所述時域增益調(diào)整參數(shù)輸出至比特流復(fù)用器。
所述譜參數(shù)編碼模塊進一步包括譜拷貝器，用于接收來自低頻編碼器的低頻激勵譜，將所接收的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段得到高頻拷貝激勵譜，并將所得高頻拷貝激勵譜輸出至調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器以及頻域調(diào)整和參數(shù)提取器；DFT變換器，用于將所接收的原始高頻激勵信號進行DFT變換得到原始高頻激勵譜，并將所得原始高頻激勵譜輸出至調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器以及頻域調(diào)整和參數(shù)提取器；調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器，用于根據(jù)來自DFT變換器的原始高頻激勵譜，對來自譜拷貝模塊的高頻拷貝激勵譜進行調(diào)性調(diào)整，并將得到的調(diào)性調(diào)整的參數(shù)輸出到比特流復(fù)用器，調(diào)性調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜輸出至頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器；頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器，根據(jù)來自DFT變換器的原始高頻激勵譜，對來自調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器的高頻拷貝激勵譜進行頻域增益調(diào)整，并將頻域增益調(diào)整參數(shù)輸出至比特流復(fù)用器，頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜輸出至IDFT變換器；IDFT變換器，用于對來自頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器的高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到調(diào)整后的原始高頻激勵信號，并將所得原始高頻激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊。
較佳地，該裝置還可以進一步包括信號類型分析模塊，用于接收原始高頻時域信號，對所接收的每個超幀的原始高頻時域信號進行信號類型分析，判斷該超幀高頻時域信號是快變信號還是緩變信號，若是快變信號則進一步分析快變點發(fā)生的位置，并將分析結(jié)果作為信號類型信息發(fā)送至?xí)r變預(yù)測分析模塊、時變預(yù)測綜合模塊，以及時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊；所述分析結(jié)果包括信號類型，若信號類型為快變類型，則進一步包括快變點發(fā)生的位置信息。
所述時變預(yù)測分析模塊進一步包括線性預(yù)測分析器，用于接收原始高頻時域信號，并對所接收的原始高頻時域信號進行線性預(yù)測分析，將所得到的預(yù)測系數(shù)輸出至轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換器，用于將來自線性預(yù)測分析器的預(yù)測系數(shù)轉(zhuǎn)換為線譜頻率，并將所得線譜頻率輸出至矢量量化器；矢量量化器，用于將所接收的線譜頻率進行矢量量化得到矢量量化索引，將矢量量化索引輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊和比特流復(fù)用器；并根據(jù)所得矢量量化索引得到量化后的線譜頻率，將所得量化后的線譜頻率輸出至逆轉(zhuǎn)換器；逆轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)所接收的量化后的線譜頻率得到量化后的預(yù)測系數(shù)，并根據(jù)預(yù)測系數(shù)生成線性預(yù)測濾波器；線性預(yù)測濾波器，用于接收原始高頻時域信號，并將所接收的原始高頻時域信號進行濾波，將濾波后所得原始高頻激勵信號輸出至譜參數(shù)編碼模塊；
所述時變預(yù)測綜合模塊進一步包括逆矢量量化器，用于將所接收的線譜頻率矢量量化索引進行解量化得到量化的線譜頻率，并將所得量化的線譜頻率輸出至轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換器，用于將量化的線譜頻率轉(zhuǎn)換為量化后的線性預(yù)測濾波器系數(shù)，并將所述量化后的線性預(yù)測濾波器系數(shù)構(gòu)成線性預(yù)測綜合濾波器；線性預(yù)測綜合濾波器，用于接收來自譜參數(shù)編碼模塊的高頻拷貝激勵信號，并對所接收的高頻拷貝激勵信號進行濾波得到重建的高頻時域信號，將所得高頻時域信號輸出至?xí)r域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊。
所述時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊進一步包括子幀劃分模塊，用于根據(jù)來自信號類型分析模塊的信號類型信息，將來自時變預(yù)測綜合模塊的每個預(yù)測幀的重建高頻時域信號劃分為一個或一個以上子幀，并將所述各個子幀發(fā)送至參數(shù)提取模塊；參數(shù)提取模塊，用于接收每一個子幀的重建高頻時域信號，計算其時域增益，并計算所接收的原始高頻時域信號對應(yīng)子幀的時域增益，將所述兩種時域增益進行比較，提取時域增益調(diào)整參數(shù)，并將該參數(shù)輸出到比特流復(fù)用器。
該裝置還可以進一步包括DFT變換模塊，用于接收來自低頻編碼器的ACELP幀的低頻時域激勵信號，并對所接收的低頻時域激勵信號進行DFT變換得到低頻激勵譜，并將所得低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)編碼模塊。
較佳地，該裝置進一步包括高頻編碼模式選擇模塊，用于接收來自低頻編碼器的低頻編碼模式信息，以及低頻時域激勵信號或低頻激勵譜，根據(jù)預(yù)設(shè)的高頻編碼模式進行處理若預(yù)設(shè)的高頻編碼模式為模式1，則將來自低頻編碼器的TCX幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)編碼模塊，或者將來自低頻編碼器的ACELP幀的低頻激勵信號進行DFT變換得到低頻激勵譜輸出到譜參數(shù)編碼模塊；若預(yù)設(shè)的高頻編碼模式為模式2，則將來自低頻編碼器的TCX幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)編碼模塊，或者將來自低頻編碼器的ACELP幀的低頻激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊。
頻帶擴展解碼裝置位于AMR-WB+解碼器中，用于接收來自比特流解復(fù)用器的的高頻參數(shù)以及來自低頻解碼器的低頻激勵譜，輸出重建高頻時域信號至綜合濾波器組和后處理模塊。該裝置包括如下部分譜參數(shù)解碼模塊，用于將所接收的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜，同時根據(jù)從解比特流復(fù)用器得到的譜調(diào)整參數(shù)對所述高頻拷貝激勵譜進行相應(yīng)的調(diào)整，將調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行IDFT轉(zhuǎn)換為高頻拷貝激勵信號并輸出到時變預(yù)測綜合模塊；時變預(yù)測綜合模塊，用于根據(jù)從解比特流復(fù)用器中得到的時變預(yù)測濾波器系數(shù)的矢量量化索引構(gòu)成時變預(yù)測綜合濾波器，對來自譜參數(shù)解碼模塊的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并將所述重建高頻時域信號輸出到自適應(yīng)時域增益解碼模塊；自適應(yīng)時域增益解碼模塊，用于根據(jù)從解比特流復(fù)用器得到的時域增益調(diào)整參數(shù)對來自時變預(yù)測綜合模塊的重建高頻時域信號進行增益調(diào)整，將時域增益調(diào)整后的重建高頻時域信號輸出至AMR-WB+解碼器中的綜合濾波器組和后處理器。
所述譜參數(shù)解碼模塊進一步包括譜拷貝器，用于將所接收的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段得到高頻拷貝激勵譜，將所得高頻拷貝激勵譜輸出至調(diào)性調(diào)整器；調(diào)性調(diào)整器，用于從解比特流復(fù)用器中獲得調(diào)性調(diào)整的調(diào)整類型和調(diào)整參數(shù)，并根據(jù)調(diào)整類型和調(diào)整參數(shù)對來自譜拷貝模塊高頻拷貝激勵譜進行調(diào)性調(diào)整，將調(diào)性調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜輸出至頻域增益調(diào)整器；頻域增益調(diào)整器，用于從解比特流復(fù)用器獲得頻域增益調(diào)整參數(shù)，并根據(jù)所述頻域增益調(diào)整參數(shù)對來自調(diào)性調(diào)整模塊高頻拷激勵貝譜進行頻域增益調(diào)整，將頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜輸出到IDFT變換器；IDFT變換器，用于將來自頻域增益調(diào)整器高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到高頻拷貝激勵信號，并將所述高頻拷貝激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊。
較佳地，該裝置進一步包括高頻解碼模式選擇模塊，用于接收來自低頻解碼器的TCX幀的低頻激勵譜或ACELP幀的低頻激勵信號，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的高頻解碼模式進行處理若預(yù)設(shè)的高頻解碼模式為模式1，則將所述TCX幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)解碼模塊，或者將所述ACELP幀的低頻激勵信號進行DFT變換得到ACELP幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)解碼模塊；若預(yù)設(shè)的高頻解碼模式為模式2，則將所述TCX幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)解碼模塊，或者將所述ACELP幀的低頻激勵信號轉(zhuǎn)換為高頻激勵信號并輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊。
所述頻帶擴展解碼裝置的各個組成部分還可以采用如下替代方案譜參數(shù)解碼模塊，用于將所接收的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜，同時根據(jù)從解比特流復(fù)用器得到的譜調(diào)整參數(shù)對所述高頻拷貝激勵譜進行相應(yīng)的調(diào)整，將調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行IDFT轉(zhuǎn)換為高頻拷貝激勵信號并輸出到自適應(yīng)時域增益解碼模塊；自適應(yīng)時域增益解碼模塊，用于根據(jù)從解比特流復(fù)用器得到的時域增益調(diào)整參數(shù)，對來自譜參數(shù)解碼模塊的高頻拷貝激勵信號進行時域增益調(diào)整，將時域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊；時變預(yù)測綜合模塊，用于根據(jù)從解比特流復(fù)用器中得到的時變預(yù)測濾波器系數(shù)的矢量量化索引構(gòu)成時變預(yù)測綜合濾波器，對來自自適應(yīng)時域增益解碼模塊的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并將所述重建高頻時域信號輸出至AMR-WB+解碼器中的綜合濾波器組和后處理器。
從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的頻帶擴展編解碼方案中，除了保留原有的對高頻激勵信號進行時域增益調(diào)整之外，還增加了對高頻激勵信號的調(diào)性和頻域增益調(diào)整，因此，本發(fā)明方案可以更加有效地對高頻激勵信號進行頻譜結(jié)構(gòu)調(diào)整，使解碼后的聲音信號的音調(diào)、音色的頻譜包絡(luò)形狀更加接近編碼前的真實聲音，大大降低聲音失真，提高編碼聲音信號的質(zhì)量。


圖1為AMR WB+編碼器結(jié)構(gòu)框圖；圖2為AMR WB+解碼器結(jié)構(gòu)框圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)AMR WB+編碼器的高頻編碼器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)AMR WB+解碼器的高頻解碼器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例一的高頻編碼器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例一的高頻編碼器的譜參數(shù)編碼模塊503的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為高頻參數(shù)編碼-頻譜映射示意圖；圖8為本發(fā)明實施例一的高頻編碼器的時變預(yù)測分析模塊501的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實施例一的高頻編碼器的時變預(yù)測綜合模塊504的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明實施例一實現(xiàn)頻帶擴展編碼的處理流程圖；圖11為本發(fā)明實施例二的高頻編碼器結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明實施例三的高頻解碼器結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為本發(fā)明實施例三的高頻解碼器的譜參數(shù)解碼模塊1202的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為本發(fā)明實施例三實現(xiàn)頻帶擴展解碼的處理流程圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細闡述。
實施例一第一類頻帶擴展編碼裝置。
本實施例的頻帶擴展編碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。本發(fā)明的頻帶擴展編碼方法包括時變預(yù)測分析模塊501、信號類型分析模塊502、譜參數(shù)編碼模塊503、時變預(yù)測綜合模塊504和時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊505。
時變預(yù)測分析模塊501，用于接收預(yù)處理及分析濾波器組101輸出的原始高頻時域信號，并根據(jù)來自信號類型分析模塊502的分析結(jié)果，將所接收的原始高頻時域信號劃分為一個或一個以上的預(yù)測幀，預(yù)測幀為一組時域信號樣本，是線性預(yù)測分析的單位；所述預(yù)測幀與低頻編碼中的TCX幀或ACELP幀不一定相同；該模塊還用于對每個預(yù)測幀進行線性預(yù)測分析，獲得每個預(yù)測幀的時變預(yù)測濾波器系數(shù)和原始高頻激勵信號，原始高頻激勵信號有時也被稱為高頻殘差信號；將時變預(yù)測濾波器系數(shù)變換為線譜頻率(Linear Spectrum Frequency，LSF)系數(shù)并矢量量化后，將LSF系數(shù)矢量量化索引輸出到時變預(yù)測綜合模塊504以及比特流復(fù)用器506；并將所有預(yù)測幀組合生成一個超幀(Super-Frame)，并將所生成的一個超幀的原始高頻激勵信號輸出到譜參數(shù)編碼模塊503。
信號類型分析模塊502，用于接收原始高頻時域信號，對所接收的每個超幀的原始高頻時域信號進行信號類型分析，判斷該超幀原始高頻時域信號是快變信號還是緩變信號，若是快變信號則進一步分析快變點發(fā)生的位置，并將分析結(jié)果作為信號類型信息發(fā)送至?xí)r變預(yù)測分析模塊501、時變預(yù)測綜合模塊504、時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊505以及比特流復(fù)用器506；所述分析結(jié)果包括信號類型，若信號類型為快變類型，則進一步包括快變點發(fā)生的位置信息。由信號類型分析模塊502指向比特流復(fù)用器506的，用于表示信號類型信息傳遞方向的箭頭并未在圖5中標(biāo)出。
譜參數(shù)編碼模塊503，用于將所接收的TCX/ACELP幀的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜；同時將從時變預(yù)測分析模塊501得到的一個超幀的原始高頻激勵信號中，與所述TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜對應(yīng)的部分作離散傅立葉變換(Discrete Fourier Transform，DFT)得到原始高頻激勵譜，然后根據(jù)所得原始高頻激勵譜對所述高頻拷貝激勵譜進行譜調(diào)整，譜調(diào)整包括調(diào)性調(diào)整和增益調(diào)整；最后將譜調(diào)整參數(shù)輸出到比特流復(fù)用器506，并將譜調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜作逆離散傅立葉變換(IDFT)，得到譜調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號輸出到時變預(yù)測綜合模塊504。
譜參數(shù)編碼模塊503的具體結(jié)構(gòu)如圖6所示，進一步包括譜拷貝器503a，用于接收來自低頻編碼器的低頻激勵譜，將所接收的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段生成高頻拷貝激勵譜，并將所述高頻拷貝激勵譜輸出至調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取模塊503b。
其中，若低頻編碼器采用TCX模式，則低頻編碼器輸出的TCX幀的低頻激勵譜可直接輸入譜拷貝器503a；若低頻編碼器采用ACELP模式，則低頻編碼器輸出ACELP幀的低頻時域激勵信號，因此需要在低頻編碼器和譜參數(shù)編碼模塊503之間增加一個DFT變換模塊，用于對ACELP幀的低頻時域激勵信號進行DFT變換，生成ACELP幀的低頻激勵譜并輸出至譜拷貝器503a。
DFT變換器503c，用于按照低頻編碼器中的編碼模式(mode)將由所述的時變預(yù)測分析模塊501輸出的一個超幀的原始高頻激勵信號劃分為一個或多個變換幀，每個變換幀為一組原始高頻激勵信號樣本，是DFT變換的單位，變換幀的劃分與TCX幀/ACELP幀相同；并將每個變換幀的原始高頻激勵信號作DFT獲得該變換幀的頻譜，以下稱為原始高頻激勵譜，并將所得原始高頻激勵譜輸出至調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器503b以及頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器505；調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器503b，用于根據(jù)DFT變換器503c輸出的變換幀的原始高頻激勵譜，對所述的譜拷貝器503a輸出的對應(yīng)TCX幀/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜進行調(diào)性調(diào)整，并將得到的調(diào)性調(diào)整的參數(shù)輸出到比特流復(fù)用器506，調(diào)性調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜輸出至頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器503d；頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器503d，根據(jù)來自DFT變換器503c的變換幀的原始高頻激勵譜，對來自調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器503b的對應(yīng)TCX幀/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜進行頻域增益調(diào)整，并將頻域增益調(diào)整參數(shù)輸出至比特流復(fù)用器506，頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜輸出至IDFT變換器503e；IDFT變換器503e，用于對來自頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取模塊503d的TCX幀/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到調(diào)整后的TCX幀/ACELP幀高頻拷貝激勵信號，并將每個TCX幀/ACELP幀的高頻拷貝激勵信號重新組合成一個超幀的高頻拷貝激勵信號，最后該信號輸出到時變預(yù)測綜合模塊504。
時變預(yù)測綜合模塊504，根據(jù)來自信號類型分析模塊502分析結(jié)果，將來自譜參數(shù)編碼模塊503的一個超幀的高頻拷貝激勵信號重新劃分為一個或多個預(yù)測幀，預(yù)測幀的劃分與時變預(yù)測分析模塊501相同；再根據(jù)來自時變預(yù)測分析模塊501的LSF系數(shù)的矢量量化索引獲得時變預(yù)測綜合濾波器，并對每個預(yù)測幀的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，該信號輸出至?xí)r域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊505；時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊505，根據(jù)來自信號類型分析模塊502的信號類型和快變點發(fā)生的位置信息，將來自時變預(yù)測綜合模塊504的每個預(yù)測幀的重建高頻時域信號劃分為一個或一個以上子幀，每個子幀為一組重建高頻時域信號樣本，是時域增益調(diào)整的單位；并根據(jù)每個子幀的重建高頻時域信號的時域增益和該子幀對應(yīng)的原始高頻時域信號的時域增益提取時域增益調(diào)整參數(shù)，并將該參數(shù)輸出到比特流復(fù)用器506。所述時域增益指子幀內(nèi)信號能量的平均值。
比特流復(fù)用器506可采用現(xiàn)有AMR WB+編碼器的比特流復(fù)用器。
下面對頻帶擴展編碼裝置的組成模塊及其內(nèi)部各組成部分的功能及其實現(xiàn)原理進行詳細說明。
時變預(yù)測分析模塊501根據(jù)信號類型分析模塊的分析結(jié)果，將一個超幀的高頻時域信號劃分為一個或幾個預(yù)測幀的方法為如果信號類型為緩變信號，一個超幀只劃分一個預(yù)測幀；如果信號類型為快變信號，根據(jù)快變點發(fā)生的位置，快變點之前的若干個256采樣點幀劃分為一個預(yù)測幀，包括快點256采樣點幀劃分為一個預(yù)測幀，快變點發(fā)生后的若干個256采樣點幀劃分為一個預(yù)測幀。
時變預(yù)測分析模塊501實現(xiàn)對每個預(yù)測幀的高頻時域信號進行線性預(yù)測分析的結(jié)構(gòu)如圖8所示，包括線性預(yù)測分析器501a、轉(zhuǎn)換器501b、矢量量化器501c、線性預(yù)測濾波器50ld、以及逆轉(zhuǎn)換器501e。首先由線性預(yù)測分析器501a對輸入的原始高頻時域信號y(n)進行線性預(yù)測分析，求出預(yù)測系數(shù)A(z)，然后由轉(zhuǎn)換器50lb將A(z)轉(zhuǎn)換成線譜頻率(LSF)，再將LSF參數(shù)送入矢量量化器501c中進行矢量量化并得到矢量量化的索引Index，根據(jù)Index得到量化后的線譜頻率 ，將得到的 經(jīng)過逆轉(zhuǎn)換器501e求出量化后的預(yù)測系數(shù)，最后用量化后的預(yù)測系數(shù)生成線性預(yù)測濾波器 。由線性預(yù)測濾波器501d對原始高頻時域信號y(n)進行濾波，得到原始高頻激勵信號e(n)。最后將每個預(yù)測幀的原始高頻激勵信號重新組合成一個超幀，輸出到DFT變換器503c，將量化索引輸出到時變預(yù)測綜合模塊504，量化索引做為輔助參數(shù)輸出到比特流復(fù)用器506。由時變預(yù)測分析模塊505指向比特流復(fù)用器506的用于表示Index的箭頭并未在圖5中標(biāo)出。
信號類型分析模塊502對信號類型分析有許多種方法，例如，通過信號感知熵判斷信號類型，通過計算信號子幀的能量判斷信號類型等。本發(fā)明具體實施例對通過計算信號子幀能量判斷信號類型的方法進行說明。
步驟a、將原始高頻時域信號分成若干個子幀yi(n)，i為自幀的序號；本方法中，該子幀為256采樣點幀(256-sample frame)；并分別計算每個子幀的能量Ei；步驟b、計算當(dāng)前子幀與前一子幀的能量比，并判斷能量比是否大于預(yù)先得到的閾值Te，若是，則該超幀信號類型為快變信號；若所有子幀與前一幀的能量比均小于Te，則該超幀信號類型為緩變信號。對于快變信號，將能量最大的子幀設(shè)為快變點發(fā)生的位置。
在該方法中，閾值Te可采用一些信號處理中的常用方法獲得，如統(tǒng)計已編碼信號能量的平均比值，并乘以某個設(shè)定常數(shù)得到Te。當(dāng)信號類型為緩變信號時，信號類型分析的結(jié)果只包含信號類型；當(dāng)信號類型為快變信號時，信號類型分析結(jié)果包含信號類型和快變點位置。
譜參數(shù)編碼模塊503中包括譜拷貝器503a、調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器503b、DFT變換器503c、頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器503d和IDFT變換器503e。
在低頻編碼器采用TCX編碼模式時，譜參數(shù)編碼模塊503中的譜拷貝器503a直接接收來自低頻編碼器的TCX幀的低頻激勵譜；若低頻編碼器采用ACELP模式，則低頻編碼器輸出ACELP幀的低頻時域激勵信號，因此需要在低頻編碼器和譜參數(shù)編碼模塊503之間增加一個DFT變換模塊，用于對ACELP幀的低頻時域激勵信號進行DFT變換，生成ACELP幀的低頻激勵譜并輸出至譜拷貝器503a。譜拷貝器503a將所接收的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，可采用的拷貝方法包括折疊拷貝、線性拷貝、倍頻拷貝等。本發(fā)明具體實施例對線性拷貝方法進行說明。假設(shè)原始信號的低頻頻譜的范圍為
，其中Fs是經(jīng)AMR WB+編碼器的重采樣模塊所獲得信號的采樣頻率，高頻頻譜的范圍為[Fs/4，F(xiàn)s/2]，如圖7中的a)所示，則通過線性拷貝得到的頻譜如圖7中的b)所示。這里僅為對拷貝方法的一個舉例，并未對本發(fā)明方案所采用的拷貝方法進行限定?？截惡蟮玫降母哳l拷貝激勵譜輸出到調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器503b。
DFT變換器503c按照低頻編碼器中的編碼模式(mode)，將由時變預(yù)測分析模塊501輸出的一個超幀的原始高頻激勵信號按照低頻TCX幀/ACELP幀的劃分相同的方式對應(yīng)劃分為一個或多個變換幀，并將每個變換幀的原始高頻激勵信號作DFT變換，獲得原始高頻激勵譜，原始高頻激勵譜輸出到調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器503b和頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器503d；調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器503b首先分別計算DFT變換器503c輸出的原始高頻激勵譜和譜拷貝器503a輸出的高頻拷貝激勵譜的調(diào)性，然后根據(jù)原始高頻激勵譜的調(diào)性來調(diào)整高頻拷貝激勵譜?？刹捎玫恼{(diào)性計算方法包括但不限于在時域通過線性預(yù)測的方法、譜平坦度的方法和MPEG中心理聲學(xué)模型2利用不可預(yù)測度得到調(diào)性的方法。本發(fā)明具體實施例采用了MPEG中心理聲學(xué)模型2(以下簡稱為模型2)利用不可預(yù)測度得到調(diào)性的方法。模型2的音調(diào)性是根據(jù)信號頻譜的幅值和相位，將信號頻譜分成若干頻段，每個頻段至少有一個譜線，計算譜線的“不可預(yù)測測度”獲得的。
設(shè)當(dāng)前幀信號的幅數(shù)譜為X[k]＝r[k]ejφ[k]，k＝1，...，K(1)其中r[k]為幅值，φ[k]為相位。根據(jù)公式(2)計算每個頻段的能量e[b]=Σk=klkhr2[k],---(2)]]>其中kl和kh為每個k頻段的上下邊界。
每個譜線的不可預(yù)測測度為當(dāng)前值和基于前兩幀的預(yù)測值的相對距離。設(shè)預(yù)測值的幅值和相位為rpred[k]＝rt-1[k]+(t-1[k]-rt-2[k])φpred[k]＝φt-1[k]+(φt-1[k]-φt-2[k])。(3)則不可預(yù)測測度c[k]定義為c[k]=disk(X[k],Xpred[k])r[k]+|rpred[k]|=|rejφ[k]-rpredejφpred[k]|r[k]+|rpred[k]|.---(4)]]>則頻段的不可預(yù)測度為該頻段的譜線能量乘以不可預(yù)測測度的總和，即c[b]=Σk=klkhc[k]r2[k],---(5)]]>定義歸一化分區(qū)不可預(yù)測度為cs[b]=c[b]e[b],---(6)]]>由歸一化不可預(yù)測度計算分區(qū)音調(diào)性有t[b]＝-0.299-0.43loge(cs[b])(7)并且限制0≤t[b]≤1，當(dāng)t[b]等于1時為純弦，當(dāng)t[b]等于0時為白噪聲。
本實施方法中，調(diào)性調(diào)整的方法如下所述設(shè)拷貝生成的高頻拷貝激勵譜的某頻段的調(diào)性為Test，能量為Eest，原始高頻激勵譜中對應(yīng)頻段的調(diào)性Tref。其中Test和Tref可以通過上述計算方法得到。對拷貝后的高頻譜的調(diào)性調(diào)整可以分以下幾種情況處理情況1，當(dāng)拷貝后的得到的高頻拷貝激勵譜中的某頻段的調(diào)性Test和原始高頻激勵譜中的對應(yīng)頻段的調(diào)性Tref大約相等時，即Tref-T0≤Test≤Tref+T1，調(diào)整類型為不調(diào)整，將調(diào)整類型編碼并輸出到比特流復(fù)用模塊；其中T0、T1為預(yù)先設(shè)置的常數(shù)。
情況2，當(dāng)拷貝后的得到的高頻拷貝激勵譜中的某頻段的調(diào)性Test和原始高頻激勵譜中的對應(yīng)頻段的調(diào)性Tref小一定的值T0時，即Test＜Tref-T0，則調(diào)整類型為加弦調(diào)整，加弦的位置為當(dāng)前頻段中央。具體需要加弦的能量ΔET計算如下Tref=Eest·Test1+Test+ΔETEest·11+Test=Eest·Test+ΔET·(1+Test)Eest---(8)]]>整理后得到ΔET=Eest·(Tref-Test)1+Test.]]>將p^=Tref-Test1+Test]]>作為調(diào)整參數(shù)進行量化編碼，并同調(diào)整類型的編碼一起輸出到比特流復(fù)用模塊；情況3，當(dāng)拷貝后的得到的高頻拷貝激勵譜中的某頻段的調(diào)性Test比原始高頻激勵譜中的對應(yīng)頻段的調(diào)性Tref大一定的值T1時，即Test＞Tref+T1，則調(diào)整類型為加噪調(diào)整。具體需要加噪的能量ΔEN計算如下1Tref=Eest·11+Test+ΔENEest·Test1+Test=Eest+ΔEN·(1+Test)Eest·Test---(9)]]>整理后得到ΔEN=Eest·(Test-Tref)Tref·(1+Test).]]>將p^=Tref-TestTref·(1+Test)]]>作為調(diào)整參數(shù)進行量化編碼，并同調(diào)整類型一起輸出到比特流復(fù)用器506編碼。
頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器503d根據(jù)DFT變換器503c輸出的一個變換幀的原始高頻激勵譜對調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器503b輸出的對應(yīng)TCX幀的高頻拷貝激勵譜進行增益調(diào)整的具體方法可以為將原始高頻激勵譜和高頻拷貝激勵譜劃分為若干個頻帶，所述頻帶類似于MPEG AAC中的尺度因子帶(Scale Factor Band)，分別計算原始高頻激勵譜和高頻拷貝激勵譜中每個頻帶的能量，計算能量比的平方根作為增益調(diào)整參數(shù)p，并將高頻拷貝激勵譜該頻帶中的每根譜線均乘以該參數(shù)p，該參數(shù)經(jīng)標(biāo)量量化后輸出到比特流復(fù)用器506編碼，并將調(diào)整后的原始高頻激勵譜輸出到IDFT變換器503e；所述標(biāo)量量化的精度可取為0.5dB。
IDFT變換器503e，用于對來自頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取模塊503d的TCX幀/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到調(diào)整后的TCX幀/ACELP幀高頻拷貝激勵信號，并將每個TCX幀/ACELP幀的高頻拷貝激勵信號重新組合成一個超幀的高頻拷貝激勵信號，最后該信號輸出到時變預(yù)測綜合模塊504。
時變預(yù)測綜合模塊504首先根據(jù)信號類型分析模塊502的分析結(jié)果將來自IDFT變換器503e的一個超幀的高頻拷貝激勵信號劃分為一個或幾個預(yù)測幀，預(yù)測幀的劃分方法與時變預(yù)測分析模塊501中所用的幀劃分方法相同；然后對每個預(yù)測幀進行預(yù)測綜合。時變預(yù)測綜合模塊504的結(jié)構(gòu)如圖9所示，包括逆矢量量化器504a、轉(zhuǎn)換器504b和線性預(yù)測綜合濾波器504c。首先逆矢量量化器504a由線譜頻率的矢量量化索引index解出量化后的線譜頻率 然后通過轉(zhuǎn)換器504b將 轉(zhuǎn)化為量化后的線性預(yù)測濾波器系數(shù) 并由這些系數(shù)構(gòu)成線性預(yù)測綜合濾波器 最后將從IDFT變換器503e輸出的高頻拷貝激勵信號通過線性預(yù)測綜合濾波器504c得到重建的高頻時域信號。該信號輸出到時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊505。
時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊505根據(jù)來自信號類型分析模塊502的信號類型和快變點發(fā)生的位置信息，將來自時變預(yù)測綜合模塊504的每個預(yù)測幀的重建高頻時域信號劃分為一個或若干個子幀。所述子幀的劃分方法如下若該256點采樣點幀為快變點發(fā)生點，則將該256點采樣點幀劃分為4個子幀；否則，將該256點采樣點幀劃分為一個子幀。根據(jù)每個子幀的重建高頻時域信號的時域增益和該子幀對應(yīng)的原始高頻時域信號的時域增益提取調(diào)整該子幀時域增益的參數(shù)；所述時域增益指子幀內(nèi)信號能量的平均值。本發(fā)明具體實施例中，調(diào)整時域增益參數(shù)的計算方法為首先計算子幀的時域增益，然后計算原始高頻時域信號同重建高頻時域信號的增益比值的平方根，該平方根作為時域增益調(diào)整的參數(shù)，并將該參數(shù)經(jīng)標(biāo)量量化輸出到比特流復(fù)用器編碼。所述標(biāo)量量化的精度可取為3dB。
由本實施例頻帶擴展編碼裝置實現(xiàn)對高頻時域信號進行編碼處理的流程如圖10所示，包括如下步驟步驟1001將來自低頻編碼器的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜；對原始高頻時域信號進行信號類型分析，獲得信號類型信息。
若低頻編碼器采用TCX模式，則所述低頻激勵譜為低頻編碼器輸出的TCX幀的低頻激勵譜；若低頻編碼器采用ACELP模式，則所述低頻激勵譜為低頻編碼器輸出ACELP幀的低頻時域激勵信號經(jīng)過DFT變換，生成的ACELP幀的低頻激勵譜。
所述信號類型分析為判斷所述原始高頻時域信號的類型是緩變信號還是快變信號，若是快變信號則進一步分析快變點發(fā)生的位置；所述信號類型信息包括信號類型；若信號類型為快變信號，則進一步包括快變點發(fā)生的位置信息。
步驟1002根據(jù)原始高頻時域信號及其信號類型信息獲得原始高頻時域信號的線譜頻率矢量量化索引以及原始高頻激勵信號，并將原始高頻激勵信號作離散傅立葉變換DFT得到原始高頻激勵譜。
其中，根據(jù)原始高頻時域信號及其信號類型信息獲得原始高頻時域信號的線譜頻率矢量量化索引以及原始高頻激勵信號包括
步驟1002a根據(jù)信號類型信息，將所述一個超幀的原始高頻時域信號劃分成一個或一個以上的預(yù)測幀；步驟1002b對預(yù)測幀的高頻時域信號進行線性預(yù)測分析，求出預(yù)測系數(shù)；步驟1002c將預(yù)測系數(shù)轉(zhuǎn)換成線譜頻率，在將線譜頻率進行矢量量化得到量化后的線譜頻率以及矢量量化索引；步驟1002d根據(jù)量化后的線譜頻率求出量化后的預(yù)測系數(shù)，并用量化后的預(yù)測系數(shù)生成線性預(yù)測濾波器；步驟1002e由線性預(yù)測濾波器對原始高頻時域信號進行濾波，得到原始高頻激勵信號；步驟1002f把各個預(yù)測幀組合生成一個超幀的原始高頻激勵信號。
步驟1003根據(jù)原始高頻激勵譜對高頻拷貝激勵譜進行調(diào)整，得到譜調(diào)整參數(shù)以及譜調(diào)整之后的高頻拷貝激勵譜；所述調(diào)整包括調(diào)性調(diào)整和頻域增益調(diào)整。
其中，調(diào)性調(diào)整包括步驟1003a、將原始高頻激勵譜以及所述高頻拷貝激勵譜按照相同的劃分方式分別劃分為一個以上的頻段，并計算每個頻段的原始高頻激勵譜的調(diào)性Tref以及相應(yīng)頻段的高頻拷貝激勵譜的調(diào)性Test，判斷高頻拷貝激勵譜的調(diào)性Test與原始高頻激勵譜的調(diào)性Tref的大小，若Test＜Tref-T0，則執(zhí)行步驟A32；若Tref-T0≤Test≤Tref+T1，則調(diào)整類型設(shè)置為不進行調(diào)性調(diào)整，將調(diào)整類型作為調(diào)性調(diào)整參數(shù)并轉(zhuǎn)至頻域增益調(diào)整；若Test＞Tref+T1，則執(zhí)行步驟A33；其中T0、T1為預(yù)先設(shè)置的常數(shù)；1003b、調(diào)整類型設(shè)置為加弦調(diào)整，將p^=Tref-Test1+Test]]>和調(diào)整類型作為調(diào)性調(diào)整參數(shù)，用加弦能量ΔET=Eest·(Tref-Test)1+Test]]>對所述高頻拷貝激勵譜進行加弦調(diào)整并轉(zhuǎn)至頻域增益調(diào)整；
1003c、調(diào)整類型設(shè)置為加噪調(diào)整，將p^=Tref-TestTref·(1+Test)]]>和調(diào)整類型作為調(diào)性調(diào)整參數(shù)，用加噪能量ΔEN=Eest·(Test-Tref)Tref·(1+Test)]]>對所述高頻拷貝激勵譜進行加噪調(diào)整并轉(zhuǎn)至頻域增益調(diào)整。
所述頻域增益調(diào)整包括1003d、將所述原始高頻激勵譜和高頻拷貝激勵譜按照相同的方式分別劃分成一個以上的頻帶，并分別計算原始高頻激勵譜和高頻拷貝激勵譜中每個頻帶的能量；1003e、對于任意一個頻帶，計算該頻帶原始高頻激勵譜和高頻拷貝激勵譜能量之比的平方根，將所述能量比平方根作為該頻帶的頻域增益調(diào)整參數(shù)；1003f、對于高頻拷貝激勵譜的每一個頻帶，將該頻帶內(nèi)的每根譜線分別乘以與該頻帶對應(yīng)的頻域增益調(diào)整參數(shù)，得到頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜；并將各個頻帶的頻域增益調(diào)整參數(shù)的集合作為頻域增益調(diào)整參數(shù)。
步驟1004對調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號。
步驟1005根據(jù)信號類型信息，對所述調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號；本步驟具體包括步驟1005a根據(jù)信號類型信息將一個超幀的高頻拷貝激勵信號劃分成一個或一個以上的預(yù)測幀；步驟1005b對所述每一個預(yù)測幀，得到該預(yù)測幀內(nèi)一組線譜頻率的矢量量化索引，并作逆矢量量化得到矢量量化的線譜頻率，并將所述線譜頻率轉(zhuǎn)化為矢量量化后的線性預(yù)測濾波器系數(shù)，并由所得的這些系數(shù)構(gòu)成線性預(yù)測綜合濾波器；步驟1005c將所述高頻拷貝激勵信號通過所述線性預(yù)測綜合濾波器的濾波，得到重建高頻時域信號。
步驟1006根據(jù)信號類型信息，以及所述重建高頻時域信號的時域增益與原始高頻時域信號的時域增益提取時域增益調(diào)整參數(shù)。具體做法為根據(jù)所述信號類型信息，將所得的每個預(yù)測幀的重建高頻時域信號劃分為一個或一個以上的子幀；計算每個子幀的重建高頻時域信號的能量平均值和該子幀對應(yīng)的原始高頻時域信號的能量平均值的比值，將所述比值的平方根作為調(diào)整該子幀時域增益的參數(shù)。
步驟1007輸出包括步驟1001獲得的信號類型信息、步驟1002獲得的線譜頻率矢量量化索引、步驟1003所得譜調(diào)整參數(shù)以及所述時域增益調(diào)整參數(shù)在內(nèi)的高頻參數(shù)。
實施例二第二類頻帶擴展編碼裝置。
本實施例的頻帶擴展編碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖11所示，與圖5比較，增加了編碼模式選擇模塊507，而其他各個模塊與圖5中的同名模塊完全相同。所述編碼模式選擇模塊507用于接收來自低頻編碼器的低頻編碼模式信息和低頻激勵信號或譜，根據(jù)預(yù)設(shè)的高頻編碼模式進行處理，預(yù)設(shè)的高頻編碼模式分為模式1和模式2，其中模式1對于低頻編碼器輸出的TCX幀低頻激勵譜或ACELP幀的低頻時域激勵信號都即進行頻域調(diào)整也進行時域調(diào)整；而模式2對TCX幀低頻激勵譜進行頻域調(diào)整和時域調(diào)整，對ACELP幀的低頻時域激勵信號僅進行時域調(diào)整。具體處理過程如下若預(yù)設(shè)的高頻編碼模式為模式1，則將來自低頻編碼器的TCX幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)編碼模塊503，和/或?qū)碜缘皖l編碼器的ACELP幀的低頻激勵信號進行DFT變換得到低頻激勵譜輸出到譜參數(shù)編碼模塊503；若預(yù)設(shè)的高頻編碼模式為模式2，則將來自低頻編碼器的TCX幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)編碼模塊503，和/或?qū)碜缘皖l編碼器的ACELP幀的低頻激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊504。
時變預(yù)測綜合模塊504的線性預(yù)測綜合濾波器504c對所收到的低頻激勵信號進行綜合濾波后，輸出重建高頻時域信號。
本實施例的實現(xiàn)流程可在圖10所示的實施例一流程的步驟1001之前增加模式選擇的步驟接收來自低頻編碼器的低頻編碼模式信息和低頻激勵信號或譜，根據(jù)預(yù)設(shè)的高頻編碼模式進行處理若預(yù)設(shè)的高頻編碼模式為模式1，則根據(jù)低頻編碼模式信息進行處理若為TCX模式，則直接執(zhí)行步驟1001及后續(xù)步驟；若為ACELP模式，則將ACELP幀的低頻激勵信號進行DFT變換生成ACELP幀的低頻激勵譜，再執(zhí)行步驟1001及后續(xù)步驟；若預(yù)設(shè)的高頻編碼模式為模式2，則根據(jù)低頻編碼模式信息進行處理若為TCX模式，則直接執(zhí)行步驟1001及后續(xù)步驟；若為ACELP模式，則將來自低頻編碼器的ACELP幀的低頻激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并執(zhí)行步驟1006及后續(xù)步驟。
實施例三第一類頻帶擴展解碼裝置。
本實施例裝置為與實施例二的編碼裝置相對應(yīng)的解碼裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖12所示，包括高頻解碼模式選擇模塊1201、譜參數(shù)解碼模塊1202、自適應(yīng)時域增益解碼模塊1203和時變預(yù)測綜合模塊1204。
高頻解碼模式選擇模塊1201首先選擇高頻解碼模式，高頻解碼模式與實施例二的高頻編碼模式相對應(yīng)，包括模式1和模式2，選擇的方法與編碼端相同。當(dāng)選擇模式1時，將從TCX解碼器得到的TCX幀的低頻激勵譜輸出到譜參數(shù)解碼模塊1202，或者將從ACELP解碼器得到的ACELP幀的低頻激勵信號經(jīng)過DFT變換得到ACELP幀的低頻激勵譜，并將所得ACELP幀的低頻激勵譜輸出到譜參數(shù)解碼模塊1202；當(dāng)選擇模式2時，將從TCX解碼器得到的TCX幀的低頻激勵譜輸出到譜參數(shù)解碼模塊1202，或者將從ACELP解碼器得到的ACELP幀的低頻激勵信號直接輸出到自適應(yīng)時域增益解碼模塊1203。
譜參數(shù)解碼模塊1202首先將從高頻解碼模式選擇模塊1201得到的TCX/ACELP幀低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到該TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜，同時根據(jù)從解比特流復(fù)用器1205得到的譜調(diào)整參數(shù)(包括調(diào)性調(diào)整參數(shù)和增益調(diào)整參數(shù))對高頻拷貝激勵譜進行相應(yīng)的調(diào)整和IDFT變換，最后將所得調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號輸出到自適應(yīng)時域增益解碼模塊1203；自適應(yīng)時域增益解碼模塊1203根據(jù)從解比特流復(fù)用器1205得到的信號類型信息，將來自譜參數(shù)解碼模塊1202的高頻拷貝激勵信號劃分為一個或多個子幀；所述信號類型信息包括信號類型和快變信號時的快變點發(fā)生的位置，子幀的劃分方法與編碼端的時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊505中的劃分方法相同；若高頻解碼模式選擇模塊1201選擇模式1，則自適應(yīng)時域增益解碼模塊1203還用于根據(jù)從解比特流復(fù)用器1205得到的對應(yīng)子幀的時域增益調(diào)整參數(shù)對每一個子幀的高頻拷貝激勵信號進行時域增益調(diào)整，并將所得到的時域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊1204；若高頻解碼模式選擇模塊1201選擇模式2，則自適應(yīng)時域增益解碼模塊1203還用于根據(jù)從解比特流復(fù)用器1205得到的對應(yīng)TCX子幀的時域增益調(diào)整參數(shù)對每一個TCX子幀的高頻拷貝激勵信號進行時域增益調(diào)整，并將所得到的時域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊1204；或者將來自高頻解碼模式選擇模塊1201的ACELP幀的低頻激勵信號劃分為一個或多個子幀(子幀的劃分方法與編碼端相同)，并根據(jù)從解比特流復(fù)用器1205得到的對應(yīng)子幀的時域增益調(diào)整參數(shù)對每一個子幀的低頻激勵信號進行時域增益調(diào)整，并將所得到的時域增益調(diào)整后的低頻激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊1204；所述時域增益調(diào)整方法為首先從解比特流復(fù)用器1205中獲得的所要進行時域增益調(diào)整的子幀的量化后的時域增益調(diào)整參數(shù)，解量化該調(diào)整參數(shù)，并將該子幀內(nèi)的激勵信號均乘以解量化后的該調(diào)整參數(shù)。所得結(jié)果即為時域增益調(diào)整后的激勵信號。
時變預(yù)測綜合模塊1204將來自自適應(yīng)時域增益解碼模塊1203的一個或若干個TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵信號或/和低頻激勵信號根據(jù)其時間順序組合成一個超幀的時域激勵信號，并根據(jù)從解比特流復(fù)用器1205得到的信號類型信息將該超幀時域激勵信號重新劃分為預(yù)測幀，預(yù)測幀的劃分方法與編碼端的時變預(yù)測綜合模塊504中的方法相同；再根據(jù)從解比特流復(fù)用器1205中得到的線譜頻率矢量量化索引構(gòu)成每個預(yù)測幀的時變預(yù)測綜合濾波器，并對對應(yīng)預(yù)測幀的時域激勵信號進行綜合濾波，綜合濾波的方法與編碼端的時變預(yù)測綜合模塊504相同；并將所得對應(yīng)預(yù)測幀的重建高頻時域信號作為高頻解碼后的數(shù)據(jù)輸出到解碼器中的綜合濾波器組和后處理器(synthsis filter band and post processing)1206，綜合濾波器組和后處理器和AMR WB+解碼器的對應(yīng)部分相同。
譜參數(shù)解碼模塊1202的結(jié)構(gòu)如圖13所示，包括由譜拷貝器1202a、調(diào)性調(diào)整器1202b、頻域增益調(diào)整器1203c和IDFT變換器1202d。
其中，譜拷貝器1202a將從高頻解碼模式選擇模塊1201得到的TCX/ACELP幀的低頻激勵頻譜的特定頻段拷貝到高頻譜的特定頻段，得到該TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜，拷貝的規(guī)則同與編碼端譜拷貝器503a的規(guī)則相同；調(diào)性調(diào)整器1202b從解比特流復(fù)用器1205中獲得的調(diào)性調(diào)整的調(diào)整類型和調(diào)整參數(shù)，并根據(jù)調(diào)整類型和調(diào)整參數(shù)對所述的譜拷貝器1202a輸出的TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜進行調(diào)性調(diào)整；在本發(fā)明實施方法中，調(diào)性調(diào)整首先將信號頻譜劃分成頻帶，劃分方法與編碼端譜調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器503b所采用的方法相同；對于每個頻帶，計算能量Eest，根據(jù)調(diào)整類型信息進行以下調(diào)整當(dāng)調(diào)整類型為不調(diào)整時，不做處理；當(dāng)調(diào)整類型為加弦處理時，解量化調(diào)整參數(shù)得到 在該頻帶的正中位置加弦，加弦的能量為ΔET=Eest·p^,]]>所加弦的相位與前一幀的相位保持連續(xù)；當(dāng)調(diào)整類型為加噪處理時，解量化調(diào)整參數(shù)得到 在該頻帶的加隨機噪聲，加噪的能量ΔEN=Eest·p^.]]>
將調(diào)性調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜輸出到頻域增益調(diào)整器1202c；頻域增益調(diào)整器1202c用于從解比特流復(fù)用器1205中獲得頻域增益調(diào)整參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)對調(diào)性調(diào)整器1202b輸出的TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜進行頻域增益調(diào)整。本實施方法中，首先將TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜劃分為若干個頻帶，頻帶的劃分與編碼端的頻域增益調(diào)整與參數(shù)提取器503d中的劃分方法相同；然后對于每個頻帶，解量化從解比特流復(fù)用器1205中得到的該頻帶的調(diào)整參數(shù)，并將該頻帶內(nèi)的每根譜線均乘以解量化后的該參數(shù)，最后將頻域增益調(diào)整后的TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜輸出到IDFT變換器1202d；IDFT變換器1202d將頻域增益調(diào)整器1202c輸出的TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵信號，并將該信號輸出到自適應(yīng)時域增益解碼模塊1203。
本實施例的頻帶擴展解碼裝置實現(xiàn)頻帶擴展解碼的處理流程如圖14所示，包括如下步驟步驟1401對預(yù)設(shè)的高頻解碼模式進行判斷，若為模式1，則執(zhí)行步驟1403；若為模式2執(zhí)行步驟1402；步驟1402對低頻解碼模式進行判斷，若為TCX模式，則執(zhí)行步驟1403，若為ACELP模式，則轉(zhuǎn)至步驟1408。
步驟1403將低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜。其中，若低頻解碼器采用TCX解碼模式，則將來自低頻解碼器的TCX幀的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜；若低頻解碼器采用ACELP方式，則對來自低頻解碼器的ACELP幀的低頻激勵信號先進行DFT變換得到ACELP幀的低頻激勵譜，再將所述ACELP幀的低頻激勵譜拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜。
步驟1404讀取調(diào)整參數(shù)，并根據(jù)所述調(diào)整參數(shù)對所述高頻拷貝激勵譜進行調(diào)整。
所述調(diào)整參數(shù)包括調(diào)性調(diào)整參數(shù)和頻域增益調(diào)整參數(shù)，所述調(diào)整包括調(diào)性調(diào)整和頻域增益調(diào)整。
所述調(diào)性調(diào)整參數(shù)包括調(diào)整類型和調(diào)整參數(shù) 則所述調(diào)性調(diào)整包括步驟1404a將高頻拷貝激勵譜劃分為一個或一個以上的頻帶，并分別計算每個頻帶的能量Eest；步驟1404b對于每一個頻帶判斷調(diào)整類型，若調(diào)整類型為不調(diào)整，則對該頻帶不作處理；若調(diào)整類型為加弦處理，則在該頻帶的正中位置加弦，加弦能量為ΔET=Eest·P^,]]>所加弦的相位與前一幀相位連續(xù)；若調(diào)整類型為加噪調(diào)整，則在該頻帶加隨機噪聲，加噪能量為ΔEN=Eest·P^;]]>處理完畢所有頻帶后則結(jié)束調(diào)性調(diào)整。
所述頻域增益調(diào)整包括步驟1404c將高頻拷貝激勵譜劃分為一個或一個以上的頻帶；步驟1404d對于任一個頻帶，用該頻帶對應(yīng)的增益調(diào)整參數(shù)乘以該頻帶內(nèi)的每根譜線，得到該頻帶的頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜，將所有頻帶組合起來即為頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜。
步驟1405對調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到高頻拷貝激勵信號。
步驟1406根據(jù)對應(yīng)的時域增益調(diào)整參數(shù)對所得高頻拷貝激勵信號進行時域增益調(diào)整，并輸出所得調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號。具體做法為先將高頻拷貝激勵信號劃分為一個或一個以上的子幀；再讀取時域增益調(diào)整參數(shù)，將每個子幀的高頻拷貝激勵信號分別乘以相應(yīng)的時域增益調(diào)整參數(shù)，得到時域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號。
步驟1407對所得時域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并將所得重建高頻時域信號輸出至后續(xù)處理模塊。具體包括步驟1407a讀取信號類型信息，并根據(jù)所讀取的信號類型信息將一個超幀的高頻拷貝激勵信號劃分成一個或一個以上的預(yù)測幀；步驟1407b對所述每一個預(yù)測幀，讀取量化后的線譜頻率構(gòu)成線性預(yù)測綜合濾波器；步驟1407c由所述線性預(yù)測綜合濾波器對所述高頻拷貝激勵信號進行濾波，得到重建高頻時域信號；則實現(xiàn)頻帶擴展解碼，并繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)處理步驟。
步驟1408根據(jù)對應(yīng)的時域增益調(diào)整參數(shù)對ACELP解碼模式得到的ACELP幀的低頻激勵信號進行時域增益調(diào)整，并輸出所得時域增益調(diào)整后的低頻激勵信號；時域增益調(diào)整的方法與步驟1405所采用的調(diào)整方法相同。
步驟1409對所得時域增益調(diào)整后的低頻激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并將所得重建高頻時域信號；則實現(xiàn)頻帶擴展解碼，并繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)處理步驟。綜合濾波的具體做法與步驟1406相同。
實施例四第二類頻帶擴展解碼裝置。
本實施例作為實施例三所述頻帶擴展解碼裝置的一種替換方案，可以不進行高頻解碼模式選擇，而直接進行時頻域高頻解碼，則裝置中可去掉高頻解碼模式選擇模塊1201。對于TCX低頻解碼器，則將來自低頻解碼器的TCX幀低頻時域激勵譜直接輸入譜參數(shù)解碼模塊1202；對于ACELP低頻解碼器，則需要增加在高頻解碼模式選擇模塊1201的位置上增加一個DFT模塊，用于將來自低頻解碼器的ACELP幀的低頻時域激勵信號先進行DFT，轉(zhuǎn)換為ACELP幀的低頻時域激勵譜后再輸入譜參數(shù)解碼模塊1202。該替換方案解碼裝置與實施例一的編碼裝置相對應(yīng)。
圖14所述流程中去掉步驟1401、步驟1407和步驟1408，即為該替換方案的實施流程。
實施例五第三類頻帶擴展解碼裝置。
本實施例的頻帶擴展解碼裝置與圖12所示的實施例三的頻帶擴展解碼裝置的不同之處在于，將自適應(yīng)時域增益解碼模塊1203和時變預(yù)測綜合模塊1204調(diào)換一下位置，而各個模塊的功能基本保持不變。本實施例裝置的各個模塊功能如下高頻解碼模式選擇模塊1201首先選擇高頻解碼模式，高頻解碼模式與實施例二的高頻編碼模式相對應(yīng)，包括模式1和模式2，選擇的方法與編碼端相同。當(dāng)選擇模式1時，將從TCX解碼器得到的TCX幀的低頻激勵譜輸出到譜參數(shù)解碼模塊1202，或者將從ACELP解碼器得到的ACELP幀的低頻激勵信號經(jīng)過DFT變換得到低頻激勵譜輸出到譜參數(shù)解碼模塊1202；當(dāng)選擇模式2時，將從TCX解碼器得到的TCX幀的低頻激勵譜輸出到譜參數(shù)解碼模塊1202，或?qū)腁CELP解碼器得到的ACELP幀的低頻激勵信號直接輸出到時變預(yù)測綜合模塊1204；譜參數(shù)解碼模塊1202首先將從高頻解碼模式選擇模塊1201得到的TCX/ACELP幀低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到該TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵譜，同時根據(jù)從解比特流復(fù)用器1205得到的譜調(diào)整參數(shù)(包括調(diào)性調(diào)整參數(shù)和增益調(diào)整參數(shù))對高頻拷貝激勵譜進行相應(yīng)的調(diào)整和IDFT變換，最后將調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號輸出到時變預(yù)測綜合模塊1204；時變預(yù)測綜合模塊1204將從高頻解碼模式選擇模塊1201得到的一個或若干個ACELP幀的低頻激勵信號和/或從譜參數(shù)解碼模塊1202得到的一個或若干個TCX/ACELP幀的高頻拷貝激勵信號根據(jù)其時間順序組綜合一超幀的時域激勵信號，并根據(jù)從解比特流復(fù)用器1205得到的信號類型信息將該超幀時域激勵信號重新劃分為預(yù)測幀(預(yù)測幀的劃分方法與編碼端相同)，再根據(jù)從解比特流復(fù)用器1205中得到的線譜頻率矢量量化索引構(gòu)成每個預(yù)測幀的時變預(yù)測綜合濾波器，并對對應(yīng)預(yù)測幀的時域激勵信號進行綜合濾波，得到對應(yīng)預(yù)測幀的重建高頻時域信號，并將該信號輸出到自適應(yīng)時域增益解碼模塊1203；自適應(yīng)時域增益解碼模塊1203根據(jù)從解比特流復(fù)用器1205得到的信號類型信息將時變預(yù)測綜合模塊1204輸出的每個預(yù)測幀的重建高頻時域信號劃分為一個或多個子幀(子幀的劃分方法與編碼端相同)，并根據(jù)從解比特流復(fù)用器得到的對應(yīng)子幀的時域增益調(diào)整參數(shù)對該子幀的重建高頻時域信號進行增益調(diào)整，時域增益調(diào)整后的重建高頻時域信號即為高頻解碼后的數(shù)據(jù)輸出到解碼器中的綜合濾波器組和后處理器(synthsis filter band and postprocessing)1206，綜合濾波器組和后處理器和AMR WB+解碼器的對應(yīng)部分相同。
將本實施例的裝置與實施例三的裝置進行比較可以看出實施例三的裝置是先對時域激勵信號進行時域增益調(diào)整，再對調(diào)整后的時域激勵信號進行綜合濾波，得到重建的高頻時域信號；而本實施例是先對時域激勵信號進行綜合濾波，得到重建的高頻時域信號，再對重建高頻時域信號進行時域增益調(diào)整，得到調(diào)整后的重建高頻時域信號。因此，將圖14所示的流程中步驟1406和步驟1407，以及步驟1408和步驟1409的時域增益調(diào)整和綜合濾波這兩個步驟對調(diào)，即得到本實施例的實現(xiàn)流程。
本發(fā)明專利聲明了一種基于AMR-WB+編解碼方案的改進頻帶擴展方法，用以替換AMR WB+現(xiàn)有的頻帶擴展方案。因此，本發(fā)明專利說明書將現(xiàn)有AMR WB+標(biāo)準(zhǔn)文本作為基礎(chǔ)的參考文獻。除了本發(fā)明專利聲明的一個用于AMR WB+技術(shù)框架的改進頻帶擴展方法外，AMR WB+技術(shù)框架中的其他技術(shù)仍然適用。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種頻帶擴展編碼方法，其特征在于，該方法包括如下步驟A、將低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜；根據(jù)原始高頻時域信號獲得原始高頻激勵信號，并將原始高頻激勵信號作離散傅立葉變換DFT得到原始高頻激勵譜；根據(jù)原始高頻激勵譜對高頻拷貝激勵譜進行調(diào)整，得到譜調(diào)整參數(shù)以及調(diào)整之后的高頻拷貝激勵譜；對調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行逆離散傅立葉變換IDFT得到調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號；B、對所述調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并根據(jù)所述重建高頻時域信號的時域增益與原始高頻時域信號的時域增益提取時域增益調(diào)整參數(shù)；輸出包括步驟A所得調(diào)整參數(shù)以及所述時域增益調(diào)整參數(shù)在內(nèi)的高頻參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述低頻激勵譜為變換激勵編碼TCX模式生成的TCX幀的低頻激勵譜，或代數(shù)碼本激勵預(yù)測編碼ACELP模式形成ACELP幀的低頻激勵信號經(jīng)DFT變換得到的ACELP幀的低頻激勵譜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)設(shè)兩種高頻編碼模式，步驟A之前進一步包括對預(yù)設(shè)的高頻編碼模式進行判斷，若為模式1，則依次執(zhí)行步驟A和步驟B；若為模式2，則進一步判斷低頻激勵譜的編碼模式，若為TCX模式，則依次執(zhí)行步驟A和步驟B，若為ACELP模式，則轉(zhuǎn)至步驟CC、對ACELP幀的低頻時域激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并根據(jù)所述重建高頻時域信號的時域增益與原始高頻時域信號的時域增益提取時域增益調(diào)整參數(shù)；將所述時域增益調(diào)整參數(shù)作為高頻參數(shù)輸出，并結(jié)束本方法流程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A所述根據(jù)原始高頻時域信號獲得原始高頻激勵信號包括A1、對一個超幀的原始高頻時域信號進行信號類型分析，并根據(jù)得到的信號類型信息將所述一個超幀的原始高頻時域信號劃分成一個或一個以上的預(yù)測幀；A2、對所劃分的每一個預(yù)測幀進行線性預(yù)測分析，獲得每個預(yù)測幀的原始高頻激勵信號，然后再把各個預(yù)測幀組合生成一個超幀的原始高頻激勵信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟A1所述信號類型分析為判斷所述原始高頻時域信號的類型是緩變信號還是快變信號，若是快變信號則進一步分析快變點發(fā)生的位置；所述信號類型信息包括信號類型；若信號類型為快變信號，則進一步包括快變點發(fā)生的位置信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述譜調(diào)整參數(shù)包括調(diào)性調(diào)整參數(shù)和頻域增益調(diào)整參數(shù)，步驟A所述調(diào)整包括A3、計算所述原始高頻激勵譜的調(diào)性，根據(jù)所得原始高頻激勵譜的調(diào)性對所述高頻拷貝激勵譜進行調(diào)性調(diào)整，得到調(diào)性調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜和調(diào)性調(diào)整參數(shù)；A4、根據(jù)所述原始高頻激勵譜，對所述調(diào)性調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行頻域增益調(diào)整，得到頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜和頻域增益調(diào)整參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟A3所述調(diào)性調(diào)整包括A31、將原始高頻激勵譜以及所述高頻拷貝激勵譜按照相同的劃分方式分別劃分為一個以上的頻段，并計算每個頻段的原始高頻激勵譜的調(diào)性Tref以及相應(yīng)頻段的高頻拷貝激勵譜的調(diào)性Test，判斷高頻拷貝激勵譜的調(diào)性Test與原始高頻激勵譜的調(diào)性Tref的大小，若Test＜Tref-T0，則執(zhí)行步驟A32；若Tref-T0≤Test≤Tref+T1，則調(diào)整類型設(shè)置為不進行調(diào)性調(diào)整，將調(diào)整類型作為調(diào)性調(diào)整參數(shù)并轉(zhuǎn)至步驟A4；若Test＞Tref+T1，則執(zhí)行步驟A33；其中T0、T1為預(yù)先設(shè)置的常數(shù)；A32、調(diào)整類型設(shè)置為加弦調(diào)整，將p^=Tref-Test1+Test]]>和調(diào)整類型作為調(diào)性調(diào)整參數(shù)，用加弦能量ΔET=Eest·(Tref-Test)1+Test]]>對所述高頻拷貝激勵譜進行加弦調(diào)整并轉(zhuǎn)至步驟A4；A33、調(diào)整類型設(shè)置為加噪調(diào)整，將p^=Tref-TestTref·(1+Test)]]>和調(diào)整類型作為調(diào)性調(diào)整參數(shù)，用加噪能量ΔEN=Eest·(Test-Tref)Tref·(1+Test)]]>對所述高頻拷貝激勵譜進行加噪調(diào)整并轉(zhuǎn)至步驟A4。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的方法，其特征在于，步驟B所述對原始高頻激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號包括B1、對一個超幀的原始高頻時域信號進行信號類型分析，并根據(jù)分析結(jié)果將一個超幀的原始高頻時域信號劃分成一個或一個以上的預(yù)測幀；B2、對所述每一個預(yù)測幀，得到該預(yù)測幀內(nèi)一組線譜頻率，并做矢量量化，將所得量化后的線譜頻率轉(zhuǎn)化為量化后的線性預(yù)測濾波器系數(shù)，并由所得的這些系數(shù)構(gòu)成線性預(yù)測綜合濾波器；B3、將所述原始高頻激勵信號通過所述線性預(yù)測綜合濾波器的濾波，得到重建高頻時域信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟B所述提取時域增益調(diào)整參數(shù)包括根據(jù)所述對原始高頻時域信號進行信號類型分析的分析結(jié)果，將所得的每個預(yù)測幀的重建高頻時域信號劃分為一個或一個以上的子幀；計算每個子幀的重建高頻時域信號的能量平均值和該子幀對應(yīng)的原始高頻時域信號的能量平均值的比值，將所述比值的平方根作為調(diào)整該子幀時域增益的參數(shù)。
10.一種頻帶擴展解碼方法，其特征在于，該方法包括如下步驟a、將低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜；b、讀取譜調(diào)整參數(shù)，并根據(jù)譜調(diào)整參數(shù)對所述高頻拷貝激勵譜進行調(diào)整；對調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到高頻拷貝激勵信號；c、對所述高頻拷貝激勵信號進行時域增益調(diào)整，得到調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號，再對調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到并輸出重建高頻時域信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述低頻激勵譜為采用TCX解碼模式得到的TCX幀低頻激勵譜，或ACELP解碼模式得到的ACELP幀的低頻激勵信號進行DFT變換得到的ACELP幀低頻激勵譜。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，預(yù)設(shè)兩種高頻解碼模式，所述步驟a之前進一步包括對預(yù)設(shè)的高頻解碼模式進行判斷，若為模式1，則執(zhí)行步驟a；若為模式2，則進一步判斷低頻解碼模式信息，若為TCX模式，則執(zhí)行步驟a；若為ACELP模式，則對來自低頻編碼器的ACELP幀的低頻激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并根據(jù)時域增益調(diào)整參數(shù)對所得重建高頻時域信號進行時域增益調(diào)整，輸出所得調(diào)整后的重建高頻時域信號并結(jié)束本流程。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，步驟b所述調(diào)整參數(shù)包括調(diào)性調(diào)整參數(shù)和頻域增益調(diào)整參數(shù)，所述調(diào)整包括調(diào)性調(diào)整和頻域增益調(diào)整。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述調(diào)性調(diào)整參數(shù)包括調(diào)整類型和調(diào)整參數(shù) 則所述調(diào)性調(diào)整包括b1、將高頻拷貝激勵譜劃分為一個或一個以上的頻帶，并分別計算每個頻帶的能量Eest；b2、對于每一個頻帶判斷調(diào)整類型，若調(diào)整類型為不調(diào)整，則對該頻帶不作處理；若調(diào)整類型為加弦處理，則在該頻帶的正中位置加弦，所加弦的能量為ΔET=Eest·P^,]]>并使所加弦的相位與前一幀對應(yīng)相位連續(xù)；若調(diào)整類型為加噪調(diào)整，則在該頻帶加隨機噪聲，加噪能量為ΔEN=Eest·P^;]]>處理完畢所有頻帶后則結(jié)束調(diào)性調(diào)整。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述頻域增益調(diào)整包括b3、將高頻拷貝激勵譜劃分為一個或一個以上的頻帶；b4、對于任一個頻帶，用該頻帶對應(yīng)的增益調(diào)整參數(shù)乘以該頻帶內(nèi)的每根譜線，得到該頻帶的頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜，將所有頻帶組合起來即為頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15任一項所述的方法，其特征在于，步驟c所述綜合濾波包括c1、讀取信號類型信息，并根據(jù)所讀取的信號類型信息將一個超幀的高頻拷貝激勵信號劃分成一個或一個以上的預(yù)測幀；c2、對所述每一個預(yù)測幀，讀取量化后的線譜頻率構(gòu)成線性預(yù)測綜合濾波器；c3、由所述線性預(yù)測綜合濾波器對所述高頻拷貝激勵信號進行濾波，得到重建高頻時域信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至15任一項所述的方法，其特征在于，步驟c所述時域增益調(diào)整包括c4、將高頻拷貝激勵信號劃分為一個或一個以上的子幀；c5、讀取時域增益調(diào)整參數(shù)，將每個子幀的高頻拷貝激勵信號分別乘以相應(yīng)的時域增益調(diào)整參數(shù)，得到時域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號。
18.一種頻帶擴展解碼方法，其特征在于，該方法包括如下步驟a、將低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜；b、讀取調(diào)整參數(shù)，并根據(jù)調(diào)整參數(shù)對所述高頻拷貝激勵譜進行調(diào)整；對調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到高頻拷貝激勵信號；c、對所述高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，再對所得重建高頻時域信號進行時域增益調(diào)整，得到并輸出時域增益調(diào)整后的重建高頻時域信號。
19.一種頻帶擴展編碼裝置，位于擴展的寬帶自適應(yīng)多速率AMR-WB+編碼器中，用于接收來自預(yù)處理與分析濾波器組的高頻時域信號以及來自低頻編碼器的低頻激勵譜，輸出高頻參數(shù)至比特流復(fù)用器，其特征在于，該裝置包括如下部分譜參數(shù)編碼模塊，用于接收低頻激勵譜，將所接收的低頻激勵譜轉(zhuǎn)換為高頻拷貝激勵譜；根據(jù)來自時變預(yù)測分析模塊的原始高頻激勵信號對所述高頻拷貝激勵譜進行調(diào)整，將調(diào)整參數(shù)輸出至比特流復(fù)用器，將調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜轉(zhuǎn)換為高頻拷貝激勵信號并輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊；時變預(yù)測分析模塊，用于接收原始高頻時域信號，對所接收的高頻時域信號進行線性預(yù)測分析，獲得每個預(yù)測幀的時變預(yù)測濾波器系數(shù)和原始高頻激勵信號；將時變預(yù)測濾波器系數(shù)輸出到時變預(yù)測綜合模塊；將所生成的原始高頻激勵信號輸出到譜參數(shù)編碼模塊；時變預(yù)測綜合模塊，用于對所收到的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波得到重建高頻時域信號，并將所得重建高頻時域信號輸出至?xí)r域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊；時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊，接收原始高頻時域信號以及來自時變預(yù)測綜合模塊的重建高頻時域信號，將所接收的原始高頻時域信號與重建高頻時域信號進行比較得到時域增益調(diào)整參數(shù)，并將所述時域增益調(diào)整參數(shù)輸出至比特流復(fù)用器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述譜參數(shù)編碼模塊進一步包括譜拷貝器，用于接收來自低頻編碼器的低頻激勵譜，將所接收的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段得到高頻拷貝激勵譜，并將所得高頻拷貝激勵譜輸出至調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器以及頻域調(diào)整和參數(shù)提取器；DFT變換器，用于將所接收的原始高頻激勵信號進行DFT變換得到原始高頻激勵譜，并將所得原始高頻激勵譜輸出至調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器以及頻域調(diào)整和參數(shù)提取器；調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器，用于根據(jù)來自DFT變換器的原始高頻激勵譜，對來自譜拷貝模塊的高頻拷貝激勵譜進行調(diào)性調(diào)整，并將得到的調(diào)性調(diào)整的參數(shù)輸出到比特流復(fù)用器，調(diào)性調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜輸出至頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器；頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器，根據(jù)來自DFT變換器的原始高頻激勵譜，對來自調(diào)性調(diào)整和參數(shù)提取器的高頻拷貝激勵譜進行頻域增益調(diào)整，并將頻域增益調(diào)整參數(shù)輸出至比特流復(fù)用器，頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜輸出至IDFT變換器；IDFT變換器，用于對來自頻域增益調(diào)整和參數(shù)提取器的高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到調(diào)整后的原始高頻激勵信號，并將所得原始高頻激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，該裝置進一步包括信號類型分析模塊，用于接收原始高頻時域信號，對所接收的每個超幀的原始高頻時域信號進行信號類型分析，判斷該超幀高頻時域信號是快變信號還是緩變信號，若是快變信號則進一步分析快變點發(fā)生的位置，并將分析結(jié)果作為信號類型信息發(fā)送至?xí)r變預(yù)測分析模塊、時變預(yù)測綜合模塊，以及時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊；所述分析結(jié)果包括信號類型，若信號類型為快變類型，則進一步包括快變點發(fā)生的位置信息。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述時變預(yù)測分析模塊進一步包括線性預(yù)測分析器，用于接收原始高頻時域信號，并對所接收的原始高頻時域信號進行線性預(yù)測分析，將所得到的預(yù)測系數(shù)輸出至轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換器，用于將來自線性預(yù)測分析器的預(yù)測系數(shù)轉(zhuǎn)換為線譜頻率，并將所得線譜頻率輸出至矢量量化器；矢量量化器，用于將所接收的線譜頻率進行矢量量化得到矢量量化索引，將矢量量化索引輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊和比特流復(fù)用器；并根據(jù)所得矢量量化索引得到量化后的線譜頻率，將所得量化后的線譜頻率輸出至逆轉(zhuǎn)換器；逆轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)所接收的量化后的線譜頻率得到量化后的預(yù)測系數(shù)，并根據(jù)預(yù)測系數(shù)生成線性預(yù)測濾波器；線性預(yù)測濾波器，用于接收原始高頻時域信號，并將所接收的原始高頻時域信號進行濾波，將濾波后所得原始高頻激勵信號輸出至譜參數(shù)編碼模塊；所述時變預(yù)測綜合模塊進一步包括逆矢量量化器，用于將所接收的線譜頻率矢量量化索引進行解量化得到量化的線譜頻率，并將所得量化的線譜頻率輸出至轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換器，用于將量化的線譜頻率轉(zhuǎn)換為量化后的線性預(yù)測濾波器系數(shù)，并將所述量化后的線性預(yù)測濾波器系數(shù)構(gòu)成線性預(yù)測綜合濾波器；線性預(yù)測綜合濾波器，用于接收來自譜參數(shù)編碼模塊的高頻拷貝激勵信號，并對所接收的高頻拷貝激勵信號進行濾波得到重建的高頻時域信號，將所得高頻時域信號輸出至?xí)r域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊。所述時域自適應(yīng)增益調(diào)整參數(shù)提取模塊進一步包括子幀劃分模塊，用于根據(jù)來自信號類型分析模塊的信號類型信息，將來自時變預(yù)測綜合模塊的每個預(yù)測幀的重建高頻時域信號劃分為一個或一個以上子幀，并將所述各個子幀發(fā)送至參數(shù)提取模塊；參數(shù)提取模塊，用于接收每一個子幀的重建高頻時域信號，計算其時域增益，并計算所接收的原始高頻時域信號對應(yīng)子幀的時域增益，將所述兩種時域增益進行比較，提取時域增益調(diào)整參數(shù)，并將該參數(shù)輸出到比特流復(fù)用器。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置進一步包括DFT變換模塊，用于接收來自低頻編碼器的ACELP幀的低頻時域激勵信號，并對所接收的低頻時域激勵信號進行DFT變換得到低頻激勵譜，并將所得低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)編碼模塊。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至22任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置進一步包括高頻編碼模式選擇模塊，用于接收來自低頻編碼器的低頻編碼模式信息，以及低頻時域激勵信號或低頻激勵譜，根據(jù)預(yù)設(shè)的高頻編碼模式進行處理若預(yù)設(shè)的高頻編碼模式為模式1，則將來自低頻編碼器的TCX幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)編碼模塊，或者將來自低頻編碼器的ACELP幀的低頻激勵信號進行DFT變換得到低頻激勵譜輸出到譜參數(shù)編碼模塊；若預(yù)設(shè)的高頻編碼模式為模式2，則將來自低頻編碼器的TCX幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)編碼模塊，或者將來自低頻編碼器的ACELP幀的低頻激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊。
25.一種頻帶擴展解碼裝置，位于AMR-WB+解碼器中，用于接收來自比特流解復(fù)用器的的高頻參數(shù)以及來自低頻解碼器的低頻激勵譜，輸出重建高頻時域信號至綜合濾波器組和后處理模塊，其特征在于，該裝置包括如下部分譜參數(shù)解碼模塊，用于將所接收的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜，同時根據(jù)從解比特流復(fù)用器得到的譜調(diào)整參數(shù)對所述高頻拷貝激勵譜進行相應(yīng)的調(diào)整，將調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行IDFT轉(zhuǎn)換為高頻拷貝激勵信號并輸出到時變預(yù)測綜合模塊；時變預(yù)測綜合模塊，用于根據(jù)從解比特流復(fù)用器中得到的時變預(yù)測濾波器系數(shù)的矢量量化索引構(gòu)成時變預(yù)測綜合濾波器，對來自譜參數(shù)解碼模塊的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并將所述重建高頻時域信號輸出到自適應(yīng)時域增益解碼模塊；自適應(yīng)時域增益解碼模塊，用于根據(jù)從解比特流復(fù)用器得到的時域增益調(diào)整參數(shù)對來自時變預(yù)測綜合模塊的重建高頻時域信號進行增益調(diào)整，將時域增益調(diào)整后的重建高頻時域信號輸出至AMR-WB+解碼器中的綜合濾波器組和后處理器。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述譜參數(shù)解碼模塊進一步包括譜拷貝器，用于將所接收的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段得到高頻拷貝激勵譜，將所得高頻拷貝激勵譜輸出至調(diào)性調(diào)整器；調(diào)性調(diào)整器，用于從解比特流復(fù)用器中獲得調(diào)性調(diào)整的調(diào)整類型和調(diào)整參數(shù)，并根據(jù)調(diào)整類型和調(diào)整參數(shù)對來自譜拷貝模塊高頻拷貝激勵譜進行調(diào)性調(diào)整，將調(diào)性調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜輸出至頻域增益調(diào)整器；頻域增益調(diào)整器，用于從解比特流復(fù)用器獲得頻域增益調(diào)整參數(shù)，并根據(jù)所述頻域增益調(diào)整參數(shù)對來自調(diào)性調(diào)整模塊高頻拷激勵貝譜進行頻域增益調(diào)整，將頻域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜輸出到IDFT變換器；IDFT變換器，用于將來自頻域增益調(diào)整器高頻拷貝激勵譜進行IDFT變換，得到高頻拷貝激勵信號，并將所述高頻拷貝激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的裝置，其特征在于，該裝置進一步包括高頻解碼模式選擇模塊，用于接收來自低頻解碼器的TCX幀的低頻激勵譜或ACELP幀的低頻激勵信號，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的高頻解碼模式進行處理若預(yù)設(shè)的高頻解碼模式為模式1，則將所述TCX幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)解碼模塊，或者將所述ACELP幀的低頻激勵信號進行DFT變換得到ACELP幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)解碼模塊；若預(yù)設(shè)的高頻解碼模式為模式2，則將所述TCX幀的低頻激勵譜輸出至譜參數(shù)解碼模塊，或者將所述ACELP幀的低頻激勵信號轉(zhuǎn)換為高頻激勵信號并輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊。
28.一種頻帶擴展解碼裝置，位于AMR-WB+解碼器中，用于接收來自比特流解復(fù)用器的高頻參數(shù)以及來自低頻解碼器的低頻激勵譜，輸出重建高頻時域信號至綜合濾波器組和后處理模塊，其特征在于，該裝置包括如下部分譜參數(shù)解碼模塊，用于將所接收的低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜，同時根據(jù)從解比特流復(fù)用器得到的譜調(diào)整參數(shù)對所述高頻拷貝激勵譜進行相應(yīng)的調(diào)整，將調(diào)整后的高頻拷貝激勵譜進行IDFT轉(zhuǎn)換為高頻拷貝激勵信號并輸出到自適應(yīng)時域增益解碼模塊；自適應(yīng)時域增益解碼模塊，用于根據(jù)從解比特流復(fù)用器得到的時域增益調(diào)整參數(shù)，對來自譜參數(shù)解碼模塊的高頻拷貝激勵信號進行時域增益調(diào)整，將時域增益調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號輸出至?xí)r變預(yù)測綜合模塊；時變預(yù)測綜合模塊，用于根據(jù)從解比特流復(fù)用器中得到的時變預(yù)測濾波器系數(shù)的矢量量化索引構(gòu)成時變預(yù)測綜合濾波器，對來自自適應(yīng)時域增益解碼模塊的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并將所述重建高頻時域信號輸出至AMR-WB+解碼器中的綜合濾波器組和后處理器。
全文摘要
本發(fā)明提出一種頻帶擴展編碼方法，包括如下步驟A.將低頻激勵譜的特定頻段拷貝到高頻的特定頻段，得到高頻拷貝激勵譜；根據(jù)原始高頻時域信號獲得原始高頻激勵譜；根據(jù)原始高頻激勵譜對高頻拷貝激勵譜進行調(diào)整，得到譜調(diào)整參數(shù)以及調(diào)整之后的高頻拷貝激勵譜，再對其進行IDFT變換得到高頻拷貝激勵信號；B.對所述調(diào)整后的高頻拷貝激勵信號進行綜合濾波，得到重建高頻時域信號，并根據(jù)所述重建高頻時域信號的時域增益與原始高頻時域信號的時域增益提取時域增益調(diào)整參數(shù)；輸出包括步驟A所得調(diào)整參數(shù)以及所述時域增益調(diào)整參數(shù)在內(nèi)的高頻參數(shù)。本發(fā)明還提出了相應(yīng)的解碼方法以及編解碼裝置。本發(fā)明方案可以有效提高編碼聲音質(zhì)量。
文檔編號G10L19/00GK101089951SQ20061008709
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
發(fā)明者徐光鎖 申請人:徐光鎖