[发明专利]对比特流进行解码的音频解码器设备和方法

说明书

本发明提供了一种对比特流进行解码的音频解码器设备，所述音频解码器设备包括：比特流接收机，配置为接收比特流并从所述比特流获得编码音频信号；核解码器模块，配置为从编码音频信号获得时域上的解码音频信号；时间包络产生器，配置为确定解码音频信号的时间包络；带宽扩展模块，配置为产生频域带宽扩展信号，其中带宽扩展模块包括配置为在时域上产生噪声信号的噪声产生器，其中带宽扩展模块包括预整形模块，配置用于根据解码音频信号的时间包络对噪声信号进行时间整形以便产生整形后的噪声信号，以及其中带宽扩展模块包括时频转换器，配置为将整形后的噪声信号变换为频域噪声信号；其中频域带宽扩展信号依赖于频域噪声信号；时频转换器，配置为将解码音频信号变换为频域解码音频信号；组合器，配置为组合频域解码音频信号和频域带宽扩展信号，以便产生带宽扩展的频域音频信号；以及频时转换器，配置为将带宽扩展的频域音频信号变换为带宽扩展的时域音频信号。

技术领域

本发明涉及语音和音频编码，具体地，涉及音频带宽扩展(BWE)。

背景技术

带宽扩展技术关注于通过使音频编解码器的有效输出带宽变宽，来增强音频编解码器的感知质量。代替用底层核编码器进行全带宽范围编码，使用带宽扩展技术的编解码器允许在感知上较不重要的高频(HF)范围内消耗较少比特。因此，可将更多的比特提供给核编码器来以更高精度处理更重要的低频(LF)范围。为此，带宽扩展技术被广泛用于需要以低比特率来实现适当感知质量的编解码器。

通常，存在两种不同的基本带宽扩展方法，需要区分如下：盲目式带宽扩展和引导式带宽扩展。在盲目式带宽扩展中，不发送附加的边信息。因此，仅通过使用从核编码器的解码LF信号获得的信息，来产生要在解码器侧插入的HF内容。由于不需要传输高昂的边信息，盲目式带宽扩展技术非常适于以最低比特率操作的编解码器或后向兼容后处理过程。另一方面，缺少可控性仅允许使用盲目式带宽扩展对带宽进行相对较小的有效扩展(例如，【1】中的6.4-7.0kHz)。与盲目式方法相反，在引导式带宽扩展中，通过使用在编码器侧提取的并在比特流中被发送到解码器作为边信息的参数，来重构HF内容。因此，引导式带宽扩展使得能够更好地控制HF重构，从而可能呈现较宽的有效带宽。由于额外的比特消耗，引导式带宽扩展技术通常用于以较高比特率操作的编解码器，作为结合盲目式带宽扩展的系统。

更具体地，存在不同的方法来实现带宽扩展：

在语音编码中，通常使用基于源-滤波器模型的带宽扩展方法，所述方法与它们的底层核编码器紧密相关，例如，在G.722.2(AMR-WB)【1】中。在AMR-WB中，通过向激励域中注入白噪声，ACELP(代数编码激励线性预测)核编码器的输出带宽6.4kHz被扩展到7.0kHz。然后，通过从核编码器的线性预测(LP)滤波器获得的滤波器对扩展后的激励进行整形。根据比特率，通过仅使用核编码器信息来估计用于对插入噪声进行缩放的增益，或在编码器中提取所述增益并进行发送。这种带宽扩展方法严重依赖于它的底层编码方案，这是由于使用它的合成机制，因此，附加地必须在相同域内执行。

音频编码中公知的独立于带宽扩展技术的核编码器是频带复制(SBR)【2】。与先前示例相反，可以独立于底层核编码器来应用频带复制。作为第一步，在编码器侧将输入信号分为LF部和HF部，例如，通过使用正交镜像滤波器分析滤波器组(QMF)。当通过频带复制处理HF部时，将LF部馈送给核编码器。因此，提取描述HF信号的时间-频率包络的参数以及HF信号相对LF信号的调性/噪声特性，并进行发送。在解码之后，通过使用与编码器中使用的相同类型的分析滤波器组，对所述信号进行变换。为了重构HF内容，考虑到所发送的参数，对解码信号逐部分地进行拷贝、镜像或变调到HF范围，后处理以便与原始的、且时间上和频率上整形后的音调性/噪声特性相匹配。然后，通过相应的合成滤波器组，产生时域输出信号。