用於編碼多通道音頻信號的參數編碼器的製作方法
2023-05-25 14:12:01
專利名稱：用於編碼多通道音頻信號的參數編碼器的製作方法
技術領域：
本發明涉及音頻編碼。
背景技術：
例如C ·富勒(C. Faller)和F ·鮑姆加特(F. Baumgarte)的「使用感知參數化來高效表不空間音步頁(Efficient representation of spatial audio using perceptualparametrization) 」(IEEE 關於 Appl. of Sig.的研討會會刊，Audio and Acoust.會刊，2001年10月，第199到202頁)中所描述的參數立體聲或多通道音頻編碼使用空間線索來將混音(通常單聲道或立體聲)音頻信號合成為多通道的信號。通常，混音音頻信號因多通道音頻信號(例如立體聲音頻信號)的多個音頻通道信號的疊加而生成。這些較少通道是經波形編碼的，且將與原始信號通道關係有關的輔助信息(即，空間線索)作為編碼參數添加到經編碼的音頻通道。解碼器使用此輔助信息在經解碼的經波形編碼的音頻通道的基 礎上重新生成原始數目個音頻通道。基本參數立體聲編碼器可使用通道間級別差異(ILD)作為從單聲道混音音頻信號生成立體聲信號所需的線索。較複雜的編碼器還可使用通道間相干性(ICC)，其可表示音頻通道信號(即，音頻通道)之間的相似度。此外，當編碼雙聲道立體聲信號(例如)以實現3D音頻或基於頭戴耳機的環繞渲染(surround rendering)時,通道間相位差(IPD)也可起到再現通道之間的相位/延遲差異的作用。ICC線索的合成可對大多數音頻和音樂內容適用，以重新生成環境、立體聲混響、源寬度和其它與空間感有關的感知，如描述於J ·布老爾特(J.Blauert)的「空間聽覺人類聲音定位的心理物理學(Spatial Hearing The Psychophysics of Human SoundLocalization) 」(1997年，美國麻薩諸塞州坎布裡奇市的MIT出版社)中。可通過在頻域中使用解相關器來實施相干性合成，如描述於E 舒約斯(E. Schuijers)、W 歐門(W. Oomen)、B ·鄧布林克(B. den Brinker)以及J ·布裡巴爾特(J. Breebaart)的「對高質量音頻的參數編石馬的進步(Advances in parametric coding for high-quality audio)，，(予頁印本，第114次音頻工程協會會議，2003年3月)中。然而，用於合成多通道音頻信號的已知合成方法苦於複雜性的增加。此外，除其它參數(例如通道間級別差異(ICLD)和通道間相位差(ICPD))之外還使用ICC參數可增加比特率開銷。
發明內容
本發明要實現的目標是降低參數編碼方案的複雜性。此目標由獨立權利要求的特徵實現。實施例可通過描述內容、圖式和從屬權利要求可闡明。本發明是基於發現組合例如ICC參數等參數編碼參數可減小代表所述參數所需的比特率，且因此可降低以次所得的參數編碼方案的複雜性。可(例如)將經組合的編碼參數僅應用於某一頻率範圍，以便改進(例如)語音等音頻質量，藉此可進一步降低複雜性和存儲器要求。
根據第一方面，本發明涉及一種參數編碼器，其用於編碼具有第一音頻信號和第二音頻信號的多通道音頻信號，所述參數編碼器具有變換器，用於將第一音頻信號變換到頻域中，以獲得第一變換後的音頻信號，且用於將第二音頻信號變換到頻域中，以獲得第二變換後的音頻信號；參數生成器，用於在第一頻率下由所述第一變換後的音頻信號及及第二變換後的音頻信號中生成第一編碼參數，並在第二頻率下由第一變換後的音頻信號及第二變換後的音頻信號中生成第二編碼參數；以及參數組合器，用於組合所述第一編碼參數及所述第二編碼參數，以獲得經組合的編碼參數。根據第一方面的第一實施方式，第一和第二編碼參數可為通道間相位差。根據第一方面的第三實施方式，第一和第二編碼參數可為通道間相干性。根據第一方面的第四實施方式，第一和第二編碼參數可為通道間強度差異。根據第一方面的第五實施方式，第一和第二編碼參數可為通道間級別差異。
根據第一方面的第六實施方式，參數生成器用於基於第一變換後的音頻信號和第二變換後的音頻信號的值的相乘而生成第一編碼參數和第二編碼參數。根據第一方面的第七實施方式，參數組合器用於將第一編碼參數與第二編碼參數相加，以獲得經組合的編碼參數。根據第一方面的第八實施方式，參數組合器用於確定第一編碼參數與第二編碼參數的平均值，以獲得經組合的編碼參數。根據第一方面的第九實施方式，參數組合器用於在某一頻率下使用第一變換後的音頻信號和第二變換後的信號的功率作為權重來確定第一編碼參數與第二編碼參數的加權平均值，以獲得經組合的編碼參數。根據第一方面的第十實施方式，參數組合器用於使用頻率相關權重來確定第一編碼參數與第二編碼參數的加權平均值，以獲得經組合的編碼參數。根據第一方面的第十一實施方式，參數生成器用於在多個頻率下由第一變換後的音頻信號及第二變換後的音頻信號生成多個編碼參數，且其中參數組合器用於組合所述多個編碼參數以獲得經組合的編碼參數。根據第一方面的第十二實施方式，參數編碼器進一步包括信號組合器，用於組合第一變換後的音頻信號和第二變換後的音頻信號以獲得混音信號。根據第一方面的第十三實施方式，參數編碼器進一步包括反變換器，用於反變換第一變換後的音頻信號與第二變換後的音頻信號的組合以獲得混音音頻信號。根據第二方面，本發明涉及一種參數解碼器，其用於基於經組合的編碼參數而解碼混音音頻信號，所述混音音頻信號表示第一音頻信號與第二音頻信號的組合，所述經組合的編碼參數表示頻率特定編碼參數的組合，所述參數解碼器具有變換器，用於變換混音音頻信號，以獲得具有某一頻率的變換後的混音音頻信號；提供器，用於基於經組合的編碼參數而提供與所述某一頻率相關聯的頻率特定編碼參數；以及音頻合成器，用於在所述某一頻率下從變換後的混音音頻信號及頻率特定編碼參數中合成第一音頻信號和第二音頻信號。舉例來說，所述參數解碼器可用於解碼混音音頻信號，所述混音音頻信號可由基於第一方面的參數編碼器提供。根據第二方面的第一實施方式，提供器適於提供經組合的編碼參數作為頻率特定編碼參數。根據第二方面的第二實施方式，參數解碼器進一步包括反變換器，用於反變換第一音頻信號和第二音頻信號。根據第三方面，本發明涉及一種用於以參數方式編碼具有第一音頻信號和第二音頻信號的多通道音頻信號的方法，所述方法包括將第一音頻信號變換到頻域中，以獲得第一變換後的音頻信號，並將第二音頻信號變換到頻域中，以獲得第二變換後的音頻信號；在第一頻率下由第一變換後的音頻信號及第二變換後的音頻信號生成第一編碼參數，且在第二頻率下由第一變換後的音頻信號及第二變換後的音頻信號中生成第二編碼參數；以及組合第一編碼參數與第二編碼參數，以獲得經組合的編碼參數。根據第三方面的實施方式的另外的方法步驟可直接從基於第一方面的參數編碼器的功能中導出。根據第四方面，本發明涉及一種用於基於經組合的編碼參數而以參數方式解碼混 音音頻信號的方法，所述混音音頻信號表示第一音頻信號與第二音頻信號的組合，所述經組合的編碼參數表示頻率特定編碼參數的組合，所述方法包括變換混音音頻信號，以獲得具有某一頻率的變換後的混音音頻信號；基於經組合的編碼參數而提供與所述某一頻率相關聯的頻率特定編碼參數；以及在所述某一頻率下從變換後的混音音頻信號及頻率特定編碼參數中合成第一音頻信號和第二音頻信號。根據第四方面的實施方式的另外的方法步驟可直接從基於第二方面的參數解碼器的功能中導出。
將參看以下圖式描述本發明的另外的實施例，其中圖I展示根據一實施方式的參數編碼器的框圖；圖2展示根據一實施方式的參數解碼器的框圖；圖3展示根據一實施方式的參數編碼方法的圖；以及圖4展示根據一實施方式的參數解碼方法的圖。
具體實施例方式圖I展示根據一實施方式的用於編碼具有第一音頻信號Xl和第二音頻信號x2的多通道音頻信號的參數編碼器的圖。所述參數編碼器包括變換器101，用於將第一音頻信號變換到頻域中，以獲得第一變換後的音頻信號，且用於將第二音頻信號變換到頻域中，以獲得第二變換後的音頻信號。變換器101可包括第一變換器103，用於變換第一音頻信號；以及第二變換器105，用於變換第二音頻信號。變換器101和/或變換器103、105可為(例如)傅立葉變換器。將第一和第二變換後的音頻信號提供給參數生成器107，用於在第一頻率下(例如，在第i頻率下或在第i頻帶中)由第一變換後的信號及第二變換後的音頻信號生成第一編碼參數。第i頻帶或「頻帶i」 (也見圖I)指代參數生成器107在其下或其中由第一和第二變換後的信號生成相應的編碼參數的頻帶i，且也稱為參數頻帶i。參數生成器107進一步用於在第二頻率下或在第二頻帶中由第一和第二變換後的音頻信號生成第二編碼參數。將第一和第二編碼參數提供給參數組合器109，參數組合器109根據本文所描述的原理組合第一編碼參數與第二編碼參數，以獲得經組合的編碼參數。然而，參數組合器109可針對不同參數頻帶單獨地獲得編碼參數。參看圖I,及形成編碼參數的實施例的ICC參數，(例如)立體聲輸入音頻通道xl和x2被轉換為多個子頻帶或參數頻帶。在所有參數頻帶或參數頻帶的子集中，可估算對應的ICC參數。可將一個或一個以上ICC參數組合過程(例如根據等式⑴到(4)的過程中的一者)應用於所有參數頻帶或參數頻帶子集的ICC參數，以計算經組合的ICC參數。可將至少一個經組合的ICC參數放入比特流111中，或將其發射到音頻解碼器(圖I中顯示)。相對於形成編碼參數的實施例的ICC而示範性地描述以下實施例。然而，應理解，編碼參數可為任何編碼參數，或具有用於參數編碼的任何編碼參數類型，例如通道間相位差或通道間強度差異或通道間級別差異等，且將理解，編碼器可適於根據前面所提到的編碼參數類型中的一者、一些或全部而生成經組合的編碼參數，·且適於將經組合的不同類型的編碼參數作為輔助信息包含在比特流111中。圖I的參數編碼器可形成參數立體聲編碼器，其在參數頻帶中估算感知空間線索參數，例如ICLD、ICro和/或ICC。如果參數頻帶索引為i，那麼在所述頻帶中估算的參數表示為ICLD (i)、ICPD (i)和ICC (i)。參數頻帶中的左側和右側信號功率分別表示為Pl (i)和P2⑴。在此方面，可計算一個或一個以上經組合的ICC參數，(例如)作為平均值
權利要求
1.一種用於編碼具有第一音頻信號和第二音頻信號的多通道音頻信號的參數編碼器，其特徵在於，所述參數編碼器包括 變換器(101)，用於將所述第一音頻信號變換到頻域中，以獲得第一變換後的音頻信號，且用於將所述第二音頻信號變換到頻域中，以獲得第二變換後的音頻信號； 參數生成器(107)，用於在第一頻率下由所述第一變換後的音頻信號及所述第二變換後的音頻信號生成第一編碼參數，且用於在第二頻率下由由所述第一變換後的音頻信號及所述第二變換後的音頻信號生成第二編碼參數；以及 參數組合器(109)，用於組合所述第一編碼參數和所述第二編碼參數以獲得經組合的編碼參數。
2.根據權利要求I所述的參數編碼器，其特徵在於，所述第一編碼參數和所述第二編碼參數為通道間相位差或通道間相干性或通道間強度差異或通道間級別差異。
3.根據權利要求I或2所述的參數編碼器，其特徵在於，所述參數生成器(107)用於基於所述第一變換後的音頻信號和所述第二變換後的音頻信號的值的相乘而生成所述第一編碼參數和所述第二編碼參數。
4.根據前述權利要求中任一權利要求所述的參數編碼器，其特徵在於，所述參數組合器(109)用於將所述第一編碼參數與所述第二編碼參數相加，以獲得所述經組合的編碼參數。
5.根據前述權利要求中任一權利要求所述的參數編碼器，其特徵在於，所述參數組合器(109)用於確定所述第一編碼參數與所述第二編碼參數的平均值，以獲得所述經組合的編碼參數。
6.根據前述權利要求中任一權利要求所述的參數編碼器，其特徵在於，所述參數組合器(109)用於在某一頻率下使用所述第一變換後的音頻信號和所述第二變換後的信號的功率作為權重來確定所述第一編碼參數與所述第二編碼參數的加權平均值，以獲得所述經組合的編碼參數。
7.根據前述權利要求中任一權利要求所述的參數編碼器，其特徵在於，所述參數組合器(109)用於使用頻率相關權重來確定所述第一編碼參數與所述第二編碼參數的加權平均值，以獲得所述經組合的編碼參數。
8.根據前述權利要求中任一權利要求所述的參數編碼器，其特徵在於，所述參數生成器(107)用於在多個頻率下由所述第一變換後的音頻信號及所述第二變換後的音頻信號生成多個編碼參數，且，所述參數組合器用於組合所述多個所述編碼參數，以獲得所述經組合的編碼參數。
9.根據前述權利要求中任一權利要求所述的參數編碼器，其特徵在於，所述的參數編碼器進一步用於組合所述第一變換後的音頻信號與所述第二變換後的音頻信號，以獲得混音信號。
10.根據前述權利要求中任一權利要求所述的參數編碼器，其進一步包括反變換器，用於反變換所述第一變換後的音頻信號與所述第二變換後的音頻信號的組合以獲得混音音頻信號。
11.一種用於基於經組合的編碼參數而解碼混音音頻信號的參數解碼器，所述混音音頻信號表示第一音頻信號與第二音頻信號的組合，所述經組合的編碼參數表示頻率特定編碼參數的組合，其特徵在於，所述參數解碼器具有 變換器(201)，用於變換所述混音音頻信號以獲得具有某一頻率的變換後的混音音頻信號; 提供器(203)，用於基於所述經組合的編碼參數而提供與所述某一頻率相關聯的頻率特定編碼參數；以及 音頻合成器(205)，用於在所述某一頻率下由所述變換後的混音音頻信號及所述頻率特定編碼參數合成所述第一音頻信號與所述第二音頻信號。
12.根據權利要求11所述的參數解碼器，其特徵在於，所述提供器(203)用於提供所述經組合的編碼參數，作為所述頻率特定編碼參數。
13.根據權利要求11或12所述的參數解碼器，其特徵在於，其進一步包括反變換器(207)，用於反變換所述第一音頻信號和所述第二音頻信號。
14.一種用於以參數方式編碼具有第一音頻信號和第二音頻信號的多通道音頻信號的方法，其特徵在於，所述方法包括 將所述第一音頻信號變換(301)到頻域中，以獲得第一變換後的音頻信號，且將所述第二音頻信號變換到頻域中，以獲得第二變換後的音頻信號； 在第一頻率下由所述第一變換後的音頻信號及所述第二變換後的音頻信號生成(303)第一編碼參數，且在第二頻率下由所述第一變換後的音頻信號及所述第二變換後的音頻信號生成第二編碼參數；以及 組合(305)所述第一編碼參數與所述第二編碼參數以獲得經組合的編碼參數。
15.一種用於基於經組合的編碼參數而以參數方式解碼混音音頻信號的方法，所述混音音頻信號表示第一音頻信號與第二音頻信號的組合，所述經組合的編碼參數表示頻率特定編碼參數的組合，其特徵在於，所述方法包括 變換(401)所述混音音頻信號以獲得具有某一頻率的變換後的混音音頻信號； 基於所述經組合的編碼參數而提供(403)與所述某一頻率相關聯的頻率特定編碼參數；以及 在所述某一頻率下由所述變換後的的混音音頻信號及所述頻率特定編碼參數合成(405)所述第一音頻信號與所述第二音頻信號。
全文摘要
本發明涉及一種用於編碼具有第一音頻信號和第二音頻信號的多通道音頻信號的參數編碼器。所述參數編碼器具有變換器(101)，用於將所述第一音頻信號變換到頻域中，以獲得第一變換後的音頻信號，且用於將所述第二音頻信號變換到頻域中，以獲得第二變換後的音頻信號；參數生成器(107)，用於在第一頻率下由所述第一變換後的音頻信號及所述第二變換後的音頻信號生成第一編碼參數，且用於在第二頻率下由所述第一變換後的音頻信號及所述第二變換後的音頻信號生成第二編碼參數；以及參數組合器(109)，用於組合所述第一編碼參數與所述第二編碼參數，以獲得經組合的編碼參數。
文檔編號G10L19/02GK102844808SQ201080033764
公開日2012年12月26日 申請日期2010年11月3日 優先權日2010年11月3日
發明者克里斯多福·富勒, 苗磊, 郎玥, 許劍峰 申請人:華為技術有限公司