对低比特率音频信号进行编码/解码的方法和设备技术

一种对低比特率音频信号进行编码／解码的方法和设备。所述对低比特率音频信号进行编码的方法包括：在频域对音频信号的特定频率分量进行量化和无损编码；使用频域音频信号产生码本；以特定频带为单位检测除了特定频率分量之外的音频信号的频率分量的包络，并且对检测的其它频率分量的包络进行量化和无损编码；从产生的码本选择与将被编码的音频信号的其它频率分量最相似的码本并确定码本索引（精确结构）；对确定的码本索引进行无损编码；以及使用特定频率分量、其它频率分量的包络和确定的码本索引来产生比特流。所述对低比特率音频信号进行解码的方法包括：将比特流恢复并划分成特定频率分量和除了特定频率分量之外的频率分量；对特定频率分量进行无损解码和逆量化；恢复码本索引信息和关于其它频率分量的包络信息；使用逆量化的特定频率分量产生码本；以及使用恢复的码本索引信息和恢复的关于其它频率分量的包络信息来恢复其它频率分量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体构思涉及音频信号的编码和解码，更具体地说，涉及一种对 低比特率音频信号进行编码/解码的方法和设备。
技术介绍
在现有MPEG-4先进视频编码(AAC )算法中，使用量化和编码方法对 全频带音频信号进行编码。然而，在低比特率，通常对子频带音频信号进行 编码，原因是可用比特数小。在这种情况下，由于减小了音频信号的带宽， 因此导致了较差的声音质量。可仅通过^^测频谱的包络而不是信号的精确结构对高频分量进行编码。 因此，在MPEG-4先进视频编码(AAC )算法中，使用知觉噪声代替(RNS ) 工具对具有强噪声分量的高频分量进行编码。对于PNS编码，编码器从高频 分量检测噪声的包络，解码器将随机噪声插入高频分量，并且恢复高频分量。 使用PNS工具能够有效地对包括平稳随机噪声分量的高频分量进行编码。然 而，如果高频分量包括瞬时噪声，并且通过PNS工具对高频分量进行编码， 则出现金属噪声和嗡嗡噪声。在尝试解决这个问题时，在MPEG-4高效率(HE) AAC算法中，使用 频带重现(SBR)工具对高频分量进行编码。由于SBR工具使用正交镜像滤 波器(QMF)，因此在核心AAC中，改进的离散余弦变换(MDCT)输出经 过QMF以获得高频分量。在这种情况下，复杂度增加。此外，使用包络Z噪 声基底/时间-频率栅格复制特定频带的低频分量并对其进行编码以与原始高 频信号相似。然而，诸如包络/噪声基底/时间-频率栅格的附加信息需要几kbps (千比特每秒)的比特率和大计算量。
技术实现思路
技术方案本专利技术总体构思提供一种对低比特率音频信号进行编码的方法和设备，所述方法和设备能够在不减小频带以压缩高声音质量的情况下有效地对感知 上不重要的高频分量进行编码。本专利技术总体构思还提供一种对低比特率音频信号进行解码的方法和设 备，所述方法和设备能够在不减小频带以压缩高声音质量的情况下从编码的 比特流对感知上不重要的高频分量进行解码。将在接下来的描述中部分阐述本专利技术总体构思另外的方面，本专利技术总体 构思另外的方面部分地通过描述将是清楚的，或者可以经过本专利技术总体构思 的实施而得知。有益效果根据本专利技术总体构思的实施例，能够以低比特率有效地对高频分量进行编码。此外，由于基于相似度执行向量量化(VQ)，因此能够增加瞬时/基音信号中声音质量的稳定性。因此，还能够在不减小频带的情况下对低比特率音频信号进行编码时提供高声音质量。附图说明图1是示出根据本专利技术总体构思的实施例的对低比特率音频信号进行 编码的设备的配置的框图；图2是示出根据本专利技术总体构思的另一实施例的对低比特率音频信号进 行编码的设备的配置的框图；图3是示出根据本专利技术总体构思的实施例的对低比特率音频信号进行 编码的方法的流程图；图4是示出根据本专利技术总体构思的另一实施例的对低比特率音频信号进 行编码的方法的流程图；图5示出自适应向量量化(AVQ)的概念；图6示出在知觉噪声代替(PNS)中产生高频分量的噪声的方法； 图7是示出选择AVQ模式和PNS模式中的 一个的方法的流程图； 图8是示出根据本专利技术总体构思的实施例的对低比特率音频信号进行解 码的设备的配置的框图；图9是示出根据本专利技术总体构思的另一实施例的对低比特率音频信号进行解码的设备的配置的框图；图10是示出根据本专利技术总体构思的实施例的对低比特率音频信号进行解码的方法的流程图；以及图11是示出根据本专利技术总体构思的另一实施例的对低比特率音频信号 进行解码的方法的流程图。最佳模式通过提供一种对低比特率音频信号进行编码的方法来实现本专利技术总体构 思的上述和/或其它方面，所述方法包括在频域对音频信号的特定频率分量 进行量化和无损编码；使用频域音频信号产生码本；以特定频带为单位检测 除了特定频率分量之外的音频信号的频率分量的包络，并且对检测的其它频 率分量的包络进行量化和无损编码；从产生的码本选择与将被编码的其它频 率分量最相似的码本并确定码本索引(精确结构)；对确定的码本索引进行无 损编码；以及使用无损编码的特定频率分量、无损编码的其它频率分量的包 络和无损编码的码本索引来产生比特流。还通过提供一种对低比特率音频信号进行编码的方法来实现本专利技术总体 构思的上述和/或其它方面，所述方法包括在频域对音频信号的主要频率分 量进行量化和无损编码；使用频域音频信号产生码本；以特定频带为单位检 测除了主要频率分量之外的音频信号的频率分量的包络，并且对检测的其它 频率分量的包络进行量化和无损编码；检查在产生的码本中是否存在与将被 编码的高频分量至少具有预定相似度的码本；如果相似码本存在，则选择相 似码本，确定码本索引，并且对确定的码本索引和指示相似码本存在的信息 进行无损编码；如果相似码本不存在，则对指示相似码本不存在的信息进行 无损编码；以及使用无损编码的主要频率分量、无损编码的频率分量的包络 和无损编码的码本索引来产生比特流。所述方法还可包括将时域音频信号转换为频域音频信号。还通过提供一种对低比特率音频信号进行编码的设备来实现本专利技术总体 构思的上述和/或其它方面，所述设备包括低频量化/无损编码单元，在频域 对音频信号的特定频率分量进行量化和无损编码；码本产生单元，使用频域 音频信号产生码本；包络量化/无损编码单元，以特定频带为单位检测除了特 定频率分量之外的音频信号的频率分量的包络，并且对检测的其它频率分量的包络进行量化和无损编码；码本索引获取单元，从产生的码本选择与将被 编码的音频信号的其它频率分量最相似的码本并确定码本索引(精确结构)； 索引无损编码单元，对确定的码本索引进行无损编码；以及比特流产生单元， 使用无损编码的特定频率分量、无损编码的其它频率分量的包络和无损编码 的码本索引来产生比特流。还通过提供一种对低比特率音频信号进行编码的设备来实现本专利技术总体 构思的上述和/或其它方面，所述设备包括ISC量化/无损编码单元，在频域 对音频信号的主要频率分量进行量化和无损编码；码本产生单元，使用频域 音频信号产生码本；包络量化/无损编码单元，以特定频带为单位检测除了主 要频率分量之外的音频信号的频率分量的包络，并且对检测的其它频率分量 的包络进行量化和无损编码；相似度检查单元，检查在码本中是否存在与将 被编码的高频带至少具有预定相似度的码本；码本存在信息/索引编码单元， 如果相似码本存在，则选^^相似码本，确定码本索引，并且对确定的码本索 引和指示相似码本存在的信息进行无损编码；码本存在信息编码单元，如果 相似码本不存在，则对指示相似码本不存在的信息进行无损编码；以及比特 流产生单元，使用无损编码的主要频率分量、无损编码的其它频率分量的包 络和无损编码的码本索引来产生比特流。所述设备包括第一量化/编码单元，对音频信号的全频谱的第一频率分量进 行量化，并对量化的第一频率分量进行编码；第二量化/编码单元，对全频谱 的第二频率分量的一个或多个频带的一个或多个包络进行量化，并对量化的 一个或多个包络进行编码；码本单元，从第一频率分量的一个或多个频带产 生一个或多个码本，确定是否存在对于第二频率分量的每个频带的相似码本， 并且对指示第二频率分量的频带和码本之间的相似度的码本相似度信息进行 编码；以及比特流单元，产生包括编码的第一频率分量、编码的第二频率分 量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对低比特率音频信号进行编码的方法，所述方法包括：　　　　在频域对音频信号的特定频率分量进行量化和无损编码；　　　　使用频域音频信号产生码本；　　　　以特定频带为单位检测除了特定频率分量之外的音频信号的频率分量的包络，并且对所述包络进行量化和无损编码；　　　　从码本选择与将被编码的其它频率分量最相似的码本并确定码本索引（精确结构）；　　　　对确定的码本索引进行无损编码；以及　　　　使用对特定频率分量、包络和确定的码本索引进行无损编码产生的无损编码数据来产生比特流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2005-7-15 10-2005-00645081、一种对低比特率音频信号进行编码的方法，所述方法包括在频域对音频信号的特定频率分量进行量化和无损编码；使用频域音频信号产生码本；以特定频带为单位检测除了特定频率分量之外的音频信号的频率分量的包络，并且对所述包络进行量化和无损编码；从码本选择与将被编码的其它频率分量最相似的码本并确定码本索引(精确结构)；对确定的码本索引进行无损编码；以及使用对特定频率分量、包络和确定的码本索引进行无损编码产生的无损编码数据来产生比特流。2、 如权利要求l所述的方法，其中，所述特定频率分量是重要频谱分量 (ISC )。3、 如权利要求l所述的方法，其中，特定频率分量的量化和无损编码是 MPEG-1层3编码(mp3 )和MPEG-2/4先进音频编码(AAC )中的一个。4、 一种对低比特率音频信号进行编码的方法，所述方法包括 在频域对音频信号的主要频率分量进行量化和无损编码； 使用频域音频信号产生码本；以特定频带为单位检测除了主要频率分量之外的音频信号的频率分量的 包络，并且对;f企测的其它频率分量的包络进行量化和无损编码；检查在产生的码本中是否存在与将被编码的高频带至少具有预定相似度 的码本；如果相似码本存在，则选择相似码本，确定码本索引，并且对确定的码 本索引和指示相似码本存在的信息进行无损编码；如果相似码本不存在，则对指示相似码本不存在的信息进行无损编码；以及使用对主要频率分量、其它频率分量的包络、确定的码本索引和指示相 似码本不存在的信息进行无损编码产生的无损编码lt据来产生比特流。5、 如权利要求4所述的方法，其中，所述主要频率分量是低频分量。6、 如权利要求4所述的方法，其中，所述高频带是考虑听觉特性的非均匀频带。7、 如权利要求6所述的方法，其中，非均匀频带是巴克频带。8、 如权利要求4所述的方法，其中，使用重叠的频谱产生码本。9、 如权利要求4所述的方法，其中，使用欧式距离和码本之间的相关性 确定相似度。10、 如权利要求4所述的方法，还包括通过将时域音频信号转换为频域音频信号来产生频域音频信号。11、 一种对低比特率音频信号进行编码的设备，所述设备包括 低频量化/无损编码单元，在频域对音频信号的特定频率分量进行量化和无损编码；码本产生单元，使用频域音频信号产生码本；包络量化/无损编码单元，以特定频带为单位检测除了特定频率分量之外 的音频信号的频率分量的包络，并且对检测的其它频率分量的包络进行量化 和无损编石马；码本索引获取单元，从产生的码本选择与将被编码的其它频率分量最相 似的码本并确定码本索引(精确结构)；索引无损编码单元，对确定的码本索引进行无损编码；以及 比特流产生单元，使用低频量化/无损编码单元、包络量化/无损编码单元12、 如权利要求11所述的设备，其中，所述特定频率分量是重要频语分 量(ISC)。13、 如权利要求11所述的设备，其中，低频量化/无损编码单元使用 MPEG-1层3编码(mp3 )和MPEG-2/4先进音频编码(AAC )中的一个进行 量化和无损编码。14、 一种对低比特率音频信号进行编码的设备，所述设备包括 低频量化/无损编码单元，在频域对音频信号的重要频谱分量(ISC)进4亍量^i和无损编石马；码本产生单元，使用频域音频信号产生码本；包络量化/无损编码单元，以特定频带为单位检测除了重要频谱分量之外 的音频信号的频率分量的包络，并且对检测的其它频率分量的包络进行量化 和无损编石马；相似度检查单元，检查在产生的码本中是否存在与将被编码的高频带至少具有预定相似度的码本；码本存在信息/索引编码单元，如果相似码本存在，则选择相似码本，确 定码本索引，并且对确定的码本索引和指示相似码本存在的信息进行无损编码；码本存在信息编码单元，如果相似码本不存在，则对指示相似码本不存 在的信息进行无损编码；以及比特流产生单元，使用低频量化/无损编码单元、码本存在信息/索引编码 单元和码本存在信息编码单元产生的无损编码数据来产生比特流。15、 如权利要求14所述的设备，其中，所述重要频谱分量是低频分量。16、 如权利要求14所述的设备，其中，所述高频带是考虑听觉特性的非 均匀频带。17、 如权利要求16所述的设备，其中，非均匀频带是巴克频带。18、 如权利要求14所述的设备，其中，使用重叠的频谱产生码本。19、 如权利要求14所述的设备，其中，使用欧式距离或码本之间的相关 性确定相似度。20、 如权利要求14所述的设备，还包括T/F转换单元，将时域音频信号转换为频域音频信号。21、 一种编码设备，包括第一量化/编码单元，对音频信号的全频谱的第一频率分量进行量化，并 对量化的第 一频率分量进行编码；第二量化/编码单元，对全频谱的第二频率分量的一个或多个频带的一个 或多个包络进行量化，并对量化的一个或多个包络进行编码；码本单元，从第一频率分量的一个或多个频带产生一个或多个码本，确 定是否存在对于第二频率分量的每个频带的相似码本，并且对指示第二频率 分量的频带和码本之间的相似度的码本相似度信息进行编码；以及比特流单元，产生包括编码的第一频率分量、编码的第二频率分量的频 带的包络和编码的相似度信息的比特流。22、 如权利要求21所述的编码设备，其中，当确定第二频率分量中的多 个相应频带与码本中的多个相似时，第二量化/编码单元使用自适应向量量化 对第二频率分量的包络进行编码，当确定第二频率分量中的相应频带与码本中的任何码本都不相似时，第二量化/编码单元使用知觉噪声代替对第二频率 分量的包络进行编码。23、 一种对低比特率音频信号进行解码的方法，所述方法包括 将比特流恢复并划分成特定频率分量和除了特定频率分量之外的频率分量；对特定频率分量进行无损解码和逆量化； 恢复码本索引信息和关于其它频率分量的包络信息；使用逆量化的特定频率分量产生码本；以及使用恢复的码...

【专利技术属性】
技术研发人员：金重会，吴殷美，波利斯库德里亚索夫，康斯坦丁奥斯波夫，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]