解碼設(shè)備、解碼方法以及音頻處理設(shè)備的制造方法
【專利說明】解碼設(shè)備、解碼方法以及音頻處理設(shè)備
[0001]本申請是申請日為2011年11月2日、申請?zhí)枮椤?01110342537.2”、發(fā)明名稱為“編碼設(shè)備、編碼方法和程序”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開涉及編碼設(shè)備、編碼方法和程序，特別地涉及能夠?qū)υ谔囟◣е邪ㄔ肼暤囊纛l信號精確地進(jìn)行編碼的編碼設(shè)備、編碼方法和程序。
【背景技術(shù)】
[0003]—般地，用于對音頻信號進(jìn)行編碼的方法的示例包括用于對通過對音頻信號執(zhí)行時間頻率變換得到的頻譜執(zhí)行規(guī)范化和量化的方法(例如，參考日本未審查專利公開第2006-11170號)。
[0004]圖1是圖示了以這種編碼方法執(zhí)行編碼的音頻編碼設(shè)備的配置的框圖。
[0005]圖1中所示的音頻編碼設(shè)備1包括時間頻率變換單元11、規(guī)范化單元12、比特分配計(jì)算單元13、量化單元14和碼串編碼單元15。音頻編碼設(shè)備10對作為時間序列信號輸入的音頻信號進(jìn)行編碼并且輸出碼串。
[0006]具體地，音頻編碼設(shè)備10中包括的時間頻率變換單元11對作為時間序列信號輸入的音頻信號執(zhí)行時間頻率變換，并且生產(chǎn)頻譜mdspec。例如，時間頻率變換單元11使用諸如MDCT(修正離散余弦變換)的正交變換，對2N個采樣的時間序列信號執(zhí)行時間頻率變換，并且將作為時間頻率變換的結(jié)果得到的N個MDCT系數(shù)輸出為頻譜mdspec。
[0007]規(guī)范化單元12針對每個預(yù)定的處理單位，對從時間頻率變換單元11提供的頻譜mdspec，使用按照頻譜mdspec的幅度得到的規(guī)范化系數(shù)執(zhí)行規(guī)范化。規(guī)范化單元12輸出規(guī)范化信息idsf和規(guī)范化頻譜nspec，規(guī)范化信息idsf是關(guān)于與規(guī)范化系數(shù)相對應(yīng)的整數(shù)的信息，規(guī)范化頻譜nspec是通過對頻譜mdspec進(jìn)行規(guī)范化得到的。
[0008]比特分配計(jì)算單元13執(zhí)行比特分配計(jì)算，使得針對每個預(yù)定的處理單位按照從規(guī)范化單元12提供的規(guī)范化信息idsf計(jì)算要被分配給規(guī)范化頻譜nspec的比特?cái)?shù)，以便輸出表示比特?cái)?shù)的量化信息idwl。此外，比特分配計(jì)算單元13輸出從規(guī)范化單元12提供的規(guī)范化信息idsf。
[0009]量化單元14按照從比特分配計(jì)算單元13提供的量化信息idwl，對從規(guī)范化單元12提供的規(guī)范化頻譜nspec進(jìn)行量化。具體地，量化單元14針對每個預(yù)定的處理單位，使用與量化信息idwl相對應(yīng)的量化系數(shù)，對規(guī)范化頻譜nspec進(jìn)行量化。量化單元14輸出作為量化結(jié)果的量化頻譜qspec。
[0010]碼串編碼單元15對從比特分配計(jì)算單元13提供的規(guī)范化信息idsf和量化信息idwl以及從量化單元14提供的頻譜qspec進(jìn)行編碼，并且輸出作為編碼結(jié)果得到的碼串。所輸出的碼串可以傳送到另一設(shè)備或者可以記錄在特定記錄介質(zhì)中。
[0011 ] 此外，近年來，通過音頻編碼設(shè)備處理的音頻信號從頻率44.1kHz且PCM(脈沖碼調(diào)制)字長16比特的PCM信號和頻率48kHz且PCM字長16比特的PCM信號擴(kuò)展到了具有高品質(zhì)多比特的PCM信號(諸如頻率96kHz且PCM字長24比特的PCM信號和頻率192kHz且PCM字長24比特的PCM信號)。
[0012]這樣的高品質(zhì)多比特PCM信號不是從一開始就作為多比特PCM信號生成的，而是在很多情況下使用諸如DSD(直接流數(shù)字)信號的PDM(脈沖密度調(diào)制)信號作為來源生成的。
[0013]這是因?yàn)椋谟脕韺⒛M音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號的A/D(模數(shù))轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域中，用德爾塔-西格瑪A/D轉(zhuǎn)換器代替逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)展迅速。
[0014]更具體地，一般的逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器可以直接生成多比特PCM信號，但是轉(zhuǎn)換精度很大程度上被元件精度所限制。因此，當(dāng)PCM字長等于或大于24比特時，難以確保A/D轉(zhuǎn)換的線性。另一方面，在德爾塔-西格瑪A/D轉(zhuǎn)換器中，易于使用單個閾值以高精度執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換。鑒于該背景，作為A/D轉(zhuǎn)換器，已經(jīng)廣泛使用了德爾塔-西格瑪A/D轉(zhuǎn)換器而非一般的逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器。
[0015]圖2是圖示了I比特德爾塔-西格瑪A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號和輸出信號的圖。如圖2中所示，在I比特德爾塔-西格瑪A/D轉(zhuǎn)換器中，用作輸入信號的模擬音頻信號被轉(zhuǎn)換為具有由+1的時間密度表示的幅度并且用作輸出信號的I比特PDM信號。
[0016]圖3是圖示了德爾塔-西格瑪A/D轉(zhuǎn)換器中的量化噪聲的圖。如圖3中所示，首先，在德爾塔-西格瑪A/D轉(zhuǎn)換器中，通過執(zhí)行超采樣來將音頻帶(在圖3中所示的示例中是O至fs/2)中包括的量化噪聲分散到寬的帶(圖3中所示的示例中是O至nfs/2)中。接下來，通過執(zhí)行噪聲整形將量化噪聲轉(zhuǎn)移出音頻帶。因此，德爾塔-西格瑪A/D轉(zhuǎn)換器可以在音頻帶中實(shí)現(xiàn)高的S/N(信/噪)比。
[0017]如上所述，當(dāng)高品質(zhì)多比特PCM信號的來源是通過德爾塔-西格瑪A/D轉(zhuǎn)換器得到的PDM信號時，通過對PDM信號執(zhí)行LPF (低通濾波)處理來生成多比特PCM信號。
[0018]如上所述得到的多比特PCM信號被表示為如圖4中所示的德爾塔-西格瑪類型A。該量化噪聲對于多比特PCM信號是不想要的噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]然而，在圖1中所示的音頻編碼設(shè)備10中，因?yàn)榘凑蛰斎胍纛l信號的規(guī)范化信息idsf執(zhí)行比特分配計(jì)算，所以在輸入多比特PCM信號時，大量比特被分配給包括不想要的量化噪聲的、在音頻帶之外的規(guī)范化頻譜nspec。
[0020]因此，減少了可以分配給在聽覺感知方面重要的音頻帶中的規(guī)范化頻譜nspec的比特?cái)?shù)，并且劣化了編碼精度。作為結(jié)果，即使要經(jīng)歷編碼的音頻信號是高品質(zhì)多比特PCM信號，也有可能沒有記錄并傳送具有高品質(zhì)的音頻信號。
[0021]想要的是對在特定帶中包括噪聲的音頻信號精確地進(jìn)行編碼。
[0022]根據(jù)本公開的實(shí)施例，提供了一種編碼設(shè)備，其包括:噪聲檢測器，其被配置為按照音頻信號檢測特定帶中包括的噪聲；增益控制器，其被配置為在通過噪聲檢測器檢測到噪聲時，對音頻信號執(zhí)行增益控制，使得音頻信號在特定帶中的成分衰減;比特分配計(jì)算單元，其被配置為按照經(jīng)歷了通過增益控制器執(zhí)行的增益控制的音頻信號的頻譜，計(jì)算要被分配給該頻譜的比特?cái)?shù)；以及量化單元，其被配置為按照比特?cái)?shù)，對經(jīng)歷了增益控制的音頻信號的頻譜進(jìn)行量化。
[0023]根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，提供了與本公開的實(shí)施例的編碼設(shè)備相對應(yīng)的編碼方法和程序。
[0024]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，按照音頻信號檢測特定帶中包括的噪聲;在檢測到噪聲時，對音頻信號執(zhí)行增益控制，使得音頻信號在特定帶中的成分衰減;按照經(jīng)歷了增益控制的音頻信號的頻譜，計(jì)算要被分配給頻譜的比特?cái)?shù);并且按照比特?cái)?shù)，對經(jīng)歷了增益控制的音頻信號的頻譜進(jìn)行量化。
[0025]根據(jù)本公開的實(shí)施例的編碼設(shè)備可以獨(dú)立地提供，或者可以被配置為設(shè)備的內(nèi)部豐旲塊。
[0026]根據(jù)本公開的實(shí)施例，還提供了一種解碼設(shè)備，包括:碼串解碼器，其被配置為對包括規(guī)范化信息和量化頻譜的編碼碼串進(jìn)行解碼，其中，當(dāng)在音頻信號的在特定帶中的頻譜的組的功率之和單調(diào)增加的情況下，檢測到按照所述音頻信號在所述特定帶中引起的噪聲時，使所述音頻信號在所述特定帶中的成分衰減，以及，所述音頻信號的包括所述音頻信號在所述特定帶中的衰減成分的頻譜被利用所述規(guī)范化信息進(jìn)行規(guī)范化并且被量化，以生成所述量化頻譜;逆量化單元，其被配置為對所述量化頻譜執(zhí)行逆量化，以生成規(guī)范化頻譜；以及逆規(guī)范化單元，其被配置為利用所述規(guī)范化信息對所述規(guī)范化頻譜執(zhí)行逆規(guī)范化，以生成所述音頻信號的包括所述音頻信號在所述特定帶中的衰減成分的頻譜。
[0027]根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，提供了一種解碼方法，包括:對包括規(guī)范化信息和量化頻譜的編碼碼串進(jìn)行解碼，其中，當(dāng)在音頻信號的在特定帶中的頻譜的組的功率之和單調(diào)增加的情況下，檢測到按照所述音頻信號在所述特定帶中引起的噪聲時，使所述音頻信號在所述特定帶中的成分衰減，以及，所述音頻信號的包括所述音頻信號在所述特定帶中的衰減成分的頻譜被利用所述規(guī)范化信息進(jìn)行規(guī)范化并且被量化，以生成所述量化頻譜;對所述量化頻譜執(zhí)行逆量化，以生成規(guī)范化頻譜；以及利用所述規(guī)范化信息對所述規(guī)范化頻譜執(zhí)行逆規(guī)范化，以生成所述音頻信號的包括所述音頻信號在所述特定帶中的衰減成分的頻譜。
[0028]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，提供了一種音頻處理設(shè)備，包括處理單元。該處理單元被配置為:對包括規(guī)范化信息和量化頻譜的編碼碼串進(jìn)行解碼，其中，當(dāng)在音頻信號的在特定帶中的頻譜的組的功率之和單調(diào)增加的情況下，檢測到按照所述音頻信號在所述特定帶中引起的噪聲時，使所述音頻信號在所述特定帶中的成分衰減，以及，所述音頻信號的包括所述音頻信號在所述特定帶中的衰減成分的頻譜被利用所述規(guī)范化信息進(jìn)行規(guī)范化并且被量化，以得到所述量化頻譜;對所述量化頻譜執(zhí)行逆量化，以生成規(guī)范化頻譜；以及利用所述規(guī)范化信息對所述規(guī)范化頻譜執(zhí)行逆規(guī)范化，以生成所述音頻信號的包括所述音頻信號在所述特定帶中的衰減成分的頻譜。
[0029]因此，在特定帶中包括噪聲的音頻信號可以以高精度進(jìn)行編碼。
【附圖說明】
[0030]圖1是圖示了一般的音頻編碼設(shè)備的配置的框圖；
[0031]圖2是圖示了I比特德爾塔-西格瑪A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號和輸出信號的圖；
[0032]圖3是圖示了德爾塔-西格瑪A/D轉(zhuǎn)換器中的量化噪聲的圖；
[0033]圖4是圖示了多比特PCM信號的圖；
[0034]圖5是圖示了根據(jù)本公開的第一實(shí)施例的音頻編碼設(shè)備的配置的框圖；
[0035]圖6是詳細(xì)圖示了噪聲檢測器和增益控制器的配置的框圖；
[0036]圖7是圖示了規(guī)范化信息和規(guī)范化系數(shù)之間的關(guān)系的圖；
[0037]圖8是圖示了通過圖5中所示的音頻編碼設(shè)備執(zhí)行的編碼處理的流程圖；
[0038I圖9是圖示了圖8中所示的降噪處理的流程圖；
[0039]圖10是詳細(xì)圖示了圖5中所示的噪聲檢測器和增益控制器的另一配置的圖；
[0040]圖11是圖示了頻譜的圖；
[0041]圖12是圖示了對頻譜執(zhí)行的第一噪聲檢測處理的圖；
[0042]圖13是圖示了對頻譜執(zhí)行的第二噪聲檢測處理的圖；
[0043]圖14是圖示了對頻譜執(zhí)行的第三噪聲檢測處理的圖；
[0044]圖15是圖示了對頻譜執(zhí)行的第一增益控制的圖；
[0045]圖16是圖示了對頻譜執(zhí)行的第二增益控制的圖；
[0046]圖17是圖示了對頻譜執(zhí)行的第三增益控制的圖；
[0047]圖18是圖不了另一圖8中所不的降噪處理的流程圖；
[0048]圖19是圖示了根據(jù)本公開的第二實(shí)施例的音頻編碼設(shè)備的配置的框圖；
[0049]圖20是圖示了通過圖19中所示的音頻編碼設(shè)備執(zhí)行的編碼處理的流程圖；
[0050]圖21是圖示了根據(jù)本公開的第三實(shí)施例的音頻編碼設(shè)備的配置的框圖；
[0051]圖22是圖示了從時間頻率變換單元輸出的頻譜的圖；
[0052]圖23是圖示了對規(guī)范化信息執(zhí)行的第一噪聲檢測處理的圖；
[0053]圖24是圖示了對規(guī)范化信息執(zhí)行的第二噪聲檢測處理的圖；
[0054]圖25是圖示了對規(guī)范化信息執(zhí)行的第三噪聲檢測處理的圖；
[0055]圖26是圖示了對規(guī)范化信息執(zhí)行的增益控制的圖；
[0056]圖27是圖示了通過圖21中所示的音頻編碼設(shè)備執(zhí)行的編碼處理的流程圖；
[0057]圖28是圖示了解碼設(shè)備的配置的框圖；
[0058]圖29是圖不了規(guī)范化彳目息的圖；
[0059]圖30是圖示了作為逆規(guī)范化結(jié)果得到的頻譜的圖；
[0060]圖31是圖示了通過圖28中所示的音頻解碼設(shè)備執(zhí)行的解