[发明专利]超宽带扩展编码、解码方法、编解码器及超宽带扩展系统

说明书

技术领域

本发明涉及语音通信技术，尤其涉及一种超宽带扩展编码、解码方法、编解码器及超宽带扩展系统。 

背景技术

在实时语音通信中，由于语音信号的传输质量受采样率和带宽等因素的影响，现有的语音频编解码器通常采用降低采样率、损失高频部分的内容等手段，以保证编解码过程的实现。对于宽带语音信号(50Hz～7kHz)的传输，更是如此，为了避免混叠效应，通常将宽带信号转换成带限信号后，再进行编码，这样，在码率确定的情况下，特别是对于中、低比特率，保证有足够的比特对低频内容进行编码。但是，宽带信号的高频部分包含丰富的内容，缺少这部分内容，对音频的音质有很大的损伤。针对这个问题，产生了频带扩展技术，如图1所示。对低频部分信号参数X[k]仍采用原始的编解码流程；同时在编解码端，建立合适的参数模型，增加有限数据量和计算量，对高频部分进行重构，并与解码后的低频部分进行整合，将频率范围扩大，得到频带扩展后的信号参数Y[k]，从而达到提高整体音频质量的目的。 

目前，用于实时语音通信的频带扩展技术，主要是通过时域带宽扩展方法(The Time Domain Bandwidth Extension，TD-BWE)，实现在较低的码率下从0～3.4kHz的窄带语音信号扩展到0～7kHz的宽带语音信号，详见国际电信联盟电信标准部门(ITU-T)提出的语音编码标准G.729.1。 

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下问题：现有技术将窄带语音信号从0～3.4kHz扩展到0～7kHz，仅完成了不到4kHz的频带扩展，解码后的语音信号缺少7kHz以上的超宽带信号，使得音频质量仍然 得不到很大提高；频带扩展中使用的激励信号源自语音生成模型，无法准确地描述音乐信号，对于类音乐信号的编码效果比较差，在超宽带部分重用效果欠佳。 

发明内容

本发明实施例的第一目的在于提出一种超宽带扩展编码方法及编码器，以获取能够重构7k～8kHz的残差MDCT编码参数以及能够重构8k～14kHz高频信号的频带扩展参数。 

本发明实施例的第二目的在于提出一种超宽带扩展解码方法及解码器，以实现7k～14kHz高频信号的重构，获得0～14kHz超宽带信号。 

本发明实施例的第三目的在于提出一种超宽带扩展系统，以实现7k～14kHz的频带扩展。 

为实现上述第一目的，本发明实施例提供了一种超宽带扩展编码方法，包括： 

将超宽带语音信号拆分为高频子带信号和低频子带信号； 

对所述低频子带信号进行语音编码，得到低频信号参数； 

对所述低频信号参数进行语音解码，得到低带恢复信号； 

对所述低带恢复信号进行改进型离散余弦变换MDCT，得到低频MDCT恢复系数； 

对所述低带恢复信号进行宽带增强，获得残差MDCT系数及残差MDCT编码参数； 

根据所述低频子带信号对所述低频MDCT恢复系数及残差MDCT系数进行感知加权，得到模板MDCT系数； 

对所述高频子带信号进行频谱折叠以及MDCT变换，得到高频MDCT系数； 

根据均方误差最小原则对所述模板MDCT系数与高频MDCT系数进行匹配，得到频带扩展参数；

对所述频带扩展参数进行编码； 

传输所述低频信号参数、残差MDCT编码参数及编码后的频带扩展参数； 

其中，根据所述低频子带信号对所述低频MDCT恢复系数及残差MDCT系数进行感知加权，得到模板MDCT系数具体为：根据所述低频子带信号对3kHz～8kHz范围内的所述低频MDCT恢复系数及残差MDCT系数进行感知加权，得到模板MDCT系数； 

所述根据均方误差最小原则对所述模板MDCT系数与高频MDCT系数进行匹配，得到频带扩展参数具体为：将所述高频MDCT系数分段；根据均方误差最小原则，得到所述模板MDCT系数相对于每段高频MDCT系数的能量增益值，以及所述能量增益值对应的所述模板MDCT系数起始位置；对所述频带扩展参数进行编码具体为：对所述能量增益值及起始位置进行编码。 

为实现上述第一目的，本发明实施例还提供了一种超宽带扩展编码器，包括： 

正交镜像分析滤波器，用于将超宽带语音信号拆分为高频子带信号和低频子带信号； 

核心层编码器，用于对所述低频子带信号进行语音编码，得到低频信号参数；