音频编码制造技术

提供了一种音频信号（ｘ）的编码，其中编码比特流（ＡＳ）的语义和语法都于与一个特定的抽样频率无关。这样，再生音频信号（ｘ）所需的所有的比特流参数（ＣＴ，ＣＳ，ＣＮ），包括象帧长度这样的隐含参数，都与绝对频率和绝对时间有关，与抽样频率无关。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及音频信号的编码和解码。尤其是，本专利技术涉及在电晶管音频或互联网音频中使用的低比特率音频编码。知觉编码依赖于被称为掩蔽的人类听觉系统现象。平均人耳对一个较宽的频率范围较为敏感。但是，当在一个频率上具有多个信号能量的时候，人耳不能听到临近频率的低能量信号，就是说，较高的频率掩蔽了较低的频率，这样较高的频率被称为掩蔽，较低的频率被称为目标。知觉编码通过将有关掩蔽频率的信息丢掉来节省信号带宽。其结果与原始信号不同，但是却具有合适的估量，人耳无法听出其差别。知觉编码的两个特别的类型是变换编码和子带编码。在变换编码中，通常，一个输入的音频信号被编码成一个包含有一个或多个帧的比特流，每一帧都含有一个或多个段。编码器将信号分成在一个给定的抽样频率所需的抽样块(段)，这些块被变换成频率域用于识别信号频谱特性。产生的系数并不被完全精确的传送，而是被量化，这样尽管降低了精度但是节省了字长。解码器执行相反的变换从而产生一个原始信号的版本，该信号具有较高的成型的噪声平面。应当注意到，通常，系数频率值是由变换长度和抽样频率隐含定义的，或者换句话说，与变换系数相应的频率(范围)与抽样率直接相关。子带编码(SBC)与变换编码的操作方式相同，但是这里变换成频率域是通过子带滤波器进行的。子带信号在传输之前被量化和编码，每一子带的中央频率和带宽再次被滤波器的结构和抽样频率所隐含定义。在上述两种情况中，通常在变换编码中，尤其在子带编码中，所用的滤波器的分辨率利用变换或者子带滤波的操作的抽样频率直接测量。但是许多信号不仅包含一个确定的成分，还包含一个不确定的成分或者随机噪声成分，线性预测编码(LPC)是一种用于表示这种类型的频谱形状或信号成分的技术。通常，基于编码的LPC从噪声成分或信号中取出抽样块并产生表示抽样块的频谱形状的滤波参数。然后解码器能够在以相同的抽样率产生合成噪声并且利用根据原始信号计算的滤波参数产生具有一个接近原始信号的频谱形状的信号。但是，能够看出这样的编码器是为了一个特定的抽样频率而设计的，在这个频率上解码器利用与原始抽样频率相关的滤波系数运行。预测滤波器参数仅是对于该抽样频率是有效的，这样在该特定的抽样频率下产生一个预测误差从而产生正确的输出信号。(在一些特别的情况下，在其它的抽样频率运行解码器也是可能的，例如正好在抽样的频率的一半上。)但是在目前的说明书中包括通常上面所描述的以及在例如PCT国际申请No.WO97/21310中所描述的当前低比特率音频编码系统都存在着下述问题编码器产生的比特流与编码器产生比特流所利用的抽样频率有关，在该频率下解码器不得不运行产生时间域PCM(脉冲编码调制)输出信号。这样，在解码器中所使用的抽样频率既可以包含在合成比特流中作为解码器的参数，又可以以其它的方式为解码器所知。而且，解码器硬件需要能够在能够被编码器所用的任何抽样频率上运行的时钟电路，从而产生一个编码的比特流。就解码器的计算负载而言通过测量输出抽样频率的可分级性是不存在的，或者被限制在一些离散的步骤中。本专利技术提供了一种编码音频信号的方法，该方法包括步骤在一个第一抽样频率对音频信号进行抽样，产生抽样的信号值；分析抽样的信号值从而产生一个表示音频信号的参数；以及产生一个包括表示所述的音频信号的表征参数并与所述的第一抽样频率相独立的的音频流，这样就使所述的音频信号独立于所述的抽样频率而被合成。这样，再生音频信号所需的编码比特流语义和语法，包括象帧长度这样的隐含参数，就与绝对频率和绝对时间有关，这样就与抽样频率无关。这样，解码器的输出抽样频率不需要与输入到编码器的输入信号的抽样频率有关，这样编码器和解码器能够彼此独立的在一个用户选择的抽样频率下工作。因此，解码器能够在例如，由解码器硬件的时钟电路所支持的单一抽样频率下工作，或者在解码器硬件平台的处理器能量所支持的最高抽样频率下工作。在本专利技术的一个优选实施例中，参数表征的成分包括瞬时信号成分的位置和形状参数以及链接信号成分的轨迹表征。在这种情况下，参数被编码为绝对时间和频率或者独立于编码抽样频率的绝对时间和频率的表示符。而且，在该实施例中，参数表征的成分包括表示独立于原始编码抽样频率的音频信号的噪声成分的线性频谱频率。这些线性谱频频率都由绝对频率值表示。下面将参照附图描述本专利技术的优选实施例。其中附附图说明图1示出了根据本专利技术的音频编码器的实施例。附图2示出了根据本专利技术的音频播放器的实施例。附图3示出了包含有音频编码器和音频播放器的系统。在本专利技术的优选实施例中，附图1中，编码器是在欧洲专利申请No.00200937.7，申请日为2000.3.15(代理卷号PH-NL00120)中所描述的正弦类型编码器。在较早的情况下以及在目前的优选实施例中，音频编码器1在一个特定的抽样频率上对一个输入的音频信号进行抽样，结果产生了音频信号的一个数字表示x(t)。这表示时间量度t随抽样率而改变。编码器1然后将抽样的输入信号分成三种成分瞬时信号成分，持续确定成分以及持续随机成分。音频编码器1包括一个瞬时编码器11，一个随机编码器13以及一个噪声编码器14。音频编码器随意的包含一个增益压缩器件(GC)12。在本专利技术的优选实施例中，瞬时编码是在持续编码之前执行的。由于瞬时信号成分是无效的，并且是在持续编码中随意编码的，因此这样做是有利的。如果持续编码器被用于编码瞬时信号成分，就需要许多编码努力；例如，人们可以想象，仅利用持续的正弦编码瞬时的信号成分是多么困难。因此，在持续编码之前从将被编码的音频信号中移走瞬时信号成分是有利的。将会看出在瞬时编码器中得到的瞬时开始位置能够在持续编码器中使用用于适应性的分割(适应成帧)。但是，本专利技术并不限于在欧洲专利申请No.00200939.7中所公开的瞬时编码的特别应用，这里仅是为了解释的目的。瞬时编码器11包括一个瞬时检测器(TD)110，一个瞬时分析器(TA)111，以及一个瞬时合成器(TS)112。首先，信号x(t)进入瞬时检测器110。该检测器110估测是否存在一个瞬时信号成分以及它的位置。该信息被馈送到瞬时分析器111。该信息也被正弦编码器13和噪声编码器14所使用从而获得有利的引导分割信号。如果确定了瞬时信号成分的位置，瞬时分析器111努力抽取(主要部分)瞬时信号成分。它将一个形状函数与信号段相匹配，该信号段最好是在一个估计的开始位置开始，并且利用例如一些(少量)正弦成分来确定形状函数下的成分。该信号被包含在瞬时编码流CT中，关于产生瞬时编码流CT的更为详细的描述在欧洲专利申请No.00200939.7中有所记载。在任何情况下，可以看出，例如瞬时分析器利用类似形状函数的Meixner，然后瞬时编码流CT包括在瞬时开始处的开始位置；基本表示初始上升率的参数；以及基本表示延时率的参数。除了频率，还有瞬时的正弦成分的幅度和相位数据。这样，为了实现本专利技术，开始位置应当以时间值，而不是例如在一帧内的抽样数被传输；正弦频率应当以绝对值或者使用绝对值的表示符，而不是仅来源于或者与传输抽样频率成比例的值来传输。在现有技术中，后面的选择通常被选为，离散值，它们直观上更易被编码和压缩。但是，这需要解码器能够再生抽样频率，从而再生音频信号。可以看出，在瞬时信号成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码（１）一种音频信号（ｘ）的方法，该方法包括步骤： 以第一频率对音频信号（ｘ）抽样，产生抽样的信号值； 分析抽样的信号值（１１，１３，１４），产生音频信号的参数表示；以及 产生（１５）一个编码音频流（ＡＳ），该音频流包括表示所述的音频信号的参数表示并独立于所述的第一抽样频率，从而允许所述的音频信号独立于所述的抽样频率而被合成。

【技术特征摘要】
EP 2001-4-18 01201404.91.一种编码(1)一种音频信号(x)的方法，该方法包括步骤以第一频率对音频信号(x)抽样，产生抽样的信号值；分析抽样的信号值(11，13，14)，产生音频信号的参数表示；以及产生(15)一个编码音频流(AS)，该音频流包括表示所述的音频信号的参数表示并独立于所述的第一抽样频率，从而允许所述的音频信号独立于所述的抽样频率而被合成。2.一种如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括通过确定一个滤波器的滤波参数(pi，qi)模仿(14)音频信号的噪声成分，该滤波器具有与噪声成分的目标频谱近似的频率响应，将滤波参数变换成与第一抽样频率独立的参数。3.一种如权利要求2所述的方法，其中所述的滤波参数是自动回归(pi)和运动平均(qi)参数，以及所述的独立参数是线性频谱的表示。4.一种如权利要求3所述的方法，其中所述的滤波参数以绝对频率，Bark级或者EBR级中的一个所表示。5.一种如权利要求1所述的方法，其中所述的方法包括步骤在音频信号中估计瞬时信号的位置(110)；将具有形状参数和位置参数的形状函数与所述的瞬时信号相匹配(111，112)，其中所述的位置参数由在所述的音频信号(x)中的所述的瞬时信号成分的绝对时间位置表示；以及在所述的音频流(AS)中包含描述形状函数的位置和形状参数(15)。6.一种如权利要求5所述的方法，其中所述的匹配步骤响应于在初始上升之后所述的瞬时信号成分会下降，从而提供了一个具有基本上指数初始特性以及基本上对数下降特性的形状函数。7.一种如权利要求5所述的方法，其中形状函数的初始阶段的特性基本上是tn，形状函数的下降特性基本上是e-at，其中t是时间，n和a是参数。8.一种如权利要求5所述的方法，其中所述的匹配步骤响应于所述的在幅度上类似阶跃变化的瞬时信号成分，从而提供一个表示阶跃瞬时的形状函数。9.一种如权利要求6所述的方法，该方法进一步包...

【专利技术属性】
技术研发人员：LM范德凯克霍夫，AWJ欧门，
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]