[发明专利]一种音频带宽扩展的方法及扩展装置

权利要求书

1.一种音频带宽扩展的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过检测当前帧信号在混合ACELP/TVC核心编码器中的编码模式来区分信号类型；

若当前帧信号在核心编码器的编码模式为ACELP256，则当前帧为语音信号；

若当前帧信号在核心编码器的编码模式为TVC256、TVC512、TVC1024，则当前帧为音乐信号；

步骤2，同时基于信号类型分别对语音和音乐信号选择自适应的高频重建策略；

若为语音信号，则采用基于LPC的带宽扩展方法；

若为音乐信号，则采用基于高低频信号相关性的频带复制带宽扩展方法；

对于音乐信号，采用基于高低频信号相关性的频带复制带宽扩展方法具体为：

(1)对原始高低频信号进行加窗并变换到频域；

利用重叠区域为32样点的余弦窗对每一个256样点帧的原始高低频信号进行加窗，得到288样点帧；对加窗后的原始信号和高频信号通过FFT变换到频域；

(2)计算高低频信号对应频带之间的相关性，若相关性较高，则将低频信号复制到高频频段用于高频重建；若高低频信号之间的相关性较低，则将白噪声信号填充到高频频段用于高频重建；

针对每一个288样点帧，计算对应高低频信号之间的相关性，从而确定用低频信号还是白噪声信号来重建；

(3)提取能量参数；

若采用低频信号来复制高频信号，需提取对应低频子带的能量增益；若采用白噪声重建高频，则需提取高频子带平均能量；

(4)利用能量参数调整复制的低频信号或白噪声信号完成高频重建。

2.根据权利要求1所述的音频带宽扩展的方法，其特征在于，所述若为语音信号，采用基于LPC的带宽扩展方法具体为：

(1)提取低频残差信号作为激励信号；

低带原始信号经过低带线性预测逆滤波器滤波后得到低带残差信号作为激励信号，低带的线性预测系数每帧更新一次；每一个1024样点超帧的低带激励信号通过长度为288样点，重叠区域为32样点的余弦窗分割为四个长度288样点的帧

(2)提取高频LPC系数，表征高频包络信息；

对每一帧高频原始信号进行一次八阶线性预测分析，得到一组八阶的线性预测编码系数，并转换为导抗频谱对系数，导抗频谱对系数进一步变换为导抗谱频率系数；量化后的导抗谱频率系数变换为量化后线性预测系数，并以此产生高频合成滤波器；假设高频合成滤波器288点的冲击响应为，用288点的快速傅里叶变换将变换到频域，以此表示原始高频信号的频谱包络；

(3)利用高频包络信息和低频残差信号得到准高频信号；

每一帧的低带激励信号和高带合成滤波器的冲击响应用288点的FFT变换到频域；高带合成滤波器冲击响应的288点FFT系数用其中的最大值归一化；将低带激励信号的FFT系数乘以归一化的高带合成滤波器的冲击响应FFT系数就可以得到频域的基础信号；

(4)提取高低频对应频带之间的增益信息；

计算288样点帧准高频信号和原始高频信号对应子带间的能量增益，

(5)利用高频信号的谱包络信息及增益信息调整原始低频信号生成的高频激励信号来重建高频信号。

3.一种如权利要求1或2所述音频带宽扩展的方法的扩展装置，其特征在于，包括信号类型检测模块、语音信号带宽扩展模块和音乐信号带宽扩展模块，

所述信号类型检测模块，用于检测当前帧信号在混合ACELP/TVC核心编码器中的编码模式来区分信号类型；

所述语音信号带宽扩展模块，用于完成语音帧信号的高频重建，

所述音乐信号带宽扩展模块，用于完成音乐帧信号的高频重建。