用于高频带宽扩展的对信号进行编码和解码的设备和方法
【专利说明】
[0001 ] 本申请是申请日为2011年09月15日，申请号为"201180054965.3"，标题为"用于高 频带宽扩展的对信号进行编码和解码的设备和方法"的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] W下描述的一个或多个实施例设及一种对音频信号（诸如语音信号或音乐信号） 进行编码或解码的方法和设备，更具体地，设及一种对音频信号中与高频域对应的信号进 行编码和解码的方法和设备。
【背景技术】
[0003] 与对应于低频域的信号相比，对应于高频域的信号对于频域的精细结构较不敏 感。因此，需要提高编码效率来克服在对音频信号编码时可用的比特的限制。因此，大量的 比特可被分配给对应于低频域的信号，而较少数量的比特可被分配给对应于高频域的信 号。
[0004] 运样的方案可应用于频带复制（SBR)技术。基于人类的听觉对于高频带信号具有 相对较低分辨力的事实，SBR技术可用于通过将高频带分量信号表示为包络，并在高频带分 量信号的解码期间合成高频带分量信号来提高编码效率。
[0005] 在SBR技术中，需要一种改进的用于扩展高频域的带宽的方法。
【发明内容】
[0006] 通过提供一种编码设备来实现W上和/或其它方面，所述编码设备包括:下采样单 元，对时域输入信号进行下采样;核屯、编码单元，对下采样的时域输入信号进行核屯、编码； 频率变换单元，将核屯、编码的时域输入信号变换为频域输入信号;扩展编码单元，使用频域 输入信号的基础信号执行带宽扩展编码。
[0007] 扩展编码单元可包括:基础信号产生器，使用频域输入信号的频谱来产生频域输 入信号的基础信号；因子估算器，使用基础信号来估算能量控制因子;能量提取器，从频域 输入信号提取能量;能量控制器，使用能量控制因子控制提取的能量;能量量化器，对受控 的能量进行量化。
[000引基础信号产生器可包括:人工信号产生器，通过复制和折叠频域输入信号的低频 部分来产生与高频部分对应的人工信号;包络估算器，使用窗口估算人工信号的包络;包络 应用器，将估算的包络应用于人工信号。应用估算的包络的意思是用估算的人工信号的包 络来划分人工信号。
[0009] 因子估算器可包括:第一音调计算单元，计算频域输入信号的高频部分的音调;第 二音调计算单元，计算基础信号的音调；因子计算单元，使用高频部分的音调和基础信号的 音调来计算能量控制因子。
[0010] 还可通过提供一种编码设备来实现W上和/或其它方面，所述编码设备包括:下采 样单元，对时域输入信号进行下采样;核屯、编码单元，对下采样的时域输入信号进行核屯、编 码;频率变换单元，将核屯、编码的时域输入信号变换为频域输入信号;扩展编码单元，使用 频域输入信号的特征，并使用频域输入信号的基础信号来执行带宽扩展编码。
[0011] 扩展编码单元可包括:基础信号产生器，使用频域输入信号的频谱，产生频域输入 信号的基础信号；因子估算器，使用基础信号和频域输入信号的特征来估算能量控制因子； 能量提取器，从频域输入信号提取能量;能量控制器，使用能量控制因子控制提取的能量； 能量量化器，对受控的能量进行量化。
[0012] 还可通过提供一种编码设备来实现W上和/或其它方面，所述编码设备包括:编码 模式选择单元，使用频域输入信号和时域输入信号选择带宽扩展编码的编码模式;扩展编 码单元，使用频域输入信号和选择的编码模式执行带宽扩展编码。
[0013] 扩展编码单元可包括:能量提取器，基于编码模式，从频域输入信号提取能量;能 量控制器，基于编码模式控制提取的能量;能量量化器，基于编码模式对受控的能量进行量 化。
[0014] 通过提供一种解码设备来实现W上和/或其它方面，所述解码设备包括:核屯、解码 单元，对时域输入信号进行核屯、解码，其中，所述时域输入信号包括在比特流中并被核屯、编 码;上采样单元，对核屯、解码的时域输入信号进行上采样;频率变换单元，将上采样的时域 输入信号变换为频域输入信号;扩展解码单元，使用时域输入信号的能量并使用频域输入 信号执行带宽扩展解码。
[0015] 扩展解码单元可包括:反量化器，对时域输入信号的能量进行反量化;基础信号产 生器，使用频域输入信号来产生基础信号;增益计算单元，使用反量化的能量和基础信号的 能量来计算增益，增益被应用于基础信号;增益应用器，应用针对每个频带的计算的增益。
[0016] 基础信号产生器可包括:人工信号产生器，通过复制和折叠频域输入信号的低频 部分来产生与高频部分对应的人工信号;包络估算器，使用包含在比特流中的窗口来估算 基础信号的包络;包络应用器，将估算的包络应用于人工信号。
[0017] 通过提供一种编码方法来实现W上和/或其它方面，所述编码方法包括:对时域输 入信号进行下采样;对下采样的时域输入信号进行核屯、编码;将时域输入信号变换为频域 输入信号;使用频域输入信号的基础信号来执行带宽扩展编码。
[0018] 还通过提供一种编码方法来实现W上和/或其它方面，所述编码方法包括:使用频 域输入信号和时域输入信号选择带宽扩展编码的编码模式;使用频域输入信号和选择的编 码模式执行带宽扩展编码。
[0019] 通过提供一种解码方法来实现W上和/或其它方面，所述解码方法包括:对时域输 入信号进行核屯、解码，其中，所述适于输入信号包含在比特流中并被核屯、编码;对核屯、解码 的时域输入信号进行上采样;将上采样的时域输入信号变换为频域输入信号;使用时域输 入信号的能量并使用频域输入信号来执行带宽扩展解码。
[0020] 示例实施例的其它方面、特征和/或优点将部分地在W下的描述中阐述，通过描述 部分将是清楚的，或者可通过本公开的实践而得知。
[0021] 根据示例实施例，可提取输入信号的基础信号，并且可使用输入信号的高频域的 音调并使用基础信号的音调来控制输入信号的能量，因此可W有效地扩展高频域的带宽。
【附图说明】
[0022] 结合附图，通过W下的实施例的说明，运些和/或其它方面和优点将会变得清楚和 更容易理解，其中：
[0023] 图1示出根据示例实施例的编码设备和解码设备的框图；
[0024] 图2示出图1的编码设备的示例的框图；
[0025] 图3示出图1的编码设备的核屯、编码单元的框图；
[0026] 图4示出图1的编码设备的扩展编码单元的示例的框图；
[0027] 图5示出图1的编码设备的扩展编码单元的另一示例的框图；
[0028] 图6示出扩展编码单元的基础信号产生器的框图；
[0029] 图7示出扩展编码单元的因子估算器的框图；
[0030] 图8示出图1的编码设备的能量量化器的操作的流程图；
[0031 ]图9示出根据示例实施例的量化能量的操作的示图；
[0032] 图10示出根据示例实施例的产生人工信号的操作的示图；
[0033] 图IlA和图IlB示出根据示例实施例的估计包络的窗口的示例的示图；
[0034] 图12示出图1的解码设备的框图；
[0035] 图13示出图12的扩展解码单元的框图；
[0036] 图14示出扩展解码单元的反量化器的操作的流程图；
[0037] 图15示出根据示例实施例的编码方法的流程图；
[0038] 图16示出根据示例实施例的解码方法的流程图；
[0039] 图17示出图1的编码设备的另一示例的框图；
[0040] 图18示出图17的编码设备的能量量化器的操作的框图；
[0041] 图19示出根据示例实施例的使用非均等比特分配方法量化能量的操作的示图；
[0042] 图20示出根据示例实施例的使用帖内预测执行向量量化(VQ)的操作的示图；
[0043] 图21示出根据示例实施例的使用频率加权方法量化能量的操作的示图；
[0044] 图22示出根据示例实施例的执行多级分割VQ和使用帖内预测的VQ的操作的示图；
[0045] 图23示出图13的反量化器的操作的框图；
[0046] 图24示出图1的编码设备的另一示例的框图。
【具体实施方式】
[0047] 现在将详细参照示例实施例，实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终 表示相同的部件。W下通过参照附图描述示例实施例W解释本公开。
[0048] 图1示出根据示例实施例的编码设备101和解码设备102的框图。
[0049] 编码设备101可产生输入信号的基础信号，并可将产生的基础信号发送到解码设 备102。运里，基础信号可基于低频信号被产生，并可表示低频信号的包络信息被白化的信 号，因此，基础信号可W是激励信号。当接收到基础信号时，解码设备102可对从基础信号解 码得到输入信号。换而言之，编码设备101和解码设备102可执行超宽频带带宽扩展（SWB BWE)。特别地，基于从0千赫兹化Hz)到6.4KHZ的低频域中的解码的宽频带(WB)信号，可执行 SWB BWEW产生与SWB对应的从6.4K化到16KHZ的高频域。运里，16KHZ可根据情况而改变。另 夕h可基于W线性预测域(LPD)为基础的码激励线性预测((ELP)通过语音编解码器来产生 解码的WB信号，或者可通过在频域中执行量化的方案来产生解码的WB信号。在频域中执行 量化的方案可包括例如基于修改的离散余弦变换(MDCT)执行的高级音频编码(AAC)方案。
[0050] W下，将进一步描述编码设备101和解码设备102的操作。
[0051] 图2示出图1的编码设备101的配置的框图。
[0052] 参照图2,编码设备101可包括例如下采样单元201、核屯、编码单元202、频率变换单 元203和扩展编码单元204。
[0053] 下采样单元201可对时域输入信号进行下采样W用于WB编码。由于时域输入信号 (即，SWB信号)通常具有3沈化采样率，因此需要将采样率转换为适合于WB编码的采样率。例 如，下采样单元201可将时域输入信号从3沈化采样率下采样到12.SIfflz的采样率