一种编码模式切换方法和装置、解码模式切换方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种编码模式切换方法，第i帧和第i+1帧分别为MDCT和ACELP编码模式时，采用预定义窗型对第i帧进行MDCT编码获得MDCT编码信息；对第i帧或者第i帧及其之前的帧的编码信息进行解码，获得解码信号；根据解码信号、以及第i帧的部分输入信号及第i+1帧的部分输入信号建立并更新ACELP编码模式中所需滤波器的历史状态后，对后续的一帧长度的输入信号进行ACELP编码处理。本发明专利技术实施例提供一种从MDCT到ACELP的编码模式切换装置。本发明专利技术实施例还提供一种从MDCT到ACELP的解码模式切换方法和装置。本发明专利技术实施例还提供一种从ACELP到MDCT的编码模式切换方法和解码模式切换方法和装置。

【技术实现步骤摘要】
一种编码模式切换方法和装置、解码模式切换方法和装置本案是专利申请201310005140.3的分案申请，原申请的申请日为2013年1月7日，申请号为201310005140.3，专利技术创造名称为一种编码模式切换方法和装置，解码模式切换方法和装置。
本专利技术涉及语音频编解码领域，尤其涉及一种编码模式切换方法和装置，解码模式切换方法和装置。
技术介绍
音频信号的编码技术可以分为时域编码和频域编码两大类。在现有技术中，已知频域编码方案有MP3(MovingPictureExpertsGroupAudioLayerIII，动态影像专家压缩标准音频第3层)、AAC(AdvancedAudioCoding，增强音频编码)等。这些频域编码方案基于时域/频域变换，然后对频域系数进行量化和编码。在量化阶段中，使用心理声学模型控制量化误差；在编码阶段，使用码表对已量化的频谱信息及相应的边信息进行熵编码。已知的时域编码方案有AMR-WB(AdaptiveMulti-Rate-Widebandcodec，自适应多码率宽带编码器)等。这样的语音编码方案基于时域信号的线性预测(LinearPrediction，LP)滤波。所述的LP滤波通过对所输入的时域信号的线性预测分析而获得。然后，对所得到的LP滤波系数进行编码、传输。该方法被称为线性预测编码(LPC，LinearPredictCode)。在利用LP滤波器对输入信号进行滤波后，使用ACELP(AlgebraicCodeExcitedLinearPrediction，代数码激励线性预测)进行编码。频域编码方案经常使用MDCT(ModifiedDiscreteCosineTransform，修改型离散余弦变换),它首先对输入信号进行MDCT变换，得到MDCT频谱，然后根据心理声学模型或其他方法，在总的比特率约束下，对MDCT频谱进行量化编码，并传输给解码端进行解码；其中，MDCT变换的过程可以分解为加窗、折叠相加及IV型DCT(DiscretedCosineTransformation，离散余弦变换)变换的过程。对加窗之后信号的折叠可以分为两次折叠：一次奇折叠和一次偶折叠。它被广泛的应用于近代音频编码器中，在高码率下编码效果非常好。时域编码方案中经常使用ACELP，它首先对输入信号进行LP分析，得到LP滤波器的系数。然后对输入信号进行LP滤波，得到预测残差信号。将当前的预测残差信号与之前帧的激励信号进行相关度分析，得到基音周期(PitchLag)和基音增益(PitchGain)，并从当前的残差信号中减去一个基音周期前进行基音增益调整的激励信号，得到新的残差信号，这个过程也被称为长时预测(LongTermPrediction，LTP)。将这个新的残差信号作为目标，在给定的代数码本中寻找与之最匹配的码本，得到相应的码本标号，并求出相应的码本增益。最后将得到的LP滤波器系数、基音周期、基音增益、码本标号、及码本增益进行量化编码，并传输给解码端进行解码。它被广泛的应用于语音编码器中，对语音信号的编码效果非常好。频域编码方案的优点在于可以利用高码率实现音乐信号的高质量编码。但是当对低码率的音频信号进行编码时，质量很差。时域编码方案在低码率下可以实现语音信号的高质量编码，与频域编码方案相比，对于语音信号，在相似的比特率下具有较高质量，在相同编解码质量条件下具有明显更低的比特率，但是对音乐信号进行编码时，质量很差。通常中等码率下，频域编码对音乐信号的编码质量较好，时域编码对语音信号的编码质量较好。为了实现同时兼顾语音和音乐的高质量编码，一种解决方案是将适用于语音编码的时域编码模式与适用于音乐编码的频域编码模式组合，形成一种混合编码方案。例如将频域编码方案中经常使用的MDCT与时域编码方案中经常使用的ACELP进行组合，形成一种混合编码方案。这时，需要解决的一个问题是如何在不增加码率、不增加延时、计算复杂度低的条件下，获得中等码率下由一种编码模式至另一种编码模式的无缝或平滑切换。现有的一类基于ACELP的编码模式与基于MDCT的编码模式之间的切换方法是采用预编码技术，该方法的计算复杂度非常高；另一类切换方法需要对切换前、后的信号进行额外的编码或基于变速率MDCT编码器实现，该方法会增加切换过程中的码率，或增加恒定码率下切换的延时，增加了对传输信道的要求。其它切换方法，如采用信号外推方式获得切换处信号等的方法，无法实现很好的平滑切换效果。综上，已公开的基于ACELP的编码模式与基于MDCT的编码模式之间的切换方法效果并不好，运算复杂度高，或是需要增加额外码率或延时。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种编码模式切换的方法和装置，以及，解码模式切换方法和装置，以获得两种模式之间的无缝或平滑切换。为了解决上述问题，本专利技术提供一种编码模式切换方法，包括：当确定第k帧的编码模式类型为代数码激励线性预测ACELP编码模式，且其前一帧即第k-1帧为ACELP编码模式，其后一帧即第k+1帧为修改型离散余弦变换MDCT编码模式，则：对第k帧及第k+1帧中一帧长度的输入信号进行下采样处理，得到ACELP核心工作频率上的信号sd，对所述sd使用ACELP编码中的高通滤波器进行处理，得到信号sdHP；其中，所述的第k帧及第k+1帧中一帧长度的输入信号中包含的第k帧的输入信号为前一次ACELP编码时输入第k帧中部分信号之后第k帧的剩余部分的信号；对所述信号sdHP进行高通滤波非线性相移补偿处理，得到补偿后的信号sdHPc；对所述sdHPc进行后续ACELP编码处理，得到第k帧的ACELP编码码流；使用预定义窗型对所述第k+1帧信号进行MDCT编码；其中，所述预定义窗型使得对第k+1帧的编码码流进行解码时，能够重构出部分信号与对所述的第k帧的ACELP编码码流进行解码时重构的信号重叠，并补偿编码模式切换前ACELP编解码与编码模式切换后MDCT编解码之间的延时差。本专利技术还提供一种解码模式切换方法，包括：当第k帧的码流类型为代数码激励线性预测ACELP码流，且其前一帧即第k-1帧为ACELP码流，后一帧即第k+1帧的码流类型为修改型离散余弦变换MDCT码流，则：对第k帧码流进行ACELP解码，得到ACELP解码过程中后置高通滤波器的输入信号s2ddp和后置高通滤波器的输出信号s2ddpHP，进行后置高通滤波非线性相移补偿处理得到s2ddpHPc，对s2ddpHPc进行后续ACELP解码处理，得到第k帧的ACELP解码信号和第k+1帧的ACELP解码信号；对第k+1帧码流，采用预定义窗型对所述第k+1帧码流进行MDCT解码，得到MDCT解码信号；所述预定义窗型使得对第k+1帧码流进行MDCT解码时，能够重构出部分信号与对所述的第k帧码流进行ACELP编码时重构的信号重叠，并补偿解码模式切换前ACELP编解码与编码模式切换后MDCT编解码之间的延时差；对所述第k+1帧的ACELP解码信号和所述MDCT解码信号进行处理得到所述第k+1帧的最终解码信号。本专利技术实施例还提供一种编码模式切换装置，所述编码模式切换装置用于当第k帧的编码模式类型为代数码激励线性预测ACELP编码模式，且其前一帧即第k-1帧为ACELP编码模式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种编码模式切换方法，其特征在于，包括：当确定第k帧的编码模式类型为代数码激励线性预测ACELP编码模式，且第k‑1帧为ACELP编码模式，且第k+1帧为修改型离散余弦变换MDCT编码模式，则：对所述第k帧及所述第k+1帧中一帧长度的输入信号进行下采样处理，得到ACELP核心工作频率上的信号sd，对所述sd使用ACELP编码中的高通滤波器进行处理，得到信号sdHP；其中，所述第k帧及第k+1帧中一帧长度的输入信号中包含的第k帧的输入信号为前一次ACELP编码时输入第k帧中部分信号之后第k帧的剩余部分的信号；对所述信号sdHP进行高通滤波非线性相移补偿处理，得到补偿后的信号sdHPc；对所述sdHPc进行后续ACELP编码处理，得到第k帧的ACELP编码码流；使用预定义窗型对所述第k+1帧信号进行MDCT编码；其中，所述预定义窗型使得对第k+1帧的编码码流进行解码时，能够重构出部分信号与对所述的第k帧的ACELP编码码流进行解码时重构的信号重叠，并补偿编码模式切换前ACELP编解码与编码模式切换后MDCT编解码之间的延时差。

【技术特征摘要】
1.一种编码模式切换方法，其特征在于，包括：当确定第k帧的编码模式类型为代数码激励线性预测ACELP编码模式，且第k-1帧为ACELP编码模式，且第k+1帧为修改型离散余弦变换MDCT编码模式，则：对所述第k帧及所述第k+1帧中一帧长度的输入信号进行下采样处理，得到ACELP核心工作频率上的信号sd，对所述sd使用ACELP编码中的高通滤波器进行处理，得到信号sdHP；其中，所述第k帧及第k+1帧中一帧长度的输入信号中包含的第k帧的输入信号为前一次ACELP编码时输入第k帧中部分信号之后第k帧的剩余部分的信号；对所述信号sdHP进行高通滤波非线性相移补偿处理，得到补偿后的信号sdHPc；对所述sdHPc进行后续ACELP编码处理，得到第k帧的ACELP编码码流；使用预定义窗型对所述第k+1帧信号进行MDCT编码；其中，所述预定义窗型使得对第k+1帧的编码码流进行解码时，能够重构出部分信号与对所述的第k帧的ACELP编码码流进行解码时重构的信号重叠，并补偿编码模式切换前ACELP编解码与编码模式切换后MDCT编解码之间的延时差。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述第k+1帧的后一帧的编码模式为MDCT编码模式，则：所述预定义窗型为第三窗型，所述第三窗型从左至右依次包括5个部分：第一零值区、上升窗区、1值保持区、下降窗区、第二零值区，其中：所述第一零值区值为0，长度与所述1值保持区在所述第三窗型的窗中心左侧的长度相同；所述上升窗区从0平滑上升至1，其长度N2，所述N2大于0；所述1值保持区值为1，其长度N2c满足：N2c≥D1+D21o-N+D2f；所述下降窗区与第一窗型在窗中心右侧的窗型一致；所述第二零值区值为0，长度与所述1值保持区在所述第三窗型的窗中心右侧的长度相同；其中，D1为MDCT编码模式中由于帧与帧之间交叠产生的延时在输入信号的采样率上对应的采样点数量；D2f为ACELP中采样率转换产生的延时在输入信号采样率上对应的采样点数量，D21o≥0为编码模式从ACELP模式切换到MDCT模式时，MDCT解码信号与ACELP解码信号重叠区域的采样点数量，N为MDCT编码模式一帧信号的采样点数量；所述第一窗型为对不处于编码模式切换的帧进行MDCT编码时使用的窗型。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三窗型如下：4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述第k+1帧的后一帧的编码模式为ACELP编码模式，则：所述预定义窗型为第四窗型，所述第四窗型满足如下要求：所述第四窗型从左至右依次包括5个部分：第一零值区、上升窗区、1值保持区、下降窗区、第二零值区，其中：所述第一零值区值为0，长度与所述1值保持区在所述第四窗型的窗中心左侧的长度相同；所述上升窗区从0平滑上升至1，其长度N2大于0；所述1值保持区值为1，其长度为N3，满足：N3≥D1+D2f；所述下降窗区为从1平滑下降至0的窗，其长度N1f满足0<N1f≤N-D2f；所述第二零值区值为0，长度与所述1值保持区在所述第四窗型的窗中心右侧的长度相同；其中，所述D1为MDCT编码模式中由于帧与帧之间交叠产生的延时在输入信号的采样率上对应的采样点数量；D2f为ACELP中采样率转换产生的延时在输入信号采样率上对应的采样点数量，N为MDCT编码模式一帧信号的采样点数量。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第四窗型如下：6.如权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，所述预定义窗型的长度Lw>2*N时，采用所述预定义窗型对所述第k+1帧的输入信号进行MDCT编码的过程中，将与所述预定义窗型的长度相关的参数进行缩放，缩放尺度为[Lw/2N]，[·]表示取最接近的整数。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述信号sdHP进行高通滤波非线性相移补偿处理，得到补偿后的信号sdHPc，包括：对所述高通滤波器的输出信号sdHP施加具有从1平滑下降至0特性的长为Lhpe2的第四下降窗得到信号sdHPw；以及，对所述高通滤波器的输入信号sd施加具有从0平滑上升至1特性的长为Lhpe2的第四上升窗得到信号sdw；将信号sdHPw和sdw叠加所得的值作为sdHPc的在所述第四下降窗内的Lhpe2个点，sdHPc在第四下降窗之前的值和sdHP一致，sdHPc在第四下降窗之后的值和sd一致，所述Lhpe2大于0，且小于等于ACELP核心工作频率上三个子帧信号长度减去ACELP核心工作频率上ACELP解码信号与后续MDCT解码信号重叠区域信号的长度，且所述第四下降窗和所述第四上升窗之和为1。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第四下降窗为线性下降窗，所述第四上升窗为线性上升窗。9.一种解码模式切换方法，其特征在于，包括：当第k帧的码流类型为代数码激励线性预测ACELP码流，且第k-1帧为ACELP码流，且第k+1帧的码流类型为修改型离散余弦变换MDCT码流，则：对第k帧码流进行ACELP解码，得到ACELP解码过程中后置高通滤波器的输入信号s2ddp和后置高通滤波器的输出信号s2ddpHP，进行后置高通滤波非线性相移补偿处理得到s2ddpHPc，对s2ddpHPc进行后续ACELP解码处理，得到第k帧的ACELP解码信号和第k+1帧的ACELP解码信号；对第k+1帧码流，采用预定义窗型对所述第k+1帧码流进行MDCT解码，得到MDCT解码信号；所述预定义窗型使得对第k+1帧码流进行MDCT解码时，能够重构出部分信号与对所述的第k帧码流进行ACELP编码时重构的信号重叠，并补偿解码模式切换前ACELP编解码与编码模式切换后MDCT编解码之间的延时差；对所述第k+1帧的ACELP解码信号和所述MDCT解码信号进行处理得到所述第k+1帧的最终解码信号。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述进行后置高通滤波非线性相移补偿处理得到s2ddpHPc，包括：对所述后置高通滤波器的输出信号s2ddpHP施加具有从1平滑下降至0特性的长为Lhpd2的第五下降窗得到信号s2ddpHPw；以及，对所述后置高通滤波器的输入信号s2ddp施加具有从0平滑上升至1特性的长为Lhpd2的第五上升窗得到信号s2ddpw；将信号s2ddpHPw和s2ddpw叠加所得的值作为s2ddpHPc在所述第五下降窗内的Lhpd2个点，s2ddpHPc在第五下降窗之前的值和s2ddpHP一致，s2ddpHPc在第五下降窗之后的值和s2ddp一致，所述Lhpd2大于0，且小于等于Nd－D2fd/2－D21od，其中，Nd为ACELP核心工作频率上一帧信号长度，D2fd为ACELP中采样率在输入信号采样频率与ACELP核心工作频率之间相互转换时产生的延时对应的ACELP核心工作频率上的采样点数，D21od为ACELP核心工作频率上ACELP解码信号与后续MDCT解码信号重叠区域信号的长度，且所述第五下降窗和所述第五上升窗之和为1。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第五下降窗为线性下降窗，所述第五上升窗为线性上升窗。12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，如果所述第k+1帧的后一帧的码流为MDCT码流，则：所述预定义窗型为第三窗型，所述第三窗型从左至右依次包括5个部分：第一零值区、上升窗区、1值保持区、下降窗区、第二零值区，其中：所述第一零值区值为0，长度与所述1值保持区在所述第三窗型的窗中心左侧的长度相同；所述上升窗区从0平滑上升至1，其长度N2，所述N2大于0；所述1值保持区值为1，其长度N2c满足：N2c≥D1+D21o-N+D2f；所述下降窗区与第一窗型在窗中心右侧的窗型一致；所述第二零值区值为0，长度与所述1值保持区在所述第三窗型的窗中心右侧的长度相同；其中，D1为MDCT编码模式中由于帧与帧之间交叠产生的延时在输入信号的采样率上对应的采样点数量；D2f为ACELP中采样率转换产生的延时在输入信号采样率上对应的采样点数量，D21o≥0为编码模式从ACELP模式切换到MDCT模式时，MDCT解码信号与ACELP解码信号重叠区域的采样点数量，N为MDCT编码模式一帧信号的采样点数量；所述第一窗型为对不处于解码模式切换的帧进行MDCT解码时使用的窗型。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第三窗型如下：14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，如果所述第k+1帧的后一帧的码流为ACELP码流，则：所述预定义窗型为第四窗型，所述第四窗型满足如下要求：所述第四窗型从左至右依次包括5个部分：第一零值区、上升窗区、1值保持区、下降窗区、第二零值区，其中：所述第一零值区值为0，长度与所述1值保持区在所述第四窗型的窗中心左侧的长度相同；所述上升窗区从0平滑上升至1，其长度N2大于0；所述1值保持区值为1，其长度为N3，满足：N3≥D1+D2f；所述下降窗区为从1平滑下降至0的窗，其长度N1f满足0<N1f≤N-D2f；所述第二零值区值为0，长度与所述1值保持区在所述第四窗型的窗中心右侧的长度相同；其中，所述D1为MDCT编码模式中由于帧与帧之间交叠产生的延时在输入信号的采样率上对应的采样点数量；D2f为ACELP中采样率转换产生的延时在输入信号采样率上对应的采样点数量，N为MDCT编码模式一帧信号的采样点数量。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第四窗型如下：16.如权利要求12-15任一项所述的方法，其特征在于，所述预定义窗型的长度Lw>2*N时，采用所述预定义窗型对所述第k+1帧的输入信号进行MDCT解码的过程中，将与所述预定义窗型的长度相关的参数进行缩放，缩放尺度为[Lw/2N]，[·]表示取最接近的整数。17.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对所述第k+1帧的ACELP解码信号和所述MDCT解码信号进行处理得到所述第k+1帧的最终解码信号，包括：对所述第k+1帧的所述ACELP解码信号s2d施加具有从1平滑下降至0特性的长为Lamf的第六下降窗得到信号s2dw；以及，对所述MDCT解码信号s1d施加具有从0平滑上升至1特性的长为Lamf的第六上升窗得到信号s1dw，则所述第k+1帧的最终解码信号sfd在所述第六上升窗内的值为s1dw+s2dw，在所述第六上升窗之前的sfd的值和所述s2d一致，在所述第六上升窗之后的sfd的值和所述s1d一致；其中，所述第六下降窗和第六上升窗之和为1，0<Lamf≤D21o，所述D21o为所述ACELP解码信号与所述MDCT解码信号重叠区域的采样点数量。18.一种编码模式切换装置，其特征在于，所述编码模式切换装置用于当第k帧的编码模式类型为代数码激励线性预测ACELP编码模式，且第k-1帧为ACELP编码模式，且第k+1帧为修改型离散余弦变换MDCT编码模式时，对第k帧及第k+1帧的码流进行编码，包括：第三编码模块，用于对所述第k帧及所述第k+1帧中一帧长度的输入信号进行下采样处理，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄冬梅，郭轶芹，袁浩，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44