[发明专利]使用线性预测编码对音频信号进行编码的编码器和方法

说明书

示出了用于使用线性预测编码以使背景噪声减小的方式对音频信号进行编码的编码器。该编码器包括：背景噪声估计器，被配置为估计音频信号的背景噪声；背景噪声减小器，被配置为通过从音频信号中减去所估计出的音频信号的背景噪声，来产生背景噪声减小的音频信号；以及预测器，被配置使音频信号经受线性预测分析，以获得第一组线性预测滤波器(LPC)系数，并且使背景噪声减小的音频信号经受线性预测分析，以获得第二组线性预测滤波器(LPC)系数。此外，该编码器包括分析滤波器，分析滤波器包括通过所获得的第一组LPC系数和所获得的第二组LPC系数来进行控制的级联的时域滤波器。

技术领域

本发明涉及一种使用线性预测编码以使背景噪声减小的方式对音频信号进行编码的编码器、对应的方法和包括编码器和解码器的系统。换句话说，本发明涉及联合语音增强和/或编码方法，例如通过并入CELP(码本激励线性预测)编解码器中来对语音进行联合增强和编码。

背景技术

随着语音和通信设备变得普遍存在，并且可能在不利条件下使用，对于能够应对不利环境的语音增强方法的需求得以增加。因此，例如，在移动电话中，现在通常将噪声衰减方法用作对于所有后续语音处理(例如，语音编码)的预处理块/步骤。存在将语音增强并入到语音编码器中的各种方法[1，2，3，4]。尽管这样的设计确实提高了发送的语音质量，但是级联处理不允许质量的联合感知优化/最小化，或者量化噪声和干扰的联合最小化至少是困难的。

语音编解码器的目标是允许用最少量的发送数据来发送高质量的语音。为了实现这个目标，需要信号的有效表示，例如通过线性预测对语音信号的频谱包络进行建模，通过长时预测器对基频进行建模，以及利用噪声码本对剩余部分进行建模。这种表示是语音编解码器使用编码激励线性预测(CELP)范式的基础，CELP范式用于主要语音编码标准中(例如，自适应多速率(AMR)、AMR-宽带(AMR-WB)、统一语音和音频编码(USAC)和增强语音服务(EVS)[5，6，7，8，9，10，11])。

对于自然语音通信，说话者经常在免提模式下使用设备。在这种情况下，麦克风通常远离嘴巴，由此语音信号很容易因干扰(比如，混响或背景噪声)而失真。劣化不仅影响感知的语音质量，还影响语音信号的可理解性，因此会严重妨碍对话的自然性。为了改善通信体验，应用语音增强方法来衰减噪声并减少混响的影响是有益的。语音增强领域是成熟的，并且有很多方法可用[12]。然而，大多数现有算法基于应用了基于重叠相加的开窗方案的重叠相加方法(例如，诸如短时傅立叶变换(STFT)之类的变换)，而相反地，CELP编解码器利用线性预测器/线性预测滤波器来对信号进行建模，并且仅对残差应用开窗。这些基本差异使得混合增强和编码方法变得困难。但很明显，增强和编码的联合优化可以提高质量，减小延迟和计算复杂度。

因此，需要一种改进的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于使用线性预测编码来处理音频信号的改善型构思。该目的通过独立权利要求的主题来解决。

本发明的实施例示出了一种编码器，用于使用线性预测编码以使背景噪声减小的方式对音频信号进行编码。该编码器包括：背景噪声估计器，被配置为估计音频信号的背景噪声；背景噪声减小器，被配置为通过从音频信号中减去所估计出的音频信号的背景噪声，来产生背景噪声减小的音频信号；以及预测器，被配置使音频信号经受线性预测分析，以获得第一组线性预测滤波器(LPC)系数，并且使背景噪声减小的音频信号经受线性预测分析，以获得第二组线性预测滤波器(LPC)系数。此外，该编码器包括分析滤波器，分析滤波器包括通过所获得的第一组LPC系数和所获得的第二组LPC系数来进行控制的级联的时域滤波器。