專利名稱：用于改進數(shù)字音頻信號的分級編碼/解碼的增強編碼/解碼中的比特分配的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于聲音數(shù)據(jù)的處理的二進制分配的方法。本處理特別適于諸如音頻信號(語音、音樂等)的數(shù)字信號的傳輸和/或存儲。本發(fā)明更具體地應用到生成所謂“分級” 二進制流的分級編碼(或“可伸縮”編碼)，因為其包括核心比特率以及一個或多個改進層G8、56和64k比特/秒的根據(jù)G. 722 標準化的編碼典型地是比特率可伸縮的，而UIT-TG. 729. 1和MPEG-4CELP編解碼器在比特率和帶寬兩者方面是可伸縮的)。
背景技術(shù)：
其后詳細描述分級編碼，其具有通過將與要編碼的音頻信號相關(guān)的信息分派 (apportion)為分級子集而提供可變比特率的能力，使得可按照從音頻演奏(rendition) 的質(zhì)量的觀點出發(fā)的重要性等級來使用該信息。確定該等級所考慮的標準是編碼的音頻信號的質(zhì)量的優(yōu)化標準(或更少降級的標準)。分級編碼特別適于異構(gòu)網(wǎng)絡或展示(exhibit) 時變可用比特率的網(wǎng)絡上的傳輸，或適于以展示變化容量的終端為目的地的傳輸。可如下描述分級(或“可伸縮”)音頻編碼的基本概念。二進制流包括基本層以及一個或多個改進層?；緦佑杀ＷC最小編碼質(zhì)量的稱為 “核心編解碼器”的固定比特率編解碼器生成。該層必須由解碼器接收以維持可接受質(zhì)量級別。改進層工作以改進質(zhì)量。然而，可以發(fā)生這樣的情況，即它們并非全部由解碼器接收。分級編碼的主要益處在于其然后通過簡單“二進制流的截斷(truncation) ”而允許比特率的改編。層的數(shù)目(也就是說，二進制流的可能截斷次數(shù))定義編碼的粒度。如果二進制流包括O到4的等級的)幾層，則人們提及“高粒度”編碼，而如果其允許例如1 到業(yè)比特/秒的等級的增加，則人們提及“細粒度”編碼。下面更具體地描述電話頻帶中以及寬頻帶中的一個或多個改進層中利用CELP類型核心編碼器的比特率和帶寬可伸縮編碼的技術(shù)。這樣的系統(tǒng)的示例在具有細粒度的從8 到32k比特/秒的標準UIT-T G. 729. 1中給出。其后總結(jié)G. 729. 1編碼/解碼算法。ι關(guān)于G. 729. 1編碼器的提示G. 729. 1編碼器是UIT-T G. 729編碼器的擴充。其需要(entail)用于產(chǎn)生具有用于會話服務的從8到32k比特/秒的比特率的其頻帶范圍從窄頻帶(50-4000HZ)到寬頻帶(50-7000HZ)的信號的、修改的G. 7 核心分級編碼器。該編解碼器與使用G. 7 編解碼器的現(xiàn)有基于IP傳送語音的設(shè)備兼容。

圖1中示意性示出了 G. 729. 1編碼器。首先通過QMF ( “正交鏡像濾波器”)濾波將按照16kHz采樣的寬頻帶輸入信號^分解為兩個子帶。通過低通濾波LP (塊100)和抽選(塊101)獲得低頻帶(0-4000HZ)，并通過高通濾波HP (塊102)和抽選(塊103)獲得高頻帶(4000-8000Hz)。濾波器LP和HP具有長度64。低頻帶在按照8和12k比特/秒進行窄帶CELP編碼(塊105)之前，由消除低于
350Hz的分量的高通濾波器(塊104)進行預處理，以獲得信號 。該高通濾波考慮將有用頻帶定義為覆蓋間隔50-7000HZ的事實。窄帶CELP編碼是包括作為第一級的沒有預處理濾波器的修改G. 729編碼和作為第二級的附加固定CELP字典的級聯(lián)CELP編碼。高頻帶首先被預處理(塊106)，以補償由于高通濾波器(塊102)與抽選(塊103) 組合而導致的聲音失真(aliasing)。高頻帶其后通過消除高頻帶的3000與4000Hz之間的分量(也就是說，原始信號中的7000與8000Hz之間的分量)的低通濾波器(塊107)而濾波，以獲得信號^。其后進行參數(shù)頻帶擴展(塊108)。根據(jù)圖1的G. 729. 1編碼器的重要特征如下基于CELP編碼器(塊105)的輸出來計算(塊109)低頻帶的誤差信號知，并在塊110進行(G. 729. 1標準的“時域聲音失真去除”類型的TDAC的)預測變換編碼。參考圖1，特別看出，向低頻帶上的誤差信號和高頻帶上的濾波后的信號兩者施加TDAC編碼?？赏ㄟ^塊111將附加參數(shù)傳送到對應的(homologous)解碼器，該塊111進行用于 “幀擦除隱蔽”的名為“FEC”的處理，以重構(gòu)擦除的幀為目的(如果存在的話)。編碼塊105、108、110和111所生成的各種二進制流最終在多路復用塊112中被多路復用和構(gòu)造為分級二進制序列(train)。針對20ms的樣本(或幀)的每一塊(即，每幀 320個樣本)，來進行編碼。G. 729. 1編解碼器所以具有三個編碼步驟的架構(gòu)，包括-級聯(lián)CELP編碼、-TDBffE ( “時域帶寬擴展”)類型的模塊108所進行的參數(shù)頻帶擴展、和-在MDCT( “修改離散余弦變換”)類型的變換之后施加的預測TDAC變換編碼。ι關(guān)于G. 729. 1解碼器的提示圖2中圖示了 G. 729. 1解碼器。描述每一 20ms幀的比特在塊200中被解多路復用。8和12k比特/秒的層的二進制流由CELP解碼器(塊201)使用，以生成窄頻帶合成(0-4000HZ)。與14k比特/秒的層關(guān)聯(lián)的二進制流的那部分由頻帶擴展模塊(塊202) 解碼。與14k比特/秒以上的比特率關(guān)聯(lián)的二進制流的那部分由TDAC模塊(塊203)解碼。前回聲(pre-echoes)和后回聲(post-echoes)的處理由塊204和207以及增強(塊 205)和低頻帶的后處理(塊206)進行。按照16kHz采樣的寬頻帶輸出信號經(jīng)由一組合成QMF濾波器(塊209、210、211、212和213)合并反聲音失真(塊208)而獲得。其后詳細提供變換編碼層的描述。ι關(guān)于G. 729. 1編碼器中的基于TDAC變換的編碼器的提示圖3中圖示了 G. 729. 1編碼器中的TDAC類型的變換編碼。濾波器lB(Z)(塊300)是感知加權(quán)濾波器，具有向低頻帶誤差信號施加的增益補償。MDCT變換其后被計算(塊301和30 以獲得-感知濾波的差信號的MDCT譜/^、和-高頻帶的原始信號的MDCT譜^。這些MDCT變換(塊301和302)被施加到按照8kHz采樣的20ms的信號(160個系數(shù))。來自于熔解(fusion)塊303的譜Y (k)由此包括2 X 160，即320個系數(shù)。其被定義如下
權(quán)利要求
1.一種用于增強數(shù)字音頻信號的分級編碼/解碼的改進編碼/解碼中的二進制分配的方法，所述改進編碼/解碼包括第一頻帶中的核心編碼/解碼和第二頻帶中的頻帶擴展編碼/解碼，其特征在于，對于要對于改進編碼/解碼分配的預定數(shù)目的比特，向用于校正在第一頻帶中并且根據(jù)第一編碼/解碼模式的核心編碼/解碼的編碼/解碼分配第一數(shù)目比特(nbit_ enhanced(j))，并向用于改進在第二頻帶中并且根據(jù)第二編碼/解碼模式的擴展編碼/解碼的編碼/解碼分配第二數(shù)目比特(nb_Sin)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟-針對第一頻帶的每一頻率子帶，獲得用于核心編碼/解碼的所分配的比特數(shù)目 (nbit(j))；-在其中用于核心編碼/解碼的所分配的比特數(shù)目不超出預定閾值的頻率子帶中，針對每個子帶分配多個比特，所述多個比特構(gòu)成用于校正核心編碼/解碼的編碼/解碼的第一數(shù)目比特；-作為第一數(shù)目的所分配的比特和預定數(shù)目的要分配的比特的函數(shù)，對于用于改進擴展編碼/解碼的編碼/解碼分配第二數(shù)目的分配比特。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，最小比特數(shù)目在每一頻率子帶中對于第一數(shù)目比特的分配是固定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，該預定閾值固定為0。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，該預定閾值大于0，并且如果分配比特的第一數(shù)目大于比特的預定數(shù)目，則減小該閾值的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，該方法包括接收在來自第一頻帶擴展層的信號和原始信號之間的差所引起的殘余信號的音調(diào)信息的步驟，并且在音調(diào)殘余信號的情況下，用于改進頻帶擴展的編碼/解碼的分配比特的第二數(shù)目大于該第一數(shù)目。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該核心編碼/解碼是G.729. 1標準化編碼/解碼類型，第一編碼/解碼模式是變換編碼/解碼，而第二編碼/解碼模式是參數(shù)編碼/解碼。
8.—種在用于改進數(shù)字音頻信號的分級編碼器/解碼器的編碼器/解碼器中的二進制分配的模塊，所述分級編碼器/解碼器包括用于第一頻帶中的核心編碼/解碼的模塊和用于第二頻帶中的頻帶擴展編碼/解碼的模塊，其特征在于，該模塊包括-用于對于要針對改進編碼器/解碼器分配的預定數(shù)目比特、向用于校正在第一頻帶中并且根據(jù)第一編碼/解碼模式的核心編碼器/解碼器的編碼/解碼模塊分配第一數(shù)目比特(nbit_enhanced(j))的部件，和-用于向用于改進在第二頻帶中并且根據(jù)第二編碼/解碼模式的擴展編碼器/解碼器的編碼/解碼模塊分配第二數(shù)目比特(nb_Sin)的部件。
9.一種分級編碼器，其特征在于，該編碼器包括根據(jù)權(quán)利要求8的分配模塊。
10.一種分級解碼器，其特征在于，該解碼器包括根據(jù)權(quán)利要求8的分配模塊。
11.一種計算機程序，包括代碼指令，當代碼指令由處理器運行時，所述代碼指令用于根據(jù)權(quán)利要求1到7之一的分配方法的步驟的實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于改進數(shù)字音頻信號的分級編碼/解碼的增強編碼/解碼中的二進制分配的方法，所述分級編碼/解碼包括第一頻帶中的核心編碼/解碼和第二頻帶中的頻帶擴展編碼/解碼。根據(jù)本發(fā)明的方法對于要對于增強編碼/解碼分配的預定數(shù)目的比特，向用于校正在第一頻帶中并且根據(jù)第一編碼/解碼模式的核心編碼/解碼的編碼/解碼分配第一數(shù)目比特(nbit_enhanced(j))，并向用于改進在第二頻帶中并且根據(jù)第二編碼/解碼模式的擴展編碼/解碼的增強編碼/解碼分配第二數(shù)目比特(nb_sin)。本發(fā)明還涉及用于實現(xiàn)該方法的分配模塊、包括該模塊的編碼器、解碼器。
文檔編號G10L19/00GK102511062SQ201080039676
公開日2012年6月20日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者D.維雷特, P.伯塞特 申請人:法國電信公司