CN101794578A - 一种变压缩率音频数据压缩算法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及音频信号的压缩技术。在本发明中，音频信号被分解成长度为L的帧，将分解得到的帧序列送入信号类型判断单元，将当前帧序列并行送入对应类型信号的心理声学分析单元和伪小波滤波单元；对伪小波系数按子带顺序进行组织，并按其时频特性划分成尺度因子带；对重组织后的伪小波系数做压扩处理，将压扩处理后的伪小波系数送入全局感知失真最小的量化单元，将量化结果输入自适应的哈夫曼编码器，进行熵编码，形成音频压缩码流。伪小波滤波器具有能够实时地实现快变信号滤波到对快变信号的滤波和从对快变信号的滤波到对缓变信号的滤波的无缝连接。本发明可以实现音频信号的可变压缩率压缩，从而灵活地减小音频文件的大小。

Description

一种变压缩率音频数据压缩算法

技术领域

本发明涉及音频信号的压缩以及解压技术。

技术背景

由信源编码技术原理我们知道，一些线性变换或子带滤波能够导致接近于零的高频系数，换句话说，时域信号包含的大部分信息能够被转换或集中到频域或时频域系数的一个子集中，于是，音频信号压缩技术广泛地采用变换或子带滤波作为提高编码效率的手段。

发明内容

本发明的目的在于：

(1)在充分利用块变换的计算和编码效率的同时，利用伪小波滤波器的多分辨率性能，对编码音频信号进行更贴近人类听觉特征的频带划分，从而有效提高编码效率；

(2)采用高效的信号类型辨别技术，提高信号类型的辨别精度，并同时提高心理声学模型的计算效率；

(3)采用更稳健的量化优化策略，提高量化质量和优化速度；

(4)采用更优化的噪声定型技术，有效减少信号的动态范围的同时，使量化噪声更利于感知掩蔽。

本发明为实现发明目的所提出的技术方案

伪小波音频编/解码器采用了性能优异的伪小波滤波器，并且设计了适合伪小波滤波器的量化器和熵编码器。其编码器的核心特征为：

一、首先进行压缩：

a)音频信号分解成各个长度不一的段。

b)将a中的得到的段分别进行分析，判断出该段的变化剧烈程序(剧烈的与平缓的)；

c)根据b)的结果，将各个段的数据依次的传入对应类型信号分析单元进行分析，并计算出相应的系数。

d)对c)得到的系数，按顺序进行一个重排，进行过时频分析后，将这些段分为不同的尺度因子带；

e)有了上面的之些数据后，我们就可以对音频进行压缩了。

压缩分为两个过程，

1.压缩

x′＝{(x^(1/l))*sin(Q)；    x＞0；

     {-((-x)^(1/l))*sin(Q)；x＜0；

(可以这样写：{pow(x，1/l)*sin(Q)；x＞0；

              {-pow(-x，1/l)*sin(Q)；x＜0；

)

    Q(-(0，PI/2)；

    l为大于1的实数

    对于sin(Q)为调控因子，调控x的值。

2.量化过程

y＝((a+1)^scale_fac)*x′；

(可以这样写：{pow(a+1，scale_fac)*x′；)

    |a|＜1；

    scale_fac为尺度因子

上面的两个条件都一样

对于音频的压缩，只要人的听觉还可以接受的话，有的时候就算是有损压缩也是可以被接受的。压缩可以将振幅调小，而量化的过程的话，就可以将波形变得平滑一些。

调控因子sin(Q)，可以对振幅进行一些适量的调整。是一个已经定好的常量。l是一个实数。对于scale_fac尺度因子，也是一个常量，并且是一整数。

f)将上面一步一步得到的结果，经过哈夫曼编码器形成音频流；

二、对上面得到的音频流进行一个解压缩

a)将压缩后的音频流，传入哈夫曼解码器，得出上面压缩过程的调控因子，尺度因子，和相应的系数。

b)将a)中得到的结果，传入下面的解压公式：

y^-1＝{csc(Q)*(y^l)*(a+1)^(-l*scale_fac)；y＞0；

    {-csc(Q)*((-y)^l)*(a+1)^(-l*scale_fac)；y＜0；

注：这里的y就是量化后的y。

a与l的取值与上面的一样，csc()表示余隔函数。

c)将得到的结果，再一次根据标识，再一次重新结合，便是以前的音频了。

附图说明

无。

具体实施方式

音频是一种波。对于波的压缩一般来说，都是对的振幅的压缩，与变化的剧烈程序进行压缩可以将振幅统一的减小，也可以将波变化的剧烈程序进行减弱。那么，下面便是我们的压缩方式，但是对比音频来说可以将音频分为很多的部分。一部分占一段，根据的人听觉来进行一些调整。

音频压缩的方法：首先将音频信号分解成各个长度不一的段。将得到的段分别进行分析，判断出该段的变化剧烈程序(剧烈的与平缓的)；根据这些结果，将各个段的数据依次的传入对应类型信号分析单元进行分析，并计算出相应的系数，然后按顺序进行一个重排，进行过时频分析后，将这些段分为不同的尺度因子带；然后我们就可以对音频进行压缩了。

压缩分为两个过程，1是压缩，2是量化过程。

对于音频的压缩，只要人的听觉还可以接受的话，有的时候就算是有损压缩也是可以被接受的。压缩可以将振幅调小，而量化的过程的话，就可以将波形变得平滑一些。

将上面一步一步得到的结果，经过哈夫曼编码器形成音频流；

最后是对上面得到的音频流进行一个解压缩

将压缩后的音频流，传入哈夫曼解码器，得出上面压缩过程的调控因子，尺度因子，和相应的系数，然后将得到的数据传入特定的公式将得到的结果，再一次根据标识，再一次重新结合，便是以前的音频了。

在以上过程中，可能会出现与以前不一样的情况，但是人的听觉都是可以接受的。

Claims (1)

1.一种基于伪小波滤波的音频编/解码技术，其特征在于编码器的信号处理方法为：

一、首先进行压缩：

a)音频信号分解成各个长度不一的段。

b)将a中的得到的段分别进行分析，判断出该段的变化剧烈程序(剧烈的与平缓的)；

c)根据b)的结果，将各个段的数据依次的传入对应类型信号分析单元进行分析，并计算出相应的系数。

d)对c)得到的系数，按顺序进行一个重排，进行过时频分析后，将这些段分为不同的尺度因子带；

e)有了上面的之些数据后，我们就可以对音频进行压缩了。

压缩分为两个过程，

1.压缩

x′＝{(x^(1/l))*sin(Q)；            x＞0；

{-((-x)^(1/l))*sin(Q)；             x＜0；

(可以这样写：{pow(x，1/l)*sin(Q)；  x＞0；

{-pow(-x，1/l)*sin(Q)；             x＜0；

)

Q(-(0，PI/2)；

l为大于1的实数

对于sin(Q)为调控因子，调控x的值。

2.量化过程

y＝((a+1)^scale_fac)*x′；

(可以这样写：{pow(a+1，scale_fac)*x′；)

|a|＜1；

scale_fac为尺度因子

上面的两个条件都一样

对于音频的压缩，只要人的听觉还可以接受的话，有的时候就算是有损压缩也是可以被接受的。压缩可以将振幅调小，而量化的过程的话，就可以将波形变得平滑一些。

调控因子sin(Q)，可以对振幅进行一些适量的调整，是一个已经定好的常量。l是一个实数。scale_fac尺度因子，也是一个常量，并且是一整数。

f)将上面一步一步得到的结果，经过哈夫曼编码器形成音频流；

二、对上面得到的音频流进行一个解压缩

a)将压缩后的音频流，传入哈夫曼解码器，得出上面压缩过程的调控因子，尺度因子和相应的系数。

b)将a)中得到的结果，传入下面的解压公式：

y^-1＝{csc(Q)*(y^l)*(a+1)^(-1*scale_fac)；      y＞0；

或

y^-1＝{-csc(Q)*((-y)^l)*(a+1)^(-1*scale_fac)；  y＜0；

注：这里的y就是量化后的y。

a与l的取值与上面的一样，csc()表示余隔函数。

c)将得到的结果，再一次根据标识，再一次重新结合，便是以前的音频了。