[发明专利]信号处理方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理方法及其装置。

背景技术

在信号处理领域，语音、音频信号的处理一般要经过滤波或对时域信号加窗，后进行时频变换，变换到频域进行处理，以便于进行编码或传输。

其中，音频的变换域听觉模型主要考虑两个因素，一个是听觉门限阀值，另一个是频域遮蔽效应，使用听觉门限阀值的目的是使得各个频点的量化误差低于听觉门限阀值，避免被听到，这一点比较容易实现，既可以在频域通过调整各个频点的量化步长来完成，也可以在时域用FIR滤波器加权使得频域听觉门限阀值变平坦，而在频域均匀量化来实现。频域遮蔽效应随着信号频域幅值的波动而变化，只有高过遮蔽曲线的部分才被量化，也就是说量化噪声稍稍低于遮蔽曲线即可，但计算频域各个频率点间的相互遮蔽效应是比较繁琐的事情，具有很高的处理复杂度。

变换域处理过程中，频域系数量化编码如果采用相同的信噪比，则所有量化系数的具有相同的量化有效位数；如果要采用规则的量化处理，首先要解决大问题是变换域系数的分布范围问题，然后才考虑寻找一个有效的量化方法，这是因为对分布比较集中的数据比较容易找到容易的量化方法，如果数据分布范围比较大，也就意味着分布规律复杂并难以简化处理。

如果频域信号有较大的分布范围，频谱的量化、编码有一定难度。如果能有效压缩频域信号的有效范围就可以大大提高后继编码环节的效率。现有技术提出采用频谱平坦化的方法有效压缩频域信号的有效范围，比如在活动图像专家组(MPEG4，Motion Picture Exlperts Group 4)的T/F编码工具中包含了两个标准：一个是高级语音频编码(AAC，Advance Audio Coding)，另一个是变换域加权交织矢量量化(TwinVQ，Transform-domain Weighted InterleaveVector Quantization)。其中TwinVQ标准主要是采用平坦化变换系数的方法压缩频域信号，提升低码率音频信号的编码效果。TwinVQ由三个主要技术构成：1)利用线性预测编码(LPC，Linear Predictive Coding)系数来对改进型离散余弦变换(MDCT)变换系数做平坦化，2)利用帧间向后预测的来对MDCT系数做平坦化，3)加权交织矢量量化。

TwinVQ的MDCT变换系数平坦化包含两个环节，一个是变换域MDCT系数除以LPC的频域系数，得到预测频域残差，另一个环节是计算出各个临界频带的平均功率，作为临界频带包络，各个临界频带中的多个系数除以其平均功率，使其进一步变平坦。图1是TwinVQ的具体处理流程框图，包括步骤：

101、LPC分析：计算输入信号数据的自相关系数，按列文-杜宾算法计算出滤波器系数；

102、LPC系数到(LSP)系数的转换；

103、LSP系数矢量量化；

104、量化LSP系数到LPC系数转化，然后计算出LPC的频域值；

105、对数据帧进行MDCT变换：

106、临界频带比例因子计算；

107、临界频带封包(比例因子)量化；

108、能量归一化。

以上方法是在频域对音频进行平坦化的处理，但存在以下技术问题：(1)在频域用线性预测编码系数来实现频域系数的平坦化，逐帧频域处理，会造成信号特征帧间切换时刻的不连续；(2)用临界频带平均功率做平坦化处理，要计算大量的除法，简单地用临界频带作分组划分的依据，没有考虑利用实际频谱的平坦、差异特征，平坦化效果很难做到很理想。

发明内容

为解决上述技术问题本发明提供一种提高信号平坦化水平同时较为简单的信号处理方法。

本发明还提供一种提高信号平坦化水平同时较为简单的信号处理装置。

一种信号处理方法，包括：对信号在时域进行线性预测分析，得到预测的残差信号；对所述残差信号的频谱幅度或频谱幅度差异数据进行开方处理；记录所述开方处理用到的参数，并对开方后的频谱幅度或频谱幅度差异数据进行统一处理、常量或矢量量化。

一种信号处理装置，包括：线性预测分析单元，对信号在时域进行线性预测分析，得到预测的残差信号；开方处理单元，对所述残差信号的频谱幅度或频谱幅度差异数据进行开方处理；量化单元，记录所述开方处理用到的参数，并对开方后的频谱幅度或频谱幅度差异数据进行统一处理、常量或矢量量化。