[发明专利]对音频信号的频谱执行噪声填充的装置

说明书

本申请公开了一种对音频信号的频谱执行噪声填充的装置，藉由以相依于一音频信号的一音调的一方式来执行该音频信号的一频谱的噪声填充，关于该噪声填充式频谱而在质量上改良该噪声填充，使得该噪声填充式音频信号的重现较不烦人。

本申请是申请日为2014年1月28日、申请号为201480006656.2、发明名称为“噪声填充技术”的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本申请涉及音频编码(audio coding)，且尤其涉及结合音频编码的噪声填充。

背景技术

在转换编码中，常常认识到(对照[1]、[2]、[3])，将频谱的部分量化至零会导致感知降级。量化至零的该部分被称作频谱洞(spectrum hole)。[1]、[2]、[3]及[4]中呈现的针对此问题的解决方案是用噪声来替换零量化谱线。有时，在低于某一频率的情况下避免噪声的插入。用于噪声填充的开始频率是固定的，但在已知先前技术之间是不同的。

有时，使用频域噪声整形(Frequency Domain Noise Shaping,FDNS)以用于整形频谱(包括插入的噪声)且用于控制量化噪声，如在USAC中(对照[4])。使用LPC滤波器的量值响应来执行FDNS。使用经预强调输入信号来计算LPC滤波器系数。

在[1]中注意到，在音调分量的紧接邻域中添加噪声会导致降级，且因此，正如在[5]中，用噪声来仅填充长系列零，以避免注入的周围噪声将非零量化值隐蔽。

在[3]中注意到，存在噪声填充的粒度与所需旁侧信息的大小之间的折衷的问题。在[1]、[2]、[3]及[5]中，传输每完整频谱一个噪声填充参数。如在[2]中使用LPC或如在[3]中使用比例因子，来频谱地整形插入的噪声。[3]中描述如何针对整个频谱，使比例因子适应于具有一个噪声填充水平的噪声填充。在[3]中，修改用于完全地量化至零的频带的比例因子，以避免频谱洞且具有正确噪声水平。

即使[1]及[5]中的解决方案因其建议不填充小频谱洞，而避免音调分量的降级，仍需要进一步改良使用噪声填充而编码的音频信号的质量，尤其是在极低比特率下。

发明内容

本发明的目标在于提供一种用于具有改良特性的噪声填充的概念。

此目标藉由同此附入的独立权利要求的主题而达成，其中本申请的有利方面为从属权利要求的主题。

本申请的一基本发现为：藉由以相依于一音频信号的一音调的一方式来执行该音频信号的一频谱的噪声填充，可关于该噪声填充式频谱而在质量上改良该噪声填充，使得该噪声填充式音频信号的重现较不烦人。

根据本申请的一实施例，藉由使用一函数而频谱上整形的噪声来填充该音频信号的频谱的一相连频谱零部分，该函数在该相连频谱零部分的一内部中采取一最大值，且具有向外下降边缘，该向外下降边缘的一绝对斜率负相依于该音调，亦即，该斜率随着音调递增而递减。另外或替代地，用于填充的该函数在该相连频谱零部分的一内部中采取一最大值，且具有向外下降边缘，该向外下降边缘的一频谱宽度正相依于该音调，亦即，该频谱宽度随着音调递增而递增。更进一步，另外或替代地，可将一常数或单峰函数用于填充，该常数或单峰函数对该相连频谱零部分的外部四等份(outer quarter)的一积分——标准化为1的一积分——负相依于该音调，亦即，该积分随着音调递增而递减。藉由所有措施，噪声填充倾向于对于该音频信号的音调部分较不有害，然而，在频谱洞的缩减方面，对于该音频信号的非音调部分仍然有效。换言之，无论何时该音频信号具有一音调内容，填充至该音频信号的频谱中的该噪声皆离开通过保持与其相隔足够距离而未受到影响的该频谱的音调峰，然而，其中仍然藉由该噪声填充来满足具有作为非音调的音频内容的该音频信号的时间相位的非音调特性。