[发明专利]增强信源解码器的设备和增强信源解码方法的方法

说明书

本申请是申请号为200410045997.9(分案申请是200510107590.9)，申请日为2000年1月26日，发明名称为“利用自适应噪声本底相加和噪声替换限制，增强SBR和有关HFR编码方法的感知性能”的分案申请。 

技术领域

本发明涉及利用诸如频谱带复制SBR[WO98/57436]的高频重建(HFR)或有关方法的源编码系统。它改进高质量方法(SBR)以及低质量复制方法的性能[U.S.Pat.5,127,054]。它可应用于语音编码系统和自然音频编码系统。此外，利用自适应噪声本底相加，本发明可以有利地与有高频重建或没有高频重建的自然音频编解码器结合使用，以减小通常在低比特率条件下发生的频带关闭的音响效应。 

背景技术

随机信号分量的存在是许多乐器以及人们声音的重要性质。若被感知的信号是自然发声，则重现这些噪声分量是很重要的，这些噪声分量往往与其他的信号分量相混合。在高频重建中，在某些条件下，必须增加噪声到重建的高频带中，为的是获得类似于原始信号中的噪声含量。这种必要性源于这样一个事实，与低频区域中的噪声电平比较，例如，簧片或弓弦乐器发出的大多数谐音在高频区域中有相对高的噪声电平。此外，发出的谐音中有时包含高频噪声，导致信号中高频带噪声电平与低频带噪声电平之间没有相似性。在任何一种情况下，频率置换，即，高质量SBR，以及任何低质量复制过程，在复制的高频带中有时会遇到缺少噪声。甚至于，高频重建过程常常包括某种包络调整，其中需要避免无用噪声替换谐波。因此，重要的是，在解码器中能够增加和控制高 频再生过程中的噪声电平。 

在低比特率条件下，自然音频编译码器通常显示严重的频带关闭。这是在帧到帧的基础上完成的，导致以任意方式在整个编码频率范围内出现频谱空洞。这种情况可以造成听觉上的假象。利用自适应噪声本底相加方法可以减轻这种效应。 

一些现有技术编码系统包括这样一种装置，用于在解码器中重建噪声分量。这可以使编码器在编码过程中省略噪声分量，因此使它更加有效。然而，要使这种方法获得成功，在编码过程中被编码器排除的噪声必须不包含其他的信号分量。由于大多数噪声分量在时间和/或频率上与其他信号分量相混合，这种硬判决基噪声编码方案导致相对低的占空因数。而且，这种方案无论如何不能解决重建高频带中噪声含量不足的问题。 

发明内容

本发明利用自适应增加噪声本底解决再生高频带中噪声含量不足的问题以及在低比特率条件下由于频带关闭引起的频谱空洞。它还避免无用噪声替换谐波。这是借助于在编码器中估算噪声本底电平，以及自适应噪声本底相加和在解码器中无用噪声替换限制完成的。 

自适应噪声本底相加和噪声替换限制方法包括以下的步骤： 

-在编码器中，利用加到原始信号频谱表示上的谷值踪迹(dip-follower)和峰值踪迹(peak-follower)，估算该原始信号的噪声本底电平； 

-在编码器中，把噪声本底电平变换到几个频带，或利用LPC或任何其他多项式代表它； 

-在编码器或解码器中，在时间和/或频率上平滑该噪声本底电平； 

-在解码器中，按照原始信号的频谱包络表示整形随机噪声，并按照在编码器中估算的噪声本底电平调整该噪声； 

-在解码器中，在时间和/或频率上平滑该噪声电平； 

-在再生的高频带或关闭的频带中，给高频重建信号增加该噪声电 平。 

-在解码器中，利用包络调整放大因子限制，调整高频重建信号的频谱包络。 

-在解码器中，利用接收频谱包络的内插，增大频率分辨率，因此，改进限幅器的性能。 

-在解码器中，应用平滑操作到包络调整放大因子。 

-在解码器中，产生高频重建信号，该信号是源于不同低频带频率范围的几个高频重建信号的和值，并分析该低频带以提供控制数据给这个和值。 

附图说明

现在，参照附图并借助于几个说明性例子描述本发明，这些例子并不限制本发明的范围或精神，其中： 

图1表示按照本发明加到高分辨率和中分辨率频谱的峰值踪迹和谷值踪迹，以及噪声本底到频带的变换； 

图2表示按照本发明在时间和频率上平滑的噪声本底； 

图3表示原始输入信号的频谱； 

图4表示没有自适应噪声本底相加的SBR过程的输出信号频谱； 

图5表示按照本发明有SBR和自适应噪声本底相加的输出信号频谱；