参数立体声编码方法、装置和参数立体声解码方法、装置的制作方法

专利名称：参数立体声编码方法、装置和参数立体声解码方法、装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及语音编解码技术，尤其涉及一种参数立体声编/解码的方法和装置。
背景技术：
现有的立体声编/解码方法可以分为两类， 一类是基于波形的立体声编/解 码，第二类是参数立体声编/解码。所述参数包括时域参数、频域参数等。下面对时域参数立体声编/解码进行介绍时域参数立体声编码，在自然录制的情况下，立体声的左、右声道表现出 很强的相关性。如图l所示，x(n)和y(n)通常为左、右声道信号或它们的线性 组合(如x (n)为和信号，y (n)为差信号等)。x (n)与y (n)具有相关性， 所以可以利用x (n)与y (n)之间的短时互相关性，通过短时互相关预测滤波 器利用x (n)来估计y (n)，不需要利用y (n)，仅由x (n)就可得到估计信 号y' (n)。如图1所示，x (n)通过短时互相关预测滤波器对信号y (n)进行估计， 得到估计信号y' (n)。将y' (n)与y (n)比较得到预测误差e ( n )。对x (n)、预 测误差e (n)以及短时互相关预测滤波器的系数进行编码并发送出去。时域参数立体声解码，如图2所示，对接收到的x(n)、预测误差以及短时 互相关预测滤波器的系数进行解码，并用x(n)通过短时互相关预测滤波器来 估计信号y(n)，得到估计信号y' (n)。根据得到的预测误差e (n)对y' (n) 进行调整，得到y(n)。在实现时域参数立体声编/解码的过程中，发明人发现现有技术中至少存在 如下问题由于只考虑了信号之间的短时互相关性，所以对于各种类型信号，在传输中预测误差较大，预测增益较低，尤其对于类似浊音的，周期性比较强 的信号，预测增益明显较低，预测误差明显偏大，不利于量化编码。 发明内容为了解决短时互相关预测信号传输中预测误差较大的问题，本发明实施例提出以下技术方案一方面，本发明实施例提供一种参数立体声编码方法。 一种参数立体声编码方法，包括对第一输入信号和第二输入信号进行长时互相关性预测，获取第一预测误 差延时和长时预测增益；利用所述第一预测误差延时和所述长时预测增益调整第一预测误差，得到 第二预测误差；对所述第一输入信号、所述第二预测误差、所述第一预测误差延时、所述 长时预测增益进行编码。另一方面，本发明实施例提供一种参数立体声编码装置。 一种参数立体声编码装置，包括长时互相关预测模块，用于利用长时互相关预测滤波器对第一输入信号和 第二输入信号进行长时互相关性预测，获取第一预测误差延时和长时预测增益；第二预测误差获取模块，用于利用第一预测误差延时和长时预测增益调整 第一预测误差，得到第二预测误差；编码模块，用于对第一输入信号、第二预测误差、第一预测误差延时、长 时预测增益以及短时互相关预测滤波器系数进行编码。再一方面，本发明实施例提供一种参数立体声解码方法。一种参数立体声解码方法，包括接收第一输入信号、第二预测误差、第一预测误差延时、长时预测增益以及短时互相关预测滤波器系数；根据得到的第一预测误差延时和长时预测增益对第二预测误差进行调整， 得到第一预测误差；根据第 一输入信号和第 一预测误差获取第二输入信号。再一方面，本发明实施例提供一种参数立体声解码装置。一种参数立体声解码装置，包括解码;漢块，用于对-接收到的第一输入信号、第二预测误差、第一预测误差 延时、长时预测增益以及短时互相关预测滤波器系数进行解码；第一预测误差获取模块，用于根据得到的第一预测误差延时和长时预测增 益对第二预测误差进行调整，得到第一预测误差；第二输入信号获取漠块，用于根椐第一输入信号和第一预测误差获取第二 输入信号。本发明实施例在对声音信号进行编码的过程中，兼顾考虑了信号的长时互 相关性，减小了传输中的预测误差，使得类似浊音的，周期性比较强的信号， 也有较小的预测误差，通过考虑信号的长时互相关性降^f氐了在传输中各种类型 信号的预测误差的能量，统一了各种类型信号的性能，并去除了误差中存在的 较强的周期性，减少了传输中需要的能量，从而达到了更好的编码的目的。


图1为现有技术中基于短时互相关预测的时域参数立体声编码器框图； 图2为现有技术中基于短时互相关预测的时域参数立体声解码器框图； 图3为本发明实施例所述时域参数立体声编码器框图； 图4为本发明实施例所述时域参数立体声解码码器图；图5为本发明实施例所述时域参数立体声编码方法流程图； 图6为本发明实施例所述时域参数立体声解码方法流程图； 图7为本发明实施例所述时域参数立体声编码装置框图； 图8为本发明实施例所述时域参数立体声解码装置框图。
具体实施方式
为了解决短时互相关预测信号传输中预测误差较大的问题，本发明实施例 提供一种参数立体声编/解码方法。如图5所示，该参数立体声编码方法包括在自然录制的情况下，立体声的左、右声道(本发明用x(n)和y(n)表示) 表现出很强的相关性，所以x (n)与y (n)具有相关性。本发明不但对x (n) 与y (n)进行短时互相关预测，还进行长时互相关性预测。下面对短时互相关 预测进行介绍；在步骤502对长时互相关性预测进行介绍。在本发明中，第一输入信号x (n)和第二输入信号y (n)可以是左、右声 道信号或者二者的线性组合(如x (n)为左、右声道的和信号，y (n)为左、 右声道的差信号等)。501、根据第一输入信号x (n)和第二输入信号y (n)得到短时互相关预测 滤波器系数a (i)以及第一预测误差el (n);利用第一输入信号x (n)和第二输入信号y (n)之间的短时互相关性，对 第一输入信号x (n)和第二输入信号y (n)进4亍短时互相关预测，可以得到短 时互相关预测滤波器的系数a (i)，从而确定短时互相关预测滤波器。根据确定的短时互相关预测滤波器利用x (n)来估计y (n)，不需要利用y (n)，仅由x (n)就可得到估计信号y' (n)。对第一输入信号x (n)进行短时互相关预测，如图3所示，将x (n)输入短 时互相关预测单元701，得到的输出信号就是估计的第二输入信号y (n)，即为 第二输入估计信号y' (n);将第二输入估计信号y' (n )与第二输入信号y (n) 进行比较，得到第一预测误差el (n)。
502、 对第一输入信号x (n )和第二输入信号y ( n )进行长时互相关性预测， 如图3所示，将第一输入信号x (n)和第二输入信号y (n)输入长时互相关预测 模块706,长时互相关预测是利用x (n)和y (n)之间的长时互相关性来进行预 测，通过进行长时互相关预测可以获取第一预测误差延时d和长时预测增益g: 先确定第一输入信号x (n)与第二输入信号y (n)的长时互相关函数C (d)其 中d为第二输入信号y (n)相对于第一输入信号x (n)的延时，当互相关C (d) 最大值时，求出d值，此时d值即为第一预测误差el (n)的延时；
对第一预测误差el (n)的均方误差求偏导，并令偏导数为O，得到K个长时 互相关预测滤波器系数。当长时互相关预测滤波器的阶数K4时，得到的预测滤 波器系数g (i)即为第一预测误差长时预测增益。
503、 利用得到的第一预测误差延时d和长时预测增益g，根据公式e (n) -el (n) -g*el (n-M)，对第一预测误差进行调整，得到第二预测误差e ( n); e (n) 比el(n)小，在参数立体声编码端对e (n)进行编码，并传送到参数立体声解 码端，在传输过程中所传输的是第二预测误差e (n),这样在传输中预测误差的 能量就降低了。
504、 如图3所示，将第一输入信号x(n)、第二预测误差e (n)、第一预测 误差延时d、长时预测增益g以及短时互相关预测滤波器系数a (i)输入编码模 块708，对第一输入信号x(n)、第二预测误差e(n)、第一预测误差延时d、长 时预测增益g以及短时互相关预测滤波器系数a (i)进行编码并在信道中传输。
10如图6所示，该参数立体声解码方法包括
601、 接收第一输入信号x (n)、第二预测误差e (n)、第一预测误差延时d、 长时预测增益g以及短时互相关预测滤波器系数a (i)并解码；
602、 根据得到的第一预测误差延时d和长时预测增益g根据公式e U) =el(n)-g*el(n-M),对第二预测误差e ( n)进行调整，得到第一预测误差el ( n ), 通过第一输入信号x (n)估计第二输入信号y (n)，得到第二输入估计信号y'
(n )，第一预测误差就是第二输入估计信号y' ( n)相对于第二输入信号y ( n) 的误差；
603、 根据第一输入信号x (n)和第一预测误差el (n)获取第二输入信号y (n):
根据接收到的短时互相关预测滤波器系数a (i)可以确定短时互相关预测 滤波器；
根据接收到的第一输入信号x (n)利用短时互相关预测滤波器估计第二输 入信号y (n)，得到第二输入估计信号y' (n);
根据第一预测误差el (n)对第二输入估计信号y' (n)进行修正，得到第 二输入信号y (n)，这样在解码端就得到了第一输入信号x (n)和第二输入信号 y (n)。
本发明实施例不但考虑了信号的短时互相关性，而且还考虑了信号的长时 互相关性，减小了传输中的预测误差，使得类似浊音的，周期性比较强的信号， 也有较小的预测误差，通过考虑信号的长时互相关性降低了在传输中各种类型 信号的预测误差的能量，统一了各种类型信号的性能，并去除了误差中存在的 较强的周期性，减少了传输中需要的能量，从而达到了更好的编码的目的。
本发明实施例还提供了 一种参数立体声编码装置。如图7所示，该参数立体声编码装置包括
信息获取模块703，用于根据第一输入信号x (n)和第二输入信号y (n)得 到短时互相关预测滤波器系数a ( i)以及第一预测误差el (n)，其中x(n)和y (n) 通常为左、右声道信号或它们的线性组合(如x (n)为和信号，y (n)为差信 号等)。
在自然录制的情况下，立体声的左、右声道表现出很强的相关性。所以x (n)与y (n)具有相关性，可以通过短时互相关预测滤波器利用x (n)来估计 y (n),不需要利用y (n)，仅由x (n)就可得到估计信号y' (n)。利用第一 输入信号x (n)和第二输入信号y (n)之间的短时互相关性，对第一输入信号x (n)和第二输入信号y (n)进行短时互相关预测，可以得到短时互相关预测滤 波器的系数a (i)，从而确定短时互相关预测滤波器。
对第一输入信号x (n)进行短时互相关预测，将x (n)输入已确定的短时 互相关预测滤波器，得到的输出信号就是估计的第二输入信号y (n)，即为第二 输入估计信号y' (n);将第二输入估计信号y' (n )与第二输入信号y ( n )进 行比较，得到第一预测误差el (n)。
长时互相关预测模块706,用于对第一输入信号x (n)和第二输入信号y (n) 进行长时互相关性预测，长时互相关预测是利用x (n)和y (n)之间的长时互 相关性来进行预测，通过进行长时互相关预测可以获取第一预测误差延时d和长 时预测增益g:先确定第一输入信号x (n)与第二输入信号y (n)的互相关函数 C (d)其中d为第二输入信号y (n)相对于第一输入信号x (n)的延时，当互相 关C (d)最大值时，求出d值，此时d值即为第一预测误差el (n)的延时；
对第一预测误差el (n)的均方误差求偏导，并令偏导数为O，得到K个长时 互相关预测滤波器系数。当长时互相关预测滤波器的阶数K-1时，得到的预测滤波器系数g (i)即为第一预测误差长时预测增益。
第二预测误差获取才莫块707,用于利用第一预测误差延时d和长时预测增益
g根据公式e (n) =el(n)-g*el(n-M)，对第一预测误差进行调整，得到第二预
测误差e (n); e (n)比el(n)小，在参数立体声编码端对e (n)进行编码，并
传送到参数立体声解码端，在传输过程中所传输的是第二预测误差e (n),这样
在传输中预测误差的能量就降^f氐了 。
编码模块708，用于对第一输入信号x (n)、第二预测误差e(n)、第一预
测误差延时d、长时预测增益g以及短时互相关预测滤波器系数a ( i )进行编码。
该信息获:EMt块7 0 3包括
短时互相关性预测单元701，用于根据第一输入信号x (n)和第二输入信号 y (n)得到短时互相关预测滤波器系数a (i)，确定短时互相关预测滤波器， 并根据第一输入信号x (n)通过短时互相关性预测得到第二输入估计信号y' (n);
第一预测误差获取单元702，用于根据第二输入估计信号y' (n)和第二输 入信号y (n)比较得到第一预测误差el (n)。 该长时互相关预测模块706包括
第一预测误差延时获取单元704，用于根据长时互相关函数C (d)，得出第 一预测误差延时d:确定第一输入信号x (n)与第二输入信号y (n)的互相关函 数C (d)其中d为第二输入信号y (n)相对于第一输入信号x (n)的延时，当互 相关C (d)最大值时，求出d值，此时d值即为第一预测误差el (n)的延时；
第一预测误差长时预测增益获取单元705,用于根据均方误差函数，得出第 一预测误差长时预测增益g:对第一预测误差el (n)的均方误差求偏导，并令偏导数为O,得到K个长时互相关预测滤波器系数。当长时互相关预测滤波器的 阶数K-1时，得到的预测滤波器系数g(i)即为第一预测误差长时预测增益。
本发明实施例还提供了 一种参数立体声解码装置。
如图8所示，该参数立体声解码装置包括
解码模块801，如图4所示，解码模块801接收编码端传输过来的编码后的第 一输入信号x(n)、第二预测误差e(n)、第一预测误差延时d、长时预测增益g 以及短时互相关预测滤波器系数a (i)等参数，并对这些参数进行解码；
第一预测误差获取溪块802，用于根据解码模块解码后得到的第一预测误差 延时d和长时预测增益g才艮据公式e (n )=el (n) -g*el (n-M),对第二预测误差e ( n) 进行调整，重新得到第一预测误差el (n);
第二输入信号获取溪块805，用于根据第一输入信号x (n)和第一预测误差 el (n)获取笫二输入信号y (n)。
该第二输入信号获f^莫块8 05包括
短时互相关性预测单元803，用于根据第一输入信号x (n)利用短时互相关 性预测滤波器得到第二输入估计信号y' (n):根据接收到的短时互相关预测滤 波器系数a (i)可以确定短时互相关预测滤波器；第一输入信号x (n)和第二 输入信号y (n)具有相关性，根据第一输入信号x (n)和第二输入信号y (n) 之间的短时互相关性，如图4所示，将接收到的第一输入信号x (n)输入短时 互相关预测单元803，得到第二输入估计信号y' (n);
修正单元804，用于+艮据调整后得到的第一预测误差el (n)对第二输入估 计信号y' (n)进行修正，得到第二输入信号y (n)。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1、一种参数立体声编码方法，其特征在于，包括对第一输入信号和第二输入信号进行长时互相关性预测，获取第一预测误差延时和长时预测增益；利用所述第一预测误差延时和所述长时预测增益调整第一预测误差，得到第二预测误差；对所述第一输入信号、所述第二预测误差、所述第一预测误差延时、所述长时预测增益进行编码。
2、 根据权利要求1所述的参数立体声编码方法，其特征在于，所述第一输 入信号和所述第二输入信号分别包括左、右声道信号及二者的线性组合。
3、 根据权利要求1所述的参数立体声编码方法，其特征在于，所述利用所 述第一预测误差延时和所述长时预测增益调整第一预测误差，得到第二预测误 差的步骤之前还包括根据第 一输入信号和第二输入信号得到短时互相关预测滤波器系数以及第 一预测误差。
4、 根据权利要求3所述的参数立体声编码方法，其特征在于，所述根据第 一输入信号和第二输入信号得到短时互相关预测滤波器系数以及第一预测误差 的步骤包括根据第一输入信号和第二输入信号，得到短时互相关预测滤波器系数； 根据所述短时互相关预测滤波器系数确定短时互相关预测滤波器； 利用所述短时互相关预测滤波器，根据所述第一输入信号估计第二输入信 号，得到第二输入估计信号；将所述第二输入估计信号与所述第二输入信号进行比较，得到第一预测误
5、 根据权利要求1所述的参数立体声编码方法，其特征在于，所述对第一 输入信号和第二输入信号进行长时互相关性预测，获取第一预测误差延时和长 时预测增益的步骤包括确定第一输入信号与第二输入信号的长时互相关函数，通过长时互相关函 数获取第 一预测误差延时；利用长时互相关预测滤波器，当滤波器阶数为1时，才艮据第一预测误差的 均方误差函数得到第一预测误差长时预测增益。
6、 一种参数立体声解码方法，其特征在于，包括接收第一输入信号、第二预测误差、第一预测误差延时、长时预测增益以 及短时互相关预测滤波器系数并解码；根据所述第一预测误差延时和所述长时预测增益对所述第二预测误差进行 调整，得到第一预测误差；根据所述第 一输入信号和所述第 一预测误差获取第二输入信号。
7、 根据权利要求6所述的参数立体声解码方法，其特征在于，所述第一输 入信号和所述第二输入信号分别包括左、右声道信号及二者的线性组合。
8、 根据权利要求6所述的参数立体声解码方法，其特征在于，根据所述第 一输入信号和所述第一预测误差获取第二输入信号的步骤包括根据所述第一输入信号估计第二输入信号，得到第二输入估计信号； 根据所述第一预测误差对所述第二输入估计信号进行修正，得到第二输入 信号。
9、 一种参数立体声编码装置，其特征在于，包括长时互相关预测模块，用于利用长时互相关预测滤波器对所述第一输入信 号和所述第二输入信号进行长时互相关性预测，获取第一预测误差延时和长时预测增益；第二预测误差获取模块，用于利用所述第一预测误差延时和长时预测增益 调整所述第一预测误差，得到第二预测误差；编码模块，用于对所述第一输入信号、所述第二预测误差、所述第一预测 误差延时、所述长时预测增益以及所述短时互相关预测滤波器系数进行编码。
10、 根据权利要求9所述的参数立体声编码装置，其特征在于，所述第一 输入信号和所述第二输入信号分别包括左、右声道及二者的线性组合。
11、 根据权利要求9所述的参数立体声编码装置，其特征在于，还包括 信息获取模块，用于根据第一输入信号和第二输入信号得到短时互相关预测滤波器系数以及第 一预测误差。
12、 根据权利要求11所述的参数立体声编码装置，其特征在于，所述信 息获取模块包括短时互相关性预测单元，用于根据第一输入信号和第二输入信号得到短时 互相关预测滤波器系数，确定短时互相关预测滤波器，并利用短时互相关预测 滤波器才艮据所述第 一输入信号得到第二输入估计信号；第一预测误差获取单元，用于根据所述第二输入估计信号和所述第二输入 信号得到第一预测误差。
13、 根据权利要求9所述的参数立体声编码装置，其特征在于，长时互相 关预测模块，包括第一预测误差延时获取单元，用于根据长时互相关函数得出第 一预测误差 延时；第一预测误差长时预测增益获取单元，用于根据均方误差函数得出第一预 测误差长时预测增益。
14、 一种参数立体声解码装置，其特征在于，包括解码模块，用于对接收到的第一输入信号、第二预测误差、第一预测误差 延时、长时预测增益以及短时互相关预测滤波器系数进行解码；第一预测误差获取才莫块，用于根据得到的第一预测误差延时和长时预测增 益对所述第二预测误差进行调整，得到第一预测误差；第二输入信号获取才莫块，用于根据所述第一输入信号和所述第一预测误差 获取第二输入信号。
15、 根据权利要求14所述的时域参数立体声解码装置，其特征在于，所述 第一输入信号和所述第二输入信号包括左、右声道信号及二者的线性组合。
16、 根据权利要求14所迷的第二输入信号获^^莫块，其特征在于，包括 短时互相关性预测单元，用于根据所述第一输入信号得到第二输入估计信号；修正单元，用于根据所述第一预测误差对所述第二输入估计信号进行修正， 得到第二输入信号。
全文摘要
本发明提供一种参数立体声编/解码方法及装置，属于语音编/解码技术领域。为解决现有参数立体声编码技术传输中预测误差能量较大和存在较强的周期性的问题而发明。所述编/解码方法及装置在互相关预测时不仅考虑信号的短时互相关性，而且考虑了信号的长时互相关性，去除了信号的长时互相关性，从而既降低了传输中预测误差的能量，去除了预测误差中存在的较强的周期性，又不至于像提高互相关预测滤波器的阶数那样造成复杂度的大幅度提升。并通过采用固定的预测滤波器的阶数，使得不同类型的信号性能得以统一。
文档编号G10L19/04GK101673548SQ200810212339
公开日2010年3月17日 申请日期2008年9月8日 优先权日2008年9月8日
发明者吴文海, 清 张, 磊 苗, 玥 郎 申请人:华为技术有限公司