音频带宽扩展编解码装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了音频带宽扩展编解码装置，能够用较少的码率对高频信号进行重建，以提高输出音频信号质量。音频带宽扩展编码装置包括分频模块、核心编码器模块、线性预测分析模块、频谱包络量化模块、高低频相关性计算模块和增益计算模块；音频带宽扩展解码装置包括核心解码器模块、高频谱包络重建模块、高频残差重构模块、高频增益调整模块、高频信号合成模块和宽带信号重建模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于音频
，特别是涉及音频带宽扩展编解码装置。
技术介绍
对人类听觉系统的研究表明，人耳对于低频信号(300-3400Hz)敏感度较 高，所能容忍的量化误差较小，而对于高频信号的敏感度则较低，可容忍的量 化误差较大。该特性被广泛的应用于音频压縮技术中。由于网络带宽受限，传 输的码率不能太高，因此不能全频带编码；为了避免信号频谱的混叠，在对模拟信号采样量化得到数字信号的过程中，只能保留原信号中低于采样频率一半 的低频成分。根据人耳听觉系统的特性，在有限码率的情况下，音频编码器会 将可用比特分配给低频部分而忽略高频部分。因此，目前的数字音频存储技术 不可避免地存在高频信号丧失的现象。而失去高频成分会使声音听起来沉闷， 不明亮，采用一种低码率且能恢复高频成分的技术十分必要。现有带宽扩展技 术没有充分考虑和利用到人耳感知特性这种非线性的感知特点，没有充分考虑 和利用到高低频之间的相关性。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供音频带宽扩展编解码装置，数 字音频解码时能够利用较低的码率恢复原始音频信号在进行数字编码过程中所 失去的高频成分，从而提高声音播放的品质。本专利技术提供的音频带宽扩展编码装置，包含以下部分-分频模块，用于将输入的宽带信号分频成高频信号和低频信号； 核心编码器模块，用于根据分频模块所得低频信号得到低频参数，并得到音频 类型参数、低频谱包络参数和低频残差；线性预测分析模块，用于对分频模块所得高频信号线性预测分析，得到高频谱 包络参数和高频残差；高频谱包络量化模块，用于根据线性预测分析模块所得高频谱包络参数、核心 编码器模块所得音频类型参数和低频谱包络参数，得到量化后高频谱包络参数 和高频谱包络索引；高低频相关性计算模块，用于根据核心编码器模块所得低频残差和线性预测分 析模块所得高频残差，得到高低频相关性参数；增益计算模块，用于根据核心编码器模块所得低频残差、高频谱包络量化模块 所得量化后高频谱包络参数和高低频相关性计算模块所得高低频相关性参数， 得到高频重建信号，然后根据高频重建信号和分频模块所得高频信号得到高频 增益参数；其中，分频模块输出的低频信号输入到核心编码器模块，分频模块输出的 高频信号输入到线性预测分析模块；核心编码器输出的音频类型参数和低频谱 包络参数，以及线性预测分析模块输出的高频谱包络参数输入到高频谱包络量 化模块；核心编码器模块输出的低频残差和线性预测分析模块输出的高频残差 输入到高低频相关性计算模块中；核心编码器模块输出的低频残差和高低频相 关性计算模块输出的高低频相关性参数，以及高频谱包络量化模块输出的量化 后高频谱包络参数输入到增益计算模块中；核心编码器模块输出的低频残差放 入低频码流中，增益计算模块输出的高频增益参数、高低频相关性计算模块输7出的高低频相关性参数以及线性预测分析模块输出的高频谱包络索引放入高频 码流中，以供传输。而且，所述高频谱包络量化模块，实现由音频类型参数和低频谱包络参数 找到对应的高频子码本，由高频谱包络参数通过高频子码本得到量化后高频谱 包络参数和高频谱包络索引。而且，所述高低频相关性计算模块，实现将低频残差变换到频域得到频域 低频残差，再根据人耳感知特性将频域低频残差划分成若干个非均匀的低频子带；将高频残差变化到频域得到频域高频残差，再根据人耳感知特性将频域高 频残差划分成若干个非均匀的高频子带；对高频子带和低频子带计算相关性， 得到高低频相关性参数。而且，所述增益计算模块，根据高低频相关性参数，将和高频子带相关性 最大的低频子带扩展复制到高频部分，得到重构高频残差；将重构高频残差根 据量化后高频谱包络参数进行合成滤波，得到高频重建信号；将高频重建信号 和高频信号根据人耳感知特性划分为若干非均匀的子带，计算高频增益参数。本专利技术提供的音频带宽扩展解码装置，包含以下部分 核心解码器模块，用于从低频码流中提取低频参数，得到合成低频信号，并得 到音频类型参数、低频谱包络参数和低频残差；高频谱包络重建模块，用于从高频码流中提取高频谱包络索引，并根据核心解 码器模块所得音频类型参数和低频谱包络参数，得到量化后高频谱包络参数； 高频残差重构模块，用于从高频码流中提取得到高低频相关性参数，根据高低 频相关性参数和核心解码器模块所得低频残差得到高频残差； 高频增益调整模块，用于从高频码流中提取得到高频增益，由高频增益和高频残差重构模块所得高频残差得到高频激励信号；高频信号合成模块，用于由高频谱包络重建模块所得量化后高频谱包络参数和 高频残差重构模块所得高频激励信号得到合成高频信号；宽带信号重建模块，用于根据高频信号合成模块所得合成高频信号和核心解码 器模块所得合成低频信号，得到重建宽带音频信号并输出；核心解码器模块输出的音频类型参数和低频谱包络参数，以及高频码流中 的高频谱包络索引输入到高频谱包络重建模块；高频码流中的高低频相关性参 数和核心解码器模块输出的低频残差输入到高频残差重构模块；高频残差重构 模块输出的高频残差，高频码流中的高频增益输入到高频增益调增模块；高频 增益调增模块输出的高频激励信号和高频谱包络重建模块输出的量化后高频谱 包络参数输入到高频信号合成模块；高频信号合成模块输出的合成高频信号和 核心解码器模块输出的合成低频信号输入到宽带信号重建模块，宽带信号重建 模块输出重建宽带音频信号。而且，所述高频谱包络重建模块，实现根据音频类型参数选取相应的低频 谱包络参数码本，根据低频谱包络参数，找到相应的高频谱包络参数的子码本； 根据高频谱包络索引，从高频谱包络参数的子码本中找到量化后高频谱包络参 数。而且，所述高频残差重构模块，实现根据高低频相关性参数，将和高频子 带相关性最大的低频子带扩展并复制到高频，得到重构的高频残差。而且，所述高频增益调整模块，实现将高频残差划分为若干个非均匀的子 带，根据高频码流中提取的高频增益分别对各个子带调整得到高频激励信号。本专利技术提供了一种音频带宽扩展方案，包括编码端装置和解码端装置。通过在编码端将低频残差放入低频码流中，将高频增益参数、高低频相关性参数以及高频谱包络索引放入高频码流中；解码端装置能够用较少的码率对高频信 号进行重建，从而提高了输出音频信号质量。本专利技术利用高低频相关性信息， 以较低的码率取得高质量的输出音频效果；并且能够通过非均匀划分子带的方 式，引入人耳感知特性，进一步提高音频解码质量。 附图说明图l为本专利技术编码装置的结构框图； 图2为本专利技术解码装置的结构框图； 图3为低高频非均匀子带划分方式示意图； 图4为码本索引图。 具体实施例方式参见图1，本专利技术提供的带宽扩展技术方案包括一种音频带宽扩展编码装 置，包含以下部分分频模块，用于将输入的宽带信号分频成高频信号和低频信号；核心编码器模块，用于根据分频模块所得低频信号得到低频参数，并得到音频类型参数、低频谱包络参数和低频残差；线性预测分析模块，用于对分频模块所得高频信号线性预测分析，得到高频谱 包络参数和高频残差；高频谱包络量化模块，用于根据线性预测分析模块所得高频谱包络参数、核心 编码器模块所得音频类型参数和低频谱包络参数，得到量化后高频谱包络参数 和高频谱包络索引；高低频相关性计算模块，用于根据核心编码器模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种音频带宽扩展编码装置，其特征是：包含以下部分，　分频模块，用于将输入的宽带信号分频成高频信号和低频信号；　核心编码器模块，用于根据分频模块所得低频信号得到低频参数，并得到音频类型参数、低频谱包络参数和低频残差；　线性预 测分析模块，用于对分频模块所得高频信号线性预测分析，得到高频谱包络参数和高频残差；　高频谱包络量化模块，用于根据线性预测分析模块所得高频谱包络参数、核心编码器模块所得音频类型参数和低频谱包络参数，得到量化后高频谱包络参数和高频谱包络索 引；　高低频相关性计算模块，用于根据核心编码器模块所得低频残差和线性预测分析模块所得高频残差，得到高低频相关性参数；　增益计算模块，用于根据核心编码器模块所得低频残差、高频谱包络量化模块所得量化后高频谱包络参数和高低频相关性计算 模块所得高低频相关性参数，得到高频重建信号，然后根据高频重建信号和分频模块所得高频信号得到高频增益参数；　其中，分频模块输出的低频信号输入到核心编码器模块，分频模块输出的高频信号输入到线性预测分析模块；核心编码器输出的音频类型参数和低 频谱包络参数，以及线性预测分析模块输出的高频谱包络参数输入到高频谱包络量化模块；核心编码器模块输出的低频残差和线性预测分析模块输出的高频残差输入到高低频相关性计算模块中；核心编码器模块输出的低频残差和高低频相关性计算模块输出的高低频相关性参数，以及高频谱包络量化模块输出的量化后高频谱包络参数输入到增益计算模块中；核心编码器模块输出的低频残差放入低频码流中，增益计算模块输出的高频增益参数、高低频相关性计算模块输出的高低频相关性参数以及线性预测分析模块输出的高频谱包络索引放入高频码流中，以供传输。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞敏，杭波，方圆，马晔，王晓晨，周成，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]