频带扩展方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及音频信号处理，具体而言，本发明涉及一种频带扩展方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、频带扩展，也可称为频带复制，是音频编码领域的一项经典技术。频带扩展技术是一种参数编码技术，通过频带扩展可以在接收端实现有效带宽的扩展，以提高音频信号的质量，使用户可以直观感受到更亮的音色、更大的音量和更好的可懂度。

2、在现有技术中，需要频带扩展的音频信号中通常会包含有大量混叠信号，即频谱交叉的信号，基于包含有混叠信号的音频信号进行频带扩展，会使得扩展后的宽带信号中包含混叠信号，使得宽带信号的信号质量较差。

技术实现思路

1、本发明实施例的主要目的在于提供一种频带扩展方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，以解决现有技术中存在的至少一种技术缺陷，更好的满足实际应用需求。本发明实施例提供的技术方案如下：

2、第一方面，本发明实施例提供了一种频带扩展方法，该方法包括：

3、对待处理的第一窄带信号进行低通滤波，得到第二窄带信号；

4、确定第二窄带信号的低频频谱；

5、基于低频频谱，得到目标高频频谱；

6、基于低频频谱和目标高频频谱，得到频带扩展后的宽带信号。

7、第二方面，本发明提供了一种频带扩展装置，该装置包括：

8、第二窄带信号确定模块，用于对待处理的第一窄带信号进行低通滤波，得到第二窄带信号；

9、低频频谱确定模块，用于确定第二窄带信号的低频频谱；

10、高频频谱确定模块，用于基于低频频谱，得到目标高频频谱；

11、宽带信号确定模块，用于基于低频频谱和目标高频频谱，得到频带扩展后的宽带信号。

12、第二方面的一种可选实施例中，高频频谱确定模块在基于低频频谱，得到目标高频频谱时，具体用于：

13、将低频频谱输入至神经网络模型，基于神经网络模型的输出得到相关性参数，其中，相关性参数表征了目标宽频频谱的高频部分与低频部分的相关性，相关性参数包括高频频谱包络；

14、基于相关性参数和低频频谱，得到目标高频频谱。

15、第二方面的一种可选实施例中，高频频谱确定模块在将低频频谱输入至神经网络模型时，具体用于：

16、基于低频频谱，确定第二窄带信号的低频频谱包络；

17、将低频频谱和低频频谱包络输入至神经网络模型。

18、第二方面的一种可选实施例中，该装置还包括：

19、低频频谱处理模块，用于将低频频谱划分为第一数量的子频谱；基于每个子频谱所包括的谱系数的对数取值，得到每个子频谱对应的子频谱包络，低频频谱包络包括确定出的第一数量的子频谱包络。

20、第二方面的一种可选实施例中，第二窄带信号确定模块在对待处理的第一窄带信号进行低通滤波，得到第二窄带信号时，具体用于：

21、对第一窄带信号进行采样因子为第一预设值的上采样处理，得到上采样信号；

22、通过滤波器对上采样信号进行低通滤波，得到滤波信号；

23、对滤波信号进行采样因子为第二预设值的下采样处理，得到第二窄带信号，第二预设值是基于滤波器的滤波通道数确定的。

24、第二方面的一种可选实施例中，低频频谱确定模块在确定第二窄带信号的低频频谱时，具体用于：

25、对第二窄带信号进行离散余弦变换处理，得到第二窄带信号的低频频谱。

26、第二方面的一种可选实施例中，低频频谱或目标高频频谱中的至少一项，是基于相对应的滤波后的初始频谱得到的。

27、第二方面的一种可选实施例中，该装置还包括：

28、第一滤波模块，用于对初始频谱进行滤波处理：

29、基于初始频谱的频谱能量，确定第一滤波增益，根据第一滤波增益对初始频谱进行滤波处理。

30、第二方面的一种可选实施例中，第一滤波模块在基于初始频谱的频谱能量，确定第一滤波增益，根据第一滤波增益对初始频谱进行滤波处理时，具体用于：

31、将初始频谱划分为第一设定数量的子频谱，并确定每个子频谱对应的第一频谱能量；

32、基于每个子频谱各自对应的第一频谱能量，确定每个子频谱对应的第二滤波增益，其中，第一滤波增益包括第一设定数量的第二滤波增益；

33、基于每个子频谱对应的第二滤波增益，对相应的子频谱进行滤波处理。

34、第二方面的一种可选实施例中，第一滤波模块在基于每个子频谱各自对应的第一频谱能量，确定每个子频谱对应的第二滤波增益时，具体用于：

35、将初始频谱对应的频带划分为第一子带和第二子带；

36、根据第一子带所对应的所有子频谱的第一频谱能量，确定出第一子带的第一子带能量，根据第二子带所对应的所有子频谱的第一频谱能量，确定出第二子带的第二子带能量；

37、根据第一子带能量与第二子带能量，确定初始频谱的频谱倾斜系数；

38、根据频谱倾斜系数、以及每个子频谱各自对应的第一频谱能量，确定每个子频谱对应的第二滤波增益。

39、第二方面的一种可选实施例中，第一滤波模块在第一窄带信号为当前语音帧的语音信号，确定一个子频谱的第一频谱能量时，具体用于：

40、确定一个子频谱的第一初始频谱能量；

41、若当前语音帧为第一个语音帧，则第一频谱能量为第一初始频谱能量；

42、若当前语音帧不是第一个语音帧，则获取关联语音帧的与一个子频谱对应的子频谱的第二初始频谱能量，关联语音帧是位于当前语音帧之前、且与当前语音帧相邻的至少一个语音帧；

43、基于第一初始频谱能量和第二初始频谱能量，得到一个子频谱的第一频谱能量。

44、第二方面的一种可选实施例中，高频频谱确定模块在基于低频频谱，得到目标高频频谱时，具体用于：

45、基于低频频谱，得到初始高频频谱；

46、基于初始高频频谱的高频部分，得到目标高频频谱；

47、宽带信号确定模块在基于低频频谱和目标高频频谱，得到频带扩展后的宽带信号时，具体用于：

48、根据低频频谱和初始高频频谱的低频部分，确定目标低频频谱；

49、根据目标低频频谱和目标高频频谱，得到频带扩展后的宽带信号。

50、第二方面的一种可选实施例中，宽带信号确定模块在基于目标低频频谱和目标高频频谱，得到频带扩展后的宽带信号时，具体用于：

51、对目标低频频谱进行频时变换，得到第一时域信号；

52、对目标高频频谱进行频时变换，得到第二时域信号；

53、基于第一时域信号和第二时域信号，生成宽带信号。

54、第二方面的一种可选实施例中，高频频谱确定模块在基于相关性参数和低频频谱，得到目标高频频谱时，具体用于：

55、基于低频频谱，确定第二窄带信号的低频频谱包络；

56、基于低频频谱，生成初始高频频谱；

57、确定高频频谱包络和低频频谱包络的差值，其中，高频频谱包络和低频频谱包络均为对数域的频谱包络；

58、基于差值对初始高频频谱进行调整，得到目标高频频谱。

59、第二方面的一种可选实施例中，高频频谱确定模块在基于低频频谱，生成初始高频频谱时，具体用于：

60、对低频频谱中高频段部分的频谱进行复制。

61、第二方面的一种可选实施例中，高频频谱包络包括第二数量的第一子频谱包络，初始高频频谱包括第二数量的子频谱，其中，每个第一子频谱包络是基于初始高频频谱中对应的子频谱确定的；

62、高频频谱确定模块在确定高频频谱包络和低频频谱包络的差值，基于差值对初始高频频谱进行调整，得到目标高频频谱时，具体用于：

63、确定每个第一子频谱包络与低频频谱包络中对应的频谱包络的差值；

64、基于每个第一子频谱包络所对应的差值，对对应的初始子频谱进行调整，得到第二数量的调整后的子频谱；

65、基于第二数量的调整后的子频谱，得到目标高频频谱。

66、第二方面的一种可选实施例中，相关性参数还包括相对平坦度信息，相对平坦度信息表征了目标宽频频谱的高频部分的频谱平坦度与低频部分的频谱平坦度的相关性；

67、高频频谱确定模块在确定高频频谱包络和低频频谱包络的差值时，具体用于：

68、基于相对平坦度信息以及低频频谱的频谱能量，确定高频频谱包络的增益调整值；

69、基于增益调整值对高频频谱包络进行调整，得到调整后的高频频谱包络；

70、确定调整后的高频频谱包络和低频频谱包络的差值。

71、第二方面的一种可选实施例中，相对平坦度信息包括对应于高频部分的至少两个子带区域的相对平坦度信息，一个子带区域所对应的相对平坦度信息，表征了高频部分的一个子带区域的频谱平坦度与低频部分的高频频段的频谱平坦度的相关性；

72、高频频谱确定模块在基于相对平坦度信息以及低频频谱的频谱能量，确定高频频谱包络的增益调整值时，具体用于：

73、基于每个子带区域所对应的相对平坦度信息、以及低频频谱中每个子带区域所对应的频谱能量，确定高频频谱包络中每个子带区域所对应的频谱包络部分的增益调整值；

74、高频频谱确定模块在基于增益调整值对高频频谱包络进行调整时，具体用于：

75、基于每个子带区域所对应的频谱包络部分的增益调整值，对高频频谱包络中相应的频谱包络部分进行调整。

76、第二方面的一种可选实施例中，若高频频谱包络包括第二数量的第一子频谱包络，高频频谱确定模块在基于每个子带区域所对应的相对平坦度信息，以及低频频谱中每个子带区域对应的频谱能量，确定高频频谱包络中每个子带区域所对应的频谱包络部分的增益调整值时，具体用于：

77、对于每一个第一子频谱包络，根据低频频谱包络中与第一子频谱包络对应的频谱包络所对应的频谱能量、所对应的子带区域所对应的相对平坦度信息、所对应的子带区域对应的频谱能量，确定第一子频谱包络的增益调整值；

78、高频频谱确定模块在基于每个子带区域所对应的频谱包络部分的增益调整值，对高频频谱包络中相应的频谱包络部分进行调整时，具体用于：

79、根据每个子带区域所对应的第一子频谱包络的增益调整值，对高频频谱包络中相应的第一子频谱包络进行调整。

80、第二方面的一种可选实施例中，若第一窄带信号包括至少两路关联的信号，该装置还包括：

81、窄带信号确定模块，用于将至少两路关联的信号进行融合，得到第一窄带信号；或者，将至少两路关联的信号中的每一路信号分别作为第一窄带信号。

82、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，电子设备包括处理器和存储器；存储器中存储有可读指令，可读指令由处理器加载并执行时，实现如上述第一方面或第一方面中的任一可选实施例中所示的方法。

83、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有可读指令，可读指令由处理器加载并执行时，实现如上述第一方面或第一方面中的任一可选实施例中所示的方法。

84、本发明实施例所提供的频带扩展方案，可以对第一窄带信号进行低通滤波，消除第一窄带信号中的混叠信号，使得第二窄带信号中不包含混叠信号，则基于第二窄带信号的低频频谱得到的宽带信号可以不受混叠信号的影响，使得得到的宽带信号的质量更好。因此，基于本发明实施例的频带扩展方案，可以得到音色洪亮、音量较大的信号，使得用户有更好的听觉体验。