带有改进的编码器的音频传输系统技术方案

在传输系统内，音频信号由编码器（４）进行编码，并且由发射装置（６）通过媒介（８）发送到接收机（１０）。在音频编码器（４）中，音频分段由多个正弦信号来表示，其中每一个正弦信号都拥有自己的频率和幅度。为了把音频分段链接在一起，链接连续分段中的正弦信号是有利的。分段链接过程中的问题是发现哪一个正弦信号应该被链接。现有技术中，是在信号分量的频率差值（最近频率相邻准则）基础上链接信号分量。根据本发明专利技术，采用分析－合成方法来进行链接。为了减小搜索的复杂性，最好进行预选。这种预选可以在最近频率相邻准则的基础上进行。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传输系统，其中包含带有音频编码器的发射机，该音频编码器包括用于把输入音频信号划分为连续信号分段的分割装置，该编码器还包含用于确定连续信号分段内出现的链接信号分量的跟踪判定装置，该发射机还包括发射装置用于通过传输媒介向接收机发送代表该被链接信号分量的信号，该接收机包括用于从传输媒介中接收代表该信号分量的信号的接收装置和用于从代表该信号分量的信号中得到重构的音频信号的解码器。本专利技术还进一步涉及发射机、编码器、编码方法、承载计算机程序的有形媒介以及承载计算机程序的信号。从US4885790可以了解到一种依照前序部分的传输系统。这种传输系统以及音频编码器被用于如下应用其中音频信号必须要通过传输容量受限的传输媒介来传输，或者必须要被存储在存储容量受限的存储介质中。这种应用的实例包括通过互联网传输音频信号、从移动电话向基站传输音频信号及其反向传输，以及在CD-ROM、固态存储器或者硬盘驱动器中存储音频信号。在适当比特率情况下，试图采用不同的音频编码器工作原理去获得良好的音频质量。在其中一种操作方法中，被传输的音频信号要被分割成为多个分段，每个分段拥有5-50ms的固定或者与分段相关的长度。在各所述分段中，音频信号都是由多个信号分量来代表的，所述信号分量可以是由其幅度、频率以及可能还有其相位来定义的正弦信号。发射装置向接收机发送信号分量的幅度和频率表示。发射机所执行的操作可以包括信道编码、交织和调制。接收装置从传输信道中接收代表音频信号的信号，并且执行类似解调、去交织和信道解码的操作。解码器从接收机得到音频信号的表示，并且根据该表示来通过生成多个由编码信号所描述的正弦信号并且把它们组合形成输出信号，而得到重构的音频信号。音频信号中，当前信号分段内的信号分量与前一分段内的信号分量之间通常都存在一定的关系。音频信号可以包括例如对多个信号分段的持续时间的正弦分量的频率扫描。这种信号的存在可以被用于编码过程，对第一个信号分段之后出现的信号分段的频率和幅度进行差分编码。这意味着只需要传输当前信号分段内信号分量的频率与前一信号分量的频率之间的差值，而不传输该信号分段的频率和幅度。对连续两个分段的幅度也可以采用相同的方法。为了做到这一点，编码器内包含跟踪判定装置，用于判定需要链接哪一个信号分量。根据上面提到的美国专利，在传输系统内利用当前帧内与前一帧内信号分量之间的频率差别去决定应该链接哪一个频率分量，以及哪个信号分量不应该被链接。然而实验表明这样做并不总能保证重构音频信号有最佳质量。本专利技术的目的在于提供一种具有提高的重构音频信号质量的传输系统。为实现该目的，依照前序部分的传输系统具备如下特点在跟踪装置内包括选择装置，用于选择被链接的信号分量，使得在该被链接信号分量基础上判定的合成音频信号与该输入音频信号之间的误差测量达到最小。通过尝试多个候选的被链接信号分量并选择其中一组能够使得误差测量达到最小的被链接信号分量，可以使得重构音频信号的质量得到提高。差测量可以包括例如均方误差或感性加权误差测量。可以看到通常都有必要真正地生成合成语音信号，但是也可以根据误差信号表达方式，利用分析方法去决定信号分量的最佳参数。本专利技术实施例的特征在于编码器中包含合成装置，用于在连续两个信号分段内，基于该候选链接信号分量的至少一个参数得到合成信号。通过在连续两个信号分段的至少一个参数(频率、幅度)的基础上得到合成信号，合成信号内该参数的变化会更加平稳，这能更好地与输入音频信号的特性相对应。本专利技术的另外一个实施例的特征在于设计合成装置以便根据对应于至少两个连续信号分段的信号分量参数得到内插信号分量参数，以及在该内插信号分量参数的基础上得到合成信号。通过使用根据两个(或多个)连续信号分段的信号分量参数的内插信号分量参数，可以得到听起来更加自然的合成音频信号。本专利技术的另外一个实施例的特征在于跟踪装置内包含预选装置，用于从所有可能的链接信号分量当中选择有限数量的候选链接信号分量。通过在真正选择链接信号分量之前进行预选，可以使得所要求的计算资源大大地减少。本专利技术的另外一个实施例的特征在于设计预选装置去选择那些频率偏差小于预定值的信号分量做为候选的链接信号分量。一种预选候选信号分量的适当方法是选择频率偏差相对较小的候选信号分量。被允许的频率偏差是在质量和计算复杂度之间的折衷。然而可以观察到，如果允许频率偏差高于给定值，则重构语音信号的质量几乎不会得到改善。本专利技术的另外一个实施例的特征在于设计跟踪装置以便在已经确定的链接信号分量参数的基础上扩展跟踪。由于免除了对大量候选信号分量要进行的处理，所以通过外推方式来扩展当前跟踪会大大降低跟踪判定装置的复杂度。下面将参考附图来解释本专利技术。附图说明图1给出其中可应用本专利技术的传输系统；图2给出根据本专利技术、用于依照图1中的传输系统内的编码器第一实施例；图3给出根据本专利技术、用于依照图1中的传输系统内的编码器第二实施例；图4给出依照图3中的编码器内的跟踪模块44可能的实施方案。在根据图1的传输系统内，要被传输的音频信号被加到发射机2内的编码器4。编码器4对输入信号进行编码，形成对被链接信号分量的跟踪。该跟踪可以这样表示第一个信号分段的起始频率、起始幅度以及起始相位，随后是跟踪中下一个分段的频率和幅度差值。表示该跟踪的信号被加到发射装置6。发射装置6的操作可以包括信道编码、交织和调制。发射机2的输出通过传输媒介(或记录媒介)8被发送到接收机10。在接收机10内，接收信号被送到接收装置12。接收装置10的操作可以包括解调、去交织和信道解码。接收装置12的输出与解码器14的输入相连，该解码器被设计对编码的音频信号进行解码。解码器14的操作原理在上面提到的美国专利内有描述。在根据图2的编码器4中，输入信号被加到分割装置20，后者把输入信号分割成为拥有从5-50ms范围内的固定或与信号有关的长度的信号分段。这些分段可以是部分相互重叠的，但也可能没有重叠。分割装置20选择部分信号，其中包含做为频谱分析装置22输入的数据以及做为闭环跟踪块44输入的数据。通过在各自的单元中进行开窗口来得到任一单元内的适当数据。分割装置20还生成时间标记Tk，用于标记当前信号分段内与要被基于当前信号分段计算的瞬时跟踪参数相对应的时刻，Tk-1对应于当前分段内前一次迭代过程中已经计算的瞬时跟踪参数的时刻。在第k个分段内经过闭环跟踪之后得到的参数由下标k来表示，例如Ak。分割装置20的输出与频谱分析仪22的输入以及减法器36的第一输入相连。频谱分析仪22对其输入信号频谱进行粗略判定。该频谱构成一个用于确定被链接信号分量的基础。这种由频谱分析仪22来完成的粗略搜索可以基于中等尺寸的FFT，然后选择振幅谱中的主要峰值。频谱分析仪22的输出信号被传送到分量标识装置24，其中执行对信号分量参数的精确搜索。这种精确搜索可以在频谱分析仪22所确定的主要峰值附近进行，从而获得更加准确的参数(幅度、频率以及相位)估计。不同信号分量的幅度和频率的起始值可以通过振幅谱内的对应峰值的幅度和频率来确定。分量标识装置24的输出信号被送到跟踪装置28的第一输入，以及送到延时单元26(有一帧时段的时延)。延时单元26的输出被连接到跟踪装置28的第二输入。在开始时，跟踪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传输系统，其中包含带有音频编码器的发射机，该音频编码器包括用于把输入的音频信号划分为连续信号分段的分割装置，该编码器还包含用于确定连续信号分段内出现的链接信号分量的跟踪判定装置，发射机还包括发射装置用于通过传输媒介向接收机发送代表该被链接信号分量的信号，该接收机包括用于从传输媒介中接收代表信号分量的信号的接收装置，以及用于从该代表信号分量的信号中得到重构的音频信号的解码器，该传输系统的特征在于跟踪装置内包括选择装置，用于选择被链接信号分量，使得在该被链接信号分量基础上判定到的合成音频信号与该输入音频信号之间的误差测量达到最小。

【技术特征摘要】
EP 1999-6-18 99201959.61．一种传输系统，其中包含带有音频编码器的发射机，该音频编码器包括用于把输入的音频信号划分为连续信号分段的分割装置，该编码器还包含用于确定连续信号分段内出现的链接信号分量的跟踪判定装置，发射机还包括发射装置用于通过传输媒介向接收机发送代表该被链接信号分量的信号，该接收机包括用于从传输媒介中接收代表信号分量的信号的接收装置，以及用于从该代表信号分量的信号中得到重构的音频信号的解码器，该传输系统的特征在于跟踪装置内包括选择装置，用于选择被链接信号分量，使得在该被链接信号分量基础上判定到的合成音频信号与该输入音频信号之间的误差测量达到最小。2．权利要求1中的传输系统，其特征在于编码器中包含合成装置，用于在连续两个信号分段内，基于至少其中一个该候选链接信号分量的参数得到合成信号。3．权利要求2中的传输系统，其特征在于设计合成装置以便根据对应于至少两个连续信号分段的信号分量参数得到内插信号分量参数，以及在该内插信号分量参数的基础上得到合成信号。4．权利要求1、2或3中的传输系统，其特征在于跟踪装置内包含预选装置，用于从所有可能的链接信号分量当中选择有限数量的候选链接信号分量。5．权利要求4中的传输系统，其特征在于设计预选装置去选择那些频率偏差小于预定值的信号分量做为候选的链接信号分量。6．权利要求1中的传输系统，其特征在于设计跟踪装置以便在已经确定的链接信号分量参数的基础上扩展跟踪。7．权利要求6中的传输系统，其特征在于设计跟踪装置以便在对一个跟踪合成的基础上确定被链接的信号分量。8．包含音频编码器的发射机，该音频编码器包括用于把输入的音频信号划分为连续信号分段的分割装置，该编码器还包含用于确定连续信号分段内出现的链接信...

【专利技术属性】
技术研发人员：R陶里，RJ斯卢伊特尔，AC登布林克尔，
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]