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CN109416913B - 自适应音频编解码系统、方法、装置及介质 - Google Patents

自适应音频编解码系统、方法、装置及介质 Download PDF

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CN109416913B CN201780040686.9A CN201780040686A CN109416913B CN 109416913 B CN109416913 B CN 109416913B CN 201780040686 A CN201780040686 A CN 201780040686A CN 109416913 B CN109416913 B CN 109416913B
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Abstract

一种编码器，其包括用于对输入音频信号进行滤波的低通滤波器。该低通滤波器具有固定的滤波系数。该编码器基于差异信号生成经量化信号。该编码器包括自适应量化器和解码器，以生成反馈信号。该解码器具有逆量化器和预测器。该预测器具有固定的控制参数，该控制参数基于该低通滤波器的频率响应。该预测器可以包括具有固定的滤波系数的有限脉冲响应滤波器。该解码器可以包括耦合在该低通滤波器和该编码器之间的自适应噪声整形滤波器。该自适应噪声整形滤波器对在对应于该低通滤波器的频谱的频谱内的信号进行整平。

Description

自适应音频编解码系统、方法、装置及介质
相关申请的交叉引用
本专利申请要求美国专利申请第15/151,109号、美国专利申请第15/151,200号、美国专利申请第15/151,211号以及美国专利申请第15/151,220号的优先权，并将这些美国专利申请通过引用并入本文，所有这些美国专利申请的名称均为“自适应音频编解码系统、方法及产品”，并且均于2016年5月10日提交至美国专利商标局。
技术领域
本说明书涉及用于对音频信号进行编码和解码的系统、方法及产品。
背景技术
差分脉冲编码调制(DPCM)可用于降低音频信号的噪声电平或比特率。输入音频信号和预测信号之间的差可被量化，以生成能量被降低的输出经编码数据流。编码器的预测信号可以使用包括逆量化器和预测器电路的解码器来生成。考虑到输入信号的变化动态范围，自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)改变量化器(和逆量化器)的量化步长大小以提高效率。
发明内容
在一个实施例中，一种装置包括：低通滤波器，所述低通滤波器具有确定的滤波系数并且被配置成对输入信号进行滤波；编码器，所述编码器被配置成基于差异信号生成经量化信号并且包括：自适应量化器；以及解码器，所述解码器被配置成生成反馈信号并且具有逆量化器和预测器电路，所述预测器电路具有基于所述低通滤波器的频率响应的确定的控制参数。在一个实施例中，所述低通滤波器的所述确定的滤波系数是所述低通滤波器的固定滤波系数，所述预测器电路包括有限脉冲响应(FIR)滤波器，并且所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。在一个实施例中，所述装置包括：耦合在所述低通滤波器和所述编码器之间的自适应噪声整形滤波器，所述自适应噪声整形滤波器被配置成对在对应于所述低通滤波器的频谱的频谱内的信号进行整平。。在一个实施例中，所述自适应噪声整形滤波器被配置成不对高于所述低通滤波器的边缘频率的频率进行整平。。在一个实施例中，所述边缘频率是25kHz。在一个实施例中，所述自适应噪声整形滤波器生成指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的信号，指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的所述信号被包括在由所述编码器输出的比特流中。在一个实施例中，所述编码器包括编码器电路，所述编码器电路被配置成基于由所述自适应量化器生成的经量化信号字来生成码字。在一个实施例中，所述编码器电路被配置成响应于以下项中的至少一个来生成转义码；不与相应的编码码字相关联的经量化信号字；待编码信号的信号通道的结束；以及所述待编码信号的结束。在一个实施例中，所述编码器电路被配置成使用霍夫曼编码来生成所述码字。在一个实施例中，所述自适应量化器是可变速率量化器。在一个实施例中，由所述自适应量化器生成的所述经量化信号的步长和比特率是可变的。在一个实施例中，所述自适应量化器被配置成根据以下等式来控制步长：
dn+1＝βdn+m(cn/Lfactor)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。在一个实施例中，所述自适应量化器被配置成根据以下等式来控制步长：
dn+1＝max(βdn+m(cn/Lfactor),dmin)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，dmin是所述对数域中的阈值步长，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。
在一个实施例中，一种方法包括：对输入信号进行滤波，所述对输入信号进行滤波包括使用具有确定的滤波系数的低通滤波器；以及使用反馈回路对经滤波的输入信号进行编码，所述对经滤波的输入信号进行编码包括：使用自适应量化器基于差异信号生成经量化信号；使用逆量化器和预测器电路基于所述经量化信号生成反馈信号，所述预测器电路具有基于所述低通滤波器的频率响应的确定的控制参数；以及基于所述反馈信号和所述经滤波的输入信号生成所述差异信号。在一个实施例中，所述低通滤波器的所述确定的滤波系数是所述低通滤波器的固定滤波系数，所述预测器电路包括有限脉冲响应(FIR)滤波器，并且所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。在一个实施例中，所述对输入信号进行滤波包括使用自适应噪声整形滤波器来对由所述低通滤波器输出的信号进行滤波，所述自适应噪声整形滤波器对在对应于所述低通滤波器的频谱的频谱内的信号进行整平。在一个实施例中，所述方法包括：生成指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的信号，并且将指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的所述信号包括在经编码的比特流中。在一个实施例中，所述方法包括：基于由所述自适应量化器生成的经量化信号字生成码字。在一个实施例中，所述方法包括：响应于以下项中的至少一个生成转义码：与相应的编码码字相关联的经量化信号字；待编码信号的信号通道的结束；以及所述待编码信号的结束。在一个实施例中，所述方法包括：根据以下等式来控制所述自适应量化器的步长：
dn+1＝max(βdn+m(cn/Lfactor),dmin)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，dmin是所述对数域中的阈值步长，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。
在一个实施例中，一种非暂时性计算机可读介质的内容对信号处理电路进行配置以执行方法，所述方法包括：对输入信号进行滤波，所述对输入信号进行滤波包括使用具有确定的滤波系数的低通滤波器；以及使用反馈回路对经滤波的输入信号进行编码，所述对经滤波的输入信号进行编码包括：基于差异信号生成经量化信号；使用基于所述低通滤波器的频率响应的确定的控制参数来基于所述经量化信号生成反馈信号；以及基于所述反馈信号和所述经滤波的输入信号生成所述差异信号。在一个实施例中，所述低通滤波器的所述确定的滤波系数是低通滤波器的固定滤波系数，生成所述反馈信号包括使用有限脉冲响应(FIR)滤波器，并且所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。在一个实施例中，所述对输入信号进行滤波包括自适应噪声整形，以对在对应于所述低通滤波器的频谱的频谱内的信号进行整平。在一个实施例中，所述方法包括：根据以下等式来控制生成所述经量化信号的步长：
dn+1＝max(βdn+m(cn/Lfactor),dmin)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，dmin是所述对数域中的阈值步长，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。
在一个实施例中，一种系统，包括：编码器，所述编码器包括：低通滤波器，所述低通滤波器具有确定的滤波系数并且被配置成对输入信号进行滤波；自适应量化器，所述自适应量化器被配置成基于差异信号生成经量化信号；逆量化器；以及预测器电路，所述逆量化器耦合在所述自适应量化器和所述预测器电路之间，所述预测器电路具有基于所述低通滤波器的频率响应的确定的控制参数；以及解码器，所述解码器被配置成对由所述编码器编码的信号解码。在一个实施例中，所述低通滤波器的所述确定的滤波系数是所述低通滤波器的固定滤波系数，所述预测器电路包括有限脉冲响应(FIR)滤波器，所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。在一个实施例中，所述系统包括：自适应噪声整形滤波器耦合在所述低通滤波器和所述自适应量化器之间，所述自适应噪声整形滤波器被配置成对在对应于低通滤波器的频谱的频谱内的信号进行整平。在一个实施例中，所述自适应噪声整形滤波器生成指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的信号，指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的所述信号被包括在由所述编码器输出到所述解码器的比特流中。在一个实施例中，所述编码器包括编码器电路，所述编码器电路被配置成基于由所述自适应量化器生成的经量化信号字来生成码字，所述解码器包括解码电路，所述解码电路被配置成基于由所述编码器电路生成的码字来生成经量化信号字。在一个实施例中，所述编码器电路和所述解码电路被配置成使用转义编码。
在一个实施例中，一种系统，包括：输入滤波器，所述输入滤波器具有确定的控制参数，并被配置成基于输入信号的采样频率将所述输入信号的带宽限制成小于可用带宽的百分之七十五；编码器，所述编码器被配置成基于差异信号生成经量化信号，并且包括：自适应量化器；以及反馈电路，所述反馈电路被配置成生成反馈信号并且具有逆量化器和预测器电路，所述预测器电路具有基于所述输入滤波器的频率响应的确定的控制参数。在一个实施例中，所述系统包括：解码器，所述解码器被配置成对由所述编码器编码的信号进行解码。在一个实施例中，所述输入滤波器是低通滤波器，所述低通滤波器的所述确定的控制参数是所述低通滤波器的固定滤波系数，所述预测器电路包括有限脉冲响应(FIR)滤波器，所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。在一个实施例中，所述输入滤波器是带通滤波器，所述带通滤波器的所述确定的控制参数是所述带通滤波器的固定滤波系数，所述预测器电路包括有限脉冲响应(FIR)滤波器，所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。
在一个实施例中，一种系统，包括：低通滤波装置，所述低通滤波装置用于使用确定的滤波参数对输入信号进行低通滤波；经量化信号生成装置，所述经量化信号生成装置用于基于差异信号生成经量化信号；预测信号生成装置，所述预测信号生成装置用于使用基于所述低通滤波装置的频率响应的确定的控制参数来基于所述经量化信号生成预测信号；以及差异信号生成装置，所述差异信号生成装置用于生成所述差异信号。在一个实施例中，所述系统包括：解码装置，所述解码装置用于对经编码信号进行解码。在一个实施例中，所述低通滤波装置包括具有固定滤波系数的低通滤波器，并且所述预测信号生成装置包括有限脉冲响应(FIR)滤波器，所述有限脉冲响应滤波器具有基于所述低通滤波器的滤波系数的固定滤波系数。
附图说明
图1是ADPCM编码器的实施例的功能框图。
图2是ADPCM解码器的实施例的功能框图。
图3是量化器步长控制电路的实施例的功能框图。
图4是ADPCM编码器的实施例的功能框图。
图5示出了低通滤波器的实施例的示例性频率响应。
图6示出了控制自适应量化器步长的变化的方法的实施例。
图7是ADPCM解码器的实施例的功能框图。
图8是量化器步长和比特率控制电路的实施例的功能框图。
图9示出了生成码字和控制自适应量化器步长的变化的方法的实施例。
图10示出了从码字生成经量化信号值的方法的实施例。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了某些细节以便提供对装置、系统、方法及产品的各种实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解到，可以在没有这些细节的情况下实践其它实施例。在其它情况下，为避免不必要地模糊对实施例的描述，在一些附图中并未详细示出或者描述与例如有限脉冲响应滤波器、编码器、解码器、音频和数字信号处理电路等相关的公知结构和方法，诸如晶体管、乘法器、集成电路等。
除非上下文另有要求，否则在整个说明书和随附的权利要求书中，词语“包括(comprise)”及其变型，例如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”，应以开放式的、包含性的意义解释，即，“包括但不限于。”
在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在整个说明书中在各个位置出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定是指相同的实施例，也不是指所有的实施例。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合以获得进一步的实施例。
标题仅为方便起见而提供，并非解释本公开的范围或含义。
附图中元件的尺寸和相对位置不一定按比例绘制。例如，各种元件和角度的形状不是按比例绘制的，并且这些元件中的一些被放大和定位以提高附图的易读性。此外，所绘制的元件的特定形状不一定旨在传达关于特定元件的实际形状的任何信息，而仅是为了便于在附图中识别而作出的选择。
图1是可以采用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)的音频信号编码器100的实施例的功能框图。如图1所示，编码器100具有加法器电路110、自适应量化器电路120、包括逆量化器电路134和预测器电路138的解码器电路130、量化器步长控制电路140以及可选的编码器电路150。
在实施例作业时，待编码的模拟输入音频信号在编码器100的加法器110的正输入112处被接收。加法器110的负输入114接收由解码器130生成的预测信号作为反馈信号。加法器110生成差异信号，该差异信号被提供给自适应量化器电路120。自适应量化器电路120可以是模数转换器，其对接收到的差异信号进行采样并将代表差异信号的输出信号生成为代表不同信号电平的一系列经量化信号。例如，8位字可用于代表256种不同的信号电平(例如，具有一致步长的256种不同的步阶)；4位字可用于代表16种不同的信号电平；等等。可选地，在一个实施例中，可以通过编码器电路150对经量化信号采用诸如霍夫曼编码和/或算术编码的编码，以生成经编码的信号输出。由自适应量化器电路120(或者当采用编码器时，可选的编码器150的输出)输出的经量化信号是编码器100的输出经量化信号或码字。量化器步长控制电路140生成控制信号以控制由量化器120(和逆量化器134)采用的量化步长的大小，考虑到具有变化动态范围的输入音频信号，可以改变步长的大小以利于有效的传输、存储等。
解码器130的逆量化器134基于由自适应25量化器输出的经量化信号以及由量化器步长控制电路140设定的当前步长控制信号生成诸如模拟信号的信号。预测器电路138可以基于逆量化器134的输出信号以及历史数据生成预测信号，所述历史数据例如为最新经量化信号值和最新预测信号值。预测器电路138可以采用一个或多个滤波器以及一个或多个反馈回路。
如图所示，图1的编码器100包括一个或多个处理器或者处理器核心P、一个或多个存储器M以及分立电路DC，其可以单独使用或以各种组合使用以实现编码器100的功能。在作业时，编码器100的实施例从输入模拟音频信号生成经量化以及可选地经编码的数据。在实施例作业时，待编码的数字音频信号(例如，待编码为缩减的比特流)而非模拟信号可以在正输入112处被接收(例如，8位数字音频信号可被编码为4位数字音频信号)。
虽然图1的编码器100的部件被示为分开的部件，但是各种部件可以组合(例如，在一些实施例中，量化器步长控制电路140可以被集成到自适应量化器120中)或者分成额外的部件(例如，预测器电路138可以被分成多个预测器电路，可以被分成分开的部件，诸如滤波器、加法器、缓冲器、查找表等)及其各种组合。
图2是可以采用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)的音频信号解码器200的实施例的功能框图。解码器200例如可以用作图1的解码器130；用作单独的解码器以对接收到的经编码信号进行解码；等等。如图2所示，解码器200具有可选的解码电路250、逆量化器电路234、预测器电路238、逆量化器步长控制电路240以及加法器270。
在实施例作业时，经编码信号由解码电路250接收，该解码电路250将经编码信号转换成经量化信号。待解码的经量化信号被提供给逆量化器234并且被提供给逆量化器步长控制电路240。当解码器200被用于编码器(例如图1的编码器100)时，解码电路250通常可被省略并且相同的步长控制电路可用于向量化器以及向逆量化器提供步长控制信号(参见图1)。逆量化器234基于由解码电路250输出(或者从量化器(参见图1的量化器120)接收)的经量化信号以及由逆量化器步长控制电路240设定的当前步长而生成诸如模拟信号的信号。逆量化器234的输出被提供给加法器270的第一正输入。加法器的输出被提供给预测器238，其如所示出的包括有限脉冲响应(FIR)滤波器。FIR滤波器的输出被提供给加法器270的第二正输入。
当解码器200被用作解码器以将经解码信号作为输出提供时，解码器200的输出是加法器270的输出。当解码器200在编码器中被用作反馈回路的一部分时，诸如在图1的编码器100中使用的解码器130，预测器电路238的输出将预测信号提供给编码器(参见提供给图1的加法器110的负输入114的预测信号)。
逆量化器234、逆量化器步长控制电路240和预测器电路238通常能够以与编码器(诸如图1的编码器100)的相应部件类似的方式作业。例如，参考图1和图2，使编码器100和解码器200中的相应部件以类似的方式作业利于使用经量化信号生成预测信号和控制编码器100和解码器200中的步长，而无需在编码器100和解码器200之间交换额外的控制信号。
如图所示，图2的解码器200包括一个或多个处理器或处理器核心P、一个或多个存储器M、以及分立电路DC，其可以单独使用或以各种组合使用以实现解码器200的功能。虽然图2的解码器200的部件被示为分开的部件，但是各种部件可以被组合(例如，在一些实施例中，逆量化器步长控制电路240可以被集成到逆量化器234中)或者被分成额外的部件(例如，预测器电路238可以被分成分开的部件，例如滤波器、加法器、缓冲器、查找表等)及其各种组合。
图3是量化器步长控制电路340的实施例的功能框图，其例如可以在图1的编码器100的实施例中用作量化器步长控制电路140，或者在图2的解码器200的实施例中用作逆量化器步长控制电路140。如图所示，量化器步长控制电路340包括一个对数乘数选择器342，其根据当前经量化信号字(如所示的由自适应量化器320输出的字)选择一个对数乘数。在一些实施例中，当前经量化信号字可以被包括在正由解码器解码的比特流中(参见图2)。对数乘数选择器342可以基于历史数据(例如先前的经量化信号字)来选择对数乘数，并且可以包括查找表LUT，查找表LUT例如：能够在更新下载基于历史数据更新等等。对数乘数选择器342可以基于当前和先前的经量化信号字基于统计概率来选择对数乘数。量化器步长控制电路340包括加法器344，其在第一正输入处接收所选择的对数乘数，并将输出提供给延迟电路346。延迟电路346的输出被提供给乘法器348并且被提供给指数电路350。乘法器348将延迟电路346的输出乘以比例或泄漏因子β，并将结果提供给加法器344的第二正输入，比例或泄漏因子β通常可以接近且小于1。泄漏因子通常可以是常数，但在一些实施例中可以是可变的，例如，基于先前的步长控制信号或其它历史数据可变。由于引入的误差将衰减，因此将比例因子β选择成接近且小于1利于减少选择不正确步长的影响，所述选择不正确步长例如由于传输误差。
在作业时，指数电路350基于延迟电路346的输出生成步长控制信号。如图所示，步长控制信号被提供给自适应量化器320并且被提供给逆量化器334。如图所示。量化器步长控制电路340以对数方式作业，这可以简化计算。一些实施例能够以线性方式作业，并且例如可以采用乘法器而非加法器244，以及可以采用指数电路而非乘法器246。如图所示的量化器步长控制电路340以对数方式作业，并且基于步长控制信号选择的步长以指数方式变化。
在一个实施例中，量化器步长控制电路340可以根据下面的等式1作业：
dn+1＝βdn+m(cn) 等式1
其中，dn是对数域中的步长，m(cn)是基于当前经量化信号选择的对数乘数，β是比例因子或泄漏系数。如图所示，图3包括一个或多个处理器P、一个或多个存储器M以及分立电路DC，它们可以单独使用或者以各种组合使用，以实现量化器步长控制电路340的功能。
虽然图3的部件被示为分开的部件，但是各种部件可以组合(例如，在一些实施例中，加法器344和乘法器348可以集成到算术处理器中)或者分成额外的部件及其各种组合。
图4是可以采用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)的音频信号编码器400的功能框图。实施例的音频信号编码器400提供附加的带宽控制，有助于避免量化器过载，并且包括自适应噪声整形。如图4所示，编码器400具有低通滤波器475、自适应噪声整形滤波器480、加法器电路410、可变速率自适应量化器电路420、包括逆量化器电路434和预测器电路438的解码器电路430、量化器步长和平均比特率控制电路440、编码器450和比特流汇编器485。
在实施例作业时，如低通滤波器475所示，待编码的模拟输入音频信号在输入滤波器的输入处被接收。低通滤波器475有助于改善信噪比。低通滤波器475例如可以是具有25kHz边沿和30kHz阻带的FIR滤波器，已经发现其对于以88.2或96kHz取样的数据提供极好的结果。图5示出了低通滤波器475的实施例施加于96kHz取样率的示例性频率响应。当采用足够高的取样率时，使用低通滤波器以及所采用的控制参数基于输入滤波器的控制参数的相应固定预测器式滤波器(例如，该预测器采用基于输入滤波器的频率响应的滤波系数)有助于获得对输入信号的实质预测增益，这又有助于获得所需的最小信噪比。在测试中，低于48kHz(例如，44.1和48kHz)的取样率通常不能提供增益的充分改善。
低通滤波器475的输出被提供给自适应噪声整形滤波器480。在一些实施例中，可以省略低通滤波器475，并且待编码的信号可以被输入到自适应噪声整形滤波器480而非低通滤波器475。在一些实施例中，可以省略或选择性地绕过自适应噪声整形滤波器480。例如，当采用高比特率信号编码时，可以省略或绕过自适应噪声整形滤波器480。在一些实施例中，可以采用带通滤波器代替低通滤波器，并对预测器滤波器进行相应调整。例如，在一个实施例中，可以采用具有固定控制参数并且被配置成基于取样频率将输入信号的带宽限制为小于可用带宽的百分之七十五的输入滤波器(例如，带通滤波器)，并且相应的解码器可以包括具有基于滤波器的频率响应的固定控制参数的预测器电路。使用输入滤波器限制输入信号的带宽并基于输入滤波器的频率响应设定预测器电路的控制参数有助于在采用足够高的取样率时获得输入信号的实质预测增益，这又有助于获得所需的最小信噪比。
自适应噪声整形滤波器480例如可以是低阶全零线性预测滤波器。可以采用实数(非复数)系数。在一个实施例中，自适应噪声整形滤波器480是全零自适应噪声整形滤波器，其使从低通滤波器475接收的信号的频谱平坦化，同时保持整体频谱斜率和足够的掩蔽，以维持透明的编解码(例如，压缩伪像通常是难以察觉的)。在相应的解码器中(参见图7的解码器700)，使用相同系数的全极点滤波器可被用于还原原始频谱形状。在一个实施例中，自适应噪声整形滤波器480保留用于预测器电路438的白度标准。例如，可以调整低阶噪声整形滤波器480，以不使在低通滤波器的边缘频率上的信号(例如，25kHz，其可能不存在于由低通滤波器475滤波的信号中)平坦化。如上所述，高频下的缺失能量有助于提高预测增益。除线性预测滤波器之外的滤波器可被用作噪声整形滤波器。
自适应噪声整形滤波器480将经滤波的输出信号提供给加法器410的正输入412。在一个实施例中，自适应噪声整形滤波器480还提供包括自适应噪声滤波器设定信息和/或同步信息的信号，其可被用于将自适应噪声滤波器设定和同步信息传送到解码器，所述解码器例如为图7的解码器700，其包括相应的逆噪声整形滤波器780。可以周期性地发送设定和同步信息，例如每512个取样块一次。在一些实施例中，自适应噪声整形滤波器控制信息可以隐含在比特流的码字中。例如，当比特流的码字指示高于阈值平均比特率的平均比特率正被采用时，这也可以指示自适应噪声整形正被绕过。
加法器410的负输入414接收由解码器430生成的预测信号作为反馈信号。加法器410生成差异信号，该差异信号被提供给可变速率自适应量化器电路420。
可变速率自适应量化器电路420将代表差异信号的输出信号生成为一系列量化信号或字。如下面更详细地讨论的，量化信号的大小不固定，并且平均长度可以使用步长和平均比特率控制器440的乘数表的输出来调整。可变速率自适应量化器电路420的输出被提供给步长和平均比特率控制器440。逆量化器434和编码器450。
量化器步长和平均比特率控制电路440生成一个或多个控制信号，以控制量化步长的大小。这以隐式方式确定了由量化器420(和逆量化器434)采用的量化信号的平均长度，考虑到输入音频信号具有变化动态范围，其可以通过调整乘数表来改变，以便于进行有效编码。
图6示出了生成码字并且控制例如可以由图4的编码器400采用的步长和平均比特率的变化的方法600的实施例。为方便起见，将参考图4的编码器400描述方法600。该方法在602处开始并且进行到604。在604处，可变速率自适应量化器420基于差异信号和当前量化步长控制信号生成当前经量化信号或字。例如，这可以根据下面的等式2来完成：
其中，cn是当前经量化信号，en是误差或差异信号，dn对应于对数域中的当前步长。
该方法从604进行到606。在606处，量化器步长和平均比特率控制电路440生成一个或多个控制信号，以设定下一个量化信号字的步长。例如，这可以根据上面的等式1或者根据下面的等式3或4来完成：
dn+1＝βdn+m(cn/Lfactor) 等式3
其中，cn是当前量化信号，dn对应于当前步长并且响应于位长度，Lfactor是用于控制平均位长度(并因此控制平均比特率)的负载系数，m(cn/Lfactor)是基于当前经量化信号和负载系数选择的对数乘数，β是泄漏系数。在一些实施例中，可以设定对数域中的最小步长dmin，如下：
dn+1＝max(βdn+m(cn/Lfactor),dmin) 等式4
可以选择负载系数Lfactor，以便保持期望的平均比特率。负载系数通常可以在0.5和16之间。在一些实施例中，可以采用最大步长。改变对数乘数m(cn/Lfactor)来改变比特率和步长，并且可以选择存储在对数乘数选择器(参见图8)的查找表中的值，以便使自适应量化器420和逆量化器434实现步长和比特率的期望变化。例如，较大的对数乘数可以向量化器420和逆量化器434指示增加的步长和较低的比特率。可以基于当前量化值cn除以负载系数Lfactor的结果来索引查找表。除了Lfactor外，可以采用不同的查找表来代替不同的负载系数或者对不同的负载系数进行补充。在一个实施例中，可以选择查找表中的值，使得对数乘数随着当前量化值cn的增加而单调增加，并且乘数表可以从负值的小cn变为正值的大cn。
方法600从606进行到608。在608处，编码器400确定是否继续对所接收的信号进行编码。当在608处确定继续对所接收的信号进行编码时，该方法返回604以处理下一个经量化信号字。当在608处确定不用对所接收的信号进行编码时，方法进行到610，在610处可以发生其它处理，例如：生成转义码以指示所接收的信号已经终止，等等。该方法从610进行到612，在612处该方法600终止。
编码器400的一些实施例可以执行未在图6中示出的其它动作，可以执行并非所有在图6中示出的动作，或者可以按不同的顺序执行图6的动作。
参考图4，解码器430的逆量化器434基于可变速率自适应量化器420的经量化信号输出cn和当前步长dn来生成诸如模拟信号的信号。如下面参考图7更详细地讨论的，预测器电路438可以基于逆量化器434的输出信号和历史数据来生成预测信号，所述历史数据诸如为最新编码数据和最新预测值。如下面参考图7更详细地讨论的，预测器电路438可以采用具有基于低通滤波器475的频率响应选择的系数的FIR滤波器。这些系数可以是固定的，并且可以对其进行选择以便于对预期输入信号特性维持足够的信噪比。测试表明，对预测器电路438中的FIR滤波器使用基于低通滤波器475的频率响应的固定系数导致处于64kHz及以上的信号的信噪比的显着改善。例如，在一个实施例中，在低通滤波器475中使高于25kHz的能量衰减并且基于低通滤波器的频率响应选择FIR滤波器的固定系数可以导致45dB的预测增益。使用八比特量化器(参见图1的自适应量化器120，其可以是八比特量化器、四比特量化器等)可以导致与不使用自适应噪声整形滤波器(参见图1)的编码相当的信噪比，但不包括高于25kHz的频率。
在一个实施例中，由可变速率自适应量化器电路420输出(或当采用编码器时，可选的编码器450)的经量化信号是编码器400的输出经量化信号。可选地，在一个实施例中，可以通过编码器电路450对经量化信号采用例如霍夫曼编码和/或算术编码的编码，从而生成编码器400的经编码信号输出。编码器450例如使用一个或多个查找表将经量化信号字转换成码字。可以将较少使用的经量化信号字分配给较大的码字，并且可以将较频繁使用的经量化信号字分配给较小的码字，以提高编码器400的效率。
在一个实施例中，编码器450可选地提供转义编码。例如，对于未包括在所采用的代码簿(例如，霍夫曼代码簿)中的经量化值，可以发送转义码而非来自该代码簿的码字，其中转义编码指示经量化信号值或信息将如何被发送(例如：实际经量化信号正被发送；下一个码字是经量化信号值而非码字；最大/最小电平之间的差正被发送；等等)。在另一个示例中，转义码可以指示经编码信号的信道正在被中断或者不存在(例如，立体声信号的仅一个信道正被编码)。在另一个示例中，转义码可以指示经编码信号的结束。
比特流汇编器485接收由编码器450输出的码字和由自适应噪声整形滤波器480输出的自适应噪声整形滤波器控制/同步信息，并对比特流进行汇编以便传输到解码器和/或存储器。在一些实施例中，数据包可以由比特流汇编器485汇编，所述数据包例如为包括512个样本块以及用于样本块的自适应噪声整形滤波器控制/同步信息的数据包。
图7是可以采用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)的音频信号解码器700的实施例的功能框图。解码器700例如可以用作图4的解码器430，用作单独的解码器以对所接收的经编码信号进行解码，等等。如图7所示，解码器700具有比特流分解器785、可选的码字解码电路750、逆量化器电路734、预测器电路738、逆量化器步长和平均比特率控制电路740、加法器770、自适应噪声整形逆滤波器780以及低通滤波器775。
在实施例作业时，经汇编的信号由比特流分解器785接收并被分成经编码信号分量以及自适应噪声整形滤波器控制和同步信号分量。经编码信号分量被提供给解码电路750，该解码电路750将经编码信号转换为经量化信号cn。如上面参考图4的编码器450所讨论的，可以在实施例中使用转义编码。将待解码的经量化信号提供给逆量化器734并提供给逆量化器步长和平均比特率控制电路740。当解码器700用于编码器(例如图4的编码器400)时，通常可以省略解码电路750，并且可以使用相同的步长和平均比特率控制电路来向步以及向量化器和逆量化器(参见图4)提供步长控制信号。
逆量化器734基于由解码电路750输出(或从量化器(参见图4的量化器420)接收)的经量化信号和由逆量化器步长和平均比特率控制电路740设定的当前步长生成诸如模拟信号的信号。逆量化器734的输出被提供给加法器770的第一正输入。加法器770的输出被提供给预测器738，预测器738被示出为包括有限脉冲响应(FIR)滤波器。FIR滤波器的输出被提供给加法器770的第二正输入。
当解码器700被用作解码器以提供经解码信号作为输出时，解码器700的输出被提供给逆滤波器，所述逆滤波器被示出为自适应噪声整形逆滤波器780。自适应噪声整形逆滤波器780例如可以是低阶全极线性预测滤波器。在一个实施例中，自适应噪声整形逆滤波器780是全极点自适应噪声整形滤波器，其使用与由相应编码器(例如，图4的自适应噪声整形滤波器480)的相应自适应噪声整形滤波器使用系数相同的系数作为全极点滤波器的系数来恢复信号的频谱。该信息可以在比特流中传送并通过分解器785提供给自适应噪声整形逆滤波器780。可以周期性地、例如每512个样本块一次地提供设定和同步信息。在一些实施例中，如上面参考图4所讨论的，自适应噪声整形逆滤波器控制信息可以例如隐含在比特流的码字中。
自适应噪声整形逆滤波器780的输出可选地通过低通滤波器775滤波。当信号的原始频谱由自适应噪声整形逆滤波器780恢复时，这有助于移除所恢复的高频能量。在一个实施例中，解码器700的低通滤波器775可以采用与由编码器的相应低通滤波器(例如，图4的低通滤波器475)使用的系数相同的系数。
当解码器700在编码器(例如在图4的编码器400中使用的解码器430)中用作反馈回路的一部分时，预测器电路738的输出将预测信号提供给编码器(参见被提供给图4的加法器410的负输入414的预测信号)。
逆量化器734、逆量化器步长和平均比特率控制电路740以及预测器电路738通常能够以与编码器(例如图4的编码器400)的相应部件类似的方式作业。例如，参考图4和图7，使相应的部件在编码器400和解码器700中以类似的方式作业利于使用经量化信号来生成预测信号并控制编码器400和解码器700中的步长和平均比特率，而无需在编码器400和解码器700之间交换附加控制信号。例如，包括编码器400的实施例和解码器700的实施例的系统可以对相应的部件使用相同的控制参数(例如，使用相同的滤波系数)来作业。
如图所示，图7的解码器700包括一个或多个处理器或处理器核P、一个或多个存储器M以及分立电路DC，它们可以单独使用或以各种组合使用，以实现解码器700的功能。虽然图7的解码器700的部件被示为分开的部件，但是各种部件可以组合(例如，在一些实施例中，逆量化器步长和平均速率控制电路740可以集成到逆量化器734中)或者分成额外的部件(例如，预测器电路738可以被分成分开的部件，例如滤波器、加法器、缓冲器、查找表等)及其各种组合。
图8是量化器步长和平均速率控制电路840的实施例的功能框图，其例如可以在图4的编码器400的实施例中用作量化器步长和平均比特率控制电路440，或者在图7的解码器700的实施例中用作逆量化器步长和平均比特率控制电路740。如图所示，量化器步长和平均比特率控制电路840包括：乘法器852，其接收当前经量化信号字cn和负载系数Lfactor的倒数；以及，对数乘数选择器842，其基于当前经量化信号字和负载系数选择对数乘数。如图所示，当前经量化信号字是由可变速率自适应量化器820输出的字。在一些实施例中，当前经量化信号字可以被包括在正由解码器(参见图7)解码的比特流中。对数乘数选择器842可以基于历史数据(例如先前经量化信号字)来选择对数乘数，并且可以包括查找表LUT，其可以在更新下载中能够例如基于历史数据来更新。对数乘数选择器842可以基于统计概率来选择对数乘数，所述统计概率基于当前经量化信号字和先前经量化信号字。量化步长和平均比特率控制电路840包括加法器844，其在第一正输入处接收所选择的对数乘数，并将输出提供给延迟电路846。延迟电路846的输出被提供给乘法器848并且被提供给指数电路850。乘法器848将延迟电路846的输出乘以缩放或泄漏因子β，并将结果提供给加法器844的第二正输入，所述缩放或泄漏因子β通常可以接近且小于1。泄漏因子通常可以是常数，但在一些实施例中可以是可变的，例如，基于先前步长控制信号或其它历史数据可变。由于引入的误差将衰减，因此选择比例因子β接近且小于1有助于减少例如由于传输误差而选择不正确步长的影响。
在作业时，指数电路850基于延迟电路846的输出生成步长控制信号。如图所示，步长和平均比特率控制信号被提供给可变速率自适应量化器820并且被提供给逆量化器834。如图所示，量化器步长和平均比特率控制电路840以对数方式作业，这可以简化计算。一些实施例能够以线性方式作业，并且例如可以采用乘法器而非加法器844，以及采用指数电路而非乘法器846，等等。如图所示的步长和平均比特率控制电路以对数方式作业，并且基于步长控制信号选择的步长以指数方式变化。在一个实施例中，量化器步长和平均比特率控制电路840可以根据等式3或等式4作业，并可以选择对数乘数值以填充查找表，如上面参考图4和图6更详细的讨论。
如图所示，图8包括一个或多个处理器P、一个或多个存储器M以及分立电路DC，它们可以单独使用或以各种组合使用，以实现量化器步长和平均比特率控制电路840的功能。所示出的部件，例如加法器、乘法器等，能够以各种方式实现，例如使用分立电路、执行存储在存储器中的指令、使用查找表等以及其各种组合。
图9示出了从音频信号生成码字并控制量化器步长和平均比特率的变化的方法900的实施例，该方法900例如可以在采用转义编码时由图4的编码器400采用。为方便起见，将参考图4的编码器400来描述方法900。该方法在902处开始并且进行到904。在904处，编码器400收集音频样本块并且进行到906。在906处，编码器400处理每个通道的样本。可以采用信道样本的并行处理。
在906a处，自适应量化器420确定信道是否具有待处理的音频样本。如果信道具有音频样本，则方法900从906a进行到908。在908处，编码器450确定经量化样本是否在代码簿中具有对应符号，代码簿如图所示为霍夫曼代码簿。当确定经量化样本在代码簿中具有对应符号时，该方法从908进行到910。在910处，编码器450将对应符号写入比特流。方法900从910进行到914。
当在908处确定经量化样本在代码簿中没有对应符号时，方法900从908进行到912。在912处，编码器将嵌入转义码和经量化样本值写入比特流，如图所示，嵌入转义码后跟16位量化样本值。如上面更详细地讨论的，可以采用在代码簿中没有相应码字的情况下发送经量化样本值的其它方法。该方法从912进行到914。
在914处，如上面更详细地讨论的，步长和平均比特率控制电路440更新相应信道的步长控制信号。例如，可以采用等式1、等式3和等式4。方法900从914进行到906，以处理信道的下一个样本。
在906b处，自适应量化器确定信道是否具有音频数据，但是在待处理的块中不再有样本。例如，频道可能过早结束。当确定该信道在该块中没有更多样本时，方法900从906b进行到916。在916处，编码器450将信道结束转义码写入比特流并对当前块中的信道的处理终止。方法900从916进行到906。
在906c处，编码器400确定是否已经处理了所有频道的块中的所有音频数据。当在906c处确定已经处理了块中的所有音频数据时，方法900从906c进行到918。在918处，编码器400确定是否有更多数据来开始新的块。当在918处确定存在更多数据来开始新的块时，方法900从918进行到904，在904处，处理下一个音频样本块。当在918处确定不存在开始新的块的数据时，该方法进行到920。在920处，编码器450将流结束转义码写入比特流。该方法从920进行到930，在930处对音频信号的处理终止。
编码器400的一些实施例可以执行未在图9中示出的其它动作，可以执行并非所有的图9所示动作，或者可以按不同的顺序执行图9的动作。
图10示出了从码字生成经量化信号值的方法1000的实施例，该方法可以在采用转义编码时由例如图7的解码器700采用。方法1000可以并行地处理信号的多个信道的码字。为方便起见，将参考图7的解码器700来描述方法1000。该方法在1002处开始并且进行到1004。在1004处，解码电路750接收码字(或者在并行处理多个信道时的码字)并进入1006。
在1006处，解码电路750确定码字(符号)在代码簿中是否具有对应的经量化样本值，所述代码簿例如为霍夫曼代码簿。当确定码字(符号)在代码簿中具有对应的经量化样本值时，方法1000从1006进行到1008，在1008处对应的经量化样本值被解码电路750输出为当前经量化信号值cn。方法1000从1008进行到1004，以处理信道的下一个码字(以及经编码信号的其它信道的码字)。当在1006处确定码字(符号)在代码簿中没有对应的经量化样本值时，方法1000从1006进行到1010。
在1010处，解码电路750确定码字是否为嵌入转义码。当在1010处确定码字是嵌入转义码时，方法1000从1010进行到1012，在1012处信道的下一个码字被解码电路750输出为当前经量化信号值cn。方法1000从1012进行到1004，以处理信道的下一个码字(以及经编码信号的其它信道的码字)。当在1010确定码字并非嵌入转义码时，方法1000从1010进行到1014。
在1014处，解码电路750确定码字是否为信道转义码的结束。当在1014处确定码字是信道转义码的结束时，方法1000从1014进行到1016，在1016处对信号信道的处理终止。方法1000从1016进行到1004，以处理信号的剩余信道的下一个码字。当在1014处确定码字并非信道转义码的结束时，方法1000从1014进行到1018。
在1018处，解码电路750确定码字是否为信号转义码的结束。当在1018处确定码字是信号转义码的结束时，方法1000从1018进行到1020，在1020处对信号的处理终止。方法1000从1020进行到1022，在1022处方法1000终止。当在1018处确定码字不是信号转义码的结束时，方法1000从1018进行到1004，以处理信道的下一个码字(或块)(以及经编码信号的其它信道的码字)。
解码器700的一些实施例可以执行未在图10中示出的其它动作，可以执行并非所有的图10所示动作，或者可以按不同的顺序执行图10的动作。
一些实施例可以采用计算机程序产品的形式或者包括计算机程序产品。例如，根据一个实施例，提供了一种计算机可读介质，其包括适于执行上述方法或功能中的一个或多个的计算机程序。该介质可以是物理存储介质，例如只读存储器(ROM)芯片，或者诸如数字万用盘(DVD-ROM)、光盘(CD-ROM)、硬盘、存储器、网络或便携式媒介产品，以由适当的驱动器或经由适当的连接读取，包括编码在一个或多个条形码或存储在一个或多个这种计算机可读介质上并且可由合适的读取装置读取的其它相关代码。
此外，在一些实施例中，方法和/或功能中的一些或所有能够以其它方式实现或提供，例如至少部分地在固件和/或硬件中，所述固件和/或硬件包括但不限于：一个或多个特定于施加的集成电路(ASIC)、数字信号处理器、分立电路、逻辑门、标准集成电路、控制器(例如，通过执行适当的指令，并且包括微控制器和/或嵌入式控制器)、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等、以及采用RFID技术的器件及其各种组合。
上述各种实施例可以组合以提供进一步的实施例。如果需要，可以修改实施例的各方面以采用各种专利、申请和出版物的概念来提供其它实施例。
根据以上详细描述，可以对实施例进行这些和其它改变。通常，在以下权利要求书中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求中公开的特定实施例，而是应该被解释为包括所有可能的实施例以及这些权利要求所要求保护的等同物的全部范围。因此，权利要求书不受本公开的限制。

Claims (75)

1.一种用于对音频信号编码和解码的装置，包括：
低通滤波器，所述低通滤波器具有确定的滤波系数并且被配置成对输入信号进行滤波；
编码器，所述编码器被配置成基于差异信号生成经量化信号，并且包括：
自适应量化器；以及
解码器，所述解码器被配置成生成反馈信号并且具有逆量化器和预测器电路，所述预测器电路具有基于所述低通滤波器的频率响应的确定的控制参数，其中，所述预测器电路包括有限脉冲响应FIR滤波器，并且所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述低通滤波器的确定的滤波系数是所述低通滤波器的固定滤波系数。
3.如权利要求1所述的装置，包括：
耦合在所述低通滤波器和所述编码器之间的自适应噪声整形滤波器，所述自适应噪声整形滤波器被配置成对在对应于所述低通滤波器的频谱的频谱内的信号进行整平。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述自适应噪声整形滤波器被配置成不对高于所述低通滤波器的边缘频率的频率进行整平。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述边缘频率是25kHz。
6.如权利要求3所述的装置，其中，所述自适应噪声整形滤波器生成指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的信号，指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的所述信号被包括在由所述编码器输出的比特流中。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述编码器包括编码电路，所述编码电路被配置成基于由所述自适应量化器生成的经量化信号字来生成码字。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述编码电路被配置成响应于以下项中的至少一个来生成转义码：
不与相应的编码码字相关联的经量化信号字；
待编码信号的信号通道的结束；以及
所述待编码信号的结束。
9.如权利要求7所述的装置，其中，所述编码电路被配置成使用霍夫曼编码来生成所述码字。
10.如权利要求1所述的装置，其中，所述自适应量化器是可变速率量化器。
11.如权利要求10所述的装置，其中，由所述自适应量化器生成的所述经量化信号的步长和比特率是可变的。
12.如权利要求10所述的装置，其中，所述自适应量化器被配置成根据以下等式来控制步长：
dn+1＝βdn+m(cn/Lfactor)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。
13.如权利要求10所述的装置，其中，所述自适应量化器被配置成根据以下等式来控制步长：
dn+1＝max(βdn+m(cn/Lfactor),dmin)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，dmin是所述对数域中的阈值步长，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。
14.一种用于对音频信号编码和解码的方法，包括：
对输入信号进行滤波，所述滤波包括使用具有确定的滤波系数的低通滤波器；以及
使用反馈回路对经滤波的输入信号进行编码，所述编码包括：
使用自适应量化器基于差异信号生成经量化信号；
使用逆量化器和预测器电路基于所述经量化信号生成反馈信号，所述预测器电路具有基于所述低通滤波器的频率响应的确定的控制参数，其中，所述预测器电路包括有限脉冲响应FIR滤波器，并且所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数；以及
基于所述反馈信号和所述经滤波的输入信号生成所述差异信号。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述低通滤波器的所述确定的滤波系数是所述低通滤波器的固定滤波系数。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述滤波包括使用自适应噪声整形滤波器来对由所述低通滤波器输出的信号进行滤波，所述自适应噪声整形滤波器对在对应于所述低通滤波器的频谱的频谱内的信号进行整平。
17.如权利要求16所述的方法，包括：
生成指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的信号，并且将指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的所述信号包括在经编码的比特流中。
18.如权利要求14所述的方法，包括：
基于由所述自适应量化器生成的经量化信号字生成码字。
19.如权利要求18所述的方法，包括：
响应于以下项中的至少一个生成转义码：
不与相应的编码码字相关联的经量化信号字；
待编码信号的信号通道的结束；以及
所述待编码信号的结束。
20.如权利要求14所述的方法，包括：
根据以下等式来控制所述自适应量化器的步长：
dn+1＝max(βdn+m(cn/Lfactor),dmin)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，dmin是所述对数域中的阈值步长，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。
21.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有对信号处理电路进行配置以执行方法的内容，所述方法包括：
对输入信号进行滤波，所述滤波包括使用具有确定的滤波系数进行低通滤波；以及
使用反馈对经滤波的输入信号进行编码，所述编码包括：
基于差异信号生成经量化信号；
使用基于所述低通滤波的频率响应的确定的控制参数来基于所述经量化信号生成预测信号，其中，生成所述预测信号包括使用有限脉冲响应FIR滤波器，并且所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数；以及
基于所述预测信号和所述输入信号生成所述差异信号。
22.如权利要求21所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述低通滤波的所述确定的滤波系数是低通滤波器的固定滤波系数。
23.如权利要求22所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述滤波包括自适应噪声整形，以对在对应于所述低通滤波器的频谱的频谱内的信号进行整平。
24.如权利要求21所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述方法包括：
根据以下等式来控制生成所述经量化信号的步长：
dn+1＝max(βdn+m(cn/Lfactor),dmin)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，dmin是所述对数域中的阈值步长，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。
25.一种用于对音频信号编码和解码的系统，包括：
编码器，所述编码器包括：
低通滤波器，所述低通滤波器具有确定的滤波系数并且被配置成对输入信号进行滤波；
自适应量化器，所述自适应量化器被配置成基于差异信号生成经量化信号；
逆量化器；以及
预测器电路，所述逆量化器耦合在所述自适应量化器和所述预测器电路之间，所述预测器电路具有基于所述低通滤波器的频率响应的确定的控制参数，其中，所述预测器电路包括有限脉冲响应FIR滤波器，并且所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数；以及
解码器，所述解码器被配置成对由所述编码器编码的信号解码。
26.如权利要求25所述的系统，其中，所述低通滤波器的所述确定的滤波系数是所述低通滤波器的固定滤波系数。
27.如权利要求25所述的系统，包括：
自适应噪声整形滤波器，其耦合在所述低通滤波器和所述自适应量化器之间，所述自适应噪声整形滤波器被配置成对在对应于低通滤波器的频谱的频谱内的信号进行整平。
28.如权利要求27所述的系统，其中，所述自适应噪声整形滤波器生成指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的信号，指示所述自适应噪声整形滤波器的滤波系数的所述信号被包括在由所述编码器输出到所述解码器的比特流中。
29.如权利要求25所述的系统，其中，所述编码器包括编码电路，所述编码电路被配置成基于由所述自适应量化器生成的经量化信号字来生成码字，所述解码器包括解码电路，所述解码电路被配置成基于由所述编码电路生成的码字来生成经量化信号字。
30.如权利要求29所述的系统，其中，所述编码电路和所述解码电路被配置成使用转义编码。
31.一种用于对音频信号编码和解码的系统，包括：
输入滤波器，所述输入滤波器具有确定的控制参数，并被配置成基于输入信号的采样频率将所述输入信号的带宽限制成小于可用带宽的百分之七十五；
编码器，所述编码器被配置成基于差异信号生成经量化信号，并且包括：
自适应量化器；以及
反馈电路，所述反馈电路被配置成生成反馈信号并且具有逆量化器和预测器电路，所述预测器电路具有基于所述输入滤波器的频率响应的确定的控制参数，其中，所述预测器电路包括有限脉冲响应FIR滤波器，并且所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。
32.如权利要求31所述的系统，包括：
解码器，所述解码器被配置成对由所述编码器编码的信号进行解码。
33.如权利要求31所述的系统，其中，所述输入滤波器是低通滤波器，所述低通滤波器的所述确定的控制参数是所述低通滤波器的固定滤波系数。
34.如权利要求31所述的系统，其中，所述输入滤波器是带通滤波器，所述带通滤波器的所述确定的控制参数是所述带通滤波器的固定滤波系数，所述预测器电路包括有限脉冲响应FIR滤波器，所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。
35.一种用于对音频信号编码和解码的系统，包括：
低通滤波装置，所述低通滤波装置使用确定的滤波参数对输入信号进行低通滤波；
经量化信号生成装置，所述经量化信号生成装置基于差异信号生成经量化信号；
预测信号生成装置，所述预测信号生成装置使用基于所述低通滤波装置的频率响应的确定的控制参数来基于所述经量化信号生成预测信号，其中，所述预测信号生成装置包括有限脉冲响应FIR滤波器，所述有限脉冲响应滤波器具有基于所述低通滤波器的滤波系数的固定滤波系数；以及
差异信号生成装置，所述差异信号生成装置生成所述差异信号。
36.如权利要求35所述的系统，包括：
解码装置，所述解码装置经编码信号进行解码。
37.如权利要求35所述的系统，其中，所述低通滤波装置包括具有固定滤波系数的低通滤波器，并且所述预测信号生成装置包括有限脉冲响应FIR滤波器，所述有限脉冲响应滤波器具有基于所述低通滤波器的滤波系数的固定滤波系数。
38.一种用于对音频信号编码和解码的装置，包括：
解码器，所述解码器被配置成基于经量化信号生成经解码信号，所述解码器包括：
逆量化器；以及
预测器电路；以及
低通滤波器，所述低通滤波器具有确定的滤波系数并且被配置成接收所述解码器的输出，其中，所述预测器电路具有基于所述低通滤波器的频率响应的确定的控制参数，其中，所述预测器电路包括有限脉冲响应FIR滤波器，并且所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。
39.如权利要求38所述的装置，其中，所述低通滤波器的所述确定的滤波系数是所述低通滤波器的固定滤波系数。
40.如权利要求38所述的装置，包括：
耦合在所述逆量化器和所述低通滤波器之间的自适应噪声整形逆滤波器。
41.如权利要求40所述的装置，其中，所述自适应噪声整形逆滤波器被配置成接收被包括在比特流中的信号，所述比特流由所述解码器接收并且指示自适应噪声整形逆滤波系数。
42.如权利要求38所述的装置，其中，所述解码器包括解码电路，所述解码电路被配置成基于由所述解码器接收的比特流中的码字生成经量化信号字。
43.如权利要求42所述的装置，其中，所述解码电路被配置成响应以下项中的至少一个：
指示被包括在比特流中的经量化信号字的转义码；
指示信号通道的结束的转义码；以及
指示待编码信号的结束的转义码。
44.如权利要求42所述的装置，其中，所述解码电路被配置成使用霍夫曼编码来解码所述比特流中的码字。
45.如权利要求38所述的装置，其中，所述逆量化器是可变速率逆量化器。
46.如权利要求38所述的装置，其中，所述逆量化器被配置成根据以下等式控制步长：
dn+1＝βdn+m(cn/Lfactor)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。
47.如权利要求38所述的装置，其中，所述逆量化器被配置成根据以下等式控制步长：
dn+1＝max(βdn+m(cn/Lfactor),dmin)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，dmin是所述对数域中的阈值步长，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。
48.一种用于对音频信号编码和解码的方法，包括：
使用反馈回路对经编码信号进行解码，所述解码包括：
使用逆量化器对经量化信号进行逆量化；以及
使用预测器电路基于所述经量化信号生成预测信号；和
使用具有确定的滤波系数的低通滤波器对经解码信号进行滤波，其中，所述预测器电路具有基于所述低通滤波器的频率响应的确定的控制参数，其中，所述预测器电路包括有限脉冲响应FIR滤波器，并且所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。
49.如权利要求48所述的方法，其中，所述低通滤波器的所述确定的滤波系数是所述低通滤波器的固定滤波系数。
50.如权利要求49所述的方法，其中，所述滤波包括使用耦合在解码器的输出和所述低通滤波器的输入之间的自适应噪声整形逆滤波器。
51.如权利要求50所述的方法，包括：
基于被包括在所述经编码信号的比特流中的信号设定所述自适应噪声整形逆滤波器的滤波系数。
52.如权利要求48所述的方法，包括：
基于被包括在所述经编码信号的比特流中的码字生成经量化信号字。
53.如权利要求52所述的方法，包括使用转义编码来基于所述码字生成所述经量化信号字。
54.如权利要求52所述的方法，包括使用霍夫曼编码来解码所述比特流中的码字。
55.如权利要求48所述的方法，其中，所述逆量化器被配置成根据以下等式控制步长：
dn+1＝βdn+m(cn/Lfactor)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。
56.如权利要求48所述的方法，其中，所述逆量化器被配置成根据以下公式控制步长：
dn+1＝max(βdn+m(cn/Lfactor),dmin)，
其中，cn是当前经量化信号字，dn对应于对数域中的当前步长，Lfactor是负载系数，m(cn/Lfactor)是基于所述当前经量化信号cn和所述负载系数Lfactor选择的对数乘数，β是泄漏系数，dmin是所述对数域中的阈值步长，并且dn+1对应于待施加于下一个经量化信号字cn+1的所述对数域中的步长。
57.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有对信号处理电路进行配置以执行方法的内容，所述方法包括：
使用反馈对经编码信号进行解码，所述解码包括：
对经量化信号进行逆量化；以及
基于所述经量化信号生成预测信号；以及
对经解码信号进行滤波，所述滤波包括使用确定的滤波系数的低通滤波器，其中，所述生成预测信号包括使用基于低通滤波器的频率响应的确定的控制参数，其中，所述预测信号是使用有限脉冲响应FIR滤波器生成的，并且所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。
58.如权利要求57所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述确定的滤波系数是低通滤波器的固定滤波系数。
59.如权利要求57所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述滤波包括对所述经解码信号施加自适应噪声整形逆滤波。
60.如权利要求57所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述方法包括：
基于被包括在所述经编码信号的比特流中的码字生成经量化信号字。
61.一种用于对音频信号编码和解码的系统，包括：
解码器，所述解码器被配置成基于经量化信号生成经解码信号，所述解码器包括：
逆量化器；和
预测器电路；以及
编码器，所述编码器包括具有确定的滤波系数并且被配置成对要由所述编码器编码的信号进行滤波的低通滤波器，所述解码器的预测器电路具有基于所述编码器的所述低通滤波器的频率响应的确定的控制参数，其中，所述预测器电路包括有限脉冲响应FIR滤波器，并且所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。
62.如权利要求61所述的系统，其中，所述低通滤波器的所述确定的滤波系数是所述低通滤波器的固定滤波系数。
63.如权利要求61所述的系统，包括：
自适应噪声整形逆滤波器，所述自适应噪声整形逆滤波器被耦合到所述解码器的所述逆量化器的输出。
64.如权利要求63所述的系统，其中，所述自适应噪声整形逆滤波器被配置成施加基于被包括在由所述解码器接收的比特流中的同步信号的滤波系数。
65.如权利要求61所述的系统，其中，所述解码器包括解码电路，所述解码电路被配置成基于被包括在由所述解码器从所述编码器接收的比特流中的码字生成经量化信号字。
66.一种用于对音频信号编码和解码的系统，包括：
解码器，所述解码器被配置成基于经量化信号生成经解码信号，所述解码器包括：
逆量化器；和
预测器电路；以及
输出滤波器，所述输出滤波器被耦合到所述解码器并且具有确定的控制参数，以基于所述经量化信号的采样频率将所述解码器的输出的带宽限制为小于可用带宽的百分之七十五，其中，所述预测器电路具有基于所述输出滤波器的频率响应的确定的控制参数，其中，所述预测器电路包括有限脉冲响应FIR滤波器，并且所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。
67.如权利要求66所述的系统，包括：编码器，所述编码器被配置成生成经编码信号。
68.如权利要求66所述的系统，其中，所述输出滤波器是低通滤波器，所述低通滤波器的所述确定的控制参数是所述低通滤波器的固定滤波系数。
69.如权利要求66所述的系统，其中，所述输出滤波器是带通滤波器，所述带通滤波器的所述确定的控制参数是所述带通滤波器的固定滤波系数，所述预测器电路包括有限脉冲响应FIR滤波器，所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。
70.一种用于对音频信号编码和解码的系统，包括：
解码器，所述解码器被配置成基于经量化信号生成经解码信号，所述解码器包括：
逆量化器；和
预测器电路；以及
输出滤波器，所述输出滤波器被配置成对所述解码器的输出进行滤波，其中，所述预测器电路具有基于编码器低通滤波器的频率响应的确定的控制参数，其中，所述预测器电路包括有限脉冲响应FIR滤波器，并且所述预测器电路的所述确定的控制参数包括所述FIR滤波器的固定滤波系数。
71.如权利要求70所述的系统，包括编码器，所述编码器包括所述编码器低通滤波器。
72.如权利要求70所述的系统，包括：
自适应噪声整形逆滤波器，所述自适应噪声整形逆滤波器被耦合到所述解码器的所述逆量化器的输出。
73.一种用于对音频信号编码和解码的系统，包括：
逆量化装置，所述逆量化装置对经量化信号进行逆量化；
预测信号生成装置，所述预测信号生成装置基于所述经量化信号生成预测信号，所述预测信号生成装置使用基于编码器低通滤波器的频率响应的确定的控制参数，其中，所述预测信号生成装置包括有限脉冲响应FIR滤波器，并且所述有限脉冲响应FIR滤波器包括基于所述低通滤波器的滤波系数的固定滤波系数；
经解码信号生成装置，所述经解码信号生成装置基于所述经量化信号和所述预测信号生成经解码信号；以及
经解码信号滤波装置，所述经解码信号滤波装置对经解码信号进行滤波。
74.如权利要求73所述的系统，包括编码器，所述编码器包括所述编码器低通滤波器。
75.如权利要求73所述的系统，包括：
频谱恢复装置，所述频谱恢复装置恢复所述经解码信号的频谱。
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