[发明专利]音频带宽扩展编解码装置

说明书

技术领域

本发明属于音频技术领域，特别是涉及音频带宽扩展编解码装置。

背景技术

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缩技术中。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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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；