專利名稱：對音頻信號進行編碼、解碼和傳輸?shù)姆椒ㄒ约皞鬏斚到y(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號傳輸，具體涉及音頻信號的編碼、解碼和傳輸方 法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一個信號傳輸系統(tǒng)一般包括一個發(fā)送器和一個接收器。對于一個
具有固定采樣率Fs的數(shù)字信號，例如， 一個數(shù)字音頻信號，在傳輸 時被分成連續(xù)的幀，每個幀包含一些信息包，'每個信息包有N (N〉l)bits，每個幀至少要包含同步信息。發(fā)送器將這些連續(xù)的被分 成幀的數(shù)字信號，編碼成一定的格式，然后通過一個傳輸媒介發(fā)送到 接收器，接收器接收到信號后經(jīng)過解碼生成相應(yīng)的數(shù)字信號。
上面描述的傳輸系統(tǒng)可以從"The Critical Band Coder-Digital Encoding of Speech signals based on the Perceptual requirements of the Auditory System" by M. E. Krasner in Proc. IEEE ICASSP 80， Vol.1, pp 327-331， Apr. 9-11， 1980.得到更 詳細的描述。這篇文章描述了一個傳輸系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)包括一個發(fā)送 器和一個接收器，發(fā)送器有一個子帶編碼系統(tǒng)，接收器有一個相應(yīng)的 子帶解碼系統(tǒng)。
上面所描述的傳輸系統(tǒng)中，音頻信號被分成一些子段，這些子段 的寬度和人耳聽覺的關(guān)鍵頻段近似上一致。這樣劃分是因為根據(jù)心理 聲學(xué)試驗，如果允許利用人耳的噪聲屏蔽曲線，這樣劃分的子段量化 噪聲可以更好的被信號屏蔽。
然后，這些子帶信號被加窗，加了窗的時域數(shù)字信號被變換到相
應(yīng)的頻域，經(jīng)過變換后的信號被量化編碼成某種格式的信號，通過某
種媒介(例如廣播，衛(wèi)星，存儲設(shè)備等等)進行傳輸。接收端接收到信
號后經(jīng)過反變換、解碼和反量化，得到相應(yīng)的數(shù)字信號。
現(xiàn)有的傳輸信號的方法，對于所有類型的信號，其基本的編碼、 傳輸和解碼的過程基本上都是相同的，例如相同的比特率的信號釆用
的屏蔽閾值都是相同的，在某些環(huán)節(jié)，可能存在一些選擇，例如，在 多聲道編碼中利用信號的某些特征來選擇各聲道單獨編碼還是立體 聲編碼，但是這個信號特征僅僅用于某一個環(huán)節(jié)，不能使用它來優(yōu)化 其他的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有技術(shù)中也有的使用了根據(jù)信號的變化來區(qū)分信號是 平緩的還是劇烈變化的，然后根據(jù)此來優(yōu)化編解碼，此種技術(shù)雖然能 根據(jù)具體的信號特征來優(yōu)化編解碼，但是信號類型劃分過于單一，不 能充分進行優(yōu)化，能優(yōu)化的環(huán)節(jié)也不多，僅局限于一兩個環(huán)節(jié)。
現(xiàn)有的技術(shù)不能才艮據(jù)不同的信號來調(diào)整編碼解碼，或者能調(diào)整的 步驟有限，僅僅局限于一個階段，或者調(diào)整的根據(jù)過于粗糙，例如編 解碼不能才艮據(jù)信號的特點來調(diào)整屏蔽閾值，造成了編碼中仍然含有冗 余信息。這種對所有類型的信號都相同的編解碼方法不可能對一個特 定的信號做到盡可能的編解碼優(yōu)化，因為它沒有利用信號的特點來進 一步的減少冗余信息，提高音頻質(zhì)量，所以這樣的編解碼是可以進一 步優(yōu)化的。還有一些技術(shù)雖然能根據(jù)信號特征來優(yōu)化編解碼，但信號 特征劃分過于粗糙，對信號特征的利用也不夠充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種能 根據(jù)不同的具體的信號來調(diào)整編碼、解碼的方法，以及在此基本上提 出 一種根據(jù)不同的具體的信號來調(diào)整編碼解碼的信號傳輸方法和傳 輸系統(tǒng)，能進一步優(yōu)化編解碼。
本發(fā)明中的對音頻信號進行編碼的方法，是在將音頻信號進行模 數(shù)轉(zhuǎn)換后通過分形分析器計算預(yù)定時間段的數(shù)字信號的分形指數(shù)，然 后根據(jù)分形指數(shù)確定信號類型以及生成控制信號，對編碼處理過程進 行控制。
所述編碼處理過程包括變換、量化和編碼，在編碼時將控制信號
編入位流；對多聲道信號，根據(jù)各聲道的分形指數(shù)差值確定對信號編 碼的類型。
所述編碼過程還可以包括對才莫數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號進行加窗處理；所 述加窗處理的窗的形狀由信號的分形指數(shù)決定。
所述編碼過程還可以包括對信號進行心理聲學(xué)處理，即根據(jù)設(shè)定 的屏蔽閾值對與聽覺無關(guān)的信號進行刪除或衰減，其屏蔽闊值是根據(jù) 信號的分形指數(shù)進行選擇的。
進一步可以將一段時間內(nèi)信號的分形指數(shù)分成若干個數(shù)值段，對 分形指數(shù)不同數(shù)值段的信號分別選用不同的屏蔽閾值。
本發(fā)明中的 一種傳輸音頻信號的方法，在現(xiàn)有技術(shù)的在將音頻信 號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過編碼器進行編碼處理，然后通過媒介傳送到接 收端，再在接收端通過解碼器進行解碼處理后進行數(shù)模轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ) 上，在發(fā)送端將信號模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過分形分析器計算預(yù)定時間段的 數(shù)字信號的分形指數(shù)，然后根據(jù)分形指數(shù)確定信號類型以及生成控制 信號，對編碼器的編碼處理過程進行控制。
本發(fā)明的技術(shù)方案，對多聲道信號，通過分形分析器計算預(yù)定的 相同時間段的每一聲道信號的分形指數(shù)，并根據(jù)這些各聲道的分形指 數(shù)確定信號類型以及生成控制信號。
本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述編碼器的編碼處理過程包括變換、量 化和編碼，在編碼時將控制信號編入位流；所述解碼器的解碼處理過
程包括解碼、反量化和反變換，解碼時同時解出控制信號；根據(jù)信號 類型生成控制信號控制量化的步長；對多聲道信號，根據(jù)各聲道的分 形指數(shù)確定對信號編碼的類型。
所述編碼器的編碼過程還可以包括對模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號進行加 窗處理，在解碼處理過程中還包括綜合窗處理；加窗處理的窗的形狀 由信號的分形指數(shù)決定。
所述編碼器的編碼過程還可以包括對信號進行心理聲學(xué)處理，即 根據(jù)設(shè)定的屏蔽闞值對與聽覺無關(guān)的信號進行刪除或衰減，其屏蔽閾 值是根據(jù)信號的分形指數(shù)進行選擇的。
進一步地，可以將一段時間內(nèi)信號的分形指數(shù)分成若干個數(shù)值 段，對分形指數(shù)不同數(shù)值段的信號分別選用不同的屏蔽闊值。
本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述解碼器的解碼處理過程還包括均衡處 理，所述均衡處理的均衡模式根據(jù)信號的分形指數(shù)確定。
進一步地，可以將一段時間內(nèi)信號的分形指數(shù)分成若干個數(shù)值 段，對分形指數(shù)不同數(shù)值段的信號分別采用不同的均衡模式進行均衡 處理。
本發(fā)明中的對音頻信號進行解碼的方法，包括解碼、反量化和反 變換步驟，其特征在于，在解碼時同時解出接收的信號中在編碼過程 中編入的才艮據(jù)信號分形指數(shù)生成的控制信號。
上述解碼方法中還可以包括均衡處理，所述均衡處理的均衡模式 根據(jù)信號的分形指數(shù)確定。進一步將一段時間內(nèi)信號的分形指數(shù)分成 若干個數(shù)值段,對分形指數(shù)不同數(shù)值段的信號分別采用不同的均衡模 式進行均衡處理。
本發(fā)明中的一種對音頻信號進行傳輸?shù)南到y(tǒng)，包括發(fā)送端和接收
端，所述接收端包括數(shù)轉(zhuǎn)換器和編碼器；所述發(fā)送端包括解碼器和數(shù) 模轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還包括分形分析器；音頻信號在在發(fā)送端的 模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過編碼器進行編碼處理，然后通過媒介 傳送到接收端，再在接收端通過解碼器進行解碼處理后進行數(shù)模轉(zhuǎn) 換；在發(fā)送端將信號模數(shù)轉(zhuǎn)換后，還通過分形分析器計算預(yù)定時間段 的數(shù)字信號的分形指數(shù)，然后根據(jù)分形指數(shù)確定信號類型以及生成控 制信號，對編碼器的編碼處理過程進行控制。
利用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，通過計算一個時間段的分形指數(shù)，根 據(jù)分形指數(shù)來確定信號類型以及生成一些控制信號，并利用這些控制 信號來控制編解碼的多個環(huán)節(jié)，可以對編碼更優(yōu)化。


圖l是本發(fā)明傳輸系統(tǒng)及傳輸流程圖2是對多聲道信號計算分形指數(shù)、確定信號類型和生成控制信 號示意圖3是本發(fā)明的一個實施例的具體流程圖4是一個具體實施例對雙聲道信號確定編碼類型的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的核心內(nèi)容是計算一段時間的信號的分形指數(shù),如果是多 聲道的信號，則分別計算各聲道在某個時間段內(nèi)的分形指數(shù)，根據(jù)分 形指數(shù)確定各聲道信號的類型以及生成控制信號進行優(yōu)化編解碼。
先介紹一下序列的分形指數(shù)的計算方法，對于序列厶，設(shè)它的小 波變換為~/ , ~/ 滿足不等式
&2"(。+》J = yV_l，W-2,..JV-M，yUZ,其中不等式成立時最
大的"即為序列/ 的分形指數(shù)。N和M可以根據(jù)人耳的聽覺范圍來確 定，人耳能聽的音頻頻率一般來說在20Hz一20KHz之間，設(shè)使用的小 波函數(shù)為p,設(shè)Ap為小波函數(shù)p傅利葉變換的半徑，則N和M所決定 的頻率范圍是(2屈Ap,2'v"A》，選取合適的N和M，就可使小波變換的
頻率范圍為20Hz—20KHz。因為《 =(『")[4,4]，設(shè)/ = " + %，所以
、2 2 〉
上述不等式等價于K^c2-"，_/ = iV-l，iV-2".JV-M，yteZ ，取《=111—《'| 并對兩邊取對數(shù)，則上述不等式又變?yōu)?br> log2《Slog2c-yA_/ = W —2，…W-M ,設(shè)6; =log2《,6 = log2c,不等式 又變成J" +《= 1,7V —2".JV —M , i殳
巧=6_^_6^ = ^-1，^-2,..JV-M,最后問題變成求6和》，使得
!>J=I>-《)最小，求出6和〃，〃-j^即為y;的分形指數(shù)。
對音頻信號而言，設(shè)一個音頻序列為厶，先選取所用的小波函數(shù), 例如選用墨西哥帽小波函數(shù)，設(shè)墨西哥帽小波函數(shù)的的傅利葉變換半
徑為A^，則M和N需要滿足下列條件
M < log2 (20/AM)-l;7V〉log2(20000/A^)-1。選取滿足上面條件的最大的 整數(shù)M和最小的整數(shù)N，則j的取值范圍為M—N。設(shè)音頻序列的采樣
點為L個，取k=L;對所有的j，k計算《=(『")[一,^| ，取《=max|《|
并對兩邊取對數(shù)，則小波變換滿足的不等式變成
log2《S log2 c-_// ，_/ = 2,…W-M ,經(jīng)過上面所列的一系列變換，
最后轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€最小二乘問題，求出-， / -乂即為X的分形指數(shù)。
圖l是本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)及傳輸流程圖。如圖所示，現(xiàn)有技術(shù)中 音頻信號的傳輸方法為， 一個音頻信號首先在模數(shù)轉(zhuǎn)換器12中被轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號，然后在編碼器13中進行編碼處理，編碼后的數(shù)據(jù)然
后通過媒介14(如廣播，電纜，光纜，存儲器件等)被傳輸?shù)浇邮?端，接收端接收到數(shù)據(jù)后，先在解碼器15中進行解碼處理，解碼出 來的信號最后在數(shù)^^莫轉(zhuǎn)換器16中經(jīng)過數(shù);f莫轉(zhuǎn)換還原為和輸入音頻近 似的信號。本發(fā)明是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，在音頻信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換 后，通埤分形分析器18中計算某個時間段內(nèi)的數(shù)字信號的分形指數(shù)， 然后根據(jù)分形指數(shù)確定信號類型以及生成控制信號，用控制信號來優(yōu) 化編解碼。在編碼時把控制信號同樣編入位流，解碼時解出信號類型， 根據(jù)信號類型進行解碼。
對多聲道的信號，如圖2所示，各分形指數(shù)計算單元21/23/24 計算各個聲道的分形指數(shù)，控制信號生成單元22根據(jù)各聲道的分形 指數(shù)確定信號類型?？刂菩盘柹蓡卧?5可以根據(jù)確定的信號類型 生成一些控制信號。
圖3是本發(fā)明的實施例的具體流程圖。圖3中的窗分析、變換、 心理聲學(xué)處理、量化、編碼等過程都是圖1中的編碼器編碼處理過程 的步驟。圖3中的解碼(解碼時把控制信號也解出來)、反量化、反 變換、綜合窗處理等過程，都是圖1中的解碼器解碼處理過程的步驟。
例一對于錄制并播放一個雙聲道的音樂信號，如圖3所示，首 先音樂信號在模數(shù)轉(zhuǎn)換器31中被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號在分析 窗32中經(jīng)過加窗重組，同時數(shù)字信號被送入分形分析器314中，分 形分析器計算某段時間內(nèi)的信號的分形指數(shù)并根據(jù)分形指數(shù)生成一 些控制信號控制如立體聲編碼的類型，量化的方式等等。下面具體介 紹一下如何生成這些控制信號。先介紹一下如何通過分形指數(shù)確定立 體聲編碼的類型。如圖4所示，對于雙聲道的信號，在兩個分形指數(shù) 計算單元41和43中分別計算兩個聲道的分形指數(shù)，然后在立體聲編 碼選擇控制器42中根據(jù)兩個聲道的分形指數(shù)的差別決定立體聲的編 碼類型，如果兩個聲道的分形指數(shù)相差較小，小于一個事先給定的值， 則采用MS立體聲編碼；如果兩個聲道的分形指數(shù)相差比較大，大于
一個事先給定的值，則采用雙聲道編碼的方法。這樣做是因為MS立
體聲在各聲道信號相近的情況下編碼效率較高，在各聲道信號相差較 大的情況下編碼效率不高，而分形指數(shù)表示的是信號的類型，類型相 近，則分形指數(shù)差別較小，類型差別大，則分形指數(shù)差別較大，所以 分形指數(shù)相近可以表示各聲道的信號相近，分形指數(shù)相差大可以表示 各聲道的信號差距較大，因此可以根據(jù)分形指數(shù)的差別來決定立體聲 編碼的類型。
數(shù)字信號被加窗后在變換單元33中進行變換，得到頻域的信號，
然后在心理聲學(xué)處理單元34中根據(jù)心理聲學(xué)模型和屏蔽閾值進行裁
減，刪除或衰減與聽覺無關(guān)的信號。下面介紹如何根據(jù)分形指數(shù)選擇
不同的屏蔽閾值進行心理聲學(xué)處理，即根據(jù)設(shè)定的屏蔽閾值對與聽覺
無關(guān)的信號進行刪除或衰減。如圖2所示，根據(jù)分形指數(shù)得到信號類
型，根據(jù)信號類型生成一些控制信號，包括屏蔽閾值選擇控制信號。
不同的音頻信號，其屏蔽閾值也不相同，現(xiàn)有的屏蔽闊值一般是根據(jù) 采樣頻率和比特率進行選擇的，對于相同的采樣率和比特率的信號采
用的屏蔽閾值都是相同的，沒有根據(jù)信號的不同來進一步進行優(yōu)化。 而本發(fā)明可以根據(jù)信號的分形指數(shù)來確定信號的類型，譬如把某個時 間段的信號的分形指數(shù)的取值范圍劃分成幾個數(shù)值段,根據(jù)一個時間 段的分形指數(shù)位于哪個段中來確定這個時間段的信號的類型，再根據(jù) 信號類型選用對應(yīng)的屏蔽閾值，給出屏蔽閾值控制信號。舉個例子來 說，設(shè)分形指數(shù)的取值范圍是(a, b)，其中0〈a〈b，把(a， b)分 成4個段，a-al， al-a2, a2-a3, a3-b，這四個段對應(yīng)的信號類型分 別是j，k, l和m，也可以給j， k等取個名字，譬如藍調(diào)，布魯斯等 等，當(dāng)然也可以采用其它的信號類型劃分。分形指數(shù)在a-al的信號 認為是一個相同的類型，采用相同的經(jīng)過優(yōu)化的屏蔽閾值，在其他范 圍亦是如此，采用經(jīng)過根據(jù)信號類型專門優(yōu)化的屏蔽閾值，可以進一 步減少和人耳聽覺效果無關(guān)的信息量，從而在不影響聽覺質(zhì)量的情況 下進一步提高壓縮效率。如果某個時間段的信號的分形指數(shù)是d,而 且al〈d〈a2,那么這個時間段的信號對應(yīng)的信號類型則是k，則選用 信號類型k對應(yīng)的屏蔽閾值，給出屏蔽闊值選擇控制信號。
經(jīng)過裁減處理過的信號在量化器35中進行量化，量化使用指數(shù)量 化，根據(jù)某個時間段內(nèi)的信號的最大值決定量化步長，量化后的信號 在編碼單元36中被編碼，某個時間段內(nèi)根據(jù)分形指數(shù)得到的控制信
號也被編入碼流編碼數(shù)據(jù)在傳輸媒介中被儲存在存儲設(shè)備上。
在播;故時，首先在解碼單元38中進行解碼，解碼時需要先解出控 制信號，解碼4艮據(jù)立體聲控制信號進行解碼，解碼的結(jié)果在反量化單 元39中進行反量化，然后在反變換單元310中進行反變換，反變換 后在綜合窗311中被綜合窗重組，在隨后的均衡中根據(jù)均衡控制信號 自動選捧合適的均衡模式，在均衡器312中利用選擇的均衡模式進行 均衡處理，均衡控制信號同樣是由圖3中的分形分析器314給出的。 如圖2所示，均衡控制信號同樣是根據(jù)分形指數(shù)生成的，如同選擇屏 蔽閾值一樣，把某個時間段的信號的分形指數(shù)的取值范圍劃分成幾個 數(shù)值段,'再根據(jù)分形指數(shù)在哪個范圍確定信號的類型，然后根據(jù)類型 來選擇相應(yīng)的均衡模式，以達到更加悅耳的聽覺效果，比如信號類型 是搖滾，.那就選用搖滾的均衡模式，如果信號類型是鄉(xiāng)村音樂，就選 擇鄉(xiāng)村音樂得均衡模式，此處的信號類型可能不同于選擇屏蔽閾值時 的劃分。最后在數(shù)模轉(zhuǎn)換器313中通過DA就可以還原音樂信號。
例二對于一個數(shù)字廣播系統(tǒng)。首先廣播電臺的音頻信號通過模 數(shù)轉(zhuǎn)換器31轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，數(shù)字信號被送入分形分析器314中， 分形分析器可以計算某段時間內(nèi)的信號的分形指數(shù)并且確定立體聲 編碼的類型，如圖4所示，對于雙聲道的信號，在兩個分形指數(shù)計算 單元41和43中分別計算兩個聲道的分形指數(shù)，然后在立體聲編碼選 擇控制器42中根據(jù)兩個聲道的分形指數(shù)的差別決定立體聲的編碼類 型，如果兩個聲道的分形指數(shù)相差較小，則采用MS立體聲編碼；如 果兩個聲道得分形指數(shù)相差比較大，則采用雙聲道編碼的方法。因為 MS立體聲在各聲道信號相近的情況下編碼效率較高，在各聲道信號 相差較大的情況下編碼效率不高，而分形指數(shù)表示的信號的類型，類 型相近，則分形指數(shù)差別較小，類型差別大，則分形指數(shù)差別較大， 所以可以才艮據(jù)分形指數(shù)的差別來決定立體聲編碼的類型。同時，分形 分析器314給出加窗控制信號，根據(jù)加窗控制信號來選擇所加的窗的 形狀，譬如長窗還是短窗。信號所加的長窗具有較好的頻選特性，但 是量化造成的誤差會延伸到窗口外部，而短窗的頻選特性則比較糟 糕，但是短窗可以把誤差限制在窗口之內(nèi)，有些類型的信號對頻選要 求比較嚴格，譬如頻率劇烈變化的，而有些類型的信號，對誤差比較 敏感，對于某一類型的信號，可以事先統(tǒng)計出人耳對每種類型的信號 是對頻率敏感還是對誤差敏感，計算出使用不同窗可能造成的頻率變
化和誤差，看人耳更不能忍受哪種偏差，如果人耳對頻率變化的忍受 能力超過對誤差的忍受能力，這表明人耳對誤差敏感，反之則表明人 耳對頻率敏感。因此可以根據(jù)信號類型來選擇所加窗口的類型，對頻 率敏感的使用長窗，對誤差敏感的使用短窗，這樣可以改善編碼效果。 加窗控制信號通過以下方法給出，在圖2中，首先才艮據(jù)分形指數(shù)在
控制信號生成單元22確定信號的類型，然后在控制信號生成單元25 生成控制信號后，對于對頻選要求比較嚴格的信號類型(此處的信號 類型可能不同于立體聲編碼方式控制信號出的劃分)，選用長窗，對 誤差要求比較嚴格的，選用短窗，然后給出相應(yīng)的加窗控制信號。此 外，分形分析器314還生成量化控制信號，對于不同的信號，其頻譜 是不相同的，有的信號高頻含量較多，有的信號高頻含量比較少，因 為高頻信號的幅值通常都比較小，為了更好的還原音頻信號，量化時 的誤差不能過大，否則這些高頻信息可能丟失，對于含有高頻信息較 少的信號，則能允許較大的量化誤差。首先計算出某個時間段的各聲 道的分形指數(shù)，同樣把這個時間段的信號的分形指數(shù)的取值范圍劃分 成幾個數(shù)值段，根據(jù)分形指數(shù)落在哪個段內(nèi)確定信號的類型，事先統(tǒng) 計出每種類型的信號是否含有較多的高頻信號，這種統(tǒng)計以高頻分量 所占的能量百分比為標準，譬如以5KHz以上的頻i普作為高頻分量， 計算某種類型的高頻分量的能量在整個信號中所占的百分比的期望 值。含有高頻信號較多的，需要采用精細的量化方式，例如使用較小 的量化步長，對于含有高頻信號較少的音頻信號，則采用較大的量化 步長。然后根據(jù)信號類型和事先統(tǒng)計出的百分比的期望值來確定是否 采用較精細的量化方法，具體為，設(shè)置一個百分比的閾值，對于高于 此閾值的信號類型釆用精細的量化方式，對于低于此閾值的信號類型 釆用較粗糙的量化方式，給出量化方式的控制信號。同時數(shù)字信號也 進入32，根據(jù)314所得的加窗控制信號進行相應(yīng)的加窗處理，信號 被加窗后在變換單元33中進行變換，得到頻域的信號，根據(jù)各聲道 分形指數(shù)確定的信號類型優(yōu)化心理聲學(xué)模型，選用優(yōu)化過的屏蔽閾 值，頻域信號在心理聲學(xué)處理單元34中根據(jù)優(yōu)化過的心理聲學(xué)模型 和屏蔽閾值進行裁減，刪除或衰減與聽覺無關(guān)的信號。經(jīng)過裁減處理 過的信號在量化器35中進行量化，量化使用根據(jù)量化控制信號來決 定量化步長，量化后的信號在編碼單元36中被編碼，編碼根據(jù)立體 聲編碼控制信號進行相應(yīng)的立體聲編碼，同時，某個時間段內(nèi)根據(jù)分
形指數(shù)得到的控制信號也被編入碼流，編碼數(shù)據(jù)在傳輸媒介37 (例
如電纜)中進行傳輸。在播;改時，首先在解碼單元38中進行解碼， 解碼時需要先解出 一系列的控制信號，然后根據(jù)立體聲編碼方式進行
解碼，解碼的結(jié)果在反量化單元39中進行反量化，反量化的步長通 過已經(jīng)解碼出來的量化控制信號確定，然后在反變換單元310中進行 反變換，反變換后在綜合窗311中被綜合窗重組，使用的窗函數(shù)根據(jù) 加窗控制信號確定，可以不進行均衡處理而直接iiX數(shù)模轉(zhuǎn)換器313 中，最后通過DA就可以還原音樂信號。
需要指出的是，以上介紹的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限
不需要創(chuàng)造性勞動的改進，以及用等同替換的方式進行的改進，都在 本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種對音頻信號進行編碼的方法，其特征在于，將音頻信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過分形分析器計算預(yù)定時間段的數(shù)字信號的分形指數(shù)，然后根據(jù)分形指數(shù)確定信號類型以及生成控制信號，對編碼處理過程進行控制。
2、 權(quán)利要求1所述的對音頻信號進行編碼的方法，其特征在于，所述編碼處理過程包括變換、量化和編碼，在編碼時將控制信號編入位流；對多聲道信號，根據(jù)各聲道的分形指數(shù)差值確定對信號編碼的 類型。
3、 權(quán)利要求1或2所述的對音頻信號進行編碼的方法，其特征 在于，所述編碼過程還包括對模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號進行加窗處理；所述 加窗處理的窗的形狀由信號的分形指數(shù)決定。
4、 權(quán)利要求1或2所述的對音頻信號進行編碼的方法，其特征 在于，所述編碼過程還包括對信號進行心理聲學(xué)處理，即根據(jù)設(shè)定的 屏蔽闊值對與聽覺無關(guān)的信號進行刪除或衰減，其屏蔽闊值是根據(jù)信 號的分形指數(shù)進行選擇的。
5、 權(quán)利要求4所述的對音頻信號進行編碼的方法，其特征在于， 進一步將一段時間內(nèi)信號的分形指數(shù)分成若干個數(shù)值段，對分形指數(shù) 不同數(shù)值段的信號分別選用不同的屏蔽闊值。
6、 一種對音頻信號進行解碼的方法，包括解碼、反量化和反變 換步驟，其特征在于，在解碼時同時解出接收的信號中在編碼過程中 編入的才艮據(jù)信號分形指數(shù)生成的控制信號。
7、 權(quán)利要求6所述的對音頻信號進行解碼的方法，其特征在于， 還包括均衡處理，所述均衡處理的均衡模式根據(jù)信號的分形指數(shù)確 定。
8、 權(quán)利要求7所述的對音頻信號進行解碼的方法，其特征在于，進一步將一段時間內(nèi)信號的分形指數(shù)分成若干個數(shù)值段，對分形指數(shù) 不同數(shù)值段的信號分別采用不同的均衡模式進行均衡處理。
9、 一種傳輸音頻信號的方法，在將音頻信號進行纟莫數(shù)轉(zhuǎn)換后通 過編碼器進行編碼處理，然后通過媒介傳送到接收端，再在接收端通過解碼器進行解碼處理后進行數(shù)一莫轉(zhuǎn)換，其特征在于在發(fā)送端將信 號模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過分形分析器計算預(yù)定時間段的數(shù)字信號的分形指 數(shù)，然后才艮據(jù)分形指數(shù)確定信號類型以及生成控制信號，對編碼器的 編碼處理過程進行控制。
10、 權(quán)利要求9所述的傳輸音頻信號的方法，其特征在于，對多 聲道信號，通過分形分析器計算預(yù)定的相同時間段的每一聲道信號的 分形指數(shù)，并根據(jù)各聲道的分形指數(shù)確定信號類型以及生成控制信 號。
11、 權(quán)利要求9或10所述的傳輸音頻信號的方法，其特征在于， 所述編碼器的編碼處理過程包括變換、量化和編碼，在編碼時將控制 信號編入位流；所述解碼器的解碼處理過程包括解碼、反量化和反變 換，解碼時同時解出控制信號；才艮據(jù)信號類型生成控制信號控制量化 的步長；對多聲道信號，才艮據(jù)各聲道的分形指數(shù)確定對信號編碼的類 型。
12、 權(quán)利要求11所述的傳輸音頻信號的方法，其特征在于，所 述編碼器的編碼過程還包括對模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號進行加窗處理，在解 碼處理過程中還包括綜合窗處理；加窗處理的窗的形狀由信號的分形 指數(shù)決定。
13、 權(quán)利要求11所述的傳輸音頻信號的方法，其特征在于，所 述編碼器的編碼過程還包括對信號進行心理聲學(xué)處理，即根據(jù)設(shè)定的 屏蔽閾值對與聽覺無關(guān)的信號進行刪除或衰減，其屏蔽閾值是根據(jù)信 號的分形指數(shù)進行選擇的。
14、 權(quán)利要求13所述的傳輸音頻信號的方法，其特征在于，進一步將一段時間內(nèi)信號的分形指數(shù)分成若干個數(shù)值段，對分形指數(shù)不 同數(shù)值段的信號分別選用不同的屏蔽閾值。
15、 權(quán)利要求11所述的傳輸音頻信號的方法，其特征在于，所 述解碼器的解碼處理過程還包括均衡處理，所述均衡處理的均衡模式 才艮據(jù)信號的分形指數(shù)確定。
16、 權(quán)利要求15所述的傳輸音頻信號的方法，其特征在于，進 一步將一段時間內(nèi)信號的分形指數(shù)分成若干個數(shù)值段，對分形指數(shù)不 同數(shù)值段的信號分別采用不同的均衡模式進行均衡處理。
17、 一種對音頻信號進行傳輸?shù)南到y(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端，所 述接收端包括數(shù)轉(zhuǎn)換器和編碼器；所述發(fā)送端包括解碼器和數(shù)模轉(zhuǎn)換 器，其特征在于，還包括分形分析器；音頻信號在在發(fā)送端的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過編碼器 進行編碼處理，然后通過媒介傳送到接收端，再在接收端通過解碼器 進行解碼處理后進行數(shù)模轉(zhuǎn)換；在發(fā)送端將信號模數(shù)轉(zhuǎn)換后，還通過 分形分析器計算預(yù)定時間段的數(shù)字信號的分形指數(shù)，然后根據(jù)分形指 數(shù)確定信號類型以及生成控制信號，對編碼器的編碼處理過程進行控 制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對音頻信號進行編碼、解碼和傳輸?shù)姆椒ㄒ约皞鬏斚到y(tǒng)。編碼方法是在將音頻信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過分形分析器計算預(yù)定時間段的數(shù)字信號的分形指數(shù)，然后根據(jù)分形指數(shù)確定信號類型以及生成控制信號，對編碼處理過程進行控制。解碼的同時解出控制信號并利用控制信號控制解碼過程。傳輸方法為將編碼處理過的信號通過媒介傳送到接收端，進行解碼處理后進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。傳輸系統(tǒng)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、編碼器、解碼器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和分形分析器。本發(fā)明通過計算一個時間段的分形指數(shù)，根據(jù)分形指數(shù)來確定信號類型以及生成控制信號，并利用這些控制信號來控制編解碼的多個環(huán)節(jié)，可以對編解碼更優(yōu)化。
文檔編號G10L19/00GK101174411SQ20071012440
公開日2008年5月7日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者孫大鵬 申請人:炬力集成電路設(shè)計有限公司