[發明專利]用于避免削波假象的設備、方法和計算機程序

有效

• 申請號: 201280061906.3
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN104081454A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 阿爾貝特·霍伊貝格爾;貝恩德·埃德勒;尼古勞斯·雷特爾巴赫;斯特凡·戈耶爾斯伯格;約翰內斯·希爾珀特
• 申請（專利權）人: 弗蘭霍菲爾運輸應用研究公司
• 主分類號: G10L25/69
• 分類號: G10L25/69;G10L19/032
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

背景技術

在當前的音頻內容制造與傳送鏈中，在數字上可用的主要內容(PCM流)在內容創建網站例如由專業的AAC編碼器編碼。然后，使所產生的AAC位流可用于例如通過蘋果iTunes音樂商店購買。似乎在罕見的情況下，一些解碼的PCM樣本是“削波”，這意味著兩個或多個連續的樣本達到可由用于輸出波形的均勻量化的固定點表示(PCM)的基本位分辨率(例如，16位)表示的最大電平。這可能導致聽覺假象(artifact)(點擊或短失真)。由于這發生在解碼器側，所以在內容已被傳送之后沒有方法解決該問題。在解碼器側上處理該問題的唯一方法是為解碼器創建插件，提供防削波功能。在技術上，這意味著子帶中的能量分布的修改(然而，僅僅在正向模式上，即，不存在考慮心理聲學模型的迭代循環)。假設編碼器的輸入的音頻信號低于削波的閾值，在現代可感知的音頻編碼器中削波的原因是多方面的。首先，音頻編碼器對輸入波形的頻率分解中可獲得的傳輸信號應用量化，以減小傳輸數據速率。頻域中的量化誤差導致信號的振幅和相位相對于原始波形產生小偏差。如果振幅或相位誤差建設性地相加，那么在時域中所產生的振幅可暫時高于原始波形。其次，參數編碼方法(例如，譜帶復制SBR)以相當錯略的方式將信號功率參數化。忽略了相位信息。因此，接收器側上的信號僅利用正確的功率再生，而沒有波形保留(preservation)。振幅接近全尺度的信號易于削波。

由于在壓縮的位流表示中，頻率分解的動態范圍比典型的16位PCM范圍大得多，所以位流可承載更高的信號電平。因此，在解碼器的輸出信號被轉換(及限制)為固定點PCM表示時，僅出現實際的削波。

人們期望通過向解碼器提供沒有表現削波的編碼信號來避免削波在解碼器上發生。換言之，如果解碼器可執行標準的解碼，而不必相對于削波預防來處理信號，那么這是期望的。尤其地，現在已經部署了多種解碼器，并且這些解碼器為了受益于解碼器側削波預防不得不進行升級。而且，一旦已經發生削波(即，已經按照易于發生削波的方式編碼了待要編碼的音頻信號)，一些信息就不可恢復地丟失，使得即使支持削波預防的編碼器可能必須在先前和/或隨后的信號部分基礎上借助于外插或內插削波信號部分。

發明內容

根據一個實施方式，提供了一種音頻編碼設備。該音頻編碼設備包括：編碼器、解碼器以及削波檢測器。編碼器適合于編碼待編碼的輸入音頻信號的時間段，以獲得相應的所編碼的信號段。解碼器適合于解碼所編碼的信號段，以獲得重新解碼的信號段。削波檢測器適合于相對于實際的信號削波或可感知的信號削波中的至少一個分析重新解碼的信號段。削波檢測器還適合于生成相應的削波警報。該編碼器進一步被配置為響應于削波警報，利用產生減小的削波概率的至少一個修改的編碼參數再次編碼音頻信號的時間段。

在進一步的實施方式中，提供了一種用于音頻編碼的方法。該方法包括：編碼待編碼的輸入音頻信號的時間段，以獲得相應的所編碼的信號段。該方法進一步包括解碼所編碼的信號段以獲得重新解碼的信號段。相對于實際或可感知的信號削波中的至少一個分析重新解碼的信號段。在所分析的重新解碼的信號段內檢測實際或可感知的信號削波的情況下，生成相應的削波警報。根據削波警報，利用產生減小的削波概率的至少一個修改的編碼參數來重復時間段的編碼。

進一步的實施方式提供了一種用于在計算機或信號處理器上執行時實現上述方法的計算機程序。

本發明的實施方式基于以下洞察力：相對于潛在的削波問題的每個編碼的時間段可幾乎立即通過再次解碼時間段驗證。解碼與編碼相比顯著減少了計算復雜度。因此，由額外解碼造成的處理負荷一般是可以接受的。由額外解碼引入的延遲通常也是可以接受的，例如，用于流媒體應用程序(例如，互聯網廣播)。只要時間段的重復編碼是沒必要的，即，只要在輸入音頻信號的重新解碼的時間段中未檢測到任何潛在的削波，該延遲大約為一個時間段，或者略微大于一個時間段。由于在時間段中已經識別了潛在的削波問題，所以在必須再次編碼時間段的情況下，該延遲增大。然而，應預期和考慮典型的最大延遲通常還比較短。

附圖說明

在下文中描述本發明的優選實施方式，其中：

圖1示出了根據本發明的至少一些實施方式的音頻編碼設備的示意性方框圖；

圖2示出了根據本發明的進一步實施方式的音頻編碼設備的示意性方框圖；

圖3示出了根據本發明的至少一些實施方式的用于音頻編碼的方法的示意性流程圖；

圖4示意性示出了在頻域中通過修改將最大能量貢獻給由解碼器輸出的整個信號的頻率范圍進行削波預防的概念；以及