5] 例如，在以下的表1中给出对Ghp(k)，k= 0, "·，55的定义。
[030Ρ?
[0307] 表 2
[0308] 将注意的是，在本发明的变体中，将能够在保持渐进式衰减的同时修改Ghp (k)的 值。类似地，在不改变此滤波步骤的原理的情况下，将能够用不同的值或者频率中值来对具 有可变带宽的低通滤波器Glp(k)进行调整。
[0309] 还将注意的是，将能够通过定义组合了高通滤波与低通滤波的单个滤波步骤来适 配带通滤波。
[0310] 在另一个实施例中，在逆DCT步骤之后，将能够根据比特率用不同的滤波系数在 时域中以等效的方式执行带通滤波（如在图1的框112中那样）。然而，将注意的是，有利 的是在频域中直接执行此步骤，因为该滤波是在LPC激励域中执行的，并且因此在此域中 循环卷积和边缘效应的问题是非常有限的。
[0311] 还将注意的是，在23.85kbit/s比特率的情况下，未执行对激励UHB2(k)的去加重， 以与在AMR-WB编码器中计算校正增益的方式保持一致并且避免双重乘法。在这种情况下， 框704仅执行低通滤波。
[0312] 逆变换框705对320个样本执行逆DCT以找到以16kHz所采样的高频激励。除了 变换长度是320而不是256,该逆变换框的实现方式与框700完全一样（因为DCT-IV是归 一化正交的），并且得到下式：
[0313]
[0314]其中，N16k= 320 且k= 0, ...，319〇
[0315] 然后，可选地按照对80个样本的每子帧所定义的增益来对以16kHz采样的此激励 进行缩放（框707)。
[0316] 在优选实施例中，首先通过子帧的能量比来计算每子帧增益gHB1(m)(框706)，从 而使得在当前帧的索引m= 0、1、2或3的每子帧中：
：·^0：
[0322] 其中，ε=0.01。每子帧增益gHB1(m)可以写成以下形式：
[0323]
[0324] 该等式表明，确保在信号uHB中的每子帧能量与每帧能量之比与在信号u(n)中的 比值相同。
[0325] 框707根据以下方程执行对组合信号的缩放：
[0326]uHB (n)= gHM(m)u_ (n)，n= 80m，…，80 (m+1) -1
[0327] 将注意的是，对框706的实现不同于对图1的框101的实现，因为除了子帧的能量 水平还将当前帧的能量水平考虑在内。这使得有可能得到每个子帧能量关于每帧能量之 比。因此，对低频带与高频带之间的能量比（或相对能量）而不是绝对能量进行比较。
[0328] 从而，此缩放步骤使得有可能通过与在低频带中相同的方式在高频带中保持子帧 与帧之间的能量比。
[0329] 这里将注意的是，在23. 85kbit/s比特率的情况下，如参照图4所解释的，增 益&m(m)被计算但是被应用于下一个步骤中以避免双重乘法。在这种情况下，uHB(n)= UHBO(n)〇
[0330] 根据本发明，如之前参照图6所描述并且在图4和图5中详细描述的，框708然后 针对信号的每个子帧执行缩放因子计算（图6的步骤Ε602至步骤Ε603)。
[0331] 最终，通过滤波模块710对经校正的激励uHB'（η)进行滤波，在此可以通过看作传 递函数1/2(ζ//)(其中，在6. 6kbit/s上γ= 0. 9,并且在其他比特率上γ= 0. 6)来进 行，这将滤波器的阶数限制为16阶。
[0332] 在一个变体中，将能够以与针对AMR-WB解码器的图1的框111所描述相同的方式 来执行此滤波，但是滤波器的阶数在6. 6比特率上变为20阶，这不会显著地改变合成信号 的质量。在另一个变体中，在已经计算了在框710中所实现的滤波器的频率响应之后，将有 可能在频域中执行LPC合成滤波。
[0333] 在一个变体实施例中，通过线性滤波器710针对第二频带进行滤波的步骤与应用 优化缩放因子的步骤相组合，这使得有可能减小处理复杂度。从而，将滤波步骤1 / 2(2/ /)与 应用优化缩放因子步骤gHB2组合到单个滤波步骤中以减小处理复杂度。
[0334] 在本发明的变体实施例中，对低频带（0kHz-6. 4kHz)的编码将能够由CELP编码器 而不是在AMR-WB中所使用的编码器替代，如，例如，在G. 718中在8kbit/s处的CELP编码 器。不失一般性地，可以使用其他宽带编码器或在16kHz以上的频率上进行操作的编码器， 其中，对低频带的编码以在12. 8kHz上的内部频率进行操作。此外，当低频编码器以低于原 始信号或重建信号的采样频率进行操作时，本发明可以显著地适应于除12. 8kHz之外的采 样频率。当低频带解码不使用线性预测时，不存在有待扩展的激励信号，在这种情况下，将 有可能对在当前帧中重建的信号进行LPC分析，并且将计算LPC激励以便能够应用本发明。
[0335] 最终，在本发明的另一个变体中，在对长度320进行变换（例如，DCT-IV)之前，例 如通过在从12. 8kHz至16kHz上进行线性内插或三次"样条"来对激励（u(η))进行重采 样。此变体具有更复杂的缺陷，因为激励的变换（DCT-IV)随后是在更长的长度之上计算的 并且该重采样不是在变换域中执行的。
[0336] 此外，在本发明的变体中，估计增益（GHBN、gHB1 (m)、gHB2 (m)、gHBN、...）所必需的所有 计算都将能够在对数域中执行。
[0337] 在频带扩展的变体中，将通过对频带不得不被扩展的低频带信号进行LPC分析来 针对每帧估计低频带中的激励u(η)和LPC滤波器1 /JU)。然后，通过分析音频信号来提取 低频带激励信号。
[0338] 在此变体的一个可能实施例中，在提取激励的步骤之前对低频带音频信号进行重 采样，从而使得从音频信号（通过线性预测）提取的激励已经被重采样。
[0339] 在这种情况下，在图7中所展示的频带扩展被应用于未被解码但是已被分析的低 频带。
[0340] 图8表示根据本发明的一种用于确定优化缩放因子的装置800的示例性物理实施 例。后者可以形成音频信号解码器的集成部分或者接收经解码或未经解码的音频信号的设 备项的集成部分。
[0341] 这种类型的装置包括与存储器框BM协同操作的处理器PR0C，该储存框包括存储 设备和/或工作存储器MEM。
[0342] 这种装置包括输入模块E，该输入模块适用于接收在第一频带（被称作低频带）中 解码或提取的激励音频信号（u(n)或U(k))以及线性预测合成滤波器（士匀）的多个参数。 该装置包括输出模块S，该输出模块适用于将合成并经优化的高频信号（uHB'（η))传输至例 如类似于图7的框710的滤波模块或者类似于图3的模块311的重采样模块。
[0343] 存储器框可以有利地包括计算机程序，该计算机程序包括多条代码指令，当这些 指令由处理器PR0C执行时，这些指令代码在本发明的意义内用于实现用于确定有待应用 于激励信号或滤波器的优化缩放因子的方法的这些步骤，以及显著地确定（Ε602)阶数低 于第一频带的被称作附加滤波器的线性预测滤波器的步骤以及至少根据该附加滤波器的 这些系数计算（Ε603)优化缩放因子的步骤，该附加滤波器的这些系数是从自该第一频带 中解码或提取出来的那些参数中获得的。
[0344] 通常，图6的描述重复了这种计算机程序的算法的这些步骤。计算机程序还可以 被存储在存储介质上，其可以由装置的读取器进行读取或者可以被下载到其存储空间中。
[0345] 通常，存储器MEM存储实现该方法所必需的所有数据。
[0346] 在一个可能的实施例中，除了根据本发明所述的这些优化缩放因子确定功能之 外，由此所描述的装置还可以包括将优化缩放因子应用到经扩展的激励信号的功能、频带 扩展功能、低频带解码功能以及例如在图3和图4中所描述的其他处理功能。
【主权项】
1. 一种用于在音频信号频带扩展方法中确定有待被应用于激励信号或滤波器的优化 缩放因子的方法，该频带扩展方法（E601)包括在第一频带中对激励信号以及该第一频带 的包括线性预测滤波器的多个系数在内的多个参数进行解码或提取的步骤、生成在至少一 个第二频带上的经扩展的激励信号的步骤以及通过线性预测滤波器针对该第二频带进行 滤波的步骤，该确定方法的特征在于，其包括以下步骤： -确定（E602)阶数低于该第一频带的该线性预测滤波器、被称为附加滤波器的线性预 测滤波器，该附加滤波器的那些系数是从自该第一频带中解码或提取出来的这些参数中获 得的；并且 -至少根据该附加滤波器的这些系数计算（E603)该优化缩放因子。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该频带扩展方法包括将该优化缩放因子应 用（E604)到该经扩展的激励信号的步骤。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述应用该优化缩放因子与所述在该第二 频带中进行滤波的步骤相组合。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该附加滤波器的这些系数是通过截断该第 一频带的该线性预测滤波器的传递函数以获得更低阶数而获得的。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，该附加滤波器的这些系数是根据该附加滤 波器的稳定性标准而被修改的。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算该优化缩放因子包括以下步骤： -计算该第一频带和该第二频带的这些线性预测滤波器对公共频率的频率响应； -计算该附加滤波器对此公共频率的频率响应； -根据这些适当计算的频率响应计算该优化缩放因子。7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括针对预定解码比特率实 现的以下步骤： -按照针对每个子帧根据该经解码的激励信号与该经扩展的激励信号之间的能量比所 计算的增益对该经扩展的激励信号进行第一缩放； -按照经解码的校正增益对从该第一缩放中所获得的该激励信号进行第二缩放； -按照调整因子来调整针对当前子帧的该激励的能量，该调整因子是根据在该第二缩 放之后获得的该信号的能量并且根据在应用该优化缩放因子之后获得的该信号所计算的。8. -种用于在音频信号频带扩展装置中确定有待被应用于激励信号或滤波器的优化 缩放因子的装置，该频带扩展装置（400)包括用于在第一频带中对激励信号以及该第一频 带的包括线性预测滤波器的多个系数在内的多个参数进行解码或提取的模块、用于生成在 至少一个第二频带上的经扩展的激励信号的模块以及用于通过线性预测滤波器针对该第 二频带进行滤波的模块，该确定装置的特征在于，其包括： -用于确定阶数低于该第一频带的该线性预测滤波器、被称为附加滤波器的线性预测 滤波器的模块（401a)，该附加滤波器的这些系数是从自该第一频带中解码或提取出来的这 些参数中获得的；以及 -用于至少根据该附加滤波器的这些系数计算该优化缩放因子的模块（401b)。9. 一种音频信号解码器，其特征在于，该音频信号解码器包括根据权利要求8所述的 用于确定优化缩放因子的装置。10. -种包括代码指令的计算机程序，这些指令当由处理器执行时用于实现如权利要 求1至7之一所述的用于确定优化缩放因子的方法的那些步骤。11. 一种可由用于确定优化缩放因子的装置读取的存储介质，在该存储介质上存储有 包括多条代码指令的计算机程序，这些代码指令用于执行如权利要求1至7之一所述的用 于确定优化缩放因子的方法的多个步骤。
【专利摘要】本发明涉及一种用于在对音频信号进行频带扩展的过程期间确定有待被应用于激励信号或滤波器的优化缩放因子的方法，该频带扩展过程(E601)包括在第一频带中对激励信号以及该第一频带的包括线性预测滤波器的那些系数在内的多个参数进行解码或提取的步骤、生成在至少一个第二频带上扩展的激励信号的步骤以及通过线性预测滤波器针对该第二频带进行滤波的步骤。该确定方法包括确定(E602)阶数低于该第一频带的该线性预测滤波器、被称为附加滤波器的线性预测滤波器的步骤以及至少根据该附加滤波器的那些系数计算(E603)该优化缩放因子的步骤，该附加滤波器的这些系数是从自该第一频带中解码或提取出来的那些参数中获得的。本发明还涉及一种用于使用如所描述的方法来确定优化缩放因子的装置并且涉及一种包括这种装置的解码器。
【IPC分类】G10L21/038
【公开号】CN105378837
【申请号】CN201480039594
【发明人】M.卡尼夫斯基, S.拉戈特
【申请人】奥林奇公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年7月4日
【公告号】CA2917795A1, EP3020043A1, US20160203826, WO2015004373A1