專利名稱：音頻暫態信號的編解碼方法
技術領域：
本發明涉及數字移動通信領域，特別是涉及一種音頻暫態信號的編解 碼方法。
背景技術：
暫態信號是一種特殊的音頻信號，它多存在于有敲打樂器的音頻序列 中，例如，連續的敲鑼打鼓產生的信號可以稱之為暫態信號。它的特殊性
在于，如果采用常規的變換編碼方法例如MDCT (改進型離散余弦變換) 等，對其進行編解碼的話，會產生預回聲現象。這是由于量化比特不夠所 帶來的量化噪聲。量化噪聲是均勻的擴散到整個時域里，在暫態信號出現 之前的那段信號會被量化噪聲占據，進而產生了預回聲現象。預回聲現象 一種嚴重的失真，人耳對此種失真非常敏感。
現有技術中雖然已經有兩類經典的技術對暫態信號進行有效的編解 碼，但是，運算開銷都相對常規的變換編解碼的方法要大得多。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種音頻暫態信號的編解碼方法，能 夠有效減少編解碼端的計算復雜度。
為解決上述技術問題，本發明的音頻暫態信號的編解碼方法是采用如 下技術方案實現的，在對暫態信號做變換編碼之前，對輸入幀的時域采樣 點進行處理，即加入暫態信號處理；暫態信號處理位于在編碼器端進行時-頻變換之前的任意位置以及對應的解碼器端進行頻-時變換之后的任意位 置。
本發明的方法是對現有技術中的增益修正方法的一種改進。由于增益 修正方法對整個暫態信號幀進行了增益的修正，對其精確修正需要的比特 數是相當的高的。實際上，由于暫態信號也只是在暫態信號幀的某一小部 分出現。因此只需要對一部分時域采樣點而不是所有的時域采樣點進行增 益修正即可。采用本發明既可以減少需要量化的比特數，也可以同時減少 編解碼端的計算復雜度。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明
圖1是本發明的方法中編碼端的控制流程圖2是本發明的方法中解碼端的控制流程圖3是本發明的方法中編碼端的暫態信號處理框圖4是本發明的方法中解碼端的暫態信號處理框圖。
具體實施例方式
如圖l、 2所示。本發明的音頻暫態信號的編解碼方法，其基本思想 是在對暫態信號做變換編碼之前，對輸入幀的時域采樣點進行處理，即加 入暫態信號處理。暫態信號處理(暫態信號編解碼)可以在編碼器進行時 -頻變換之前的任意位置以及對應的解碼器進行頻-時變換之后的任意位 置。
圖l、 2中，時域處理包括分析濾波器等對輸入采樣點的處理步驟。 時-頻變換(或頻-時變換)則包括變換編(解)碼以及之后的一些頻(時)域處理和量化步驟。例如，在MPEG-MC編碼器里，時域處理所包含的步 驟。
下面分別從編碼器和解碼器端對本發明的方法進行說明。 (1)編碼器
首先在時域上檢測輸入幀是否為暫態幀。在這里可以采用任何己知的 暫態信號檢測方法(例如感知熵)。在本發明的一個實施例中，假定輸入
幀的采樣點為《，《，，、，同時將其分成L段，用集合4，/ = 1,2，...,丄來表示 這種分割。分別計算每段的能量E。和整幀的平均能量EI:
<formula>formula see original document page 6</formula>
將整幀的平均能量與每段的能量的最大比值同設定的門限值進行比 較，當所述的最大比值大于門限值T的時候則輸入幀為暫態幀，否則為穩
態幀。即<formula>formula see original document page 6</formula>
預回聲信號產生的本質原因是量化噪聲擴散到暫態信號出現之前的 時間段，并且聽覺的前掩蔽不夠，所以會導致這些量化噪聲為人耳清晰的 感覺到，導致了最終的嚴重失真。
當輸入幀被檢測為暫態信號的時候，開啟暫態信號處理方法。現有技
術中有很多對暫態信號的處理方法，例如
一種典型的處理方法是長短窗切換方法。它在暫態信號出現的時候把 其切換到短窗，提高信號的時間分辨率，從而抑制了預回聲現象。該方法在很多標準中得以應用并被證明是一種良好的方法。
另一種方法是時域噪聲整形方法(Temporal Noise Shaping TNS)。 它利用時頻的對偶性，從頻域里進行線性預測分析，即相當于在時域中進 行相應的時域包絡整形處理，從而也從一定程度抑制了預回聲現象。
比特池方法(Bit Pool)也是一種有效的方法，在可變碼率編解碼的 框架里，利用之前節省下的比特對暫態信號進行編解碼，由于比特數的增 加，量化噪聲隨之減少，可以從一定程度上緩解預回聲現象。
增益修正(Gain Modification)方法也是一種經典算法。它根據暫 態信號的時域采樣點計算出某些增益和形狀參數，利用這些參數修正時域 采樣點，達到對預回聲現象的抑制作用。
本發明的對暫態信號的處理方法是在增益修正方法基礎上的一種改 進。由于增益修正方法對整個暫態信號幀進行了增益的修正，對其精確修 正需要的比特數是相當高的。實際上，由于暫態信號也只是在暫態信號幀 的某一小部分出現。因此只需要對一部分時域采樣點而不是所有的時域采 樣點進行增益修正即可。這樣即可以減少需要量化的比特數，也可以同時 減少編解碼端的計算復雜度。
繼續沿用之前的假設，即輸入幀的采樣點為A,X2,.…,^ (記為集 合C)，其中N是輸入幀長度。首先根據輸入幀的采樣點信號確定哪些采 樣點(不是所有采樣點)需要進行伸縮處理(即增益修正)，即如前面所
述的暫態檢測步驟。通過這個步驟可以得到一個采樣點集合
<formula>formula see original document page 7</formula>同時將剩下的采樣點信號數據記為集合B:
一種實施例是檢測出暫態信號出現的時刻對應的采樣點，， 可以設該時刻開始之后的M個采樣點是需要進行伸縮處理的采樣點，用4
表示該采樣點集合
<formula>formula see original document page 8</formula>
將需要進行伸縮處理的采樣點(集合A)進行伸縮處理，即乘以一個 乘性參數義,.，達到對該部分采樣點進行伸縮處理的目的。
乘性參數4，7、l,2v",A^可以通過任意一種方式得到。可以是預先設 定的，也可以是根據輸入采樣點和其他參數(例如采樣率、碼率等等)自 適應計算出來的。
將集合A的數據進行處理以后，把其數據和B集合的數據重新按照C 集合原來的順序進行排列可以得到經過伸縮處理的暫態信號，當作時-頻 變換編碼的輸入。實現過程可參見圖3所示。 (2)解碼器
在解碼端，應用暫態信號時域恢復處理模塊來恢復時域信號。假設頻 -時變換以后，可以得到時域的恢復信號采樣點
根據編碼端產生的集合A和集合B的情況來進行反伸縮處理
當<formula>formula see original document page 8</formula>，找到i＝ij否則不進行任何處理。相對于編碼端，解碼端乘性參數^^可以通過 任意一種方式得到。它可以是預先設定的，也可以通過對編碼端的乘性參 數用任何編解碼方法得到。根據如上過程產生得到暫態信號處理后的輸出 XpX2,….,Xw。恢復處理過程可參見圖4。
權利要求
1、一種音頻暫態信號的編解碼方法，其特征在于在對暫態信號做變換編碼之前，對輸入幀的時域采樣點進行處理，即加入暫態信號處理；暫態信號處理位于在編碼器端進行時-頻變換之前的任意位置以及對應的解碼器端進行頻-時變換之后的任意位置。
2、 根據權利要求1所述的音頻暫態信號的編解碼方法，其特征在于 在編碼器，首先在時域上檢測輸入幀是否為暫態幀；當輸入幀被檢測為暫 態信號的時候，則進行暫態信號處理。
3、 根據權利要求2所述的音頻暫態信號的編解碼方法，其特征在于 所述暫態信號處理采用長短窗切換方法、時域噪聲整形方法、比特池方法、 或增益修正方法。
4、 根據權利要求2所述的音頻暫態信號的編解碼方法，其特征在于 所述暫態信號處理的方法是首先根據輸入幀的采樣點信號確定哪些采樣點需要進行伸縮處理，根 據需要伸縮處理的點得到一個采樣點集合A:<formula>formula see original document page 2</formula>將集合A乘以一個乘性參數4， < = ;ip>/ = i,2,...，Ar，達到對該部分采樣點進行伸縮處理。
5、 根據權利要求4所述的音頻暫態信號的編解碼方法，其特征在于同時將剩下的采樣點信號數據記為集合B:將集合A的數據進行處理以后，把其數據和集合B的數據重新按照集合C， C二A,X2,….,Xw原來的順序進行排列得到經過伸縮處理的暫態信號，當作 時-頻變換編碼的輸入。
6、 根據權利要求4所述的音頻暫態信號的編解碼方法，其特征在于: 所述乘性參數^，是預先設定的，或者是根據輸入采樣點自適應計算出來 的。
7、 根據權利要求1所述的音頻暫態信號的編解碼方法，其特征在于在解碼器端，應用暫態信號時域恢復處理模塊來恢復時域信號，并得到時域的恢復信號采樣點根據編碼端產生的需要伸縮處理的集合A:爿={^.."~},0<#<^其中，{1,2， ...，7V};和將剩下的采樣點信號數據組成的集合B:的情況，來進行反伸縮處理當/e ft,/2,，找到7' = /;否則不進行任何處理。
全文摘要
本發明公開了一種音頻暫態信號的編解碼方法，在對暫態信號做變換編碼之前，對輸入幀的時域采樣點進行處理，即加入暫態信號處理；暫態信號處理位于在編碼器端進行時-頻變換之前的任意位置以及對應的解碼器端進行頻-時變換之后的任意位置。本發明能夠有效減少編解碼端的計算復雜度。適用于數字移動通信領域。
文檔編號G10L19/02GK101308656SQ200710040779
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月17日 優先權日2007年5月17日
發明者張本好, 曇 李, 林福輝, 黃鶴云 申請人:展訊通信(上海)有限公司