[发明专利]基于感知自适应比特分配的音频精细分级编码方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及音频编码技术领域，尤其涉及一种基于感知自适应比特分配的音频精细分级 编码方法及系统。

背景技术

可分级音频编码技术将码流划分为一个核心层及多个增强层，其中核心层保证信号的最 低重建质量，增强层则通过提高信噪比或者扩展频带的方式渐次改善重建质量，接收到的增 强层数越多，解码音质越高。

可分级编码方法可以通过直接丢弃增强层码流以适应网络带宽波动，分级粒度越精细就 越能有效适应网络带宽波动；另一方面，可分级音频编码性能好坏评价的客观准则是各个分 级层的感知信噪比，主观评价标准也是各个分级层解码信号感知质量。因此决定各个分级层 的感知质量稳步提升的感知自适应比特分配方案对可分级编码性能好坏起着至关重要的作 用。

现有的精细可分级音频编码方法比较具有代表性的方法是1994年MPEG-1标准采用的最 优比特分配方法，以及2006年ITU-T提出的新一代语音编解码标准G.729EV中的频域子带 可分级方法。

最优比特分配方法将频域信号均匀划分为多个子带，根据子带感知重要度排序，采用逐 比特量化方法编码感知度最重要的子带，并进行子带感知重要度调整，反馈继续进行子带感 知重要度排序和逐比特量化，直到比特分配结束或全部子带编码完成，其中逐比特量化方法 采用的是标量量化，将子带最重要信息进行量化编码。最优比特分配方法保证了编码质量的 提高，但是由于标量量化本身量化压缩缺陷，该方法在一定程度上限制了量化效率的提高， 无法适用于中低码率。

G.729EV标准增强层将信号划分为32个子带，采用感知重要性的测度准则，对各个子带 按感知重要度排序，根据排序的结果以及可供分配的比特数确定最佳比特分配方案，对各个 子带MDCT系数进行分裂球面矢量量化，G.729EV标准增强层编码采用的比特分配方法并不 是最优的，编码每个子带的比特数耗费大，在比特数少的情况下，该比特分配方法只能指导 编码器量化编码少数子带，而大部分子带信息将完全丢失，这种方法虽然有显著的量化效率， 但是却存在比特分配不均及比特浪费的现象，导致某些子带比特严重浪费，某些子带比特严 重缺乏，从而最终影响音质的提高。

从以上的技术来看，当前的精细可分级音频编码处于两个极端的状态，量化效率和分级 粒度不能有一个较好的统一过程，量化效率高的方法分级粒度就低，量化效率低的分级粒度 就高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于感知自适应比特分配的音频精细分级编码方法及系统，以 将感知自适应比特块分配方案和高效分级矢量量化技术结合，实现高效的精细可分级音频编 码，较好地实现量化精度和量化效率的统一。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于感知自适应比特分配的音频精细分级编码方法，包括以下步骤：

步骤①：对增强层输入信号进行预处理，其中预处理包括对增强层输入信号进行感知加 权处理和时频变化处理，经上述预处理后得到信号的频域表示形式；

步骤②：对上述经过预处理后得到的频域信号进行子带划分，按照均匀划分的方法将整 个频域划分为N个子带，其中N≥1；

步骤③：计算每个子带的感知重要度，并根据感知重要度按照从大到小的顺序统一对子 带排序，提取感知重要度最大的子带；

步骤④：根据感知重要度最大的子带，进行可分级矢量量化；

所述步骤④进一步包括以下子步骤：

定义VQ_rank(k)为第k个子带的量化等级，并对其初始化赋值为：

VQ_rank(0)=VQ_rank(1)...=VQ_rank(N-1)=0

其中k=0,1，....N-1，N为划分的子带总数，N≥1；

对获得的感知重要度最大的子带k进行第VQ_rank(k)级的矢量量化，给频谱矢量Y_k分配 R比特，得到量化后的矢量其中R取值大小由分级编码器的分级粒度S决定；

步骤⑤：对矢量量化后的感知重要度最大的子带进行自适应调整，所述可分级量化次数 Q的初始化值Q=1；

所述步骤⑤进一步包括以下子步骤：

设ip(k)为Y_k的感知重要度，计算的感知重要度并对Y_k，VQ_rank(k)及ip(k)进行如下 自适应修改：