使用经缩放的高频带激励对音频信号进行带宽扩展的方法、设备、装置、计算机可读媒体制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种方法，其包含基于音频信号的低频带激励信号确定第一经建模高频带信号，其中所述音频信号包含高频带部分和低频带部分。所述方法还包含基于所述第一经建模高频带信号的子帧的能量和所述音频信号的所述高频带部分的对应子帧的能量确定缩放因数。所述方法包含：将所述缩放因数应用于经建模高频带激励信号以确定经缩放的高频带激励信号；以及基于所述经缩放的高频带激励信号确定第二经建模高频带信号。所述方法包含基于所述第二经建模高频带信号和所述音频信号的所述高频带部分确定增益参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉参考本申请案要求2013年10月14日申请的名为“SYSTEMSANDMETHODSOFENERGY-SCALEDSIGNALPROCESSING(能量经缩放的信号处理的系统和方法)”的美国临时专利申请案第61/890,812号和2014年10月13日申请的名为“SYSTEMSANDMETHODSOFENERGY-SCALEDSIGNALPROCESSING(能量经缩放的信号处理的系统和方法)”的美国非临时专利申请案第14/512,892号的优先权，上述申请案的内容以全文引用的方式并入。
本专利技术大体上涉及信号处理。
技术介绍
技术的进步已经产生了更小且更强大的计算装置。举例来说，当前存在多种便携式个人计算装置，包含无线计算装置，例如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)和寻呼装置，其体积小、重量轻且易于由用户携带。更具体来说，例如蜂窝电话和因特网协议(IP)电话等便携式无线电话可经由无线网络传送话音和数据包。此外，许多此类无线电话包含并入其中的其它类型装置。举例来说，无线电话还可包含数字静态摄像机、数码摄像机、数字记录器，及音频文件播放器。在传统电话系统(例如，公共交换电话网络(PSTN))中，信号带宽限于300Hz到3.4kHz的频率范围。在例如蜂窝电话和因特网话音协议(VoIP)的宽带(WB)应用中，信号带宽可横跨50Hz到7kHz的频率范围。超宽带(SWB)译码技术支持扩展到16kHz左右的>带宽。将信号带宽从3.4kHz的窄带电话扩展到16kHz的SWB电话可改善可懂度和自然性。SWB译码技术通常涉及编码及发射信号的较低频率部分(例如，50Hz到7kHz，也被称为“低频带”)。举例来说，可使用滤波器参数及/或低频带激励信号表示低频带。然而，为了改善译码效率，可使用信号建模技术来编码信号的较高频率部分(例如，7kHz到16kHz，也被称为“高频带”)以预测高频带。在一些实施方案中，可将与高频带相关联的数据提供到接收器以辅助预测。此数据可被称为“旁侧信息”，且可包含增益信息、线谱频率(LSF，也被称为线谱对(LSP))等。所述增益信息可包含基于高频带信号和经建模高频带信号两者的子框架能量确定的增益形状信息。归因于原始高频带信号相对于经建模高频带信号的差异，所述增益形状信息可具有较宽动态范围(例如，大摆幅)。较宽动态范围可降低用于编码/发射增益形状信息的编码器的效率。
技术实现思路
揭示执行音频信号编码的系统和方法。在特定实施例中，将音频信号编码成包含低频带位流(表示音频信号的低频带部分)和高频带旁侧信息(表示音频信号的高频带部分)的位流或数据流。可使用音频信号的低频带部分产生高频带旁侧信息。举例来说，可扩展低频带激励信号以产生高频带激励信号。高频带激励信号可用于产生(例如，合成)第一经建模高频带信号。高频带信号与经建模高频带信号之间的能量差可用于确定缩放因数(例如，第一组一或多个缩放因数)。缩放因数(或基于第一组缩放因数确定的第二组缩放因数)可应用于高频带激励信号以产生(例如，合成)第二经建模高频带信号。第二经建模高频带信号可用于确定高频带旁侧信息。由于第二经建模高频带信号经缩放以弥补相对于高频带信号的能量差，因此基于第二经建模高频带信号的高频带旁侧信息可相对于未经缩放以弥补能量差而确定的高频带旁侧信息具有缩减的动态范围。在特定实施例中，方法包含基于音频信号的低频带激励信号确定第一经建模高频带信号。所述音频信号包含高频带部分和低频带部分。所述方法还包含基于所述第一经建模高频带信号的子帧的能量和所述音频信号的所述高频带部分的对应子帧的能量确定缩放因数。所述方法包含：将所述缩放因数应用于经建模高频带激励信号以确定经缩放的高频带激励信号；以及基于所述经缩放的高频带激励信号确定第二经建模高频带信号。所述方法还包含基于所述第二经建模高频带信号和所述音频信号的所述高频带部分确定增益信息。在另一特定实施例中，设备包含第一合成滤波器，其经配置以基于音频信号的低频带激励信号确定第一经建模高频带信号，其中所述音频信号包含高频带部分和低频带部分。所述设备还包含缩放模块，其经配置以基于所述第一经建模高频带信号的子帧的能量和所述音频信号的所述高频带部分的对应子帧的能量确定缩放因数，以及将所述缩放因数应用于经建模高频带激励信号以确定经缩放的高频带激励信号。所述设备还包含第二合成滤波器，其经配置以基于经缩放的高频带激励信号确定第二经建模高频带信号。所述设备还包含增益估计器，其经配置以基于所述第二经建模高频带信号和所述音频信号的所述高频带部分确定增益信息。在另一特定实施例中，装置包含用于基于音频信号的低频带激励信号确定第一经建模高频带信号的装置，其中所述音频信号包含高频带部分和低频带部分。所述装置还包含用于基于所述第一经建模高频带信号的子帧的能量和所述音频信号的所述高频带部分的对应子帧的能量确定缩放因数的装置。所述装置还包含用于将所述缩放因数应用于经建模高频带激励信号以确定经缩放的高频带激励信号的装置。所述装置还包含用于基于所述经缩放的高频带激励信号确定第二经建模高频带信号的装置。所述装置还包含用于基于所述第二经建模高频带信号和所述音频信号的所述高频带部分确定增益信息的装置。在另一特定实施例中，非暂时性计算机可读媒体包含指令，所述指令在由计算机执行时引起所述计算机执行包含基于音频信号的低频带激励信号确定第一经建模高频带信号的操作，其中所述音频信号包含高频带部分和低频带部分。所述操作还包含基于所述第一经建模高频带信号的子帧的能量和所述音频信号的所述高频带部分的对应子帧的能量确定缩放因数。所述操作还包含将所述缩放因数应用于经建模高频带激励信号以确定经缩放的高频带激励信号。所述操作还包含基于所述经缩放的高频带激励信号确定第二经建模高频带信号。所述操作还包含基于所述第二经建模高频带信号和所述音频信号的所述高频带部分确定增益参数。由所揭示实施例中的至少一者提供的特定优势包含通过缩放用于计算增益信息的经建模高频带激励信号来缩减提供到编码器的增益信息的动态范围。举例来说，可基于经建模高频带信号的子帧和音频信号的高频带部分的对应子帧的能量来缩放经建模高频带激励信号。以此方式缩放经建模高频带激励信号可捕获子帧之间的时间特性的变化且降低增益形状信息对音频信号的高频带部分的时间改变的依赖性。在检视整个申请案后，本专利技术的其它方面、优势和特征将变得显而易见，申请案包含以下部分：附图说明、具体实施方式和权本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：基于音频信号的低频带激励信号确定第一经建模高频带信号，所述音频信号包含高频带部分和低频带部分；基于所述第一经建模高频带信号的子帧的能量和所述音频信号的所述高频带部分的对应子帧的能量确定第一组一或多个缩放因数；将基于所述第一组一或多个缩放因数中的至少一者的第二组一或多个缩放因数应用于经建模高频带激励信号以确定经缩放的高频带激励信号；基于所述经缩放的高频带激励信号确定第二经建模高频带信号；以及基于所述第二经建模高频带信号和所述音频信号的所述高频带部分确定增益参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.14 US 61/890,812;2014.10.13 US 14/512,8921.一种方法，其包括：
基于音频信号的低频带激励信号确定第一经建模高频带信号，所述音频信号包含
高频带部分和低频带部分；
基于所述第一经建模高频带信号的子帧的能量和所述音频信号的所述高频带部
分的对应子帧的能量确定第一组一或多个缩放因数；
将基于所述第一组一或多个缩放因数中的至少一者的第二组一或多个缩放因数
应用于经建模高频带激励信号以确定经缩放的高频带激励信号；
基于所述经缩放的高频带激励信号确定第二经建模高频带信号；以及
基于所述第二经建模高频带信号和所述音频信号的所述高频带部分确定增益参
数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过将合成滤波器应用在所述经建模高频带激励
信号的特定子帧上而确定所述第一经建模高频带信号的特定子帧。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述合成滤波器使用对应于所述经建模高频带激
励信号的所述特定子帧的滤波器参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在将所述合成滤波器应用在所述经建模高频带激
励信号的所述特定子帧上之前将滤波器记忆或滤波器状态重置为零。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述滤波器参数不包含与在所述经建模高频带激
励信号的所述特定子帧之前的子帧相关的信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中通过将合成滤波器应用在对应于所述第二经建模
高频带信号的特定子帧的所述经缩放的高频带激励信号的特定子帧上而确定所述
第二经建模高频带信号的所述特定子帧。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述合成滤波器使用滤波器记忆或基于所述经缩
放的高频带激励信号的所述特定子帧和一或多个以前子帧更新滤波器状态。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在将所述合成滤波器应用在所述经缩放的高频带
激励信号的所述特定子帧上之前未将所述滤波器记忆或所述滤波器状态重置为零
且所述滤波器记忆或所述滤波器状态从前一帧或子帧延续下去。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括估计基于全极合成滤波器而合成的所述
第一经建模高频带信号的所述子帧中的一或多者的所述能量，其中所述全极合成滤
波器具有基于与当前帧相关联的一或多个线谱对的加权和以及与以前帧相关联的
一或多个线谱对的加权和而内插的滤波器系数。
10.根据权利要求1所述的方法，其中针对特定子帧确定缩放因数包括：
确定所述音频信号的所述高频带部分的所述特定子帧的能量；
确定所述第一经建模高频带信号的对应子帧的能量；
将所述音频信号的所述高频带部分的所述特定子帧的所述能量除以所述第一经
建模高频带信号的所述对应子帧的所述能量；以及
量化且发射所述缩放因数。
11.根据权利要求10所述的方法，其中遍及每一子帧或遍及构成多个子帧的每一帧确
定所述第一组一或多个缩放因数。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述增益参数包含增益形状和增益帧。
13.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括通过将经变换的低频带激励信号与经整
形的噪声信号组合而确定所述经建模高频带激励信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括基于所述音频信号的所述低频带部分
的线性预测译码确定所述低频带激励信号。
15.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括确定高频带旁侧信息，所述高频带旁侧
信息包含表示高频带线谱对的数据、表示所述增益参数的数据、表示缩放因数的数
据，或其组合。
16.一种设备，其包括：
第一合成滤波器，其经配置以基于音频信号的低频带激励信号确定第一经建模高
频带信号，所述音频信号包含高频带部分和低频带部分；
缩放模块，其经配置以基于所述第一经建模高频带信号的子帧的能量和所述音频
信号的所述高频带部分的对应子帧的能量确定缩放因数，以及将所述缩放因数应用
于经建模高频带激励信号以确定经缩放的高频带激励信号；
第二合成滤波器，其经配置以基于所述经缩放的高频带激励信号确定第二经建模
高频带信号；以及
增益估计器，其经配置以基于所述第二经建模高频带信号和所述音频信号的所述
高频带部分确定增益参数。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述第一合成滤波器通过将合成滤波器应用在
所述经建模高频带激励信号的特定子帧上而确定所述第一经建模高频带信号的特
定子帧，其中所述合成滤波器使用对应于所述经建模高频带激励信号的所述特定子
帧的滤波器参数，且其中在将所述合成滤波器应用在所述经建模高频带激励信号的
所述特定子帧上之前将滤波器记忆或滤波器状态重置为零。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述滤波器参数不包含与在所述经建模高频带
激励信号的所述特定子帧之前的子帧相关的信息。
19.根据权利要求16所述的设备，其中所述第二合成滤波器通过将合成滤波器应用在
对应于所述第二经...

【专利技术属性】
技术研发人员：芬卡特拉曼·S·阿提，文卡特什·克里希南，斯特凡那·皮埃尔·维莱特，维韦克·拉金德朗，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US