CN105593933B - 用于信号处理的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种方法，所述方法包含在话语编码器处基于谐波扩展信号及/或基于与音频信号的高频带部分相关联的高频带残差信号来确定第一增益形状参数。所述方法还包含基于合成高频带信号及基于所述音频信号的所述高频带部分来确定第二增益形状参数。所述方法进一步包含将所述第一增益参数及所述第二增益形状参数插入到所述音频信号的经编码版本中以在从所述音频信号的所述经编码版本再生所述音频信号期间实现增益调整。

Description

用于信号处理的方法和设备
优先权主张
本申请案主张2013年10月10日申请的名为“用于改善高频带时间特性跟踪的增益形状估计(GAIN SHAPE ESTIMATION FOR IMPROVED TRACKING OF HIGH-BAND TEMPORALCHARACTERISTICS)”的第61/889,434号美国临时专利申请案及2014年10月7日申请的名为“用于改善高频带时间特性跟踪的增益形状估计(GAIN SHAPE ESTIMATION FOR IMPROVEDTRACKING OF HIGH-BAND TEMPORAL CHARACTERISTICS)”的第14/508,486号美国非临时专利申请案的优先权，所述各案的内容的全文以引用方式并入。
技术领域
本发明大体上涉及信号处理。
背景技术
技术进步已引起较小且更强大的计算装置。举例来说，当前存在多种便携式个人计算装置，包含无线计算装置，例如体积小、重量轻且易于由用户携载的便携式无线电话、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)及寻呼装置。更具体来说，例如蜂窝式电话及因特网协议(Internet Protocol,IP)电话的便携式无线电话可经由无线网络而传达语音及数据分组。另外，许多这些无线电话包含并入于其中的其它类型的装置。举例来说，无线电话也可包含数字静态摄像机、数字视频摄像机、数字记录器及音频文件播放器。
在传统电话系统(例如，公共交换电话网(public switched telephone network,PSTN))中，信号带宽限于300赫兹(Hz)到3.4千赫兹(kHz)的频率范围。在例如蜂窝式电话及因特网语音通讯协议(voice over internet protocol,VoIP)的宽频(wideband,WB)应用中，信号带宽可跨越50Hz到7kHz的频率范围。超宽频(super wideband,SWB)译码技术支持延伸高达约16kHz的带宽。将信号带宽从3.4kHz的窄频电话延伸到16kHz的SWB电话可改善信号重建质量、可懂度及逼真度。
SWB译码技术通常涉及编码及发射信号的较低频率部分(例如，50Hz到7kHz，也被称作“低频带(low-band)”)。举例来说，可使用滤波器参数及/或低频带激励信号来表示低频带。然而，为了改善译码效率，可不完全地编码及发射信号的较高频率部分(例如，7kHz到16kHz，也被称作“高频带(high-band)”)。取而代之，接收器可利用信号建模以预测高频带。在一些实施中，可将与高频带相关联的数据提供到接收器以辅助预测。此数据可被称为“旁侧信息(side information)”，且可包含增益信息、线谱频率(LSF，也被称为线谱对(linespectral pair,LSP))等等。低频带信号的属性可用以产生旁侧信息；然而，低频带与高频带之间的能量不均等值可引起不准确地特性化高频带的侧信息。
发明内容
本发明揭示用于执行用于改善高频带时间特性跟踪的双级增益形状估计的系统及方法。话语编码器可利用音频信号的低频带部分(例如，谐波扩展低频带激励)以产生用以在解码器处重建音频信号的高频带部分的信息(例如，侧信息)。第一增益形状估计器可确定在谐波扩展低频带激励中不存在的高频带残差信号的能量变化。举例来说，增益形状估计器可估计在高频带残差信号中相对于谐波扩展低频带激励信号偏移或不存在的高频带的时间变化或偏差(例如，能量级别)。第一增益形状调整器(基于第一增益形状参数)可调整谐波扩展低频带激励的时间演进，使得其接近地模仿高频带残差的时间包络。可基于经调整/经修改谐波扩展低频带激励来产生合成高频带信号，且第二增益形状估计器可在第二级处确定合成高频带信号与音频信号的高频带部分之间的能量变化。可调整合成高频带信号以基于来自第二增益形状估计器的数据(例如，第二增益形状参数)来建模音频信号的高频带部分。可将第一增益形状参数及第二增益形状参数连同其它侧信息一起发射到解码器以重建音频信号的高频带部分。
在特定方面中，一种方法包含在话语编码器处基于谐波扩展信号及/或基于与音频信号的高频带部分相关联的高频带残差信号来确定第一增益形状参数。在另一特定方面中，基于与音频信号的高频带部分相关联的所述高频带残差信号的时间演进来确定所述第一增益形状参数。所述方法也包含基于合成高频带信号及基于所述音频信号的所述高频带部分来确定第二增益形状参数。所述方法进一步包含将所述第一增益形状参数及所述第二增益形状参数插入到所述音频信号的经编码版本中以在从所述音频信号的所述经编码版本再生所述音频信号期间实现增益调整。
在另一特定方面中，一种设备包含第一增益形状估计器，所述第一增益形状估计器经配置以基于谐波扩展信号及/或基于与音频信号的高频带部分相关联的高频带残差信号来确定第一增益形状参数。所述设备还包含第二增益形状估计器，所述第二增益形状估计器经配置以基于合成高频带信号及基于所述音频信号的所述高频带部分来确定第二增益形状参数。所述设备进一步包含多路复用器，所述多路复用器经配置以将所述第一增益形状参数及所述第二增益形状参数插入到所述音频信号的经编码版本中以在从所述音频信号的所述经编码版本再生所述音频信号期间实现增益调整。
在另一特定方面中，一种非暂时性计算机可读媒体包含指令，所述指令在由处理器执行时使所述处理器基于谐波扩展信号及/或基于与音频信号的高频带部分相关联的高频带残差信号来确定第一增益形状参数。所述指令也可执行以使所述处理器基于合成高频带信号及基于所述音频信号的所述高频带部分来确定第二增益形状参数。所述指令也可执行以使所述处理器将所述第一增益形状参数及所述第二增益形状参数插入到所述音频信号的经编码版本中以在从所述音频信号的所述经编码版本再生所述音频信号期间实现增益调整。
在另一特定方面中，一种设备包含用于基于谐波扩展信号及/或基于与音频信号的高频带部分相关联的高频带残差信号来确定第一增益形状参数的装置。所述设备还包含用于基于合成高频带信号及基于所述音频信号的所述高频带部分来确定第二增益形状参数的装置。所述设备还包含用于将所述第一增益形状参数及所述第二增益形状参数插入到所述音频信号的经编码版本中以在从所述音频信号的所述经编码版本再生所述音频信号期间实现增益调整的装置。
在另一特定方面中，一种方法包含在话语解码器处从话语编码器接收经编码音频信号。所述经编码音频信号包含基于在所述话语编码器处产生的第一谐波扩展信号及/或基于在所述话语编码器处产生的高频带残差信号的第一增益形状参数。所述经编码音频信号还包含基于在所述话语编码器处产生的第一合成高频带信号及基于音频信号的高频带的第二增益形状参数。所述方法也包含基于所述第一增益形状参数及基于所述第二增益形状参数而从所述经编码音频信号再生所述音频信号。
在另一特定方面中，一种话语解码器经配置以从话语编码器接收经编码音频信号。所述经编码音频信号包含基于在所述话语编码器处产生的谐波扩展信号及/或基于在所述话语编码器处产生的高频带残差信号的第一增益形状参数。所述经编码音频信号还包含基于在所述话语编码器处产生的第一合成高频带信号及基于音频信号的高频带的第二增益形状参数。所述话语解码器经进一步配置以基于所述第一增益形状参数及基于所述第二增益形状参数而从所述经编码音频信号再生所述音频信号。
在另一特定方面中，一种设备包含用于从话语编码器接收经编码音频信号的装置。所述经编码音频信号包含基于在所述话语编码器处产生的第一谐波扩展信号及/或基于在所述话语编码器处产生的高频带残差信号的第一增益形状参数。所述经编码音频信号还包含基于在所述话语编码器处产生的第一合成高频带信号及基于音频信号的高频带的第二增益形状参数。所述设备也包含用于基于所述第一增益形状参数及基于所述第二增益形状参数而从所述经编码音频信号再生所述音频信号的装置。
在另一特定方面中，一种非暂时性计算机可读媒体包含指令，所述指令在由处理器执行时使所述处理器从话语编码器接收经编码音频信号。所述经编码音频信号包含基于在所述话语编码器处产生的第一谐波扩展信号及/或基于在所述话语编码器处产生的高频带残差信号的第一增益形状参数。所述经编码音频信号还包含基于在所述话语编码器处产生的第一合成高频带信号及基于音频信号的高频带的第二增益形状参数。所述指令也可执行以使所述处理器基于所述第一增益形状参数及基于所述第二增益形状参数而从所述经编码音频信号再生所述音频信号。
由所揭示实施例中的至少一者提供的特定优势包含改善音频信号的谐波扩展低频带激励与音频信号的高频带残差之间的能量相关性。举例来说，可基于增益形状参数来调整谐波扩展低频带激励以接近地模仿高频带残差信号的时间特性。在检阅整个申请案之后，本发明的其它方面、优势及特征将变得显而易见，所述申请案包含以下章节：【附图说明】、【具体实施方式】及【权利要求书】。
附图说明
图1为用以说明可操作以在用于高频带重建的两个级处确定增益形状参数的系统的特定实施例的图解；
图2为用以说明可操作以基于谐波扩展信号及/或高频带残差信号而在第一级处确定增益形状参数的系统的特定实施例的图解；
图3为用以说明基于谐波扩展信号与高频带残差信号之间的能量不均等值的增益形状参数的时序图；
图4为用以说明可操作以基于合成高频带信号及输入音频信号的高频带部分而在第二级处确定第二增益形状参数的系统的特定实施例的图解；
图5为用以说明可操作以使用增益形状参数来再生音频信号的系统的特定实施例的图解；
图6为用以说明用于使用增益估计进行高频带重建的方法的特定实施例的流程图；且
图7为可操作以根据图1到6的系统及方法来执行信号处理操作的无线装置的框图。
具体实施方式
参看图1，展示可操作以在用于高频带重建的两个级处确定增益形状参数的系统的特定实施例且将其大体上指定为100。在特定实施例中，系统100可集成到编码系统或设备中(例如，在无线电话、译码器/解码器(CODEC)或数字信号处理器(DSP)中)。在其它特定实施例中，系统100可集成到机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、PDA、固定位置数据单元或计算机中。
应注意，在以下描述中，由图1的系统100执行的各种功能被描述为由某些组件或模块执行。然而，组件及模块的此划分仅出于说明起见。在替代实施例中，由特定组件或模块执行的功能可代替地划分于多个组件或模块当中。此外，在替代实施例中，图1的两个或两个以上组件或模块可整合成单一组件或模块。可使用硬件(例如，现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)装置、专用集成电路(application-specificintegrated circuit,ASIC)、DSP、控制器等等)、软件(例如，可由处理器执行的指令)或其任何组合来实施图1所说明的每一组件或模块。
系统100包含经配置以接收输入音频信号102的分析滤波器组(analysis filterbank)110。举例来说，输入音频信号102可由麦克风或其它输入装置提供。在特定实施例中，输入音频信号102可包含话语。输入音频信号102可为包含在大约50Hz到大约16kHz的频率范围内的数据的SWB信号。分析滤波器组110可基于频率而将输入音频信号102滤波成多个部分。举例来说，分析滤波器组110可产生低频带信号122及高频带信号124。低频带信号122与高频带信号124可具有相等或不相等带宽，且可重叠或非重叠。在替代实施例中，分析滤波器组110可产生两个以上输出。
在图1的实例中，低频带信号122及高频带信号124占据非重叠频带。举例来说，低频带信号122及高频带信号124可分别占据50Hz到7kHz及7kHz到16kHz的非重叠频带。在替代实施例中，低频带信号122及高频带信号124可分别占据50Hz到8kHz及8kHz到16kHz的非重叠频带。在另一替代实施例中，低频带信号122与高频带信号124重叠(例如，分别为50Hz到8kHz及7kHz到16kHz)，此情形可使分析滤波器组110的低通滤波器及高通滤波器能够具有平滑衰减(smooth rolloff)，此情形可简化低通滤波器及高通滤波器的设计且缩减低通滤波器及高通滤波器的成本。使低频带信号122与高频带信号124重叠也可在接收器处实现低频带信号与高频带信号的平滑调合(smooth blending)，此情形可引起较少的声讯人为效应(audible artifact)。
应注意，虽然图1的实例说明SWB信号的处理，但此情形仅出于说明起见。在替代实施例中，输入音频信号102可为具有大约50Hz到大约8kHz的频率范围的WB信号。在此实施例中，低频带信号122可(例如)对应于大约50Hz到大约6.4kHz的频率范围，且高频带信号124可对应于大约6.4kHz到大约8kHz的频率范围。
系统100可包含经配置以接收低频带信号122的低频带分析模块130。在特定实施例中，低频带分析模块130可表示码激励线性预测(code excited linear prediction,CELP)编码器的实施例。低频带分析模块130可包含线性预测(linear prediction,LP)分析与译码模块132、线性预测系数(linear prediction coefficient,LPC)到LSP变换模块134，及量化器136。LSP也可被称为LSF，且两个术语(LSP及LSF)可在本文中被互换式地使用。LP分析与译码模块132可将低频带信号122的谱包络编码为LPC的集合。可针对音频的每一帧(例如，20毫秒(ms)的音频，对应于在16kHz的采样速率下的320个样本)、音频的每一子帧(例如，5ms的音频)或其任何组合来产生LPC。可通过所执行的LP分析的“阶(order)”来确定针对每一帧或子帧所产生的LPC的数目。在特定实施例中，LP分析与译码模块132可产生对应于十阶LP分析的十一个LPC的集合。
LPC到LSP变换模块134可将由LP分析与译码模块132产生的LPC的集合变换成LSP的对应集合(例如，使用一对一变换)。替代地，LPC的集合可经一对一变换成部分自相关系数(parcor coefficient)、对数面积比率值(log-area-ratio value)、导抗谱对(immittance spectral pair,ISP)或导抗谱频率(immittance spectral frequency,ISF)的对应集合。LPC的集合与LSP的集合之间的变换可无错误地可逆。
量化器136可量化由变换模块134产生的LSP的集合。举例来说，量化器136可包含或耦合到包含多个项(例如，向量)的多个码簿。为了量化LSP的集合，量化器136可识别“最接近于”(例如，基于例如最小平方或均方误差的失真量度)LSP的集合的码簿的项。量化器136可输出对应于码簿中的经识别项的位置的索引值或一系列索引值。因此，量化器136的输出可表示包含于低频带位流142中的低频带滤波器参数。
低频带分析模块130也可产生低频带激励信号144。举例来说，低频带激励信号144可为通过量化在由低频带分析模块130执行的LP过程期间产生的LP残差信号而产生的经编码信号。LP残差信号可表示预测误差。
系统100可进一步包含经配置以从分析滤波器组110接收高频带信号124及从低频带分析模块130接收低频带激励信号144的高频带分析模块150。高频带分析模块150可基于高频带信号124及低频带激励信号144来产生高频带侧信息172。举例来说，高频带侧信息172可包含高频带LSP及/或增益信息(例如，基于高频带能量对低频带能量的至少一比率)，如本文进一步所描述。在特定实施例中，增益信息可包含基于谐波扩展信号及/或高频带残差信号的增益形状参数。谐波扩展信号可归因于高频带信号124与低频带信号122之间的不充分相关性而不足以用于高频带合成。举例来说，高频带信号124的子帧可包含未在经建模高频带激励信号161中被足够地模仿的能量级别波动。
高频带分析模块150可包含第一增益形状估计器190。第一增益形状估计器190可基于与低频带信号122相关联的第一信号及/或基于高频带信号124的高频带残差来确定第一增益形状参数。如本文所描述，第一信号可为低频带信号122的经变换(例如，非线性或谐波扩展)低频带激励。高频带侧信息172可包含第一增益形状参数。高频带分析模块150也可包含经配置以基于第一增益形状参数来调整谐波扩展低频带激励的第一增益形状调整器192。举例来说，第一增益形状调整器192可按比例调整谐波扩展低频带激励的特定子帧以近似高频带信号124的残差的对应子帧的能量级别。
高频带分析模块150也可包含高频带激励产生器160。高频带激励产生器160可通过将低频带激励信号144的频谱延伸到高频带频率范围(例如，7kHz到16kHz)中而产生高频带激励信号161。举例说明，高频带激励产生器160可使经调整谐波扩展低频带激励与噪声信号(例如，根据模仿低频带信号122的缓慢变化时间特性的对应于低频带激励信号144的包络而调制的白噪声)混频以产生高频带激励信号161。举例来说，可根据以下等式来执行所述混频：
高频带激励＝(α*经调整谐波扩展低频带激励)+((1-α)*经调制噪声)
经调整谐波扩展低频带激励与经调制噪声被混频的比率可影响接收器处的高频带重建质量。对于浊音话语信号，混频可被偏置朝向经调整谐波扩展低频带激励(例如，混频因子α可在0.5到1.0的范围内)。对于非浊音信号，混频可被偏置朝向经调制噪声(例如，混频因子α可在0.0到0.5的范围内)。
如所说明，高频带分析模块150也可包含LP分析与译码模块152、LPC到LSP变换模块154，及量化器156。LP分析与译码模块152、变换模块154及量化器156中的每一者可如上文参考低频带分析模块130的对应组件所描述但以比较缩减的分辨率(例如，针对每一系数、LSP等等使用较少位)而起作用。LP分析与译码模块152可产生由变换模块154变换到LSP且由量化器156基于码簿163而量化的LPC的集合。举例来说，LP分析与译码模块152、变换模块154及量化器156可使用高频带信号124以确定包含于高频带侧信息172中的高频带滤波器信息(例如，高频带LSP)。
量化器156可经配置以量化谱频率值(例如，由变换模块154提供的LSP)的集合。在其它实施例中，除了LSF或LSP以外或代替LSF或LSP，量化器156也可接收及量化一或多种其它类型的谱频率值的集合。举例来说，量化器156可接收及量化由LP分析与译码模块152产生的LPC的集合。其它实例包含可在量化器156处接收及量化的部分自相关系数、对数面积比率值及ISF的集合。量化器156可包含将输入向量(例如，呈向量格式的谱频率值的集合)编码为表格或码簿(例如，码簿163)中的对应项的索引的向量量化器。作为另一实例，量化器156可经配置以确定可供在解码器处(例如，在疏松码簿实施例中)动态地产生而非从存储器检索输入向量的一或多个参数。举例说明，可根据例如第三代合作伙伴2(3GPP2)增强型可变速率编码解码器(EVRC)的工业标准而在例如CELP及编码解码器的译码方案中应用疏松码簿实例。在另一实施例中，高频带分析模块150可包含量化器156，且可经配置以使用数个码簿向量来产生合成信号(例如，根据滤波器参数的集合)及选择与最好地匹配于高频带信号124(例如，在感知加权域中)的合成信号相关联的码簿向量中的一者。
在特定实施例中，高频带侧信息172可包含高频带LSP以及高频带增益参数。举例来说，高频带激励信号161可用以确定包含于高频带侧信息172中的额外增益参数。高频带分析模块150可包含第二增益形状估计器194及第二增益形状调整器196。可对高频带激励信号161执行线性预测系数合成操作以产生合成高频带信号。第二增益形状估计器194可基于合成高频带信号及高频带信号124来确定第二增益形状参数。高频带侧信息172可包含第二增益形状参数。第二增益形状调整器196可经配置以基于第二增益形状参数来调整合成高频带信号。举例来说，第二增益形状调整器196可按比例调整合成高频带信号的特定子帧以近似高频带信号124的对应子帧的能量级别。
低频带位流142及高频带侧信息172可由多路复用器(MUX)180多路复用以产生输出位流199。输出位流199可表示对应于输入音频信号102的经编码音频信号。举例来说，可发射(例如，经由有线、无线或光学通道)及/或存储输出位流199。因此，多路复用器180可将由第一增益形状估计器190确定的第一增益形状参数及由第二增益形状估计器194确定的第二增益形状参数插入到输出位流199中，以在再生输入音频信号102期间实现高频带激励增益调整。在接收器处，可由解多路复用器(DEMUX)、低频带解码器、高频带解码器及滤波器组执行逆操作以产生音频信号(例如，提供到扬声器或其它输出装置的输入音频信号102的经重建版本)。用以表示低频带位流142的位的数目可大体上大于用以表示高频带侧信息172的位的数目。因此，输出位流199中的大多数字符可表示低频带数据。高频带侧信息172可在接收器处用以根据信号模型而从低频带数据重新产生高频带激励信号。举例来说，信号模型可表示低频带数据(例如，低频带信号122)与高频带数据(例如，高频带信号124)之间的关系或相关性的预期集合。因此，不同信号模型可用于不同种类的音频数据(例如，话语、音乐等等)，且在使用中的特定信号模型可在经编码音频数据的传达之前由发射器及接收器协商(或由工业标准定义)。在使用信号模型的情况下，发射器处的高频带分析模块150可能够产生高频带侧信息172，使得接收器处的对应高频带分析模块能够使用信号模型来从输出位流199重建高频带信号124。
系统100可改善音频信号102的谐波扩展低频带激励与输入音频信号102的高频带残差之间的逐帧能量相关性(例如，改善时间演进)。举例来说，在第一增益级期间，第一增益形状估计器190及第一增益形状调整器192可基于第一增益参数来调整谐波扩展低频带激励。可调整谐波扩展低频带激励以逐帧地近似高频带的残差。调整谐波扩展低频带激励可改善合成域中的增益形状估计，且缩减输入音频信号102的高频带重建期间的声讯人为效应。系统100也可改善高频带信号124与高频带信号124的合成版本之间的逐帧能量相关性。举例来说，在第二增益级期间，第二增益形状估计器194及第二增益形状调整器196可基于第二增益参数来调整高频带信号124的合成版本。可调整高频带信号124的合成版本以逐帧地近似高频带信号124。可将第一增益形状参数及第二增益形状参数发射到解码器以缩减输入音频信号102的高频带重建期间的声讯人为效应。
参看图2，展示可操作以基于谐波扩展信号及/或高频带残差信号而在第一级处确定增益形状参数的系统200的特定实施例。系统200包含线性预测分析滤波器204、非线性激励产生器207、帧识别模块214、第一增益形状估计器190，及第一增益形状调整器192。
高频带信号124可提供到线性预测分析滤波器204。线性预测分析滤波器204可经配置以基于高频带信号124(例如，输入音频信号102的高频带部分)来产生高频带残差信号224。举例来说，线性预测分析滤波器204可将高频带信号124的谱包络编码为用以预测高频带信号124的未来样本(基于当前样本)的LPC的集合。高频带残差信号224可提供到帧识别模块214及第一增益形状估计器190。
帧识别模块214可经配置以确定用于高频带残差信号224的特定帧的译码模式，及基于所述译码模式来产生译码模式指示信号216。举例来说，帧识别模块214可确定高频带残差信号224的特定帧为浊音帧抑或非浊音帧。在特定实施例中，浊音帧可对应于第一译码模式(例如，第一度量)，且非浊音帧可对应于第二译码模式(例如，第二度量)。
低频带激励信号144可提供到非线性激励产生器207。如关于图1所描述，可使用低频带分析模块130而从低频带信号122(例如，输入音频信号102的低频带部分)产生低频带激励信号144。非线性激励产生器207可经配置以基于低频带激励信号144来产生谐波扩展信号208。举例来说，非线性激励产生器207可对低频带激励信号144的帧(或子帧)执行绝对值运算或平方运算以产生谐波扩展信号208。
举例说明，非线性激励产生器207可增加采样低频带激励信号144(例如，在大约0kHz到8kHz的范围内的信号)以产生在大约0kHz到16kHz的范围内的16kHz信号(例如，带宽为低频带激励信号144的带宽的大约两倍的信号)，且随后对经增加采样信号执行非线性操作。16kHz信号的低频带部分(例如，大约从0kHz到8kHz)可具有大体上类似于低频带激励信号144的谐波的谐波，且16kHz信号的高频带部分(例如，大约从8kHz到16kHz)可大体上无谐波。非线性激励产生器207可将16kHz信号的低频带部分中的“主要(dominant)”谐波延伸到16kHz信号的高频带部分以产生谐波扩展信号208。因此，谐波扩展信号208可为使用非线性操作(例如，平方运算及/或绝对值运算)而将谐波延伸到高频带中的低频带激励信号144的谐波扩展版本。谐波扩展信号208可提供到第一增益形状估计器190及第一增益形状调整器192。
第一增益形状估计器190可接收译码模式指示信号216，且基于译码模式来确定采样速率。举例来说，第一增益形状估计器190可采样谐波扩展信号208的第一帧以产生第一多个子帧，且可在类似时间例项(time instance)时采样高频带残差信号224的第二帧以产生第二多个子帧。第一多个子帧及第二多个子帧中的子帧(例如，向量维度)的数目可基于译码模式。举例来说，第一(及第二)多个子帧可响应于译码模式指示出高频带残差信号224的特定帧为浊音帧的确定而包含第一数目个子帧。在特定实施例中，第一多个子帧及第二多个子帧各自可响应于高频带残差信号224的特定帧为浊音帧的确定而包含十六个子帧。替代地，第一(及第二)多个子帧可响应于译码模式指示出高频带残差信号224的特定帧不为浊音帧的确定而包含第二数目个子帧，所述第二数目小于子帧的第一数目。举例来说，第一多个子帧及第二多个子帧各自可响应于译码模式指示出高频带残差信号224的特定帧不为浊音帧的确定而包含八个子帧。
第一增益形状估计器190可经配置以基于谐波扩展信号208及/或高频带残差信号224来确定第一增益形状参数242。第一增益形状估计器190可评估第一多个子帧中的每一子帧的能量级别，且评估第二多个子帧中的每一对应子帧的能量级别。举例来说，第一增益形状参数242可识别相比于高频带残差信号224的对应子帧具有较低或较高能量级别的谐波扩展信号208的特定子帧。第一增益形状估计器190也可基于译码模式来确定用以提供到谐波扩展信号208的每一特定子帧的能量的按比例调整的量。可在相比于高频带残差信号224的对应子帧具有较低或较高能量级别的谐波扩展信号208的子帧级别下执行能量的按比例调整。举例来说，响应于译码模式具有第一度量(例如，浊音帧)的确定，可通过因子(∑RHB 2)/(∑R'LB 2)来按比例调整谐波扩展信号208的特定子帧，其中(∑R'LB 2)对应于谐波扩展信号208的特定子帧的能量级别，且(∑RHB 2)对应于高频带残差信号224的对应子帧的能量级别。替代地，响应于译码模式具有第二度量(例如，非浊音帧)的确定，可通过因子∑[(RHB)*(R'LB)]/(∑R'LB 2)来按比例调整谐波扩展信号208的特定子帧。第一增益形状参数242可识别需要能量按比例调整的谐波扩展信号208的每一子帧，且可针对相应子帧识别经计算能量按比例调整因子。第一增益形状参数242可提供到第一增益形状调整器192且作为高频带侧信息172而提供到图1的多路复用器180。
第一增益形状调整器192可经配置以基于第一增益形状参数242来调整谐波扩展信号208以产生经调整谐波扩展信号244。举例来说，第一增益形状调整器192可根据经计算能量按比例调整来按比例调整谐波扩展信号208的经识别子帧以产生经调整谐波扩展信号244。经调整谐波扩展信号244可提供到包络跟踪器202及第一组合器254以执行按比例调整操作。
包络跟踪器202可经配置以接收经调整谐波扩展信号244，及计算对应于经调整谐波扩展信号244的低频带时域包络203。举例来说，包络跟踪器202可经配置以计算经调整谐波扩展信号244的帧的每一样本的平方以产生平方值的序列。包络跟踪器202可经配置以对平方值的序列执行平滑操作，例如，通过将一阶无限脉冲响应(infiniteimpulseresponse,IIR)低通滤波器应用于平方值的序列而进行。包络跟踪器202可经配置以将平方根函数应用于平滑序列的每一样本以产生低频带时域包络203。包络跟踪器202也可使用绝对运算而非平方运算。低频带时域包络203可提供到噪声组合器240。
噪声组合器240可经配置以组合低频带时域包络203与由白噪声产生器(未图示)产生的白噪声205以产生经调制噪声信号220。举例来说，噪声组合器240可经配置以根据低频带时域包络203来调幅白噪声205。在特定实施例中，噪声组合器240可被实施为经配置以根据低频带时域包络203来按比例调整白噪声205以产生经调制噪声信号220的乘法器。经调制噪声信号220可提供到第二组合器256。
第一组合器254可被实施为经配置以根据混频因子(α)来按比例调整经调整谐波扩展信号244以产生第一经按比例调整信号的乘法器。第二组合器256可被实施为经配置以基于混频因子(1-α)来按比例调整经调制噪声信号220以产生第二经按比例调整信号的乘法器。举例来说，第二组合器256可基于1减混频因子的差(例如，1-α)来按比例调整经调制噪声信号220。第一经按比例调整信号及第二经按比例调整信号可提供到混频器211。
混频器211可基于混频因子(α)、经调整谐波扩展信号244及经调制噪声信号220来产生高频带激励信号161。举例来说，混频器211可组合第一经按比例调整信号与第二经按比例调整信号以产生高频带激励信号161。
图2的系统200可改善谐波扩展信号208与高频带残差信号224之间的能量的时间演进。举例来说，第一增益形状估计器190及第一增益形状调整器192可基于第一增益形状参数242来调整谐波扩展信号208。可调整谐波扩展信号208以逐子帧地近似高频带残差信号224的能量级别。调整谐波扩展信号208可缩减合成域中的声讯人为效应，如关于图4所描述。系统200也可基于译码模式来动态地调整子帧的数目以基于间距差异来修改增益形状参数242。举例来说，可针对在帧内具有时间演进的相对低差异的非浊音帧产生相对小数目个增益形状参数242(例如，相对小数目个子帧)。替代地，可针对在帧内具有时间演进的相对高差异的浊音帧产生相对大数目个增益形状参数242。在替代实施例中，经选择以调整谐波扩展低频带的时间演进的子帧的数目对于非浊音帧以及浊音帧两者可相同。
参看图3，展示用以说明基于谐波扩展信号与高频带残差信号之间的能量不均等值的增益形状参数的时序图300。时序图300包含高频带残差信号224的第一迹线、谐波扩展信号208的第二迹线，及经估计增益形状参数242的第三迹线。
时序图300描绘高频带残差信号224的特定帧及谐波扩展信号208的对应帧。时序图300包含第一时序窗302、第二时序窗304、第三时序窗306、第四时序窗308、第五时序窗310、第六时序窗312，及第七时序窗314。每一时序窗302到314可表示相应信号224、208的子帧。虽然描绘七个时序窗，但在其它实施例中，可存在额外(或较少)时序窗。举例来说，在特定实施例中，每一相应信号224、208可包含低到四个时序窗或高达十六个时序窗(亦即，四个子帧或十六个子帧)。时序窗的数目可基于如关于图2所描述的译码模式。
第一时序窗302中的高频带残差信号224的能量级别可近似第一时序窗302中的对应谐波扩展信号208的能量级别。举例来说，第一增益形状估计器190可测量第一时序窗302中的高频带残差信号224的能量级别、测量第一时序窗302中的谐波扩展信号208的能量级别，且比较差与阈值。如果差低于阈值，则高频带残差信号224的能量级别可近似谐波扩展信号208的能量级别。因此，在此状况下，用于第一时序窗302的第一增益形状参数242可指示出谐波扩展信号208的对应子帧无需能量按比例调整。用于第三时序窗306及第四时序窗308的高频带残差信号224的能量级别也可近似第三时序窗306及第四时序窗308中的对应谐波扩展信号208的能量级别。因此，用于第三时序窗306及第四时序窗308的第一增益形状参数242也可指示出谐波扩展信号208的对应子帧可无需能量按比例调整。
第二时序窗304及第五时序窗310中的高频带残差信号224的能量级别可波动，且第二时序窗304及第五时序窗310中的谐波扩展信号208的对应能量级别可不准确地反映高频带残差信号224的波动。图1到2的第一增益形状估计器190可在第二时序窗304及第五时序窗310中产生增益形状参数242以调整谐波扩展信号208。举例来说，第一增益形状估计器190可指示第一增益形状调整器192在第二时序窗304及第五时序窗310(例如，第二子帧及第五子帧)处“按比例调整”谐波扩展信号208。谐波扩展信号208被调整的量可基于高频带残差信号224的译码模式。举例来说，如果译码模式指示出帧为浊音帧，则可通过因子(∑RHB 2)/(∑R'LB 2)来调整谐波扩展信号208。替代地，如果译码模式指示出帧为非浊音帧，则可通过因子∑[(RHB)*(R'LB)]/(∑R'LB 2)来调整谐波扩展信号208。
用于第六时序窗312及第七时序窗314的高频带残差信号224的能量级别可近似第六时序窗312及第七时序窗314中的对应谐波扩展信号208的能量级别。因此，用于第六时序窗312及第七时序窗314的第一增益形状参数242可指示出谐波扩展信号208的对应子帧无需能量按比例调整。
产生如关于图3所描述的第一增益形状参数242可改善谐波扩展信号208与高频带残差信号224之间的能量的时间演进。举例来说，可通过基于第一增益形状参数242来调整谐波扩展信号208而在谐波扩展信号208中考量高频带残差信号224的能量波动。调整谐波扩展信号208可缩减合成域中的声讯人为效应，如关于图4所描述。
参看图4，展示可操作以基于合成高频带信号及输入音频信号的高频带部分而在第二级处确定第二增益形状参数的系统400的特定实施例。系统400可包含线性预测(LP)合成器402、第二增益形状估计器194、第二增益形状调整器196，及增益帧估计器410。
线性预测(LP)合成器402可经配置以接收高频带激励信号161，及对高频带激励信号161执行线性预测合成操作以产生合成高频带信号404。合成高频带信号404可提供到第二增益形状估计器194及第二增益形状调整器196。
第二增益形状估计器194可经配置以基于合成高频带信号404及高频带信号124来确定第二增益形状参数406。举例来说，第二增益形状估计器194可评估合成高频带信号404的每一子帧的能量级别，且评估高频带信号124的每一对应子帧的能量级别。举例来说，第二增益形状参数406可识别相比于高频带信号124的对应子帧具有较低能量级别的合成高频带信号404的特定子帧。可在合成域中确定第二增益形状参数406。举例来说，可使用与激励域中的激励信号(例如，谐波扩展信号208)相对的合成信号(例如，合成高频带信号404)来确定第二增益形状参数406。第二增益形状参数406可提供到第二增益形状调整器196且作为高频带侧信息172而提供到多路复用器180。
第二增益形状调整器196可经配置以基于第二增益形状参数406来产生经调整合成高频带信号418。举例来说，第二增益形状调整器196可基于第二增益形状参数406来“按比例调整”合成高频带信号404的特定子帧以产生经调整合成高频带信号418。第二增益形状调整器196可以类似于图1到2的第一增益形状调整器192基于第一增益形状参数242来调整谐波扩展信号208的特定子帧的方式的方式来“按比例调整”合成高频带信号404的子帧。经调整合成高频带信号418可提供到增益帧估计器410。
增益帧估计器410可基于经调整合成高频带信号404及高频带信号124来产生增益帧参数412。增益帧参数412可作为高频带侧信息172而提供到多路复用器180。
图4的系统400可通过基于合成高频带信号404的能量级别及高频带信号124的对应能量级别来产生第二增益形状参数406而改善图1的输入音频信号102的高频带重建。第二增益形状参数406可缩减输入音频信号102的高频带重建期间的声讯人为效应。
参看图5，展示可操作以使用增益形状参数来再生音频信号的系统500的特定实施例。系统500包含非线性激励产生器507、第一增益形状调整器592、高频带激励产生器520、线性预测(LP)合成器522，及第二增益形状调整器526。在特定实施例中，系统500可集成到解码系统或设备中(例如，在无线电话、CODEC或DSP中)。在其它特定实施例中，系统500可集成到机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、PDA、固定位置数据单元或计算机中。
非线性激励产生器507可经配置以接收图1的低频带激励信号144。举例来说，图1的低频带位流142可包含表示低频带激励信号144的数据，且可作为位流199而发射到系统500。非线性激励产生器507可经配置以基于低频带激励信号144来产生第二谐波扩展信号508。举例来说，非线性激励产生器507可对低频带激励信号144的帧(或子帧)执行绝对值运算或平方运算以产生第二谐波扩展信号508。在特定实施例中，非线性激励产生器507可以大体上类似于图2的非线性激励产生器207的方式的方式而操作。第二谐波扩展信号508可提供到第一增益形状调整器592。
例如图2的第一增益形状参数242的第一增益形状参数也可提供到第一增益形状调整器592。举例来说，图1的高频带侧信息172可包含表示第一增益形状参数242的数据，且可发射到系统500。第一增益形状调整器592可经配置以基于第一增益形状参数242来调整第二谐波扩展信号508以产生第二经调整谐波扩展信号544。在特定实施例中，第一增益形状调整器592可以大体上类似于图1到2的第一增益形状调整器192的方式的方式而操作。第二经调整谐波扩展信号544可提供到高频带激励产生器520。
高频带激励产生器520可基于第二经调整谐波扩展信号544来产生第二高频带激励信号561。举例来说，高频带激励产生器520可包含包络跟踪器、噪声组合器、第一组合器、第二组合器，及混频器。在特定实施例中，高频带激励产生器520的组件可以大体上类似于图2的包络跟踪器202、图2的噪声组合器240、图2的第一组合器254、图2的第二组合器256及图2的混频器211的方式的方式而操作。第二高频带激励信号561可提供到线性预测合成器522。
线性预测合成器522可经配置以接收第二高频带激励信号561，及对第二高频带激励信号561执行线性预测合成操作以产生第二合成高频带信号524。在特定实施例中，线性预测合成器522可以大体上类似于图4的线性预测合成器402的方式的方式而操作。第二合成高频带信号524可提供到第二增益形状调整器526。
例如图4的第二增益形状参数406的第二增益形状参数也可提供到第二增益形状调整器526。举例来说，图1的高频带侧信息172可包含表示第二增益形状参数406的数据，且可发射到系统500。第二增益形状调整器526可经配置以基于第二增益形状参数406来调整第二合成高频带信号524以产生第二经调整合成高频带信号528。在特定实施例中，第二增益形状调整器526可以大体上类似于图1及4的第二增益形状调整器196的方式的方式而操作。在特定实施例中，第二经调整合成高频带信号528可为图1的高频带信号124的经再生版本。
图5的系统500可使用高频带激励信号144、第一增益形状参数242及第二增益形状参数406来再生高频带信号124。使用增益形状参数242、406可通过基于话语编码器处检测的能量的时间演进来调整第二谐波扩展信号508及第二合成高频带信号524而改善再生准确度。
参看图6，展示使用增益估计进行高频带重建的方法600、610的特定实施例的流程图。第一方法600可由图1到2的系统100到200及图4的系统400执行。第二方法610可由图5的系统500执行。
第一方法600包含：在602处，在话语编码器处基于谐波扩展信号及/或基于与音频信号的高频带部分相关联的高频带残差信号来确定第一增益形状参数。举例来说，图1的第一增益形状估计器190可基于谐波扩展信号(例如，图2的谐波扩展信号208)及/或高频带信号124的高频带残差来确定第一增益形状参数(例如，图2的第一增益形状参数242)。
方法600也可包含：在604处，基于合成高频带信号及基于音频信号的高频带部分来确定第二增益形状参数。举例来说，第二增益形状估计器194可基于合成高频带信号404及高频带信号124来确定第二增益形状参数406。
在606处，可将第一增益形状参数及第二增益形状参数插入到音频信号的经编码版本中以在从音频信号的经编码版本再生音频信号期间实现增益调整。举例来说，图1的高频带侧信息172可包含第一增益形状参数242及第二增益形状参数406。多路复用器180可将第一增益形状参数242及第二增益形状参数406插入到位流199中，且位流199可发射到解码器(例如，图5的系统500)。图5的第一增益形状调整器592可基于第一增益形状参数242来调整谐波扩展信号508以产生第二经调整谐波扩展信号544。第二高频带激励信号561至少部分地基于第二经调整谐波扩展信号544。另外，图5的第二增益形状调整器526可基于第二增益形状参数406来调整合成高频带信号524以再生高频带信号124的版本。
第二方法610可包含：在612处，在话语解码器处从话语编码器接收经编码音频信号。经编码音频信号可包含基于在话语编码器处产生的谐波扩展信号208及/或在话语编码器处产生的高频带残差信号224的第一增益形状参数242。经编码音频信号也可包含基于合成高频带信号404及高频带信号124的第二增益形状参数406。
在614处，可基于第一增益形状参数及基于第二增益形状参数从经编码音频信号再生音频信号。举例来说，图5的第一增益形状调整器592可基于第一增益形状参数242来调整谐波扩展信号508以产生第二经调整谐波扩展信号544。图5的高频带激励产生器520可基于第二经调整谐波扩展信号544来产生第二高频带激励信号561。线性预测合成器522可对第二高频带激励信号561执行线性预测合成操作以产生第二合成高频带信号524，且第二增益形状调整器526可基于第二增益形状参数406来调整第二合成高频带信号524以产生第二经调整合成高频带信号528(例如，经再生音频信号)。
图6的方法600、610可改善音频信号102的谐波扩展低频带激励与输入音频信号102的高频带残差之间的逐子帧能量相关性(例如，改善时间演进)。举例来说，在第一增益级期间，第一增益形状估计器190及第一增益形状调整器192可基于第一增益参数来调整谐波扩展低频带激励，以基于高频带的残差来建模谐波扩展低频带激励。方法600、610也可改善高频带信号124与高频带信号124的合成版本之间的逐子帧能量相关性。举例来说，在第二增益级期间，第二增益形状估计器194及第二增益形状调整器196可基于第二增益参数来调整高频带信号124的合成版本，以基于高频带信号124来建模高频带信号124的合成版本。
在特定实施例中，图6的方法600、610可经由处理单元(例如，中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)或控制器)的硬件(例如，FPGA装置、ASIC等等)、经由固件装置或其任何组合而实施。作为实例，图6的方法600、610可由执行指令的处理器执行，如关于图7所描述。
参看图7，描绘无线通信装置的特定说明性实施例的框图且将其大体上指定为700。装置700包含耦合到存储器732的处理器710(例如，CPU)。存储器732可包含可由处理器710及/或编码解码器734执行以执行本文所揭示的方法及过程(例如，图6的方法600、610)的指令760。
在特定实施例中，编码解码器734可包含两级增益估计系统782及两级增益调整系统784。在特定实施例中，两级增益估计系统782包含图1的系统100的一或多个组件、图2的系统200的一或多个组件，及/或图4的系统400的一或多个组件。举例来说，两级增益估计系统782可执行与图2的系统100到200、图4的系统400及图6的方法600相关联的编码操作。在特定实施例中，两级增益调整系统784可包含图5的系统500的一或多个组件。举例来说，两级增益调整系统784可执行与图5的系统500及图6的方法610相关联的解码操作。两级增益估计系统782及/或两级增益调整系统784可经由专用硬件(例如，电路)而实施、由执行指令以执行一或多个任务的处理器实施，或由其组合实施。
作为实例，存储器732或编码解码器734中的存储器790可为存储器装置，例如，随机存取存储器(RAM)、磁阻式随机存取存储器(MRAM)、自旋力矩转移MRAM(STT-MRAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、装卸式磁盘，或紧密光盘只读存储器(CD-ROM)。所述存储器装置可包含指令(例如，指令760或指令795)，所述指令在由计算机(例如，编码解码器734中的处理器及/或处理器710)执行时可使计算机执行图6的方法600、610中的一者的至少一部分。作为实例，存储器732或编码解码器734中的存储器790可为包含指令(例如，分别为指令760或指令795)的非暂时性计算机可读媒体，所述指令在由计算机(例如，编码解码器734中的处理器及/或处理器710)执行时使计算机执行图6的方法600、610中的一者的至少一部分。
装置700也可包含耦合到编码解码器734及处理器710的DSP 796。在特定实施例中，DSP 796可包含两级增益估计系统797及两级增益调整系统798。两级增益估计系统797可包含图1的系统100的一或多个组件、图2的系统200的一或多个组件，及/或图4的系统400的一或多个组件。举例来说，两级增益估计系统797可执行与图2的系统100到200、图4的系统400及图6的方法600相关联的编码操作。两级增益调整系统798可包含图5的系统500的一或多个组件。举例来说，两级增益调整系统798可执行与图5的系统500及图6的方法610相关联的解码操作。两级增益估计系统797及/或两级增益调整系统798可经由专用硬件(例如，电路)而实施、由执行指令以执行一或多个任务的处理器实施，或其组合。
图7也展示耦合到处理器710及显示器728的显示控制器726。编码解码器734可耦合到处理器710，如所展示。扬声器736及麦克风738可耦合到编码解码器734。举例来说，麦克风738可产生图1的输入音频信号102，且编码解码器734可基于输入音频信号102来产生输出位流199以供发射到接收器。作为另一实例，扬声器736可用以输出由编码解码器734从图1的输出位流199重建的信号，其中输出位流199是从发射器接收。图7也指示出无线控制器740可耦合到处理器710及无线天线742。
在特定实施例中，处理器710、显示控制器726、存储器732、编码解码器734、DSP796及无线控制器740包含于系统级封装或系统单芯片装置(例如，移动台调制解调器(MSM))722中。在特定实施例中，输入装置730(例如，触控屏幕及/或小键盘)及电力供应器744耦合到系统单芯片装置722。此外，在特定实施例中，如图7所说明，显示器728、输入装置730、扬声器736、麦克风738、天线742及电力供应器744在系统单芯片装置722外部。然而，显示器728、输入装置730、扬声器736、麦克风738、天线742及电力供应器744中的每一者可耦合到系统单芯片装置722的组件，例如，接口或控制器。
结合所描述实施例，揭示第一设备，其包含用于基于谐波扩展信号及/或基于与音频信号的高频带部分相关联的高频带残差信号来确定第一增益形状参数的装置。举例来说，用于确定第一增益形状参数的装置可包含图1到2的第一增益形状估计器190、图2的帧识别模块214、图7的两级增益估计系统782、图7的两级增益估计系统797、经配置以确定第一增益形状参数的一或多个装置(例如，执行非暂时性计算机可读存储媒体处的指令的处理器)，或其任何组合。
第一设备也可包含用于基于合成高频带信号及基于音频信号的高频带部分来确定第二增益形状参数的装置。举例来说，用于确定第二增益形状参数的装置可包含图1及4的第二增益形状估计器194、图7的两级增益估计系统782、图7的两级增益估计系统797、经配置以确定第二增益参数的一或多个装置(例如，执行非暂时性计算机可读存储媒体处的指令的处理器)，或其任何组合。
第一设备也可包含用于将第一增益形状参数及第二增益形状参数插入到音频信号的经编码版本中以在从音频信号的经编码版本再生音频信号期间实现增益调整的装置。举例来说，用于将第一增益形状参数及第二增益形状参数插入到音频信号的经编码版本中的装置可包含图1的多路复用器180、图7的两级增益估计系统782、图7的两级增益估计系统797、经配置以将第一增益参数插入到音频信号的经编码版本中的一或多个装置(例如，执行非暂时性计算机可读存储媒体处的指令的处理器)，或其任何组合。
结合所描述实施例，揭示第二设备，其包含用于从话语编码器接收经编码音频信号的装置。经编码音频信号包含基于在话语编码器处产生的第一谐波扩展信号及基于在话语编码器处产生的高频带残差信号的第一增益形状参数。经编码音频信号也包含基于在话语编码器处产生的第一合成高频带信号及基于音频信号的高频带的第二增益形状参数。举例来说，用于接收经编码音频信号的装置可包含图5的非线性激励产生器507、图5的第一增益形状估计器592、图5的第二增益形状估计器526、图7的两级增益调整系统784、图7的两级增益调整系统798、经配置以确定经编码音频信号的接收的一或多个装置(例如，执行非暂时性计算机可读存储媒体处的指令的处理器)，或其任何组合。
第二设备也可包含用于基于第一增益形状参数及基于第二增益形状参数而从经编码音频信号再生音频信号的装置。举例来说，用于再生音频信号的装置可包含图5的非线性激励产生器507、图5的第一增益形状估计器592、图5的高频带激励产生器520、图5的线性预测系数合成器522、图5的第二增益形状估计器526、图7的两级增益调整系统784、图7的两级增益调整系统798、经配置以再生音频信号的一或多个装置(例如，执行非暂时性计算机可读存储媒体处的指令的处理器)，或其任何组合。
所属领域的一般技术人员将进一步了解，结合本文所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、配置、模块、电路及算法步骤可被实施为电子硬件、由例如硬件处理器的处理装置执行的计算机软件，或此两者的组合。各种说明性组件、块、配置、模块、电路及步骤已在上文大体上在其功能性方面予以描述。将此功能性实施为硬件抑或软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。所属领域的一般技术人员可针对每一特定应用而以变化的方式来实施所描述功能性，但不应将这些实施决策解译为导致脱离本发明的范畴。
结合本文所揭示的实施例而描述的方法或算法的步骤可直接地体现于硬件中、体现于由处理器执行的软件模块中，或体现于所述两者的组合中。软件模块可驻留于例如以下各者的存储器装置中：随机存取存储器(RAM)、磁阻式随机存取存储器(MRAM)、自旋力矩转移MRAM(STT-MRAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、装卸式磁盘，或紧密光盘只读存储器(CD-ROM)。例示性存储器装置耦合到处理器，使得处理器可从存储器装置读取信息及将信息写入到存储器装置。在替代例中，存储器装置可与处理器成整体。处理器及存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于计算装置或用户终端机中。在替代例中，处理器及存储媒体可作为离散组件而驻留于计算装置或用户终端机中。
提供所揭示实施例的前述描述以使所属领域的一般技术人员能够制作或使用所揭示实施例。在不脱离本发明的范畴的情况下，对这些实施例的各种修改对于所属领域的一般技术人员来说将易于显而易见，且本文所定义的原理可应用于其它实施例。因此，本发明并不意欲限于本文所展示的实施例，而应符合可能与如由以下权利要求书定义的原理及新颖特征相一致的最广泛范畴。

Claims (30)

1.一种用于信号处理的方法，其包括：
在话语编码器处基于谐波扩展信号、基于与音频信号的高频带部分相关联的高频带残差信号或基于所述谐波扩展信号与所述高频带残差信号的组合来确定第一增益形状参数；
基于所述谐波扩展信号及所述第一增益形状参数来产生高频带激励信号；
基于所述高频带激励信号产生合成高频带信号；
基于所述合成高频带信号及基于所述音频信号的所述高频带部分来确定第二增益形状参数；以及
将至少所述第一增益形状参数及所述第二增益形状参数插入到所述音频信号的经编码版本中以在从所述音频信号的所述经编码版本再生所述音频信号期间实现增益调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一增益形状参数是在线性预测残差域中予以确定。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二增益形状参数是在线性预测合成域中予以确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述谐波扩展信号是经由非线性谐波扩展而从所述音频信号的低频带部分予以产生。
5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
基于所述第一增益形状参数来调整所述谐波扩展信号以产生经修改谐波扩展信号，其中所述高频带激励信号是至少部分地基于所述经修改谐波扩展信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：
采样所述谐波扩展信号的低频带帧以产生第一多个子帧；
采样所述高频带残差信号的对应高频带帧以产生第二多个子帧；以及
基于所述第一多个子帧的能量级别、基于所述第二多个子帧的能量级别或其任何组合来产生所述第一增益形状参数。
7.根据权利要求6所述的方法，其中调整所述谐波扩展信号包括按比例调整所述第一多个子帧中的特定子帧以近似所述第二多个子帧中的对应子帧的能量级别。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二多个子帧响应于所述高频带帧为浊音帧的确定而包含第一数目个子帧，且其中所述第二多个子帧响应于所述高频带帧不为浊音帧的确定而包含第二数目个子帧，所述第二数目小于子帧的所述第一数目。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一多个子帧及所述第二多个子帧针对浊音帧及非浊音帧两者包含相同数目个子帧，其中如果低频带核心采样速率为12.8千赫兹(kHz)，则所述第一多个子帧及所述第二多个子帧包含四个子帧，且其中如果所述低频带核心采样速率为16kHz，则所述第一多个子帧及所述第二多个子帧包含五个子帧。
10.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：
对所述高频带激励信号执行线性预测合成操作以产生所述合成高频带信号。
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括基于所述第二增益形状参数来调整所述合成高频带信号。
12.一种用于信号处理的设备，其包括：
第一增益形状估计器，其经配置以基于谐波扩展信号、基于与音频信号的高频带部分相关联的高频带残差信号或基于所述谐波扩展信号与所述高频带残差信号的组合来确定第一增益形状参数；
第一增益形状调整器，其经配置以基于所述谐波扩展信号及所述第一增益形状参数来产生高频带激励信号；
线性预测合成器，其经配置以基于所述高频带激励信号产生合成高频带信号；
第二增益形状估计器，其经配置以基于所述合成高频带信号及基于所述音频信号的所述高频带部分来确定第二增益形状参数；以及
电路，其经配置以将至少所述第一增益形状参数及所述第二增益形状参数插入到所述音频信号的经编码版本中以在从所述音频信号的所述经编码版本再生所述音频信号期间实现增益调整。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一增益形状参数是在线性预测残差域中予以确定。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述电路包含多路复用器。
15.根据权利要求12所述的设备，其中所述谐波扩展信号是经由非线性谐波扩展而从所述音频信号的低频带部分予以产生。
16.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一增益形状调整器经进一步配置以基于所述第一增益形状参数来调整所述谐波扩展信号以产生经修改谐波扩展信号。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述第一增益形状估计器经进一步配置以：
采样所述谐波扩展信号的低频带帧以产生第一多个子帧；
采样所述高频带残差信号的对应高频带帧以产生第二多个子帧；以及
基于所述第一多个子帧的能量级别、基于所述第二多个子帧的能量级别或其任何组合来产生所述第一增益形状参数。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述第一增益形状调整器经进一步配置以通过按比例调整所述第一多个子帧中的特定子帧以近似所述第二多个子帧中的对应子帧的能量级别来调整所述谐波扩展信号。
19.根据权利要求17所述的设备，其中所述第一多个子帧响应于所述高频带帧为浊音帧的确定而包含第一数目个子帧，且其中所述第一多个子帧响应于所述高频带帧不为浊音帧的确定而包含第二数目个子帧，所述第二数目小于子帧的所述第一数目。
20.根据权利要求17所述的设备，其中所述第一多个子帧响应于所述高频带帧为浊音帧的确定而包含十六个子帧。
21.根据权利要求16所述的设备，其中所述线性预测合成器经进一步配置以对所述高频带激励信号执行线性预测合成操作以产生所述合成高频带信号。
22.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括第二增益形状调整器，所述第二增益形状调整器经配置以基于所述第二增益形状参数来调整所述合成高频带信号。
23.一种用于信号处理的方法，其包括：
在话语解码器处从话语编码器接收经编码音频信号，其中所述经编码音频信号包括：
基于第一谐波扩展信号、基于高频带残差信号或基于所述谐波扩展信号与所述高频带残差信号的组合的第一增益形状参数；以及
基于第一合成高频带信号及基于音频信号的高频带的第二增益形状参数，其中所述第一合成高频带信号是基于第一高频带激励信号，所述第一高频带激励信号是基于所述第一增益形状参数及所述第一谐波扩展信号；以及
基于至少所述第一增益形状参数及基于至少所述第二增益形状参数而从所述经编码音频信号再生所述音频信号。
24.根据权利要求23所述的方法，其中在所述话语解码器处再生所述音频信号包括：
基于非线性地扩展所述经编码音频信号的低频带激励来产生第二谐波扩展信号；以及
基于所述第一增益形状参数来调整所述第二谐波扩展信号以获得第二经修改谐波扩展信号。
25.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括基于所述经修改第二谐波扩展信号来产生第二高频带激励信号。
26.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括对所述第二高频带激励信号执行线性预测合成操作以产生第二合成高频带信号。
27.根据权利要求26所述的方法，其进一步包括基于所述第二增益形状参数来调整所述第二合成高频带信号。
28.一种话语解码器，其经配置以：
从话语编码器接收经编码音频信号，其中所述经编码音频信号包括：
基于第一谐波扩展信号、基于高频带残差信号或基于所述谐波扩展信号与所述高频带残差信号的组合的第一增益形状参数；以及
基于第一合成高频带信号及基于音频信号的高频带的第二增益形状参数，其中所述第一合成高频带信号是基于第一高频带激励信号，所述第一高频带激励信号是基于所述第一增益形状参数及所述第一谐波扩展信号；以及
基于至少所述第一增益形状参数及基于至少所述第二增益形状参数而从所述经编码音频信号再生所述音频信号。
29.根据权利要求28所述的话语解码器，其包括：
非线性激励产生器，其经配置以基于所述经编码音频信号的低频带激励来产生第二谐波扩展信号；以及
第一增益形状调整器，其经配置以基于所述第一增益形状参数来调整所述第二谐波扩展信号以获得第二经修改谐波扩展信号。
30.根据权利要求29所述的话语解码器，其进一步包括高频带激励产生器，所述高频带激励产生器经配置以基于所述经修改第二谐波扩展信号来产生第二高频带激励信号。
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