一種噪聲信號(hào)的處理和生成方法、編解碼器和編解碼系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及音頻信號(hào)處理領(lǐng)域，特別涉及一種噪聲信號(hào)的處理和生成方法、編解 碼器和編解碼系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 語音通信中只有大約40%的時(shí)間是包含語音的，其它時(shí)間都是靜音或背景 噪聲下統(tǒng)稱為背景噪聲)。為了節(jié)省背景噪聲的傳輸帶寬，非連續(xù)傳輸系統(tǒng)（DTX， DiscontinuousTransmission)和舒適噪聲生成（CNG,ComfortNoiseGeneration)技術(shù)應(yīng) 運(yùn)而生。
[0003]DTX是指編碼器按照某種策略在背景噪聲期間間歇的編碼和發(fā)送音頻信號(hào)，而不 是連續(xù)的對(duì)每一峽音頻信號(hào)都進(jìn)行編碼和發(fā)送。該種被間歇的編碼和發(fā)送的峽，一般稱做 靜音插入描述幀（SID,SilenceInse;rtionDescriptor)。SID巾貞中通常都包含了背景噪聲 的一些特征參數(shù)，如能量參數(shù)，譜參數(shù)等。在解碼端，解碼器可W根據(jù)解碼SID峽得到的背 景噪聲參數(shù)，生成連續(xù)的背景噪聲重建信號(hào)，在DTX期間解碼端生成連續(xù)背景噪聲的方法 就稱作舒適噪聲生成（CNG，ConrfodNoiseGeneration)。CNG的目的并不是如實(shí)的重建出 編碼端的背景噪聲信號(hào)，因?yàn)榉沁B續(xù)的編碼和傳輸背景噪聲信號(hào)已經(jīng)丟失了大量的時(shí)域背 景噪聲信息。CNG的目的是在解碼端能夠生成滿足用戶主觀聽覺感受要求的背景噪聲，從而 降低用戶的不適感。
[0004] 現(xiàn)有的CNG技術(shù)一般都是采用基于線性預(yù)測的方法，即通過在解碼端用隨機(jī)噪聲 激勵(lì)去激勵(lì)合成濾波器的方法來得到舒適噪聲的。該樣的方法雖然能得到背景噪聲，但用 戶對(duì)生成的舒適噪聲的主觀聽覺感受較原始背景噪聲有一定的差別。在由連續(xù)編碼峽向CN (ConrfodNoise)峽過渡時(shí)，該種用戶主觀感受上的差別可能會(huì)引起用戶主觀上的不適。
[0005]第H代合作伙伴計(jì)劃（3GPP, ：3ndGenerationPartnershipProject)的寬帶自 適應(yīng)多速率編碼（AMR-WB,AdaptiveMulti-rateWideband)標(biāo)準(zhǔn)中具體規(guī)定了CNG的使 用方法，AMR-WB的CNG技術(shù)也是基于線性預(yù)測。在AMR-WB標(biāo)準(zhǔn)中，SID編碼峽中包括對(duì)量 化的背景噪聲信號(hào)的能量系數(shù)和量化的線性預(yù)測系數(shù)，其中背景噪聲能量系數(shù)是背景噪 聲的對(duì)數(shù)能量系數(shù)，量化的線性預(yù)測系數(shù)W量化的導(dǎo)抗譜頻率（ISF，ImmittanceSpectral 化equencies)系數(shù)體現(xiàn)。在解碼端，根據(jù)SID峽中包含的能量系數(shù)信息和線性預(yù)測系數(shù)信 息，估計(jì)出當(dāng)前背景噪聲的能量和線性預(yù)測系數(shù)。利用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器生成一個(gè)隨機(jī)噪聲序 列，做為生成舒適噪聲的激勵(lì)信號(hào)。根據(jù)估計(jì)出的當(dāng)前背景噪聲的能量，調(diào)整隨機(jī)噪聲序列 的增益，使得隨機(jī)噪聲序列的能量與估計(jì)出的當(dāng)前背景噪聲的能量一致。使用經(jīng)增益調(diào)整 后的隨機(jī)序列激勵(lì)激勵(lì)合成濾波器，其中合成濾波器的系數(shù)即為估計(jì)出的當(dāng)前背景噪聲的 線性預(yù)測系數(shù)。合成濾波器的輸出即為生成的舒適噪聲。
[0006] 采用由隨機(jī)噪聲序列做為激勵(lì)信號(hào)生成的舒適噪聲的方法，雖然能得到較為舒適 的噪聲，且也能大致恢復(fù)出原始背景噪聲的頻譜包絡(luò)，但也導(dǎo)致原有背景噪聲的頻譜細(xì)節(jié) 丟失了，使得生成的舒適噪聲的主觀聽覺感受與原始背景噪聲相比仍然有一定的差別。該 種差別在由連續(xù)編碼的語音段過渡到舒適噪聲段時(shí)，可能會(huì)引起用戶聽覺主觀上的不適。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒與此，為解決上述問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種舒適噪聲生成的方法、裝 置和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的噪聲處理、生成方法、編解碼器和編解碼系統(tǒng)，能夠更多的 恢復(fù)出原始背景噪聲信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)，從而能夠使舒適噪聲的用戶主觀聽覺感受更接近原 始背景噪聲，減輕由連續(xù)傳輸過渡到非連續(xù)傳輸時(shí)的"切換感"，提高了用戶的主觀感受質(zhì) 量。
[0008] 本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提供了基于線性預(yù)測的噪聲信號(hào)處理方法，所述方法包 括：
[0009] 獲取噪聲信號(hào)，根據(jù)所述噪聲信號(hào)得到線性預(yù)測系數(shù)；
[0010] 根據(jù)所述線性預(yù)測系數(shù)對(duì)所述噪聲信號(hào)進(jìn)行濾波，得到線性預(yù)測殘差信號(hào)；
[0011] 根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)得到所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)；
[0012] 對(duì)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)進(jìn)行編碼。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的噪聲處理方法，能夠更多的恢復(fù)出原始背景噪聲信號(hào)的頻譜 細(xì)節(jié)，從而能夠使舒適噪聲的用戶主觀聽覺感受更接近原始背景噪聲，提高了用戶的主觀 感受質(zhì)量。
[0014] 結(jié)合本發(fā)明第一方面實(shí)施例的本發(fā)明第一方面實(shí)施例第一種可能實(shí)現(xiàn)的方式中， 在根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)得到所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)之后，所述方法還包 括：
[0015] 根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)得到所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜細(xì) 節(jié)；
[0016] 相應(yīng)的，所述對(duì)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)進(jìn)行編碼具體包括：
[0017] 對(duì)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)進(jìn)行編碼。
[0018] 結(jié)合本發(fā)明第一方面實(shí)施例第一種可能實(shí)現(xiàn)的方式的本發(fā)明第一方面實(shí)施例第 二種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，在所述得到線性預(yù)測殘差信號(hào)之后，所述方法還包括：
[0019] 根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)得到所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的能量；
[0020] 相應(yīng)的，所述對(duì)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)進(jìn)行編碼，具體包括：
[0021] 對(duì)所述線性預(yù)測系數(shù)、所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的能量、所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的 頻譜細(xì)節(jié)進(jìn)行編碼。
[0022] 結(jié)合本發(fā)明第一方面實(shí)施例第二種可能實(shí)現(xiàn)的方式的本發(fā)明第一方面實(shí)施例第 H種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，所述根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)得到所述線性預(yù)測殘 差信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)具體為：
[0023] 根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的能量得到隨機(jī)噪聲激勵(lì)信號(hào)；
[0024] 將所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)和所述隨機(jī)噪聲激勵(lì)信號(hào)的頻譜包絡(luò)之間 的差作為所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)。
[0025] 結(jié)合本發(fā)明第一方面實(shí)施例第一種可能實(shí)現(xiàn)的方式和本發(fā)明第一方面實(shí)施例第 二種可能實(shí)現(xiàn)的方式的本發(fā)明第一方面實(shí)施例第四種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，所述根據(jù)所述線 性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)得到所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)，具體包括：
[0026]根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)得到第一帶寬的頻譜包絡(luò)，其中，所述第 一帶寬在所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的帶寬范圍內(nèi)；
[0027] 根據(jù)所述第一帶寬的頻譜包絡(luò)得到所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)。
[0028] 結(jié)合本發(fā)明第一方面實(shí)施例第四種可能實(shí)現(xiàn)的方式的本發(fā)明第一方面實(shí)施例第 五種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，所述根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的帶寬得到第一帶寬的頻譜包 絡(luò)，具體包括：
[0029]計(jì)算所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)性，將所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的第一部分 的頻譜作為第一帶寬的頻譜包絡(luò)，其中所述第一部分的頻譜的結(jié)構(gòu)性大于所述線性預(yù)測殘 差信號(hào)中除第一部分之外的其它部分的頻譜的結(jié)構(gòu)性。
[0030] 結(jié)合本發(fā)明第一方面實(shí)施例第五種可能實(shí)現(xiàn)的方式的本發(fā)明第一方面實(shí)施例第 六種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，根據(jù)下列之一的方式計(jì)算所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)性：
[0031] 根據(jù)所述噪聲信號(hào)的頻譜包絡(luò)計(jì)算所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)性；和
[0032]根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)計(jì)算所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu) 性。
[0033] 結(jié)合本發(fā)明第一方面實(shí)施例第一種可能實(shí)現(xiàn)的方式的本發(fā)明第一方面實(shí)施例第 走種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，在所述根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)得到所述線性預(yù)測 殘差信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)之后，所述方法還包括：
[0034] 根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)計(jì)算所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu) 性，根據(jù)所述頻譜結(jié)構(gòu)性得到所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的第二帶寬的頻譜細(xì)節(jié)，其中，所述第 二帶寬在所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的帶寬范圍內(nèi)，所述第二帶寬的頻譜結(jié)構(gòu)性大于所述線性 預(yù)測殘差信號(hào)中除第二帶寬之外的其它帶寬的頻譜結(jié)構(gòu)性；
[0035] 相應(yīng)的，所述對(duì)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)進(jìn)行編碼具體包括：
[0036] 對(duì)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的所述第二帶寬的頻譜細(xì)節(jié)進(jìn)行編碼。
[0037] 本發(fā)明第二方面的實(shí)施例提供了一種基于線性預(yù)測的舒適噪聲信號(hào)的生成方法， 所述方法包括：
[0038] 接收碼流，解碼所述碼流得到頻譜細(xì)節(jié)和線性預(yù)測系數(shù)，所述頻譜細(xì)節(jié)表示線性 預(yù)測激勵(lì)信號(hào)的頻譜包絡(luò)；
[0039] 根據(jù)所述頻譜細(xì)節(jié)得到所述線性預(yù)測激勵(lì)信號(hào)；
[0040] 根據(jù)所述線性預(yù)測系數(shù)和所述線性預(yù)測激勵(lì)信號(hào)，得到舒適噪聲信號(hào)。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的噪聲生成方法，能夠更多的恢復(fù)出原始背景噪聲信號(hào)的頻譜 細(xì)節(jié)，從而能夠使舒適噪聲的用戶主觀聽覺感受更接近原始背景噪聲，提高了用戶的主觀 感受質(zhì)量。
[0042] 結(jié)合本發(fā)明第二方面實(shí)施例的本發(fā)明第二方面實(shí)施例第一種可能實(shí)現(xiàn)的方式中， 所述頻譜細(xì)節(jié)為所述線性預(yù)測激勵(lì)信號(hào)的頻譜包絡(luò)。
[0043] 結(jié)合本發(fā)明第二方面實(shí)施例第一種可能實(shí)現(xiàn)的方式的本發(fā)明第二方面實(shí)施例第 二種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，所述碼流包括線性預(yù)測激勵(lì)能量，在所述根據(jù)所述線性預(yù)測系數(shù) 和所述線性預(yù)測激勵(lì)信號(hào)，得到舒適噪聲信號(hào)之前，所述方法還包括：
[0044] 根據(jù)所述線性預(yù)測激勵(lì)能量得到第一噪聲激勵(lì)信號(hào)，其中，所述第一噪聲激勵(lì)信 號(hào)的能量等于所述線性預(yù)測激勵(lì)能量；
[0045] 根據(jù)所述第一噪聲激勵(lì)信號(hào)和所述頻譜包絡(luò)得到第二噪聲激勵(lì)信號(hào)；
[0046] 相應(yīng)的，所述根據(jù)所述線性預(yù)測系數(shù)和所述線性預(yù)測激勵(lì)信號(hào)，得到舒適噪聲信 號(hào)，具體包括：
[0047] 根據(jù)所述線性預(yù)測系數(shù)和所述第二噪聲激勵(lì)信號(hào)，得到所述舒適噪聲信號(hào)。
[0048] 結(jié)合本發(fā)明第二方面實(shí)施例的本發(fā)明第二方面實(shí)施例第H種可能實(shí)現(xiàn)的方式中， 所述碼流包括線性預(yù)測激勵(lì)能量，在所述根據(jù)所述線性預(yù)測系數(shù)和所述線性預(yù)測激勵(lì)信 號(hào)，得到舒適噪聲信號(hào)之前，所述方法還包括：
[0049] 根據(jù)所述線性預(yù)測激勵(lì)能量得到第一噪聲激勵(lì)信號(hào)，其中，所述第一噪聲激勵(lì)信 號(hào)的能量等于所述線性預(yù)測激勵(lì)能量；
[0050] 根據(jù)所述第一噪聲激勵(lì)信號(hào)和所述線性預(yù)測激勵(lì)信號(hào)得到第二噪聲激勵(lì)信號(hào)；
[0051] 相應(yīng)的，所述根據(jù)所述線性預(yù)測系數(shù)和所述線性預(yù)測激勵(lì)信號(hào)，得到舒適噪聲信 號(hào)，具體包括：
[0052] 根據(jù)所述線性預(yù)測系數(shù)和所述第二噪聲激勵(lì)信號(hào)，得到所述舒適噪聲信號(hào)。
[0053] 本發(fā)明第H方面的實(shí)施例提供了一種編碼器，所述編碼器包括：
[0054] 獲取模塊，用于獲取噪聲信號(hào)，根據(jù)所述噪聲信號(hào)得到線性預(yù)測系數(shù)；
[0055] 濾波器，用于根據(jù)所述獲取模塊得到的所述線性預(yù)測系數(shù)對(duì)所述噪聲信號(hào)進(jìn)行濾 波，得到線性預(yù)測殘差信號(hào)；
[0056] 頻譜包絡(luò)生成模塊，用于根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)得到所述線性預(yù)測殘差信號(hào) 的頻譜包絡(luò)；
[0057] 編碼模塊，用于對(duì)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜頻譜進(jìn)行編碼。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的編碼器，能夠更多的恢復(fù)出原始背景噪聲信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)， 從而能夠使舒適噪聲的用戶主觀聽覺感受更接近原始背景噪聲，提高了用戶的主觀感受質(zhì) 量。
[0059] 結(jié)合本發(fā)明第H方面實(shí)施例的本發(fā)明第H方面實(shí)施例第一種可能實(shí)現(xiàn)的方式中， 所述編碼器還包括：
[0060] 頻譜細(xì)節(jié)生成模塊，用于根據(jù)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜包絡(luò)得到所述線性預(yù) 測殘差信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)；
[0061] 相應(yīng)的，所述編碼模塊具體用于對(duì)所述線性預(yù)測殘差信號(hào)的頻譜細(xì)節(jié)進(jìn)行編碼。
[0062] 結(jié)合本發(fā)明第H方面實(shí)施例第一種可能實(shí)現(xiàn)的方式的本發(fā)明第H方面實(shí)施例第 二種可能實(shí)現(xiàn)的