專利名稱：使用帶寬擴展技術(shù)對信號編碼和解碼的方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對諸如語音信號或音樂信號的音頻信號編碼或解碼的方法和設備，更具體地說，涉及一種對音頻信號中與高頻相應的信號編碼或解碼的方法和設備。
背景技術(shù)：
通常，對于人類，將與高頻帶相應的信號識別為聲音沒有將與低頻帶相應的信號識別為聲音重要。因此，為了增加音頻信號編碼的效率，將許多比特分配給與低頻帶相應的信號，而將較少的比特分配給與高頻帶相應的信號。因此，需要一種即使通過使用少量比特對與高頻帶相應的信號編碼也最大地改善人類感知的聲音的質(zhì)量的方法和設備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種通過使用時域或頻域中編碼的低頻信號的激勵信號或者通過使用低頻信號的激勵頻譜來對高頻信號編碼或解碼的方法和設備。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種帶寬擴展編碼方法，包括操作如果將在時域?qū)Φ皖l信號編碼，則從與小于預定頻率的頻帶相應的低頻信號提取激勵信號，并且將激勵信號從時域變換到頻域；如果將在頻域?qū)Φ皖l信號編碼，則從低頻信號提取激勵頻譜；通過使用變換的激勵信號的頻譜或提取的激勵頻譜，在大于預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜；以及通過使用產(chǎn)生的頻譜和與大于預定頻率的頻帶相應的高頻信號的頻譜來計算增益。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種帶寬擴展編碼方法，包括操作對與小于預定頻率的頻帶相應的低頻信號提取激勵頻譜；通過使用提取的激勵頻譜在大于預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜；以及通過使用產(chǎn)生的頻譜和與大于預定頻率的頻帶相應的高頻信號的頻譜來計算增益。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種帶寬擴展解碼方法，包括操作如果已經(jīng)在時域?qū)Φ皖l信號編碼，則對與小于預定頻率的頻帶相應的低頻信號的激勵信號解碼，并將激勵信號從時域變換到頻域；如果已經(jīng)在頻域?qū)Φ皖l信號編碼，則對低頻信號的激勵頻譜解碼； 通過使用變換的激勵信號的頻譜或解碼的激勵頻譜在大于預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜；以及對增益解碼，并將解碼的增益應用于產(chǎn)生的頻譜。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種帶寬擴展編碼設備，包括時域編碼單元，如果將在時域?qū)Φ皖l信號編碼，則從與小于預定頻率的頻帶相應的低頻信號提取激勵信號，并且將激勵信號從時域變換到頻域；頻域編碼單元，如果將在頻域?qū)Φ皖l信號編碼，則從低頻信號提取激勵頻譜；頻譜產(chǎn)生單元，通過使用變換的激勵信號的頻譜或提取的激勵頻譜，在大于預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜；以及增益計算單元，通過使用產(chǎn)生的頻譜和與大于預定頻率的頻帶相應的高頻信號的頻譜來計算增益。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種帶寬擴展編碼設備，包括頻譜提取單元，對與小于預定頻率的頻帶相應的低頻信號提取激勵頻譜；頻譜產(chǎn)生單元，通過使用提取的激勵頻譜在大于預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜；以及增益計算單元，通過使用產(chǎn)生的頻譜和與大于預定頻率的頻帶相應的高頻信號的頻譜來計算增益。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種帶寬擴展解碼設備，包括時域解碼單元，如果已經(jīng)在時域?qū)Φ皖l信號編碼，則對與小于預定頻率的頻帶相應的低頻信號的激勵信號解碼，并將激勵信號從時域變換到頻域；頻域解碼單元，如果已經(jīng)在頻域?qū)Φ皖l信號編碼，則對低頻信號的激勵頻譜解碼；頻譜產(chǎn)生單元，通過使用變換的激勵信號的頻譜或解碼的激勵頻譜在大于預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜；以及增益應用單元，對增益解碼，并將解碼的增益應用于產(chǎn)生的頻譜。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種記錄有用于帶寬擴展編碼方法的計算機程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，所述方法包括操作如果將在時域?qū)Φ皖l信號編碼，則從與小于預定頻率的頻帶相應的低頻信號提取激勵信號，并且將激勵信號從時域變換到頻域；如果將在頻域?qū)Φ皖l信號編碼，則從低頻信號提取激勵頻譜；通過使用變換的激勵信號的頻譜或提取的激勵頻譜，在大于預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜；以及通過使用產(chǎn)生的頻譜和與大于預定頻率的頻帶相應的高頻信號的頻譜來計算增益。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種記錄有用于帶寬擴展編碼方法的計算機程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，所述方法包括操作對與小于預定頻率的頻帶相應的低頻信號提取激勵頻譜；通過使用提取的激勵頻譜在大于預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜；以及通過使用產(chǎn)生的頻譜和與大于預定頻率的頻帶相應的高頻信號的頻譜來計算增益。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種記錄有用于帶寬擴展解碼方法的計算機程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，所述方法包括操作如果已經(jīng)在時域?qū)Φ皖l信號編碼，則對與小于預定頻率的頻帶相應的低頻信號的激勵信號解碼，并將激勵信號從時域變換到頻域；如果已經(jīng)在頻域?qū)Φ皖l信號編碼，則對低頻信號的激勵頻譜解碼；通過使用變換的激勵信號的頻譜或解碼的激勵頻譜在大于預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜；以及對增益解碼，并將解碼的增益應用于產(chǎn)生的頻譜。


通過參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它特點和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的帶寬擴展編碼方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的帶寬擴展編碼設備的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的帶寬擴展解碼方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的帶寬擴展解碼設備的框圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的在圖2和圖4中示出的帶寬擴展編碼和解碼設備中執(zhí)行的折疊模式的圖表；以及圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的在圖2和圖4中示出的帶寬擴展編碼和解碼設備中執(zhí)行的折疊模式的圖表。
具體實施例方式現(xiàn)將參照附圖來更加全面地描述本發(fā)明，在附圖中顯示本發(fā)明的示例性實施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的帶寬擴展編碼方法的流程圖。首先，在操作100，基于預定頻率將輸入信號劃分成低頻信號和高頻信號。所述低頻信號表示與小于第一頻率的頻帶相應的信號，所述高頻信號表示與大于第二頻率的頻帶相應的信號。優(yōu)選地，將第一頻率和第二頻率設置為相等，但是也可以設置為不同。在操作110，根據(jù)預定準則確定將在時域還是在頻域?qū)υ诓僮?00獲得的低頻信號編碼。當在操作110確定將在時域?qū)υ诓僮?00獲得的低頻信號編碼時，在操作120，在時域?qū)Φ皖l信號編碼。在操作120在時域?qū)Φ皖l信號編碼的模式的示例包括碼激勵線性預測(CELP)模式和代數(shù)碼激勵線性預測(ACELP)模式。在操作120，在正在時域?qū)Φ皖l信號編碼的同時，從低頻信號提取已經(jīng)去除包絡的激勵信號。在實施例中，根據(jù)線性預測編碼(LPC)分析通過從低頻信號去除包絡來提取激勵信號。在操作125，將激勵信號從時域變換到頻域，從而產(chǎn)生低頻信號的激勵信號的頻譜。在操作125將激勵信號從時域變換到頻域的模式的示例包括快速傅立葉變換(FFT)、修改的離散余弦變換(MDCT)等。另一方面，當在操作110確定在頻域?qū)υ诓僮?00獲得的低頻信號編碼時，在操作 130，在頻域?qū)Φ皖l信號編碼。在操作130在頻域?qū)Φ皖l信號編碼的模式的示例包括變換編碼激勵(TCX)模式。在操作130，在頻域?qū)υ诓僮?00獲得的低頻信號編碼的同時，從低頻信號提取已經(jīng)去除包絡的激勵頻譜。在根據(jù)TCX執(zhí)行編碼的同時，可根據(jù)兩個實施例在操作130執(zhí)行激勵頻譜的提取。 在一個實施例中，可在TCX期間使用加權(quán)的語音域的頻譜來提取激勵頻譜。在另一實施例中，可在TCX期間通過不執(zhí)行一些分量而從低頻信號中去除感知的加權(quán)來產(chǎn)生激勵頻譜。還可使用FFT或MDCT來實現(xiàn)操作130。在這種情況下，使用與ACELP編碼模式下的激勵信號頻譜相同的激勵信號頻譜來恢復高頻頻譜。在操作135，通過使用在操作125產(chǎn)生的激勵信號的頻譜或在操作130提取的激勵頻譜，在大于預定頻率的高頻帶產(chǎn)生激勵頻譜。在操作135，可通過將在操作125產(chǎn)生的激勵信號的頻譜或在操作130提取的激勵頻譜修補(patch)到高頻帶，或者可通過在高頻帶上折疊產(chǎn)生的激勵信號的頻譜或提取的激勵頻譜，來產(chǎn)生激勵頻譜，從而對于預定頻率，在操作125產(chǎn)生的激勵信號的頻譜或在操作130提取的激勵頻譜與所述產(chǎn)生的頻譜對稱。在操作140，將在操作100獲得的高頻信號從時域變換到頻域，從而產(chǎn)生高頻頻譜。在操作140變換高頻信號的模式的示例包括FFT、MDCT等。在操作150，使用在操作135產(chǎn)生的激勵頻譜和在操作140產(chǎn)生的高頻頻譜來計算增益。當解碼器通過使用低頻信號的解碼的激勵信號的頻譜來恢復高頻頻譜時，使用在操作150計算的增益。換句話說，當解碼器通過使用低頻信號的激勵信號的頻譜產(chǎn)生高頻頻譜時，該增益用于控制高頻頻譜的包絡。
在操作150，根據(jù)等式1，可通過計算在操作135產(chǎn)生的激勵頻譜的每個頻帶的能量值與在操作140產(chǎn)生的高頻頻譜的每個頻帶的能量值的比率，來獲得增益。
權(quán)利要求
1.一種帶寬擴展解碼方法，包括如果與低于預定頻率的頻帶對應的低頻信號已經(jīng)在時域中被編碼，則在時域中對該低頻信號進行解碼，以從解碼的低頻信號中產(chǎn)生激勵信號；如果低頻信號已經(jīng)在頻域中被編碼，則在頻域中對該低頻信號進行解碼，并將在頻域中解碼的低頻信號變換為時域，以從變換后的低頻信號產(chǎn)生激勵信號； 將產(chǎn)生的激勵信號變換到頻域；通過使用變換后的激勵信號在高于預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜；對增益解碼，并將解碼的增益應用到在高于所述預定頻率的頻帶中產(chǎn)生的頻譜。
2.如權(quán)利要求1所述的帶寬擴展解碼方法，其中，在時域中對低頻信號進行解碼的步驟包括通過碼激勵線性預測CELP或代數(shù)碼激勵線性預測ACELP來對低頻信號進行解碼。
3.如權(quán)利要求1所述的帶寬擴展解碼方法，其中，在頻域中對低頻信號進行解碼的步驟包括通過變換編碼激勵TCX來對低頻信號進行解碼。
4.如權(quán)利要求1所述的帶寬擴展解碼方法，還包括 將已經(jīng)應用了增益的頻譜從頻域變換到時域；將解碼的低頻信號與變換后的已經(jīng)應用了增益的頻譜進行合成。
5.如權(quán)利要求1所述的帶寬擴展解碼方法，還包括將感知噪聲添加到在高于所述預定頻率的頻帶中產(chǎn)生的頻譜或已經(jīng)應用了增益的頻■i並曰O
6.如權(quán)利要求1所述的帶寬擴展解碼方法，其中，在高于所述預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜的步驟包括將解碼的低頻信號的激勵信號修補到高于所述預定頻率的頻帶。
7.如權(quán)利要求1所述的帶寬擴展解碼方法，其中，在高于所述預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜的步驟包括在高于所述預定頻率的頻帶上折疊解碼的低頻信號的激勵信號。
8.一種帶寬擴展解碼設備，包括時域解碼單元，如果與低于預定頻率的頻帶對應的低頻信號已經(jīng)在時域中被編碼，則在時域中對該低頻信號進行解碼，以從解碼的低頻信號中產(chǎn)生激勵信號，并將產(chǎn)生的激勵信號變換到頻域；頻域解碼單元，如果低頻信號已經(jīng)在頻域中被編碼，則在頻域中對該低頻信號進行解碼，并將在頻域中解碼的低頻信號變換為時域，以從變換后的低頻信號產(chǎn)生激勵信號，并將產(chǎn)生的激勵信號變換到頻域；頻譜產(chǎn)生單元，通過使用變換后的激勵信號在高于預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜； 增益應用單元，對增益解碼，并將解碼的增益應用到在高于所述預定頻率的頻帶中產(chǎn)生的頻譜。
9.如權(quán)利要求8所述的帶寬擴展解碼設備，其中，時域解碼單元通過碼激勵線性預測 CELP或代數(shù)碼激勵線性預測ACELP來對低頻信號進行解碼。
10.如權(quán)利要求8所述的帶寬擴展解碼設備，其中，頻域解碼單元根據(jù)變換編碼激勵 TCX來對低頻信號進行解碼。
11.如權(quán)利要求8所述的帶寬擴展解碼設備，還包括 逆變換單元，將已經(jīng)應用了增益的頻譜從頻域變換到時域；頻帶合成單元，將解碼的低頻信號與逆變換單元變換后的頻譜進行合成。
12.如權(quán)利要求8所述的帶寬擴展解碼設備，還包括噪聲添加單元，將感知噪聲添加到在高于所述預定頻率的頻帶中產(chǎn)生的頻譜或已經(jīng)應用了增益的頻譜。
13.如權(quán)利要求8所述的帶寬擴展解碼設備，其中，頻譜產(chǎn)生單元通過將解碼的低頻信號的激勵信號修補到高于所述預定頻率的頻帶來在高于所述預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜。
14.如權(quán)利要求8所述的帶寬擴展解碼設備，其中，頻譜產(chǎn)生單元通過在高于所述預定頻率的頻帶上折疊解碼的低頻信號的激勵信號來在高于所述預定頻率的頻帶中產(chǎn)生頻譜。
全文摘要
提供一種執(zhí)行帶寬擴展編碼和解碼的方法和設備，其中，使用時域或頻域中編碼的低頻信號的激勵信號或者使用低頻信號的激勵頻譜對高頻信號編碼或解碼。因此，盡管使用少量比特對音頻信號編碼或解碼，但是沒有降低與高頻帶中的信號相應的聲音的質(zhì)量。因此，可以最大化編碼效率。
文檔編號G10L21/02GK102456349SQ201210011549
公開日2012年5月16日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月3日
發(fā)明者吳殷美, 孫昌用, 朱基峴, 苗磊, 金重會 申請人:三星電子株式會社