CN101393743A

CN101393743A - 一种可配置参数的立体声编码装置及其编码方法

Info

Publication number: CN101393743A
Application number: CNA2007101522263A
Authority: CN
Inventors: 钟毅睿
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-03-25

Abstract

本发明公开了一种可配置参数的立体声编码装置，预处理模块用于将立体声音频信号转换为和差声道信号，并进行线性滤波预测分析，得到和声道残差信号和差声道残差信号；信号估计模块用于通过利用和声道的残差估计差声道的残差，得到差声道残差的估计信号；系数提取模块用于进行时频变换，将时频变换后得到的频域系数进行低频和高频提取；增益计算模块用于得到原始的左右声道高频成份与估计的左右声道高频成份，进而得左右声道的增益系数；数据编码模块用于进行量化编码并形成编码数据流。本发明还公开了一种可配置参数的立体声编码方法。本发明既能保持编码质量，又能降低编码复杂度。

Description

一种可配置参数的立体声编码装置及其编码方法

技术领域

本发明涉及一种立体声编码技术，具体说，涉及一种可配置参数的立体声编码装置及其编码方法。

背景技术

在典型的立体声编码方法中，例如AMR-WB+编码器，采用了参数立体声编码(parameter stereo coding)技术。该参数立体声编码(parameter stereocoding)技术首先对差声道信号进行滤波，将低频部分和高频部分分离开来，然后对低频部分和高频部分分别进行处理。其中对低频部分进行变换编码，而对高频部分则利用和声道残差的高频去估计重构差声道残差的高频。

由于AMR-WB+的参数立体声采用固定的滤波器对低频部分和高频部分进行处理，所以其结构就受到了限制；而且由于在时域进行重采样，导致低频部分和高频部分出现多种延迟，使得编解码结构变得非常复杂，阻碍了新的技术提案对其进行改进和扩展。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种可配置参数的立体声编码装置，既能保持编码质量，又能降低编码复杂度。

技术方案如下：

一种可配置参数的立体声编码装置，包括：预处理模块、信号估计模块、系数提取模块、增益计算模块和数据编码模块，其中，

预处理模块，接收立体声音频信号，用于将所述立体声音频信号转换为和差声道信号，并进行线性滤波预测分析，得到和声道残差信号和差声道残差信号，将所述和声道残差信号和差声道残差信号发送到所述信号估计模块和系数提取模块；

信号估计模块，接收所述和声道残差信号和差声道残差信号，用于通过利用和声道的残差估计差声道的残差，得到差声道残差的估计信号，将所述差声道残差的估计信号发送到所述系数提取模块；

系数提取模块，接收所述和声道残差信号、差声道残差信号和差声道残差信号的估计信号，用于进行时频变换，将时频变换后得到的频域系数进行低频和高频提取，将得到的和声道残差的高频系数、差声道残差高频系数发送到所述增益计算模块，将得到的差声道残差低频系数发送到所述数据编码模块；

增益计算模块，接收所述和声道残差的高频系数、差声道残差高频系数和估计的差声道残差高频系数，用于得到原始的左右声道高频成份与估计的左右声道高频成份，进而得左右声道的增益系数，将所述增益系数发送到所述数据编码模块；

数据编码模块，接收所述差声道残差低频系数和增益系数，用于进行量化编码并形成编码数据流。

优选的，所述系数提取模块包括：第一系数提取模块、第二系数提取模块和第三系数提取模块，其中，

第一系数提取模块，接收和声道残差信号，用于得到和声道残差的高频系数，将所述和声道残差的高频系数发送到所述增益计算模块；

第二系数提取模块，接收差声道残差信号的估计信号，用于得到差声道残差高频系数，将所述差声道残差高频系数发送到增益计算模块；

第三系数提取模块，接收差声道残差信号，用于得到估计的差声道残差高频系数和差声道残差低频系数，将所述差声道残差高频系数发送到所述增益计算模块，将所述差声道残差低频系数发送到所述数据编码模块。

优选的，所述信号估计模块利用信号估计器来得到差声道残差的估计信号。

优选的，所述数据编码模块用于对维纳滤波系数、增益系数、差声道残差低频系数进行量化编码，同信号类型标志一起打包形成编码数据流。

本发明所解决的另一个技术问题是提供一种可配置参数的立体声编码方法，既能保持编码质量，又能降低编码复杂度。

技术方案如下：

一种可配置参数的立体声编码方法，步骤包括：

(1)预处理模块接收立体声音频信号，将所述立体声音频信号转换为和差声道信号，并进行线性滤波预测分析，得到和声道残差信号和差声道残差信号，将所述和声道残差信号和差声道残差信号发送到所述信号估计模块和系数提取模块；

(2)信号估计模块接收所述和声道残差信号和差声道残差信号，利用和声道的残差估计差声道的残差，得到差声道残差的估计信号，将所述差声道残差的估计信号发送到所述系数提取模块；

(3)系数提取模块接收所述和声道残差信号、差声道残差信号和差声道残差信号的估计信号，进行时频变换，将时频变换后得到的频域系数进行低频和高频提取，将得到的和声道残差的高频系数、差声道残差高频系数发送到增益计算模块，将得到的差声道残差低频系数发送到所述数据编码模块；

(4)增益计算模块接收所述和声道残差的高频系数、差声道残差高频系数和估计的差声道残差高频系数，得到原始的左右声道高频成份与估计的左右声道高频成份，进而得左右声道的增益系数，将所述增益系数发送到所述数据编码模块；

(5)数据编码模块接收所述差声道残差低频系数和增益系数，进行量化编码并形成编码数据流。

进一步，步骤(3)包括：

(31)第一系数提取模块接收和声道残差信号，得到和声道残差的高频系数，将所述和声道残差的高频系数发送到所述增益计算模块；

(32)第二系数提取模块接收差声道残差信号的估计信号，得到差声道残差高频系数，将所述差声道残差高频系数发送到增益计算模块；

(33)第三系数提取模块接收差声道残差信号，得到估计的差声道残差高频系数和差声道残差低频系数，将所述差声道残差高频系数发送到所述增益计算模块，将所述差声道残差低频系数发送到所述数据编码模块。

进一步，步骤(5)中，所述数据编码模块对维纳滤波系数、增益系数、差声道残差低频系数进行量化编码，同信号类型标志一起打包形成编码数据流并发送。

本发明在相同的编码比特率条件下，既能保持编码质量，又能降低编码复杂度，并提供了低频带宽随编码速率灵活配置的功能。

与传统的编码器框架相比，它有如下优势：

(1)提供一致的编解码框架以解决AMR-WB+由于在时域重采样而使编解码结构过于复杂的问题。

(2)对于采用精确编码的低频带宽可以根据编码比特率进行灵活控制，同时保持编解码器框架的一致性。比如，当可用的编码比特率较高时，可以扩大低频的范围，反之则降低低频的范围。

(3)高频部分进行增益控制是在频域中进行的，所以提高了频率分辨率。

附图说明

图1是可配置参数的立体声编码装置的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的优选实施例作详细描述。

参照图1所示，对可配置参数的立体声编码装置作详细描述。

可配置参数的立体声编码装置包括预处理模块11、信号估计模块12、系数提取模块13、增益计算模块14和数据编码模块15。

预处理模块11的输入数据为立体声音频信号，例如左右声道信号。在预处理模块11中，将立体声音频信号转换为和差声道信号，并进行线性滤波预测分析，得到和声道残差信号(残差信号1)以及差声道残差信号(残差信号2)，将声道残差信号(残差信号1)发送到系数提取模块1，将差声道残差信号(残差信号2)发送到系数提取模块3。

信号估计模块12接收和声道残差信号(残差信号1)和差声道残差信号(残差信号2)，通过某一类信号估计器(例如维纳滤波器)利用和声道的残差去估计差声道的残差，得到差声道残差的估计信号，将该差声道残差的估计信号发送到系数提取模块13。

系数提取模块13根据不同的信号类型对和声道残差信号、差声道残差信号以及差声道残差信号的估计信号进行时频变换，将时频变换后得到的频域系数进行低、高频提取。系数提取模块13包括系数提取模块131(第一系数提取模块)、系数提取模块132(第二系数提取模块)和系数提取模块3(第三系数提取模块)，其中系数提取模块131利用残差信号1得到和声道残差的高频系数，将该和声道残差的高频系数发送到增益计算模块14；系数提取模块132利用差声道残差信号的估计信号得到差声道残差高频系数，将该差声道残差高频系数发送到增益计算模块14；系数提取模块133利用残差信号2得到估计的差声道残差高频系数以及差声道残差低频系数，将差声道残差高频系数发送到增益计算模块14，差声道残差低频系数发送到数据编码模块15进行量化编码。

对残差信号进行时频变换，得到的频域系数按照公式(1)进行低、高频提取，公式如下：

E_{S} (k) = \{\begin{matrix} E_{SL} (k), & 0 \leq k < L \\ E_{SH} (k), & L \leq k < M \end{matrix} - - - (1)

其中：

E_S(k)代表差声道残差的频域系数；

E_SL(k)代表差声道残差的低频系数；

E_SH(k)代表差声道残差的高频系数；

L为编码低频的截止频率，L可以在一确定频率(比如2kHz)下根据编码比特率上下浮动，例如当编码比特率较高时，L可以大一些；当编码比特率较低时，L可以小一些。M为时频变换的长度。

同样，对和声道残差频域系数和估计的差声道残差频域系数进行高频提取得到E_MH(k)和

增益计算模块14接收和声道残差的高频系数、差声道残差高频系数和估计的差声道残差高频系数，得到原始的左右声道高频成份与估计的左右声道高频成份，进一步求得左声道的增益系数(g_L)和右声道的增益系数(g_R)。

利用和声道残差的高频系数E_MH(k)、差声道残差高频系数E_SH(k)和估计的差声道残差高频系数得到原始的左声道高频成份E_LH(k)、右声道高频成份E_RH(k)、估计的左声道高频成份和估计的右声道高频成份

其中L≤k<M，L和M与公式(1)相同，然后按公式(2)求得左右声道的增益系数。

公式(2)如下：

g_{L} [b] = {10 \log}_{10} \frac{Σ_{k = k_{b}}^{k_{b + 1} - 1} E_{LH} (k) {E *}_{LH} (k)}{Σ_{k = k_{b}}^{k_{b + 1} - 1} {\tilde{E}}_{LH} (k) \tilde{E} *_{LH} (k)}

(2)

g_{R} [b] = {10 \log}_{10} \frac{Σ_{k = k_{b}}^{k_{b + 1} - 1} E_{RH} (k) {E *}_{RH} (k)}{Σ_{k = k_{b}}^{k_{b + 1} - 1} {\tilde{E}}_{RH} (k) {\tilde{E} *}_{RH} (k)}

其中：^*代表着复数共轭，k_b为子带b的起始谱线。整个高频成份可以划分成多个子带，每个子带有两个增益控制系数。

数据编码模块15对维纳滤波系数、增益系数(g_L和g_R)、差声道残差低频系数进行量化编码，同信号类型标志等参数一起打包形成编码数据流发送。其中对差声道残差低频系数采用AMR-WB+中的Split multi-rate latticeVQ编码方案，对其进行精确编码。

Claims

1、一种可配置参数的立体声编码装置，其特征在于，包括：预处理模块、信号估计模块、系数提取模块、增益计算模块和数据编码模块，其中，

2、根据权利要求1所述的可配置参数的立体声编码装置，其特征在于，所述系数提取模块包括：第一系数提取模块、第二系数提取模块和第三系数提取模块，其中，

3、根据权利要求1所述的可配置参数的立体声编码装置，其特征在于，所述信号估计模块利用信号估计器来得到差声道残差的估计信号。

4、根据权利要求1所述的可配置参数的立体声编码装置，其特征在于，所述数据编码模块用于对维纳滤波系数、增益系数、差声道残差低频系数进行量化编码，同信号类型标志一起打包形成编码数据流。

5、一种可配置参数的立体声编码方法，步骤包括：

6、根据权利要求5所述的可配置参数的立体声编码方法，其特征在于，步骤(3)包括：

7、根据权利要求5所述的可配置参数的立体声编码方法，其特征在于，步骤(5)中，所述数据编码模块对维纳滤波系数、增益系数、差声道残差低频系数进行量化编码，同信号类型标志一起打包形成编码数据流并发送。