阳151] W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种带宽扩展编码方法，其特征在于，包括如下步骤： 51、 对输入的单声道音频信号进行自适应多分辨率滤波和自适应时频栅格构造，获得 最佳的时频栅格信息，具体包括： 511、 基于对输入单声道音频信号的瞬态性分析进行频率分辨率选择，对输入单声道音 频信号进行自适应多分辨滤波，获得最佳的时频滤波信号； 512、 对滤波输出的每个子带信号进行瞬态检测和定位，依据每个子带信号的瞬态性分 析并考虑设定的高频带编码码率以及人耳临界频带特性，进行频率方向和时间方向的自适 应栅格构造，获得当前码率下的最佳时频栅格； 52、 以所述最佳的时频栅格为单位，进行高频细节编码，具体包括： 521、 对步骤S11中滤波输出的每个子带信号进行复数线性预测分析滤波，得到各子带 的残差信号，求得预测系数，并依次完成所有高频子带残差信号与低频子带残差信号的对 应关系，输出子带残差拷贝参数； 522、 量化编码预测系数； 53、 以所述最佳的时频栅格为单位，对步骤S11中滤波输出的每个子带信号进行高频 包络烟编码； 54、 复用编码参数，输出带宽扩展编码码流，所述编码参数包括多分辨率滤波选择参 数、时频栅格参数、子带残差拷贝参数、预测系数和高频子带包络参数。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S11进一步包括： 对瞬态信号，选择粗的频率分辨率和高的时间分辨率来进行滤波； 对稳态型号，选择细的频率分辨率和低的时间分辨率来进行滤波； 对其它音频信号，自适应选择中间的频率分辨率和中间的时间分辨率来进行滤波。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S12中频率方向的自适应栅格构 造进一步包括：依据输入单声道音频信号中高频带部分的频率特性选择不同的栅格构造， 具体为： 对一般音频信号，频率栅格随高频带部分的频率升高逐步降低频率分辨率，使得频率 栅格与人耳临界频带一致； 对高频带部分中包含音频信号，在考虑临界频带的前提下，与所述一般音频信号的情 况相比适当增加栅格的频率分辨率； 所述步骤S12中时间方向的自适应栅格构造进一步包括：依据输入单声道音频信号中 一个或多个瞬态信号发生的位置以及每个子带信号的瞬态特性，在时间方向构造成多个时 域区间，每个区间代表一个栅格。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S21中依次完成所有高频子带残 差信号与低频子带残差信号的对应关系，输出子带残差拷贝参数，进一步包括： 分析每个高频子带的残差信号，从低频子带残差信号中选择最佳的一个低频子带，并 将以此得到的所有低频子带的子带号编码输出。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S21中依次完成所有高频子带残 差信号与低频子带残差信号的对应关系，输出子带残差拷贝参数，进一步包括： 对连续一组高频子带残差信号，从低频子带残差信号中选择最佳的一组连续的低频子 带，并将以此得到的多组低频子带的起始和终止子带号编码输出。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S21进一步包括： 5211、 对高频子带信号使用哈明窗进行重叠加窗处理； 5212、 对重叠加窗处理后的高频子带信号进行线性预测滤波，得到高频子带残差信 号； 5213、 在使得残差信号的均方误差最小的准则下，通过莱文森-杜宾算法求解预测系 数。7. -种带宽扩展解码方法，其特征在于，包括如下步骤： 51、 对输入的带宽扩展编码码流解复用，获得编码参数，所述编码参数包括多分辨率滤 波选择参数、时频栅格参数、子带残差拷贝参数、预测系数和高频子带包络参数； 52、 基于时频栅格对高频子带包络参数进行熵解码，获得高频子带包络信号； 53、 对解码得到的低频信号进行复正交滤波器组分析滤波，获得低频子带信号； 54、 基于时频栅格，根据所述低频子带信号和子带残差拷贝参数、预测系数进行高频细 节解码，具体包括： 541、 对低频子带信号进行复线性预测分析滤波，获得低频子带残差信号； 542、 逆量化解码预测系数； 543、 根据子带残差拷贝参数，将低频子带残差信号复制到高频子带残差信号，然后依 据预测系数进行高频子带的线性预测合成滤波，得到高频子带细节信号； 55、 以时频栅格为单位，应用高频子带包络信号调整高频子带细节信号，获得高频子带 信号； 56、 依据多分辨率滤波选择参数，对所述高频子带信号和低频子带信号进行与编码端 相对应的多分辨率合成，输出全频带的单声道音频信号。8. -种带宽扩展编码装置，其特征在于，包括： 自适应多分辨滤波及时频栅格构造模块，用于对输入的单声道音频信号进行自适应多 分辨率滤波和自适应时频栅格构造，获得最佳的时频栅格信息，具体包括： 自适应多分辨滤波子模块，用于基于对输入单声道音频信号的瞬态性分析进行频率分 辨率选择，对输入单声道音频信号进行自适应多分辨滤波，获得最佳的时频滤波信号； 时频栅格构造子模块，用于对滤波输出的每个子带信号进行瞬态检测和定位，依据每 个子带信号的瞬态性分析并考虑设定的高频带编码码率以及人耳临界频带特性，进行频率 方向和时间方向的自适应栅格构造，获得当前码率下的最佳时频栅格； 高频细节编码模块，用于以所述最佳的时频栅格为单位，进行高频细节编码，具体包 括： 复线性预测分析子模块，用于对步骤S11中滤波输出的每个子带信号进行复数线性预 测分析滤波，得到各子带的残差信号，求得预测系数，并依次完成所有高频子带残差信号与 低频子带残差信号的对应关系，输出子带残差拷贝参数； 量化编码子模块，用于量化编码预测系数； 高频包络编码模块，用于以所述最佳的时频栅格为单位，对步骤S11中滤波输出的每 个子带信号进行高频包络熵编码； 参数复用模块，用于复用编码参数，输出带宽扩展编码码流，所述编码参数包括多分辨 率滤波选择参数、时频栅格参数、子带残差拷贝参数、预测系数和高频子带包络参数。9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述时频栅格构造子模块进行频率方向 的自适应栅格构造进一步包括：依据输入单声道音频信号中高频带部分的频率特性选择不 同的栅格构造，具体为： 对一般音频信号，频率栅格随高频带部分的频率升高逐步降低频率分辨率，使得频率 栅格与人耳临界频带一致； 对高频带部分中包含音频信号，在考虑临界频带的前提下，与所述一般音频信号的情 况相比适当增加栅格的频率分辨率； 所述时频栅格构造子模块进行时间方向的自适应栅格构造进一步包括：依据输入单声 道音频信号中一个或多个瞬态信号发生的位置以及每个子带信号的瞬态特性，在时间方向 构造成多个时域区间，每个区间代表一个栅格。10. -种带宽扩展解码装置，其特征在于，包括： 参数解复用模块，用于对输入的带宽扩展编码码流解复用，获得编码参数，所述编码参 数包括多分辨率滤波选择参数、时频栅格参数、子带残差拷贝参数、预测系数和高频子带包 络参数； 高频包络解码模块，用于基于时频栅格对高频子带包络参数进行熵解码，获得高频子 带包络信号； 复正交滤波分析模块，用于对解码得到的低频信号进行复正交滤波器组分析滤波，获 得低频子带信号； 高频细节解码模块，用于基于时频栅格，根据所述低频子带信号和子带残差拷贝参数、 预测系数进行高频细节解码，具体包括： 复线性预测分析子模块，用于对低频子带信号进行复线性预测分析滤波，获得低频子 带残差信号； 逆量化子模块，用于逆量化解码预测系数； 高频合成子模块，用于根据子带残差拷贝参数，将低频子带残差信号复制到高频子 带残差信号，然后依据预测系数进行高频子带的线性预测合成滤波，得到高频子带细节信 号； 高频调整模块，用于以时频栅格为单位，应用高频子带包络信号调整高频子带细节信 号，获得高频子带信号； 自适应多分辨率合成滤波模块，用于依据多分辨率滤波选择参数，对所述高频子带信 号和低频子带信号进行与编码端相对应的多分辨率合成，输出全频带的单声道音频信号。
【专利摘要】本发明涉及一种带宽扩展编码和解码方法以及装置，组合了自适应多分辨率滤波和自适应时频栅格构造以及复数线性预测编码高频细节生成两个关键技术，可明显提高数字音频信号的高频部分编码效率和高频部分信号的声音质量，而数字音频信号的低频部分仍可采用传统的感觉音频编码(如DRA)，从而实现了一种在低码率和中等码率下均具有较高主观声音质量的编码技术。另一方面，本发明是在当前DRA等高质量感觉编码算法基础上添加的增强工具，这样也可保证与传统的感觉编码DRA等算法向下兼容。基于本发明所实现的数字音频编解码器可用于卫星HDTV的伴音处理及高质量音频广播等领域。
【IPC分类】G10L19/032
【公开号】CN105280190
【申请号】CN201510591602
【发明人】闫建新, 王磊
【申请人】深圳广晟信源技术有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年9月16日