專利名稱：音頻信號(hào)編碼方法及其有關(guān)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種音頻信號(hào)編碼方法及其有關(guān)設(shè)備，并涉及一種音頻信號(hào)解碼方法及其有關(guān)設(shè)備。
從所周知，數(shù)據(jù)傳輸是為提高信噪比和沿傳輸信道的信息容量而以數(shù)字形式進(jìn)行的。但目前不斷有這樣的要求希望通過大幅度壓縮數(shù)字信號(hào)來進(jìn)一步提高信息容量。對(duì)于音頻信號(hào)一般應(yīng)用兩種基本壓縮原理。第一種壓縮原理是除去源信號(hào)中的統(tǒng)計(jì)或確定性冗余信息，第二種壓縮原理是抑制或消除源信號(hào)中對(duì)人的知覺來說是多余的部分。近來，后一種壓縮原理在高質(zhì)量音頻信號(hào)的應(yīng)用中占主導(dǎo)地位，而且一般是將音頻信號(hào)按其頻率分量(有時(shí)叫做“子頻帶”)分解，各部分經(jīng)過分析并以既定的量化精確度進(jìn)行量化以除去(與收聽者)無關(guān)地?cái)?shù)據(jù)。ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)MPEG(動(dòng)畫專家組)音頻信號(hào)編碼標(biāo)準(zhǔn)和其它音頻信號(hào)編碼標(biāo)準(zhǔn)采用并說明了這個(gè)原理，但MPEG(和其它標(biāo)準(zhǔn))也采用了一種叫做“自適應(yīng)預(yù)測(cè)”的方法進(jìn)一步減小數(shù)據(jù)率。
接新MPEG-2 AAC標(biāo)準(zhǔn)操作的編碼器的操作過程在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)文件草案ISO/IEC DIS 13818-7中有詳細(xì)說明。新MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)采用用1024中的672個(gè)頻率分量進(jìn)行的反向線性預(yù)測(cè)。預(yù)計(jì)新MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)有類似的要求。然而，如此大量的頻率分量使計(jì)算時(shí)需要進(jìn)行大量的輔助計(jì)算操作，一來是由于預(yù)測(cè)算法復(fù)雜，二來也是因?yàn)樾枰写罅看鎯?chǔ)器來存儲(chǔ)計(jì)算出和中間的各項(xiàng)系數(shù)。眾所周知，在頻域中采用這種反向自適應(yīng)預(yù)測(cè)公式時(shí)難以進(jìn)一步減輕計(jì)算負(fù)荷和對(duì)存儲(chǔ)器的需求量。這是因?yàn)樵陬l域下預(yù)測(cè)公式的數(shù)量如此之大以致即使極其簡(jiǎn)單的自適應(yīng)算法也仍然會(huì)使計(jì)算大為復(fù)雜而且需要大量的存儲(chǔ)器。大家知道，為避免這個(gè)問題，可以采用在編碼器中更新后傳送給解碼器的前向自適應(yīng)預(yù)測(cè)公式，但在頻域中采用多個(gè)前向自適應(yīng)預(yù)測(cè)公式不可避免地由于預(yù)測(cè)公式的數(shù)量如此龐大而產(chǎn)生大量“枝節(jié)的”信息。
本發(fā)明的目的即要克服或至少減少周知預(yù)測(cè)法的上述缺點(diǎn)。
上述和其它目的是通過用誤差信號(hào)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行編碼來除去音頻信號(hào)多個(gè)子頻帶中每一個(gè)的多余信息并在時(shí)域中產(chǎn)生能使音頻信號(hào)的當(dāng)前信號(hào)幀從先前的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)幀預(yù)測(cè)出來的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)系數(shù)達(dá)到的。
按照本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供的音頻信號(hào)編碼方法包括下列步驟
接收待編碼的音頻信號(hào)x；
從收到的音頻信號(hào)x產(chǎn)生量化的音頻信號(hào)
產(chǎn)生可用以直接從量化音頻信號(hào)
的至少一個(gè)先前的時(shí)間幀預(yù)測(cè)所收到音頻信號(hào)x的當(dāng)前時(shí)間幀的一組長(zhǎng)期預(yù)測(cè)系數(shù)A；
用預(yù)測(cè)系數(shù)A產(chǎn)生預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
將所收到的音頻信號(hào)x與預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
相比較從而產(chǎn)生多個(gè)子頻帶中每一個(gè)的誤差信號(hào)E(k)；
量化誤差信號(hào)E(k)從而產(chǎn)生一組量化誤差信號(hào)
(k)；
將量化誤差信號(hào)
(k)與預(yù)測(cè)系數(shù)A組合起來從而產(chǎn)生編碼音頻信號(hào)。
本發(fā)明用來在時(shí)域中用前向自適應(yīng)預(yù)測(cè)公式壓縮音頻信號(hào)。對(duì)所收到信號(hào)的各時(shí)幀，只需要產(chǎn)生一組前向自適應(yīng)預(yù)測(cè)系數(shù)傳送給解碼器。相比之下，周知的前向自適應(yīng)預(yù)測(cè)法就需要給各時(shí)幀的各子頻帶產(chǎn)生一組預(yù)測(cè)系數(shù)。與本發(fā)明得出的預(yù)測(cè)增益比較起來，長(zhǎng)期預(yù)測(cè)公式的枝節(jié)信息可以忽略不計(jì)。
本發(fā)明的某些實(shí)施例能減少計(jì)算的復(fù)雜性和存儲(chǔ)器需用量。具體地說，和采用前向自適應(yīng)預(yù)測(cè)相比，無需在解碼器中重新計(jì)算預(yù)測(cè)系數(shù)。本發(fā)明的某些實(shí)施例對(duì)信號(hào)變化的反應(yīng)還比一般反向自適應(yīng)預(yù)測(cè)公式快得多。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所收到的音頻信號(hào)x在信號(hào)幀xm上從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域從而提供一組子頻帶信號(hào)X(k)。預(yù)測(cè)出的音頻信號(hào)
同樣從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域從而產(chǎn)生一組預(yù)測(cè)子頻帶信號(hào)
(k)，同時(shí)在頻域上比較所收到的音頻信號(hào)x和預(yù)測(cè)的音頻信號(hào)
，彼此比較各子頻帶信號(hào)從而產(chǎn)生子頻帶誤差信號(hào)E(k)。量化的音頻信號(hào)x是通過在時(shí)域或頻域中將預(yù)測(cè)信號(hào)與量化誤差信號(hào)相加產(chǎn)生的。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所收到音頻信號(hào)x與預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
的比較是在時(shí)域中進(jìn)行的從而也在時(shí)域中產(chǎn)生誤差信號(hào)e。接著，此誤差信號(hào)e從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域從而產(chǎn)生所述多個(gè)子頻帶誤差信號(hào)E(k)。
誤差信號(hào)的量化最好按音質(zhì)模型進(jìn)行。
按照本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供的編碼音頻信號(hào)解碼方法包括下列步驟
接收編碼音頻信號(hào)，該編碼音頻信號(hào)包括音頻信號(hào)多個(gè)子頻帶中每一個(gè)的量化誤差信號(hào)
(k)和音頻信號(hào)各時(shí)幀的一組可用以直接從重組量化音頻信號(hào)
的至少一個(gè)先前的時(shí)幀預(yù)測(cè)所收到音頻信號(hào)當(dāng)前時(shí)幀xm的預(yù)測(cè)系數(shù)A；
根據(jù)量化誤差信號(hào)
(k)產(chǎn)生所述重組的量化音頻信號(hào)
用預(yù)測(cè)系數(shù)A和量化音頻信號(hào)
產(chǎn)生預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
將預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域以產(chǎn)生一組供與量化誤差信號(hào)
(k)組合以產(chǎn)生一組重組子頻帶信號(hào)
(k)的預(yù)測(cè)子頻帶信號(hào)；和
對(duì)重組的子頻帶信號(hào)
(k)進(jìn)行從頻域到時(shí)域的轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生重組量化音頻信號(hào)
。
本發(fā)明上述第二方面的實(shí)施例特別適用于只收到所有可能加以量化的誤差信號(hào)
(k)子集的場(chǎng)合，某些子頻帶數(shù)據(jù)通過傳送音頻子頻帶信號(hào)X(k)直接傳送。信號(hào)
(k)和X(k)適當(dāng)加以組合之后才進(jìn)行頻域到時(shí)域的轉(zhuǎn)換。
按照本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供的音頻信號(hào)編碼設(shè)備包括
一個(gè)輸入端，供接收待編碼的音頻信號(hào)x；
量化裝置，連接到所述輸入端，供從所收到的音頻信號(hào)x產(chǎn)生量化音頻信號(hào)
預(yù)測(cè)裝置，連接到所述量化裝置上，供產(chǎn)生一組供直接從量化音頻信號(hào)
的至少一個(gè)先前時(shí)幀預(yù)測(cè)所收到音頻信號(hào)x的當(dāng)前時(shí)幀xm的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)系數(shù)。
預(yù)測(cè)音頻信號(hào)x發(fā)生裝置，供使用預(yù)測(cè)系數(shù)A產(chǎn)生預(yù)測(cè)音頻信號(hào)x，并將所收到的音頻信號(hào)x與預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
加以比較以產(chǎn)生多個(gè)子頻帶的每一個(gè)的誤差信號(hào)E(k)。
量化裝置，供量化誤差信號(hào)E(k)以產(chǎn)生一組量化誤差信號(hào)
(k)；和
組合裝置，供將量化誤差信號(hào)
(k)與預(yù)測(cè)系數(shù)A加以組合以產(chǎn)生編碼音頻信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述發(fā)生裝置包括第一轉(zhuǎn)換裝置、第二轉(zhuǎn)換裝置和比較裝置，第一轉(zhuǎn)換裝置用于將所收到的音頻信號(hào)x從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，第二轉(zhuǎn)換裝置供將預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，比較裝置則配置得使其比較得出的頻域中各頻域信號(hào)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)生裝置配置得使其在時(shí)域中將所收到的音頻信號(hào)x與時(shí)域中的預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
相比較。
按照本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明提供的編碼音頻信號(hào)x的解碼裝置，其中編碼音頻信號(hào)包括音頻信號(hào)各個(gè)子頻帶的量化誤差信號(hào)
(k)和音頻信號(hào)各時(shí)幀的一組預(yù)測(cè)系數(shù)A，其中預(yù)測(cè)系數(shù)A可用以直接從重組的量化音頻信號(hào)x的至少一個(gè)先前時(shí)幀預(yù)測(cè)所收到音頻信號(hào)的當(dāng)前時(shí)幀xm，所述設(shè)備包括
一個(gè)輸入端，供接收編碼音頻信號(hào)；
重組量化音頻信號(hào)發(fā)生裝置，供從量化誤差信號(hào)產(chǎn)生所述重組量化音頻信號(hào)；和
信號(hào)處理裝置，供從預(yù)測(cè)系數(shù)A和所述重組音頻信號(hào)
產(chǎn)生預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
其中所述發(fā)生裝置包括第一轉(zhuǎn)換裝置、組合裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置，第一轉(zhuǎn)換裝置供將預(yù)測(cè)音頻信號(hào)x從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域以產(chǎn)生一組預(yù)測(cè)子頻帶信號(hào)
(k)，組合裝置供將所述一組預(yù)測(cè)子頻帶信號(hào)
(k)與量化誤差信號(hào)
(k)組合起來以產(chǎn)生一組重組子頻帶信號(hào)
(k)，第二轉(zhuǎn)換裝置對(duì)重組子頻帶信號(hào)
(k)進(jìn)行頻域到時(shí)域的轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生重組量化音頻信號(hào)
為更好地理解和示范本發(fā)明如何實(shí)施，現(xiàn)在參看以舉例的方式例示的附圖，附圖中


圖1示意出了供對(duì)所收到的音頻信號(hào)進(jìn)行編碼的編碼器；
圖2示意示出了供對(duì)圖1的編碼器編碼的音頻信號(hào)進(jìn)行解碼的解碼器；
圖3更詳細(xì)地示出了圖1包括編碼器的預(yù)測(cè)工具的編碼器；
圖4更詳細(xì)地示出了圖2包括解碼器的預(yù)測(cè)工具的解碼器；
圖5詳細(xì)示出了圖1的編碼器采用另一種預(yù)測(cè)工具的修改方案。
圖1示出了履行MPEQ-2 AAC標(biāo)準(zhǔn)一般術(shù)語中所述的編碼功能的編碼器的方框圖。到編碼器的輸入是經(jīng)抽樣的單相信號(hào)x，其各抽樣點(diǎn)組合到各時(shí)幀或2N點(diǎn)的碼組中，即
Xm＝(Xm(0)，Xm(1)，…，Xm(2N-1))T(1)其中m為碼組下標(biāo)，T表示轉(zhuǎn)置。各抽樣點(diǎn)的組合由濾波器組工具1進(jìn)行，工具1還對(duì)音頻信號(hào)的各個(gè)別幀進(jìn)行修正的離散余弦變換(MDCT)以產(chǎn)生一組子頻帶系數(shù)
Xm＝[Xm(0)，Xm(1)，…，Xm(N-1)]T (2)各子頻帶在MPEG標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定。
前向MDCT用下式表示k＝0，…，N-1其中f(i)為分析-綜合窗口，這是一個(gè)對(duì)稱窗口，因而其附加重疊作用使信號(hào)中產(chǎn)生單位增益。
各子頻帶信號(hào)X(k)依次加到預(yù)測(cè)工具2(下面將更詳細(xì)說明)上，旨在消除各子頻帶信號(hào)中的長(zhǎng)期冗余信息。得出的是一組子頻帶誤差信號(hào)
Em(k)＝[Em(0)，Em(1)，…，Em(N-1)]T(4)這些信號(hào)表示各子頻帶中的長(zhǎng)期變化和各幀的一組前向自適應(yīng)預(yù)測(cè)系數(shù)A。
子頻帶誤差信號(hào)E(k)加到量化器3上，由量化器3用音質(zhì)模型確定的一系列比特量化各信號(hào)。此模型由控制器4使用。如上所述，音質(zhì)模型用來模擬人類聽覺系統(tǒng)的屏蔽行為。接著，量化誤差信號(hào)
(k)和預(yù)測(cè)系數(shù)A在比特流多路復(fù)用器5中組合，以便通過傳輸信道6發(fā)送出去。
圖2示出了對(duì)圖1編碼器所編碼的音頻信號(hào)進(jìn)行解碼的解碼器總配置圖。位流多路分解器7先從量化誤差信號(hào)
(k)將預(yù)測(cè)系數(shù)分離出來，再將各誤差信號(hào)分解成分立的子頻帶信號(hào)。預(yù)測(cè)系數(shù)A和量化誤差子頻帶信號(hào)
(k)提供給預(yù)測(cè)工具8，預(yù)測(cè)工具8倒轉(zhuǎn)編碼器中進(jìn)行的預(yù)測(cè)過程，即預(yù)測(cè)工具將提取的冗余信息重新插入編碼器中，從而產(chǎn)生重組量化子頻帶信號(hào)
(k)。接著，濾波器組工具9通過對(duì)所收到形式的信號(hào)
(k)進(jìn)行反向變換恢復(fù)時(shí)域信號(hào)
，這可用下式表示i＝0，…，N-1 (5)其中
i＝0，…，2N-1為
的反向變換i＝0，…，2N-1這近似于原音頻信號(hào)x。
圖3更詳細(xì)地示出了圖1編碼器的預(yù)測(cè)方法。采用量化子頻帶誤差信號(hào)E(k)，信號(hào)處理器10產(chǎn)生一組量化子頻帶信號(hào)
(k)。信號(hào)
(k)接著加到濾波器組11上，由濾波器組11對(duì)各信號(hào)進(jìn)行反向修正離散余弦變換(1MDCT)從而產(chǎn)生量化時(shí)域信號(hào)
。接著，信號(hào)
加到也接收音頻輸入信號(hào)x的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)工具12上。預(yù)測(cè)工具12根據(jù)先前量化的數(shù)據(jù)用長(zhǎng)期(LT)預(yù)測(cè)程序除去存在于現(xiàn)行幀m+1中的音頻信號(hào)冗余信息。此預(yù)測(cè)程序的轉(zhuǎn)移函數(shù)為
其中α表示1至1024個(gè)范圍內(nèi)的抽樣中的長(zhǎng)時(shí)延，bk為預(yù)測(cè)系數(shù)。M1＝M2＝0時(shí)，預(yù)測(cè)器只有一個(gè)抽頭，M1＝M2＝1時(shí)，預(yù)測(cè)器是3個(gè)抽頭的。
參數(shù)α和bk是在2N個(gè)抽樣的時(shí)間預(yù)測(cè)LT之后使均方誤差最小化確定的。預(yù)測(cè)器是單抽頭時(shí)，LT預(yù)測(cè)余值r(i)可用下式(6)表示其中x為時(shí)域音頻信號(hào)，
為時(shí)域量化信號(hào)。均方余值R可用下式(7)表示取2R/2b＝0，得出將b代入(7)式中得出R的最小化意味著(9)式右側(cè)第二項(xiàng)的最大化。此項(xiàng)按α在其特定范圍內(nèi)所有可能的值計(jì)算，選取使此項(xiàng)最大化的α值。(9)式分母中的能量以Ω表示，不難用下式(10)從時(shí)延(α-1)更新到α而無需重新計(jì)算若采用單抽頭的LT預(yù)測(cè)器，則(8)式用以計(jì)算預(yù)測(cè)系bj。采用j抽頭的預(yù)測(cè)器時(shí)，則先最大化(9)式的第二項(xiàng)來確定LT預(yù)測(cè)時(shí)延，再解一組j×j方程計(jì)算各j預(yù)測(cè)系數(shù)。
LT預(yù)測(cè)參數(shù)A為延伸α和預(yù)測(cè)系數(shù)bj。時(shí)延按所使用的范圍用9至11比特量化。最常使用的10比特，其值在1至1024的范圍，共1024個(gè)。為減小比特?cái)?shù)，可將LT預(yù)測(cè)時(shí)延以5比特Δ編碼成偶數(shù)幀。實(shí)驗(yàn)表明，以3至6比特量化增益也就夠了。由于增益不均勻分布，因而得采用非均勻量化。
在上述方法中，LT綜合濾波器的穩(wěn)定性1/P(Z)不是始終得到保證的。單一抽頭預(yù)測(cè)器的穩(wěn)定條件為|b|≤1，因而每當(dāng)|b|＞1時(shí)，只要取|b|＝1就不難進(jìn)行穩(wěn)定化。預(yù)測(cè)化式有3個(gè)抽頭時(shí)，可以采用另一種穩(wěn)定化程序，例如R.P.Ramachandran和P.Kabal在“語音編碼器中音調(diào)濾波器的穩(wěn)定和性能分析”一文(1987年7月第35卷第7期的IEEE論文集ASSP第937～946頁)中所述的那一種。然而，LT綜合濾波器不穩(wěn)定對(duì)重組信號(hào)的質(zhì)量并不那么有害。不穩(wěn)定的濾波器會(huì)持續(xù)一些幀的時(shí)間(增加能量)，但最終總會(huì)和穩(wěn)定下來從而使輸出不繼續(xù)隨時(shí)間而增加。
確定LT預(yù)測(cè)器系數(shù)之后，可確定第(m+1)幀的預(yù)測(cè)信號(hào)i＝mN+1，mN+2，...，(m+1)N接著，預(yù)測(cè)出的時(shí)域信號(hào)
加到濾波器組13，由濾波器組13往信號(hào)上加MDCT從而產(chǎn)生第(m+1)個(gè)幀的預(yù)測(cè)頻譜系數(shù)
接著，在減法器14從頻譜系數(shù)X(k)減去預(yù)測(cè)出的頻譜系數(shù)
(k)。
為確保只在產(chǎn)生編碼增益時(shí)才進(jìn)行預(yù)測(cè)，需要適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)器控制，且必須給解碼器發(fā)送少量的預(yù)測(cè)器控制信息。此功能在減法器14中履行。預(yù)測(cè)器控制方案與MPEG-2高級(jí)音頻編碼(AAC)中使用的反向自適應(yīng)預(yù)測(cè)器控制方案的相同。各幀的預(yù)測(cè)器控制信息作為枝節(jié)信息傳送，按兩步確定。首先，就各比例因數(shù)區(qū)確定預(yù)測(cè)是否導(dǎo)致編碼增益，若然，則取比例因數(shù)區(qū)“所使用預(yù)測(cè)器”(predictor_used)比特為1。對(duì)所有比例因數(shù)區(qū)都這樣做之后，確定在此幀中預(yù)測(cè)的總編碼增益是否補(bǔ)償預(yù)測(cè)器枝節(jié)信息所需用的起碼附加比特。若然，則取“預(yù)測(cè)器數(shù)據(jù)存在”(predictor_data_present)為1，并發(fā)送包括預(yù)測(cè)器復(fù)位所需的在內(nèi)的整個(gè)支節(jié)信息，且將預(yù)測(cè)誤差值饋給量化器。否則，取“預(yù)測(cè)器數(shù)據(jù)存在”(predictor_data_present)比特為0，并將“所使用預(yù)測(cè)”(prediction_used)比特全復(fù)位為0不予傳送。在此情況下，頻譜分量值饋給量化器3。如上所述，預(yù)測(cè)器控制先控制一比例因數(shù)區(qū)的所有預(yù)測(cè)器，然后對(duì)所有比例因數(shù)區(qū)履行第二步驟。
顯然，LT預(yù)測(cè)的目的是達(dá)到最大總預(yù)測(cè)增益。設(shè)G1表示第l個(gè)子頻帶的預(yù)測(cè)增益，則某已知幀的總預(yù)測(cè)增益可計(jì)算如下
若增益補(bǔ)償預(yù)測(cè)器枝節(jié)信息需用的附加比特，即G＞T(dB)，則發(fā)送整個(gè)枝節(jié)信息，且接通產(chǎn)生正增益的預(yù)測(cè)器，否則不采用預(yù)測(cè)器。
上述方法得出的LP參數(shù)不直接與增益的最大化有關(guān)。但通過計(jì)算各碼組地增益和所選范圍(在此實(shí)例中為1至1024)內(nèi)各時(shí)延的增益，并通過選取產(chǎn)生最大總預(yù)測(cè)增益的時(shí)延，可以最優(yōu)化預(yù)測(cè)過程。所選取的時(shí)延α和相應(yīng)的系數(shù)b作為枝節(jié)信息連同量化誤差子頻帶信號(hào)傳送。在編碼器計(jì)算的復(fù)雜性是增加了，但在解碼器的復(fù)雜性卻沒有增加。
圖4更詳細(xì)地示出了圖2的解碼器。如上所述，編碼音頻信號(hào)由比特流多路分解器7從傳輸信道6接收下來。比特流多路分解器7分解預(yù)測(cè)系數(shù)A和量化誤差信號(hào)
(k)，并將其提供給預(yù)測(cè)工具8。此工具有一個(gè)組合器24組合量化誤差信號(hào)
(k)和頻域
(k)中的預(yù)測(cè)音頻信號(hào)，產(chǎn)生也是在頻域中的重組音頻信號(hào)
(k)。濾波器組9將重組信號(hào)
(k)從頻域轉(zhuǎn)換到時(shí)域，從而產(chǎn)生重組時(shí)域音頻信號(hào)
。此信號(hào)再反饋到一個(gè)也接收預(yù)測(cè)系數(shù)A的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)工具。長(zhǎng)期預(yù)測(cè)工具26利用當(dāng)前幀的預(yù)測(cè)系數(shù)從先前的重組時(shí)域幀產(chǎn)生預(yù)測(cè)的當(dāng)前時(shí)幀。濾波器組25變換預(yù)測(cè)信息
應(yīng)該理解的是，從編碼器傳送來的預(yù)測(cè)公式控制信息可用來在解碼器控制解碼操作。具體地說，“所使用預(yù)測(cè)器”(predictor-used)比特可用來在組合器24中確定任何給定頻率中是否采用預(yù)測(cè)。
圖5中示出了圖1音頻信號(hào)編碼器的另一個(gè)實(shí)施方案，其中待編碼的音頻信號(hào)x由比較器15將其與處于時(shí)域的預(yù)測(cè)信號(hào)
相比較產(chǎn)生也處于時(shí)域的誤差信號(hào)e。接著，濾波器組16將誤差信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域產(chǎn)生一組子頻帶誤差信號(hào)E(k)。這些信號(hào)接著經(jīng)量化器17量化產(chǎn)生一組量化誤差信號(hào)
(k)。
接著，用第二濾波器組18將量化誤差信號(hào)
(k)轉(zhuǎn)換回到時(shí)域，得出信號(hào)
。此時(shí)域量化誤差信號(hào)
接著在信號(hào)處理器19中與預(yù)定時(shí)域音頻信號(hào)
組合，產(chǎn)生量化音頻信號(hào)
。預(yù)測(cè)工具20履行與圖3編碼器的工具12同樣的功能，產(chǎn)生預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
和預(yù)測(cè)系數(shù)和A。預(yù)測(cè)系數(shù)和量化誤差信號(hào)在比特流多路復(fù)用器21組合以便在傳輸信道22上傳輸。如上所述，誤差信號(hào)由控制器23按音質(zhì)模型量化。
上述音頻信號(hào)編碼算法可以在低比特速率下壓縮音頻信號(hào)。這種方法以長(zhǎng)期(LT)預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)。與周知的反向自適應(yīng)預(yù)測(cè)法相比，這里所述的方法提高了單樂器信號(hào)和話音信號(hào)的預(yù)測(cè)增益而計(jì)算上的復(fù)雜性不大。
權(quán)利要求
1.一種音頻信號(hào)編碼方法，其特征在于，它包括下列步驟
接收待編碼的音頻信號(hào)x；
根據(jù)所收到的音頻信號(hào)x產(chǎn)生量化音頻信號(hào)
產(chǎn)生一組可用以直接從量化音頻信號(hào)
的起碼一個(gè)先前時(shí)幀預(yù)測(cè)所收到音頻信號(hào)的當(dāng)前時(shí)幀的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)系數(shù)A；
用預(yù)測(cè)系數(shù)A產(chǎn)生預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
將接收的音頻信號(hào)x與預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
比較并產(chǎn)生多個(gè)子頻帶中每一個(gè)的誤差信號(hào)；
量化誤差信號(hào)E(k)以產(chǎn)生一組量化誤差信號(hào)
(k)；和
將量化誤差信號(hào)
(k)與預(yù)測(cè)系數(shù)A組合起來產(chǎn)生編碼音頻信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法包括將所收到的處于幀Xm的音頻信號(hào)x從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域以產(chǎn)生一組子頻帶信號(hào)X(k)的步驟和將預(yù)測(cè)的音頻信號(hào)
從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域以產(chǎn)生一組預(yù)測(cè)子頻帶信號(hào)
(k)的步驟，其特征在于，所收到音頻信號(hào)x與預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
的比較是在頻域中進(jìn)行，將各子頻帶信號(hào)彼此相互比較以產(chǎn)生子頻帶誤差信號(hào)E(k)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法且包括在時(shí)域?qū)⑺盏揭纛l信號(hào)x與預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
相比較以產(chǎn)生也是處于時(shí)域的誤差信號(hào)e的步驟和將誤差信號(hào)e從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域以產(chǎn)生所述多個(gè)子頻帶信號(hào)E(k)的步驟。
4.一種解碼被編碼音頻信號(hào)的方法，其特征在于，它包括下列步驟
接收由下列各部分組成的編碼音頻信號(hào)音頻信號(hào)多個(gè)子頻帶中每一個(gè)和音頻信號(hào)各時(shí)幀的量化誤差信號(hào)
(k)；一組可用以直接從重組量化音頻信號(hào)
的起碼一個(gè)早先的時(shí)幀預(yù)測(cè)所收到音頻信號(hào)的當(dāng)前時(shí)幀xm的預(yù)測(cè)系數(shù)；
根據(jù)量化誤差信號(hào)
(k)產(chǎn)生所述重組量化音頻信號(hào)
用預(yù)測(cè)系數(shù)A和量化音頻信號(hào)
產(chǎn)生預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
將預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域以產(chǎn)生一組預(yù)測(cè)子頻帶信號(hào)
(k)以便與量化誤差信號(hào)
(k)組合以產(chǎn)生一組重組子頻帶信號(hào)
(k)；和
對(duì)重組子頻帶信號(hào)
(k)進(jìn)行頻域到時(shí)域的變換以產(chǎn)生重組量化音頻信號(hào)
。
5.一種音頻信號(hào)編碼設(shè)備，其特征在于，它包括
一個(gè)輸入端，供接收待編碼的音頻信號(hào)x；
處理裝置(2，3；15～19)，連接到所述輸入端以便根據(jù)所收到的音頻信號(hào)x產(chǎn)生量化音頻信號(hào)
預(yù)測(cè)裝置(12；19)，連接到所述處理裝置(3)上供產(chǎn)生一組供直接從量化音頻信號(hào)
的起碼一個(gè)先前時(shí)幀預(yù)測(cè)所收到音頻信號(hào)x的當(dāng)前時(shí)幀的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)系數(shù)A；
發(fā)生裝置(10-14；20，15)，供用預(yù)測(cè)系數(shù)A產(chǎn)生預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
并供將所收到的音頻信號(hào)x與預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
相比較以產(chǎn)生各多個(gè)子頻帶的誤差信號(hào)E(k)；
量化裝置(3；17)，供量化誤差信號(hào)E(k)以產(chǎn)生一組量化誤差信號(hào)
(k)；和
組合裝置(5；21)，供組合量化誤差信號(hào)
(k)和預(yù)測(cè)系數(shù)A以產(chǎn)生編碼音頻信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)生裝置包括第一轉(zhuǎn)換裝置(11)、第二轉(zhuǎn)換裝置(13)和比較裝置(14)，第一轉(zhuǎn)換裝置(11)用以將所收到的音頻信號(hào)x從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，第二轉(zhuǎn)換裝置(13)用以將預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，比較裝置(14)配置得使其比較得出的處于頻域中的頻域信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，發(fā)生裝置配置得使其在時(shí)域?qū)⑺盏降囊纛l信號(hào)x與預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
相比較。
8.一種用于對(duì)編碼音頻信號(hào)x進(jìn)行解碼的設(shè)備，其中編碼音頻信號(hào)包括音頻信號(hào)多個(gè)子頻帶中每一個(gè)和音頻信號(hào)各時(shí)幀的一組預(yù)測(cè)系數(shù)的量化誤差信號(hào)
(k)，其中預(yù)測(cè)系數(shù)A可用以直接從重組量化音頻信號(hào)
的起碼一個(gè)先前時(shí)幀預(yù)測(cè)所收到音頻信號(hào)的當(dāng)前時(shí)幀xm，所述設(shè)備包括
一個(gè)輸入端，供接收編碼音頻信號(hào)；
發(fā)生裝置(24，25，9)，供根據(jù)量化誤差信號(hào)
(k)產(chǎn)生所述重組量化音頻信號(hào)
；和
信號(hào)處理裝置(26)，供根據(jù)預(yù)測(cè)系數(shù)A和所述重組音頻信號(hào)
產(chǎn)生預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
其特征在于，所述發(fā)生裝置包括第一轉(zhuǎn)換裝置(25)、組合裝置(24)和第二轉(zhuǎn)換裝置(9)，第一轉(zhuǎn)換裝置(25)用以將預(yù)測(cè)音頻信號(hào)
從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域以產(chǎn)生一組預(yù)測(cè)子頻帶信號(hào)
(k)，組合裝置(24)用以將所述一組預(yù)測(cè)子頻帶信號(hào)
(k)與量化誤差信號(hào)
(k)相組合以產(chǎn)生一組重組子頻帶信號(hào)
(k)，第二轉(zhuǎn)換裝置(9)用以對(duì)重組子頻帶信號(hào)
(k)進(jìn)行頻域時(shí)域的轉(zhuǎn)換從而產(chǎn)生重組量化音頻信號(hào)
全文摘要
一種音頻信號(hào)編碼方法,包括:接收待編碼的音頻信號(hào)x;將其從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域;從轉(zhuǎn)換成的音頻信號(hào)x連同一組可用以直接從量化音頻信號(hào)x的一個(gè)或多個(gè)先前時(shí)幀預(yù)測(cè)所收到音頻信號(hào)的現(xiàn)行時(shí)幀的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)系數(shù)A產(chǎn)生量化音頻信號(hào)x;用預(yù)測(cè)系數(shù)A產(chǎn)生音頻信號(hào)x;再將預(yù)測(cè)音頻信號(hào)x從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域,并將得出的頻域信號(hào)與所收到音頻信號(hào)x的相應(yīng)頻域比較以產(chǎn)生多個(gè)子頻帶的誤差信號(hào)W(k);接著量化誤差信號(hào)E(k)以產(chǎn)生一組量化誤差信號(hào)E(k),此信號(hào)與預(yù)測(cè)系數(shù)A組合產(chǎn)生編碼音頻信號(hào)。
文檔編號(hào)G10L19/10GK1195930SQ98104180
公開日1998年10月14日 申請(qǐng)日期1998年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月14日
發(fā)明者殷林 申請(qǐng)人:諾基亞流動(dòng)電話有限公司