一种音频信号的编码、解码方法及装置与流程

本技术涉及数据处理，尤其涉及一种音频信号的编码、解码方法及装置。

背景技术：

1、在音频信号处理时，带宽扩展算法可以在码率的限制下，将大部分码率来编码人耳更加敏感的低频信号，而人耳关注较少的高频信号则使用较少的码率传输，或者仅依靠在解码端根据解码后的低频信号来还原高频信号，以此来在固定码率下提升整体编码语音的质量。

2、在现有技术中，音频信号处理时高频信号的频谱普遍为对低频信号的频谱进行折叠生成的，因此恢复的音频帧信号会缺少部分谐波分量，且为了抑制折叠到高频的基音分量，在解码端恢复高频信号能量时对高频能量进行衰减，导致恢复后的高频能量偏低，整体音频帧听感不佳。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供了一种音频信号编码、解码方法及装置，用于提高音频信号处理后的音频质量。

2、为了实现上述目的，本技术实施例提供技术方案如下：

3、第一方面，本技术的实施例提供了一种音频信号的编码方法，包括：

4、获取目标音频帧的高频残差信号和低频残差信号；

5、对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取编码抑制信号；所述目标频率范围的中心频率为所述低频残差信号的基音频率；

6、对所述编码抑制信号进行频谱反转，获取频谱反转信号；

7、根据所述频谱反转信号和所述高频残差信号，获取所述目标音频信号的高频能量增益；

8、根据所述高频能量增益生成所述目标音频帧的编码数据。

9、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，以获取编码抑制信号，包括：

10、基于高通滤波器对所述低频残差信号进行预加重处理，以对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取编码抑制信号。

11、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，以获取编码抑制信号，包括：

12、基于斜坡式滤波器对所述低频残差信号进行滤波处理，以对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取编码抑制信号。

13、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，以获取编码抑制信号，包括：

14、基于二阶陷波滤波器对所述目标频率范围内的频率分量进行陷波处理，获取编码陷波信号；

15、对所述编码陷波信号进行白化处理，以获取所述编码抑制信号。

16、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述对所述编码抑制信号进行频谱反转，获取频谱反转信号，包括：

17、将所述编码抑制信号中索引为奇数的采样点的幅值修改为相反数，以获取频谱反转信号。

18、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述获取目标音频信号的高频残差信号和低频残差信号，包括：

19、将所述目标音频帧分频为低频信号和高频信号；

20、对所述高频信号进行线性预测分析获取第一线性预测lpc系数；

21、将所述第一线性预测系数转换为线谱对lsp系数；

22、将所述线谱对系数还原为第二线性预测系数；

23、将所述高频信号平均分为预设数量个子信号；

24、基于所述第二线性预测系数分别对各个子信号进行滤波处理，获取各个子信号的残差信号，以获取所述高频残差信号；

25、对所述低频信号进行编码获取低频编码信息和所述低频残差信号。

26、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述根据所述高频能量增益生成所述目标音频帧的编码数据，包括：

27、对所述低频编码信息、所述线谱对系数以及所述高频能量增益进行编码，生成所述目标音频帧的编码数据。

28、第二方面，本技术的实施例提供了一种音频信号的解码方法，包括：

29、解析目标音频帧的编码数据，获取低频编码信息；

30、对所述低频编码信息进行解码，获取低频信号和低频残差信号；

31、对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取解码抑制信号；所述目标频率范围的中心频率为所述低频残差信号的基音频率；

32、对所述解码抑制信号进行频谱反转，获取低频激励信号；

33、根据所述低频激励信号进行信号的重建，获取高频信号；

34、根据所述低频信号和所述高频信号生成所述目标音频帧的音频信号。

35、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取解码抑制信号，包括：

36、基于高通滤波器对所述低频残差信号进行预加重处理，以对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取解码抑制信号；

37、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取解码抑制信号，包括：

38、基于斜坡式滤波器对所述低频残差信号进行滤波处理，以对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取解码抑制信号。

39、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取解码抑制信号，包括：

40、基于二阶陷波滤波器对所述目标频率范围内的频率分量进行陷波处理，获取解码陷波信号；

41、对所述解码陷波信号进行白化处理，以获取所述解码抑制信号。

42、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述对所述解码抑制信号进行频谱反转，获取低频激励信号，包括：

43、将所述解码抑制信号中索引为奇数的采样点的幅值修改为相反数，以获取频谱反转信号。

44、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述目标音频帧的编码数据还包括：lsp系数和高频能量增益；

45、所述根据所述低频激励信号进行信号的重建，以获取高频信号，包括：

46、根据所述低频激励信号、所述lsp系数以及所述高频能量增益进行信号的重建，以获取所述高频信号。

47、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述根据所述低频激励信号、所述lsp系数以及所述高频能量增益进行信号的重建，以获取高频信号，包括：

48、获取所述高频能量增益中各个子信号对应的能量增益；

49、根据所述低频激励信号和各个子信号的能量增益，获取各个子信号的残差信号；

50、将所述lsp系数还原为lpc系数；

51、根据所述lpc系数获取各个预测子信号；

52、根据各个预测子信号和各个子信号的残差信号，生成各个子信号；

53、根据各个子信号生成所述高频信号。

54、第三方面，本技术实施例提供一种音频信号的编码装置，包括：

55、获取单元，用于获取目标音频帧的高频残差信号和低频残差信号；

56、抑制单元，用于对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取编码抑制信号；所述目标频率范围的中心频率为所述低频残差信号的基音频率；

57、反转单元，用于对所述编码抑制信号进行频谱反转，获取频谱反转信号；

58、处理单元，用于根据所述频谱反转信号和所述高频残差信号，获取所述目标音频信号的高频能量增益；

59、生成单元，用于根据所述高频能量增益生成所述目标音频帧的编码数据。

60、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述抑制单元，具体用于基于高通滤波器对所述低频残差信号进行预加重处理，以对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取编码抑制信号。

61、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述抑制单元，具体用于基于斜坡式滤波器对所述低频残差信号进行滤波处理，以对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取编码抑制信号。

62、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述抑制单元，具体用于基于二阶陷波滤波器对所述目标频率范围内的频率分量进行陷波处理，获取编码陷波信号，以及对所述编码陷波信号进行白化处理，以获取所述编码抑制信号。

63、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述反转单元，具体用于将所述编码抑制信号中索引为奇数的采样点的幅值修改为相反数，以获取频谱反转信号。

64、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述获取单元，具体用于：

65、将所述目标音频帧分频为低频信号和高频信号；

66、对所述高频信号进行线性预测分析获取第一线性预测lpc系数；

67、将所述第一线性预测系数转换为线谱对lsp系数；

68、将所述线谱对系数还原为第二线性预测系数；

69、将所述高频信号平均分为预设数量个子信号；

70、基于所述第二线性预测系数分别对各个子信号进行滤波处理，获取各个子信号的残差信号，以获取所述高频残差信号；

71、对所述低频信号进行编码获取低频编码信息和所述低频残差信号。

72、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述生成单元，具体用于对所述低频编码信息、所述线谱对系数以及所述高频能量增益进行编码，生成所述目标音频帧的编码数据。

73、第四方面，本技术实施例提供一种音频信号的解码装置，包括：

74、获取单元，解析目标音频帧的编码数据，获取低频编码信息；

75、解码单元，对所述低频编码信息进行解码，获取低频信号和低频残差信号；

76、抑制单元，对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取解码抑制信号；所述目标频率范围的中心频率为所述低频残差信号的基音频率；

77、反转单元，对所述解码抑制信号进行频谱反转，获取低频激励信号；

78、重建单元，根据所述低频激励信号进行信号的重建，获取高频信号；

79、生成单元，根据所述低频信号和所述高频信号生成所述目标音频帧的音频信号。

80、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述抑制单元，具体用于：基于高通滤波器对所述低频残差信号进行预加重处理，以对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取解码抑制信号。

81、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述抑制单元，具体用于基于斜坡式滤波器对所述低频残差信号进行滤波处理，以对所述低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取解码抑制信号。

82、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述抑制单元，具体用于基于二阶陷波滤波器对所述目标频率范围内的频率分量进行陷波处理，获取解码陷波信号，以及对所述解码陷波信号进行白化处理，以获取所述解码抑制信号。

83、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述反转单元，具体用于将所述解码抑制信号中索引为奇数的采样点的幅值修改为相反数，以获取低频激励信号。

84、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述目标音频帧的编码数据还包括：lsp系数和高频能量增益，所述重建单元，具体用于根据所述低频激励信号、所述lsp系数以及所述高频能量增益进行信号的重建，以获取所述高频信号。

85、作为本技术实施例一种可选的实施方式，所述重建单元，具体用于获取所述高频能量增益中各个子信号对应的能量增益；根据所述低频激励信号和各个子信号的能量增益，获取各个子信号的残差信号；将所述lsp系数还原为lpc系数；根据所述lpc系数获取各个预测子信号；根据各个预测子信号和各个子信号的残差信号，生成各个子信号；根据各个子信号生成所述高频信号。

86、第五方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于在执行计算机程序时，使得所述电子设备实现上述任一实施方式所述的音频信号的编码方法或音频信号的解码方法。

87、第六方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机程序被计算设备执行时，使得所述计算设备实现上述任一实施方式所述的音频信号的编码方法或音频信号的解码方法。

88、第七方面，本技术实施例提供一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机实现上述任一实施方式所述的音频信号的编码方法或音频信号的解码方法。

89、本技术实施例所提供的音频信号的编码方法，通过获取目标音频帧的高频残差信号和低频残差信号，再对低频残差信号中目标频率范围内的频率分量进行抑制，获取编码抑制信号；对编码抑制信号进行频谱反转，获取频谱反转信号；然后，根据频谱反转信号和所述高频残差信号，获取目标音频信号的高频能量增益；最终根据所述高频能量增益生成目标音频帧的编码数据。本技术实施例通过对获取的低频残差信号的频率分量进行抑制、反转，再结合高频残差信号以及高频能量增益或得目标音频帧的编码数据，从而保证重建后的高频信号不会出现缺少谐波分量以及能量偏低的问题。这样，就可以避免在获取目标音频帧的码流数据时出现音频质量不佳的问题，提高用户体验。因此本技术实施例可以在编码、解码的过程中，提高音频的质量。