音频信号编码方法及其有关设备技术

一种音频信号编码方法，包括：接收待编码的音频信号ｘ；将其从时域转换到频域；从转换成的音频信号ｘ连同一组可用以直接从量化音频信号ｘ的一个或多个先前时帧预测所收到音频信号的现行时帧的长期预测系数Ａ产生量化音频信号ｘ；用预测系数Ａ产生音频信号ｘ；再将预测音频信号ｘ从时域转换到频域，并将得出的频域信号与所收到的音频信号ｘ的相应频域比较以产生多个子频带的误差信号Ｗ（ｋ）；接着量化误差信号Ｅ（ｋ）以产生一组量化误差信号Ｅ（ｋ），此信号与预测系数Ａ组合产生编码音频信号。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种音频信号编码方法及其有关设备，并涉及一种音频信号解码方法及其有关设备。从所周知，数据传输是为提高信噪比和沿传输信道的信息容量而以数字形式进行的。但目前不断有这样的要求希望通过大幅度压缩数字信号来进一步提高信息容量。对于音频信号一般应用两种基本压缩原理。第一种压缩原理是除去源信号中的统计或确定性冗余信息，第二种压缩原理是抑制或消除源信号中对人的知觉来说是多余的部分。近来，后一种压缩原理在高质量音频信号的应用中占主导地位，而且一般是将音频信号按其频率分量(有时叫做“子频带”)分解，各部分经过分析并以既定的量化精确度进行量化以除去(与收听者)无关地数据。ISO(国际标准化组织)MPEG(动画专家组)音频信号编码标准和其它音频信号编码标准采用并说明了这个原理，但MPEG(和其它标准)也采用了一种叫做“自适应预测”的方法进一步减小数据率。接新MPEG-2 AAC标准操作的编码器的操作过程在国际标准文件草案ISO/IEC DIS 13818-7中有详细说明。新MPEG-2标准采用用1024中的672个频率分量进行的反向线性预测。预计新MPEG-4标准也会有类似的要求。然而，如此大量的频率分量使计算时需要进行大量的辅助计算操作，一来是由于预测算法复杂，二来也是因为需要有大量存储器来存储计算出和中间的各项系数。众所周知，在频域中采用这种反向自适应预测公式时难以进一步减轻计算负荷和对存储器的需求量。这是因为在频域下预测公式的数量如此之大以致即使极其简单的自适应算法也仍然会使计算大为复杂而且需要大量的存储器。大家知道，为避免这个问题，可以采用在编码器中更新后传送给解码器的前向自适应预测公式，但在频域中采用多个前向自适应预测公式不可避免地由于预测公式的数量如此庞大而产生大量“枝节的”信息。本专利技术的目的即要克服或至少减少周知预测法的上述缺点。上述和其它目的是通过用误差信号对音频信号进行编码来除去音频信号多个子频带中每一个的多余信息并在时域中产生能使音频信号的当前信号帧从先前的一个或多个信号帧预测出来的长期预测系数达到的。按照本专利技术的第一方面，本专利技术提供的音频信号编码方法包括下列步骤接收待编码的音频信号x；从收到的音频信号x产生量化的音频信号 产生可用以直接从量化音频信号 的至少一个先前的时间帧预测所收到音频信号x的当前时间帧的一组长期预测系数A；用预测系数A产生预测音频信号 将所收到的音频信号x与预测音频信号 相比较从而产生多个子频带中每一个的误差信号E(k)；量化误差信号E(k)从而产生一组量化误差信号 (k)；将量化误差信号 (k)与预测系数A组合起来从而产生编码音频信号。本专利技术用来在时域中用前向自适应预测公式压缩音频信号。对所收到信号的各时帧，只需要产生一组前向自适应预测系数传送给解码器。相比之下，周知的前向自适应预测法就需要给各时帧的各子频带产生一组预测系数。与本专利技术得出的预测增益比较起来，长期预测公式的枝节信息可以忽略不计。本专利技术的某些实施例能减少计算的复杂性和存储器需用量。具体地说，和采用前向自适应预测相比，无需在解码器中重新计算预测系数。本专利技术的某些实施例对信号变化的反应还比一般反向自适应预测公式快得多。在本专利技术的一个实施例中，所收到的音频信号x在信号帧xm上从时域转换到频域从而提供一组子频带信号X(k)。预测出的音频信号 同样从时域转换到频域从而产生一组预测子频带信号 (k)，同时在频域上比较所收到的音频信号x和预测的音频信号 ，彼此比较各子频带信号从而产生子频带误差信号E(k)。量化的音频信号x是通过在时域或频域中将预测信号与量化误差信号相加产生的。在本专利技术的另一个实施例中，所收到音频信号x与预测音频信号 的比较是在时域中进行的从而也在时域中产生误差信号e。接着，此误差信号e从时域转换到频域从而产生所述多个子频带误差信号E(k)。误差信号的量化最好按音质模型进行。按照本专利技术的第二方面，本专利技术提供的编码音频信号解码方法包括下列步骤接收编码音频信号，该编码音频信号包括音频信号多个子频带中每一个的量化误差信号 (k)和音频信号各时帧的一组可用以直接从重组量化音频信号 的至少一个先前的时帧预测所收到音频信号当前时帧xm的预测系数A；根据量化误差信号 (k)产生所述重组的量化音频信号 用预测系数A和量化音频信号 产生预测音频信号 将预测音频信号 从时域转换到频域以产生一组供与量化误差信号 (k)组合以产生一组重组子频带信号 (k)的预测子频带信号；和对重组的子频带信号 (k)进行从频域到时域的转换以产生重组量化音频信号 。本专利技术上述第二方面的实施例特别适用于只收到所有可能加以量化的误差信号 (k)子集的场合，某些子频带数据通过传送音频子频带信号X(k)直接传送。信号 (k)和X(k)适当加以组合之后才进行频域到时域的转换。按照本专利技术的第三方面，本专利技术提供的音频信号编码设备包括一个输入端，供接收待编码的音频信号x；量化装置，连接到所述输入端，供从所收到的音频信号x产生量化音频信号 预测装置，连接到所述量化装置上，供产生一组供直接从量化音频信号 的至少一个先前时帧预测所收到音频信号x的当前时帧xm的长期预测系数。预测音频信号x发生装置，供使用预测系数A产生预测音频信号x，并将所收到的音频信号x与预测音频信号 加以比较以产生多个子频带的每一个的误差信号E(k)。量化装置，供量化误差信号E(k)以产生一组量化误差信号 (k)；和组合装置，供将量化误差信号 (k)与预测系数A加以组合以产生编码音频信号。在一个实施例中，所述发生装置包括第一转换装置、第二转换装置和比较装置，第一转换装置用于将所收到的音频信号x从时域转换到频域，第二转换装置供将预测音频信号 从时域转换到频域，比较装置则配置得使其比较得出的频域中各频域信号。在本专利技术的另一个实施例中，发生装置配置得使其在时域中将所收到的音频信号x与时域中的预测音频信号 相比较。按照本专利技术的第四方面，本专利技术提供的编码音频信号x的解码装置，其中编码音频信号包括音频信号各个子频带的量化误差信号 (k)和音频信号各时帧的一组预测系数A，其中预测系数A可用以直接从重组的量化音频信号x的至少一个先前时帧预测所收到音频信号的当前时帧xm，所述设备包括一个输入端，供接收编码音频信号；重组量化音频信号发生装置，供从量化误差信号产生所述重组量化音频信号；和信号处理装置，供从预测系数A和所述重组音频信号 产生预测音频信号 其中所述发生装置包括第一转换装置、组合装置和第二转换装置，第一转换装置供将预测音频信号x从时域转换到频域以产生一组预测子频带信号 (k)，组合装置供将所述一组预测子频带信号 (k)与量化误差信号 (k)组合起来以产生一组重组子频带信号 (k)，第二转换装置对重组子频带信号 (k)进行频域到时域的转换以产生重组量化音频信号 为更好地理解和示范本专利技术如何实施，现在参看以举例的方式例示的附图，附图中附图说明图1示意出了供对所收到的音频信号进行编码的编码器；图2示意示出了供对图1的编码器编码的音频信号进行解码的解码器；图3更详细地示出了图1包括编码器的预测工具的编码器；图4更详细地示出了图2包括解码器的预测工具的解码器；图5详细示出了图1的编码器采用另一种预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种音频信号编码方法，其特征在于，它包括下列步骤： 接收待编码的音频信号ｘ； 根据所收到的音频信号ｘ产生量化音频信号＊； 产生一组可用以直接从量化音频信号＊的起码一个先前时帧预测所收到音频信号的当前时帧的长期预测系数Ａ； 用预测系数Ａ产生预测音频信号＊； 将接收的音频信号ｘ与预测音频信号＊比较并产生多个子频带中每一个的误差信号； 量化误差信号Ｅ（ｋ）以产生一组量化误差信号Ｅ（ｋ）；和 将量化误差信号Ｅ（ｋ）与预测系数Ａ组合起来产生编码音频信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：殷林，
申请(专利权)人：诺基亚流动电话有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]