专利名称：一种音频编码方法以及音频编码设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种音频编码方法以及音频编码设备。
背景技术：
音频编码可以看作是改变音频信号表示形式的一种处理方法，通过这种处理，使音频信号更加适合传输和存储，音频编码的主要目的 是进行音频压缩。音频编码可以将原始的脉冲编码调制(PCM，Pulse Code Modulation)音频信号压缩为数据量较小的码流，但是由于音频编码的过程对音频信号进行了压缩，所以可能会带来音质上的损失。为了兼顾音频压缩的效果以及音质，现有技术中提出了一种基于心理声学原理的音频编码方法，该编码方法考虑到心理声学中的掩蔽效应，在进行音频编码时，直接舍弃那些人耳听不到的音频信号，由于这部分音频信号人耳无法听到，所以即使舍弃，也不会降低音质。基于心理声学原理的音频编码方法能够在保证音质的同时，尽可能的降低输出的码流的码率。随着技术的不断进步和人们生活水准的不断提高，消费者对声音质量和声音效果要求越来越高。由于多声道音频比单声道音频具有更强定位能力和空间效果，因此多声道音频编码技术近些年也获得了迅速的发展。现有技术中的多声道音频编码技术同样基于心理声学原理，其针对多声道中的每一个声道均独立的基于心理声学原理进行音频编码，待所有声道的音频编码完成时，再将编码后的码流一同进行传输或保存。但是，现有技术中的多声道音频编码技术将多声道看作是多个独立的声道，分别进行音频编码，在编码时只利用了单声道的掩蔽效应，所以并没有有效的利用多声道之间的掩蔽效应，从而影响了音质效果。
发明内容
本发明实施例提供了一种音频编码方法以及音频编码设备，能够有效提高多声道的音质效果。本发明实施例提供的音频编码方法，应用于多声道编解码系统，所述多声道编解码系统包含至少两个扬声器，包括获取各扬声器的位置信息以及听众位置信息；按照各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数，所述各声道对应的空间传输参数由所述各扬声器的位置信息以及听众位置信息得到，各扬声器与各声道一一对应；根据所述掩蔽参数计算各声道的量化噪声，直至使得所述目标音频信号的音频质量满足预置条件；根据所述各声道的量化噪声对所述原始音频信号进行量化编码。本发明实施例提供的音频编码设备，应用于多声道编解码系统，所述多声道编解码系统包含至少两个扬声器，包括位置信息获取单元，用于获取各扬声器的位置信息以及听众位置信息；掩蔽参数获取单元，用于按照各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数，所述各声道对应的空间传输参数由所述各扬声器的位置信息以及听众位置信息得到，各扬声器与各声道对应；量化噪声获取单元，用于根据所述掩蔽参数计算各声道的量化噪声，使得所述目标音频信号的音频质量满足预置条件；量化编码单元，用于根据所述量化噪声获取单元计算得到的各声道的量化噪声对所述原始音频信号进行量化编码。从以上技术方案可以看出，本发明 实施例具有以下优点本发明实施例中，按照各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数，在多声道音频的环境中，听众位置处所接收到的目标音频信号是由多个声道输出的音频信号混合而成，所以根据目标音频信号的掩蔽参数对原始音频信号进行量化编码则可以有效的利用多声道之间的掩蔽效应，因此，本发明实施例能够提高多声道方式在听众位置处的音质效果。
图I为本发明音频编码方法一个实施例示意图；图2为本发明首频编码方法另一实施例不意图；图3(a) 图3(b)为本发明音频编码方法一个应用场景不意图；图4为本发明首频编码方法另一实施例不意图；图5为本发明首频编码方法另一应用场景不意图；图6为本发明音频编码设备一个实施例示意图；图7为本发明首频编码设备另一实施例不意图；图8为本发明首频编码设备另一实施例不意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种音频编码方法以及音频编码设备，能够有效提高多声道的音质效果。请参阅图I,本发明音频编码方法一个实施例包括101、获取各扬声器的位置信息以及听众位置信息；本实施例中，音频编码设备可以获取到播放音频的场景中各扬声器的位置信息以及听众位置信息。需要说明的是，可以在音频编码设备中预置各扬声器的位置信息以及听众位置信息，则音频编码设备可以从本地获取到这些信息。或者，音频编码设备可以通过位置检测传感器实时检测各扬声器的位置信息以及听众位置信息，或者可以通过用户端接口接收用户输入的各扬声器的位置信息以及听众位
置信息。102、按照各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数；音频编码设备获取到各扬声器的位置信息以及听众位置信息之后，可以根据这些信息确定各声道对应的空间传输参数，并根据得到的各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数。该待编码的原始音频信号可以是一路信号，由音频编码设备分别在多个声道上进行编码，或者，该待编码的原始音频信号也可以是多路信号，分别对应每一个声道，由音频编码设备针对每一个声道的原始音频信号进行编码。本实施例中，每个扬声器对应唯一的一个声道,且每个声道对应唯一的一个扬声器。需要说明的是，本实施例中，音频编码设备具体可以根据各扬声器的位置信息以及至少一个听众位置信息，计算各声道对应的空间传输参数，并按照预置的掩蔽参数计算函数，根据计算得到的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数。103、根据掩蔽参数，计算各声道的量化噪声，使得目标音频信号的音频质量满足预置条件；音频编码设备获取到听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数之后，可以根据该掩蔽参数，计算各声道的量化噪声，计算得到的各声道的量化噪声使得目标音频信号的音频质量满足预置条件。本实施例中，目标音频信号的音频质量可以与该掩蔽参数成正比，且与该各声道 的量化噪声成反比。104、根据各声道的量化噪声对待编码的原始音频信号进行量化编码。当音频编码设备获知各声道的量化噪声之后，音频编码设备可以根据各声道的量化噪声确定各声道进行编码时的相关参数，从而根据这些参数对待编码的原始音频信号进行量化编码。本发明实施例中，按照各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数，在多声道音频的环境中，听众位置处所接收到的目标音频信号是由多个声道输出的音频信号混合而成，所以根据目标音频信号的掩蔽参数对原始音频信号进行量化编码则可以有效的利用多声道之间的掩蔽效应，因此，本发明实施例能够提高多声道方式在听众位置处的音质效果。本实施例中，听众位置可以为一个，也可以为多个，各扬声器与听众位置之间的距离可以相同，也可以不同，为便于理解，下面以几个具体的应用实例对本发明音频编码方法进行详细描述(一 )、各扬声器与听众位置之间的距离相同请参阅图2，本发明音频编码方法另一实施例包括201、获取各扬声器的位置信息以及听众位置信息；本实施例中，各扬声器的位置以及听众位置相对固定，例如在家庭影院环境中，则可以在音频编码设备中预置各扬声器的位置信息以及听众位置信息，则音频编码设备可以从本地获取到这些信息。音频编码设备获取到的各扬声器的位置信息以及听众位置信息可以是各扬声器的坐标以及听众位置的坐标。202、按照各扬声器的位置信息以及听众位置信息计算各扬声器与听众位置之间的距离；当音频编码设备获取到各扬声器的坐标以及听众位置的坐标之后，可以根据坐标之间的差值计算出各扬声器与听众位置之间的距离。本实施例中，听众位置可以只有一个，也可以有多个，具体场景可以参阅图3(a)以及图3(b)。图3 (a)所不的场景为两个声道,一个听众位置的场景，图3 (b)所不的场景为两个声道，两个听众位置的场景。对于图3 (a)所示的场景，音频编码设备可以获取扬声器I到听众位置的距离R1以及扬声器2到听众位置的距离R2。 对于图3(b)所示的场景，音频编码设备可以获取扬声器I到听众位置I的距离Rn、扬声器2到听众位置I的距离R21、扬声器I到听众位置2的距离R12以及扬声器2到听众位置2的距离R22。本实施例中，假设听众位置I与听众位置2之间的距离非常近，扬声器I与扬声器2之间的距离非常近，且扬声器I、扬声器2与听众位置I、听众位置2之间的距离比较远，则可以看作R11与R12相等，且R21与R22相等，则听众位置I以及听众位置2可以近似看作是一个听众位置。此处仅以两个场景为例进行说明，可以理解的是，在实际应用中，还可以有更多的扬声器以及更多的听众位置，获取距离的具体方式类似，此处不再赘述。203、根据距离计算各声道对应的空间传输参数；本实施例中，若各扬声器与听众位置之间传输的声音为直达声，则某声道对应的空间传输参数H和该声道对应的扬声器与听众位置之间的距离R成反比关系H = Y(R),其中，YO)为预置的反比函数。对于图3 (a)所示的场景，扬声器I对应声道1，扬声器2对应声道2，则声道I对应的空间传输参数为H1，声道2对应的空间传输参数为H2，其中,H1与R1成反比,H2与R2成反比，H1可以近似看作是1/R1; H2可以近似看作是1/R2。对于图3(b)所示的场景，扬声器I对应声道1，扬声器2对应声道2，则声道I与听众位置I之间对应的空间传输参数为H11,声道2与听众位置I之间对应的空间传输参数为H21,声道I与听众位置2之间对应的空间传输参数为H12,声道2与听众位置2之间对应的空间传输参数为H22。其中，H11与R11成反比，H21与R21成反比，H12与R12成反比，H22与R22成反比，H11可以近似看作是1/Rn，H21可以近似看作是1/R21，H12可以近似看作是1/R12，H22可以近似看作是 1/%2。需要说明的是，本实施例中描述的Y(*)为倒数函数，即Y(V) = 1八，氏与民，或Hij与Rij之间为倒数关系，此处仅是反比关系的一个具体例子，可以理解的是，在实际应用中，Υ(*)除了是上述的倒数函数之外，还可以是其他类似的反比函数。例如Y(V) = χ/ν ;其中，X为影响空间传输参数的其他因素，例如可以为扬声器的功率，若扬声器的功率越大，则X的数值越大。为便于说明,本实施中仅以Υ(*)为倒数函数为例进行说明。根据前述步骤202中的描述，本实施例中，听众位置I以及听众位置2可以近似看作是一个听众位置，则可以看作H11与H12相等，且H21与H22相等。204、按照预置的掩蔽参数计算函数，根据各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数；音频编码设备获取到各声道对应的空间传输参数之后，可以按照预置的掩蔽参数计算函数，根据各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数。本实施例中的掩蔽参数可以为掩蔽阈值的平方，掩蔽参数M可以通过如下的方式进行计算M = F(Y，)公式⑴；其中，F(*)为预置的掩蔽参数计算函数,Y’为Y的平方级参数，Y为听众位置处所接收到的目标音频信号。对于图3 (a)所示的场景，听众位置从扬声器I以及扬声器2接收到的目标音频信号Y为Y = X1^H1+X2^H2 公式⑵；其中，X1为扬声器I播放的音频信号，X2为扬声器2播放的音频信号，由于声道I的原始音频信号S1与扬声器I播放的音频信号X1相似，所以可以将X1看作是S1,同理，也可以将X2看作是S2，由此，可以将上述公式⑵转换为Y =公式⑶；由公式(I)以及公式(3)可以得出M= F。对于图3(b)所示的场景，根据前述步骤202中的描述，本实施例中，听众位置I以及听众位置2可以近似看作是一个听众位置，则可以看作H11与H12相等，且H21与H22相等，则H11与H12可以近似看作是H1, H21与H22可以近似看作是H2，所以公式推导过程与前述图3(a)所示的场景中的公式推导过程类似，此处不再赘述。
根据上述推导出的公式可以得到通式为
权利要求
1.一种音频编码方法，应用于多声道编解码系统，所述多声道编解码系统包含至少两个扬声器，其特征在于，包括 获取各扬声器的位置信息以及听众位置信息； 按照各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数，所述各声道对应的空间传输参数由所述各扬声器的位置信息以及听众位置信息得到，各扬声器与各声道对应； 根据所述掩蔽参数计算各声道的量化噪声，直至使得所述目标音频信号的音频质量满足预置条件； 根据所述各声道的量化噪声对所述原始音频信号进行量化编码。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述按照各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数包括 根据各扬声器的位置信息以及至少一个听众位置信息，计算各声道对应的空间传输参数； 按照预置的掩蔽参数计算函数，根据计算得到的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述多声道编解码系统包含一个听众位置； 所述根据各扬声器的位置信息以及至少一个听众位置信息，计算各声道对应的空间传输参数包括 根据各扬声器的位置信息以及听众位置信息，计算各扬声器与一个听众位置之间的距离； 根据计算得到的各距离计算各声道对应的空间传输参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标音频信号的掩蔽参数M通过如下方式计算得到
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标音频信号的音频质量Q的计算方式为
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当各扬声器与听众位置之间的距离相同时，所述目标音频信号的音频质量Q的计算方式为
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据掩蔽参数计算各声道的量化噪声包括 根据所述F (SjSi)，计算各声道的量化噪声，使得
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据F(SjSi)，计算各声道的量化噪声包括 设置F(SjSi)ZiNi = F(Si+1*Si+1)/Ni+1，使得所述原始音频信号进行量化编码后的总输出码率等于预置的输出码率； 在保持总输出码率不变的情况下，对Ni进行调整，记录
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述多声道编解码系统包含至少两个听众位置； 所述根据各扬声器的位置信息以及至少一个听众位置信息，计算各声道对应的空间传输参数包括 针对每个扬声器，按照该扬声器的位置信息以及听众位置信息确定离该扬声器最近的参考听众位置； 计算各扬声器与各参考听众位置之间的距离； 根据所述距离计算各声道对应的空间传输参数。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目标音频信号的掩蔽参数Mj通过如下方式计算得到
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述目标音频信号的音频质量的计算方式为
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据掩蔽参数计算各声道的量化噪声包括 I)将Qj设置为同一预置数值C ;2)根据Mj以及C，按照如下公式计算Ni
13.根据权利要求8或12所述的方法，其特征在于，所述根据所述各声道的量化噪声对所述原始音频信号进行量化编码包括 根据所述Ni确定第i个声道的量化步长或第i个声道的量化编码规则； 按照所述第i个声道的量化步长或第i个声道的量化编码规则对第i个声道的原始音频信号Si进行量化编码。
14.一种音频编码设备，应用于多声道编解码系统，所述多声道编解码系统包含至少两个扬声器，其特征在于，包括 位置信息获取单元，用于获取各扬声器的位置信息以及听众位置信息； 掩蔽参数获取单元，用于按照各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数，所述各声道对应的空间传输参数由所述各扬声器的位置信息以及听众位置信息得到，各扬声器与各声道对应； 量化噪声获取单元，用于根据所述掩蔽参数计算各声道的量化噪声，使得所述目标音频信号的音频质量满足预置条件； 量化编码单元，用于根据所述量化噪声获取单元计算得到的各声道的量化噪声对所述原始音频信号进行量化编码。
15.根据权利要求14所述的音频编码设备，其特征在于，所述掩蔽参数获取单元包括 第一计算模块，用于根据各扬声器的位置信息以及至少一个听众位置信息，计算各声道对应的空间传输参数； 第二计算模块，用于按照预置的掩蔽参数计算函数，根据计算得到的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数。
16.根据权利要求15所述的音频编码设备，其特征在于，所述第一计算模块包括 第一计算子模块，用于根据各扬声器的位置信息以及听众位置信息，计算各扬声器与一个听众位置之间的距离； 第二计算子模块，用于根据计算得到的各距离计算各声道对应的空间传输参数。
17.根据权利要求15所述的音频编码设备，其特征在于，所述第一计算模块包括 确定子模块，用于针对每个扬声器，按照该扬声器的位置信息以及听众位置信息确定离该扬声器最近的参考听众位置； 距离计算子模块，用于计算各扬声器与各参考听众位置之间的距离； 传输参数计算子模块，用于根据所述距离计算各声道对应的空间传输参数。
全文摘要
本发明公开了一种音频编码方法以及音频编码设备，能够有效提高多声道的音质效果。本发明实施例方法包括获取各扬声器的位置信息以及听众位置信息；按照各声道对应的空间传输参数以及待编码的原始音频信号计算听众位置处所接收到的目标音频信号的掩蔽参数，所述各声道对应的空间传输参数由所述各扬声器的位置信息以及听众位置信息得到，各扬声器与各声道一一对应；根据所述掩蔽参数计算各声道的量化噪声，使得所述目标音频信号的音频质量满足预置条件；根据所述各声道的量化噪声对所述原始音频信号进行量化编码。本发明实施例还提供一种音频编码设备。本发明实施例能够有效提高多声道的音质效果。
文档编号G10L19/02GK102737635SQ20111008770
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者王东琦, 詹五洲 申请人:华为终端有限公司