專利名稱：：信號處理方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種信號處理方法及其裝置。
背景技術(shù)：
：在信號處理領(lǐng)域，語音、音頻信號的處理一般要經(jīng)過濾波或?qū)r域信號加窗，后進(jìn)行時頻變換，變換到頻域進(jìn)行處理，以便于進(jìn)行編碼或傳輸。其中，音頻的變換域聽覺模型主要考慮兩個因素，一個是聽覺門限閥值，另一個是頻域遮蔽效應(yīng)，使用聽覺門限閥值的目的是使得各個頻點(diǎn)的量化誤差低于聽覺門限閥值，避免被聽到，這一點(diǎn)比較容易實(shí)現(xiàn)，既可以在頻域通過調(diào)整各個頻點(diǎn)的量化步長來完成，也可以在時域用FIR濾波器加權(quán)使得頻域聽覺門限閥值變平坦，而在頻域均勻量化來實(shí)現(xiàn)。頻域遮蔽效應(yīng)隨著信號頻域幅值的波動而變化，只有高過遮蔽曲線的部分才被量化，也就是說量化噪聲稍稍低于遮蔽曲線即可，但計算頻域各個頻率點(diǎn)間的相互遮蔽效應(yīng)是比較繁瑣的事情，具有很高的處理復(fù)雜度。變換域處理過程中，頻域系數(shù)量化編碼如果采用相同的信噪比，則所有量化系數(shù)的具有相同的量化有效位數(shù)；如果要采用規(guī)則的量化處理，首先要解決大問題是變換域系數(shù)的分布范圍問題，然后才考慮尋找一個有效的量化方法，這是因?yàn)閷Ψ植急容^集中的數(shù)據(jù)比較容易找到容易的量化方法，如果數(shù)據(jù)分布范圍比較大，也就意味著分布規(guī)律復(fù)雜并難以簡化處理。如果頻域信號有較大的分布范圍，頻譜的量化、編碼有一定難度。如果能有效壓縮頻域信號的有效范圍就可以大大提高后繼編碼環(huán)節(jié)的效率。現(xiàn)有技術(shù)提出采用頻譜平坦化的方法有效壓縮頻域信號的有效范圍，比如在活動圖像專家組(MPEG4,MotionPictureExlpertsGroup4)的T/F編碼工具中包含了兩個標(biāo)準(zhǔn)一個是高級語音頻編碼(AAC，AdvanceAudioCoding),另一個是變換域加權(quán)交織矢量量化(TwinVQ，Transform-domainWeightedInterleaveVectorQuantization)。其中TwinVQ標(biāo)準(zhǔn)主要是采用平坦化變換系數(shù)的方法壓縮頻域信號，提升低碼率音頻信號的編碼效果。TwinVQ由三個主要技術(shù)構(gòu)成l)利用線性預(yù)測編碼(LPC，LinearPredictiveCoding)系數(shù)來對改進(jìn)型離散余弦變換(MDCT)變換系數(shù)做平坦化，2)利用幀間向后預(yù)測的來對MDCT系數(shù)做平坦化，3)加;f又交織矢量量化。TwinVQ的MDCT變換系數(shù)平坦化包含兩個環(huán)節(jié)，一個是變換域MDCT系數(shù)除以LPC的頻域系數(shù)，得到預(yù)測頻域殘差，另一個環(huán)節(jié)是計算出各個臨界頻帶的平均功率，作為臨界頻帶包絡(luò)，各個臨界頻帶中的多個系數(shù)除以其平均功率，使其進(jìn)一步變平坦。圖l是TwinVQ的具體處理流程框圖，包括步驟101、LPC分析計算輸入信號數(shù)據(jù)的自相關(guān)系數(shù)，按列文-杜賓算法計算出濾波器系數(shù)；102、LPC系數(shù)到(LSP)系數(shù)的轉(zhuǎn)換；103、LSP系數(shù)矢量量化；104、量化LSP系數(shù)到LPC系數(shù)轉(zhuǎn)化，然后計算出LPC的頻域值；105、對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行MDCT變換106、臨界頻帶比例因子計算；107、臨界頻帶封包(比例因子)量化；108、能量歸一化。以上方法是在頻域?qū)σ纛l進(jìn)行平坦化的處理，但存在以下技術(shù)問題(1)在頻域用線性預(yù)測編碼系數(shù)來實(shí)現(xiàn)頻域系數(shù)的平坦化，逐幀頻域處理，會造成信號特征幀間切換時刻的不連續(xù)；(2)用臨界頻帶平均功率做平坦化處理，要計算大量的除法，簡單地用臨界頻帶作分組劃分的依據(jù)，沒有考慮利用實(shí)際頻諶的平坦、差異特征，平坦化效果很難做到很理想。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供一種提高信號平坦化水平同時較為簡單的信號處理方法。本發(fā)明還提供一種提高信號平坦化水平同時較為簡單的信號處理裝置。一種信號處理方法，包括對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析，得到預(yù)測的殘差信號；對所述殘差信號的頻鐠幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行開方處理；記錄所述開方處理用到的參數(shù)，并對開方后的頻譜幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理、常量或矢量量化。一種信號處理裝置，包括線性預(yù)測分析單元，對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析，得到預(yù)測的殘差信號；開方處理單元，對所述殘差信號的頻譜幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行開方處理；量化單元，記錄所述開方處理用到的參數(shù)，并對開方后的頻語幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理、常量或矢量量化。上述信號處理方法相對于現(xiàn)有技術(shù)在頻域進(jìn)行線性預(yù)測分析而導(dǎo)致的計算量大并且數(shù)據(jù)幀切換時刻的不連續(xù)問題，由于采用在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析的方式進(jìn)行信號濾波及其他處理，信號是連續(xù)通過，不需先變換到頻域而進(jìn)行的計算；同時，進(jìn)行線性預(yù)測分析相當(dāng)于提取頻域信號的包絡(luò)特征，并消除其影響，可以對信號初步平坦化；又，采用對殘差信號的頻譜幅度進(jìn)行開方處理，通過對頻語差異比值開方處理縮小語線的差異范圍，可以最大程度實(shí)現(xiàn)平坦化，又由于在量化過程中保留開方信息，平坦化后的數(shù)據(jù)可以很容易地恢復(fù)出來；同時相對于現(xiàn)有技術(shù)用臨界頻帶平均功率做平坦化處理從而要計算大量的除法，本實(shí)施方式所有的頻譜平坦化處理都在對數(shù)域處理，許多復(fù)雜的計算得以簡化，解決了算法計算復(fù)雜度問題，信號處理效率大大提高；開方的處理方法非常利于后續(xù)的編碼和處理，提高解碼品質(zhì)。上述信號處理裝置由于采用線性預(yù)測分析單元對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析，因此在預(yù)測分析時信號是連續(xù)的；同時，進(jìn)行線性預(yù)測分析相當(dāng)于提取頻域信號的包絡(luò)特征，并消除其影響，可以對信號初步平坦化；由于采用開方處理單元對所述殘差信號的頻點(diǎn)幅度進(jìn)行開方處理，通過對頻譜差異比值開方處理縮小譜線的差異范圍，可以最大程度實(shí)現(xiàn)平坦化，又由于在量化過程中保留開方參數(shù)，平坦化后的數(shù)據(jù)可以很容易地恢復(fù)出來；許多復(fù)雜的計算得以簡化，解決了算法計算復(fù)雜度問題，信號處理效率大大提高；利于后續(xù)的編碼和處理，提高解碼品質(zhì)。圖l是現(xiàn)有技術(shù)信號平坦化方法的流程圖；圖2是本發(fā)明信號處理方法實(shí)施方式的流程圖3是圖2流程中按低頻段、高頻段分別進(jìn)行線性預(yù)測得到的頻率包絡(luò)圖4是圖2流程中對低頻段進(jìn)行線性預(yù)測得到的譜包絡(luò)圖；圖5是圖2流程中對低頻段頻鐠進(jìn)行處理得到的參考曲線圖；圖6是對圖5中參考曲線圖進(jìn)行分組的示意圖；圖7是對圖6中參考曲線第二分組的平坦化處理效果圖；圖8是對圖6中參考曲線第二分組的帶開方次數(shù)的平坦化處理效果圖；圖9是本發(fā)明信號處理裝置實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析，得到預(yù)測的殘差信號，并對所述殘差信號的頻譜幅度或頻謙幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行開方處理，平坦化頻譜。其中的時域線性預(yù)測相當(dāng)于提取頻域信號的包絡(luò)特征，并消除其影響，其直觀處理效果是經(jīng)過時域線性預(yù)測后信號的頻傳形狀比處理前平坦多了，如果能做到頻域頻鐠形狀完全平坦化，則此時信號的信息量降到最低，信號的所有信息就包含在使信號頻譜平坦的過程中，如果能把這些處理過程所含信息提取并表示，則信號就肯M艮好地被編碼?；谶@種準(zhǔn)則，本發(fā)明出發(fā)點(diǎn)在于使頻域信號的平坦化上，通過對頻語差異比值開方處理縮小譜線的差異范圍，又保留差異信息，可以很容易地恢復(fù)出來。進(jìn)一步，按信號譜線實(shí)際的范圍對其進(jìn)行若干次開方，可以把開方后的譜線值控制在一個較小的范圍，只要合理控制開n次方的值的量化精度或者說有效量化位數(shù)，就能保證按一定的信噪比恢復(fù)原來的信號值。本發(fā)明提供一種信號處理方法基本實(shí)施方式，所述信號處理方法包括對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析，得到預(yù)測的殘差信號；對所述殘差信號的頻謙幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行開方處理；記錄所述開方處理用到的參數(shù)，并對開方后的頻語幅度或頻語幅度差異凄t據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理、常量或矢量量化。以上，相對于現(xiàn)有技術(shù)在頻域進(jìn)行線性預(yù)測分析而導(dǎo)致的計算量大并且數(shù)據(jù)幀切換時刻的不連續(xù)問題，由于采用在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析的方式進(jìn)行信號濾波及其他處理，信號是連續(xù)通過，不需先變換到頻域而進(jìn)行的計算；同時，進(jìn)行線性預(yù)測分析相當(dāng)于提取頻域信號的包絡(luò)特征，并消除其影響，可以對信號初步平坦化；又同時，采用對殘差信號的頻語幅度進(jìn)行開方處理，通過對頻譜差異比值開方處理縮小語線的差異范圍，可以最大程度實(shí)現(xiàn)平坦化，又由于在量化過程中保留開方信息，平坦化后的數(shù)據(jù)可以很容易地恢復(fù)出來；同時相對于現(xiàn)有技術(shù)用臨界頻帶平均功率做平坦化處理從而要計算大量的除法，本實(shí)施方式所有的頻譜平坦化處理都在對數(shù)域處理，許多復(fù)雜的計算得以簡化，解決了算法計算復(fù)雜度問題，信號處理效率大大提高；開方的處理方法非常利于后續(xù)的編碼和處理，提高解碼品質(zhì)。本發(fā)明還提供一種信號處理裝置基本實(shí)施方式，所述信號雄理裝置包括線性預(yù)測分析單元，對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析，得到預(yù)測的殘差信號；開方處理單元，對所述殘差信號的頻謙幅度或頻謙幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行開方處理；量化單元，記錄所述開方處理用到的參數(shù)，并對開方后的頻譜幅度或頻鐠幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理、常量或矢量量化。由于采用線性預(yù)測分析單元對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析，因此在預(yù)測分析時信號是連續(xù)的；同時，進(jìn)行線性預(yù)測分析相當(dāng)于提取頻域信號的包絡(luò)特征，并消除其影響，可以對信號初步平坦化；由于采用開方處理單元對所述殘差信號的頻點(diǎn)幅度進(jìn)行開方處理，通過對頻譜差異比值開方處理縮小譜線的差異范圍，可以最大程度實(shí)現(xiàn)平坦化，又由于在量化過程中保留開方參數(shù)，平坦化后的數(shù)據(jù)可以很容易地恢復(fù)出來；許多復(fù)雜的計算得以簡化，解決了算法計算復(fù)雜度問題，信號處理效率大大提高；利于后續(xù)的編碼和處理，提高解碼品質(zhì)。以下結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明信號處理方法具體實(shí)施方式由兩部分組成一部分是線性預(yù)測分析，先對信號在時域進(jìn)4于LPC分析，得到預(yù)測殘差信號；另一部分，也就是后續(xù)步驟對殘差信號的頻譜幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)開n次方處理，對開方后的頻語幅度數(shù)或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理、規(guī)則的常量或矢量量化。具體步驟如下步驟201、每256、512或1024點(diǎn)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)為一幀，逐幀進(jìn)行處理；對輸入的音頻信號取樣，取樣方式可以是每256、512或1024點(diǎn)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)為一幀，形成多個數(shù)據(jù)幀，逐幀進(jìn)行處理。步驟202、首先對每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行時域線性預(yù)測分析，得到線性預(yù)測傳遞函數(shù)H(Z),用H(Z)對每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析濾波，得到預(yù)測殘差信號e(n);這里是對每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行得到線性預(yù)測分析得到傳遞函數(shù)，使用該函數(shù)對每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析濾波，得到預(yù)測殘差信號。步驟203、對預(yù)測殘差信號e(n)做快速傅立葉變換(FFT)變換，計算所有頻點(diǎn)的幅值A(chǔ)(n);步驟204、對所有殘差信號的頻點(diǎn)的幅值A(chǔ)(n)求對數(shù)，得到預(yù)測殘差信號頻語包絡(luò)的對數(shù)表示Alg(n);這里，可以先按低頻段、高頻段分別進(jìn)行線性預(yù)測得到頻率包絡(luò)圖。參閱圖2,可以看出頻譜包絡(luò)逼近效果在低頻段Fs/4附近明顯比較差。對用高通、低通濾波器分離后的低頻、高頻信號分別做預(yù)測分析濾波。以低頻段為例進(jìn)行介紹，圖3顯示了對低頻段的一幀進(jìn)行分析濾波的效果。步驟205、求出包括所有頻點(diǎn)幅值的整個頻謙的參考曲線；對低頻段頻譜進(jìn)行預(yù)處理首先統(tǒng)計出頻鐠的所有峰值點(diǎn)，并找出其中的最大值及其位置，最大值的位置作為進(jìn)行對數(shù)域線性補(bǔ)償?shù)钠鹗键c(diǎn)，起始點(diǎn)之前以此最大值為水平參考線，從起始點(diǎn)到低頻截止點(diǎn)的所有峰值點(diǎn)計算出其衰減斜線，所有頻語位于此斜線之下，衰減斜線盡可能接近頻語峰值點(diǎn)，水平參考線和衰減斜線組成低頻段頻謙的參考線，效果可參閱圖4。步驟206、頻語分組劃分，對每個分組進(jìn)行以下的處理；頻諳分組目的是把平坦度相似的頻譜組合在一起，用相同或相近的參數(shù)進(jìn)行平坦化處理。頻譜分組方法可遵循不同的原則實(shí)現(xiàn)不同的劃分方式，下面給出兩種分組方式1、頻譜的分組劃分考慮以2的冪次方個相鄰系數(shù)為一組，并從左到右進(jìn)行，每個組的大小單獨(dú)確定；2、以局部峰值頻諳為中心進(jìn)行分組，相鄰兩個分組以中間峰谷頻鐠進(jìn)行劃分。確定組大小主要考慮兩個因素，一個是幅度相對平坦的相鄰語系數(shù)的寬度，一般平坦面越寬則分布在本區(qū)域的分組就越大，另一個因素是碼率的限制，整幀編碼位數(shù)越少則分組尺寸越大。圖5是一個分組示意圖。這里進(jìn)一步提供最佳分組的優(yōu)化方法(i)首先按最小分組尺寸劃分出所有分組；(2)計算出所有相鄰分組的聯(lián)合均方差值；(3)找出最小的聯(lián)合均方差值，如果這兩個分組的尺寸之和小于最大分組尺寸，則合并這兩個分組，否則查找次小的聯(lián)合均方差值是否符合合并的尺寸限制條件，如果沒有任何相鄰分組符合合并調(diào)件，則結(jié)束分組合并處理，如果有分組合并處理，則轉(zhuǎn)到第二步重新開始下一輪分組合并；(4)考慮編碼速率限制，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)門限值合并較小的分組到相鄰分組。步驟207、找出分組內(nèi)最大謙值MaxAlg，計算出所有頻語與最大值處參考線值RefAlg或頻謙與最大傳值MaxAlg之間的差值DiffAlg,根據(jù)最大值與參考線的距離對差值進(jìn)行調(diào)整；對每個分組都要進(jìn);f亍頻-潛平坦化處理，下面以分組2為例介紹平坦化處理過程(l)找出分組中最大頻語值，編碼最大頻鐠值與參考線的差值；(2)計算出所有頻譜與最大頻譜處參考值的對數(shù)域(可以采用以2為底的對數(shù)計算)差值；(3)最大頻譜幅值與參考線的對數(shù)域差值如果小于0.25xV^,則計算出調(diào)整到此值需要的偏移值，把此偏移值加到計算出的組中頻譜系數(shù)與最大值處參考線的差值上。步驟208、把Diffi^lg(n)表示成浮點(diǎn)形式DiffAlg(n)=a(n)*(2Am(n))，a(n)是尾數(shù)，最佳取值的范圍是0.353553390.5，m(n)是冪指數(shù)，取值范圍是06;把調(diào)整后的分組頻語的對數(shù)域差值表示為浮點(diǎn)數(shù)形式a(n)*(2Am(n)),a(n)是尾數(shù)，最佳取值的范圍是0.353553390.5，m(n)是冪指數(shù)，取值范圍是06,2Am(n)是開方的次數(shù)，m(n)是整數(shù)或小數(shù)，a(n)從對數(shù)域變換成實(shí)際值后是開方結(jié)果，此處和后面的符號n代表被處理頻語數(shù)據(jù)在當(dāng)前幀的順序號。令Sqrt—factor(n)-2Am(n)是對頻譜幅值開方的次數(shù)，對組內(nèi)所有頻譜分別做開方處理，處理后的頻謙幅度波動范圍明顯變小，與參考線的距離更接近了，對比效果可以參見下面一幅圖。通過此處理可以明顯使組內(nèi)頻語平坦化，使數(shù)據(jù)分布范圍控制在較小的范圍，便于后續(xù)量化、編碼環(huán)節(jié)的處理。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表一部分頻譜幅值的平坦化處理結(jié)果為了頻^昝更加平坦，對組內(nèi)的頻鐠處理時可以自適應(yīng)地選擇開方次數(shù)，但開方次數(shù)參數(shù)必須保留并編碼，為了對開方次數(shù)編碼率進(jìn)行限制，可以把限制在0~4的范圍(其對應(yīng)的頻譜幅度間差異已經(jīng)高達(dá)50倍以上)，精度可以放寬到0.5或更小的精度。頻語實(shí)際開方次次數(shù)的變化曲線如下面圖所示，黑色折線表示的數(shù)據(jù)是m(n)。在低碼率情況下，可能要限制對指數(shù)的編碼比特數(shù)，可以考慮一個分組內(nèi)的開方次數(shù)限制在一個或某幾個值，那么也會相應(yīng)地擴(kuò)大尾數(shù)的范圍。步驟209、最后對尾數(shù)和指數(shù)部分以及相關(guān)參數(shù)分別進(jìn)行量化。有多種方法，可以是標(biāo)準(zhǔn)的矢量量化，也可以用算術(shù)編碼方式進(jìn)行處理。一種編碼過程的步驟如下(l)對m(n)做相鄰值的差值計算，得到差分序列m，(n),m(O)不做相鄰數(shù)據(jù)差分計算，而做前后幀的差分計算，對差分序列做若干維的矢量量化；(2)對尾數(shù)按二進(jìn)制表示的小數(shù)點(diǎn)后第三位到第五位組成一個3位有效位數(shù)的b4(n),第6位到第7位組成一個2位有效位數(shù)的b2(n)，對b4(n)和b2(n)做與m(n)—樣的差值計算，得到b4，(n)和b2，(n),然后再同樣做若干維(待分析確定)的矢量量化，在b4(n)滿足信噪比精度的情況下，可以不使用b4(n)。以上，相對于現(xiàn)有技術(shù)在頻域進(jìn)行線性預(yù)測分析而導(dǎo)致的計算量大并且數(shù)據(jù)幀切換時刻的不連續(xù)問題，由于在步驟202中采用在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析的方式進(jìn)行信號濾波及其他處理，信號是連續(xù)通過，不需先變換到頻域而進(jìn)行的計算；同時，進(jìn)行線性預(yù)測分析相當(dāng)于提取頻域信號的包絡(luò)特征，并消除其影響，可以對信號初步平坦化；又同時，在進(jìn)行步驟204中采用對殘差信號的頻點(diǎn)幅度形成對數(shù)表示-也即進(jìn)行開方處理，通過對頻語差異比值開方處理縮小譜線的差異范圍，可以最大程度實(shí)現(xiàn)平坦化，又由于在量化過程中保留開方信息，平坦化后的數(shù)據(jù)可以很容易地恢復(fù)出來；同時相對于現(xiàn)有技術(shù)用臨界頻帶平均功率做平坦化處理從而要計算大量的除法，本實(shí)施方式所有的頻語平坦化處理都在對數(shù)處理，許多復(fù)雜的計算得以簡化，解決了算法計算復(fù)雜度問題，信號處理效率大大提高；由于在步驟207中計算頻譜與最大值處參考線的差值，并且在步驟208中表示成浮點(diǎn)形式，非常利于后續(xù)的編碼和處理，提高解碼品質(zhì)。另外，這里提供量化編碼比特數(shù)的控制方法控制量化編碼的比特數(shù)是為適應(yīng)調(diào)整編碼速率的控制要求，適應(yīng)不同傳輸通道的性能變化需求。在本實(shí)施方式中要實(shí)現(xiàn)控制量化編碼比特數(shù)，可以從幾個環(huán)節(jié)入手，一個是調(diào)節(jié)頻諳分組大小，另一個是控制尾數(shù)部分量化精度和編碼位凄史。頻語分組大小對編碼位數(shù)的影響過程如下對當(dāng)分組較大時，組內(nèi)各個頻語間的差異比較大，以分組中的最大頻傳為參考，則幅度較小的譜線要達(dá)到一樣的平坦化程度，則需要較大的開方次數(shù)，在限制碼率的情況下可以考慮限制最高開方次數(shù)，實(shí)際需要開方次數(shù)大于某一門限值時統(tǒng)一限制為門限值，對這些譜線(對數(shù)域表示)的指數(shù)形式表示的尾數(shù)部分也可以不編碼，解碼時用一個小于門限的隨機(jī)值代替，這樣一來就可以降低總體編碼位數(shù)；如果把分組向較小的方向調(diào)節(jié)，則編碼位數(shù)會增加。尾數(shù)部分已經(jīng)限制在一個較小的固定范圍，比如0.35355339~0.5,在此區(qū)間內(nèi)大致成均勻分布，控制在此區(qū)間內(nèi)的量化層級就可以直接控制解碼頻譜的誤差精度，同時也可以調(diào)整編碼位數(shù)。如果把指數(shù)部分限制在有限的幾個值中選取，則尾數(shù)部分的分布范圍可能比較大一些，分布規(guī)律也會從均勻分布向正態(tài)分布變化，那么對應(yīng)的后續(xù)量化、編碼處理也JH故相應(yīng)改變，同時考慮調(diào)整頻鐠分組大小和尾數(shù)部分的量化位數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對編碼速率的靈活控制。調(diào)整整頻語分組大小使得一些語線的尾數(shù)部分完全不被編碼，可以認(rèn)為是粗調(diào)；控制尾數(shù)部分的量化層級和量化誤差，是較為細(xì)致的控制，可以-i人為是細(xì)調(diào)。為量化而記錄的開方處理用到的參數(shù)，如開方次數(shù)或分組模式，需要進(jìn)行編碼。對頻諳分組模式的編碼(1)頻謙分組大小共有4、8、16、32四種情況，用兩位進(jìn)行編碼或標(biāo)示；(2)幾種編碼模式可以任意組合，也就是說一個分組可以與任何模式的分組相鄰；(3)任一個分組對應(yīng)頻語的起始位置由所有頻率低于它的分組決定，也就是說從低頻開始所有分組的尺寸相加即是當(dāng)前分組的頻鐠起始位置。參閱圖9，是本發(fā)明信號處理裝置具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。所述信號處理裝置包括取樣單元910、線性預(yù)測分析單元920、開方處理單元930以及量化單元940。所述取樣單元910對信號取樣形成多個數(shù)據(jù)幀，并輸入到線性預(yù)測分析單元920。所述線性預(yù)測分析單元920對信號在時i或進(jìn)行線性預(yù)測分析，得到預(yù)測的殘差信號。所述開方處理單元930對所述殘差信號的頻諳幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行開方處理，包括求對數(shù)單元931和開方單元932。所述求對數(shù)單元931對所有殘差信號的頻譜幅值或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)求對數(shù)，得到預(yù)測殘差信號頻語包絡(luò)的對數(shù)表示。所述開方單元932用于求出所有頻點(diǎn)幅值的參考曲線，并計算出所有頻點(diǎn)與對應(yīng)頻點(diǎn)幅值最大值處參考曲線值之間的差值，進(jìn)行開方處理，或者計算出所有頻譜與頻譜幅值最大值的差值并進(jìn)行開方處理。所述開方單元932中包括分組單元9321。所述分組單元9321用于進(jìn)行頻譜自適應(yīng)分組劃分處理，即以2的冪次方個相鄰系數(shù)為一組，并從左到右進(jìn)行，每個組的大小單獨(dú)確定；或以局部峰值頻謙為中心進(jìn)行分組，相鄰兩個分組以中間峰谷頻語進(jìn)行劃分。所述量化單元940記錄所述開方處理用到的參數(shù)，并對開方后的幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理、常量或矢量量化。具體是把所述對數(shù)域差值表示為浮點(diǎn)數(shù)形式a(n)*(2Am(n))，其中a(n)是尾數(shù)，m(n)是冪指數(shù)。其中，包括差值計算單元941以及尾數(shù)處理單元942。差值計算單元941用于對m(n)做相鄰值的差值計算，得到差分序列m，(n)，其中m(0)只做前后幀的差分計算；對差分序列m，(n)做若干維的矢量量化；對b4(n)和b2(n)做與m(n)—樣的差值計算，得到b4'(n)和b2，(n),然后再同樣^L若千維的矢量量化，在b4(n)滿足信噪比精度的情況下，不使用b4(n)。所述尾數(shù)處理單元942用于對尾數(shù)按二進(jìn)制表示的小數(shù)點(diǎn)后第三位到第五位組成一個3位有效位數(shù)的b4(n),第6位到第7位組成一個2位有效位數(shù)的b2(n)。以處理音頻信號為例，運(yùn)作時，取樣單元910每256、512或1024點(diǎn)取樣數(shù)據(jù)為一幀，逐幀進(jìn)行處理。線性預(yù)測單元則對輸入的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行時域線性預(yù)測分析,得到線性預(yù)測傳遞函數(shù)H(Z),用H(Z)對每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析濾波，得到預(yù)測殘差信號e(n)。開方處理單元930對預(yù)測殘差信號e(n)啦文FFT變換，計算所有頻點(diǎn)的幅值A(chǔ)(n)。然后用求對數(shù)單元931對所有頻點(diǎn)的幅值A(chǔ)(n)求對數(shù)，得到預(yù)測殘差信號頻譜包絡(luò)的對數(shù)表示Alg(n);開方單元932求出整個頻鐠的參考曲線，后釆用分組單元9321對頻語分組。分組后的每組數(shù)據(jù)輸入到量化單元940。開方單元932找出分組內(nèi)最大語值MaxAlg，計算出所有頻譜與最大值處參考線值RefAlg或最大語值MaxAlg之間的差值DiffAlg，根據(jù)最大值與參考線的距離對差值進(jìn)行調(diào)整。量化單元940中的差值計算單元941,對m(n)做相鄰值的差值計算，得到差分序列m，(n)，其中m(O)只做前后幀的差分計算；對差分序列m，(n)做若干維的矢量量化；對b4(n)和b2(n)做與m(n)—樣的差值計算，得到b4，(n)和b2，(n)，然后再同樣做若干維的矢量量化，在b4(n)滿足信噪比精度的情況下，不使用b4(n);最后采用尾數(shù)處理單元942把DiffAlg(n)表示成浮點(diǎn)形式DiffAlg(n)=a(n)*(2Am(n))，a(n)是尾數(shù)，最佳取值的范圍是0.35355339~0.5,m(n)是冪指數(shù)，取值范圍是06。以上，由于采用線性預(yù)測分析單元920對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析，因此在預(yù)測分析時信號是連續(xù)的；同時，進(jìn)行線性預(yù)測分析相當(dāng)于提取頻域信號的包絡(luò)特征，并消除其影響，可以對信號初步平坦化；由于釆用開方處理單元930對所述殘差信號的頻點(diǎn)幅度進(jìn)行開方處理，通過對頻i昝差異比值開方處理縮小譜線的差異范圍，可以最大程度實(shí)現(xiàn)平坦化，又由于在量化過程中保留開方信息，平坦化后的數(shù)據(jù)可以很容易地恢復(fù)出來；許多復(fù)雜的計算得以簡化，解決了算法計算復(fù)雜度問題，信號處理效率大大提高；利于后續(xù)的編碼和處理，提高解碼品質(zhì)。以上對本發(fā)明所提供的一種信號處理方法及其裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。權(quán)利要求1.一種信號處理方法，其特征在于，包括對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析，得到預(yù)測的殘差信號；對所述殘差信號的頻譜幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行開方處理；記錄所述開方處理用到的參數(shù)，并對開方后的頻譜幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理、常量或矢量量化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理方法，其特征在于，所述對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析之前包括對信號取樣，形成多個數(shù)據(jù)幀。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號處理方法，其特征在于，所述進(jìn)行線性預(yù)測分析得到預(yù)測殘差信號是指對每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行線性預(yù)測分析得到傳遞函數(shù)，使用該函數(shù)對信號進(jìn)行時域分析濾波，得到預(yù)測殘差信號。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理方法，其特征在于，所述殘差信號的頻譜幅度采用快速傅立葉變換得到。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理方法，其特征在于，所述對殘差信號的頻鐠幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行開方處理包括對殘差信號的頻譜幅值或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)求對數(shù)，得到預(yù)測殘差信號頻謙包絡(luò)的對數(shù)表示；求出頻鐠幅值的參考曲線；計算出所有頻譜與對應(yīng)頻諳幅值最大值處參考曲線值之間的差值并進(jìn)行開方處理，或者計算出所有頻^"與頻i瞽幅值最大值的差值并進(jìn)行開方處理。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號處理方法，其特征在于，還進(jìn)一步包括在最大頻譜幅值與參考曲線的對數(shù)域差值小于設(shè)定值情況下，計算出調(diào)整到此設(shè)定值需要的偏移值，把此偏移值加到計算出的頻點(diǎn)幅值與所述對應(yīng)最大值處參考線的差值上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號處理方法，其特征在于，所述對數(shù)域是以2為底取對數(shù)，所述設(shè)定值的最佳值是0.25xW。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號處理方法，其特征在于，還進(jìn)一步包括把所述對數(shù)域差值表示為浮點(diǎn)數(shù)形式a(n"(2Am(n))，其中a(n)是尾數(shù)，m(n)是冪指數(shù)，2"m(n)是開方的次數(shù)，m(n)是整數(shù)或小數(shù)，a(n)從對數(shù)域變換成實(shí)際值后是開方結(jié)果，n代表被處理頻語數(shù)據(jù)在當(dāng)前幀的順序號。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號處理方法，其特征在于，所述對開方后的幅度數(shù)據(jù)或頻語幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行量化包括對m(n)做相鄰值的差值計算，得到差分序列m，(n),m(0)不做相鄰數(shù)據(jù)差分計算，而做前后幀的差分計算；對差分序列做若干維的矢量量化；對尾數(shù)按二進(jìn)制表示的小數(shù)點(diǎn)后第三位到第五位組成一個3位有效位數(shù)的b4(n),第6位到第7位組成一個2位有效位數(shù)的b2(n)，對b4(n)和b2(n)做與m(n)—樣的差值計算，得到b4'(n)和b2，(n)，然后再同樣做若干維的矢量量化，在b4(n)滿足信噪比精度的情況下，不使用b4(n)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號處理方法，其特征在于，所述尾數(shù)最佳取值的范圍是0.35355339~0.5,所述冪指數(shù)最佳取值范圍是06。11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號處理方法，其特征在于，所述對所有殘差信號的頻譜幅值或頻語幅度差異數(shù)據(jù)求對數(shù)之前包括對殘差信號的進(jìn)行線性預(yù)測，并進(jìn)行預(yù)測分析濾波。12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號處理方法，其特征在于，所述求出所有頻語幅值的參考曲線包括統(tǒng)計出頻語的所有峰值點(diǎn)，并找出其中的最大值及其位置，以最大值的位置作為進(jìn)行對數(shù)域線性補(bǔ)償?shù)钠鹗键c(diǎn)，起始點(diǎn)之前以此最大值為水平參考線，從起始點(diǎn)到低頻截止點(diǎn)的所有峰值點(diǎn)計算出其衰減斜線，所有頻譜位于此斜線之下，衰減斜線盡可能接近頻譜峰值點(diǎn)，水平參考線和衰減斜線組成所述頻譜的參考曲線。13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號處理方法，其特征在于，在計算出各頻譜與頻諳幅值最大值處參考曲線值之間的差值或各頻諮與頻點(diǎn)幅值最大值的差值之前，包括進(jìn)行頻語自適應(yīng)分組劃分處理，即以2的冪次方個相鄰系數(shù)為一組，并從左到右進(jìn)行，每個組的大小單獨(dú)確定；或以局部峰值頻鐠為中心進(jìn)行分組，相鄰兩個分組以中間峰谷頻譜進(jìn)行劃分；并且，所述組的大小考慮考慮兩個因素，一個是幅度相對平坦的相鄰譜系數(shù)的寬度，一般平坦面越寬則分布在本區(qū)域的分組就越大，另一個因素是碼率的限制，整幀編碼位數(shù)越少則分組尺寸越大。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的信號處理方法，其特征在于，所述自適應(yīng)分組劃分處理包括按最小分組尺寸劃分出所有分組；計算出所有相鄰分組的聯(lián)合均方差值；找出最小的聯(lián)合均方差值，如果這兩個分組的尺寸之和小于最大分組尺寸，則合并這兩個分組，否則查找次小的聯(lián)合均方差值是否符合合并的尺寸限制條件，如果沒有任何相鄰分組符合合并調(diào)件，則結(jié)束分組合并處理，如果有分組合并處理，則轉(zhuǎn)到第二步重新開始下一輪分組合并；沖艮據(jù)編碼速率限制和經(jīng)驗(yàn)門P艮值合并較小的分組到相鄰分組；在進(jìn)行分組后，計算出分組內(nèi)全部頻譜與該分組頻語幅值最大值處參考曲線值之間的差值或分組內(nèi)全部頻譜與該分組內(nèi)頻點(diǎn)幅值最大值的差值。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理方法，其特征在于，所述開方處理用到的參數(shù)是指開方的次數(shù)。16.—種信號處理裝置，其特征在于，包括線性預(yù)測分析單元，對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析，得到預(yù)測的殘差信號；開方處理單元，用于對所述殘差信號的頻傳幅度或頻鐠幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行開方處理；量化單元，用于記錄所述開方處理用到的參數(shù)，并對開方后的幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理、常量或矢量量化。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的信號處理裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括取樣單元，對信號取樣形成多個數(shù)據(jù)幀，并輸入到線性預(yù)測分析單元。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的信號處理裝置，其特征在于，所述開方處理單元包括求對數(shù)單元，用于對所有殘差信號的頻點(diǎn)幅值求對數(shù)，得到預(yù)測殘差信號頻譜包絡(luò)的對數(shù)表示；開方單元，用于求出所有頻諳幅值的參考曲線，并計算出所有頻譜與對應(yīng)分組中頻語幅值最大值處參考曲線值之間的差值，進(jìn)行開方處理，或者對頻語幅值間的差異值進(jìn)行開方處理。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的信號處理裝置，其特征在于，所述開方單元包括分組單元，用于進(jìn)行頻語自適應(yīng)分組劃分處理，即以2的冪次方個相鄰系數(shù)為一組，并從左到右進(jìn)行，每個組的大小單獨(dú)確定；或以局部峰值頻語為中心進(jìn)行分組，相鄰兩個分組以中間峰谷頻i普進(jìn)行劃分。20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的信號處理裝置，其特征在于，所述量化處理單元進(jìn)一步用于把所述對數(shù)域差值表示為浮點(diǎn)數(shù)形式a(n)氣2Am(n)),其中a(n)是尾數(shù)，m(n)是冪指數(shù)，2Am(n)是開方的次數(shù)，m(n)是整數(shù)或小數(shù)，a(n)從對數(shù)域變換成實(shí)際值后是開方結(jié)果，n代表被處理頻譜數(shù)據(jù)在當(dāng)前幀的順序號，并包括差值計算單元，用于對m(n)做相鄰值的差值計算，得到差分序列m，(n)，其中m(0)只做前后幀的差分計算；對差分序列m，(n)做若干維的矢量量化；對b4(n)和b2(n)做與m(n)—樣的差值計算，得到b4，(n)和b2，(n)，然后再同樣做若干維的矢量量化，在b4(n)滿足信噪比精度的情況下，不使用b4(n);尾數(shù)處理單元，用于對尾數(shù)按二進(jìn)制表示的小數(shù)點(diǎn)后第三位到第五位組成一個3位有效位數(shù)的b4(n)，第6位到第7位組成一個2位有效位數(shù)的b2(n)。全文摘要本發(fā)明公開一種信號處理方法及其裝置，所述信號處理方法包括對信號在時域進(jìn)行線性預(yù)測分析，得到預(yù)測的殘差信號；對所述殘差信號的頻譜幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行開方處理；記錄所述開方處理用到的參數(shù)，并對開方后的頻譜幅度或頻譜幅度差異數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理、常量或矢量量化。本發(fā)明可以高效率、較好地對信號進(jìn)行平坦化。文檔編號H04L29/02GK101193090SQ200610140320公開日2008年6月4日申請日期2006年11月27日優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日發(fā)明者馬付偉申請人:華為技術(shù)有限公司