在音频信号的不连续传输中具有高频谱时间分辨率的舒缓噪声的生成的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及音频信号处理，并且更具体地，设及添加舒缓噪声至音频信号。
【背景技术】
[0002] 舒缓噪声生成器通常用于音频信号的不连续传输值T幻中，特别含语音的音频信 号。于此种模式中，该音频信号首先由语音活动检测器（VAD)分类为活动帖及不活动帖。根 据该VAD结果，只有该活动语音帖被编码及W标称比特率传输。于长期暂停期间，于该处只 存在有背景噪声，比特率降低或归零，及该背景噪声使用静默插入描述符帖（SID帖）偶发 地且参数地编码。然后，平均比特率显著降低。
[0003] 该噪声在该不活动帖期间于该解码器端由舒缓噪声生成器（CNG)生成。实际上 SID帖的大小极有限。因此，描述该背景噪声之参数数目须保持尽可能地小。为了达成此项 目的，噪声估计不直接地施加于该频谱变换的输出。反而是通过求频带群组中的该输入功 率频谱的平均，例如遵照己克炬ark)尺标而W较低频谱分辨率施用。求平均可通过算术或 几何手段达成。不幸地，于该等SID帖中传输的有限参数数目不允许捕捉该背景噪声的精 密频谱结构。因此只有噪声的平滑频谱包络可通过CNG再生。当该VAD触发CNG帖时，该 重建舒缓噪声之平滑频谱与该实际背景噪声之频谱间的不一致变成在活动帖（设及该信 号的吵杂语音部分的常规编码及解码）与CNG帖间过渡时极为可听闻。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提出一种音频信号处理的改良构思。更明确言之，本发明的目的 是提出一种舒缓噪声添加至音频信号的改良构思。本发明的该目的通过根据权利要求1的 音频解码器，通过权利要求17的系统，通过权利要求18的方法及通过权利要求19的计算 机程序达成。
[0005] 在一个方面中，本发明提出一种被配置用于解码位串流W从其中产生音频输出信 号的音频解码器，该位串流包含接着至少一个不活动阶段的至少一个活动阶段，其中该位 串流已经于其中编码描述一背景噪声的一频谱的至少一个静默插入描述符帖，该音频解码 器包含：
[0006] -静默插入描述符解码器，被配置为解码该静默插入描述符帖W重建该背景噪声 的该频谱；
[0007] -解码装置，被配置为在该活动阶段期间从该位串流重建该音频输出信号；
[0008] -频谱转换器，被配置为确定该音频输出信号之一频谱；
[0009] -噪声估计器装置，被配置为根据由该频谱转换器所提供的该音频输出信号之该 频谱而确定该音频输出信号之该噪声的一第一频谱，其中该音频输出信号之该噪声的该第 一频谱具有比如由该静默插入描述符解码器所提供的该背景噪声的该频谱更高的频谱分 辨率；
[0010] 一分辨率转换器，被配置为根据该音频输出信号之该噪声的该第一频谱而建立该 音频输出信号之该噪声的一第二频谱，其中该音频输出信号之该噪声的该第二频谱具有与 如由该静默插入描述符解码器所提供的该背景噪声的该频谱相同的频谱分辨率；
[0011] 一舒缓噪声频谱估计装置，具有一定标因子计算装置，该定标因子计算装置被配 置为根据如由该静默插入描述符解码器所提供的该背景噪声的该频谱，及根据如由该分辨 率转换器所提供的该音频输出信号之该噪声的该第二频谱，针对一舒缓噪声的一频谱计算 定标因子，及具有舒缓噪声频谱生成器，该舒缓噪声频谱生成器被配置为根据该等定标因 子计算针对一舒缓噪声的该频谱；及
[0012] 一舒缓噪声生成器，被配置为根据针对该舒缓噪声的该频谱在该不活动阶段期间 产生该舒缓噪声。
[0013] 该位串流含有活动阶段及不活动阶段，其中活动阶段为含有该音频信息的期望成 分诸如语音或乐音的一阶段，而一不活动阶段为不含有该音频信息的任何期望成分的一阶 段。不活动阶段通常出现在暂停期间，于该处不存在有期望成分，诸如乐音或语音。因此， 不活动阶段通常只含有背景噪声。于含有编码音频信号的该位串流中的信息被嵌置于所谓 的帖内，其中此等帖各自含有指称某个时间的音频信息。于活动阶段期间，包含音频信息包 括有关该期望信号的音频信息的活动帖可在该位串流内部传输。相反地，于不活动阶段期 间，包含噪声信息的静默插入描述符帖可W比该等活动阶段的平均比特率更低的一平均比 特率而在该位串流内部传输。
[0014] 静默插入描述符解码器被配置为解码该静默插入描述符帖，因而重建该背景噪声 的频谱。但此背景噪声的频谱，因在该静默插入描述符帖中传输的参数数目有限之故，不允 许捕捉该背景噪声的精密频谱结构。
[0015] 解码装置可为于活动阶段期间，能够解码位串流（其为含音频信息的一数字数据 串流）的装置或计算机程序。该解码过程可获得一数字解码音频输出信号，其可馈送至一 D/A转换器W产生一模拟音频信号，其然后可馈送至一扬声器W产生一可听闻信号。
[0016] 频谱转换器可获得音频输出信号的一频谱，其具有比如由该静默插入描述符解码 器所提供的该背景噪声的频谱显著地更高的频谱分辨率。
[0017] 因此，该噪声估计器可根据由该频谱转换器所提供的该音频输出信号之频谱而确 定该音频输出信号的噪声之一第一频谱，其中该音频输出信号的噪声之该第一频谱具有比 如由该静默插入描述符解码器所提供的该背景噪声的频谱更高的频谱分辨率。
[0018] 进一步地，该分辨率转换器可根据该音频输出信号的噪声之该第一频谱而建立该 音频输出信号的噪声之一第二频谱，其中该音频输出信号的噪声之该第二频谱具有与如由 该静默插入描述符解码器所提供的该背景噪声的频谱相同的频谱分辨率。
[0019] 定标因子计算装置可根据如由该静默插入描述符解码器所提供的该背景噪声的 频谱，及根据如由该分辨率转换器所提供的该音频输出信号之噪声的该第二频谱，针对舒 缓噪声的一频谱而容易地计算定标因子，原因在于由该静默插入描述符解码器所提供的该 背景噪声的频谱与该音频输出信号之噪声的该第二频谱具有相同频谱分辨率之故。
[0020] 舒缓噪声频谱生成器可根据该定标因子及根据如由噪声估计装置所提供的该音 频输出信号之噪声的该第一频谱而针对该舒缓噪声建立频谱。
[0021] 此外，该舒缓噪声生成器可根据该舒缓噪声的频谱而于该不活动阶段期间产生该 舒缓噪声。
[0022] 于解码器获得的噪声估值含有有关该背景噪声之频谱结构之信息，该信息比含在 该等SID帖的有关该背景噪声的平滑频谱包络之信息更准确。但此等估值无法于不活动阶 段期间更新，原因在于噪声估计是活动阶段期间在已解码音频输出信号上进行之故。相反 地，SID帖于不活动阶段期间传递有关频谱包络的新颖信息。依据本发明之解码器组合此 二信息源。定标因子可于活动阶段期间取决于在解码器端的噪声估值更新，及于不活动阶 段期间，取决于含在SID帖的噪声估值更新。定标因子的连续更新确保所产生的舒缓噪声 特性不会有急剧改变。
[0023] 因含在SID帖的该背景噪声的频谱与该音频输出信号之噪声的该第二频谱具有 相同频谱分辨率，故定标因子的更新及因而舒缓噪声的更新可W容易的方式完成，原因在 于针对含在SID帖的该背景噪声的频谱之各个频带群组，在该音频输出信号之噪声的该第 二频谱中恰存在有一个频带群组。须注意于一优选实施例中，含在SID帖的该背景噪声的 频谱之该等频带群组与该音频输出信号之噪声的该第二频谱之该等频带群组彼此相对应。
[0024] 此外，因含在SID帖的该背景噪声的频谱与该音频输出信号之该噪声的该第二频 谱具有相同频谱分辨率，故定标因子的更新不会产生或几乎不会产生可听闻鬼影（audible artifact)。
[00巧]依据本发明之一优选实施例，该频谱分析器包含一快速傅里叶变换装置。一快速 傅里叶变换（FFT)为只需要低运算努力的计算离散傅里叶变换值FT)及其反变换的一算 法。因此，该快速傅里叶变换装置可容易地计算该音频输出信号之该频谱。
[0026] 依据本发明之一优选实施例，在该解码器的该噪声估计器装置包含一转换器装 置，该转换器装置被配置为将该音频输出信号之该频谱转换成通常具有远更低的一频谱分 辨率之该音频输出信号之一转换频谱。通过提供该音频输出信号之该转换频谱，可减低随 后运算步骤之复杂度。
[0027] 依据本发明之一优选实施例，该噪声估计器装置包含一噪声估计器，被配置为根 据由该转换器装置所提供的该音频输出信号之该转换频谱W确定该音频输出信号之该噪 声的该第一频谱。当该音频输出信号之该转换频谱用作为于该解码器的噪声估计的基础 时，可减少运算努力而不降低噪声估计的质量。
[0028] 依据本发明之一优选实施例，该定标因子计算装置被配置为根据公式 乏w(l) = 计算该定标因子，其中