[发明专利]选择性低音后置滤波器

说明书

技术领域

本发明主要涉及数字音频编码，更准确地说，涉及对于包含具有不同特性的分量的音频信号的编码技术。

背景技术

对于包含说话或者歌声的音频信号的普遍类别的编码方法包括与不同的编码方法在时间上交替应用的代码激励线性预测(CELP)，这些不同的编码方法包括特别适于音乐的频域编码方法或者用于解释音频信号的连续时间段之间的特性变化的具有普通性质的方法。例如，如附图2的上部所示，简化运动图片专家组(MPEG)联合语音和音频编码(USAC；参见标准ISO/IEC23003-3)解码器在至少三种解码方法：高级音频编码(AAC；参见标准ISO/IEC 13818-7)、代数CELP(ACELP)和变换编码激励(TCX)中可操作。

CELP的各种实施例被适配于人的语音器官的属性，并且尽可能地被适配于人的听觉。如在该应用中所使用的，CELP是指所有可能的实施例和变化，包括、但不限于ACELP、宽带和窄带CELP、SB-CELP(子带CELP)、低速率和高速率CELP、RCELP(松弛CELP)、LD-CELP(低延迟low-delay CELP)、CS-CELP(共轭结构CELP)、CS-ACELP(共轭结构ACELP)、PSI-CELP(音高同步革新CELP)以及VSELP(矢量和激励线性预测)。R.Schroeder和S.Atal在Proceedings of the IEEE InternationalConference on Acoustics,Speech,and Signal Processing(ICASSP),vol.10,pp.937-940,1985中讨论了CELP的原理，并且在Chen and Gersho,IEEETransactions on Speech and Audio Processing,vol.3,no.1,1995中引用的参考文献25-29中描述了某些它的应用。如在前者的论文中进一步详细描述的，CELP解码器(或者类似地，CELP语音合成器)可以包括恢复编码语音信号的周期分量的音高预测器和用来添加革新序列（innovation）的脉冲代码本。音高预测器依次可以包括通过频谱包络成形来恢复音高的长延迟预测器和恢复共振峰的短延迟预测器。在该情境中，通常将音高理解为由声带生成并且通过声道的共振部分进一步进行了润色的有声调声音分量的基频。该频率将与其谐波一起对说话或者歌唱进行主导。通常来说，CELP方法最适合于对良好限定了音高频率并且音高频率相对容易确定的独唱或者一个声部的歌唱进行处理。

为了提高CELP编码语音的感知质量，共同的作法是将其与后置滤波(或者音高增强（另一术语）)组合。美国专利第4 969 192号和Chen和Gersho的论文的第II部分公开了这种后置滤波器的理想属性，即其抑制处于检测到的语音音高(长期部分；参见第IV部分)的谐波之间的噪声分量的能力。相信该噪声的重要部分来源于频谱包络成形。简单的后置滤波器的长期部分可以被设计为具有下面的传递函数：

HE(z)=1+α(zT+z-T2-1),]]>

其中，T是按照样本数量估计的音高周期，α是后置滤波器的增益，如图1和2所示。以与梳状滤波器类似的方式，这种滤波器对位于音高频率的谐波之间的中途的频率1/(2T)、3/(2T)、5/(2T)、…以及相邻的频率进行衰减。衰减取决于增益α的值。稍微复杂一些的后置滤波器仅对最容易感知噪音的低频应用该衰减－因此有常用术语低音后置滤波器。这可以通过将上述传递函数H_E和低通滤波器H_LP进行级联来表示。因此，通过下式在变换域中给出由后置滤波器提供的后置处理后的解码S_E：