[发明专利]基于CELP的语音编码器中的音频信号带宽扩展

说明书

相关申请的交叉引用

本申请与共同待决且共同受让的2011年9月28日提交的美国申请No.13/247140(摩托罗拉，代理人签号No.CS37811AUD)相关，通过引用将其全部内容合并于此。

技术领域

本公开总的来说涉及音频信号处理，更具体地，涉及基于码激励线性预测(CELP)的语音编码器中的音频信号带宽扩展及对应方法。

背景技术

一些嵌入式语音编码器，诸如ITU-T G.718和G.729.1兼容语音编码器，具有核心码激励线性预测(CELP)语音编解码器，以低于输入和输出语音带宽的带宽进行操作。例如，G.718兼容编码器使用基于以12.8kHz采样率操作的自适应多速率宽带(AMR-WB)架构的核心CELP。这样带来6.4kHz的标称CELP编码带宽。因此，必须分别解决对于宽带信号的从6.4kHz到7kHz的带宽以及对于超宽带信号的从6.4kHz到14kHz的带宽的编码。

一种解决超过CELP核心截止频率的带的编码的方法是计算原始信号的谱与CELP核心的谱之间的差，并且在谱域对该差分信号进行编码，通常采用改进离散余弦变换(MDCT)。此方法具有这样的缺点：必须在编码器对CELP编码的信号进行解码，然后加窗并分析，以得出差分信号，如在ITU-T推荐G.729.1，修改6(ITU-T Recommendation G.729.1,Amendment6)以及ITU-T推荐G.718主体和修改2(ITU-T Recommendation G.718Main Body and Amendment2)中更加全面描述的。然而，这通常导致长的算法延迟，原因是CELP编码延迟，随后是MDCT分析延迟。在上述示例中，算法延迟是对于CELP部分大约26-30ms加上对于谱MDCT部分的大约10-20ms。图1A示出现有技术的编码器，并且图1B示出现有技术的解码器，这两个都具有与MDCT核心和CELP核心相关联的对应延迟。因此，通常需要对扩展超出核心CELP编解码器的带宽的音频信号带进行编码的替换方法，以减小算法延迟。

受让给摩托罗拉公司的美国专利No.5,127,054描述了通过非线性处理已知的语音带然后对处理的信号进行带通滤波来重新产生子带编码语音信号的缺失的带，以得到期望的信号。摩托罗拉专利处理语音信号，因此需要连续的滤波和处理。摩托罗拉专利还对所有子带采用共同的编码方法。

通常已知通过在谱域中从编码区转置和转移分量来对缺失带的精细结构进行编码和再现，且有时被称为谱带复制(SBR)。为了在语音编解码器在除了输入和输出音频带宽之外的带宽操作的情况下采用SBR处理，按照ITU-T推荐G.729.1，修改6(ITU-T Recommendation G.729.1,Amendment6)以及ITU-T推荐G.718主体和修改2(ITU-T Recommendation G.718Main Body and Amendment2)，需要分析解码的语音，这样导致相对长的算法延迟。

仔细考虑下面的详细描述以及附图之后，本发明的各个方面、特征和优点对于本领域的普通技术人员将变得更加明显。为了简明和清楚，没有必要按照比例绘制附图。

附图说明

图1A是现有技术宽带音频信号编码器的示意性框图。

图1B是现有技术宽带音频信号解码器的示意性框图。

图2是对音频信号进行解码的处理示图。

图3是音频信号解码器的示意性框图。

图4是解码器中带通滤波器组的示意性框图。

图5是编码器中带通滤波器组的示意性框图。

图6是互补滤波器组的示意性框图。

图7是替换的互补滤波器组的示意性框图。

图8A是第一谱成形处理的示意图。

图8B是与图8A中的处理等同的第二谱成形处理的示意图。

具体实施方式

根据本公开的一个方面，在包括基于码激励线性预测(CELP)的解码器元件的音频解码器中对音频信号进行解码，该音频信号的带宽扩展超出CELP激励信号的音频带宽。这种解码器可以用于其中存在窄带或宽带语音信号的宽带或超宽带带宽扩展的应用。更一般地，这种解码器可以用于其中待处理的信号的带宽大于基本解码器元件的带宽的任何应用。