[发明专利]用于音频信号编码的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于音频信号编码的方法和装置。本发明尤其是涉及用于形成激励信号用以激励音频综合滤波器的方法和激励信号发生器，以及音频信号编码器和音频信号解码器。

背景技术

在许多现代通信系统中和尤其是在移动通信系统中，只有有限的传输带宽可供实时音频传输(例如语音或音乐传输)使用。为了通过具有有限带宽的传输线段、例如经由无线电网络以实时的方式传输尽可能多的音频或语音信号，因此常常规定，通过有实时或准实时能力的音频编码方法来压缩要传输的音频信号。

在这样的音频编码方法中，通常谋求尽可能减少要传输的数据量和因此减小传输速率，而不过于损害主观听觉印象或在语音传输时不过于损害清晰度。

音频信号的有效压缩也在音频信号的存储或存档方面是主要观点。

通过优化滤波器参数使要传输的音频信号逐时帧地与由音频综合滤波器所综合的音频信号相适应的编码方法证明为特别有效的。这样的处理方式常常也称为综合分析(Analysis-by-Synthesis)。在此，由优选同样要优化的激励信号来激励音频综合滤波器。滤波常常也称为共振峰综合(Formant-Synthese)。例如可以将所谓的LPC系数(LPC：线性预测编码(Linear Predictive Coding))和/或详细说明音频信号的频谱和/或时间包络的参数用作滤波器参数。于是逐时帧地向接收机传输所优化的滤波器参数以及详细说明激励信号的参数，以便在那里借助在接收机侧所设置的音频综合滤波器来形成综合音频信号，该综合音频信号在主观的听觉印象方面尽可能相似于初始的音频信号。

根据ITU-T建议G.729已知这种音频编码方法。借助在那里所说明的音频编码方法，可以将具有4kHz带宽的实时音频信号降低为8kbit/s的传输速率。根据G.729建议，借助所谓的自适应码本与所谓的固定码本共同作用来生成激励信号。在固定码本中，固定地存储有可借助码本索引调用的多个预定的激励信号序列。与此相反，在自适应码本中，存储有已经生成的激励信号序列。通过将来自自适应码本的序列与来自固定码本的序列相混合来生成激励信号的相应序列。为了优化激励信号，对于每一个时帧，在固定码本以及自适应码本中搜索允许使综合音频信号尽可能良好地与要传输的音频信号相适应的激励信号序列。最后将对来自固定码本和自适应码本的认为为最佳的序列的访问信息作为详细说明激励信号的参数向接收机传输。在接收机处使用这些参数用以借助接收机的固定码本和自适应码本来重构激励信号。

根据G.729建议对于每一时帧以实时方式要实施的对两个码本的搜索却引起要求昂贵处理器的巨大计算耗费。

除此之外，当前谋求用较高的带宽来综合要传输的音频信号用于改善听觉印象。在G.729建议的当今所讨论的扩展G.729EV中，尝试将音频带宽从4kHz扩展到8kHz。

可以如下来获得所综合的音频信号的这种带宽扩展，即由例如具有4kHz带宽的窄带激励信号来构建较高带宽(例如8kHz带宽)的适当激励信号，以便宽带地激励音频综合滤波器。在此方面探讨用于形成这种宽带激励信号的当今不同的处理方式。对此，通过在时域中对窄带激励信号乘方或通过移动或镜像窄带激励信号的频谱而产生扩展频带来生成宽带激励信号。但是通过所述的处理方式使激励信号的频谱非谐波地失真和/或在频谱中引起显著可听到的相位误差。

发明内容

本发明的任务是说明一种用于形成音频综合滤波器的激励信号的方法，该方法在音频信号传输时允许进一步减小传输速率和/或改善听觉印象以及减少用于音频编码所需要的计算耗费。此外，本发明的任务是说明一种用于执行本方法的激励信号发生器、以及音频信号编码器和音频信号解码器。