本發明專利技術涉及一種相鄰高低速率編碼模式間切換的變速率音頻編碼方法，屬于音頻編碼領域，特別是適合用于多速率的音頻編碼器。其技術特點是首先對每幀音頻信號在高速率下進行編解碼，將該速率下各種編碼模式的編碼輸入信號和解碼輸出信號通過感知加權濾波器后計算平均分段信噪比，并選出使感知加權平均分段信噪比最大的編碼模式，然后在臨近高速率的低編碼速率下選出使編碼輸入信號和解碼輸出信號的感知加權平均分段信噪比最大的編碼模式，最后分別對于高、低速率下選出來的編碼模式，計算編碼輸入信號和解碼輸出信號平均分段信噪比，如果低速率編碼模式下的平均分段信噪比相比高速率編碼模式下的偏大，則切換到低速率編碼模式，反之則切換到高速率編碼模式。本發明專利技術的方法對每幀音頻信號根據輸出信號相對輸入信號的失真大小，在相鄰的高低編碼速率下的各編碼模式間切換，從而在保持良好編碼質量的同時，降低音頻信號的平均編碼速率，從而提高多速率音頻編碼器的編碼效率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及，尤其是適合于包含多種編碼速率的音頻編碼器，屬于音頻編碼領域
技術介紹
變速率的音頻編碼技術是根據輸入音頻信號的統計特性，或者通信鏈路質量，或者網絡用戶的需求來控制信息傳輸速率，從而降低傳輸的平均碼率，提高傳輸效率，它相對于傳統的固定速率編碼方法能夠更好的節省信道帶寬，受到研究者的廣泛重視。一般而言， 變速率的語音編碼算法可以分為信源控制的或信道控制的兩大類，后者可以是信道或網絡控制編碼速率可變，通常是根據外部控制信號從一種速率切換為預定速率集合中的另一種速率，如AMR自適應多速率語音編碼，也可以是可分級的編解碼方式。信源控制的變速率編碼方法則是根據輸入信號的特性來動態的分配編碼比特或采用不同的編碼模式，其編碼器的目的是為了確保輸出信號質量的同時給每幀音頻信號分配盡可能少的比特，如3GPP2標準中提出的SMV可選模式聲碼器。目前變速率編碼的方法大多用于基于線性預測和碼本激勵的語音編碼器，例如我國專利申請號為200810210215(公開日2009年03月18日)和申請專利號為 200710153938 (公開日2009年02月04日)的專利技術專利提出了根據合成數字話音幀的話音激活檢測結果或者清濁音檢測結果來確定編碼速率的變速率碼激勵線性預測編碼器和編碼方法。后期產生了多模式變速率方法，它是針對不同特性的輸入信號幀設計最佳的編碼模式和分配最低的編碼速率，并使編碼器能夠保持較好的解碼聲音質量。通常有兩種技術可以實現多模式變速率，一種是閉環方式，一種是開環方式。前者基于某種失真準則通過閉環搜索判斷哪種模式最適合當前幀編碼，當選擇合適的失真準則時能夠使得語音幀和編碼模式達到最佳匹配，后者通常基于語音幀分類的方式，對不同類的語音幀采用不同的編碼模式或編碼速率，以達到編碼比特有效分配的效果。開環方式的復雜度較低，但需要魯棒性較高的語音幀分類算法，閉環的計算復雜度較高，但編碼模式匹配效果較好。VAD話音激活檢測技術是變速率語音編碼器中常用的方法，它通過降低語音靜默段的量化編碼比特從而大大降低整體編碼速率，但在音樂信號的編碼中并不適用，音樂信號不像語音信號在通話過程中存在50%左右的靜默段，可以利用VAD技術來降低靜默段的編碼速率。3GPP2標準中提出的EVRC增強型可變速率編碼器和SMV可選模式聲碼器都是基于語音幀分類的方式來確定每幀的量化編碼方式和編碼速率，從而達到整體編碼速率的降低。而3GPP 標準中的 AMR-NB (TS 26. 090)、AMR-ffB (TS 26. 190)則是根據信道傳輸的惡劣情況來從預定的多種速率中選擇合適的編碼速率傳輸窄帶或寬帶語音，AMR-WB+(TS 26. 290)則是一種在AMR-WB基礎上發展的自適應多速率的語音和音樂混合編碼方法，在編碼之前首先確定編碼速率，對于每幀音頻信號再選擇合適的ACELP (代數碼本激勵)或 TCX (Transform Coded Excitation)變換碼激勵編碼模式，ACELP傾向于編碼語音幀，TCX 傾向于編碼音頻幀，對于每幀輸入音頻信號，從26種ACELP/TCX組合編碼模式中選擇最佳的編碼模式。我國AVS數字音視頻編碼標準工作組提出的AVS-PlO是多速率的移動語音和音頻混合的編解碼器，與AMR-WB+的編解碼原理相似，其核心模塊的編碼方式有所不同， AVS-PlO核心模塊采用ACELP/TVC (Transform Vector Coding，變換域矢量編碼)，兩者的單聲道編碼速率都有8種速率，立體聲編碼速率都有16種速率，兩者均是信道控制的變速率編碼，而沒有采用信源控制變速率編碼方法，尤其對音樂信號未有合適的源控變速率方式
技術實現思路
本專利技術的目的是為了進一步提高多速率音頻編碼器的編碼效率，壓縮編碼帶寬， 利用閉環源控變速率的方式降低某些音頻幀的編碼速率，通過設計合適的閉環選擇準則從而達到整體的平均編碼速率的降低。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是首先對每幀音頻信號在高速率下進行編解碼，將該速率下各種編碼模式的編碼輸入信號和解碼輸出信號通過感知加權濾波器后計算平均分段信噪比，并選出使感知加權平均分段信噪比最大的編碼模式，然后在臨近高速率的低編碼速率下選出使編碼輸入信號和解碼輸出信號的感知加權平均分段信噪比最大的編碼模式，最后分別對于高、低速率下選出來的編碼模式，計算編碼輸入信號和解碼輸出信號平均分段信噪比，如果低速率編碼模式下的平均分段信噪比相比高速率編碼模式下的偏大，則切換到低速率編碼模式，反之則切換到高速率編碼模式。本專利技術所用到的技術方案中涉及到的感知加權濾波器的表達式為P權利要求1.，設置一個預先設定的編碼速率集合和一個預先設定的編碼模式集合，該編碼速率集合涉及一組從高到低的不同編碼速率，且至少包含兩種編碼速率，該編碼模式集合涉一組不同的音頻信號編碼模式，且至少包含兩種編碼模式，每幀音頻信號將從由高速率到低速率的編碼模式集合中根據解碼輸出信號相對于編碼輸入信號和的失真大小選擇最佳編碼模式和編碼速率；其特征在于，本專利技術是通過如下步驟實現的對于待處理的每幀音頻信號(1)從編碼速率集合(Ri,i = 1，...，M，M是編碼速率的個數)中選定一種編碼速率 Rh(h > 1)，在該編碼速率下對于編碼模式集合(O” i = 1，...，N，N是編碼模式的個數)中的每種編碼模式，對該幀音頻信號分別進行編解碼；(2)分別將步驟(1)中每種編碼模式下得到的編碼輸入信號和解碼輸出信號通過感知加權濾波器得到加權輸入信號和加權輸出信號；(3)分別計算步驟(2)中每個編碼模式下得到的加權輸入信號和加權輸出信號的平均分段信噪比，選出使平均分段信噪比最大的編碼模式，記為Oh ；(4)在步驟(3)中選出來的高速率編碼模式Oh下，計算編碼輸入信號和解碼輸出信號的平均分段信噪比，記為SH;(5)采用比編碼速率Rh低一級的相鄰編碼速率R1G=h-l)對該幀音頻信號進行編解碼，并在每種編碼模式下，將編碼輸入信號和解碼輸出信號分別通過感知加權濾波器后計算平均分段信噪比，選出使平均分段信噪比最大的編碼模式，記為；(6)在步驟(5)中選出來的低速率編碼模式下，計算編碼輸入信號和解碼輸出信號的平均分段信噪比，記為(7)對上述步驟中選出來的高速率編碼模式Oh下的Sh和低速率編碼模式下的&判斷大小，如果& > Sh,則從高速率編碼模式Oh切換到低速率編碼模式(\，反之則從低速率編碼模式切換到高速率編碼模式0H。2.如權利要求1所述的，其特征在于步驟(2)中所述的感知加權濾波器的表達式為P3.如權利要求1所述的，其特征在于輸出信號釾“)相對于輸入信號χ (η)的平均分段信噪比的計算過程為a.將一幀信號劃分為Nsf個子幀，計算每個子幀的分段信噪比全文摘要本專利技術涉及，屬于音頻編碼領域，特別是適合用于多速率的音頻編碼器。其技術特點是首先對每幀音頻信號在高速率下進行編解碼，將該速率下各種編碼模式的編碼輸入信號和解碼輸出信號通過感知加權濾波器后計算平均分段信噪比，并選出使感知加權平均分段信噪比最大的編碼模式，然后在臨近高速率的低編碼速率下選出使編碼輸入信號和解碼輸出信號的感知加權平均分段信噪比最大的編碼模式，最后分別對于高本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種相鄰高低速率編碼模式間切換的變速率音頻編碼方法，設置一個預先設定的編碼速率集合和一個預先設定的編碼模式集合，該編碼速率集合涉及一組從高到低的不同編碼速率，且至少包含兩種編碼速率，該編碼模式集合涉一組不同的音頻信號編碼模式，且至少包含兩種編碼模式，每幀音頻信號將從由高速率到低速率的編碼模式集合中根據解碼輸出信號相對于編碼輸入信號和的失真大小選擇最佳編碼模式和編碼速率；其特征在于，本專利技術是通過如下步驟實現的：對于待處理的每幀音頻信號：（１）從編碼速率集合（Ｒｉ，ｉ＝１，．．．，Ｍ，Ｍ是編碼速率的個數）中選定一種編碼速率Ｒｈ（ｈ＞１），在該編碼速率下對于編碼模式集合（Ｏｉ，ｉ＝１，．．．，Ｎ，Ｎ是編碼模式的個數）中的每種編碼模式，對該幀音頻信號分別進行編解碼；（２）分別將步驟（１）中每種編碼模式下得到的編碼輸入信號和解碼輸出信號通過感知加權濾波器得到加權輸入信號和加權輸出信號；（３）分別計算步驟（２）中每個編碼模式下得到的加權輸入信號和加權輸出信號的平均分段信噪比，選出使平均分段信噪比最大的編碼模式，記為ＯＨ；（４）在步驟（３）中選出來的高速率編碼模式ＯＨ下，計算編碼輸入信號和解碼輸出信號的平均分段信噪比，記為ＳＨ；（５）采用比編碼速率Ｒｈ低一級的相鄰編碼速率Ｒｌ（ｌ＝ｈ－１）對該幀音頻信號進行編解碼，并在每種編碼模式下，將編碼輸入信號和解碼輸出信號分別通過感知加權濾波器后計算平均分段信噪比，選出使平均分段信噪比最大的編碼模式，記為ＯＬ；（６）在步驟（５）中選出來的低速率編碼模式ＯＬ下，計算編碼輸入信號和解碼輸出信號的平均分段信噪比，記為ＳＬ；（７）對上述步驟中選出來的高速率編碼模式ＯＨ下的ＳＨ和低速率編碼模式ＯＬ下的ＳＬ判斷大小，如果ＳＬ＞ＳＨ，則從高速率編碼模式ＯＨ切換到低速率編碼模式ＯＬ，反之則從低速率編碼模式切換到高速率編碼模式ＯＨ。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王晶，楊果，孟凱，趙勝輝，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發明
國別省市：11
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。