用于高頻帶寬擴(kuò)展的對信號進(jìn)行編碼和解碼的設(shè)備和方法
【專利說明】
[0001 ] 本申請是申請日為2011年09月15日，申請?zhí)枮?201180054965.3"，標(biāo)題為"用于高 頻帶寬擴(kuò)展的對信號進(jìn)行編碼和解碼的設(shè)備和方法"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] W下描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例設(shè)及一種對音頻信號（諸如語音信號或音樂信號） 進(jìn)行編碼或解碼的方法和設(shè)備，更具體地，設(shè)及一種對音頻信號中與高頻域?qū)?yīng)的信號進(jìn) 行編碼和解碼的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003] 與對應(yīng)于低頻域的信號相比，對應(yīng)于高頻域的信號對于頻域的精細(xì)結(jié)構(gòu)較不敏 感。因此，需要提高編碼效率來克服在對音頻信號編碼時(shí)可用的比特的限制。因此，大量的 比特可被分配給對應(yīng)于低頻域的信號，而較少數(shù)量的比特可被分配給對應(yīng)于高頻域的信 號。
[0004] 運(yùn)樣的方案可應(yīng)用于頻帶復(fù)制（SBR)技術(shù)?；谌祟惖穆犛X對于高頻帶信號具有 相對較低分辨力的事實(shí)，SBR技術(shù)可用于通過將高頻帶分量信號表示為包絡(luò)，并在高頻帶分 量信號的解碼期間合成高頻帶分量信號來提高編碼效率。
[0005] 在SBR技術(shù)中，需要一種改進(jìn)的用于擴(kuò)展高頻域的帶寬的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 通過提供一種編碼設(shè)備來實(shí)現(xiàn)W上和/或其它方面，所述編碼設(shè)備包括:下采樣單 元，對時(shí)域輸入信號進(jìn)行下采樣;核屯、編碼單元，對下采樣的時(shí)域輸入信號進(jìn)行核屯、編碼； 頻率變換單元，將核屯、編碼的時(shí)域輸入信號變換為頻域輸入信號;擴(kuò)展編碼單元，使用頻域 輸入信號的基礎(chǔ)信號執(zhí)行帶寬擴(kuò)展編碼。
[0007] 擴(kuò)展編碼單元可包括:基礎(chǔ)信號產(chǎn)生器，使用頻域輸入信號的頻譜來產(chǎn)生頻域輸 入信號的基礎(chǔ)信號；因子估算器，使用基礎(chǔ)信號來估算能量控制因子;能量提取器，從頻域 輸入信號提取能量;能量控制器，使用能量控制因子控制提取的能量;能量量化器，對受控 的能量進(jìn)行量化。
[000引基礎(chǔ)信號產(chǎn)生器可包括:人工信號產(chǎn)生器，通過復(fù)制和折疊頻域輸入信號的低頻 部分來產(chǎn)生與高頻部分對應(yīng)的人工信號;包絡(luò)估算器，使用窗口估算人工信號的包絡(luò);包絡(luò) 應(yīng)用器，將估算的包絡(luò)應(yīng)用于人工信號。應(yīng)用估算的包絡(luò)的意思是用估算的人工信號的包 絡(luò)來劃分人工信號。
[0009] 因子估算器可包括:第一音調(diào)計(jì)算單元，計(jì)算頻域輸入信號的高頻部分的音調(diào);第 二音調(diào)計(jì)算單元，計(jì)算基礎(chǔ)信號的音調(diào)；因子計(jì)算單元，使用高頻部分的音調(diào)和基礎(chǔ)信號的 音調(diào)來計(jì)算能量控制因子。
[0010] 還可通過提供一種編碼設(shè)備來實(shí)現(xiàn)W上和/或其它方面，所述編碼設(shè)備包括:下采 樣單元，對時(shí)域輸入信號進(jìn)行下采樣;核屯、編碼單元，對下采樣的時(shí)域輸入信號進(jìn)行核屯、編 碼;頻率變換單元，將核屯、編碼的時(shí)域輸入信號變換為頻域輸入信號;擴(kuò)展編碼單元，使用 頻域輸入信號的特征，并使用頻域輸入信號的基礎(chǔ)信號來執(zhí)行帶寬擴(kuò)展編碼。
[0011] 擴(kuò)展編碼單元可包括:基礎(chǔ)信號產(chǎn)生器，使用頻域輸入信號的頻譜，產(chǎn)生頻域輸入 信號的基礎(chǔ)信號；因子估算器，使用基礎(chǔ)信號和頻域輸入信號的特征來估算能量控制因子； 能量提取器，從頻域輸入信號提取能量;能量控制器，使用能量控制因子控制提取的能量； 能量量化器，對受控的能量進(jìn)行量化。
[0012] 還可通過提供一種編碼設(shè)備來實(shí)現(xiàn)W上和/或其它方面，所述編碼設(shè)備包括:編碼 模式選擇單元，使用頻域輸入信號和時(shí)域輸入信號選擇帶寬擴(kuò)展編碼的編碼模式;擴(kuò)展編 碼單元，使用頻域輸入信號和選擇的編碼模式執(zhí)行帶寬擴(kuò)展編碼。
[0013] 擴(kuò)展編碼單元可包括:能量提取器，基于編碼模式，從頻域輸入信號提取能量;能 量控制器，基于編碼模式控制提取的能量;能量量化器，基于編碼模式對受控的能量進(jìn)行量 化。
[0014] 通過提供一種解碼設(shè)備來實(shí)現(xiàn)W上和/或其它方面，所述解碼設(shè)備包括:核屯、解碼 單元，對時(shí)域輸入信號進(jìn)行核屯、解碼，其中，所述時(shí)域輸入信號包括在比特流中并被核屯、編 碼;上采樣單元，對核屯、解碼的時(shí)域輸入信號進(jìn)行上采樣;頻率變換單元，將上采樣的時(shí)域 輸入信號變換為頻域輸入信號;擴(kuò)展解碼單元，使用時(shí)域輸入信號的能量并使用頻域輸入 信號執(zhí)行帶寬擴(kuò)展解碼。
[0015] 擴(kuò)展解碼單元可包括:反量化器，對時(shí)域輸入信號的能量進(jìn)行反量化;基礎(chǔ)信號產(chǎn) 生器，使用頻域輸入信號來產(chǎn)生基礎(chǔ)信號;增益計(jì)算單元，使用反量化的能量和基礎(chǔ)信號的 能量來計(jì)算增益，增益被應(yīng)用于基礎(chǔ)信號;增益應(yīng)用器，應(yīng)用針對每個(gè)頻帶的計(jì)算的增益。
[0016] 基礎(chǔ)信號產(chǎn)生器可包括:人工信號產(chǎn)生器，通過復(fù)制和折疊頻域輸入信號的低頻 部分來產(chǎn)生與高頻部分對應(yīng)的人工信號;包絡(luò)估算器，使用包含在比特流中的窗口來估算 基礎(chǔ)信號的包絡(luò);包絡(luò)應(yīng)用器，將估算的包絡(luò)應(yīng)用于人工信號。
[0017] 通過提供一種編碼方法來實(shí)現(xiàn)W上和/或其它方面，所述編碼方法包括:對時(shí)域輸 入信號進(jìn)行下采樣;對下采樣的時(shí)域輸入信號進(jìn)行核屯、編碼;將時(shí)域輸入信號變換為頻域 輸入信號;使用頻域輸入信號的基礎(chǔ)信號來執(zhí)行帶寬擴(kuò)展編碼。
[0018] 還通過提供一種編碼方法來實(shí)現(xiàn)W上和/或其它方面，所述編碼方法包括:使用頻 域輸入信號和時(shí)域輸入信號選擇帶寬擴(kuò)展編碼的編碼模式;使用頻域輸入信號和選擇的編 碼模式執(zhí)行帶寬擴(kuò)展編碼。
[0019] 通過提供一種解碼方法來實(shí)現(xiàn)W上和/或其它方面，所述解碼方法包括:對時(shí)域輸 入信號進(jìn)行核屯、解碼，其中，所述適于輸入信號包含在比特流中并被核屯、編碼;對核屯、解碼 的時(shí)域輸入信號進(jìn)行上采樣;將上采樣的時(shí)域輸入信號變換為頻域輸入信號;使用時(shí)域輸 入信號的能量并使用頻域輸入信號來執(zhí)行帶寬擴(kuò)展解碼。
[0020] 示例實(shí)施例的其它方面、特征和/或優(yōu)點(diǎn)將部分地在W下的描述中闡述，通過描述 部分將是清楚的，或者可通過本公開的實(shí)踐而得知。
[0021] 根據(jù)示例實(shí)施例，可提取輸入信號的基礎(chǔ)信號，并且可使用輸入信號的高頻域的 音調(diào)并使用基礎(chǔ)信號的音調(diào)來控制輸入信號的能量，因此可W有效地?cái)U(kuò)展高頻域的帶寬。
【附圖說明】
[0022] 結(jié)合附圖，通過W下的實(shí)施例的說明，運(yùn)些和/或其它方面和優(yōu)點(diǎn)將會變得清楚和 更容易理解，其中：
[0023] 圖1示出根據(jù)示例實(shí)施例的編碼設(shè)備和解碼設(shè)備的框圖；
[0024] 圖2示出圖1的編碼設(shè)備的示例的框圖；
[0025] 圖3示出圖1的編碼設(shè)備的核屯、編碼單元的框圖；
[0026] 圖4示出圖1的編碼設(shè)備的擴(kuò)展編碼單元的示例的框圖；
[0027] 圖5示出圖1的編碼設(shè)備的擴(kuò)展編碼單元的另一示例的框圖；
[0028] 圖6示出擴(kuò)展編碼單元的基礎(chǔ)信號產(chǎn)生器的框圖；
[0029] 圖7示出擴(kuò)展編碼單元的因子估算器的框圖；
[0030] 圖8示出圖1的編碼設(shè)備的能量量化器的操作的流程圖；
[0031 ]圖9示出根據(jù)示例實(shí)施例的量化能量的操作的示圖；
[0032] 圖10示出根據(jù)示例實(shí)施例的產(chǎn)生人工信號的操作的示圖；
[0033] 圖11A和圖11B示出根據(jù)示例實(shí)施例的估計(jì)包絡(luò)的窗口的示例的示圖；
[0034] 圖12示出圖1的解碼設(shè)備的框圖；
[0035] 圖13示出圖12的擴(kuò)展解碼單元的框圖；
[0036] 圖14示出擴(kuò)展解碼單元的反量化器的操作的流程圖；
[0037] 圖15示出根據(jù)示例實(shí)施例的編碼方法的流程圖；
[0038] 圖16示出根據(jù)示例實(shí)施例的解碼方法的流程圖；
[0039] 圖17示出圖1的編碼設(shè)備的另一示例的框圖；
[0040] 圖18示出圖17的編碼設(shè)備的能量量化器的操作的框圖；
[0041] 圖19示出根據(jù)示例實(shí)施例的使用非均等比特分配方法量化能量的操作的示圖；
[0042] 圖20示出根據(jù)示例實(shí)施例的使用帖內(nèi)預(yù)測執(zhí)行向量量化(VQ)的操作的示圖；
[0043] 圖21示出根據(jù)示例實(shí)施例的使用頻率加權(quán)方法量化能量的操作的示圖；
[0044] 圖22示出根據(jù)示例實(shí)施例的執(zhí)行多級分割VQ和使用帖內(nèi)預(yù)測的VQ的操作的示圖；
[0045] 圖23示出圖13的反量化器的操作的框圖；
[0046] 圖24示出圖1的編碼設(shè)備的另一示例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 現(xiàn)在將詳細(xì)參照示例實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中，相同的標(biāo)號始終 表示相同的部件。W下通過參照附圖描述示例實(shí)施例W解釋本公開。
[0048] 圖1示出根據(jù)示例實(shí)施例的編碼設(shè)備101和解碼設(shè)備102的框圖。
[0049] 編碼設(shè)備101可產(chǎn)生輸入信號的基礎(chǔ)信號，并可將產(chǎn)生的基礎(chǔ)信號發(fā)送到解碼設(shè) 備102。運(yùn)里，基礎(chǔ)信號可基于低頻信號被產(chǎn)生，并可表示低頻信號的包絡(luò)信息被白化的信 號，因此，基礎(chǔ)信號可W是激勵(lì)信號。當(dāng)接收到基礎(chǔ)信號時(shí)，解碼設(shè)備102可對從基礎(chǔ)信號解 碼得到輸入信號。換而言之，編碼設(shè)備101和解碼設(shè)備102可執(zhí)行超寬頻帶帶寬擴(kuò)展（SWB BWE)。特別地，基于從0千赫茲化Hz)到6.4KHZ的低頻域中的解碼的寬頻帶(WB)信號，可執(zhí)行 SWB BWEW產(chǎn)生與SWB對應(yīng)的從6.4K化到16KHZ的高頻域。運(yùn)里，16KHZ可根據(jù)情況而改變。另 夕h可基于W線性預(yù)測域(LPD)為基礎(chǔ)的碼激勵(lì)線性預(yù)測((ELP)通過語音編解碼器來產(chǎn)生 解碼的WB信號，或者可通過在頻域中執(zhí)行量化的方案來產(chǎn)生解碼的WB信號。在頻域中執(zhí)行 量化的方案可包括例如基于修改的離散余弦變換(MDCT)執(zhí)行的高級音頻編碼(AAC)方案。
[0050] W下，將進(jìn)一步描述編碼設(shè)備101和解碼設(shè)備102的操作。
[0051] 圖2示出圖1的編碼設(shè)備101的配置的框圖。
[0052] 參照圖2,編碼設(shè)備101可包括例如下采樣單元201、核屯、編碼單元202、頻率變換單 元203和擴(kuò)展編碼單元204。
[0053] 下采樣單元201可對時(shí)域輸入信號進(jìn)行下采樣W用于WB編碼。由于時(shí)域輸入信號 (即，SWB信號)通常具有3沈化采樣率，因此需要將采樣率轉(zhuǎn)換為適合于WB編碼的采樣率。例 如，下采樣單元201可