用于使用低计算资源对编码音频信号进行解码的装置和方法制造方法及图纸

一种用于对包括指示第一谐波带宽扩展模式或第二非谐波带宽扩展模式的带宽扩展控制数据在内的编码音频信号(101)进行解码的装置包括：输入接口(100)，用于接收包括指示第一谐波带宽扩展模式或第二非谐波带宽扩展模式的带宽扩展控制数据在内的编码音频信号；处理器(102)，用于使用第二非谐波带宽扩展模式对音频信号(101)进行解码；以及控制器(104)，用于即使在带宽扩展控制数据指示第一谐波带宽扩展模式用于编码信号的情况下，也控制处理器(102)使用第二非谐波带宽扩展模式对音频信号进行解码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及音频处理，且具体地涉及使用减少的计算资源对编码音频信号进行解码的概念。
技术介绍
“统一语音和音频编码”(USAC)标准[1]对谐波带宽扩展工具HBE进行了标准化，该谐波带宽扩展工具HBE采用了谐波变调器(transp oser)，且其是频段复现(SBR)系统的扩展，它们在[1]和[2]中分别被标准化。SBR通过将给定的低频部分与给定的边信息一起使用，来合成带宽受限的音频信号的高频内容。在[2]中描述了SBR工具，在[1]中描述了增强SBR(eSBR)。采用了相位音码器(vocoder)的谐波带宽扩展HBE是eSBR的一部分，且已被发展以避免在的经历过如在常规SBR处理中执行的向上复制(copy-up)修补的信号中经常观察到的听觉粗糙度。HBE的主要范围是在应用eSBR的同时保持给定音频信号的合成高频区域中的谐波结构。鉴于编码器可以选择对HBE工具的使用，符合[1]的解码器应当提供解码并应用HBE相关数据。听力测试[3]已经表明使用HBE将增强根据[1]的解码比特流的感知音频质量。HBE工具将传统SBR系统的简单向上复制修补替换为高级信号处理例程。这就要求将相当大量的处理能力和存储器用于滤波器状态和延迟线路。相对地，向上复制修补的复杂度可被忽略。观察到的使用HBE所增加的复杂度对于个人计算机设备来说不是问题。然而，设计解码器芯片的芯片制造商正需要与计算工作负载和存储器消耗有关的严格的且低复杂度的约束。否则，需要HBE处理以避
免听觉粗糙度。如[1]中描述的那样对USAC比特流进行解码。这必然暗示了对HBE解码器工具的实现，如[1]，7.5.3中描述的那样。可以在包含eSBR处理的所有编解码器操作点中发信号通知该工具。对于满足[1]的简档和合规标准的解码器设备来说，这意味着计算工作负载和存储器消耗的整体最坏情况显著增加。计算复杂度的实际增加是依赖于实现和平台的。在当前的存储器优化实现中，每音频声道的存储器消耗的增加对于实际HBE处理来说是至少15千字(kWord)。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种用于对编码音频信号进行解码的增强概念，其较不复杂且仍然适用于处理现有的编码音频信号。该目的是由根据权利要求1的用于对编码音频信号进行解码的装置、根据权利要求13的对编码音频信号进行解码的方法、或根据权利要求14的计算机程序来实现的。本专利技术基于以下发现：在整个信号中，仅使用非谐波带宽扩展模式对音频信号(该音频信号由要使用谐波带宽扩展模式来解码的部分构成并附加地包含要使用非谐波带宽扩展模式来解码的部分)进行解码时，实现了要求减少的存储器资源的音频解码概念。换言之，即使当信号包括被信号通知为要使用谐波带宽扩展模式来解码的部分或帧时，也使用非谐波带宽扩展模式对这些部分或帧进行解码。为此，提供了用于使用非谐波带宽扩展模式对音频信号进行解码的处理器，且附加地在装置内实现控制器或者在用于控制处理器执行以下操作的解码方法中实现控制步骤：即使编码音频信号中包括的带宽扩展控制数据指示第一(即，谐波)带宽扩展模式用于音频信号，也使用第二非谐波带宽扩展模式对音频信号进行解码。从而，处理器仅必须使用对应硬件资源(例如，仅应付计算非常高效的非谐波带宽扩展模式的存储器和处理能力)来实现。然而另一方面，音频解码器能够以可接受的质量对要求谐波带宽扩展模式的编码音频信号进行接受和解码。换
言之，对于需求较低计算资源的应用，控制器被配置为：即使编码音频信号本身由于所包括的带宽扩展控制数据而要求使用谐波带宽扩展模式对该信号的至少若干部分进行解码，也控制处理器使用非谐波带宽扩展模式对整个音频信号进行解码。从而，获得了在计算资源(一方面)和音频质量(另一方面)之间的良好折中，同时针对要求这两种带宽扩展模式的编码音频信号保持了完全后向兼容性。由于本专利技术降低了USAC解码器的计算复杂度和存储器需求，因此本专利技术是有利的。此外，在优选实施例中，使用比特流中发送的谐波带宽扩展模式数据来修改预定的或标准化的非谐波带宽扩展模式，以尽可能重复使用对于非谐波带宽扩展模式来说基本不必要的带宽扩展模式数据，以进一步增强非谐波带宽扩展模式的音频质量。从而，在本优选实施例中提供了备选解码方案，以减轻由省略谐波带宽扩展模式所引起的对感知质量的损害，该谐波带宽扩展模式通常基于如USAC标准[1]中讨论的相位音码器处理。在实施例中，当编码音频信号是编码立体声或多声道音频信号时，处理器具有足以用于使用第二非谐波带宽扩展模式对编码音频信号进行解码的存储器和处理资源，其中，该存储器或处理资源不足以用于使用第一谐波带宽扩展模式对编码音频信号进行解码。与此相反，由于与用于立体声或多声道解码的资源相比用于单声道解码的资源减少，因此当编码音频信号是编码单声道信号时，处理器具有足以用于使用第二非谐波带宽扩展模式和使用第一谐波带宽扩展模式对编码音频信号进行解码的存储器和处理资源。因此，可用资源取决于比特流配置，即工具组合、采样率等。例如，资源足以用于使用谐波BWE对单声道比特流进行解码，但是处理器缺少用于使用谐波BWE对立体声比特流进行解码的资源。附图说明随后，在附图的上下文中讨论优选实施例，在附图中：图1a示出了用于使用受限资源处理器对编码音频信号进行解码的装置的实施例；图1b示出了用于两种带宽扩展模式的编码音频信号数据的示例；图1c示出了表格，该表格示出了USAC标准解码器和新式解码器；图2示出了用于实现图1a的控制器的实施例的流程图；图3a示出了具有公共带宽扩展有效载荷数据和附加谐波带宽扩展数据的编码音频信号的另一结构；图3b示出了用于修改标准的非谐波带宽扩展模式的控制器的实现；图3c示出了控制器的另一实现；图4示出了用于改进的非谐波带宽扩展模式的实现；图5示出了处理器的优选实现；图6示出了针对单声道要素的解码过程的语法；图7a和7b示出了针对声道对要素的解码过程的语法；图8a示出了用于改进的非谐波带宽扩展模式的另一实现；图8b示出了图8a中指示的数据的总结；图8c示出了由控制器执行的非谐波带宽扩展模式的改进的另一实现；图8d示出了修补缓冲区和对修补缓冲区的内容的偏移；以及图9示出了对非谐波带宽扩展模式的优选修改的解释。具体实施方式图1a示出了用于对编码音频信号进行解码的装置的实施例。编码音频信号包括指示第一谐波带宽扩展模式或第二非谐波带宽扩展模式的带宽扩展控制数据。在线路101上向输入接口100中输入编码音频信号。输入接口经由线路108连接到受限资源处理器102。此外，提供控制器104，其至少可选地经由线路106连接到输入接口100，并附加地经由线路110连接到处理器102。处理器102的输出是在112处指示的解码音频信号。输入接口100被配置为接收编码音频信号，该编码音频信号包括指示第一谐波带宽扩展模式或第二非谐波带宽扩展模式用于编码部分(例如，编码音频信号的帧)的带宽扩展控制数据。处理器102被配置为仅使用第二非谐波带宽扩展模式对音频信号进行解码，如图1a中接近线路110所指示的。这是由控制器104来确保的。控制器104
被配置为即使在带宽扩展控制数据指示第一谐波带宽扩展模式用于编码音频信号的情况下，也控制处理器102使用第二非谐波带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对编码音频信号(101)进行解码的装置，所述编码音频信号(101)包括指示第一谐波带宽扩展模式或第二非谐波带宽扩展模式的带宽扩展控制数据，所述装置包括：输入接口(100)，用于接收包括指示第一谐波带宽扩展模式或第二非谐波带宽扩展模式的带宽扩展控制数据在内的编码音频信号；处理器(102)，用于使用第二非谐波带宽扩展模式对音频信号(101)进行解码；以及控制器(104)，用于即使在带宽扩展控制数据指示第一谐波带宽扩展模式用于编码信号的情况下，也控制处理器(102)使用第二非谐波带宽扩展模式对音频信号进行解码。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.09 EP 13196305.01.一种用于对编码音频信号(101)进行解码的装置，所述编码音频信号(101)包括指示第一谐波带宽扩展模式或第二非谐波带宽扩展模式的带宽扩展控制数据，所述装置包括：输入接口(100)，用于接收包括指示第一谐波带宽扩展模式或第二非谐波带宽扩展模式的带宽扩展控制数据在内的编码音频信号；处理器(102)，用于使用第二非谐波带宽扩展模式对音频信号(101)进行解码；以及控制器(104)，用于即使在带宽扩展控制数据指示第一谐波带宽扩展模式用于编码信号的情况下，也控制处理器(102)使用第二非谐波带宽扩展模式对音频信号进行解码。2.根据权利要求1所述的装置，其中，处理器(102)具有足以用于使用第二非谐波带宽扩展模式对编码音频信号进行解码的存储器和处理资源，其中，所述存储器或所述处理资源不足以用于使用第一谐波带宽扩展模式对编码音频信号进行解码。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述输入接口(100)被配置为读取所述带宽扩展控制数据，以确定要使用第一谐波带宽扩展模式还是第二非谐波带宽扩展模式对所述编码音频信号进行解码，以及在处理器控制寄存器中存储所述带宽扩展控制数据，以及所述控制器(104)被配置为：访问所述处理器控制寄存器，以及当所述输入接口(100)已存储了指示第一谐波带宽扩展模式的值时，用指示第二非谐波带宽扩展模式的值来改写所述处理器控制寄存器中的值。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述编码音频信号包括用于所述第一谐波带宽扩展模式和所述第二非谐波带宽扩展模式的公共带宽扩展有效载荷数据(302)以及仅用于所述第一谐波带宽扩展模式的附加有效载荷数据(304)，以及所述控制器(104)被配置为：与所述第二非谐波带宽扩展模式下
\t的修补操作相比，将所述附加有效载荷数据(304)用于控制所述处理器(102)来修改由所述处理器执行的修补操作，其中，经修改的修补操作是非谐波修补操作。5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述附加有效载荷数据(304)包括与所述编码音频信号的谐波特性有关的信息，以及所述控制器(104)被配置为修改由所述处理器(102)使用的修补缓冲区的修补缓冲区内容(828、830、832)，以在对所述编码音频信号进行解码时执行修补操作，使得经修补的信号的谐波特性比在不修改所述修补缓冲区内容的情况下的经修补的信号的谐波特性更接近所述谐波特性。6.根据权利要求4或5所述的装置，其中，所述控制器(104)被配置为：根据所述附加有效载荷数据来计算(310)指示音调频率的谐波网格，确定(312)用于具有频率边界的修补源频段和具有频率边界的修补目标频段的修补源信息和修补目标信息；以及在修补(914)操作之前或之后修改(314)所述频率边界内的所述修补源频段内的数据，使得在修补(914)之后，在与所述谐波网格相一致的目标频率部分(912)中定位所述修补源频段中与所述谐波网格相一致的频率部分。7.根据权利要求4至6中任一项所述的装置，其中，所述处理器(102)包括修补缓冲区，其中，所述处理器被配置为使用所述公共带宽扩展有效载荷数据来加载(400)所述修补缓冲区，所述控制器被配置为使用所述附加带宽扩展数据来计算(...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁斯·尼德梅尔，斯蒂凡·维尔德，丹尼尔·费歇尔，马赛厄斯·希尔登布兰德，麦克·盖尔，马克斯·诺伊恩多夫，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE