專利名稱：可分層音頻編解碼方法系統(tǒng)及瞬態(tài)信號可分層編解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音頻編解碼技術(shù)，尤其涉及一種可分層音頻編解碼方法、系統(tǒng)及瞬態(tài)信號可分層編解碼方法。
背景技術(shù)：
可分層音頻編碼是指以分層的方式組織音頻編碼的碼流，一般分成一個核心層和若干個擴展層，解碼器可以在沒有高層(譬如擴展層)編碼碼流的情況下實現(xiàn)只對低層 (譬如核心層)編碼碼流進行解碼，解碼的層數(shù)越多，音質(zhì)提高得越大?？煞謱泳幋a技術(shù)對于通信網(wǎng)絡(luò)有非常重要的實用價值。一方面，數(shù)據(jù)的傳輸可以由不同信道共同合作完成，而每個信道的丟包率都有可能不同，這時候往往需要對數(shù)據(jù)進行可分層處理，將數(shù)據(jù)中重要的部分放在丟包率相對較低的穩(wěn)定信道中傳輸，而將數(shù)據(jù)中次要的部分放在丟包率相對較高的非穩(wěn)定信道中傳輸，從而保證當(dāng)非穩(wěn)定信道丟包時只會產(chǎn)生相對的音質(zhì)下降，而不會出現(xiàn)一幀數(shù)據(jù)完全無法解碼的情況。另一方面，某些通信網(wǎng)絡(luò) (比如因特網(wǎng))的帶寬很不穩(wěn)定，不同用戶之間的帶寬各不相同，不能采用一個固定的碼率來兼顧不同帶寬用戶的需求，而采用可分層的編碼方案就可以使得不同用戶在各自所擁有的帶寬條件下獲得最佳的音質(zhì)享受。傳統(tǒng)的可分層音頻編碼方案，比如ITU(International TelecommunicationUnion,國際電信聯(lián)合會)的標準G. 729. 1和G. VBR,都沒有針對瞬態(tài)信號幀實施針對性的處理，因此對于含有較多瞬態(tài)成分的信號(比如打擊樂信號)編碼效果較低，尤其是在中低碼率的傳輸條件下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種高效的可分層音頻編碼、解碼方法及系統(tǒng)及瞬態(tài)信號可分層編解碼方法，以改善可分層音頻編解碼的質(zhì)量。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種可分層音頻編碼方法，包括對當(dāng)前幀的音頻信號進行瞬態(tài)判決；瞬態(tài)判決為穩(wěn)態(tài)信號時，對加窗后的音頻信號直接進行時頻變換得到總的頻域系數(shù)；瞬態(tài)判決為瞬態(tài)信號時，將音頻信號分成M個子幀，對每個子幀進行時頻變換，變換得到的M組頻域系數(shù)構(gòu)成當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)，對總的頻域系數(shù)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序進行重排，其中，所述總的頻域系數(shù)包括核心層頻域系數(shù)和擴展層頻域系數(shù)，所述編碼子帶包括核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶，核心層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個核心層編碼子帶，擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個擴展層編碼子帶；對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行量化和編碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)及其編碼比特；其中，若為穩(wěn)態(tài)信號，則對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行統(tǒng)一量化；若為瞬態(tài)信號，則對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值分別進行單獨量化，以及對核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)分別進行重排；根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對核心層編碼子帶進行比特分配，然后對核心層頻域系數(shù)進行量化和編碼得到核心層頻域系數(shù)的編碼比特；對前述核心層中經(jīng)過矢量量化的頻域系數(shù)進行反量化，并與原始的經(jīng)過時頻變換后得到的頻域系數(shù)進行差計算，得到核心層殘差信號；根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和比特分配數(shù)計算核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；根據(jù)核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對擴展層編碼信號的編碼子帶進行比特分配，然后對擴展層編碼信號進行量化和編碼得到擴展層編碼信號的編碼比特，其中，所述擴展層編碼信號由核心層殘差信號和擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成；將核心層和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特、核心層頻域系數(shù)編碼比特和擴展層編碼信號的編碼比特復(fù)用打包后，傳送給解碼端。為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種可分層音頻解碼方法，該方法包括對編碼端傳送過來的比特流進行解復(fù)用，對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特解碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；若瞬態(tài)判決信息表明為瞬態(tài)信號，還對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)按照頻率從小到大的順序分別進行重排；根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)，對核心層編碼子帶進行比特分配，并由此計算核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)，根據(jù)核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對擴展層編碼信號的編碼子帶進行比特分配；根據(jù)核心層編碼子帶和擴展層編碼信號的編碼子帶的比特分配數(shù)，分別對核心層頻域系數(shù)的編碼比特和擴展層編碼信號的編碼比特解碼，得到核心層頻域系數(shù)和擴展層編碼信號，將擴展層編碼信號按照子帶順序重新排列，并和核心層頻域系數(shù)相加，得到全體帶寬的頻域系數(shù)；若所述瞬態(tài)判決信息表明為穩(wěn)態(tài)信號，則對全體帶寬的頻域系數(shù)直接進行時頻逆變換，得到輸出的音頻信號；若所述瞬態(tài)判斷信息表明為瞬態(tài)信號，則將全體帶寬的頻域系數(shù)進行重排，然后分成M組頻域系數(shù)，對每一組頻域系數(shù)進行時頻逆變換，根據(jù)變換得到的 M組時域信號計算得到最終的音頻信號。為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種瞬態(tài)信號的可分層音頻編碼方法，該方法包括 將音頻信號分成M個子幀，對每個子幀進行時頻變換，變換得到的M組頻域系數(shù)構(gòu)成當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)，對總的頻域系數(shù)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序進行重排，其中，所述總的頻域系數(shù)包括核心層頻域系數(shù)和擴展層頻域系數(shù)，所述編碼子帶包括核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶，核心層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個核心層編碼子帶，擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個擴展層編碼子帶； 對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行量化和編碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)及其編碼比特，其中對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值分別進行單獨量化，以及對核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)分別進行重排；根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對核心層編碼子帶進行比特分配，然后對核心層頻域系數(shù)進行量化和編碼得到核心層頻域系數(shù)的編碼比特；對前述核心層中經(jīng)過矢量量化的頻域系數(shù)進行反量化，并與原始的經(jīng)過時頻變換后得到的頻域系數(shù)進行差計算，得到核心層殘差信號；根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和核心層編碼子帶的比特分配數(shù)計算核心層殘差信號編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；根據(jù)核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對擴展層編碼信號的編碼子帶進行比特分配，然后對擴展層編碼信號進行量化和編碼得到擴展層編碼信號的編碼比特，其中，所述擴展層編碼信號由核心層殘差信號和擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成；將核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特、核心層頻域系數(shù)的編碼比特和擴展層編碼信號的編碼比特復(fù)用打包后，傳送給解碼端。為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種瞬態(tài)信號的可分層解碼方法，該方法包括對編碼端傳送過來的比特流進行解復(fù)用，對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特解碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)，對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)按照頻率從小到大的順序分別進行重排；根據(jù)重排后的核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)，對核心層編碼子帶進行比特分配，并由此計算核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；根據(jù)核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和重排后的擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對擴展層編碼子帶進行比特分配；根據(jù)核心層編碼子帶和擴展層編碼信號的編碼子帶的比特分配數(shù)，分別對核心層頻域系數(shù)編碼比特和擴展層編碼信號編碼比特解碼，得到核心層頻域系數(shù)和擴展層編碼信號，將擴展層編碼信號按照子帶順序重新排列，并和核心層頻域系數(shù)相加，得到全體帶寬的頻域系數(shù)；將全體帶寬的頻域系數(shù)進行重排，然后分成M組，對每一組頻域系數(shù)進行時頻逆變換，根據(jù)變換得到的M組時域信號計算得到最終的音頻信號。為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種可分層音頻編碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括頻域系數(shù)生成單元、幅值包絡(luò)計算單元、幅值包絡(luò)量化和編碼單元、核心層比特分配單元、核心層頻域系數(shù)矢量量化和編碼單元以及比特流復(fù)用器；其特征在于，該系統(tǒng)還包括瞬態(tài)判決單元、擴展層編碼信號生成單元、殘差信號幅值包絡(luò)生成單元、擴展層比特分配單元以及擴展層編碼信號矢量量化和編碼單元；其中所述瞬態(tài)判決單元，用于對當(dāng)前幀的音頻信號進行瞬態(tài)判決；所述頻域系數(shù)生成單元，與所述瞬態(tài)判決單元連接，瞬態(tài)判決為穩(wěn)態(tài)信號時，用于對加窗后的音頻信號直接進行時頻變換得到總的頻域系數(shù)；瞬態(tài)判決為瞬態(tài)信號時，用于將音頻信號分成M個子幀，對每個子幀進行時頻變換，變換得到的M組頻域系數(shù)構(gòu)成當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)，對總的頻域系數(shù)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序進行重排，其中，所述總的頻域系數(shù)包括核心層頻域系數(shù)和擴展層頻域系數(shù)，所述編碼子帶包括核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶，核心層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個核心層編碼子帶，擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個擴展層編碼子帶；所述幅值包絡(luò)計算單元，與所述頻域系數(shù)生成單元連接，用于計算核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值；所述幅值包絡(luò)量化和編碼單元，與所述幅值包絡(luò)計算單元以及瞬態(tài)判決單元連接，用于對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行量化和編碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)及其編碼比特；其中，若為穩(wěn)態(tài)信號，則對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行統(tǒng)一量化；若為瞬態(tài)信號，則對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值分別進行單獨量化，以及對核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)分別進行重排；所述核心層比特分配單元，與所述幅值包絡(luò)量化和編碼單元連接，用于根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對核心層編碼子帶進行比特分配，得到核心層編碼子帶的比特分配數(shù)；所述核心層頻域系數(shù)矢量量化和編碼單元，與所述頻域系數(shù)生成單元、幅值包絡(luò)量化和編碼單元及核心層比特分配單元連接，用于使用根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)重建的核心層編碼子帶的量化幅值包絡(luò)值和核心層編碼子帶的比特分配數(shù)對核心層編碼子帶的頻域系數(shù)進行歸一化、矢量量化和編碼，得到核心層頻域系數(shù)編碼比特；所述擴展層編碼信號生成單元，與所述頻域系數(shù)生成單元及核心層頻域系數(shù)矢量量化和編碼單元連接，用于生成核心層殘差信號，得到由核心層殘差信號和擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成的擴展層編碼信號；所述殘差信號幅值包絡(luò)生成單元，與所述幅值包絡(luò)量化和編碼單元及核心層比特分配單元連接，用于根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)與對應(yīng)的核心層編碼子帶的比特分配數(shù)，得到核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；所述擴展層比特分配單元，與所述殘差信號幅值包絡(luò)生成單元及幅值包絡(luò)量化和編碼單元連接，用于根據(jù)核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對擴展層編碼信號編碼子帶進行比特分配，得到擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配數(shù)；所述擴展層編碼信號矢量量化和編碼單元，與所述幅值包絡(luò)量化和編碼單元、擴展層比特分配單元、殘差信號幅值包絡(luò)生成單元及擴展層編碼信號生成單元連接，用于使用根據(jù)擴展層編碼信號編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)重建的擴展層編碼信號編碼子帶的量化幅值包絡(luò)值和擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配數(shù)對擴展層編碼信號進行歸一化、 矢量量化和編碼，得到擴展層編碼信號編碼比特；所述比特流復(fù)用器與所述幅值包絡(luò)量化和編碼單元、核心層頻域系數(shù)矢量量化和編碼單元、擴展層編碼信號矢量量化和編碼單元連接，用于將核心層邊信息比特、核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)的編碼比特、核心層頻域系數(shù)編碼比特、擴展層邊信息比特，擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)的編碼比特和擴展層編碼信號編碼比特進行打包。為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種可分層音頻解碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括比特流解復(fù)用器、幅值包絡(luò)解碼單元、核心層比特分配單元、核心層解碼和反量化單元；其特征在于，該系統(tǒng)還包括殘差信號幅值包絡(luò)生成單元、擴展層比特分配單元、擴展層編碼信號解碼和反量化單元、全體帶寬頻域系數(shù)恢復(fù)單元、噪聲填充單元和音頻信號恢復(fù)單元；其中所述幅值包絡(luò)解碼單元，與所述比特流解復(fù)用器連接，用于對所述比特流解復(fù)用器輸出的核心層和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特進行解碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；若瞬態(tài)判決信息表明為瞬態(tài)信號，還對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)按照頻率從小到大的順序進行重排；所述核心層比特分配單元，與所述幅值包絡(luò)解碼單元連接，用于根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)，對核心層編碼子帶進行比特分配，得到核心層編碼子帶的比特分配數(shù)；所述核心層解碼和反量化單元，與所述比特流解復(fù)用器、幅值包絡(luò)解碼單元及核心層比特分配單元連接，用于根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)計算得到核心層編碼子帶的量化幅值包絡(luò)值，使用核心層編碼子帶的比特分配數(shù)和量化幅值包絡(luò)值對所述比特流解復(fù)用器輸出的核心層頻域系數(shù)編碼比特進行解碼、反量化及反歸一化處理，得到核心層頻域系數(shù)；所述殘差信號幅值包絡(luò)生成單元，與所述幅值包絡(luò)解碼單元及核心層比特分配單元連接，用于根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)與對應(yīng)核心層編碼子帶的比特分配數(shù)，查找核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)的修正值統(tǒng)計表，得到核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；所述擴展層比特分配單元，與所述殘差信號幅值包絡(luò)生成單元及幅值包絡(luò)解碼單元連接，用于根據(jù)核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)進行擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配，得到擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配數(shù)；所述擴展層編碼信號解碼和反量化單元，與比特流解復(fù)用器、所述幅值包絡(luò)解碼單元、擴展層比特分配單元及殘差信號幅值包絡(luò)生成單元連接，用于使用擴展層編碼信號編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)計算得到擴展層編碼信號編碼子帶的量化幅值包絡(luò)值，使用擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配數(shù)和量化幅值包絡(luò)值對所述比特流解復(fù)用器輸出的擴展層編碼信號編碼比特進行解碼、反量化及反歸一化處理，得到擴展層編碼信號；所述全體帶寬頻域系數(shù)恢復(fù)單元，與所述核心層解碼和反量化單元以及擴展層編碼信號解碼和反量化單元連接，用于根據(jù)子帶順序?qū)λ鰯U展層編碼信號解碼和反量化單元輸出的擴展層編碼信號進行重新排序，然后與所述核心層解碼和反量化單元輸出的核心層頻域系數(shù)做和計算，得到全體帶寬頻域系數(shù)；所述噪聲填充單元，與所述全體帶寬頻域系數(shù)恢復(fù)單元及幅值包絡(luò)解碼單元連接，用于對編碼過程中未分配編碼比特的子帶進行噪聲填充；所述音頻信號恢復(fù)單元，與所述噪聲填充單元連接，若所述瞬態(tài)判決信息表明為穩(wěn)態(tài)信號，用于對全體帶寬的頻域系數(shù)直接進行時頻逆變換，得到輸出的音頻信號；若所述瞬態(tài)判決信息表明為瞬態(tài)信號，用于將全體帶寬的頻域系數(shù)進行重排，然后分成M組頻域系數(shù)，對每一組頻域系數(shù)進行時頻逆變換，根據(jù)變換得到的M組時域信號計算得到最終的
音頻信號。綜上所述，本發(fā)明通過在可分層音頻編解碼方法中引入針對瞬態(tài)信號幀的處理方法，對瞬態(tài)信號幀進行分段時頻變換，然后對變換得到的頻域系數(shù)在核心層和擴展層范圍內(nèi)分別進行重排，以便與穩(wěn)態(tài)信號幀進行相同的比特分配、頻域系數(shù)編碼等后續(xù)編碼處理， 提高了瞬態(tài)信號幀的編碼效率，改善了可分層音頻編解碼的質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明可分層 奢頻編碼方法的示意圖2是本發(fā)明可分層 奢頻編碼方法實施例的流程圖3是本發(fā)明矢量量化后進行比特分配修正的方法流程圖4是本發(fā)明可分層編碼碼流的示意圖5是本發(fā)明根據(jù)頻帶范圍分層和根據(jù)碼率分層的關(guān)系示意圖
圖6是本發(fā)明可分層 奢頻編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明可分層 奢頻解碼方法的示意圖8是本發(fā)明可分層 奢頻解碼方法實施例的流程圖9是本發(fā)明可分層 奢頻解碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明可分層音頻編解碼方法和系統(tǒng)的主要思想是通過在可分層音頻編解碼方法中引入針對瞬態(tài)信號幀的處理方法，對瞬態(tài)信號幀進行分段時頻變換，然后對變換得到的頻域系數(shù)在核心層和擴展層范圍內(nèi)分別進行重排，以便與穩(wěn)態(tài)信號幀進行相同的比特分配、頻域系數(shù)編碼等后續(xù)編碼處理，提高了瞬態(tài)信號幀的編碼效率，改善了可分層音頻編解碼的質(zhì)量。編碼方法及系統(tǒng)如圖1所示，基于以上發(fā)明思想，本發(fā)明可分層音頻編碼方法包括以下步驟步驟10 對當(dāng)前幀的音頻信號進行瞬態(tài)判決；步驟20 根據(jù)瞬態(tài)判決結(jié)果對音頻信號進行處理，獲得核心層和擴展層頻域系數(shù)；具體地，瞬態(tài)判決為穩(wěn)態(tài)信號時，對加窗后的音頻信號直接進行時頻變換得到總的頻域系數(shù)；瞬態(tài)判決為瞬態(tài)信號時，將音頻信號分成M個子幀，對每個子幀進行時頻變換，變換得到的M組頻域系數(shù)構(gòu)成當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)，對總的頻域系數(shù)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序進行重排，其中，所述總的頻域系數(shù)包括核心層頻域系數(shù)和擴展層頻域系數(shù)，所述編碼子帶包括核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶，核心層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個核心層編碼子帶，擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個擴展層編碼子帶。當(dāng)瞬態(tài)判決為瞬態(tài)信號時，當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)的獲取方法為將當(dāng)前幀的N點時域采樣信號χ (η)與上一幀的N點時域采樣信號x。ld(η)組成2Ν 點時域采樣信號^>)，然后對對…實施加窗和時域抗混疊處理得到N點時域采樣信號對《)；對時域信號對《)做對稱變換，接著在信號兩端各添加一段零序列，將加長后的信號分成M個互相交迭的子幀，然后對每個子幀的時域信號實施加窗、時域抗混疊處理和時頻變換，得到M組頻域系數(shù)，構(gòu)成當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)。當(dāng)瞬態(tài)判決為瞬態(tài)信號時，對頻域系數(shù)進行重排時，在核心層和擴展層范圍內(nèi)按
16照編碼子帶從低頻到高頻的順序分別進行頻域系數(shù)重排。步驟30 對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行量化和編碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)及其編碼比特；具體地，對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行量化和編碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)及其編碼比特；其中，若為穩(wěn)態(tài)信號，則對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行統(tǒng)一量化；若為瞬態(tài)信號， 則對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值分別進行單獨量化，以及對核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)分別進行重排。所述對幅值包絡(luò)量化指數(shù)進行重排具體包括將同一子幀內(nèi)的編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)按照頻率遞增或遞減的順序重新排列在一起，在子幀連接處采用分屬于兩個子幀的代表對等頻率的兩個編碼子帶來連接。當(dāng)瞬態(tài)判決為穩(wěn)態(tài)信號時，對量化得到的核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)進行霍夫曼編碼，若所有核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)經(jīng)過霍夫曼編碼后所消耗比特的總數(shù)小于所有核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)經(jīng)過自然編碼所消耗比特的總數(shù)，則使用霍夫曼編碼，否則使用自然編碼，并設(shè)置核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)霍夫曼編碼標識信息；對量化得到的擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)進行霍夫曼編碼，若所有擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)經(jīng)過霍夫曼編碼后所消耗比特的總數(shù)小于所有擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)經(jīng)過自然編碼所消耗比特的總數(shù)，則使用霍夫曼編碼，否則使用自然編碼，并設(shè)置擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)霍夫曼編碼標識信息。步驟40 根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對核心層編碼子帶進行比特分配，然后對核心層頻域系數(shù)進行量化和編碼得到核心層頻域系數(shù)的編碼比特；得到核心層頻域系數(shù)編碼比特的方法為根據(jù)由核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)重建的核心層編碼子帶的量化幅值包絡(luò)值對核心層頻域系數(shù)進行歸一化，根據(jù)編碼子帶的比特分配數(shù)分別使用塔型格型矢量量化方法和球型格型矢量量化方法進行量化和編碼，得到核心層頻域系數(shù)的編碼比特；對核心層所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引進行霍夫曼編碼；若所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引經(jīng)過霍夫曼編碼后所消耗比特的總數(shù)小于所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引經(jīng)過自然編碼所消耗比特的總數(shù)，則使用霍夫曼編碼，利用霍夫曼編碼節(jié)省下來的比特、初次比特分配剩余比特數(shù)、對單個頻域系數(shù)所分配到的比特數(shù)為1或2的所有編碼子帶編碼所節(jié)省比特的總數(shù)對核心層編碼子帶的比特分配數(shù)進行修正，以及對修正了比特分配數(shù)的核心層編碼子帶再次進行矢量量化和霍夫曼編碼；否則使用自然編碼，利用初次比特分配剩余比特數(shù)、對單個頻域系數(shù)所分配到的比特數(shù)為1或2的所有編碼子帶編碼所節(jié)省比特的總數(shù)對核心層編碼子帶的比特分配數(shù)進行修正，以及對修正了比特分配數(shù)的核心層編碼子帶再次進行矢量量化和自然編碼。步驟50 對前述核心層中經(jīng)過矢量量化的頻域系數(shù)進行反量化，并與原始的經(jīng)過時頻變換后得到的頻域系數(shù)進行差計算，得到核心層殘差信號；步驟60 根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和核心層編碼子帶的比特分配數(shù)計算核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；采用如下方法計算核心層殘差信號編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)
根據(jù)核心層編碼子帶的比特分配數(shù)，推算核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)的修正值；對核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和對應(yīng)編碼子帶的核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)的修正值進行差計算，得到核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)。各編碼子帶的核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)修正值大于等于0，且對應(yīng)核心層編碼子帶的比特分配數(shù)增加時不減小；當(dāng)某個核心層編碼子帶的比特分配數(shù)為0時，核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)修正值為0，當(dāng)某個核心層編碼子帶的比特分配數(shù)為所限定的最大比特分配數(shù)時，對應(yīng)的核心層殘差信號的幅值包絡(luò)值為零。步驟70 根據(jù)核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對擴展層編碼信號的編碼子帶進行比特分配，然后對擴展層編碼信號進行量化和編碼得到擴展層編碼信號的編碼比特，其中，所述擴展層編碼信號由核心層殘差信號和擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成；得到擴展層編碼信號編碼比特的方法為根據(jù)由擴展層編碼信號編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)重建的擴展層編碼信號編碼子帶的量化幅值包絡(luò)值對擴展層編碼信號進行歸一化，根據(jù)擴展層編碼信號各編碼子帶的比特分配數(shù)分別使用塔型格型矢量量化方法和球型格型矢量量化方法進行量化和編碼， 得到擴展層編碼信號的編碼比特。在對核心層頻域系數(shù)和擴展層編碼信號進行量化和編碼的過程中，對比特分配數(shù)小于分類閾值的編碼子帶的待量化矢量采用塔型格型矢量量化方法進行量化和編碼，對比特分配數(shù)大于所述分類閾值的編碼子帶的待量化矢量采用球型格型矢量量化方法進行量化和編碼；比特分配數(shù)是一個編碼子帶中單個系數(shù)所分配到的比特數(shù)?？衫斫獾?，對于擴展層編碼信號來說，其是由核心層殘差信號及擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成的，某種意義上核心層殘差信號也是由系數(shù)構(gòu)成的。對擴展層所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引進行霍夫曼編碼；若所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引經(jīng)過霍夫曼編碼后所消耗比特的總數(shù)小于所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引經(jīng)過自然編碼所消耗比特的總數(shù)，則使用霍夫曼編碼，利用霍夫曼編碼節(jié)省下來的比特、初次比特分配剩余比特數(shù)、對單個頻域系數(shù)所分配到的比特數(shù)為1或2的所有編碼子帶編碼所節(jié)省比特的總數(shù)對擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配數(shù)進行修正，以及對修正了比特分配數(shù)的擴展層編碼信號編碼子帶再次進行矢量量化和霍夫曼編碼；否則使用自然編碼，利用初次比特分配剩余比特數(shù)、對單個頻域系數(shù)所分配到的比特數(shù)為1或2的所有編碼子帶編碼所節(jié)省比特的總數(shù)對擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配數(shù)進行修正，以及對修正了比特分配數(shù)的擴展層編碼信號編碼子帶再次進行矢量量化和自然編碼。進行核心層編碼子帶和擴展層編碼信號編碼子帶比特分配時，根據(jù)編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對各編碼子帶進行變步長比特分配；在比特分配過程中，對比特分配數(shù)為0的編碼子帶分配比特的步長是1個比特，比特分配后重要性降低的步長為1，對比特分配數(shù)大于0且小于分類閾值的編碼子帶追加分配比特時的比特分配步長為0. 5個比特，比特分配后重要性降低的步長為0. 5，對比特分配數(shù)大于等于所述分類閾值的編碼子帶追加分配比特時的比特分配步長為1，比特分配后重要性降低的步長為1 ；所述對編碼子帶的比特分配數(shù)進行修正的過程如下計算可用于修正的比特數(shù)；在所有編碼子帶中尋找重要性最大的編碼子帶，如果該編碼子帶所分配的比特數(shù)已經(jīng)達到可能分配給與的最大值，則將該編碼子帶的重要性調(diào)整到最低，不再對該編碼子帶修正比特分配數(shù)，否則對該重要性最大的編碼子帶進行比特分配修正；在比特分配修正過程中，對比特分配數(shù)為0的編碼子帶分配1個比特，比特分配后重要性降低1 ；對比特分配數(shù)大于0且小于5的編碼子帶分配0. 5個比特，比特分配后重要性降低0. 5 ；對比特分配數(shù)大于5的編碼子帶分配1個比特，比特分配后重要性降低1。比特分配數(shù)每修正1次，則將比特分配修正迭代次數(shù)count加1，當(dāng)比特分配修正迭代次數(shù)count達到預(yù)設(shè)上限值或可用于修正的剩余比特數(shù)小于比特分配修正所需要的比特數(shù)時，比特分配修正流程結(jié)束。步驟80 將核心層和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特、核心層頻域系數(shù)的編碼比特和擴展層編碼信號的編碼比特復(fù)用打包后，傳送給解碼端。按照如下碼流格式進行復(fù)用打包首先將核心層的邊信息比特寫入碼流的幀頭后面，將核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特寫入比特流復(fù)用器MuX(Multiplexer)，然后將核心層頻域系數(shù)的編碼比特寫入 MUX ；然后將擴展層的邊信息比特寫入MUX，然后將擴展層頻域系數(shù)的編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特寫入MUX，然后將擴展層編碼信號的編碼比特寫入MUX ；根據(jù)所要求的碼率，將滿足碼率要求的比特數(shù)傳送到解碼端。下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細描述。圖2是本發(fā)明第一實施例可分層音頻編碼方法的流程圖。本實施例中以幀長為 20ms、采樣率為32kHz的音頻流為例具體說明本發(fā)明的可分層音頻編碼方法。在其它幀長和采樣率條件下，本發(fā)明的方法同樣適用。如圖2所示，該方法包括101 對幀長為20ms、采樣率為32kHz的音頻流進行瞬態(tài)判決，判斷該幀音頻信號是瞬態(tài)信號還是穩(wěn)態(tài)信號，當(dāng)判斷該幀信號是瞬態(tài)信號時，置瞬態(tài)判決標識位Flag_ transient = 1 ；當(dāng)判斷該幀信號是穩(wěn)態(tài)信號時，置瞬態(tài)判決標識位Flagjransient = 0 ；本發(fā)明采用的瞬態(tài)判決技術(shù)可以是簡單的門限檢測，也可以是一些較復(fù)雜的技術(shù)，包括但不限于感知熵方法、多級判決方法等。102 對幀長為20ms、采樣率為32kHz的音頻流實施時頻變換得到N個頻域采樣點上的頻域系數(shù)；本步驟的具體實現(xiàn)方式可以是將當(dāng)前幀的N點時域采樣信號χ (η)與上一幀的N點時域采樣信號x。ld(η)組成2Ν 點時域采樣信號〒0)，2Ν點的時域采樣信號可由下式表示
權(quán)利要求
1.一種可分層音頻編碼方法，其特征在于，包括對當(dāng)前幀的音頻信號進行瞬態(tài)判決；瞬態(tài)判決為穩(wěn)態(tài)信號時，對加窗后的音頻信號直接進行時頻變換得到總的頻域系數(shù)； 瞬態(tài)判決為瞬態(tài)信號時，將音頻信號分成M個子幀，對每個子幀進行時頻變換，變換得到的 M組頻域系數(shù)構(gòu)成當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)，對總的頻域系數(shù)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序進行重排，其中，所述總的頻域系數(shù)包括核心層頻域系數(shù)和擴展層頻域系數(shù)，所述編碼子帶包括核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶，核心層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個核心層編碼子帶， 擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個擴展層編碼子帶；對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行量化和編碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)及其編碼比特；其中，若為穩(wěn)態(tài)信號，則對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行統(tǒng)一量化；若為瞬態(tài)信號，則對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值分別進行單獨量化，以及對核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)分別進行重排；根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對核心層編碼子帶進行比特分配，然后對核心層頻域系數(shù)進行量化和編碼得到核心層頻域系數(shù)的編碼比特；對前述核心層中經(jīng)過矢量量化的頻域系數(shù)進行反量化，并與原始的經(jīng)過時頻變換后得到的頻域系數(shù)進行差計算，得到核心層殘差信號；根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和比特分配數(shù)計算核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；根據(jù)核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對擴展層編碼信號的編碼子帶進行比特分配，然后對擴展層編碼信號進行量化和編碼得到擴展層編碼信號的編碼比特，其中，所述擴展層編碼信號由核心層殘差信號和擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成；將核心層和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特、核心層頻域系數(shù)編碼比特和擴展層編碼信號的編碼比特復(fù)用打包后，傳送給解碼端。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)瞬態(tài)判決為瞬態(tài)信號時，當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)的獲取方法為將當(dāng)前幀的N點時域采樣信號x(n)與上一幀的N點時域采樣信號x。ld(n)組成2N點時域采樣信號玎《)，然后對只功實施加窗和時域抗混疊處理得到N點時域采樣信號；對時域信號對做對稱變換，接著在信號兩端各添加一段零序列，將加長后的信號分成M個互相交迭的子幀，然后對每個子幀的時域信號實施加窗、時域抗混疊處理和時頻變換，得到M組頻域系數(shù)，構(gòu)成當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)瞬態(tài)判決為瞬態(tài)信號，對頻域系數(shù)進行重排時，在核心層和擴展層范圍內(nèi)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序分別進行頻域系數(shù)的重排。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對幅值包絡(luò)量化指數(shù)進行重排具體包括將同一子幀內(nèi)的編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)按照頻率遞增或遞減的順序重新排列在一起，在子幀連接處采用分屬于兩個子幀的代表對等頻率的兩個編碼子帶來連接。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)瞬態(tài)判決為穩(wěn)態(tài)信號時，對量化得到的核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)進行霍夫曼編碼，若所有核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)經(jīng)過霍夫曼編碼后所消耗比特的總數(shù)小于所有核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)經(jīng)過自然編碼所消耗比特的總數(shù)，則使用霍夫曼編碼，否則使用自然編碼，并設(shè)置核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)霍夫曼編碼標識信息；對量化得到的擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)進行霍夫曼編碼，若所有擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)經(jīng)過霍夫曼編碼后所消耗比特的總數(shù)小于所有擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)經(jīng)過自然編碼所消耗比特的總數(shù)，則使用霍夫曼編碼，否則使用自然編碼，并設(shè)置擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)霍夫曼編碼標識信息。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用如下方法計算核心層殘差信號編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)根據(jù)核心層編碼子帶的比特分配數(shù)，推算核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)的修正值；對核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和對應(yīng)編碼子帶的核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)的修正值進行差計算，得到核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)；各編碼子帶的核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)修正值大于等于0，且對應(yīng)核心層編碼子帶的比特分配數(shù)增加時不減小；當(dāng)某個核心層編碼子帶的比特分配數(shù)為0時，核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)修正值為0，當(dāng)某個核心層編碼子帶的比特分配數(shù)為所限定的最大比特分配數(shù)時，對應(yīng)的核心層殘差信號的幅值包絡(luò)值為零。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對核心層頻域系數(shù)進行量化和編碼包括對核心層所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引進行霍夫曼編碼； 若所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引經(jīng)過霍夫曼編碼后所消耗比特的總數(shù)小于所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引經(jīng)過自然編碼所消耗比特的總數(shù)，則使用霍夫曼編碼，利用霍夫曼編碼節(jié)省下來的比特、初次比特分配剩余比特數(shù)、對單個頻域系數(shù)所分配到的比特數(shù)為1或2的所有編碼子帶編碼所節(jié)省比特的總數(shù)對編碼子帶的比特分配數(shù)進行修正，以及對修正了比特分配數(shù)的編碼子帶再次進行矢量量化和霍夫曼編碼；否則使用自然編碼，利用初次比特分配剩余比特數(shù)、對單個頻域系數(shù)所分配到的比特數(shù)為1或2 的所有編碼子帶編碼所節(jié)省比特的總數(shù)對編碼子帶的比特分配數(shù)進行修正，以及對修正了比特分配數(shù)的編碼子帶再次進行矢量量化和自然編碼； 所述對擴展層編碼信號進行量化和編碼包括對擴展層所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引進行霍夫曼編碼； 若所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引經(jīng)過霍夫曼編碼后所消耗比特的總數(shù)小于所有使用塔型格型矢量量化得到的量化索引經(jīng)過自然編碼所消耗比特的總數(shù)，則使用霍夫曼編碼，利用霍夫曼編碼節(jié)省下來的比特、初次比特分配剩余比特數(shù)、對單個頻域系數(shù)所分配到的比特數(shù)為1或2的所有編碼子帶編碼所節(jié)省比特的總數(shù)對編碼子帶的比特分配數(shù)進行修正，以及對修正了比特分配數(shù)的編碼子帶再次進行矢量量化和霍夫曼編碼；否則使用自然編碼，利用初次比特分配剩余比特數(shù)、對單個頻域系數(shù)所分配到的比特數(shù)為1或2 的所有編碼子帶編碼所節(jié)省比特的總數(shù)對編碼子帶的比特分配數(shù)進行修正，以及對修正了比特分配數(shù)的編碼子帶再次進行矢量量化和自然編碼。
8.一種可分層音頻解碼方法，其特征在于，該方法包括對編碼端傳送過來的比特流進行解復(fù)用，對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特解碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；若瞬態(tài)判決信息表明為瞬態(tài)信號，還對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)按照頻率從小到大的順序分別進行重排；根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)，對核心層編碼子帶進行比特分配，并由此計算核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)，根據(jù)核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對擴展層編碼信號的編碼子帶進行比特分配；根據(jù)核心層編碼子帶和擴展層編碼信號的編碼子帶的比特分配數(shù)，分別對核心層頻域系數(shù)的編碼比特和擴展層編碼信號的編碼比特解碼，得到核心層頻域系數(shù)和擴展層編碼信號，將擴展層編碼信號按照子帶順序重新排列，并和核心層頻域系數(shù)相加，得到全體帶寬的頻域系數(shù)；若所述瞬態(tài)判決信息表明為穩(wěn)態(tài)信號，則對全體帶寬的頻域系數(shù)直接進行時頻逆變換，得到輸出的音頻信號；若所述瞬態(tài)判斷信息表明為瞬態(tài)信號，則將全體帶寬的頻域系數(shù)進行重排，然后分成M組頻域系數(shù)，對每一組頻域系數(shù)進行時頻逆變換，根據(jù)變換得到的M 組時域信號計算得到最終的音頻信號。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，計算殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)的方法為根據(jù)核心層編碼子帶的比特分配數(shù)，推算核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)的修正值； 對核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和對應(yīng)編碼子帶的核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)的修正值進行差計算，得到核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)；各編碼子帶的核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)修正值大于等于0，且對應(yīng)核心層編碼子帶的比特分配數(shù)增加時不減??；當(dāng)某個核心層編碼子帶的比特分配數(shù)為0時，核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)修正值為0，當(dāng)某個核心層編碼子帶的比特分配數(shù)為所限定的最大比特分配數(shù)時，對應(yīng)的核心層殘差信號的幅值包絡(luò)值為零。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，若瞬態(tài)判決信息表明為瞬態(tài)信號，則將全體帶寬的頻域系數(shù)進行重排，具體指將屬于同一子幀的頻域系數(shù)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序排列，得到M組頻域系數(shù)后，再將M組頻域系數(shù)按照子幀的順序排列。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，若瞬態(tài)判決信息表明為瞬態(tài)信號，根據(jù)變換得到的M組時域信號計算得到最終的音頻信號的過程包括對每一組時域信號進行逆時域抗混疊處理，接著對這M組得到的信號進行加窗處理，然后對這M組加窗后信號進行交迭相加，得到N點時域采樣信號；對時域信號進行逆時域抗混疊處理和加窗處理，對相鄰兩幀進行交迭相加，得到最終的音頻輸出信號。
12.—種瞬態(tài)信號的可分層音頻編碼方法，其特征在于，該方法包括將音頻信號分成M個子幀，對每個子幀進行時頻變換，變換得到的M組頻域系數(shù)構(gòu)成當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)，對總的頻域系數(shù)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序進行重排，其中，所述總的頻域系數(shù)包括核心層頻域系數(shù)和擴展層頻域系數(shù)，所述編碼子帶包括核心層編碼子 4帶和擴展層編碼子帶，核心層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個核心層編碼子帶，擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個擴展層編碼子帶；對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行量化和編碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)及其編碼比特，其中對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值分別進行單獨量化，以及對核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)分別進行重排；根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對核心層編碼子帶進行比特分配，然后對核心層頻域系數(shù)進行量化和編碼得到核心層頻域系數(shù)的編碼比特；對前述核心層中經(jīng)過矢量量化的頻域系數(shù)進行反量化，并與原始的經(jīng)過時頻變換后得到的頻域系數(shù)進行差計算，得到核心層殘差信號；根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和核心層編碼子帶的比特分配數(shù)計算核心層殘差信號編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；根據(jù)核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對擴展層編碼信號的編碼子帶進行比特分配，然后對擴展層編碼信號進行量化和編碼得到擴展層編碼信號的編碼比特，其中，所述擴展層編碼信號由核心層殘差信號和擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成；將核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特、核心層頻域系數(shù)的編碼比特和擴展層編碼信號的編碼比特復(fù)用打包后，傳送給解碼端。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)的獲取方法為 將當(dāng)前幀的N點時域采樣信號x(n)與上一幀的N點時域采樣信號x。ld(n)組成2N點時域采樣信號玖，然后對〒(…實施加窗和時域抗混疊處理得到N點時域采樣信號對“)；對時域信號對《)做對稱變換，接著在信號兩端各添加一段零序列，將加長后的信號分成M個互相交迭的子幀，然后對每個子幀的時域信號實施加窗、時域抗混疊處理和時頻變換，得到M組頻域系數(shù)，構(gòu)成當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在核心層和擴展層范圍內(nèi)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序分別進行頻域系數(shù)的重排。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述對幅值包絡(luò)量化指數(shù)進行重排具體包括將同一子幀內(nèi)的編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)按照頻率遞增或遞減的順序重新排列在一起，在子幀連接處采用分屬于兩個子幀的代表對等頻率的兩個編碼子帶來連接。
16.一種瞬態(tài)信號的可分層解碼方法，其特征在于，該方法包括對編碼端傳送過來的比特流進行解復(fù)用，對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特解碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)，對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)按照頻率從小到大的順序分別進行重排；根據(jù)重排后的核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)，對核心層編碼子帶進行比特分配，并由此計算核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；根據(jù)核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和重排后的擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對擴展層編碼子帶進行比特分配；根據(jù)核心層編碼子帶和擴展層編碼信號的編碼子帶的比特分配數(shù)，分別對核心層頻域系數(shù)編碼比特和擴展層編碼信號編碼比特解碼，得到核心層頻域系數(shù)和擴展層編碼信號， 將擴展層編碼信號按照子帶順序重新排列，并和核心層頻域系數(shù)相加，得到全體帶寬的頻域系數(shù)；將全體帶寬的頻域系數(shù)進行重排，然后分成M組，對每一組頻域系數(shù)進行時頻逆變換， 根據(jù)變換得到的M組時域信號計算得到最終的音頻信號。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，將全體帶寬的頻域系數(shù)進行重排具體指將屬于同一子幀的頻域系數(shù)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序排列，得到M組頻域系數(shù)后，再將M組頻域系數(shù)按照子幀的順序排列。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，根據(jù)變換得到的M組時域信號計算得到最終的音頻信號的過程包括對每一組進行逆時域抗混疊處理，接著對這M組得到的信號進行加窗處理，然后對這M組加窗后信號進行交迭相加，得到N點時域采樣信號；對時域信號FO)進行逆時域抗混疊處理和加窗處理，對相鄰兩幀進行交迭相加，得到最終的音頻輸出信號。
19.一種可分層音頻編碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括頻域系數(shù)生成單元、幅值包絡(luò)計算單元、幅值包絡(luò)量化和編碼單元、核心層比特分配單元、核心層頻域系數(shù)矢量量化和編碼單元以及比特流復(fù)用器；其特征在于，該系統(tǒng)還包括 瞬態(tài)判決單元、擴展層編碼信號生成單元、殘差信號幅值包絡(luò)生成單元、擴展層比特分配單元以及擴展層編碼信號矢量量化和編碼單元；其中所述瞬態(tài)判決單元，用于對當(dāng)前幀的音頻信號進行瞬態(tài)判決；所述頻域系數(shù)生成單元，與所述瞬態(tài)判決單元連接，瞬態(tài)判決為穩(wěn)態(tài)信號時，用于對加窗后的音頻信號直接進行時頻變換得到總的頻域系數(shù)；瞬態(tài)判決為瞬態(tài)信號時，用于將音頻信號分成M個子幀，對每個子幀進行時頻變換，變換得到的M組頻域系數(shù)構(gòu)成當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)，對總的頻域系數(shù)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序進行重排，其中，所述總的頻域系數(shù)包括核心層頻域系數(shù)和擴展層頻域系數(shù)，所述編碼子帶包括核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶，核心層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個核心層編碼子帶，擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成若干個擴展層編碼子帶；所述幅值包絡(luò)計算單元，與所述頻域系數(shù)生成單元連接，用于計算核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值；所述幅值包絡(luò)量化和編碼單元，與所述幅值包絡(luò)計算單元以及瞬態(tài)判決單元連接，用于對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行量化和編碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)及其編碼比特；其中，若為穩(wěn)態(tài)信號，則對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行統(tǒng)一量化；若為瞬態(tài)信號，則對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值分別進行單獨量化，以及對核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)分別進行重排；所述核心層比特分配單元，與所述幅值包絡(luò)量化和編碼單元連接，用于根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對核心層編碼子帶進行比特分配，得到核心層編碼子帶的比特分配數(shù)；所述核心層頻域系數(shù)矢量量化和編碼單元，與所述頻域系數(shù)生成單元、幅值包絡(luò)量化和編碼單元及核心層比特分配單元連接，用于使用根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)重建的核心層編碼子帶的量化幅值包絡(luò)值和核心層編碼子帶的比特分配數(shù)對核心層編碼子帶的頻域系數(shù)進行歸一化、矢量量化和編碼，得到核心層頻域系數(shù)編碼比特；所述擴展層編碼信號生成單元，與所述頻域系數(shù)生成單元及核心層頻域系數(shù)矢量量化和編碼單元連接，用于生成核心層殘差信號，得到由核心層殘差信號和擴展層頻域系數(shù)構(gòu)成的擴展層編碼信號；所述殘差信號幅值包絡(luò)生成單元，與所述幅值包絡(luò)量化和編碼單元及核心層比特分配單元連接，用于根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)與對應(yīng)的核心層編碼子帶的比特分配數(shù)，得到核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；所述擴展層比特分配單元，與所述殘差信號幅值包絡(luò)生成單元及幅值包絡(luò)量化和編碼單元連接，用于根據(jù)核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)對擴展層編碼信號編碼子帶進行比特分配，得到擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配數(shù)；所述擴展層編碼信號矢量量化和編碼單元，與所述幅值包絡(luò)量化和編碼單元、擴展層比特分配單元、殘差信號幅值包絡(luò)生成單元及擴展層編碼信號生成單元連接，用于使用根據(jù)擴展層編碼信號編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)重建的擴展層編碼信號編碼子帶的量化幅值包絡(luò)值和擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配數(shù)對擴展層編碼信號進行歸一化、矢量量化和編碼，得到擴展層編碼信號編碼比特；所述比特流復(fù)用器與所述幅值包絡(luò)量化和編碼單元、核心層頻域系數(shù)矢量量化和編碼單元、擴展層編碼信號矢量量化和編碼單元連接，用于將核心層邊信息比特、核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)的編碼比特、核心層頻域系數(shù)編碼比特、擴展層邊信息比特，擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)的編碼比特和擴展層編碼信號編碼比特進行打包。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述擴展層編碼信號生成單元還包括殘差信號生成模塊和擴展層編碼信號合成模塊；所述殘差信號生成模塊用于對核心層頻域系數(shù)的量化值進行反量化，并與核心層頻域系數(shù)進行差計算，得到核心層殘差信號；所述擴展層編碼信號合成模塊用于將核心層殘差信號和擴展層的頻域系數(shù)按頻帶的順序合成，得到擴展層編碼信號。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于所述殘差信號幅值包絡(luò)生成單元還包括量化指數(shù)修正值獲取模塊和殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)計算模塊；所述量化指數(shù)修正值獲取模塊用于根據(jù)核心層編碼子帶的比特分配數(shù)，推算殘差信號編碼子帶的量化指數(shù)修正值，各編碼子帶的量化指數(shù)修正值大于等于0，且當(dāng)對應(yīng)的核心層編碼子帶的比特分配數(shù)增加時不減，如果核心層的某個編碼子帶的比特分配數(shù)為0，則核心層殘差信號在該編碼子帶的量化指數(shù)修正值為0，如果核心層編碼子帶的比特分配數(shù)為所限定的最大比特分配數(shù)，則核心層殘差信號在該編碼子帶的幅值包絡(luò)值為零；所述殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)計算模塊用于將核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)與對應(yīng)編碼子帶的量化指數(shù)修正值進行差計算，得到核心層殘差信號編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)。
22.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于所述比特流復(fù)用器將擴展層編碼信號編碼比特按照擴展層編碼信號編碼子帶重要性的初始值從大到小的順序?qū)懭氪a流，對于具有相同重要性的編碼子帶，低頻編碼子帶的編碼比特優(yōu)先寫入碼流。
23.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述頻域系數(shù)生成單元獲取當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)時，用于將當(dāng)前幀的N點時域采樣信號χ (η)與上一幀的N點時域采樣信號x。ld(n) 組成2N點時域采樣信號玎《)，然后對〒(…實施加窗和時域抗混疊處理得到N點時域采樣信號對力；以及對時域信號對…做對稱變換，接著在信號兩端各添加一段零序列，將加長后的信號分成M個互相交迭的子幀，然后對每個子幀的時域信號實施加窗、時域抗混疊處理和時頻變換，得到M組頻域系數(shù)，構(gòu)成當(dāng)前幀總的頻域系數(shù)。
24.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于所述頻域系數(shù)生成單元對頻域系數(shù)進行重排時，在核心層和擴展層范圍內(nèi)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序分別進行頻域系數(shù)的重排。
25.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述幅值包絡(luò)量化和編碼單元對幅值包絡(luò)量化指數(shù)進行重排具體指將同一子幀內(nèi)的編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)按照頻率遞增或遞減的順序重新排列在一起，在子幀連接處采用分屬于兩個子幀的代表對等頻率的兩個編碼子帶來連接。
26.一種可分層音頻解碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括比特流解復(fù)用器、幅值包絡(luò)解碼單元、核心層比特分配單元、核心層解碼和反量化單元；其特征在于，該系統(tǒng)還包括殘差信號幅值包絡(luò)生成單元、擴展層比特分配單元、擴展層編碼信號解碼和反量化單元、全體帶寬頻域系數(shù)恢復(fù)單元、噪聲填充單元和音頻信號恢復(fù)單元；其中所述幅值包絡(luò)解碼單元，與所述比特流解復(fù)用器連接，用于對所述比特流解復(fù)用器輸出的核心層和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特進行解碼，得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；若瞬態(tài)判決信息表明為瞬態(tài)信號，還對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)按照頻率從小到大的順序進行重排；所述核心層比特分配單元，與所述幅值包絡(luò)解碼單元連接，用于根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)，對核心層編碼子帶進行比特分配，得到核心層編碼子帶的比特分配數(shù)；所述核心層解碼和反量化單元，與所述比特流解復(fù)用器、幅值包絡(luò)解碼單元及核心層比特分配單元連接，用于根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)計算得到核心層編碼子帶的量化幅值包絡(luò)值，使用核心層編碼子帶的比特分配數(shù)和量化幅值包絡(luò)值對所述比特流解復(fù)用器輸出的核心層頻域系數(shù)編碼比特進行解碼、反量化及反歸一化處理，得到核心層頻域系數(shù)；所述殘差信號幅值包絡(luò)生成單元，與所述幅值包絡(luò)解碼單元及核心層比特分配單元連接，用于根據(jù)核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)與對應(yīng)核心層編碼子帶的比特分配數(shù)， 查找核心層殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)的修正值統(tǒng)計表，得到核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)；所述擴展層比特分配單元，與所述殘差信號幅值包絡(luò)生成單元及幅值包絡(luò)解碼單元連接，用于根據(jù)核心層殘差信號的幅值包絡(luò)量化指數(shù)和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)進行擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配，得到擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配數(shù)；所述擴展層編碼信號解碼和反量化單元，與比特流解復(fù)用器、所述幅值包絡(luò)解碼單元、 擴展層比特分配單元及殘差信號幅值包絡(luò)生成單元連接，用于使用擴展層編碼信號編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)計算得到擴展層編碼信號編碼子帶的量化幅值包絡(luò)值，使用擴展層編碼信號編碼子帶的比特分配數(shù)和量化幅值包絡(luò)值對所述比特流解復(fù)用器輸出的擴展層編碼信號編碼比特進行解碼、反量化及反歸一化處理，得到擴展層編碼信號；所述全體帶寬頻域系數(shù)恢復(fù)單元，與所述核心層解碼和反量化單元以及擴展層編碼信號解碼和反量化單元連接，用于根據(jù)子帶順序?qū)λ鰯U展層編碼信號解碼和反量化單元輸出的擴展層編碼信號進行重新排序，然后與所述核心層解碼和反量化單元輸出的核心層頻域系數(shù)做和計算，得到全體帶寬頻域系數(shù)；所述噪聲填充單元，與所述全體帶寬頻域系數(shù)恢復(fù)單元及幅值包絡(luò)解碼單元連接，用于對編碼過程中未分配編碼比特的子帶進行噪聲填充；所述音頻信號恢復(fù)單元，與所述噪聲填充單元連接，若所述瞬態(tài)判決信息表明為穩(wěn)態(tài)信號，用于對全體帶寬的頻域系數(shù)直接進行時頻逆變換，得到輸出的音頻信號；若所述瞬態(tài)判決信息表明為瞬態(tài)信號，用于將全體帶寬的頻域系數(shù)進行重排，然后分成M組頻域系數(shù)， 對每一組頻域系數(shù)進行時頻逆變換，根據(jù)變換得到的M組時域信號計算得到最終的音頻信號。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述殘差信號幅值包絡(luò)生成單元還包括量化指數(shù)修正值獲取模塊和殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)計算模塊；所述量化指數(shù)修正值獲取模塊用于根據(jù)核心層編碼子帶的比特分配數(shù)，推算殘差信號編碼子帶的量化指數(shù)修正值，各編碼子帶的量化指數(shù)修正值大于等于0，且當(dāng)對應(yīng)的核心層編碼子帶的比特分配數(shù)增加時不減小，如果核心層的某個編碼子帶的比特分配數(shù)為0，則核心層殘差信號在該編碼子帶的量化指數(shù)修正值為0，如果某個核心層編碼子帶的比特分配數(shù)為所限定的最大比特分配數(shù)，則核心層殘差信號在該編碼子帶的幅值包絡(luò)值為零；所述殘差信號幅值包絡(luò)量化指數(shù)計算模塊用于將核心層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)與對應(yīng)編碼子帶的量化指數(shù)修正值進行差計算，得到核心層殘差信號編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)。
28.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于所述擴展層編碼信號解碼和反量化單元對擴展層編碼信號的編碼子帶解碼的順序是根據(jù)擴展層編碼信號的編碼子帶重要性的初始值決定的，重要性大的擴展層編碼信號的編碼子帶優(yōu)先解碼，如果有兩個擴展層編碼信號的編碼子帶具有相同的重要性，則低頻編碼子帶優(yōu)先解碼，解碼過程中計算已解碼的比特數(shù)，當(dāng)已解碼的比特數(shù)滿足總比特數(shù)要求時停止解碼。
29.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于所述音頻信號恢復(fù)單元對全體帶寬的頻域系數(shù)進行重排具體指將屬于同一子幀的頻域系數(shù)按照編碼子帶從低頻到高頻的順序排列，得到M組頻域系數(shù)后，再將M組頻域系數(shù)按照子幀的順序排列。
30.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，若瞬態(tài)判決信息表明為瞬態(tài)信號，所述音頻信號恢復(fù)單元根據(jù)變換得到的M組時域信號計算得到最終的音頻信號的過程具體包括對每一組時域信號進行逆時域抗混疊處理，接著對這M組得到的信號進行加窗處理，然后對這M組加窗后信號進行交迭相加，得到N點時域采樣信號；對時域信號進行逆時域抗混疊處理和加窗處理，對相鄰兩幀進行交迭相加，得到最終的音頻輸出信號。
全文摘要
可分層音頻編碼、解碼方法及系統(tǒng)。編碼方法對當(dāng)前幀的音頻信號進行瞬態(tài)判決；時域變換得到當(dāng)前幀總頻域系數(shù)；對核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)值進行量化和編碼得到核心層編碼子帶和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)量化指數(shù)及其編碼比特；對核心層頻域系數(shù)進行量化和編碼得到核心層頻域系數(shù)的編碼比特；對核心層中經(jīng)過矢量量化的頻域系數(shù)進行反量化，并與原始的頻域系數(shù)進行差計算，得到核心層殘差信號，計算其幅值包絡(luò)量化指數(shù)；對擴展層編碼信號進行量化和編碼得到擴展層編碼信號的編碼比特；將核心層和擴展層編碼子帶的幅值包絡(luò)編碼比特、核心層頻域系數(shù)編碼比特和擴展層編碼信號的編碼比特復(fù)用打包后，傳送給解碼端。
文檔編號G10L19/24GK102222505SQ20101014553
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者彭科, 江東平, 袁浩, 陳國明, 黎家力 申請人:中興通訊股份有限公司