[發明專利]用于解碼器中的編碼音頻數據的頻域后濾波的方法和系統

有效

• 申請號: 200980127881.0
• 申請日: 2009-07-14
• 公開（公告）號: CN102099857A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 俞容山
• 申請（專利權）人: 杜比實驗室特許公司
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 楊小明

(相關申請的交叉引用)

本申請要求在2008年7月18日提交的美國臨時申請No.61/081800的優先權，在此通過引用將它并入。

技術領域

本發明涉及用于編碼音頻數據(例如，線性預測編碼(LPC)語音數據、或者其它的編碼語音數據或其它的音頻數據)的解碼的方法和系統。

背景技術

在本公開的全文中，包括在權利要求中，表達方式“編碼數據”(或“代碼數據”)表示通過將其它的數據(稱為“輸入數據”)編碼產生的、并且必須執行至少一解碼步驟以從中恢復輸入數據(或輸入數據的噪聲版本)的數據。例如，如果必須在其上面執行至少一個附加的解碼步驟以從中恢復輸入數據，那么通過將輸入數據編碼產生的、并然后經受至少一個解碼步驟的數據是“編碼數據”。

在本公開的全文中，包括在權利要求中，術語“后濾波器(postfilter)”表示被配置為對音頻數據進行濾波以減少或消除音頻數據中的可聽到的噪聲、或者(在使用后濾波器以對編碼的音頻數據進行濾波的情況下)減少或消除編碼音頻數據的解碼版本中的可聽到的噪聲的濾波器。

數字音頻壓縮系統被廣泛用于現代的電信系統或家庭/個人視聽娛樂系統中以減少數字音頻信號的數據率。這些系統中的大多數依賴于預測或變換音頻編碼技術以減少音頻信號的冗余，由此以最小的感知質量的損失產生信號的緊致表現(compact?representation)。在預測音頻編碼器中，時域LPC(線性預測編碼)濾波器被應用于將輸入信號解相關，并且，通常通過使用矢量量子化器(quantizer)進一步壓縮從LPC濾波器輸出的白色殘余信號。在變換音頻編碼器中，輸入信號首先通過使用變換(例如，MDCT或FFT)從時域被轉換到頻域，并且，得到的頻域數據值然后被量子化和編碼。

已經發現，由于在預測編碼中使用的LPC濾波器/殘余模型與人發音(articulation)系統的機制非常相似，因此，與變換編碼相比，預測編碼對于純語音信號提供更好的編碼效率。另一方面，還已發現，對于將包含可在變換域(頻域)中被更緊致地表現的許多正弦成分的許多音頻信號(例如，音樂或不為純語音信號的其它音頻信號)編碼，變換編碼方案常常勝過預測編碼方案。

變換預測編碼模式組合上述的兩種編碼結構的優點，以提供可在簡單的統一構架中有效地將語音、普通的音頻以及混合(例如，混合的語音和音樂信號)編碼的工具。在Juin-Hwey?Chen?and?D.Wang，“Transform?Predictive?Coding?of?Wideband?Speech?Signals”，Proc.ICASSP?1996，pp.275-278中描述了變換預測編碼方法和系統的例子。

圖1是常規的變換預測編碼器的框圖。在圖1的變換預測語音/音頻編碼器中，輸入音頻信號被采樣，并且，采樣(時域數字音頻采樣)被送到LPC分析濾波器。LPC分析濾波器去除輸入信號的粗共振峰結構(語音信號的共振峰是揚聲器的聲道的共振頻率處的信號頻率成分)，以產生LPC殘余信號，并且還產生一組LPC參數。LPC殘余信號然后被變換到頻域(在圖1中的標有“變換”的階段中)，以進一步利用保留于LPC殘余信號中的任何信號相關性。然后，變換的LPC殘余信號(包含頻域數據值)被量子化和編碼(在圖1中的標有“量子化器”的階段中)，以實現數據率降低。用于LPC分析濾波器中的LPC參數然后與量子化的、變換的LPC殘差(residual)被多路化(multiplex)(在圖1中的標有“位流多路化”的階段中)，以產生壓縮的音頻位流。適當的常規的解碼器可使用壓縮的音頻位流的LPC參數以重構解碼的音頻信號的共振峰結構。

從編碼器輸出的壓縮的音頻位流(與一系列的多組的LPC參數多路化的量子化的變換的LPC殘差)被發送到解碼器。變換預測語音/音頻編碼器的解碼器執行編碼器的反向信號處理。圖2是用于將圖1的變換預測編碼器的輸出解碼的常規的解碼器的框圖。圖2的第一階段(標有“位流多路化”)將用于LPC分析濾波器和量子化的變換的LPC殘差中的LPC參數去多路化(demultiplex)。量子化的變換的LPC殘差被去量子化(在圖2中的標有“去量子化”的階段中)，并且，去量子化的變換的LPC殘差(由頻域音頻數據組成)被反向變換回到時域中(在圖2中的標有“反向變換”的階段中)，以產生恢復的LPC殘差(表示初始地在圖1編碼器的LPC分析濾波器中產生的LPC殘差)。LPC合成濾波器用恢復的LPC參數處理恢復的LPC殘差(在時域中)，以產生表示初始輸入到圖1編碼器的音頻信號的恢復的時域數字音頻采樣。