用于音頻信號(hào)解碼或編碼的時(shí)域電平調(diào)整的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及音頻信號(hào)編碼、解碼以及處理，并且尤其涉及調(diào)整信號(hào)的電平，以頻時(shí) 轉(zhuǎn)換（或時(shí)頻轉(zhuǎn)換）至相應(yīng)的頻率至?xí)r間轉(zhuǎn)換器（或時(shí)間至頻率轉(zhuǎn)換器）的動(dòng)態(tài)范圍。本 發(fā)明的一些實(shí)施方式涉及調(diào)整信號(hào)的電平，以頻時(shí)間轉(zhuǎn)換（或時(shí)頻轉(zhuǎn)換）至以固定點(diǎn)或整 數(shù)運(yùn)算實(shí)施的相應(yīng)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍。本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式涉及使用時(shí)域電平調(diào)整結(jié) 合邊信息的對(duì)頻譜解碼音頻信號(hào)的削波防止。
【背景技術(shù)】
[0002] 音頻信號(hào)處理變得越來越重要。由于現(xiàn)代感知音頻編解碼器需要通過越來越低的 位速率傳送令人滿意的音頻質(zhì)量，所以出現(xiàn)挑戰(zhàn)。
[0003] 在當(dāng)前音頻內(nèi)容產(chǎn)生和傳輸鏈中，例如，在內(nèi)容創(chuàng)建側(cè)通過專業(yè)AAC(高級(jí)音頻編 碼）編碼器將數(shù)字可用主內(nèi)容（PCM流（脈沖編碼調(diào)制流））編碼。然后，所產(chǎn)生的AAC比 特流可用于（例如）通過在線數(shù)字媒體商店購買。在很少的情況下，一些解碼的PCM樣本 被"削波"，這意味著兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)的樣本達(dá)到可由輸出波形的均勻量化的固定點(diǎn)表示 (例如，根據(jù)PCM調(diào)制的）的潛在位分辨率（例如，16位）表示的最大電平。這會(huì)造成可聽 假象（audible artifact)(點(diǎn)擊或短失真）。雖然通常在編碼器側(cè)努力防止在解碼器側(cè)發(fā) 生削波，然而，由于各種原因（例如，不同的解碼器實(shí)現(xiàn)方式、舍入誤差、傳輸誤差等），仍會(huì) 在解碼器側(cè)發(fā)生削波。假設(shè)在編碼器的輸入處的音頻信號(hào)低于削波的閾值，在現(xiàn)代感知音 頻編編碼器內(nèi)發(fā)生削波的原因很多。首先，音頻編碼器為可用于輸入波形的頻率分解中的 傳輸?shù)男盘?hào)施加量化，以降低傳輸數(shù)據(jù)速率。在頻域中的量化誤差造成信號(hào)幅度和相位相 對(duì)原始波形具有小的偏差。如果幅度或相位誤差建設(shè)性地增加，則在時(shí)域中產(chǎn)生的幅度可 暫時(shí)高于原始波形。其次，參數(shù)化編碼方法（例如，頻帶復(fù)制SBR)通過比較粗糙的方式將 信號(hào)功率參數(shù)化。通常省略相位信息。因此，僅在接收器側(cè)的信號(hào)被再生具有正確的功率， 但是沒有波形保存。幅度接近全尺度的信號(hào)易于削波。
[0004] 現(xiàn)代音頻編碼系統(tǒng)提供了傳送響度級(jí)參數(shù)（gl)的可能性，這給解碼器提供了調(diào) 整響度的可能性，以通過統(tǒng)一的電平重放。通常，如果通過足夠高的電平將音頻信號(hào)解碼并 且所傳輸?shù)臍w一化增益暗示響度級(jí)更大，那么這可能造成削波。此外，控制音頻內(nèi)容（尤其 是音樂）中的常見做法將音頻信號(hào)提高為最大可能值，在由音頻編解碼器粗糙地量化時(shí)， 產(chǎn)生音頻信號(hào)的削波。
[0005] 為了防止音頻信號(hào)的削波，所謂的限制器已知為用于限制音頻電平的合適工具。 如果引入的音頻信號(hào)超過某個(gè)閾值，則限制器被激活，并且通過音頻信號(hào)在輸出處不超過 規(guī)定的電平的方式衰減音頻信號(hào)。遺憾的是，在限制器之前，需要足夠的凈空（headroom) (在動(dòng)態(tài)范圍和/或位分辨率方面）。
[0006] 通常，在頻域中實(shí)現(xiàn)任何響度歸一化以及所謂的"動(dòng)態(tài)范圍控制"（DRC)。即使濾 波器組重疊造成歸一化增益在幀之間變化，這也允許響度歸一化的平滑混合。
[0007] 進(jìn)一步地，由于較差量化或參數(shù)描述，如果在削波閾值附近的電平處控制原始音 頻，則何編碼的音頻信號(hào)可能進(jìn)入削波內(nèi)。
[0008] 通常，根據(jù)固定點(diǎn)算法，在高度有效的數(shù)字信號(hào)處理裝置中，可取地使計(jì)算復(fù)雜 性、內(nèi)存使用以及功耗盡可能較小。為此，還可取地使音頻樣本的字長盡可能較小。為了考 慮由響度歸一化造成的削波的任何潛在凈空，通常是音頻編碼器或解碼器的一部分的濾波 器組必須設(shè)計(jì)有更高的字長。
[0009] 可取地允許信號(hào)限制，而不喪失數(shù)據(jù)精確度和/或不需要將更高的字長用于解碼 器濾波器組或編碼器濾波器組?？商鎿Q地或者此外，如果可為信號(hào)的連續(xù)時(shí)間部分或"幀" 逐個(gè)幀地連續(xù)確定要被頻時(shí)轉(zhuǎn)換（反之亦然）的信號(hào)的相關(guān)動(dòng)態(tài)范圍，以便可以通過當(dāng)前 相關(guān)動(dòng)態(tài)范圍適配由轉(zhuǎn)換器（頻域至?xí)r域轉(zhuǎn)換器或時(shí)域至頻域轉(zhuǎn)換器）提供的動(dòng)態(tài)范圍的 方式，調(diào)整信號(hào)的電平，那么這可取。還期望的是，使為了頻時(shí)轉(zhuǎn)換或時(shí)頻轉(zhuǎn)換的目的進(jìn)行 的這種電平位移對(duì)于解碼器或編碼器的其他元件基本為"透明的"。由根據(jù)權(quán)利要求1所述 的音頻信號(hào)解碼器、根據(jù)權(quán)利要求14所述的音頻信號(hào)編碼器以及根據(jù)權(quán)利要求15所述的 用于將編碼音頻信號(hào)表示進(jìn)行解碼的方法，解決這些期望和/或可能的進(jìn)一步期望中的至 少一個(gè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 提供了一種用于基于編碼音頻信號(hào)表示提供解碼音頻信號(hào)表示的音頻信號(hào)解碼 器。音頻信號(hào)解碼器包括解碼器預(yù)處理級(jí)（Stage)(其被配置為從編碼音頻信號(hào)表示獲得 多個(gè)頻帶信號(hào)）。所述音頻信號(hào)解碼器進(jìn)一步包括削波估計(jì)器，削波估計(jì)器被配置為關(guān)于音 頻信號(hào)表示、多個(gè)頻率信號(hào)和/或邊信息是否暗示電位削波來分析編碼音頻信號(hào)表示、多 個(gè)頻率信號(hào)以及關(guān)于編碼音頻信號(hào)表示的頻帶信號(hào)的增益的邊信息中的至少一個(gè)，，以便 確定用于編碼音頻信號(hào)表示的當(dāng)前電平位移因子。在邊信息暗示電位削波時(shí)，當(dāng)前電平位 移因子使所述多個(gè)頻帶信號(hào)的信息朝著最低有效位移動(dòng)，以便在至少一個(gè)最高有效位處獲 得凈空。音頻信號(hào)解碼器還包括電平位移器，電平位移器被配置為根據(jù)電平位移因子移動(dòng) 頻帶信號(hào)的電平，以獲得電平位移的頻帶信號(hào)。此外，音頻信號(hào)解碼器包括被配置為將電平 位移的頻帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)域表示的頻域至?xí)r域轉(zhuǎn)換器。音頻信號(hào)解碼器進(jìn)一步包括電平位 移補(bǔ)償器，電平位移補(bǔ)償器被配置為作用在所述時(shí)域表示上，以至少部分補(bǔ)償由電平位移 器施加至電平位移的頻帶信號(hào)的電平位移并且獲得充分補(bǔ)償?shù)臅r(shí)域表示。
[0011] 本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式提供了一種被配置為基于輸入音頻信號(hào)的時(shí)域表示提 供編碼的音頻信號(hào)表示的音頻信號(hào)編碼器。音頻信號(hào)編碼器包括削波估計(jì)器，削波估計(jì)器 被配置為關(guān)于是否暗示電平削波分析輸入音頻信號(hào)的時(shí)域表示，以便確定用于輸入信號(hào)表 示的當(dāng)前電平位移因子。當(dāng)暗示電位削波時(shí)，當(dāng)前電平位移因子使輸入音頻信號(hào)的時(shí)域表 示朝著最低有效位移動(dòng)，以便在至少一個(gè)最高有效位處獲得凈空。音頻信號(hào)編碼器進(jìn)一步 包括電平位移器，電平位移器被配置為根據(jù)電平位移因子移動(dòng)輸入音頻信號(hào)的時(shí)域表示的 電平，以獲得電平位移的時(shí)域表示。此外，音頻信號(hào)編碼器包括被配置為將電平位移的時(shí)域 表示轉(zhuǎn)換成多個(gè)頻帶信號(hào)的時(shí)域至頻域轉(zhuǎn)換器。音頻信號(hào)編碼器還包括電平位移補(bǔ)償器， 電平位移補(bǔ)償器被配置為作用在多個(gè)頻帶信號(hào)上，以至少部分補(bǔ)償由電平位移器施加至電 平位移的時(shí)域表示的電平位移并且獲得多個(gè)充分補(bǔ)償?shù)念l帶信號(hào)。
[0012] 本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式提供了一種用于將編碼音頻信號(hào)表示解碼以便獲得解 碼音頻信號(hào)表示的方法。該方法包括預(yù)處理編碼音頻信號(hào)表示，以獲得多個(gè)頻帶信號(hào)。該 方法進(jìn)一步包括關(guān)于是否暗示電位削波，來分析編碼音頻信號(hào)表示、頻帶信號(hào)以及關(guān)于頻 帶信號(hào)的增益的邊信息中的至少一個(gè)，以便確定用于編碼音頻信號(hào)表示的當(dāng)前電平位移因 子。當(dāng)暗示電位削波時(shí)，當(dāng)前電平位移因子使輸入音頻信號(hào)的時(shí)域表示朝著最低有效位移 動(dòng)，以便獲得在至少一個(gè)最高有效位處的凈空。此外，該方法包括根據(jù)電平位移因子移動(dòng)所 述頻帶信號(hào)的電平，以獲得電平位移的頻帶信號(hào)。該方法還包括執(zhí)行頻帶信號(hào)到時(shí)域表示 的頻域至?xí)r域轉(zhuǎn)換。該方法進(jìn)一步包括作用在所述時(shí)域表示上，以至少部分補(bǔ)償施加到電 平位移的頻帶信號(hào)的電平位移并且獲得充分補(bǔ)償?shù)臅r(shí)域表示。
[0013] 此外，提供了一種當(dāng)在在計(jì)算機(jī)或信號(hào)處理器上執(zhí)行時(shí)實(shí)施上述方法的計(jì)算機(jī)程 序。
[0014] 進(jìn)一步實(shí)施方式提供了一種用于基于編碼音頻信號(hào)表示提供解碼音頻信號(hào)表示 的音頻信號(hào)解碼器。音頻信號(hào)解碼器包括解碼器預(yù)處理級(jí)，解碼器預(yù)處理級(jí)被配置為從編 碼的音頻信號(hào)表示中獲得多個(gè)頻帶信號(hào)。音頻信號(hào)解碼器進(jìn)一步包括削波估計(jì)器，被配置 為分析編碼音頻信號(hào)表示、多個(gè)頻率信號(hào)以及關(guān)于編碼音頻信號(hào)表示的頻帶信號(hào)的增益的 邊信息中的至少一個(gè)，以便確定用于編碼音頻信號(hào)表示的當(dāng)前電平位移因子。音頻信號(hào)解 碼器還包括電平位移器，電平位移器被配置為根據(jù)電平位移因子移動(dòng)頻帶信號(hào)的電平，以 獲得電平位移的頻帶信號(hào)。此外，音頻信號(hào)解碼器包括被配置為將電平位移的頻帶信號(hào)轉(zhuǎn) 換成時(shí)域表示的頻域至?xí)r域轉(zhuǎn)換器。音頻信號(hào)解碼器進(jìn)一步包括電平位移補(bǔ)償器，電平位 移補(bǔ)償器被配置為作用在時(shí)域表示上，以至少部分補(bǔ)償由電平位移器施加到電平位移的頻 帶信號(hào)的電平位移并且獲得充分補(bǔ)償?shù)臅r(shí)域表示。
[0015] 本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式提供了一種被配置為基于輸入音頻信號(hào)的時(shí)域表示提 供編碼音頻信號(hào)表示的音頻信號(hào)編碼器。音頻信號(hào)編碼器包括削波估計(jì)器，削波估計(jì)器被 配置為分析輸入音頻信號(hào)的時(shí)域表示，以便確定用于輸入信號(hào)表示的當(dāng)前電平位移因子。 音頻信號(hào)編碼器進(jìn)一步包括電平位移器，電平位移器被配置為根據(jù)電平位移因子移動(dòng)輸入 音頻信號(hào)的時(shí)域表示的電平，以獲得電平位移的時(shí)域表示。此外，音頻信號(hào)編碼器包括被配 置為將電平位移的時(shí)域表示轉(zhuǎn)換成多個(gè)頻帶信號(hào)的時(shí)域至頻域轉(zhuǎn)換器。音頻信號(hào)編碼器還 包括電平位移補(bǔ)償器，電平位移補(bǔ)償器被配置為作用在多個(gè)頻帶信號(hào)上，以至少部分補(bǔ)償 由電平位移器施加到電平位移的時(shí)域表示的電平位移并且獲得多個(gè)充分補(bǔ)償?shù)念l帶信號(hào)。
[0016] 本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式提供了一種用于將編碼音頻信號(hào)表示解碼以便獲得解 碼音頻信號(hào)表示的方法。該方法包括預(yù)處理編碼音頻信號(hào)表示，以獲得多個(gè)頻帶信號(hào)。該 方法進(jìn)一步包括分析編碼音頻信號(hào)表示、頻帶信號(hào)以及關(guān)于頻帶信號(hào)的增益的邊信息中的 至少一個(gè)，以便確定編碼音頻信號(hào)表示的當(dāng)前電平位移因子。此外，該方法包括根據(jù)電平位 移因子移動(dòng)頻帶信號(hào)的電平，以獲得電平位移的頻帶信號(hào)。該方法還包括執(zhí)行頻帶信號(hào)到 時(shí)域表示的頻域至?xí)r域轉(zhuǎn)換。該方法進(jìn)一步包括作用在時(shí)域表示上，以至少部分補(bǔ)償施加 到電平位移的頻帶信號(hào)的電平位移并且獲得充分補(bǔ)償?shù)臅r(shí)域表示。
[0017] 至少一些實(shí)施方式基于以下洞察：在不喪失相關(guān)信息的情況下，可以在時(shí)間間隔 期間，將頻域表示的多個(gè)頻帶信號(hào)移動(dòng)某個(gè)電平位移因子，其中，音頻信號(hào)的總體響度級(jí)較 高。確切地說，無論如何，相關(guān)信息移動(dòng)到可能包含噪聲的位。通過這種方式，即使頻帶信 號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍可以比由頻域至?xí)r域轉(zhuǎn)換器的有限字長支持的動(dòng)態(tài)范圍更大，也可以使用具 有有限字長的頻域至?xí)r域轉(zhuǎn)換器。換言之，本發(fā)明的至少一些實(shí)施方式利用以下事實(shí)：最低 有效位通常不攜帶任何相關(guān)信息，而音頻信號(hào)較響亮，即，相關(guān)信息更可能包含在最高有效 位內(nèi)。施加到電平位移的頻帶信號(hào)的電平位移還可具有降低在時(shí)域表示內(nèi)發(fā)生削波的可能 性的優(yōu)點(diǎn)，其中，所述削波由多個(gè)頻帶信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)頻帶信號(hào)的建設(shè)性疊加造成。
[0018] 這些洞察和發(fā)現(xiàn)還通過相似的方式適用于音頻信號(hào)編碼器和用于編碼原始音頻 信號(hào)以便獲得編碼音頻信號(hào)表示的方法。
【附圖說明】
[0019] 在下文中，參照示圖，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中：
[0020] 圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平的編碼器；
[0021] 圖2描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平的解碼器；
[0022] 圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平的另一個(gè)編碼器；
[0023] 圖4描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平的進(jìn)一步解碼器；
[0024] 圖5示出了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方式的音頻信號(hào)解碼器的示意性框圖；
[0025] 圖6示出了根據(jù)至少一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施方式的音頻信號(hào)解碼器的示意性框圖；
[0026] 圖7示出了說明根據(jù)實(shí)施方式的所提出的音頻信號(hào)解碼器以及所提出的用于將 編碼音頻信號(hào)表示進(jìn)行解碼的方法的概念的示意性框圖；
[0027] 圖8是電平位移以獲得凈空的示意性視覺化；
[0028] 圖9示出了根據(jù)至少一些實(shí)施方式的可以是音頻信號(hào)解碼器或編碼器的部件的 可能過渡形狀調(diào)整器的示意性框圖；
[0029] 圖10描繪了包括預(yù)測濾波調(diào)整器的進(jìn)一步實(shí)施方式的估計(jì)單元；
[0030] 圖11示出了用于生成反向數(shù)據(jù)流（back data stream)的設(shè)備；
[0031] 圖12示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平的編碼器；
[0032] 圖13描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平