CN109410959A - 一种音频编解码方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种音频编解码方法，所述方法包括：对音频数据进行均匀量化编码以及非均匀量化编码，获取均匀量化编码数据以及非均匀量化编码数据；将当前帧音频数据对应的所述均匀量化编码数据填充至音频数据码流的当前帧，将所述非均匀量化编码数据填充至音频数据码流的下一帧。本发明实施例提供的音频编解码方法，无需发送端重传整个丢失的数据帧，对网络延时影响较少。

Description

一种音频编解码方法

技术领域

本发明涉及音视频编解码技术领域，特别是涉及一种音频编解码方法。

背景技术

在音频通过过程中，音频丢包和延迟时常发生。由于网络状况的时变性，各个节点和终端处理引入的时延，最终导致随机时延和丢包不可避免。为了提高网络音频质量，需要采用合适的丢包补偿方法对丢失的音频数据包进行补偿。

现有的丢包补偿方案需要重传丢失的所有数据帧，从而无可避免的会增加数据的延时，进而影响了音频通话质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种音频编解码方法，旨在降低音频传输时的网络延时情况。

一种音频编解码方法，包括音频编码步骤以及音频解码步骤，其中：

所述音频编码步骤包括：

对音频数据进行均匀量化编码，获取均匀量化编码数据；对所述音频数据进行非均匀量化编码，获取非均匀量化编码数据，其中所述均匀量化编码的码率大于所述非均匀量化编码的码率，且所述均匀量化编码和所述非均匀量化编码的频域带宽相同；

将当前帧音频数据对应的所述均匀量化编码数据填充至音频数据码流的当前帧，将当前帧音频数据对应的所述非均匀量化编码数据填充至音频数据码流的下一帧；

对所述音频数据进行第一频段复制编码，获取第一频段复制数据；对所述音频数据进行第二频段复制编码，获取第二频段复制数据，其中，所述第一频段复制编码的码率大于所述第二频段复制编码的码率，且所述第一频段复制编码和所述第二频段复制编码的频域带宽相同；

将当前帧音频数据对应的所述第一频段复制数据填充至所述音频数据码流的当前帧；将当前帧音频数据对应的所述第二频段复制数据填充至所述音频数据码流的下一帧；

对所述音频数据进行第一双声道立体声编码，获取第一双声道立体声编码数据；对所述音频数据进行第二双声道立体声编码，获取第二双声道立体声编码数据，其中所述第一双声道立体声编码的码率大于所述第二双声道立体声编码的码率，且所述第一双声道立体声编码数据和所述第二双声道立体声编码的频域带宽相同；

将当前帧音频数据对应的所述第一双声道立体声编码数据填充至所述音频数据码流的当前帧；将当前帧音频数据对应的所述第二双声道立体声编码数据填充至所述音频数据码流的下一帧；

所述音频解码步骤包括：

获取音频数据码流；其中，所述音频数据码流的当前帧包括当前帧音频数据对应的均匀量化编码数据、当前帧音频数据对应的第一频段复制数据以及当前帧音频数据对应的第一双声道立体声编码数据，所述音频数据码流的下一帧包括所述当前帧音频数据对应的非均匀量化编码数据、当前帧音频数据对应的第二频段复制数据以及当前帧音频数据对应的第二双声道立体声编码数据；

判断获取的所述音频数据码流的当前帧是否丢失；

如果当前帧未丢失，则从所述当前帧中获取所述均匀量化编码数据，对所述均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据；

如果当前帧丢失，则从所述当前帧的下一帧中获取所述非均匀量化编码数据，对所述非均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据；

如果当前帧未丢失，则从所述当前帧中获取所述第一频段复制数据，根据所述第一频段复制数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行频带恢复；

如果当前帧丢失，则从当前帧的下一帧中获取所述第二频段复制数据，根据所述第二频段复制数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行频带恢复；

如果当前帧未丢失，则从所述当前帧中获取所述第一双声道立体声编码数据，根据所述第一双声道立体声编码数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行双声道立体声还原；

如果当前帧丢失，则从当前帧的下一帧中获取所述第二双声道立体声编码数据，根据所述第二双声道立体声编码数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行双声道立体声还原。

优选地，所述音频编解码方法中，在执行所述音频编码步骤之前，所述方法还包括如下步骤：

对所述音频数据进行正交镜像滤波器滤波，分解为若干子带；

其中，所述均匀量化编码和非均匀量化编码的编码高子带相同；

从所述当前帧中获取所述均匀量化编码数据，对所述均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据的步骤包括：

保存所述音频数据码流的当前帧；

在接收到所述音频数据码流的下一帧时，从保存的所述当前帧中获取所述均匀量化编码数据并对所述均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据。

本发明实施例提供的音频编解码方法，无需发送端重传整个丢失的数据帧，对网络延时影响较少。

附图说明

图1是本发明实施例提供的音频编解码方法的流程示意图。

具体实施方式

图1是本发明实施例提供的一种音频编解码方法的流程示意图，所述方法包括音频编码步骤以及音频解码步骤，其中：

一、所述音频编码步骤包括：

步骤1、对音频数据进行均匀量化编码，获取均匀量化编码数据；对所述音频数据进行非均匀量化编码，获取非均匀量化编码数据，其中所述均匀量化编码的码率大于所述非均匀量化编码的码率，且所述均匀量化编码和所述非均匀量化编码的频域带宽相同。

通过对音频数据进行两次量化编码，并且两次量化编码获得的编码数据分别填充至音频数据码流的当前帧和下一帧。在解码端发现当前帧发生丢包的情况下，也能够通过对下一帧包含的所述非均匀量化编码数据解码而获取当前帧音频数据，并且无需重传整个丢失的音频数据帧，对网络延时影响较少，并使音频数据还原的质量较好。

所述均匀量化编码和所述非均匀量化编码根据预先设置的码率和编码带宽执行，获得的所述均匀量化编码数据和所述非均匀量化编码数据是所述音频数据的核心编码信息，根据所述均匀量化编码数据或者所述非均匀量化编码数据解码，都能够获得对应的音频数据。

所述均匀量化编码和所述非均匀量化编码的码率和编码带宽一般根据传输信道的带宽，发送端、接收端的处理能力等参数设定。

优选实施例中，所述均匀量化编码的码率设置为大于所述非均匀量化编码的码率。因此，所述非均匀量化编码获得的非均匀量化编码数据的比特数小于所述均匀量化编码获得的均匀量化编码数据所占的比特数。因为所述非均匀量化编码数据是以前向差错隐藏数据的形式填充至音频数据码流的数据帧中的，而所述非均匀量化编码数据的比特数较少，对通信带宽的占用不会提高很多，但在丢失数据帧时，却能够准确恢复音频数据。

在另一个优选实施例中，所述均匀量化编码和所述非均匀量化编码的频域带宽相同，因此，根据所述非均匀量化编码数据解码获得的音频数据与根据所述均匀量化编码数据解码获得的音频数据在听觉上基本没有差异，即使音频数据在传输过程中发生丢包，在解码端仍能够获得较好的音频质量。

所述均匀量化编码的码率设置为大于所述非均匀量化编码的码率，并且所述均匀量化编码和所述非均匀量化编码的频域带宽相同。则既可以保证对通信带宽的占用不会提高很多，又可在解码端得较好的音频质量。

步骤2、将当前帧音频数据对应的所述均匀量化编码数据填充至音频数据码流的当前帧，将当前帧音频数据对应的所述非均匀量化编码数据填充至音频数据码流的下一帧。将当前帧音频数据对应的所述均匀量化编码数据填充至音频数据码流的当前帧，因此如果在解码端收到的所述音频数据码流没有丢帧，则只需要在所述音频数据码流的当前帧中提取所述均匀量化编码数据，对所述均匀量化编码数据进行解码，即可获得对应的当前帧音频数据。将当前帧音频数据对应的所述非均匀量化编码数据填充至音频数据码流的下一帧，则如果在解码端收到的所述音频数据码流发生丢帧，当前帧丢失，则可以从所述当前帧的下一帧中提取所述当前帧音频数据对应的非均匀量化编码数据，对所述非均匀量化编码数据进行解码，即可获得对应的当前帧音频数据。

在生成所述音频数据码流过程中，可进一步在所述音频数据码流中设置冗余编码标志位。则在解码端接收所述音频数据码流后，可以首先读取其中的所述冗余编码标志位，根据所述冗余编码标志位判断在编码端是否有进行丢帧补偿编码，以便在解码端选择合适的解码方法。

步骤3、对所述音频数据进行第一频段复制编码，获取第一频段复制数据；对所述音频数据进行第二频段复制编码，获取第二频段复制数据，其中，所述第一频段复制编码的码率大于所述第二频段复制编码的码率，且所述第一频段复制编码和所述第二频段复制编码的频域带宽相同。频段复制数据指的是经过频段复制编码处理后获得的一组参数，在编码端因为要节约传输带宽，因此一般将音频信号转换为低频信号发送。而通过进行频段复制编码，获取频段复制数据，并加入发送的音频数据码流中，则在解码端解码所述频段复制数据，可根据所述频段复制数据在解码端将音频信号恢复为高频信号。

步骤4、将当前帧音频数据对应的所述第一频段复制数据填充至所述音频数据码流的当前帧；将当前帧音频数据对应的所述第二频段复制数据填充至所述音频数据码流的下一帧；

步骤5、对所述音频数据进行第一双声道立体声编码，获取第一双声道立体声编码数据；对所述音频数据进行第二双声道立体声编码，获取第二双声道立体声编码数据，其中所述第一双声道立体声编码的码率大于所述第二双声道立体声编码的码率，且所述第一双声道立体声编码数据和所述第二双声道立体声编码的频域带宽相同；

步骤6、将当前帧音频数据对应的所述第一双声道立体声编码数据填充至所述音频数据码流的当前帧；将当前帧音频数据对应的所述第二双声道立体声编码数据填充至所述音频数据码流的下一帧；

二、所述音频解码步骤包括：

步骤7、获取音频数据码流；其中，所述音频数据码流的当前帧包括当前帧音频数据对应的均匀量化编码数据、当前帧音频数据对应的第一频段复制数据以及当前帧音频数据对应的第一双声道立体声编码数据，所述音频数据码流的下一帧包括所述当前帧音频数据对应的非均匀量化编码数据、当前帧音频数据对应的第二频段复制数据以及当前帧音频数据对应的第二双声道立体声编码数据；

步骤8、判断获取的所述音频数据码流的当前帧是否丢失；

A、如果当前帧未丢失，则从所述当前帧中获取所述均匀量化编码数据，对所述均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据；

B、如果当前帧丢失，则从所述当前帧的下一帧中获取所述非均匀量化编码数据，对所述非均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据；

C、如果当前帧未丢失，则从所述当前帧中获取所述第一频段复制数据，根据所述第一频段复制数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行频带恢复；

D、如果当前帧丢失，则从当前帧的下一帧中获取所述第二频段复制数据，根据所述第二频段复制数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行频带恢复；

E、如果当前帧未丢失，则从所述当前帧中获取所述第一双声道立体声编码数据，根据所述第一双声道立体声编码数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行双声道立体声还原；

F、如果当前帧丢失，则从当前帧的下一帧中获取所述第二双声道立体声编码数据，根据所述第二双声道立体声编码数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行双声道立体声还原。

上述步骤中，音频数据码流的当前帧是否丢失可以从所述音频数据码流的丢帧标志位读取，也可以通过其他习知的方式判断。

一个常用的丢帧标志位为m_prev_lost_flag，当m_prev_lost_flag＝0时，表示前一帧未丢失，当m_prev_lost_flag＝1时，表示前一帧丢失。因此，判断当前帧是否丢失，可以在接收到所述当前帧的下一帧时，判断所述丢帧标志位m_prev_lost_flag是否等于1。

优选实施例中，所述音频编解码方法中，在执行所述音频编码步骤之前，所述方法还包括如下步骤：

a、对所述音频数据进行下混频。

b、对所述音频数据进行下采样，以及对所述音频信号进行MDCT变换(修正的离散余弦变换)，将所述音频信号从时域变换到频域。通过下混频将双声道立体声音频信号变换成单声道的音频信号，方便编码处理过程中提取核心编码信息。通过下采样，例如两倍的下采样，可以降低音频数据采样率，降低数据传输过程中对带宽造成的负担，通过MDCT变换，将所述音频信号从时域变换到频域，使其更适合于编码应用，提高音频编码的质量和效率。

c、对所述音频数据进行正交镜像滤波器滤波，分解为若干子带。其中，对各个所述子带进行所述均匀量化编码和非均匀量化编码时，所述均匀量化编码和非均匀量化编码的编码高子带相同；在实际操作时，可以通过正交镜像滤波器滤波器组，将音频数据的时域信号分解成若干子带，对于均匀量化编码和非均匀量化编码，在不同编码码率下要保证编码高子带Band_high一致。这样所述均匀量化编码和非均匀量化编码的编码带宽就相同了，其中，编码带宽＝(Band_high*采样率/子带总数+1)>>1。

从所述当前帧中获取所述均匀量化编码数据，对所述均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据的步骤包括：

a、保存所述音频数据码流的当前帧；

b、在接收到所述音频数据码流的下一帧时，从保存的所述当前帧中获取所述均匀量化编码数据并对所述均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据。

如果所述当前帧为第一帧，可输出全0数据。在接收所述音频数据码流后，首先判断当前帧是否第一帧，所述判断可根据所述音频数据码流的另一个标志位m_first_frame_dec_flag是否为1来进行判断，如果m_first_frame_dec_flag＝1，则表示收到的是第一帧数据，则保存当前帧数据，并输出全0数据；如果m_first_frame_dec_flag＝0，则表示收到的不是第一帧数据，进一步判断m_prev_lost_flag是否为0。如果m_prev_lost_flag＝1，则从所述下一帧中获取非均匀量化编码数据进行解码，获取所述当前帧音频数据，并将m_prev_lost_flag后移一位；如果m_prev_lost_flag＝0，则从所述当前帧中获取均匀量化编码数据进行解码，获取所述当前帧音频数据，并将m_prev_lost_flag后移一位。

本发明实施例的音频数据解码方法，无需发送端重传整个丢失的音频数据帧，网络延时影响较少。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种音频编解码方法，其特征在于，包括音频编码步骤以及音频解码步骤，其中：

所述音频编码步骤包括：

对音频数据进行均匀量化编码，获取均匀量化编码数据；对所述音频数据进行非均匀量化编码，获取非均匀量化编码数据，其中所述均匀量化编码的码率大于所述非均匀量化编码的码率，且所述均匀量化编码和所述非均匀量化编码的频域带宽相同；

将当前帧音频数据对应的所述均匀量化编码数据填充至音频数据码流的当前帧，将当前帧音频数据对应的所述非均匀量化编码数据填充至音频数据码流的下一帧；

对所述音频数据进行第一频段复制编码，获取第一频段复制数据；对所述音频数据进行第二频段复制编码，获取第二频段复制数据，其中，所述第一频段复制编码的码率大于所述第二频段复制编码的码率，且所述第一频段复制编码和所述第二频段复制编码的频域带宽相同；

将当前帧音频数据对应的所述第一频段复制数据填充至所述音频数据码流的当前帧；将当前帧音频数据对应的所述第二频段复制数据填充至所述音频数据码流的下一帧；

对所述音频数据进行第一双声道立体声编码，获取第一双声道立体声编码数据；对所述音频数据进行第二双声道立体声编码，获取第二双声道立体声编码数据，其中所述第一双声道立体声编码的码率大于所述第二双声道立体声编码的码率，且所述第一双声道立体声编码数据和所述第二双声道立体声编码的频域带宽相同；

将当前帧音频数据对应的所述第一双声道立体声编码数据填充至所述音频数据码流的当前帧；将当前帧音频数据对应的所述第二双声道立体声编码数据填充至所述音频数据码流的下一帧；

所述音频解码步骤包括：

获取音频数据码流；其中，所述音频数据码流的当前帧包括当前帧音频数据对应的均匀量化编码数据、当前帧音频数据对应的第一频段复制数据以及当前帧音频数据对应的第一双声道立体声编码数据，所述音频数据码流的下一帧包括所述当前帧音频数据对应的非均匀量化编码数据、当前帧音频数据对应的第二频段复制数据以及当前帧音频数据对应的第二双声道立体声编码数据；

判断获取的所述音频数据码流的当前帧是否丢失；

如果当前帧未丢失，则从所述当前帧中获取所述均匀量化编码数据，对所述均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据；

如果当前帧丢失，则从所述当前帧的下一帧中获取所述非均匀量化编码数据，对所述非均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据；

如果当前帧未丢失，则从所述当前帧中获取所述第一频段复制数据，根据所述第一频段复制数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行频带恢复；

如果当前帧丢失，则从当前帧的下一帧中获取所述第二频段复制数据，根据所述第二频段复制数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行频带恢复；

如果当前帧未丢失，则从所述当前帧中获取所述第一双声道立体声编码数据，根据所述第一双声道立体声编码数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行双声道立体声还原；

如果当前帧丢失，则从当前帧的下一帧中获取所述第二双声道立体声编码数据，根据所述第二双声道立体声编码数据对解码获取的所述当前帧音频数据进行双声道立体声还原。

2.如权利要求1所述的音频编解码方法，其特征在于，在执行所述音频编码步骤之前，还包括如下步骤：

对所述音频数据进行正交镜像滤波器滤波，分解为若干子带；

其中，所述均匀量化编码和非均匀量化编码的编码高子带相同；

从所述当前帧中获取所述均匀量化编码数据，对所述均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据的步骤包括：

保存所述音频数据码流的当前帧；

在接收到所述音频数据码流的下一帧时，从保存的所述当前帧中获取所述均匀量化编码数据并对所述均匀量化编码数据进行解码，获取当前帧音频数据。