多聲道音頻編碼方法、編碼器、解碼方法和解碼器的製作方法

2023-12-08 23:15:31

專利名稱：多聲道音頻編碼方法、編碼器、解碼方法和解碼器的製作方法
技術領域：
本發明涉及音頻處理技術領域，特別涉及了一種多聲道音頻編碼方法、編碼器、解
碼方法和解碼器。
背景技術：
音頻(Audio)信號的頻率範圍從20Hz到20000Hz，音頻信號的處理過程，既要考慮 其作為信號的特點，儘量保證其不失真，又要考慮人類聲學機能對於音頻信號的感覺特點， 使得對音頻信號的處理能夠在保證人類聽覺感受的前提下儘可能地降低處理的運算量和 複雜度。 現有技術中比較成功的多聲道音頻編解碼系統大都採用基於心理聲學模型的 感覺音頻編解碼。例如，本領域公知的技術有Dolby AC-3和MPEG AAC(Advanced Audio Coding,先進音頻編碼)五聲道環繞聲系統。 在Dolby AC-3和MPEG AAC五聲道環繞聲系統中，普遍採用了聯合編碼的聲道壓
縮方法，其中包括強度耦合和Mid/Side (M/S，中/邊)立體聲編碼。對於低頻段，使用M/S
方法對原始信號的和與差進行編碼，用兩個新的對稱聲道代替原始的左、右聲道，可以大大
的提高編碼效率。在高頻段(至少2kHz以上)，利用聽覺系統主要靠信號包絡定位的特點，
採用強度耦合編碼，只傳輸耦合聲道以及耦合係數，從而降低碼率。 在實現本發明的過程中，發明人發現上述現有技術至少具有以下缺點 現有技術的出發點都是消除聲道之間的冗餘度，但分析表明它們僅消除了部分冗
餘信息。目前的環繞聲消除冗餘的方法主要集中在PC(Pair-Channels，對稱聲道對)上，而
對於NPC(Not-Pair-Channels，非對稱聲道對)，有一定的消除作用，但是消除的力度不夠強。

發明內容
為了提高編解碼性能，在解碼端自適應地改變輸出的重放聲道，本發明實施例提 供了一種多聲道音頻編碼方法、編碼器、解碼方法和解碼器。所述技術方案如下
—方面，一種多聲道音頻編碼方法，所述多聲道音頻至少包括主聲道信號和環繞 聲道信號，其中，所述主聲道信號包括左、右主聲道信號和中央聲道信號，所述環繞聲道信 號包括左環繞聲道信號和右環繞聲道信號，所述方法包括 根據所述主聲道信號對所述環繞聲道信號進行線性預測，得到預測參數，將所述 預測參數加入編碼碼流； 或，根據所述主聲道信號和傳輸函數對所述環繞聲道信號進行預測，得到預測參 數，將所述預測參數加入編碼碼流； 判別所述環繞聲道信號與所述中央聲道信號之間是否具有相關性，
或判別所述環繞聲道信號與所述左、右主聲道信號之間是否具有相關性，
如果是，則對所述預測參數、所述主聲道信號和相關性判別信息進行編碼。
82/16頁 根據所述主聲道信號對所述環繞聲道信號進行線性預測，得到預測參數，將所述 預測參數加入編碼碼流，具體包括 A:將所述主聲道信號中的至少一個聲道信號作為當前主聲道信號，根據延遲參數 和縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將縮放後的當前主聲道信號分成 左聲道信號和右聲道信號，將所有所述左聲道信號累加、所有所述右聲道信號累加，得到預 測的左、右環繞聲道信號； B:將所述預測的左環繞聲道信號與輸入的環繞聲道信號做差，所述預測的右環繞 聲道信號與輸入的右環繞聲道信號做差，得到預測殘差； C:判斷所述預測殘差是否小於預設的閾值，如果否，執行步驟D;如果是，執行步 驟E ; D :調整所述延遲參數和所述縮放參數，應用調整後的延遲參數和縮放參數執行步 驟A; E:將所述預測殘差小於所述閾值時的延遲參數、縮放參數和所述預測殘差作為預 測參數，將所述預測參數加入編碼碼流。 根據延遲參數和縮放參數，對至少一個主聲道信號進行多次延遲、縮放，將縮放後
的主聲道信號按照聲道的左、右累加，得到預測的左、右環繞聲道信號，具體包括 將中央聲道信號、左主聲道信號和右主聲道信號之一作為所述當前主聲道信號，
根據延遲參數和縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的當
前主聲道信號分成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道信號和右聲道信號，將所有
所述左聲道信號累加，所有所述右聲道累加，得到所述預測的左、右環繞聲道信號；或， 將左、右主聲道信號作為所述當前主聲道信號，根據延遲參數和縮放參數，對所述
當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的左主聲道信號作為左聲道信號，將每
個縮放後的右主聲道信號作為右聲道信號，將所有所述左聲道信號累加，所有所述右聲道
信號累加，得到所述預測的左、右環繞聲道信號；或， 將左、右主聲道信號和中央聲道信號作為所述當前主聲道信號，根據延遲參數和
縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的左主聲道信號作為
左聲道信號，將每個縮放後的右主聲道信號作為右聲道信號，將每個縮放後的中央聲道信
號分成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道信號和右聲道信號，將所有所述左聲道
信號累加，所有所述右聲道信號累加，得到所述預測的左、右環繞聲道信號。 根據所述主聲道信號和傳輸函數對所述環繞聲道信號進行預測，得到預測參數，
將所述預測參數加入編碼碼流，具體包括 H:將主聲道信號中的至少一個聲道信號作為當前主聲道信號，根據傳輸函數，對 所述當前主聲道信號進行濾波處理，得到預測的左、右環繞聲道信號； I :將所述預測的左環繞聲道信號與輸入的環繞聲道信號做差，所述預測的右環繞 聲道信號與輸入的右環繞聲道信號做差，得到預測殘差； J :判斷所述預測殘差是否小於預設的閾值，如果否，執行步驟K ;如果是，執行步 驟L; K :調整所述傳輸函數，應用調整後的相關函數執行步驟H ; L:將所述預測殘差小於所述閾值的傳輸函數和所述預測殘差作為預測參數，將所述預測參數加入編碼碼流。 判別所述環繞聲道信號與所述中央聲道信號之間是否具有相關性，或判別所述環 繞聲道信號與所述左、右主聲道信號之間是否具有相關性，如果是，則對所述預測參數、所 述主聲道信號和相關性判別信息進行編碼進一步包括 如果否，則利用預先經過方位感處理的環繞聲道信號和所述多聲道信號進行編 碼。 另一方面，一種多聲道音頻編碼器，所述多聲道音頻至少包括中央聲道信號、主聲 道信號和環繞聲道信號，其中，所述主聲道信號包括左、右主聲道信號，所述環繞聲道信號 包括左環繞聲道信號和右環繞聲道信號，所述編碼器包括 第一預測模塊，用於根據所述主聲道信號對所述環繞聲道信號進行線性預測，得
到預測參數，將所述預測參數加入編碼碼流；
或， 第二預測模塊，用於根據所述主聲道信號和傳輸函數對所述環繞聲道信號進行預 測，得到預測參數，將所述預測參數加入編碼碼流； 相關性判別模塊，用於判別所述環繞聲道信號與所述中央聲道信號之間是否有相 關性， 或判別所述環繞聲道信號與所述左、右主聲道信號之間是否有相關性； 相關編碼模塊，用於如果判別所述環繞聲道信號與所述中央聲道信號之間具有相
關性，或判別所述環繞聲道信號與所述左、右主聲道信號之間具有相關性，則對所述預測參
數、所述主聲道信號和相關性判別信息進行編碼。 所述第一預測模塊包括 信號處理單元，用於將所述主聲道信號中的至少一個聲道信號作為當前主聲道信 號，根據延遲參數和縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將縮放後的當 前主聲道信號分成左聲道信號和右聲道信號，將所有所述左聲道信號累加、所有所述右聲 道信號累加，得到預測的左、右環繞聲道信號； 第一預測殘差單元，用於將所述預測的左環繞聲道信號與輸入的環繞聲道信號做 差，所述預測的右環繞聲道信號與輸入的右環繞聲道信號做差，得到預測殘差；
第一判斷循環單元，用於判斷所述預測殘差是否小於預設的閾值，如果否，觸發第 一參數調整單元；如果是，觸發第一確定單元； 第一參數調整單元，用於調整所述延遲參數和所述縮放參數，應用調整後的延遲 參數和縮放參數觸發所述信號處理子單元； 第一確定單元，用於將所述預測殘差小於所述閾值時的延遲參數、縮放參數和所 述預測殘差作為預測參數，將所述預測參數加入編碼碼流。
所述信號處理單元包括 第一信號處理子單元，用於將中央聲道信號、左主聲道信號和右主聲道信號之一 作為所述當前主聲道信號，根據延遲參數和縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延 遲、縮放，將每個縮放後的當前主聲道信號分成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道 信號和右聲道信號，將所有所述左聲道信號累加，所有所述右聲道累加，得到所述預測的 左、右環繞聲道信號；
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第二信號處理子單元，用於將左、右主聲道信號作為所述當前主聲道信號，根據延
遲參數和縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的左主聲道
信號作為左聲道信號，將每個縮放後的右主聲道信號作為右聲道信號，將所有所述左聲道
信號累加，所有所述右聲道信號累加，得到所述預測的左、右環繞聲道信號； 第三信號處理子單元，用於將左、右主聲道信號和中央聲道信號作為所述當前主
聲道信號，根據延遲參數和縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個
縮放後的左主聲道信號作為左聲道信號，將每個縮放後的右主聲道信號作為右聲道信號，
將每個縮放後的中央聲道信號分成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道信號和右聲
道信號，將所有所述左聲道信號累加，所有所述右聲道信號累加，得到所述預測的左、右環
繞聲道信號。 所述第二預測模塊包括 濾波單元，用於將主聲道信號中的至少一個聲道信號作為當前主聲道信號，根據
傳輸函數，對所述當前主聲道信號進行濾波處理，得到預測的左、右環繞聲道信號； 第二預測殘差單元，用於將所述預測的左環繞聲道信號與輸入的環繞聲道信號做
差，所述預測的右環繞聲道信號與輸入的右環繞聲道信號做差，得到預測殘差； 第二判斷循環單元，用於判斷所述預測殘差是否小於預設的閾值，如果否，觸發第
二參數調整單元；如果是，觸發第二確定單元； 第二參數調整單元，用於調整所述傳輸函數，應用調整後的相關函數觸發所述濾 波單元； 第二確定單元，用於將所述預測殘差小於所述閾值的傳輸函數和所述預測殘差作 為預測參數，將所述預測參數加入編碼碼流。
所述編碼器進一步包括 不相關編碼模塊，用於如果判別所述環繞聲道信號與所述中央聲道信號之間不具 有相關性，或判別所述環繞聲道信號與所述左、右主聲道信號之間不具有相關性，則利用預 先經過方位感處理的環繞聲道信號和所述多聲道信號進行編碼。 再一方面， 一種多聲道音頻解碼方法，所述多聲道音頻至少包括主聲道信號和環 繞聲道信號，其中，所述主聲道信號包括左、右主聲道信號和中央聲道信號，所述環繞聲道 信號包括左環繞聲道信號和右環繞聲道信號，所述方法包括 判斷所述編碼碼流中是否包含相關性判別信息，如果是，提取所述相關性判別信 息；如果否，對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼； 根據所提取的該相關性判別信息，對編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號。
所述形成重放音頻信號之前包括對重放聲道數要求進行判別。 根據所提取的該相關性判別信息，對編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號，具體 包括 判斷所述提取的相關性判別信息是否指示環繞聲道信號與中央聲道信號之間具 有相關性，或所述環繞聲道信號與左、右主聲道信號之間具有相關性， 如果是，從所述編碼碼流中提取預測參數，利用所述預測參數對所述編碼碼流進 行解碼，形成重放音頻信號； 如果否，直接對所述編碼碼流進行解碼，形成所述重放音頻信號。
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從所述編碼碼流中提取預測參數，利用所述預測參數對所述編碼碼流進行解碼， 形成重放音頻信號，具體包括 對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼，解碼出中央聲道信號、左、右主聲道信號；
利用所述預測參數和所述主聲道信號中任意一個聲道信號表示左、右環繞聲道信 號，形成重放音頻信號。 從編碼碼流中提取預測參數，利用預測參數對所述編碼碼流進行解碼，形成重放 音頻信號之後包括 如果重放聲道數要求為雙聲道重放，將所述中央聲道信號、所述左、右主聲道信 號、環繞聲道信號混合為雙聲道重放信號進行重放； 如果重放聲道數要求為多聲道重放，將所述中央聲道信號、所述左、右主聲道信
號、所述環繞聲道信號作為多聲道重放信號進行重放。 直接對所述編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號，具體包括 對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼，解碼出中央聲道信號、左、右主聲道信號，形 成重放音頻信號。 直接對所述編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號之後包括 當重放聲道數要求為雙聲道重放，將中央聲道信號直接或以衰減形式混合入左、 右主聲道信號，形成雙聲道重放信號進行重放； 當重放聲道數要求為多聲道重放，對左、右主聲道信號進行逆傳輸函數濾波處理， 去除左、右主聲道信號中的方位感信息，形成環繞聲道信號； 將所述中央聲道信號、所述左、右主聲道信號、所述環繞聲道信號作為多聲道重放 信號進行重放。 再一方面，一種多聲道音頻解碼器，所述多聲道音頻至少包括主聲道信號和環繞 聲道信號，其中，所述主聲道信號包括左、右主聲道信號和中央聲道信號，所述環繞聲道信 號包括左環繞聲道信號和右環繞聲道信號，所述解碼器包括 判斷模塊，用於判斷所述編碼碼流中是否包含相關性判別信息，如果是，觸發信息 提取模塊；如果否，觸發不相關編碼單元； 信息提取模塊，用於如果編碼碼流中包含所述相關性判別信息，提取所述相關性 判別信息； 解碼模塊，用於根據所提取的該相關性判別信息，對所述編碼碼流進行解碼，形成
重放音頻信號。 所述解碼器包括重放聲道數判別模塊，用於對重放聲道數要求進行判別。
所述解碼模塊具體包括 相關性判別單元，用於判斷提取的相關性判別信息是否指示有關多聲道音頻中的 環繞聲道信號與中央聲道信號之間具有相關性，或所述環繞聲道信號與左、右主聲道信號 之間具有相關性； 相關解碼單元，用於當判斷提取的相關性判別信息指示有關多聲道音頻中的環繞 聲道信號與中央聲道信號之間具有相關性，或所述環繞聲道信號與左、右主聲道信號之間 具有相關性，從編碼碼流中提取預測參數，利用所述預測參數對所述編碼碼流進行解碼，形 成重放音頻信號；
不相關解碼單元，用於當判斷提取的相關性判別信息指示有關多聲道音頻中的環 繞聲道信號與中央聲道信號之間不具有相關性，或所述環繞聲道信號與左、右主聲道信號 之間不具有相關性，直接對所述編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號。
所述相關解碼單元具體包括 第一感覺音頻解碼子單元，用於對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼，解碼出中央 聲道信號、左、右主聲道信號； 預測解碼子單元，用於利用所述預測參數和所述主聲道信號中任意一個聲道信號
表示左、右環繞聲道信號，形成重放音頻信號。 所述相關解碼單元進一步包括 第一雙聲道重放子單元，用於如果重放聲道數要求為雙聲道重放，將所述中央聲
道信號、所述左、右主聲道信號、環繞聲道信號混合為雙聲道重放信號進行重放； 第一多聲道重放子單元，用於如果重放聲道數要求為多聲道重放，將所述中央聲
道信號、所述左、右主聲道信號、環繞聲道信號作為多聲道重放信號進行重放。 所述不相關編碼單元具體包括 第二感覺音頻解碼子單元，用於對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼，解碼出中央 聲道信號、左、右主聲道信號，形成重放音頻信號。
所述不相關解碼單元進一步包括 第二雙聲道重放子單元，用於當重放聲道數要求為雙聲道重放，將中央聲道信號
直接或以衰減形式混合入左、右主聲道信號，形成雙聲道重放信號進行重放； 第二多聲道重放子單元，用於當重放聲道數要求為多聲道重放，對左、右主聲道信
號進行逆傳輸函數濾波處理，去除左右主聲道信號中的方位感信息，形成環繞聲道信號； 將所述中央聲道信號、所述左、右主聲道信號、所述環繞聲道信號作為多聲道重放
信號進行重放。 本發明實施例提供的技術方案的有益效果是 通過在編碼端進行聲道間的相關性判別，用主聲道對環繞聲道進行預測，並利用 相關性判別信息和預測參數同主聲道一起在編解碼時表示環繞聲道信號，並在解碼端根據 相關性判別信息和預測參數進行解碼，根據重放聲道數要求來自適應地改變輸出的重放聲 道，進一步壓縮聲道間存在的冗餘度，節約了編解碼時所需的碼流空間，不僅提高了編解碼 的效率，而且提高了編解碼器的性能。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現
有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可 以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是現有技術提供的一種多聲道音頻編碼方法的流程圖； 圖2是本發明實施例1提供的一種多聲道音頻解碼方法的流程圖； 圖3是本發明實施例2提供的另一種多聲道音頻編碼方法的流程圖； 圖4是本發明實施例2提供的一種多聲道音頻編碼方法中線性預測的示意13
圖5是本發明實施例2提供的- 圖6是本發明實施例2提供的- 圖7是本發明實施例3提供的- 圖8是本發明實施例4提供的- 圖9是本發明實施例4提供的- 圖10是本發明實施例5提供的
種多聲道音頻編碼方法中相關性判別的示意圖； 種多聲道音頻編碼方法中濾波處理的流程圖； 種多聲道音頻編碼器的結構示意圖； 種多聲道音頻解碼方法的流程圖； 種多聲道音頻解碼方法的流程圖； -種多聲道音頻解碼器的結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方 式作進一步地詳細描述。 在現有技術中，參見圖l，多聲道音頻編碼為以下工作流程輸入時間信號一方面 經過增益控制後進入濾波器組進行分析濾波，另一方面進入聽覺模型模塊。在聽覺模型模 塊中，選用適當的心理聲學模型，以得到SMR等必要的參數。這些得到的參數可作為控制信 息用來控制增益控制、濾波器組以及下述的各個編碼模塊。經過濾波變換後的信號還需要 進行TNS處理。接下來進行強度耦合、預測與M/S，即主要的有損壓縮編碼部分。有損壓縮 編碼需要使用到聽覺模型中所得到的必要參數信息。然後，由碼率失真與控制過程模塊對 比例係數(比例因子)和量化器模塊進行控制。量化器的輸出既可以影響碼率失真與控制 過程模塊，同時又提供了前述的預測模塊所需的前幀量化頻譜。量化後的信號進行無損編 碼，即無噪聲編碼，或Huffman編碼，形成最終的壓縮數據流。可以通過碼率失真與控制過 程模塊迭代地控制比例係數計算、量化與無噪聲編碼的過程，以達到壓縮的需要。上述各個 步驟均將各自的編碼參數信息傳輸到碼流格式器中，並按照碼流格式的要求與壓縮數據流 裝幀成編碼音頻流。 為了便於表述，在本發明實施例中將中央聲道信號記作C，左、右主聲道信號分別 記作L、R，左、右環繞聲道信號分別記作Ls、Rs。中央聲道信號、左、右主聲道信號都可以稱 作主聲道。作為環繞聲道信號的Ls和Rs，通常是由中央聲道C或者左右主聲道L、 R聲道 的延時、混響或者部分頻率搬移衰落造成的。這也就是說，在某些應用中，環繞聲道是可以 由主聲道生成的。
實施例l 為了提高編解碼性能，在解碼端自適應地改變輸出的重放聲道，本發明實施例提 供了一種多聲道音頻編、解碼的方法，多聲道音頻至少包括主聲道信號和環繞聲道信號，其 中，主聲道信號包括左、右主聲道信號和中央聲道信號，環繞聲道信號包括左環繞聲道信號 和右環繞聲道信號，參見圖2所示，該方法具體包括 步驟201 :根據主聲道信號對環繞聲道信號進行線性預測，得到預測參數，將預測 參數加入編碼碼流；或，根據主聲道信號和傳輸函數對環繞聲道信號進行預測，得到預測參 數，將預測參數加入編碼碼流； 步驟202 :判別環繞聲道信號與中央聲道信號之間是否具有相關性， 或判別環繞聲道信號與左、右主聲道信號之間是否具有相關性， 如果是，則對預測參數、主聲道信號和相關性判別信息進行編碼。 本發明實施例通過在編碼端進行聲道間的相關性判別，用主聲道對環繞聲道進行預測，並利用相關性判別信息和預測參數同主聲道一起在編解碼時表示環繞聲道信號，並 在解碼端根據相關性判別信息和預測參數進行解碼，根據重放聲道數要求來自適應地改變 輸出的重放聲道，進一步壓縮聲道間存在的冗餘度，節約了編解碼時所需的碼流空間，不僅 提高了編解碼的效率，而且提高了編解碼器的性能。
實施例2 參見圖3所示，為了提高編解碼性能，在解碼端自適應地改變輸出的重放聲道，本 發明實施例提供了一種多聲道音頻編碼的方法，包括 步驟301 :根據延遲參數，對左主聲道信號L、右主聲道信號R進行多次延遲處理；
其中，初始的延遲參數可以根據實際情況確定。
步驟302 :根據縮放參數，對延遲後的信號進行縮放；
其中，初始的縮放參數可以根據實際情況確定。 其中，由於中央聲道信號為低頻信號，而左、右主聲道信號為中、高頻信號，為了使
處理後頻譜與原信號相近且保持完整，則需將信號進行一定程度的縮放。 步驟303:將所有縮放後的左主聲道信號累加，得到Ls'，所有縮放後的右主聲道
信號累加，得到Rs'; 其中，Ls'、Rs'分別用來表示預測的左、右環繞聲道信號。 步驟304 :將Ls'與輸入的Ls、 Rs'與輸入的Rs分別做差，得到預測殘差eLs、 eKs ;
其中，e^用來表示Ls'與Ls之間的預測殘差，e^用來表示Rs'與Rs之間的預測殘差。 步驟305 :判斷所得的預測殘差&和eKs是否小於預設的閾值，如果否，執行步驟 306 ;如果是，執行步驟307 ; 其中，預設的閾值可以根據實際情況來選取，本發明實施例不做具體限定。 步驟306 :調整延遲參數和縮放參數，並應用調整後的延遲參數和縮放參數執行
步驟302 ; 其中，這裡的預測參數指的是延遲參數、縮放參數等預測時應用的參數。 步驟307 :確定使預測殘差&和eKs小於預設的閾值的預測參數，將該預測參數加
入編碼碼流中。 需要說明的是，在步驟301 步驟307中，本發明實施例是以左、右主聲道信號為 例進行說明的，在實際操作中，可以同時處理左、右主聲道信號進行預測，可以單獨處理中 央聲道信號進行預測，也可以是左、右主聲道信號和中央聲道信號一同進行預測。在對中央 聲道信號進行處理時，其步驟、原理與步驟301 步驟307相似，兩者區別在於，在進行步驟 305中"做差"之前，應將延遲、縮放後的中央聲道信號平分成兩個相同的信號，將這兩個平 分後的信號作為左右信號，並進行上述步驟304中所述的處理。 在實際操作時，即將主聲道信號中的至少一個聲道信號作為當前主聲道信號，根 據延遲參數和縮放參數，對當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將縮放後的當前主聲道信 號分成左聲道信號和右聲道信號，將所有左聲道信號累加、所有右聲道信號累加，得到預測 的左、右環繞聲道信號，具體可以為 將中央聲道信號、左主聲道信號和右主聲道信號之一作為當前主聲道信號，根據 延遲參數和縮放參數，對當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的當前主聲道
15信號分成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道信號和右聲道信號，將所有左聲道信 號累加，所有右聲道累加，得到預測的左、右環繞聲道信號； 或者，將左、右主聲道信號作為當前主聲道信號，根據延遲參數和縮放參數，對當 前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的左主聲道信號作為左聲道信號，將每個 縮放後的右主聲道信號作為右聲道信號，將所有左聲道信號累加，所有右聲道信號累加，得 到預測的左、右環繞聲道信號； 或者，將左、右主聲道信號和中央聲道信號作為當前主聲道信號，根據延遲參數和 縮放參數，對當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的左主聲道信號作為左聲 道信號，將每個縮放後的右主聲道信號作為右聲道信號，將每個縮放後的中央聲道信號分 成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道信號和右聲道信號，將所有左聲道信號累加， 所有右聲道信號累加，得到預測的左、右環繞聲道信號。 需要說明的是，步驟301 步驟307的信號處理過程可以視作一個自適應濾波或 調整的過程，具體過程參見圖4所示，用左主聲道信號預測左環繞聲道信號時，求預測殘差 的過程如下，其中，z是延遲參數，z—工表示延遲的時間，L(n)表示需要處理的主聲道信號， L(n-l)...L(n-N)分別表示經過不同程度延遲後的該主聲道信號，Ls (n)表示輸入的環繞 聲道信號，Ls' (n)表示預測的左環繞聲道信號，^(n)表示預測殘差，L(n)經過多次以z 為延遲參數的延遲，將延遲後的L(n-l)..丄(n-N)累加，得到Ls' (n)，該Ls' (n)與輸入的 Ls(n)，做差，得到預測殘差^(n)。判斷該預測殘差^(n)與預設的閾值的大小關係，再根 據該大小關係調整步驟301 步驟302中的延遲參數和縮放參數，最終得到用左、右主聲道 信號L、R預測出Ls'、Rs'信號時的預測參數，在後續的編碼步驟中即可以只傳輸並編碼預 測參數，而不用傳輸、編碼輸入的左右環繞聲道信號，在解碼端，用預測參數加上中央聲道 信號或左右主聲道信號表示(這裡的表示為近似表示)左環繞聲道信號Ls、Rs。本領域技 術人員可以獲知，由於信號有短時的平穩性，即步驟301 步驟302中的延遲參數、縮放參 數可以在相當長一段時間內保持不變，從而在碼流格式中只用為其預留較小的空間，達到 節約空間的目的。 其中，步驟301 步驟307也可以看作是編碼的預處理過程，有關相關性的判別結 果不僅要體現在選用的編碼器上，也作為輔助信息加入到編碼碼流中，從而傳送到解碼器， 以便選擇適用的解碼器。 步驟308 :判別輸入信號之間是否有相關性，當輸入的多聲道中的環繞聲道信號
與中央聲道信號之間有相關性，或環繞聲道信號與左、右主聲道信號之間有相關性時，執行
步驟309，當輸入的多聲道中的環繞聲道信號與中央聲道信號之間沒有相關性，或環繞聲道
信號與左、右主聲道信號之間沒有相關性時，執行步驟310 ; 上述判別輸入信號之間是否有相關性，具體包括 環繞聲道信號與中央聲道信號之間是否有相關性；和/或， 環繞聲道信號與左、右主聲道信號之間是否有相關性； 其中，相關性的判別的標準為判別輸入的多聲道信號之間的相關性是否大於一 個預設的閾值，如果大於該閾值，則稱多聲道信號之間的相關性較大。 參見圖5，以環繞聲道與主聲道的相關性判斷為例，可以有以下步驟對L聲道和 Ls聲道(或者R聲道和Rs聲道、C與Ls/Rs聲道)之間的相關性進行自適應判別，選取一段時間，將每個時間或頻率樣點上的殘差e(n)相加，得到殘差和eSUffl，當一段時間內的殘差 和e，超過預設的閾值，可以判斷環繞聲道與主聲道基本不相關。自適應判別可以通過逐 差的方式來進行，也可以通過其他的求相關性的方式進行，本實施例不做具體限定，在此僅 以逐差的方式為例進行說明。 其中，本領域技術人員可以獲知，相關性的計算方法有多種，本發明實施例不做具 體限定。 需要說明的是，步驟308和編碼的預處理過程(即步驟301-307)的順序可以互 換，也可以同時進行，其先後順序本發明不做具體限定。 步驟309 :根據預測參數、中央聲道信號和左、右主聲道信號，進行音頻編碼；
根據預測參數、中央聲道信號和左、右主聲道信號，進行音頻編碼，具體包括
對所得的各個預測參數進行編碼； 對預測的左、右環繞聲道信號、中央聲道信號和左、右主聲道信號進行以心理聲學 模型為基礎的感覺音頻編碼； 其中，生成的編碼碼流中包含感覺音頻編碼的結果、步驟308得到的相關性判別 信息和預測過程中的各個參數和預測殘差，便於解碼時對碼流的分析。 其中，本領域技術人員可以獲知，該步驟所涉及的具體編碼過程為現有技術，不再 贅述。 步驟310 :根據預先經過方位感處理的環繞聲道信號和左、右主聲道信號，進行音 頻編碼； 具體地，將預先經過方位感處理的環繞聲道信號按照聲道的左右混入左、右主聲 道信號，形成混合後的左、右主聲道信號；對中央聲道信號和混合後的左、右主聲道信號進 行以心理聲學模型為基礎的感覺音頻編碼。 其中，方位感處理時處理的信號為輸入的環繞聲道信號。
其中，方位感處理包括加入對方向角、仰角和距離的感覺。 其中，心理聲學模型是感覺音頻編碼的一種，本發明實施例僅以心理聲學模型為
例進行說明，本發明所述感覺音頻編碼的基礎可以但不僅限於心理聲學模型。 其中，編碼碼流包含感覺音頻編碼的結果和步驟308得到的相關性判別信息，便
於解碼時對碼流的分析。 其中，本領域技術人員可以獲知，該步驟所涉及的具體編碼過程為現有技術，不再 贅述。 其中，本發明實施例中的"有相關性"或"相關性較大"指的是相關性超過一個預 設的閾值(此預設的閾值與步驟305和步驟308中所說的各個閾值都沒有關聯)。
由於本發明實施例基於AAC多聲道編解碼結構或其他高質量感覺音頻編碼結構， 因此首先它可以保證對稱聲道對(PC)之間的壓縮度不會被降低，從而在這方面的碼率不 會有大的改變。 對於非對稱聲道對(NPC)的碼率壓縮，由於採用了預測和方位感處理的方法，可 以把環繞聲道中的音頻數據在主聲道中體現，徹底不傳輸環繞聲道的音頻數據，轉而傳輸 預測參數，預測參數包括預測之後的殘差。預測殘差相對於原有音頻數據來說所佔用的碼 率是微不足道的，因此這樣處理的結果是使得原有的NPC問題不復存在；由於環繞聲道已經不復存在，碼率壓縮的重點重新集中在PC之間。實際上，由於使用了預測的方法，等於將 原來的主聲道與環繞聲道之間的相關度用預測過程來代替，從而由預測過程把NPC之間的 冗餘度消除。 在C聲道與Ls聲道的相關性很大的情況下，可以直接採用上述線性預測的方法，
通過C聲道來預測Ls聲道，這時，使用線性預測得到的預測聲道的頻譜比用HRTF參數預
測的聲道更接近於原始的環繞聲道Ls。由於主聲道與環繞聲道相關度很大，因此線性預測
模型有可能更簡單，而且可以避免編碼階段線性預測可能帶來的高頻段比特分配不足的問
題，因為這裡的預測結果是不需要傳遞的，只需要傳遞幾個預測的參數和殘差，這就避免了
對預測結果進行編碼，從而保證了心理聲學模型能夠正確適用於音頻編碼過程。 另外，上述步驟301 307是一個編碼的預處理過程，該過程可以由以下步驟
601-605代替 參見圖6，利用傳輸函數和左右主聲道信號和/或中央聲道預測左、右環繞聲道信 號，確定預測參數，具體包括 步驟601 :將主聲道信號分別通過傳輸函數的濾波處理，得到預測的左、右環繞聲 道信號； 在預測時，可應用下式
Ls ， = L X HLL+R X HKL+C X HCL
Rs ， = L X HLK+R X H跟+C X HCK其中，Hxy代表從原X聲道到預測後的Y聲道的HRTF(Head Related Transfer Function,頭相關傳輸函數)，即是代表從原L聲道到預測後的L聲道的頭相關傳輸函 數，即是代表從原R聲道到預測後的L聲道的頭相關函數，其它以此類推，不再贅述。
在更一般的情況下，上式中的HxY有可能為常數。例如，更常見的情況是，Ha和HK^ 可以是常數或O。 其中，式中的"X "是指變換域中的乘法，相應地，在時域中則是巻積。 本領域技術人員從上式可以獲知，環繞聲道信號的預測可以通過對左主聲道信號
和/或右主聲道信號和/或中央聲道信號進行傳輸函數濾波處理得到。 其中，在本實施例中以頭相關傳輸函數作為預測的傳輸函數為例進行說明，預測
時所用的傳輸函數可以有多種，本發明實施例不做具體限定。 步驟602 :將預測的左環繞聲道信號與輸入的環繞聲道信號做差，預測的右環繞 聲道信號與輸入的右環繞聲道信號做差，得到預測殘差； 步驟603 :判斷所得的預測殘差是否小於預設的閾值，如果否，執行步驟604 ;如果 是，執行步驟605 ; 步驟604 :調整傳輸函數，並應用調整後的傳輸函數執行步驟601 ;
其中，這裡的傳輸函數指的是預測時應用的參數。 步驟605 :確定使預測殘差小於預設的閾值的傳輸函數，將預測參數加入編碼碼 流中。 本發明實施例通過在編碼端進行聲道間的相關性判別，用主聲道對環繞聲道進行 預測，並利用相關性判別信息和預測參數同主聲道一起在編解碼時表示環繞聲道信號，進 一步壓縮聲道間存在的冗餘度，節約了編解碼時所需的碼流空間，不僅提高了編解碼的效
18率，而且提高了編解碼器的性能。
實施例3 參見圖7，為了提高編解碼性能，在解碼端自適應地改變輸出的重放聲道，本發明 實施例提供了一種多聲道音頻編碼器，其中，多聲道音頻至少包括主聲道信號和環繞聲道 信號，其中，主聲道信號包括左、右主聲道信號和中央聲道信號，環繞聲道信號包括左環繞 聲道信號和右環繞聲道信號，該多聲道音頻編碼器具體包括 第一預測模塊70，第二預測模塊71、相關性判別模塊72、相關編碼模塊73和不相 關編碼模塊74。 第一預測模塊70，用於根據主聲道信號對環繞聲道信號進行線性預測，得到預測
參數，將預測參數加入編碼碼流； 第一預測模塊70具體包括 信號處理單元701，用於將主聲道信號中的至少一個聲道信號作為當前主聲道信 號，根據延遲參數和縮放參數，對當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將縮放後的當前主 聲道信號分成左聲道信號和右聲道信號，將所有左聲道信號累加、所有右聲道信號累加，得 到預測的左、右環繞聲道信號；
上述信號處理單元701具體包括 第一信號處理子單元701a，用於將中央聲道信號、左主聲道信號和右主聲道信號 之一作為當前主聲道信號，根據延遲參數和縮放參數，對當前主聲道信號進行多次延遲、 縮放，將每個縮放後的當前主聲道信號分成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道信 號和右聲道信號，將所有左聲道信號累加，所有右聲道累加，得到預測的左、右環繞聲道信 號； 第二信號處理子單元701b，用於將左、右主聲道信號作為當前主聲道信號，根據延 遲參數和縮放參數，對當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的左主聲道信號 作為左聲道信號，將每個縮放後的右主聲道信號作為右聲道信號，將所有左聲道信號累加， 所有右聲道信號累加，得到預測的左、右環繞聲道信號； 第三信號處理子單元701c，用於將左、右主聲道信號和中央聲道信號作為當前主
聲道信號，根據延遲參數和縮放參數，對當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放
後的左主聲道信號作為左聲道信號，將每個縮放後的右主聲道信號作為右聲道信號，將每
個縮放後的中央聲道信號分成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道信號和右聲道信
號，將所有左聲道信號累加，所有右聲道信號累加，得到預測的左、右環繞聲道信號。 第一預測殘差單元702，用於將預測的左環繞聲道信號與輸入的環繞聲道信號做
差，預測的右環繞聲道信號與輸入的右環繞聲道信號做差，得到預測殘差； 第一判斷循環單元703，用於判斷預測殘差是否小於預設的閾值，如果否，觸發第
一參數調整單元704 ;如果是，觸發第一確定單元705 ; 第一參數調整單元704，用於調整延遲參數和縮放參數，應用調整後的延遲參數和 縮放參數觸發信號處理單元701 ; 第一確定單元705，用於將預測殘差小於閾值時的延遲參數和縮放參數作為預測 參數，將預測參數加入編碼碼流； 第二預測模塊71，用於根據主聲道信號和傳輸函數對環繞聲道信號進行預測，得到預測參數，將預測參數加入編碼碼流；
第二預測模塊71具體包括 濾波單元711 ，用於將主聲道信號中的至少一個聲道信號作為當前主聲道信號，根
據傳輸函數，對當前主聲道信號進行濾波處理，得到預測的左、右環繞聲道信號； 第二預測殘差單元712，用於將所述預測的左環繞聲道信號與輸入的環繞聲道信
號做差，所述預測的右環繞聲道信號與輸入的右環繞聲道信號做差，得到預測殘差； 第二判斷循環單元713，用於判斷預測殘差是否小於預設的閾值，如果否，觸發第
二參數調整單元714 ;如果是，觸發第二確定單元715 ; 第二參數調整單元714，用於調整傳輸函數，應用調整後的相關函數觸發濾波單元
711 ; 第二確定單元715，用於將預測殘差小於閾值的傳輸函數作為預測參數，將預測參 數加入編碼碼流。 相關編碼模塊73，用於如果判別環繞聲道信號與中央聲道信號之間具有相關性，
或判別左主聲道信號與右主聲道信號之間具有相關性，
對預測參數、主聲道信號和相關性判別信息進行編碼。 多聲道音頻編碼器進一步包括相關性判別模塊72和不相關編碼模塊74 ;
相關性判別模塊72，用於判別環繞聲道信號與中央聲道信號之間是否有相關性， 或左、右主聲道信號之間是否有相關性。 不相關編碼模塊74，用於當判別環繞聲道信號與中央聲道信號之間不具有相關性 時，或判別左主聲道信號與右主聲道信號之間不具有相關性時，利用預先經過方位感處理 的環繞聲道信號和所述多聲道信號進行編碼。 把本發明實施例的編碼效率與傳統編碼結構的編碼效率進行比較。以一個五聲道 的音頻信號為例，使用傳統編碼器結構，如果每聲道碼率為64kbps，那麼五聲道的總碼率為 320kbps對於新結構，同樣的五聲道音頻信號，由於對環繞聲道進行了預測，因此只需要傳 輸三個主聲道，同樣每聲道碼率為64kbps，三個聲道的總碼率為192kbps，當然，還要考慮 預測模型信息在編碼碼流中所佔的比特數，這裡假設採用了方向、延時時間、幅度控制三個 參數作為模型信息的傳遞參數，則只需要很少的幾個比特就夠用了。因此總體來說，採用新 結構在最好情況下將使得碼率降低到原來的60 70%，從而帶來編碼效率的提高。
本發明實施例通過在編碼端進行聲道間的相關性判別，用主聲道對環繞聲道進行 預測，並利用相關性判別信息和預測參數同主聲道一起在編解碼時表示環繞聲道信號，進 一步壓縮聲道間存在的冗餘度，節約了編解碼時所需的碼流空間，不僅提高了編解碼的效 率，而且提高了編解碼器的性能。
實施例4 參見圖8所示，為了提高編解碼性能，在解碼端自適應地改變輸出的重放聲道，本 發明實施例提供了一種多聲道音頻解碼的方法，其中，多聲道音頻至少包括主聲道信號和 環繞聲道信號，其中，主聲道信號包括左、右主聲道信號和中央聲道信號，環繞聲道信號包 括左環繞聲道信號和右環繞聲道信號，該方法包括 801 :判斷編碼碼流中是否包含相關性判別信息，如果是，提取相關性判別信息； 如果否，對編碼碼流進行感覺音頻解碼；
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802:根據所提取的該相關性判別信息，對編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號。
具體地，如果提取的判別信息指示環繞聲道信號與中央聲道信號之間具有相關 性，或環繞主聲道信號和左、右主聲道信號之間具有相關性，從編碼碼流中提取預測參數， 利用預測參數對編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號； 如果編碼碼流中沒有所述判別信息或所述判別信息指示環繞聲道信號與中央聲 道信號不具有相關性或環繞主聲道信號和左、右主聲道信號之間不具有相關性，直接對編 碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號。
該解碼方法具體包括 步驟901 :判斷編碼碼流中是否包含相關性判別信息，如果是，執行步驟902，如果 否，執行步驟906。 具體地，判斷編碼碼流中是否存在有關多聲道音頻中的環繞聲道信號與中央聲道
信號之間的相關性判別信息，或環繞主聲道信號和左、右主聲道信號之間的相關性判別信
息，若是，提取該相關性判別信息，若沒有，直接進行解碼，形成重放音頻信號； 其中，如果所述判別信息指示環繞聲道信號與中央聲道信號之間具有相關性，或
環繞主聲道信號和左、右主聲道信號之間具有相關性，即該編碼碼流是使用本發明實施例
提供的編碼方法進行編碼；如果編碼碼流中沒有所述判別信息，或所述判別信息指示環繞
聲道信號與中央聲道信號之間不具有相關性，或環繞主聲道信號和左、右主聲道信號之間
不具有相關性，說明編碼碼流不是使用本發明實施例提供的編碼方法進行編碼的。
步驟902 :提取該相關性判別信息； 步驟903 :判斷提取的相關性判別信息指示有關多聲道音頻中的環繞聲道信號與 中央聲道信號之間是否具有相關性，環繞主聲道信號和左、右主聲道信號之間是否具有相 關性，如果是，執行步驟904，如果否，執行步驟906 ; 步驟904 :從編碼碼流中提取預測參數，利用預測參數對編碼碼流進行解碼，形成 重放音頻信號； 具體地，對編碼碼流進行以心理聲學模型為基礎的感覺音頻解碼，從而解碼出中 央聲道信號和左、右主聲道信號； 利用所提取的預測參數，通過中央聲道信號或左、右主聲道信號形成對環繞聲道 信號的預測，從而能夠僅使用中央聲道信號或左、右主聲道信號與提取的預測參數表示出 環繞聲道信號。
步驟905 :對重放聲道數要求進行判別，根據判別結果和重放音頻信號進行重放；
具體地，若重放聲道數要求為雙聲道，將中央聲道信號、左、右主聲道信號、環繞聲 道信號混合為雙聲道重放信號進行重放； 若重放聲道數要求為多聲道，將中央聲道信號、左、右主聲道信號、環繞聲道信號 作為多聲道重放信號進行重放。 其中，重放聲道數可以是雙聲道，也可以是多聲道，本發明實施例不做具體限定。
步驟906 :直接對編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號； 具體地，對編碼碼流進行以心理學模型為基礎的感覺音頻解碼，從而解碼出中央 聲道信號和左右主聲道信號。
步驟907 :對重放聲道數要求進行判別，根據判別結果和重放音頻信號進行重放；
具體地，若重放聲道數要求為雙聲道，將中央聲道信號信號直接或以衰減形式混 合入左右主聲道信號，從而形成雙聲道重放信號進行重放。 若重放聲道數要求為多聲道重放，對左右主聲道信號進行逆傳輸函數濾波處理，
去除左右主聲道信號中的方位感信息，形成環繞聲道信號；將中央聲道信號、左、右主聲道
信號、環繞聲道信號作為多聲道重放信號進行重放。 優選地，逆傳輸函數濾波時使用的是逆頭相關傳輸函數。 需要說明的是，本發明實施例中的步驟905和步驟907都是對重放聲道數要求進 行判別，該判別過程只需在重放前進行即可，其執行的具體順序本發明不做具體限定。
本發明實施例通過在編碼端進行聲道間的相關性判別，用主聲道對環繞聲道進行 預測，並利用相關性判別信息和預測參數同主聲道一起在編解碼時表示環繞聲道信號，並 在解碼端根據相關性判別信息和預測參數進行解碼，根據重放聲道數要求來自適應地改變 輸出的重放聲道，進一步壓縮聲道間存在的冗餘度，節約了編解碼時所需的碼流空間，不僅 提高了編解碼的效率，而且提高了編解碼器的性能。
實施例5 參見圖10所示，為了提高編解碼性能，在解碼端自適應地改變輸出的重放聲道， 本發明實施例提供了一種多聲道音頻解碼器，該多聲道音頻至少包括中央聲道信號、左、右 主聲道信號、環繞聲道信號，該解碼器具體包括信息提取模塊101、解碼模塊102和重放聲 道數判別模塊103、判斷模塊104。 其中，信息提取模塊101，用於當編碼碼流中有相關性判別信息時，提取該相關性 判別信息； 其中，解碼模塊102，用於根據所提取的該相關性判別信息，對編碼碼流進行解碼，
形成重放音頻信號。 解碼模塊102具體包括 相關性判別單元1021，用於判斷提取的相關性判別信息指示有關多聲道音頻中的 環繞聲道信號與中央聲道信號之間是否具有相關性，或環繞聲道信號與左、右主聲道信號 之間是否具有相關性； 相關解碼單元1022，用於當判斷提取的相關性判別信息指示有關多聲道音頻中的 環繞聲道信號與中央聲道信號之間具有相關性，或環繞主聲道信號和左、右主聲道信號之 間是否具有相關性，從編碼碼流中提取預測參數，利用預測參數對編碼碼流進行解碼，形成 重放音頻信號； 相關解碼1022單元具體包括 感覺音頻解碼子單元1022a，用於對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼，解碼出中央 聲道信號、左、右主聲道信號； 預測解碼子單元1022b，用於利用所述預測參數，和所述中央聲道號，或所述左主 聲道信號，或右主聲道信號表示環繞聲道信號，形成重放音頻信號。
相關解碼單元1022進一步包括 第一雙聲道重放子單元1022c，用於如果重放聲道數要求為雙聲道重放，將所述中 央聲道信號、所述左、右主聲道信號、環繞聲道信號混合為雙聲道重放信號進行重放；
第一多聲道重放子單元1022d，用於如果重放聲道數要求為多聲道重放，將所述中央聲道信號、所述左、右主聲道信號、環繞聲道信號作為多聲道重放信號進行重放。 不相關解碼單元1023，用於當判斷提取的相關性判別信息指示有關多聲道音頻中
的環繞聲道信號與中央聲道信號之間不具有相關性，或環繞聲道信號與左、右主聲道信號
之間不具有相關性，直接對編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號。 不相關解碼單元1023具體包括 第二感覺音頻解碼子單元1023a，用於對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼，解碼出
中央聲道信號、左、右主聲道信號，形成重放音頻信號。 不相關解碼單元1023進一步包括 第二雙聲道重放子單元1023b，用於當重放聲道數要求為雙聲道重放，將中央聲道 信號信號直接或以衰減形式混合入左右主聲道信號，形成雙聲道重放信號進行重放；
第二多聲道重放子單元1023c，用於當重放聲道數要求為多聲道重放，對左、右主 聲道信號進行逆傳輸函數濾波處理，去除左右主聲道信號中的方位感信息，形成環繞聲道 信號； 將中央聲道信號、左右主聲道信號、環繞聲道信號作為多聲道重放信號進行重放。
其中，重放聲道數判別模塊103，用於對重放聲道數要求進行判別。
其中，判斷模塊104，用於判斷編碼碼流中是否包含相關性判別信息，如果是，觸發 信息提取模塊IOI，如果否，觸發不相關解碼單元1023。 本發明實施例提供的解碼器，與方法實施例屬於同一構思，其具體實現過程詳見 方法實施例，在此不再贅述。 本發明實施例通過在編碼端進行聲道間的相關性判別，用主聲道對環繞聲道進行 預測，並利用相關性判別信息和預測參數同主聲道一起在編解碼時表示環繞聲道信號，並 在解碼端根據相關性判別信息和預測參數進行解碼，根據重放聲道數要求來自適應地改變 輸出的重放聲道，進一步壓縮聲道間存在的冗餘度，節約了編解碼時所需的碼流空間，不僅 提高了編解碼的效率，而且提高了編解碼器的性能。 本發明實施例提供的上述技術方案的全部或部分可以通過程序指令相關的硬體 來完成，所述程序可以存儲在可讀取的存儲介質中，該存儲介質包括ROM、RAM、磁碟或者光 盤等各種可以存儲程序代碼的介質。 以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
2權利要求
一種多聲道音頻編碼方法，所述多聲道音頻至少包括主聲道信號和環繞聲道信號，其中，所述主聲道信號包括左、右主聲道信號和中央聲道信號，所述環繞聲道信號包括左環繞聲道信號和右環繞聲道信號，其特徵在於，所述方法包括根據所述主聲道信號對所述環繞聲道信號進行線性預測，得到預測參數，將所述預測參數加入編碼碼流；或，根據所述主聲道信號和傳輸函數對所述環繞聲道信號進行預測，得到預測參數，將所述預測參數加入編碼碼流；判別所述環繞聲道信號與所述中央聲道信號之間是否具有相關性，或判別所述環繞聲道信號與所述左、右主聲道信號之間是否具有相關性，如果是，則對所述預測參數、所述主聲道信號和相關性判別信息進行編碼。
2. 如權利要求1所述的多聲道音頻編碼方法，其特徵在於，根據所述主聲道信號對所 述環繞聲道信號進行線性預測，得到預測參數，將所述預測參數加入編碼碼流，具體包括A:將所述主聲道信號中的至少一個聲道信號作為當前主聲道信號，根據延遲參數和縮 放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將縮放後的當前主聲道信號分成左聲 道信號和右聲道信號，將所有所述左聲道信號累加、所有所述右聲道信號累加，得到預測的 左、右環繞聲道信號；B:將所述預測的左環繞聲道信號與輸入的環繞聲道信號做差，所述預測的右環繞聲道 信號與輸入的右環繞聲道信號做差，得到預測殘差；C :判斷所述預測殘差是否小於預設的閾值，如果否，執行步驟D ;如果是，執行步驟E ; D :調整所述延遲參數和所述縮放參數，應用調整後的延遲參數和縮放參數執行步驟A ;E:將所述預測殘差小於所述閾值時的延遲參數、縮放參數和所述預測殘差作為預測參 數，將所述預測參數加入編碼碼流。
3. 如權利要求2所述的多聲道音頻編碼方法，其特徵在於，根據延遲參數和縮放參數，對至少一個主聲道信號進行多次延遲、縮放，將縮放後的主聲道信號按照聲道的左、右累加，得到預測的左、右環繞聲道信號，具體包括將中央聲道信號、左主聲道信號和右主聲道信號之一作為所述當前主聲道信號，根據 延遲參數和縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的當前主 聲道信號分成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道信號和右聲道信號，將所有所述 左聲道信號累加，所有所述右聲道累加，得到所述預測的左、右環繞聲道信號；或，將左、右主聲道信號作為所述當前主聲道信號，根據延遲參數和縮放參數，對所述當前 主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的左主聲道信號作為左聲道信號，將每個縮 放後的右主聲道信號作為右聲道信號，將所有所述左聲道信號累加，所有所述右聲道信號 累加，得到所述預測的左、右環繞聲道信號；或，將左、右主聲道信號和中央聲道信號作為所述當前主聲道信號，根據延遲參數和縮放 參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的左主聲道信號作為左聲 道信號，將每個縮放後的右主聲道信號作為右聲道信號，將每個縮放後的中央聲道信號分 成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道信號和右聲道信號，將所有所述左聲道信號 累加，所有所述右聲道信號累加，得到所述預測的左、右環繞聲道信號。
4. 如權利要求1所述的多聲道音頻編碼方法，其特徵在於，根據所述主聲道信號和傳 輸函數對所述環繞聲道信號進行預測，得到預測參數，將所述預測參數加入編碼碼流，具體 包括H:將主聲道信號中的至少一個聲道信號作為當前主聲道信號，根據傳輸函數，對所述 當前主聲道信號進行濾波處理，得到預測的左、右環繞聲道信號；I :將所述預測的左環繞聲道信號與輸入的環繞聲道信號做差，所述預測的右環繞聲道 信號與輸入的右環繞聲道信號做差，得到預測殘差；J :判斷所述預測殘差是否小於預設的閾值，如果否，執行步驟K ;如果是，執行步驟L ;K :調整所述傳輸函數，應用調整後的相關函數執行步驟H ;L :將所述預測殘差小於所述閾值的傳輸函數和所述預測殘差作為預測參數，將所述預 測參數加入編碼碼流。
5. 如權利要求1所述的多聲道音頻編碼方法，其特徵在於，判別所述環繞聲道信號與 所述中央聲道信號之間是否具有相關性，或判別所述環繞聲道信號與所述左、右主聲道信 號之間是否具有相關性，如果是，則對所述預測參數、所述主聲道信號和相關性判別信息進 行編碼進一步包括如果否，則利用預先經過方位感處理的環繞聲道信號和所述多聲道信號進行編碼。
6. —種多聲道音頻編碼器，所述多聲道音頻至少包括中央聲道信號、主聲道信號和環 繞聲道信號，其中，所述主聲道信號包括左、右主聲道信號，所述環繞聲道信號包括左環繞 聲道信號和右環繞聲道信號，其特徵在於，所述編碼器包括第一預測模塊，用於根據所述主聲道信號對所述環繞聲道信號進行線性預測，得到預 測參數，將所述預測參數加入編碼碼流； 或，第二預測模塊，用於根據所述主聲道信號和傳輸函數對所述環繞聲道信號進行預測， 得到預測參數，將所述預測參數加入編碼碼流；相關性判別模塊，用於判別所述環繞聲道信號與所述中央聲道信號之間是否有相關性，或判別所述環繞聲道信號與所述左、右主聲道信號之間是否有相關性； 相關編碼模塊，用於如果判別所述環繞聲道信號與所述中央聲道信號之間具有相關性，或判別所述環繞聲道信號與所述左、右主聲道信號之間具有相關性，則對所述預測參數、所述主聲道信號和相關性判別信息進行編碼。
7. 如權利要求6所述多聲道音頻編碼器，其特徵在於，所述第一預測模塊包括 信號處理單元，用於將所述主聲道信號中的至少一個聲道信號作為當前主聲道信號，根據延遲參數和縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將縮放後的當前主 聲道信號分成左聲道信號和右聲道信號，將所有所述左聲道信號累加、所有所述右聲道信 號累加，得到預測的左、右環繞聲道信號；第一預測殘差單元，用於將所述預測的左環繞聲道信號與輸入的環繞聲道信號做差， 所述預測的右環繞聲道信號與輸入的右環繞聲道信號做差，得到預測殘差；第一判斷循環單元，用於判斷所述預測殘差是否小於預設的閾值，如果否，觸發第一參 數調整單元；如果是，觸發第一確定單元；第一參數調整單元，用於調整所述延遲參數和所述縮放參數，應用調整後的延遲參數 和縮放參數觸發所述信號處理子單元；第一確定單元，用於將所述預測殘差小於所述閾值時的延遲參數、縮放參數和所述預 測殘差作為預測參數，將所述預測參數加入編碼碼流。
8. 如權利要求8所述多聲道音頻編碼器，其特徵在於，所述信號處理單元包括 第一信號處理子單元，用於將中央聲道信號、左主聲道信號和右主聲道信號之一作為所述當前主聲道信號，根據延遲參數和縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮 放，將每個縮放後的當前主聲道信號分成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道信號 和右聲道信號，將所有所述左聲道信號累加，所有所述右聲道累加，得到所述預測的左、右 環繞聲道信號；第二信號處理子單元，用於將左、右主聲道信號作為所述當前主聲道信號，根據延遲參 數和縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放後的左主聲道信號 作為左聲道信號，將每個縮放後的右主聲道信號作為右聲道信號，將所有所述左聲道信號 累加，所有所述右聲道信號累加，得到所述預測的左、右環繞聲道信號；第三信號處理子單元，用於將左、右主聲道信號和中央聲道信號作為所述當前主聲道 信號，根據延遲參數和縮放參數，對所述當前主聲道信號進行多次延遲、縮放，將每個縮放 後的左主聲道信號作為左聲道信號，將每個縮放後的右主聲道信號作為右聲道信號，將每 個縮放後的中央聲道信號分成兩個頻譜相同的聲道信號，分別作為左聲道信號和右聲道信 號，將所有所述左聲道信號累加，所有所述右聲道信號累加，得到所述預測的左、右環繞聲 道信號。
9. 如權利要求7所述多聲道音頻編碼器，其特徵在於，所述第二預測模塊包括 濾波單元，用於將主聲道信號中的至少一個聲道信號作為當前主聲道信號，根據傳輸函數，對所述當前主聲道信號進行濾波處理，得到預測的左、右環繞聲道信號；第二預測殘差單元，用於將所述預測的左環繞聲道信號與輸入的環繞聲道信號做差，所述預測的右環繞聲道信號與輸入的右環繞聲道信號做差，得到預測殘差；第二判斷循環單元，用於判斷所述預測殘差是否小於預設的閾值，如果否，觸發第二參數調整單元；如果是，觸發第二確定單元；第二參數調整單元，用於調整所述傳輸函數，應用調整後的相關函數觸發所述濾波單元；第二確定單元，用於將所述預測殘差小於所述閾值的傳輸函數和所述預測殘差作為預 測參數，將所述預測參數加入編碼碼流。
10. 如權利要求7所述多聲道音頻編碼器，其特徵在於，所述編碼器進一步包括 不相關編碼模塊，用於如果判別所述環繞聲道信號與所述中央聲道信號之間不具有相關性，或判別所述環繞聲道信號與所述左、右主聲道信號之間不具有相關性，則利用預先經 過方位感處理的環繞聲道信號和所述多聲道信號進行編碼。
11. 一種多聲道音頻解碼方法，所述多聲道音頻至少包括主聲道信號和環繞聲道信號， 其中，所述主聲道信號包括左、右主聲道信號和中央聲道信號，所述環繞聲道信號包括左環 繞聲道信號和右環繞聲道信號，其特徵在於，所述方法包括判斷所述編碼碼流中是否包含相關性判別信息，如果是，提取所述相關性判別信息；如果否，對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼；根據所提取的該相關性判別信息，對編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號。
12. 如權利要求11所述的多聲道音頻解碼方法，其特徵在於，所述形成重放音頻信號 之前包括對重放聲道數要求進行判別。
13. 如權利要求11所述的多聲道音頻解碼方法，其特徵在於，根據所提取的該相關性 判別信息，對編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號，具體包括判斷所述提取的相關性判別信息是否指示環繞聲道信號與中央聲道信號之間具有相 關性，或所述環繞聲道信號與左、右主聲道信號之間具有相關性，如果是，從所述編碼碼流中提取預測參數，利用所述預測參數對所述編碼碼流進行解 碼，形成重放音頻信號；如果否，直接對所述編碼碼流進行解碼，形成所述重放音頻信號。
14. 如權利要求13所述的多聲道音頻解碼方法，其特徵在於，從所述編碼碼流中提取 預測參數，利用所述預測參數對所述編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號，具體包括對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼，解碼出中央聲道信號、左、右主聲道信號； 利用所述預測參數和所述主聲道信號中任意一個聲道信號表示左、右環繞聲道信號， 形成重放音頻信號。
15. 如權利要求13所述的多聲道音頻解碼方法，其特徵在於，從編碼碼流中提取預測 參數，利用預測參數對所述編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號之後包括如果重放聲道數要求為雙聲道重放，將所述中央聲道信號、所述左、右主聲道信號、環 繞聲道信號混合為雙聲道重放信號進行重放；如果重放聲道數要求為多聲道重放，將所述中央聲道信號、所述左、右主聲道信號、所 述環繞聲道信號作為多聲道重放信號進行重放。
16. 如權利要求13所述的多聲道音頻解碼方法，其特徵在於，直接對所述編碼碼流進 行解碼，形成重放音頻信號，具體包括對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼，解碼出中央聲道信號、左、右主聲道信號，形成重 放音頻信號。
17. 如權利要求13所述的多聲道音頻解碼方法，其特徵在於，直接對所述編碼碼流進 行解碼，形成重放音頻信號之後包括當重放聲道數要求為雙聲道重放，將中央聲道信號直接或以衰減形式混合入左、右主 聲道信號，形成雙聲道重放信號進行重放；當重放聲道數要求為多聲道重放，對左、右主聲道信號進行逆傳輸函數濾波處理，去除 左、右主聲道信號中的方位感信息，形成環繞聲道信號；將所述中央聲道信號、所述左、右主聲道信號、所述環繞聲道信號作為多聲道重放信號 進行重放。
18. —種多聲道音頻解碼器，所述多聲道音頻至少包括主聲道信號和環繞聲道信號，其 中，所述主聲道信號包括左、右主聲道信號和中央聲道信號，所述環繞聲道信號包括左環繞 聲道信號和右環繞聲道信號，其特徵在於，所述解碼器包括判斷模塊，用於判斷所述編碼碼流中是否包含相關性判別信息，如果是，觸發信息提取 模塊；如果否，觸發不相關編碼單元；信息提取模塊，用於如果編碼碼流中包含所述相關性判別信息，提取所述相關性判別 信息；解碼模塊，用於根據所提取的該相關性判別信息，對所述編碼碼流進行解碼，形成重放 音頻信號。
19. 如權利要求18所述的多聲道音頻解碼器，其特徵在於，所述解碼器包括重放聲道 數判別模塊，用於對重放聲道數要求進行判別。
20. 如權利要求18所述的多聲道音頻解碼器，其特徵在於，所述解碼模塊具體包括 相關性判別單元，用於判斷提取的相關性判別信息是否指示有關多聲道音頻中的環繞聲道信號與中央聲道信號之間具有相關性，或所述環繞聲道信號與左、右主聲道信號之間 具有相關性；相關解碼單元，用於當判斷提取的相關性判別信息指示有關多聲道音頻中的環繞聲道 信號與中央聲道信號之間具有相關性，或所述環繞聲道信號與左、右主聲道信號之間具有 相關性，從編碼碼流中提取預測參數，利用所述預測參數對所述編碼碼流進行解碼，形成重 放音頻信號；不相關解碼單元，用於當判斷提取的相關性判別信息指示有關多聲道音頻中的環繞聲 道信號與中央聲道信號之間不具有相關性，或所述環繞聲道信號與左、右主聲道信號之間 不具有相關性，直接對所述編碼碼流進行解碼，形成重放音頻信號。
21. 如權利要求20所述的多聲道音頻解碼器，其特徵在於，所述相關解碼單元具體包括第一感覺音頻解碼子單元，用於對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼，解碼出中央聲道 信號、左、右主聲道信號；預測解碼子單元，用於利用所述預測參數和所述主聲道信號中任意一個聲道信號表示 左、右環繞聲道信號，形成重放音頻信號。
22. 如權利要求20所述的多聲道音頻解碼器，其特徵在於，所述相關解碼單元進一步 包括第一雙聲道重放子單元，用於如果重放聲道數要求為雙聲道重放，將所述中央聲道信 號、所述左、右主聲道信號、環繞聲道信號混合為雙聲道重放信號進行重放；第一多聲道重放子單元，用於如果重放聲道數要求為多聲道重放，將所述中央聲道信 號、所述左、右主聲道信號、環繞聲道信號作為多聲道重放信號進行重放。
23. 如權利要求20所述的多聲道音頻解碼器，其特徵在於，所述不相關編碼單元具體 包括第二感覺音頻解碼子單元，用於對所述編碼碼流進行感覺音頻解碼，解碼出中央聲道 信號、左、右主聲道信號，形成重放音頻信號。
24. 如權利要求20所述的多聲道音頻解碼器，其特徵在於，所述不相關解碼單元進一 步包括第二雙聲道重放子單元，用於當重放聲道數要求為雙聲道重放，將中央聲道信號直接 或以衰減形式混合入左、右主聲道信號，形成雙聲道重放信號進行重放；第二多聲道重放子單元，用於當重放聲道數要求為多聲道重放，對左、右主聲道信號進 行逆傳輸函數濾波處理，去除左右主聲道信號中的方位感信息，形成環繞聲道信號；將所述中央聲道信號、所述左、右主聲道信號、所述環繞聲道信號作為多聲道重放信號進行重放。
全文摘要
本發明公開了一種多聲道音頻編碼方法、編碼器、解碼方法和解碼器，屬於音頻處理技術領域。該編碼方法包括根據主聲道信號對環繞聲道信號進行線性預測，得到預測參數，將預測參數加入編碼碼流；或，根據主聲道信號和傳輸函數對環繞聲道信號進行預測，得到預測參數，將預測參數加入編碼碼流；判別環繞聲道信號與中央聲道信號之間是否具有相關性，或判別環繞聲道信號與左、右主聲道信號之間是否具有相關性，如果是，則對預測參數、主聲道信號和相關性判別信息進行編碼。還公開了一種多聲道音頻編碼器、解碼方法和解碼器。本發明提高了編解碼性能，能在解碼端自適應地改變輸出的重放聲道。
文檔編號H04S3/00GK101695150SQ20091023571
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月12日 優先權日2009年10月12日
發明者劉光明, 竇維蓓 申請人:清華大學;