本發(fā)明涉及到信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法和裝置。

背景技術(shù)：
人類語(yǔ)音信號(hào)的頻帶帶寬主要分布在50Hz~8kHz范圍之間，但是在語(yǔ)音通信傳輸過程中，由于模擬信號(hào)傳輸?shù)南拗疲Z(yǔ)音帶寬被限制在300Hz~3400Hz之間，被稱為窄帶語(yǔ)音信號(hào)。窄帶語(yǔ)音信號(hào)由于缺少高頻信息，語(yǔ)音的清晰度受到了一定的影響。隨著語(yǔ)音通信技術(shù)的不斷發(fā)展，寬帶語(yǔ)音通信終端出現(xiàn)，可支持頻率范圍在50Hz~7000Hz的寬帶語(yǔ)音信號(hào)，能輸出更優(yōu)質(zhì)的通話質(zhì)量。但由于傳統(tǒng)的窄帶語(yǔ)音信號(hào)仍然占主導(dǎo)地位，目前的通信網(wǎng)絡(luò)是窄帶語(yǔ)音信號(hào)與寬帶語(yǔ)音信號(hào)共存的語(yǔ)音通信網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)支持寬帶語(yǔ)音信號(hào)的寬帶語(yǔ)音通信終端接收到窄帶語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，無(wú)法輸出寬帶語(yǔ)音信號(hào)，起不到提高通話質(zhì)量的作用。為了使寬帶語(yǔ)音通信終端能夠輸出寬帶語(yǔ)音信號(hào)，目前采用的語(yǔ)音帶寬擴(kuò)展方式是，由寬帶語(yǔ)音通信終端根據(jù)輸入的窄帶語(yǔ)音信號(hào)來(lái)估計(jì)丟失的高頻信號(hào)，再將估計(jì)的高頻信號(hào)與窄帶信號(hào)相加，得到寬帶語(yǔ)音信號(hào)。但如果寬帶語(yǔ)音通信終端接收到的是輸入寬帶語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，終端不能根據(jù)信號(hào)特征進(jìn)行自適應(yīng)處理，仍然會(huì)對(duì)寬帶語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行語(yǔ)音帶寬擴(kuò)展處理，人工擴(kuò)展帶寬得到的高頻信息在逼真度上不可能超過原始信號(hào)，既浪費(fèi)計(jì)算能力，又會(huì)降低語(yǔ)音質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的為提供一種語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法和裝置，可自適應(yīng)的對(duì)語(yǔ)音帶寬擴(kuò)展處理進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明提出一種語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法，包括步驟：將接收到的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣率轉(zhuǎn)換處理，并經(jīng)濾波后得到高頻信號(hào)和低頻信號(hào)；對(duì)所述高頻信號(hào)進(jìn)行能量估計(jì)，獲得所述高頻信號(hào)的能量值；當(dāng)所述高頻信號(hào)的能量值大于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，判定所述語(yǔ)音信號(hào)為寬帶語(yǔ)音信號(hào)，對(duì)所述高頻信號(hào)進(jìn)行增益或衰減調(diào)整，并將所述低頻信號(hào)與調(diào)整后的高頻信號(hào)疊加，輸出疊加后的語(yǔ)音信號(hào)；當(dāng)所述高頻信號(hào)的能量值小于或等于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，判定所述語(yǔ)音信號(hào)為窄帶語(yǔ)音信號(hào)，對(duì)所述低頻信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展，獲得帶寬擴(kuò)展高頻分量，并將所述低頻信號(hào)與帶寬擴(kuò)展高頻分量疊加，輸出疊加后的語(yǔ)音信號(hào)。優(yōu)選地，所述對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展，獲得帶寬擴(kuò)展高頻分量的步驟具體包括：對(duì)所述低頻信號(hào)進(jìn)行線性預(yù)測(cè)編碼和線譜對(duì)計(jì)算，獲得窄帶特征矢量；對(duì)所述窄帶特征矢量進(jìn)行碼本映射處理，獲得寬帶特征矢量；對(duì)所述寬帶信號(hào)特征矢量進(jìn)行譜包絡(luò)估計(jì)，獲得寬帶譜包絡(luò)；對(duì)所述低頻信號(hào)進(jìn)行寬帶激勵(lì)估計(jì)，獲得寬帶激勵(lì)信號(hào)；將所述寬帶譜包絡(luò)合成到所述寬帶激勵(lì)信號(hào)中，生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)；對(duì)所述帶寬擴(kuò)展信號(hào)進(jìn)行高通濾波處理，獲得所述帶寬擴(kuò)展高頻分量。優(yōu)選地，所述對(duì)窄帶特征矢量進(jìn)行碼本映射處理，獲得寬帶特征矢量的步驟具體包括：在預(yù)先訓(xùn)練好的窄帶碼本中查找與所述窄帶特征矢量之間誤差距離最小的窄帶碼本矢量；判斷所述誤差距離最小的窄帶碼本矢量與所述窄帶特征矢量之間誤差距離是否小于預(yù)設(shè)的誤差閾值；如果是，則將所述誤差距離最小的窄帶碼本矢量映射到預(yù)先訓(xùn)練好的寬帶碼本中，獲得寬帶碼本矢量，作為所述寬帶特征矢量；如果否，則對(duì)所述窄帶特征矢量進(jìn)行加權(quán)的碼本映射處理，獲得寬帶特征矢量。優(yōu)選地，所述對(duì)窄帶特征矢量進(jìn)行加權(quán)的碼本映射處理，獲得寬帶特征矢量的步驟具體包括：從所述窄帶碼本中獲取N+1個(gè)窄帶碼本矢量a0、a1、a2、…、aN，每個(gè)所述窄帶碼本矢量的長(zhǎng)度均為N，與所述窄帶特征矢量x=[x1，x2，…，xN]共同組成矩陣方程組：；當(dāng)所述矩陣方程組有解時(shí)，獲得所述矩陣方程組的解z1、z2、z3、……、zN；當(dāng)所述矩陣方程組無(wú)解時(shí)，從所述窄帶碼本中獲取一個(gè)新的窄帶碼本矢量，替換所述N+1個(gè)窄帶碼本矢量中的一個(gè)窄帶碼本矢量，重新組成新的矩陣方程組；根據(jù)所述矩陣方程組的解，確定加權(quán)系數(shù)：；將獲取的所述窄帶碼本矢量a0、a1、a2、…、aN映射到預(yù)先訓(xùn)練好的寬帶碼本中，獲得寬帶碼本矢量b0、b1、b2、…、bN，每個(gè)所述寬帶碼本矢量的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)；根據(jù)所述加權(quán)系數(shù)和寬帶碼本矢量，確定所述寬帶特征矢量：。優(yōu)選地，所述對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行能量估計(jì)，獲得所述高頻信號(hào)的能量值的步驟具體包括：獲取所述高頻信號(hào)中各采樣點(diǎn)的峰值；確定所述高頻信號(hào)的能量值或，其中fk為所述高頻信號(hào)中第k個(gè)采樣點(diǎn)的峰值，M為所述高頻信號(hào)中采樣點(diǎn)的總個(gè)數(shù)。本發(fā)明還提出一種語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的裝置，包括：采樣率轉(zhuǎn)換模塊，用于將接收到的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣率轉(zhuǎn)換處理；濾波模塊，用于對(duì)采樣率轉(zhuǎn)換處理后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到高頻信號(hào)和低頻信號(hào)；能量估計(jì)模塊，用于對(duì)所述高頻信號(hào)進(jìn)行能量估計(jì)，獲得所述高頻信號(hào)的能量值；判斷模塊，用于判斷所述高頻信號(hào)的能量值是否大于預(yù)設(shè)的能量閾值；如果是，則判定所述語(yǔ)音信號(hào)為寬帶語(yǔ)音信號(hào)；如果否，則判定所述語(yǔ)音信號(hào)為窄帶語(yǔ)音信號(hào)；均衡器模塊，用于當(dāng)所述判斷模塊判定所述高頻信號(hào)的能量值大于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，對(duì)所述高頻信號(hào)進(jìn)行增益或衰減調(diào)整；寬帶擴(kuò)展模塊，用于當(dāng)所述判斷模塊判定所述高頻信號(hào)的能量值小于或等于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，對(duì)所述低頻信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展，獲得帶寬擴(kuò)展高頻分量；疊加模塊，用于當(dāng)所述判斷模塊判定所述高頻信號(hào)的能量值大于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，將所述低頻信號(hào)與調(diào)整后的高頻信號(hào)疊加，輸出疊加后的語(yǔ)音信號(hào)；用于當(dāng)所述判斷模塊判定所述高頻信號(hào)的能量值小于或等于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，將所述低頻信號(hào)與帶寬擴(kuò)展高頻分量疊加，輸出疊加后的語(yǔ)音信號(hào)。優(yōu)選地，所述寬帶擴(kuò)展模塊具體包括：矢量量化單元，用于對(duì)所述低頻信號(hào)進(jìn)行線性預(yù)測(cè)編碼和線譜對(duì)計(jì)算，獲得窄帶特征矢量；碼本映射單元，用于對(duì)所述窄帶特征矢量進(jìn)行碼本映射處理，獲得寬帶特征矢量；譜包絡(luò)估計(jì)單元，對(duì)所述寬帶信號(hào)特征矢量進(jìn)行譜包絡(luò)估計(jì)，獲得寬帶譜包絡(luò)；激勵(lì)估計(jì)單元，用于對(duì)所述低頻信號(hào)進(jìn)行寬帶激勵(lì)估計(jì)，獲得寬帶激勵(lì)信號(hào)；合成單元，用于將所述寬帶譜包絡(luò)合成到所述寬帶激勵(lì)信號(hào)中，生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)；高通濾波單元，用于對(duì)所述帶寬擴(kuò)展信號(hào)進(jìn)行高通濾波處理，獲得所述帶寬擴(kuò)展高頻分量。優(yōu)選地，所述碼本映射單元具體用于：在預(yù)先訓(xùn)練好的窄帶碼本中查找與所述窄帶特征矢量之間誤差距離最小的窄帶碼本矢量；判斷所述誤差距離最小的窄帶碼本矢量與所述窄帶特征矢量之間誤差距離是否小于預(yù)設(shè)的誤差閾值；如果是，則將所述誤差距離最小的窄帶碼本矢量映射到預(yù)先訓(xùn)練好的寬帶碼本中，獲得寬帶碼本矢量，作為所述寬帶特征矢量；如果否，則對(duì)所述窄帶特征矢量進(jìn)行加權(quán)的碼本映射處理，獲得寬帶特征矢量。優(yōu)選地，所述碼本映射單元具體還用于：從所述窄帶碼本中獲取N+1個(gè)窄帶碼本矢量a0、a1、a2、…、aN，每個(gè)所述窄帶碼本矢量的長(zhǎng)度均為N，與所述窄帶特征矢量x=[x1，x2，…，xN]共同組成矩陣方程組：；當(dāng)所述矩陣方程組有解時(shí)，獲得所述矩陣方程組的解z1、z2、z3、……、zN；當(dāng)所述矩陣方程組無(wú)解時(shí)，從所述窄帶碼本中獲取一個(gè)新的窄帶碼本矢量，替換所述N+1個(gè)窄帶碼本矢量中的一個(gè)窄帶碼本矢量，重新組成新的矩陣方程組；根據(jù)所述矩陣方程組的解，確定加權(quán)系數(shù)：；將獲取的所述窄帶碼本矢量a0、a1、a2、…、aN映射到預(yù)先訓(xùn)練好的寬帶碼本中，獲得寬帶碼本矢量b0、b1、b2、…、bN，每個(gè)所述寬帶碼本矢量的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)；根據(jù)所述加權(quán)系數(shù)和寬帶碼本矢量，確定所述寬帶特征矢量：。優(yōu)選地，所述能量估計(jì)模塊具體用于：獲取所述高頻信號(hào)中各采樣點(diǎn)的峰值；確定所述高頻信號(hào)的能量值或，其中fk為所述高頻信號(hào)中第k個(gè)采樣點(diǎn)的峰值，M為所述高頻信號(hào)中采樣點(diǎn)的總個(gè)數(shù)。本發(fā)明根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)的高頻能量特征，來(lái)判斷當(dāng)前接收到的語(yǔ)音信號(hào)的帶寬范圍，根據(jù)不同類別的語(yǔ)音信號(hào)采用不同的處理方式，對(duì)窄帶語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展處理，提高輸出的語(yǔ)音質(zhì)量，對(duì)寬帶語(yǔ)音信號(hào)直接輸出，避免了對(duì)寬帶語(yǔ)音信號(hào)的錯(cuò)誤擴(kuò)展，進(jìn)一步保證了輸出的語(yǔ)音信號(hào)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了帶寬擴(kuò)展處理的自適應(yīng)調(diào)整。附圖說明圖1為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法的第一實(shí)施例的流程圖；圖2為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法的第二實(shí)施例的流程圖；圖3為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法的第三實(shí)施例的流程圖；圖4為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法的第四實(shí)施例的流程圖；圖5為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法的第五實(shí)施例的流程圖；圖6為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的裝置的第一實(shí)施例中各模塊的結(jié)構(gòu)連接圖；圖8為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的裝置的第二實(shí)施例中寬帶擴(kuò)展模塊的結(jié)構(gòu)連接圖。本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。具體實(shí)施方式應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，圖1為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法的第一實(shí)施例的流程圖。本實(shí)施例提到的語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法，包括：步驟S10，將接收到的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣率轉(zhuǎn)換處理，并經(jīng)濾波后得到高頻信號(hào)和低頻信號(hào)；本實(shí)施例中，語(yǔ)音信號(hào)按幀輸入，一幀的時(shí)間間隔在5毫秒至幾十毫秒之間，可根據(jù)采樣率和系統(tǒng)延遲要求來(lái)設(shè)定幀輸入的時(shí)間間隔。將輸入的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣率轉(zhuǎn)換，以便于后續(xù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行能量估計(jì)，通常是將其采樣率轉(zhuǎn)換為16kHz。為了對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展，可采用高通濾波器和低通濾波器，分別對(duì)采樣率轉(zhuǎn)換處理后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，獲得高頻信號(hào)和低頻信號(hào)。步驟S20，對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行能量估計(jì)，獲得高頻信號(hào)的能量值；本實(shí)施例還對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的高頻能量特性進(jìn)行分析，可采用峰值計(jì)算或均方根計(jì)算高頻信號(hào)的能量大小。根據(jù)高頻信號(hào)的能量值，判斷出語(yǔ)音信號(hào)是屬于窄帶語(yǔ)音信號(hào)還是屬于寬帶語(yǔ)音信號(hào)，只對(duì)窄帶語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展處理，對(duì)于寬帶語(yǔ)音信號(hào)則直接輸出，實(shí)現(xiàn)了帶寬擴(kuò)展處理的自適應(yīng)調(diào)整。此外，還可以分別對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行音色調(diào)整和對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展之后，再對(duì)高頻信號(hào)能量值進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果直接選擇需要與低頻信號(hào)進(jìn)行疊加的一路輸出，同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶寬擴(kuò)展處理的自適應(yīng)調(diào)整。步驟S30，當(dāng)高頻信號(hào)的能量值大于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，判定語(yǔ)音信號(hào)為寬帶語(yǔ)音信號(hào)；由于寬帶語(yǔ)音信號(hào)的高頻能量較大，當(dāng)高頻信號(hào)的能量值大于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，則說明該語(yǔ)音信號(hào)為寬帶語(yǔ)音信號(hào)，則無(wú)需進(jìn)行寬帶擴(kuò)展處理，可直接輸出優(yōu)質(zhì)的語(yǔ)音信號(hào)。步驟S40，對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行增益或衰減調(diào)整；為了進(jìn)一步提高語(yǔ)音效果，可采用均衡器對(duì)寬帶語(yǔ)音信號(hào)的高頻部分進(jìn)行音色調(diào)整，以突出高頻部分與其他頻段的對(duì)比度，達(dá)到提高音效的目的。步驟S50，將低頻信號(hào)與調(diào)整后的高頻信號(hào)疊加，輸出疊加后的語(yǔ)音信號(hào)；將低頻信號(hào)與調(diào)整后的高頻信號(hào)疊加，形成完整的寬帶語(yǔ)音信號(hào)，由于輸出的語(yǔ)音信號(hào)保留了原始輸入的寬帶語(yǔ)音信號(hào)中的高頻信號(hào)，即保留了原始輸入的寬帶語(yǔ)音信號(hào)的優(yōu)質(zhì)音效，避免了因盲目擴(kuò)展帶寬而造成語(yǔ)音信號(hào)的質(zhì)量和逼真度下降，且省略了寬帶擴(kuò)展的處理過程，提高了語(yǔ)音信號(hào)處理效率。步驟S60，當(dāng)高頻信號(hào)的能量值小于或等于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，判定語(yǔ)音信號(hào)為窄帶語(yǔ)音信號(hào)；由于窄帶語(yǔ)音信號(hào)的高頻能量較小，當(dāng)高頻信號(hào)的能量值小于或等于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，則說明該語(yǔ)音信號(hào)為窄帶語(yǔ)音信號(hào)，則可對(duì)其進(jìn)行寬帶擴(kuò)展處理，使輸出的語(yǔ)音信號(hào)為寬帶語(yǔ)音信號(hào)，提高語(yǔ)音質(zhì)量。步驟S70，對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展，獲得帶寬擴(kuò)展高頻分量；從窄帶語(yǔ)音信號(hào)的低頻部分估計(jì)丟失的高頻部分，帶寬擴(kuò)展的方法有多種，傳統(tǒng)的寬帶擴(kuò)展方法均可應(yīng)用于本實(shí)施例中，在此不作贅述。步驟S80，將低頻信號(hào)與帶寬擴(kuò)展高頻分量疊加，輸出疊加后的語(yǔ)音信號(hào)。將低頻信號(hào)與擴(kuò)展帶寬后的高頻分量疊加，合成為完整的寬帶語(yǔ)音信號(hào)，輸出的語(yǔ)音信號(hào)質(zhì)量得到了明顯提高。本實(shí)施例根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)的高頻能量特征，來(lái)判斷當(dāng)前接收到的語(yǔ)音信號(hào)的帶寬范圍，根據(jù)不同類別的語(yǔ)音信號(hào)采用不同的處理方式，對(duì)窄帶語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展處理，提高輸出的語(yǔ)音質(zhì)量，對(duì)寬帶語(yǔ)音信號(hào)直接輸出，避免了對(duì)寬帶語(yǔ)音信號(hào)的錯(cuò)誤擴(kuò)展，進(jìn)一步保證了輸出的語(yǔ)音信號(hào)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了帶寬擴(kuò)展處理的自適應(yīng)調(diào)整。如圖2所示，圖2為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法的第二實(shí)施例的流程圖。本實(shí)施例以圖1所示實(shí)施例為基礎(chǔ)，步驟S20具體包括：步驟S21，獲取高頻信號(hào)中各采樣點(diǎn)的峰值；步驟S22，確定高頻信號(hào)的能量值或，其中fk為高頻信號(hào)中第k個(gè)采樣點(diǎn)的峰值，M為高頻信號(hào)中采樣點(diǎn)的總個(gè)數(shù)。本實(shí)施例采用峰值計(jì)算方法或均方根計(jì)算方法獲得高頻信號(hào)的能量值，根據(jù)獲得的高頻能量特性，來(lái)判斷輸入的語(yǔ)音信號(hào)的帶寬范圍，并根據(jù)帶寬類型自適應(yīng)的調(diào)整疊加到低頻信號(hào)上的高頻部分的處理方式，避免在輸入的語(yǔ)音信號(hào)為寬帶語(yǔ)音信號(hào)時(shí)盲目的進(jìn)行帶寬擴(kuò)展處理而造成輸出語(yǔ)音信號(hào)的失真，確保輸出語(yǔ)音質(zhì)量。如圖3所示，圖3為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法的第三實(shí)施例的流程圖。本實(shí)施例以圖1所示實(shí)施例為基礎(chǔ)，步驟S70具體包括：步驟S71，對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行線性預(yù)測(cè)編碼和線譜對(duì)計(jì)算，獲得窄帶特征矢量；步驟S72，對(duì)窄帶特征矢量進(jìn)行碼本映射處理，獲得寬帶特征矢量；步驟S73，對(duì)寬帶信號(hào)特征矢量進(jìn)行譜包絡(luò)估計(jì)，獲得寬帶譜包絡(luò)；步驟S74，對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行寬帶激勵(lì)估計(jì)，獲得寬帶激勵(lì)信號(hào)；步驟S75，將寬帶譜包絡(luò)合成到寬帶激勵(lì)信號(hào)中，生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)；步驟S76，對(duì)帶寬擴(kuò)展信號(hào)進(jìn)行高通濾波處理，獲得帶寬擴(kuò)展高頻分量。本實(shí)施例在判定輸入的語(yǔ)音信號(hào)為窄帶語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，通過碼本來(lái)完成從窄帶語(yǔ)音信號(hào)到寬帶語(yǔ)音信號(hào)高頻分量的非線性映射，可采用傳統(tǒng)的帶寬擴(kuò)展方式進(jìn)行處理，以提高輸出語(yǔ)音質(zhì)量。碼本映射的具體實(shí)施例將在后續(xù)實(shí)施例中詳細(xì)說明。如圖4所示，圖4為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法的第四實(shí)施例的流程圖。本實(shí)施例以圖3所示實(shí)施例為基礎(chǔ)，步驟S72具體包括：步驟S721，在預(yù)先訓(xùn)練好的窄帶碼本中查找與窄帶特征矢量之間誤差距離最小的窄帶碼本矢量；步驟S722，判斷誤差距離最小的窄帶碼本矢量與窄帶特征矢量之間誤差距離是否小于預(yù)設(shè)的誤差閾值；如果是，則執(zhí)行步驟S723；如果否，則執(zhí)行步驟S724；步驟S723，將誤差距離最小的窄帶碼本矢量映射到預(yù)先訓(xùn)練好的寬帶碼本中，獲得寬帶碼本矢量，作為寬帶特征矢量；步驟S724，對(duì)窄帶特征矢量進(jìn)行加權(quán)的碼本映射處理，獲得寬帶特征矢量。本實(shí)施例考慮到加權(quán)的碼本映射處理中，加權(quán)系數(shù)的選擇是隨機(jī)的，在某些情況下，產(chǎn)生的誤差距離可能比直接選擇距離最小的碼本矢量所產(chǎn)生的誤差距離還要大，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致更大的運(yùn)算誤差，引入雜音。為了避免上述情況，本實(shí)施例預(yù)設(shè)了誤差閾值，在預(yù)先訓(xùn)練好的窄帶碼本中如果找到誤差距離小于誤差閾值的窄帶碼本矢量，則該窄帶碼本矢量即為最佳的窄帶碼本矢量，將其映射到預(yù)先訓(xùn)練好的寬帶碼本中，即可獲得所需的寬帶特征矢量。否則，采用加權(quán)的碼本映射處理方式對(duì)窄帶特征矢量進(jìn)行處理。上述方式可以有效提高獲得的寬帶特征矢量的準(zhǔn)確性，進(jìn)而改善碼本映射處理結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高輸出的語(yǔ)音質(zhì)量。如圖5所示，圖5為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的方法的第五實(shí)施例的流程圖。本實(shí)施例以圖4所示實(shí)施例為基礎(chǔ)，步驟S724具體包括：步驟S7241，從窄帶碼本中獲取N+1個(gè)窄帶碼本矢量a0、a1、a2、…、aN，每個(gè)窄帶碼本矢量的長(zhǎng)度均為N，與窄帶特征矢量x=[x1，x2，…，xN]共同組成矩陣方程組：；步驟S7242，判斷矩陣方程組是否有解；如果是，則執(zhí)行步驟S7243；如果否，則執(zhí)行步驟S7244；步驟S7243，當(dāng)矩陣方程組有解時(shí)，獲得矩陣方程組的解z1、z2、z3、……、zN；步驟S7244，當(dāng)矩陣方程組無(wú)解時(shí)，從窄帶碼本中獲取一個(gè)新的窄帶碼本矢量，替換N+1個(gè)窄帶碼本矢量中的一個(gè)窄帶碼本矢量，重新組成新的矩陣方程組，返回步驟S7242；步驟S7245，根據(jù)矩陣方程組的解，確定加權(quán)系數(shù)：；步驟S7246，將獲取的窄帶碼本矢量a0、a1、a2、…、aN映射到預(yù)先訓(xùn)練好的寬帶碼本中，獲得寬帶碼本矢量b0、b1、b2、…、bN，每個(gè)寬帶碼本矢量的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)；步驟S7247，根據(jù)加權(quán)系數(shù)和寬帶碼本矢量，確定寬帶特征矢量：。本實(shí)施例根據(jù)窄帶特征矢量和窄帶碼本矢量，獲得加權(quán)系數(shù)，該加權(quán)系數(shù)不再是隨機(jī)選擇的加權(quán)系數(shù)，在精確度上得到了大大提高，獲得的寬帶特征矢量的誤差也得到了改善，有利于獲得更加接近真實(shí)信號(hào)的寬帶譜包絡(luò)和帶寬擴(kuò)展高頻分量，進(jìn)而降低了輸出的語(yǔ)音信號(hào)的失真率，提高了語(yǔ)音信號(hào)質(zhì)量。如圖6所示，圖6為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)一并參照?qǐng)D7，圖7為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的裝置的第一實(shí)施例中各模塊的結(jié)構(gòu)連接圖。本實(shí)施例提到的語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的裝置，包括：采樣率轉(zhuǎn)換模塊10，用于將接收到的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣率轉(zhuǎn)換處理；濾波模塊20，用于對(duì)采樣率轉(zhuǎn)換處理后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到高頻信號(hào)和低頻信號(hào)；能量估計(jì)模塊30，用于對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行能量估計(jì)，獲得高頻信號(hào)的能量值；判斷模塊40，用于判斷高頻信號(hào)的能量值是否大于預(yù)設(shè)的能量閾值；如果是，則判定語(yǔ)音信號(hào)為寬帶語(yǔ)音信號(hào)；如果否，則判定語(yǔ)音信號(hào)為窄帶語(yǔ)音信號(hào)；均衡器模塊50，用于當(dāng)判斷模塊40判定高頻信號(hào)的能量值大于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行增益或衰減調(diào)整；寬帶擴(kuò)展模塊60，用于當(dāng)判斷模塊40判定高頻信號(hào)的能量值小于或等于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展，獲得帶寬擴(kuò)展高頻分量；疊加模塊70，用于當(dāng)判斷模塊40判定高頻信號(hào)的能量值大于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，將低頻信號(hào)與調(diào)整后的高頻信號(hào)疊加，輸出疊加后的語(yǔ)音信號(hào)；用于當(dāng)判斷模塊40判定高頻信號(hào)的能量值小于或等于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，將低頻信號(hào)與帶寬擴(kuò)展高頻分量疊加，輸出疊加后的語(yǔ)音信號(hào)。本實(shí)施例中，各模塊連接可參照?qǐng)D7。語(yǔ)音信號(hào)按幀輸入，一幀的時(shí)間間隔在5毫秒至幾十毫秒之間，可根據(jù)采樣率和系統(tǒng)延遲要求來(lái)設(shè)定幀輸入的時(shí)間間隔。將輸入的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣率轉(zhuǎn)換，以便于后續(xù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行能量估計(jì)，通常是將其采樣率轉(zhuǎn)換為16kHz。為了對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展，可采用高通濾波器21和低通濾波器22，分別對(duì)采樣率轉(zhuǎn)換處理后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，獲得高頻信號(hào)和低頻信號(hào)。本實(shí)施例還對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的高頻能量特性進(jìn)行分析，可采用峰值計(jì)算或均方根計(jì)算高頻信號(hào)的能量大小。根據(jù)高頻信號(hào)的能量值，判斷出語(yǔ)音信號(hào)是屬于窄帶語(yǔ)音信號(hào)還是屬于寬帶語(yǔ)音信號(hào)，只對(duì)窄帶語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展處理，對(duì)于寬帶語(yǔ)音信號(hào)則直接輸出，實(shí)現(xiàn)了帶寬擴(kuò)展處理的自適應(yīng)調(diào)整。此外，還可以分別對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行音色調(diào)整和對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展之后，再對(duì)高頻信號(hào)能量值進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果直接選擇需要與低頻信號(hào)進(jìn)行疊加的一路輸出，同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶寬擴(kuò)展處理的自適應(yīng)調(diào)整。由于寬帶語(yǔ)音信號(hào)的高頻能量較大，當(dāng)高頻信號(hào)的能量值大于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，則說明該語(yǔ)音信號(hào)為寬帶語(yǔ)音信號(hào)，則無(wú)需進(jìn)行寬帶擴(kuò)展處理，可直接輸出優(yōu)質(zhì)的語(yǔ)音信號(hào)。為了進(jìn)一步提高語(yǔ)音效果，可采用均衡器對(duì)寬帶語(yǔ)音信號(hào)的高頻部分進(jìn)行音色調(diào)整，以突出高頻部分與其他頻段的對(duì)比度，達(dá)到提高音效的目的。將低頻信號(hào)與調(diào)整后的高頻信號(hào)疊加，形成完整的寬帶語(yǔ)音信號(hào)，由于輸出的語(yǔ)音信號(hào)保留了原始輸入的寬帶語(yǔ)音信號(hào)中的高頻信號(hào)，即保留了原始輸入的寬帶語(yǔ)音信號(hào)的優(yōu)質(zhì)音效，避免了因盲目擴(kuò)展帶寬而造成語(yǔ)音信號(hào)的質(zhì)量和逼真度下降，且省略了寬帶擴(kuò)展的處理過程，提高了語(yǔ)音信號(hào)處理效率。由于窄帶語(yǔ)音信號(hào)的高頻能量較小，當(dāng)高頻信號(hào)的能量值小于或等于預(yù)設(shè)的能量閾值時(shí)，則說明該語(yǔ)音信號(hào)為窄帶語(yǔ)音信號(hào)，則可對(duì)其進(jìn)行寬帶擴(kuò)展處理，使輸出的語(yǔ)音信號(hào)為寬帶語(yǔ)音信號(hào)，提高語(yǔ)音質(zhì)量。從窄帶語(yǔ)音信號(hào)的低頻部分估計(jì)丟失的高頻部分，帶寬擴(kuò)展的方法有多種，傳統(tǒng)的寬帶擴(kuò)展方法均可應(yīng)用于本實(shí)施例中，在此不作贅述。將低頻信號(hào)與擴(kuò)展帶寬后的高頻分量疊加，合成為完整的寬帶語(yǔ)音信號(hào)，輸出的語(yǔ)音信號(hào)質(zhì)量得到了明顯提高。本實(shí)施例根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)的高頻能量特征，來(lái)判斷當(dāng)前接收到的語(yǔ)音信號(hào)的帶寬范圍，根據(jù)不同類別的語(yǔ)音信號(hào)采用不同的處理方式，對(duì)窄帶語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展處理，提高輸出的語(yǔ)音質(zhì)量，對(duì)寬帶語(yǔ)音信號(hào)直接輸出，避免了對(duì)寬帶語(yǔ)音信號(hào)的錯(cuò)誤擴(kuò)展，進(jìn)一步保證了輸出的語(yǔ)音信號(hào)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了帶寬擴(kuò)展處理的自適應(yīng)調(diào)整。本發(fā)明實(shí)施例中，能量估計(jì)模塊30具體用于：獲取高頻信號(hào)中各采樣點(diǎn)的峰值；確定高頻信號(hào)的能量值或，其中fk為高頻信號(hào)中第k個(gè)采樣點(diǎn)的峰值，M為高頻信號(hào)中采樣點(diǎn)的總個(gè)數(shù)。本實(shí)施例采用峰值計(jì)算方法或均方根計(jì)算方法獲得高頻信號(hào)的能量值，根據(jù)獲得的高頻能量特性，來(lái)判斷輸入的語(yǔ)音信號(hào)的帶寬范圍，并根據(jù)帶寬類型自適應(yīng)的調(diào)整疊加到低頻信號(hào)上的高頻部分的處理方式，避免在輸入的語(yǔ)音信號(hào)為寬帶語(yǔ)音信號(hào)時(shí)盲目的進(jìn)行帶寬擴(kuò)展處理而造成輸出語(yǔ)音信號(hào)的失真，確保輸出語(yǔ)音質(zhì)量。如圖8所示，圖8為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)一并參照?qǐng)D9，圖9為本發(fā)明語(yǔ)音信號(hào)帶寬擴(kuò)展的裝置的第二實(shí)施例中寬帶擴(kuò)展模塊的結(jié)構(gòu)連接圖。本實(shí)施例以圖6所示實(shí)施例為基礎(chǔ)，寬帶擴(kuò)展模塊60具體包括：矢量量化單元61，用于對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行線性預(yù)測(cè)編碼和線譜對(duì)計(jì)算，獲得窄帶特征矢量；碼本映射單元62，用于對(duì)窄帶特征矢量進(jìn)行碼本映射處理，獲得寬帶特征矢量；譜包絡(luò)估計(jì)單元63，對(duì)寬帶信號(hào)特征矢量進(jìn)行譜包絡(luò)估計(jì)，獲得寬帶譜包絡(luò)；激勵(lì)估計(jì)單元64，用于對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行寬帶激勵(lì)估計(jì)，獲得寬帶激勵(lì)信號(hào)；合成單元65，用于將寬帶譜包絡(luò)合成到寬帶激勵(lì)信號(hào)中，生成帶寬擴(kuò)展信號(hào)；高通濾波單元66，用于對(duì)帶寬擴(kuò)展信號(hào)進(jìn)行高通濾波處理，獲得帶寬擴(kuò)展高頻分量。本實(shí)施例在判定輸入的語(yǔ)音信號(hào)為窄帶語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，通過碼本來(lái)完成從窄帶語(yǔ)音信號(hào)到寬帶語(yǔ)音信號(hào)高頻分量的非線性映射，可采用傳統(tǒng)的帶寬擴(kuò)展方式進(jìn)行處理，以提高輸出語(yǔ)音質(zhì)量。碼本映射的具體實(shí)施例將在后續(xù)實(shí)施例中詳細(xì)說明。本發(fā)明實(shí)施例中，碼本映射單元62具體用于：在預(yù)先訓(xùn)練好的窄帶碼本中查找與窄帶特征矢量之間誤差距離最小的窄帶碼本矢量；判斷誤差距離最小的窄帶碼本矢量與窄帶特征矢量之間誤差距離是否小于預(yù)設(shè)的誤差閾值；如果是，則將誤差距離最小的窄帶碼本矢量映射到預(yù)先訓(xùn)練好的寬帶碼本中，獲得寬帶碼本矢量，作為寬帶特征矢量；如果否，則對(duì)窄帶特征矢量進(jìn)行加權(quán)的碼本映射處理，獲得寬帶特征矢量。本實(shí)施例考慮到加權(quán)的碼本映射處理中，加權(quán)系數(shù)的選擇是隨機(jī)的，在某些情況下，產(chǎn)生的誤差距離可能比直接選擇距離最小的碼本矢量所產(chǎn)生的誤差距離還要大，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致更大的運(yùn)算誤差，引入雜音。為了避免上述情況，本實(shí)施例預(yù)設(shè)了誤差閾值，在預(yù)先訓(xùn)練好的窄帶碼本中如果找到誤差距離小于誤差閾值的窄帶碼本矢量，則該窄帶碼本矢量即為最佳的窄帶碼本矢量，將其映射到預(yù)先訓(xùn)練好的寬帶碼本中，即可獲得所需的寬帶特征矢量。否則，采用加權(quán)的碼本映射處理方式對(duì)窄帶特征矢量進(jìn)行處理。上述方式可以有效提高獲得的寬帶特征矢量的準(zhǔn)確性，進(jìn)而改善碼本映射處理結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高輸出的語(yǔ)音質(zhì)量。本發(fā)明實(shí)施例中，碼本映射單元62具體還用于：從窄帶碼本中獲取N+1個(gè)窄帶碼本矢量a0、a1、a2、…、aN，每個(gè)窄帶碼本矢量的長(zhǎng)度均為N，與窄帶特征矢量x=[x1，x2，…，xN]共同組成矩陣方程組：；當(dāng)矩陣方程組有解時(shí)，獲得矩陣方程組的解z1、z2、z3、……、zN；當(dāng)矩陣方程組無(wú)解時(shí)，從窄帶碼本中獲取一個(gè)新的窄帶碼本矢量，替換N+1個(gè)窄帶碼本矢量中的一個(gè)窄帶碼本矢量，重新組成新的矩陣方程組；根據(jù)矩陣方程組的解，確定加權(quán)系數(shù)：；將獲取的窄帶碼本矢量a0、a1、a2、…、aN映射到預(yù)先訓(xùn)練好的寬帶碼本中，獲得寬帶碼本矢量b0、b1、b2、…、bN，每個(gè)寬帶碼本矢量的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)；根據(jù)加權(quán)系數(shù)和寬帶碼本矢量，確定寬帶特征矢量：。本實(shí)施例根據(jù)窄帶特征矢量和窄帶碼本矢量，獲得加權(quán)系數(shù)，該加權(quán)系數(shù)不再是隨機(jī)選擇的加權(quán)系數(shù)，在精確度上得到了大大提高，獲得的寬帶特征矢量的誤差也得到了改善，有利于獲得更加接近真實(shí)信號(hào)的寬帶譜包絡(luò)和帶寬擴(kuò)展高頻分量，進(jìn)而降低了輸出的語(yǔ)音信號(hào)的失真率，提高了語(yǔ)音信號(hào)質(zhì)量。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。