专利名称：用于宽带语音解码中基音增强后处理的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及语音编解码技术，更具体地说，涉及一种用于宽带语音解码中基音增强后处理的方法及装置。
背景技术：
语音编/解码器广泛地应用于数字通信系统，有效的发送/存储语音信号。在数字系统中，输入的模拟语音信号经过采样转化到数字域，在数字域中，对连续的语音采样做进一步处理。即语音编码器的输入为语音采样，输出则为压缩的比特流。压缩的比特流通过信道传入解码端，语音解码器接收该比特流，并产生重构的语音信号。
在CELP (Code Excited Linear Prediction,码激励线性预测)编码中，数字语音信号以帧为单位进行编码传输。对于每帧数字语音信号，编码器从中抽取多个编码参数，并将这些编码参数发送/存储。而CELP解码器则是处理所接收的编码参数重构合成语音信号的指定帧。在CELP编解码模式下，信道中传输的编码参数有
LSF (Linear Spectrum Frequencies,线谱频率)或 ISF (Immitance Spectrum Frequencies,导谱频率)；
基音参数，包括基音延迟和基音增益；
革新激励参数，包括固定码本索引和增益；
LSF或ISF系数按帧为单位进行编码传输，基音参数和革新激励参数一般按子帧为单位进行编码传输。其中，基音参数和革新激励参数描述了激励信号。LSF/ISF是LP (Linear Prediction,线性预测)滤波器的系数的频域表现形式。激励信号可以看作声门的输出，LP滤波器可以看作声道模型。所以当激励信号通过LP滤波器后，就得到输出的合成语音信号。
当前的各种语音编解码器，解码得到的重建语音信号不会和原始语音信号相同。 压缩比越高，编码失真就越大。为了提升解码重建信号的质量，在解码端可以进行各种增强后处理。
在CELP编码模式中，其激励产生的二元模型中包括了模拟浊音特性的自适应码本激励和模拟清音特性的固定码本激励，其总的激励为自适应码本激励和固定码本激励的和，最后总的激励通过一个合成滤波器得到合成语音。由于人耳对低频信号比较敏感，在宽带语音编码中，可以通过增强激励码矢的低频部分的分量，即增强了激励信号中低频部分的贡献，从而增强了低频部分的周期性，最终提高合成语音信号的质量。
AMR-WB+是 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划)主持制定的一个宽带音频编解码标准，主要应用于移动多媒体压缩。AMR-WB+编解码标准中，便使用了基音增强后处理，具体实现方法如下
将激励码矢通过一个滤波器，降低激励码矢中固定码矢的低频分量，即提升自适应码矢激励低频部分的贡献，从而增强了激励信号中低频部分的周期性，其中使用的滤波器的转移函数为
F (Z) =_ a z+1-a Z'
其中α是周期因子，计算如下
α =0. 125(l+rv),
其中，rv=(Ev-Ec) / (Ev+Ec),
其中，Ev为被缩放的自适应码矢的能量,尽=h2V1tVt ;
Ec为被缩放的固定码矢的能量，尽=S2CtkCk ;
b为自适应码本增益，V为自适应码本激励，g为固定码本增益，c为固定码本激励。
其中，-I≤rv≤l。当& =-I时为纯清音；当&= I时为纯浊音。相应的，对于纯清音，α=0 ;对于纯浊音，α = O. 25。α = O. 25时滤波器F (ζ) = - α z+1-α ζ—1的频谱图如图I所示。α = O. . I时滤波器F(Z) =-αζ+Ι-αζ-1的频谱图如图2所示。
AMR-WB+编解码标准中采用的基音增强后处理方法在对革新码矢滤波后，改变了革新码矢的能量，但在最后没有做能量平滑，使得基音增强后的激励信号的能量普遍偏小。发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于宽带语音解码中基音增强后处理的方法和装置，能够在不增加额外传输比特率的条件下以较低的运算复杂度实现基音增强处理和能量平滑，以达到宽带解码语音信号主观音质的提高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提出一种用于宽带语音解码中基音增强后处理的方法，包括如下步骤
SI、处理语音信号中每一子帧的解码参数，分别计算出固定码矢和自适应码矢；
S2、将固定码矢和自适应码矢相加,合成第一激励信号；
S3、将自适应码矢进行基音增强滤波，得到基音增强后的自适应码矢；
S4、将固定码矢和基音增强后的自适应码矢相加，合成第二激励信号；
S5、利用第一激励信号对第二激励信号执行能量平滑，输出第三激励信号。
本发明上述用于宽带语音解码中基音增强后处理的方法中，所述步骤SI进一步包括
S11、将码本索引解码，得到固定码矢；
S12、将基音索引解码并经长时预测滤波，得到自适应码矢。
本发明上述用于宽带语音解码中基音增强后处理的方法中，所述步骤S3中基音增强滤波所采用的转移函数为
权利要求
1.一种用于宽带语音解码中基音增强后处理的方法，其特征在于，包括如下步骤 51、处理语音信号中每一子帧的解码参数，分别计算出固定码矢和自适应码矢； 52、将固定码矢和自适应码矢相加，合成第一激励信号； 53、将自适应码矢进行基音增强滤波，得到基音增强后的自适应码矢； 54、将固定码矢和基音增强后的自适应码矢相加，合成第二激励信号； 55、利用第一激励信号对第二激励信号执行能量平滑，输出第三激励信号。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤SI进一步包括 511、将码本索引解码，得到固定码矢； 512、将基音索引解码并经长时预测滤波，得到自适应码矢。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中基音增强滤波所采用的转移函数为
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括 551、计算第一激励信号和第二激励信号的能量以得到能量缩放因子
5.一种用于宽带语音解码中基音增强后处理的装置，其特征在于，包括 码矢计算模块，用于处理语音信号中每一子帧的解码参数，分别计算出固定码矢和自适应码矢； 第一合成模块，用于将固定码矢和自适应码矢相加，合成第一激励信号； 基音增强滤波模块，用于将自适应码矢进行基音增强滤波，得到基音增强后的自适应码矢;第二合成模块，用于将固定码矢和基音增强后的自适应码矢相加，合成第二激励信号; 能量平滑模块，用于利用第一激励信号对第二激励信号执行能量平滑，输出第三激励信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述码矢计算模块进一步包括 固定码矢计算模块，用于将码本索引解码，得到固定码矢； 自适应码矢计算模块，用于将基音索引解码并经长时预测滤波，得到自适应码矢。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述基音增强滤波模块所采用的转移函数为
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述能量平滑模块进一步包括 能量缩放因子计算模块，用于计算第一激励信号和第二激励信号的能量以得到能量缩放因子
9.一种用于宽带语音解码的方法，其特征在于，包括如下步骤 a、对语音信号的解码参数中的导谱频率索引进行解码处理，得到合成滤波器的转移函数； b、通过根据权利要求1-4中任一项所述的方法得到激励信号； C、使用步骤a得到的转移函数对步骤b得到的激励信号进行合成滤波，输出语音信号。
10.一种用于宽带语音解码的解码器，其特征在于，包括 参数处理模块，用于对语音信号的解码参数中的导谱频率索引进行解码处理，得到合成滤波器的转移函数； 根据权利要求5-8中任一项所述的基音增强后处理的装置，用于得到激励信号； 合成滤波器，用于使用参数解码模块得到的转移函数对基音增强后处理装置得到的激励信号进行合成滤波，输出语音信号。
全文摘要
本发明涉及一种用于宽带语音解码中基音增强后处理的方法和装置。所述方法包括如下步骤S1、处理语音信号中每一子帧的解码参数，分别计算出固定码矢和自适应码矢；S2、将固定码矢和自适应码矢相加，合成第一激励信号；S3、将自适应码矢进行基音增强滤波，得到基音增强后的自适应码矢；S4、将固定码矢和基音增强后的自适应码矢相加，合成第二激励信号；S5、利用第一激励信号对第二激励信号执行能量平滑，输出第三激励信号。本发明还涉及一种用于宽带语音解码的方法和解码器。本发明在不增加额外传输比特率的条件下以较低的运算复杂度实现了基音增强处理和能量平滑，从而实现了宽带解码语音信号主观音质的提高。
文档编号G10L19/12GK102930872SQ20121043609
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者张勇, 闫建新 申请人:深圳广晟信源技术有限公司