[发明专利]音频编码方法和装置

说明书

本发明是关于编码和译码电信号的方法和完成这样方法的装置。

众所周知，以数字形式的数据的传输在传送信道中提高了信操比和信息容量。这里始终存在着通过压缩数字信号到更大的程度来进一步增加讯道容量的愿望。与音频信号相关的是，通常应用两个基本压缩原理，第一个原理涉及移去源信号中的统计和确定冗余，而第二个原理涉及从源信号中抑制或取消到目前为止人类感受所涉及的冗余的信号成分。近来，后一原理在高质量音频应用当中占主导地位和典型地分离音频信号为诸频率成分(有时称为“子带”)，使用预定的量化精度对每一个子带进行分析和量化以移去不相关数据(对听众)。ISO(国际标准组织)MPEG(运动图象专家组)音频编码标准和其它音频编码标准使用和进一步定义该原理。然而，MPEG(和其它标准)也使用熟称为“适配预测”的技术以进一步减少数据率。

一适配预测的特定形式熟知为“后适配栅格预测。”Fuchs et al，“Improving MPEG Audio Coding by Backward Adaptive Linear StereoPrediction，”AES Convention，New York，Preprint 4086 Oct，1995，描述了一个这样后适配栅格预测算法，对于每个频率成分的每一个频谱值，后适配栅格预测在编码器中从那个成分的先前计算的频谱值中产生一组预测系数(通过量化频谱值的中间计算)。这些系数然后用来预测当前频谱值的值。当前频谱值和预测的频谱值之间的误差被确定和该误差传送到接收机，值得欢迎的是，在任何给定的时间，当前预测系数已经有效地从所有先前接收的样品值当中推导出。在接收机内，系数被类似地计算和通过组合预测频谱值和接收的误差值获得重构的频谱值。

在使用后适配预测的特定算法中，经常是这样情况，在压缩处理和误差值发送时，仅当正压缩增益获得时，才能确定完成的压缩测量。如果不是如此，作为替换，那末传送实际量化频率成分信号。

新MPEG-2AAC标准使用音质模型和用1024频率成分的后适配线性预测。值得重视的是，新MPEG-4VM标准将有类似的要求，然而，由于预测算法的复杂性，这样大量的频率成分造成个大量的计算总额和需要可以获得大存储器面积去存储计算系数。进而，使用后适配栅格预测时，甚至当预测器被“关闭”时(例如，通过传送误差值不能获得压缩优点时)，译码器必需持续地确定系数，使得需要时预测器能再次“开通”而没有瞬时的性能变坏，这就提供了附加的计算开销。

本发明的目标是克服或至少减轻上述诸缺点的一个或者多个。

通过使用后适配预测算法完成上述目标，该算法对要被编码的音频信号的相对大量频率成分起作用和从该成分的预定量的先前接收的样本值计算该成分的预测系数。

依照本发明的第一方面，这里提供了使用后适配预测的编码音频电信号的方法，该方法包括步骤为：

(a)接收要被编码的音频电信号的第一时间帧；

(b)变换时间帧为频域，以产生具有512或更多频谱成分的频谱；

(c)接收所说音频电信号的顺序时间帧和按顺序为这些帧重复步骤(b)，以产生每一频谱成分的频谱数据值流；

(d)对于每一个所说的流，使用预定重构频谱值流的预定数目的协方差为每一个频谱值计算一组预测系数，使用所说一组预测系数产生预测的频谱值，和计算预测频谱值和相应的真实频谱值之间的误差，其中计算的误差提供频谱值流的编码表示和所说的误差能和预测频谱值重新组合以获得重构的频谱值。

本发明的方法并不象通常后适配预测算法那样从所有预测频谱成分直接计算一组预测系数。这就是说，预测系数为每一个频谱值被重新计算和不单单从前计算的一组加以适配。这样，在当预测器被“关闭”时的周期，这就不需要持续地更新在译码器的系数。

正如已经公开的那样，从预定数目的先前频谱值计算预测系数的后适配预测算法一般并不适合于被细分为相对小数目的频率子带(例如32)的编码音频信号，但这样的算法适合于当音频信息被细分为相对大数目的频率子带(例如在MPEG-4标准草案中定义的1024)。这是因为，当大数目的子带被定义时，预测算法的阶(这是预测系数的数目)是低的和使用本发明的算法能提供高性能和对这样的低阶是计算有效的。最好，预测的阶是1或2。最好，预测的阶是2。

最好，所说预定数目的预先接收的连续频谱值被用来推导相应数目的量化频谱值。它然后是用来计算所说预测系数的量化值。