声频信号编码方法和设备技术

本发明专利技术涉及声频编码方法，尤其涉及一种有效的装置，利用这种装置从原始声频信号选出的可听到但感觉上关系不大的信息频段不需要被编码，而是可以用噪声填充参数来代替。相反，具有感觉上比较有关内容的那些信号频段被完全地编码。利用这种方式可以节省编码位，而没有在接收信号频谱中留下空白。本方法用这种方式避免令人烦恼的带宽切换人为产物。当利用对于表示每个频段内的信号显得太低的位预算进行全带宽声频信号编码时可能出现这种人为产物。因此，本方法允许增加编码声频带宽而没有引入令人烦恼的带宽切换人为产物。噪声填充参数是所谈到的频段内ＲＭＳ信号值的一种量度，并在接收端通过一种解码算法将该参数用于指明在所谈到的频段中注入噪声的数量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及声频编码。
技术介绍
在现有技术中，已经描述过许多语音和音乐的编码技术。在用于声频编码的已知技术中，采用自适应位分配的声频编码系统是以变换为基础的。在这样的自适应位分配系统中，可编码给出可用位预算的带宽是按照任何给定的声频帧的声频信号中各段的频谱组成改变的。说到声频帧，是指一个特定的连贯的声频块，例如，20ms的声频块。因为不可能找到对于所有的声频帧都是最佳的一个单值的编码带宽，所以按照给定位速率上声频的质量，进行逐帧的带宽切换。遗憾的是，编码带宽的切换经常可能引入令人烦恼的人为产物。在一些现行的方案中，高位速率时，整个声频带宽(在此假定是22.04kHz，对应于44.1kHz的采样率)被编码和重建。然而，低位速率时，如果试图进行对整个带宽的编码，则畸变增加。在某点上，将声频带宽降低一定数量是明智的，尽管在有限的频率范围内，重新分配要编码的位，从而以较精确的方式降低带宽，并由此减少人为产物。例如，在MPEG-1层3编码器(MP3编码器)中，当所希望的位速率被降低到32DBPS时，带宽被减半(减至大约11kHz)。当位速率不断降低时，AAC也有一项降低带宽的规定。这是通过利用分层的编码方法实现的，由此代表较高频率的层首先被降低。因而降低信号带宽在波形编码器中是一种通常采用的解决办法。WO 97/31367(AT&T公司)公开了一种利用LPC(线性预测编码)和一个附加的音调提取器的语音编码器对语音编码。利用一种变换编码器对残数顺序地编码。对残数编码可以出现这样的情况，即只有几位是有用的，某些变换系数根本得不到位，也就是被设置为零。在对残数编码时，对这种残数信息实施噪声填充，但是没有对所谈到的频带提供任何独立的可解码的信息，以便能够利用与对主要部分所用的特定的LPC编码方案不同的方案。而且，并不是相对于输入信号本身的电平有规则地实施这种噪声填充算法，而是只对残数进行一导致可变的结果。
技术实现思路
本专利技术实施方案的一个目的是减少由带宽切换问题产生的人为产物引入的问题，而并不将编码带宽限制到一个为避免切换的人为产物所需的安全的保守值。依据本专利技术的第一方面，在此提供一种对声频信号编码的方法，该方法包括将信号划分成多个频段；将所划分的各个频段中的信号幅度与各自的阈值值作比较；按优先级对所划分的频段中的信号编码，使得在特定频段中的信号幅度超出它的阈值值最大数值的频段按照给定的编码方案进行编码，而对于其他的频段有选择地分配噪声填充参数。第一方面中的方法具有特殊的优点，在于不太重要频段中噪声填充可以按以下方式进行，即与重要频段所用的编码方案相对独立。换句话说，噪声填充原理可应用到大多数编码方法中。本方法在每个时间帧固定位预算的编码方案中特别有效。在这样的情况下，用保留的几位按基于优先级的方式分配位预算，使得当很少数的位仍然完全对整个声频带宽信号编码时，其余的位被用于对那些未编码的和感觉上不大有关系的频段提供噪声填充系数。最好，对于给定频段的阈值值稍微高于一个幅值，高于此幅值，按照心理声学模型对于所谈到的频段噪声对人声是可觉察到的。也可以设想某些位预算是可变的方案，但其中只有那些具有幅值超出阈值大于预先确定数量的频段被编码。因为任何心理声学模型只是一种一个一般水平收听者的听力表象，可以设想出高质量的方案，在其中某些频段可被完全地编码，即使它们具有低于阈值的信号幅度电平。同样，在质量损失可接受的场合可以实现许多有效的方案-在这种情况下，某些具有稍微在它们各自阈值电平以上的信号幅度的频段的编码是可以接受的。因此，以上提到的预先确定的数量最好是零，可以稍微正一点或负一点。最好，对于给定频段的信号幅度未超出它各自的阈值预先确定的数量的每个频段分配一个单一的噪声填充参数。最好，噪声填充参数包括一个要插入到各自频段中的噪声幅度的表象。提供这样的与频段直接关联的幅度表象能够实施一种高效率的噪声填充操作的情况始终是这样，在此幅度表象在一个容易取回的位置上，也就是在对于该频段的信号信息通常被找到的点上被编码。最好，幅度表象包括表示在各自的频段上接收到的声频信号平均幅度的RMS值。最好，在噪声填充参数被分配的频段上，噪声填充参数被编码并被提供在输出信号的位置中，否则已编码的信号信息将出现在这个位置上。最好，与每个频段关联地提供一个标识符，指明是否存在噪声填充参数还是已编码的信号信息。最好，标识符是通常用于指明已编码信号信息中量化电平数目的一个参数。如果标识符指明量化电平数目为零，则这可被解释成这样的含意，即噪声填充参数，而不是已编码的信号信息被包括在各自的频段中。依据本专利技术的第二方面，在此提供一种对信号解码的方法，其中信号已被按照第一方面的方法编码，该解码方法包括接收编码的声频信号对于一个给定频段的编码信号确定接收到的信号是否包括与给定频段内发送信号幅度有关的已编码信号信息，还是包括一个噪声填充参数；如果接收到的信号包括已编码信号信息，对该信息解码产生该频段的输出声频信号部分；如果接收到的信号包括一个噪声填充参数。通过将噪声信号输出到该频段的频率范围内达到由噪声填充参数指明的幅度来合成该频段的输出声频信号部分。依据第三方面，在此提供被安排用于对输入信号编码的声频编码设备，包括将信号划分成多个频段的划分装置；将各个频率划分段中的信号幅度与各自的阈值值作比较的比较装置；和根据优先级对所划分的频段中的信号编码的编码器，使得在特定频段中的信号幅度超出各自的阈值一个最大数量的频段被按照给定的编码方案编码，该设备的特征在于对于其他的频段有选择地分配噪声填充参数。依据本专利技术的第四方面，在此提供对已编码声频信号解码的声频解码设备，该解码设备包括接收已编码声频信号的接收装置；对于给定频段的编码信号，被安排用于确定接收到的信号是否包括与给定频段内发送信号幅度有关的已编码信号信息还是包括噪声填充参数的处理装置；如果接收到的信号包括已编码信号信息，第一解码装置用于对信息解码产生该频段的输出声频信号部分；如果接收到的信号包括噪声填充参数，第二解码装置用于通过将噪声信号输出到该频段的频率范围内达到由噪声填充参数指明的幅度来合成该频段的输出声频信号部分。依据本专利技术的第五方面，在此提供一种编码的声频信号，其中信号被划分成许多频段，第一种所述的许多频段包括按照给定的编码方案编码的已编码信号信息，第二种所述的许多频段包括噪声填充参数。依据本专利技术的第六方面，在此提供一种存储媒介，按照第五方面的已编码声频信号被存储在此存储媒介上。附图说明为了更好地理解本专利技术，并说明如何可以实施本专利技术的实施方案，将通过举例参考所附的简图，其中图1用作说明一个典型的声频段频率组成的时尚化的图形并还示出了屏蔽阈值；图2示出与图1相同的的信号，感觉上不太重要的频段用阴影线示出。图3是用作说明依据本专利技术一种实施方案的声频编码方法的方框图；图4是用作说明依据本专利技术一种实施方案的声频解码方法的方框图；和图5是包括声频编码器和解码器的设备的简要方框图。具体实施例方式参考图1，在此示出一种典型的声频段组成的时尚化图形，其中幅度a作为频率f的函数给出。在该图中的每个条表示总信号中的一个频段(或频率区)。典型情况下，用于对声频信号编码的变换编码器按照这样的频段将接收到的声频信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对声频信号编码的方法，该方法包括：将信号划分成多个频段；将各个频率划分段中的信号幅度与各自的阈值值作比较；根据优先级将被划分的频段中的信号编码，使得在特定频段中的信号幅度超出它各自阈值值最大数量的频段按照给定的编码方案进行编码，该方法的特征在于对其他的频段有选择地分配噪声填充参数。

【技术特征摘要】
EP 2001-5-8 01201689.51.一种对声频信号编码的方法，该方法包括将信号划分成多个频段；将各个频率划分段中的信号幅度与各自的阈值值作比较；根据优先级将被划分的频段中的信号编码，使得在特定频段中的信号幅度超出它各自阈值值最大数量的频段按照给定的编码方案进行编码，该方法的特征在于对其他的频段有选择地分配噪声填充参数。2.如权利要求1的方法，其中对于给定频段的阈值值是这样的幅度，在此以上噪声是可觉察到的，在此以下按照心理声学模型对于所谈到的频段，噪声对于人耳是觉察不到的。3.如权利要求1或2的方法，其中优先级的依据是信号幅度超出各自阈值大于预先确定值的频段按照给定的编码方案进行编码，而信号幅度并未超出各自阈值预先确定值的那些频段被有选择地分配噪声填充参数。4.如权利要求1，2或3的方法，其中对于那些信号幅度小于各自阈值的频段，既不实施编码又不实施分配噪声填充参数。5.如权利要求1，2或3的方法，其中对于信号未被完全编码的那些频段中每个频段分配噪声填充参数。6.如权利要求1或2的方法，其中给定的编码方案具有固定的位预算，并且这些位被根据优先级分配，用于对信号幅度超出各自阈值最大数量的频段中的那些信号编码，如果其余的位预算低于最小数量，其余未编码频段中的信号被分配噪声填充参数。7.如任何一个前面的权利要求的方法，其中噪声填充参数包括在各自的频段中要被插入的噪声幅度的表示。8.如任何一个前面的权利要求的方法，其中噪声填充参数包括编码的RMS值，表示在各自频段上接收到的声频信号的平均幅度。9.如任何一个前面的权利要求的方法，其中对于噪声填充参数被分配的频段，噪声填充参数被编码，并被提供在输出信号中否则要出现编码信号信息的位置上。10.如权利要求9的方法，其中与每个频段关联地提供标识符，指明是存在噪声填充参数还是编码的信号信息。11.如权利要求10的方法，其中标识符是一个参数，通常用于指明编码信号信息中量化电平的数目。12.如权利要求11的方法，其中如果标识符指明量化电平数目为零，则这被解释为这样的含意，即噪声填充参数而不是编码的信号信息被包含在其中用于各自的频段。13.一种对信号解码的方法，其中该信号已被按照权利要求1到12中任一项的方法编码，该解码方法包括接收编码的声频信号；对于编码信号中一个给定的频段，确定是否接收到的信号包括与给定频段内发送信号幅度有关的编码信号信息，或者是...

【专利技术属性】
技术研发人员：R陶里，SLJDE范德帕，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]