CN113192521B - 一种音频编解码方法和音频编解码设备 - Google Patents

Abstract

一种音频编解码方法和音频编解码设备。本申请实施例公开了一种音频编码方法，包括：获取音频信号的当前帧，所述当前帧包括：高频带信号和低频带信号；根据所述高频带信号和所述低频带信号得到所述当前帧的第一编码参数；根据所述高频带信号得到所述当前帧的第二编码参数，所述第二编码参数包括所述高频带信号的音调成分信息；根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数，所述第三编码参数包括需要编码的所述高频带信号的部分子带的子带包络信息；对所述第一编码参数，第二编码参数和第三编码参数进行码流复用，以得到编码码流。使用本方法，可以提高编码效率。

Description

一种音频编解码方法和音频编解码设备

技术领域

本申请涉及音频信号编解码技术领域，尤其涉及一种音频编解码方法和音频编解码设备。

背景技术

随着生活质量的提高，人们对高质量音频的需求不断增大。为了利用有限的带宽更好地传输音频信号，通常需要先对音频信号进行编码，然后将编码处理后的码流传输到解码端。解码端对接收到的码流进行解码处理，得到解码后的音频信号，解码后的音频信号用于回放。

因此，如何提高对音频信号进行频域编解码时的编解码效率，成为一个亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种音频编解码方法和音频编解码设备，能够提高音频信号的编解码效率。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供以下技术方案：

本发明的第一方面提供了一种音频编码方法，所述方法包括：

获取音频信号的当前帧，所述当前帧包括：高频带信号和低频带信号；

根据所述高频带信号和所述低频带信号得到所述当前帧的第一编码参数；

根据所述高频带信号得到所述当前帧的第二编码参数，所述第二编码参数包括所述高频带信号的音调成分信息；

根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数，所述第三编码参数包括需要编码的所述高频带信号的部分子带的子带包络信息；

对所述第一编码参数，第二编码参数和第三编码参数进行码流复用，以得到编码码流。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数包括：根据所述高频带信号中包括了音调成分的子带确定需要编码子带包络信息的子带，所述需要编码子带包络信息的子带与所述包括了音调成分的子带没有交集。

结合第一方面或第一方面的上述实施方式，在一种实施方式中，所述根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数包括：根据所述第二编码参数以及所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数。

结合第一方面或第一方面的上述实施方式，在一种实施方式中，所述高频带信号的音调成分信息包括所述高频带信号的音调成分的位置信息，所述音调成分的位置信息指示了所述高频带信号中包括了音调成分的子带。

本发明的第二方面提供了一种音频解码方法，包括：获取编码码流；对所述编码码流进行码流解复用，以得到音频信号的当前帧的第一编码参数、第二编码参数和第三编码参数，所述第二编码参数包括所述当前帧的高频带信号的音调成分信息，所述第三编码参数包括所述高频带信号的部分子带的子带包络信息；根据所述第一编码参数获得所述当前帧的第一高频带信号和第一低频带信号；根据所述第二编码参数获得所述当前帧的第二高频带信号，所述第二高频带信号包括重建音调信号；根据所述第一低频带信号，所述第二编码参数和所述第三编码参数进行频带扩展，以获得所述当前帧的第三高频带信号；根据所述当前帧的第一高频带信号，第二高频带信号和第三高频带信号获得所述当前帧的融合高频带信号；根据所述第一低频带信号和所述融合高频带信号获得所述当前帧的输出音频信号。

结合第二方面，在一种实施方式中，所述音调成分信息包括所述当前帧的高频带信号包括的音调成分的数量信息和位置信息，所述音调成分的位置信息与所述高频带信号所包括的子带对应；所述根据所述第一低频带信号，所述第二编码参数和所述第三编码参数进行频带扩展，以获得所述当前帧的第三高频带信号包括：根据所述音调成分的数量信息和位置信息确定所述当前帧的高频带信号中包括音调成分的子带；根据所述包括音调成分的子带确定所述部分子带的位置信息，所述包括音调成分的子带与所述部分子带没有交集；获得所述当前帧的高频带信号包括音调成分的子带的子带包络信息；根据所述当前帧的高频带信号的包括音调成分的子带的子带包络信息，所述部分子带的子带包络信息以及所述第一低频带信号进行频带扩展，从而获得所述当前帧的第三高频带信号。

结合第二方面或第二方面的前述实施方式，在一种实施方式中，所述包括音调成分的子带的子带包络信息为预设值。

本发明的第三方面提供了一种音频编码器，包括：信号获取单元，用于获取音频信号的当前帧，所述当前帧包括：高频带信号和低频带信号；参数获取单元，用于根据所述高频带信号和所述低频带信号得到所述当前帧的第一编码参数；根据所述高频带信号得到所述当前帧的第二编码参数，所述第二编码参数包括所述高频带信号的音调成分信息；根据所述第二编码参数获得所述当前帧的第三编码参数，所述第三编码参数包括需要编码的所述高频带信号的部分子带的子带包络信息；编码单元，用于对所述第一编码参数，第二编码参数和第三编码参数进行码流复用，以得到编码码流。

结合第三方面，在一种实施方式中，所述参数获取单元，具体用于：根据所述高频带信号中包括了音调成分的子带确定需要编码子带包络信息的子带，所述需要编码子带包络信息的子带与所述包括了音调成分的子带没有交集。

结合第三方面或第三方面的前述实施方式，在一种实施方式中，所述参数获取单元，具体用于：根据所述第二编码参数以及所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数。

结合第三方面或第三方面的前述实施方式，在一种实施方式中，所述高频带信号的音调成分信息包括所述高频带信号的音调成分的位置信息，所述音调成分的位置信息指示了所述高频带信号中包括了音调成分的子带。

本发明的第四方面提供了一种音频解码器，包括：接收单元，获取编码码流；解复用单元，用于对所述编码码流进行码流解复用，以得到音频信号的当前帧的第一编码参数、第二编码参数和第三编码参数，所述第二编码参数包括所述当前帧的高频带信号的音调成分信息，所述第三编码参数包括所述高频带信号的部分子带的子带包络信息；解码单元，用于根据所述第一编码参数获得所述当前帧的第一高频带信号和第一低频带信号；根据所述第二编码参数获得所述当前帧的第二高频带信号，所述第二高频带信号包括重建音调信号；根据所述第一低频带信号，所述第二编码参数和所述第三编码参数进行频带扩展，以获得所述当前帧的第三高频带信号；融合单元，用于根据所述当前帧的第一高频带信号，第二高频带信号和第三高频带信号获得所述当前帧的融合高频带信号；重建单元，用于根据所述第一低频带信号和所述融合高频带信号获得所述当前帧的输出音频信号。

结合第四方面，在一种实施方式中，所述音调成分信息包括所述当前帧的高频带信号包括的音调成分的数量信息和位置信息，所述音调成分的位置信息与所述高频带信号所包括的子带对应；所述解码单元具体用于：根据所述音调成分的数量信息和位置信息确定所述当前帧的高频带信号中包括音调成分的子带；根据所述包括音调成分的子带确定所述部分子带的位置信息，所述包括音调成分的子带与所述部分子带没有交集；获得所述当前帧的高频带信号包括音调成分的子带的子带包络信息；根据所述当前帧的高频带信号的包括音调成分的子带的子带包络信息，所述部分子带的子带包络信息以及所述第一低频带信号进行频带扩展，从而获得所述当前帧的第三高频带信号。

结合第四方面，在一种实施方式中，所述包括音调成分的子带的子带包络信息为预设值。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面或第二方面所述的方法。

第六方面，本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面或第二方面所述的方法。

第七方面，本申请实施例提供一种通信装置，该通信装置可以包括音频编解码设备或者芯片等实体，所述通信装置包括：处理器，可选的，还包括存储器；所述存储器用于存储指令；所述处理器用于执行所述存储器中的所述指令，使得所述通信装置执行如前述第一方面或第二方面中任一项所述的方法。

第八方面，本申请提供了一种芯片系统，该芯片系统包括处理器，用于支持音频编解码设备实现上述方面中所涉及的功能，例如，发送或处理上述方法中所涉及的数据和/或信息。在一种可能的设计中，所述芯片系统还包括存储器，所述存储器，用于保存音频编解码设备必要的程序指令和数据。该芯片系统，可以由芯片构成，也可以包括芯片和其他分立器件。

从上可知，本发明实施例在获得第三编码参数时根据第二编码参数进行，使得待编码的第三编码参数仅包括了与第二编码参数没有冗余的参数，从而可以避免对冗余信息进行编码，减少比特消耗。具体地，可以根据第二编码个包括的音调成分的情况，确定第三编码参数中需要编码的子带包络，从而避免了对同一个子带既编码音调成分又编码子带包络，减少了信息的冗余，能够提高编码效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种音频编解码系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种音频编码方法的示意性流程图；

图3为本申请实施例提供的一种音频解码方法的示意性流程图；

图4为本申请实施例的移动终端的示意图；

图5为本申请实施例的网元的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种音频编码设备的组成结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种音频解码设备的组成结构示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种音频编码设备的组成结构示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种音频解码设备的组成结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

本申请实施例中的音频信号是指音频编码设备中的输入信号，该音频信号中可以包括多个帧，例如当前帧可以特指音频信号中的某一个帧，本申请实施例中以当前帧音频信号的编解码进行示例说明，音频信号中当前帧的前一帧或者后一帧都可以根据该当前帧音频信号的编解码方式进行相应的编解码，对于音频信号中当前帧的前一帧或者后一帧的编解码过程不再逐一说明。另外，本申请实施例中的音频信号可以是单声道音频信号，或者，也可以为立体声信号。其中，立体声信号可以是原始的立体声信号，也可以是多声道信号中包括的两路信号(左声道信号和右声道信号)组成的立体声信号，还可以是由多声道信号中包含的至少三路信号产生的两路信号组成的立体声信号，本申请实施例中对此并不限定。

图1为本申请一个示例性实施例的音频编解码系统的结构示意图。该音频编解码系统包括编码组件110和解码组件120。

编码组件110用于对当前帧(音频信号)在频域或时域上进行编码。可选地，编码组件110可以通过软件实现；或者，也可以通过硬件实现；或者，还可以通过软硬件结合的形式实现，本申请实施例中对此不作限定。

编码组件110对当前帧在频域或时域上进行编码时，在一种可能的实现方式中，可以包括如图2所示的步骤。

在本申请实施例中，编码组件110在完成编码之后，可以生成编码码流，编码组件110可以向解码组件120发送编码码流，从而使得解码组件120可以接收到该编码码流，再由解码组件120从编码码流中得到音频输出信号。

需要说明的是，图2中所示的编码方法仅为示例而非限定，本申请实施例对图2中各步骤的执行顺序并不限定，图2中所示的编码方法也可以包括更多或更少的步骤，本申请实施例中对此并不限定。

可选地，编码组件110与解码组件120可以通过有线或无线的方式相连，解码组件120可以通过其与编码组件110之间的连接获取编码组件110生成的编码码流；或者，编码组件110可以将生成的编码码流存储至存储器，解码组件120读取存储器中的编码码流。

可选地，解码组件120可以通过软件实现；或者，也可以通过硬件实现；或者，还可以通过软硬件结合的形式实现，本申请实施例中对此不作限定。

解码组件120对当前帧(音频信号)在频域或时域上进行解码时，在一种可能的实现方式中，可以包括如图3所示的步骤。

可选地，编码组件110和解码组件120可以设置在同一设备中；或者，也可以设置在不同设备中。设备可以为手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机、蓝牙音箱、录音笔、可穿戴式设备等具有音频信号处理功能的终端，也可以是核心网、无线网中具有音频信号处理能力的网元，本实施例对此不作限定。

示意性地，如图4所示，本实施例以编码组件110设置于移动终端130中、解码组件120设置于移动终端140中，移动终端130与移动终端140是相互独立的具有音频信号处理能力的电子设备，例如可以是手机，可穿戴设备，虚拟现实(virtual reality，VR)设备，或增强现实(augmented reality，AR)设备等等，且移动终端130与移动终端140之间通过无线或有线网络连接为例进行说明。

可选地，移动终端130可以包括采集组件131、编码组件110和信道编码组件132，其中，采集组件131与编码组件110相连，编码组件110与编码组件132相连。

可选地，移动终端140可以包括音频播放组件141、解码组件120和信道解码组件142，其中，音频播放组件141与解码组件120相连，解码组件120与信道解码组件142相连。

移动终端130通过采集组件131采集到音频信号后，通过编码组件110对该音频信号进行编码，得到编码码流；然后，通过信道编码组件132对编码码流进行编码，得到传输信号。

移动终端130通过无线或有线网络将该传输信号发送至移动终端140。

移动终端140接收到该传输信号后，通过信道解码组件142对传输信号进行解码得到码码流；通过解码组件120对编码码流进行解码得到音频信号；通过音频播放组件播放该音频信号。可以理解的是，移动终端130也可以包括移动终端140所包括的组件，移动终端140也可以包括移动终端130所包括的组件。

示意性地，如图5所示，以编码组件110和解码组件120设置于同一核心网或无线网中具有音频信号处理能力的网元150中为例进行说明。

可选地，网元150包括信道解码组件151、解码组件120、编码组件110和信道编码组件152。其中，信道解码组件151与解码组件120相连，解码组件120与编码组件110相连，编码组件110与信道编码组件152相连。

信道解码组件151接收到其它设备发送的传输信号后，对该传输信号进行解码得到第一编码码流；通过解码组件120对编码码流进行解码得到音频信号；通过编码组件110对该音频信号进行编码，得到第二编码码流；通过信道编码组件152对该第二编码码流进行编码得到传输信号。

其中，其它设备可以是具有音频信号处理能力的移动终端；或者，也可以是具有音频信号处理能力的其它网元，本实施例对此不作限定。

可选地，网元中的编码组件110和解码组件120可以对移动终端发送的编码码流进行转码。

可选地，本申请实施例中可以将安装有编码组件110的设备称为音频编码设备，在实际实现时，该音频编码设备也可以具有音频解码功能，本申请实施对此不作限定。

可选地，本申请实施例中可以将安装有解码组件120的设备称为音频解码设备，在实际实现时，该音频解码设备也可以具有音频编码功能，本申请实施对此不作限定。

图2描述了本发明一个实施例提供的音频编码方法的流程，包括：

201、获取音频信号的当前帧，所述当前帧包括：高频带信号和低频带信号。

其中，当前帧可以是音频信号中的任意一个帧，在当前帧中可以包括高频带信号和低频带信号，其中，高频带信号和低频带信号的划分可以通过频带阈值确定，高于该频带阈值的信号为高频带信号，低于该频带阈值的信号为低频带信号，对于频带阈值的确定可以根据传输带宽、编码组件110和解码组件120的数据处理能力来确定，此处不做限定。

其中高频带信号和低频带信号是相对的，例如低于某个频率的信号为低频带信号，但是高于该频率的信号为高频带信号(该频率对应的信号既可以划到低频带信号，也可以划到高频带信号)。该频率根据当前帧的带宽不同会有不同。例如，在当前帧为0-8khz的宽带信号时，该频率可以为4khz；在当前帧为0-16khz的超宽带信号时，该频率可以为8khz。

202、根据所述高频带信号和所述低频带信号得到所述当前帧的第一编码参数。

203、根据所述高频带信号得到所述当前帧的第二编码参数，所述第二编码参数包括所述高频带信号的音调成分信息。

在一个实施方式中，所述音调成分信息包括如下至少一种：音调成分的数量信息、音调成分位置信息、音调成分的幅度信息、或音调成分的能量信息。其中，幅度信息和能量信息可以只包括一个。

204、根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数，所述第三编码参数包括需要编码的所述高频带信号的部分子带的子带包络信息。

在本发明实施例中，第三编码参数可以是过来进行频带扩展的参数，例如可以包括子带包络信息。

在一个实施方式中，所述根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数包括：根据所述高频带信号中包括了音调成分的子带确定需要编码子带包络信息的子带，所述需要编码子带包络信息的子带与所述包括了音调成分的子带没有交集。

其中，在一个实施例中，所述高频带信号的音调成分信息包括所述高频带信号的音调成分的位置信息，所述音调成分的位置信息指示了所述高频带信号中包括了音调成分的子带。此时，所述根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数包括：根据所述第二编码参数以及所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数。

其中，在一些实现方式中，第二编码参数和第三编码参数可能会存在一些冗余，因此可以根据第二编码参数对需要进行编码的第三编码参数进行筛选，从而筛选出第三编码参数中与第二编码参数不冗余的部分。例如，在一些实现方式中，音调成分和子带包络可以认为是存在冗余的，因此如果一个子带有音调成分，即第二编码参数包括了该子带的音调成分信息的话，则该子带的包络就不需要传输至解码器。

在一种实施方式中，筛选过程可以包括：根据音调成分数量和位置信息，获得各高频子带中包含的音调成分数量信息；根据各高频子带包含的音调成分数量信息，对高频子带包络信息进行筛选；若当前高频子带的音调成分数量不为零，即当前高频子带存在音调成分，则当前子带的高频子带包络不再进行编码，否则当前子带的包络信息进行编码传输。

具体地，在一种实施方式中，所述根据所述第二编码参数获得所述当前帧的第三编码参数可以包括：根据所述高频带信号的音调成分的位置信息，确定所述高频带信号中包括了音调成分的子带；根据所述高频带信号中包括了音调成分的子带确定需要编码子带包络信息的子带，所述需要编码子带包络信息的子带与所述包括了音调成分的子带没有交集。

205、对所述第一编码参数，第二编码参数和第三编码参数进行码流复用，以得到编码码流。

从上可知，本发明实施例在获得第三编码参数时根据第二编码参数进行，使得待编码的第三编码参数仅包括了与第二编码参数没有冗余的参数，从而可以避免对冗余信息进行编码，减少比特消耗。具体地，可以根据第二编码个包括的音调成分的情况，确定第三编码参数中需要编码的子带包络，从而避免了对同一个子带既编码音调成分又编码子带包络，减少了信息的冗余，能够提高编码效率。

其中，可以理解的是，如果高频带信号中的每一个子带都包括了音调成分，则所述高频带信号中没有需要编码子带包络信息的子带，此时，如果第三编码参数只包括需要编码的子带包络信息，则音频编码器不会获得第三编码参数。也就是说，音频编码器只需要获得第一编码参数和第二编码参数并进行码流复用即可。相应地，音频解码器可以直接根据第一编码参数和第二编码参数进行解码。

类似地，高频带信号中可能没有任意一个子带包括了音调成分，此时如果第二编码参数仅包括了音调成分信息，则音频编码器也不会获得第二编码参数。也就是说，音频编码器只需要获得第一编码参数和第二编码参数并进行码流复用即可。相应地，音频解码器可以直接根据第一编码参数和第二编码参数进行解码。

图3描述了本发明一个实施例提供的音频解码方法的流程，包括：

301、获取编码码流。

302、对所述编码码流进行码流解复用，以得到音频信号的当前帧的第一编码参数、第二编码参数和第三编码参数，所述第二编码参数包括所述当前帧的高频带信号的音调成分信息，所述第三编码参数包括所述高频带信号的部分子带的子带包络信息。

其中，所述音调成分信息包括所述当前帧的高频带信号包括的音调成分的数量信息和位置信息，所述音调成分的位置信息与所述高频带信号所包括的子带对应。

303、根据所述第一编码参数获得所述当前帧的第一高频带信号和第一低频带信号。

304、根据所述第二编码参数获得所述当前帧的第二高频带信号，所述第二高频带信号包括重建音调信号。

305、根据所述第一低频带信号，所述第二编码参数和所述第三编码参数进行频带扩展，以获得所述当前帧的第三高频带信号。

在一种实施方式中，可以通过如下方式获得第三高频带信号：根据音调成分信息中的音调成分数量信息和位置信息，获得各高频子带中音调成分的数量信息，根据各子带中音调成分的数量信息，结合第三编码参数中的高频子带包络信息，获得高频所有子带的包络信息；根据高频子带包络信息和第一低频带信号，获得扩展高频带信号(即第三高频带信号)。

其中，在一种具体实施方式中，所述根据所述第一低频带信号，所述第二编码参数和所述第三编码参数进行频带扩展，以获得所述当前帧的第三高频带信号具体可以包括：根据所述音调成分的数量信息和位置信息确定所述当前帧的高频带信号中包括音调成分的子带；根据所述包括音调成分的子带确定所述部分子带的位置信息，所述包括音调成分的子带与所述部分子带没有交集；获得所述当前帧的高频带信号包括音调成分的子带的子带包络信息；根据所述当前帧的高频带信号的包括音调成分的子带的子带包络信息，所述部分子带的子带包络信息以及所述第一低频带信号进行频带扩展，从而获得所述当前帧的第三高频带信号。

其中，在一种实施方式中，所述包括音调成分的子带的子带包络信息为预设值。

306、根据所述当前帧的第一高频带信号，第二高频带信号和第三高频带信号获得所述当前帧的融合高频带信号。

307、根据所述第一低频带信号和所述融合高频带信号获得所述当前帧的输出音频信号。

其中，在一种实施方式中，在对高频带信号进行音调成分检测时，可获得高频带信号的音调成分数量tone_cnt[tile]，结合高频带信号中音调成分所在的位置信息，可将其转换为高频带信号各子带的音调成分数量，获得高频带信号的各个子带的音调成分数量，记为tone_cnt_sfb[sfb]，其中sfb为子带序号，sfb取值范围为[0,N_sfb-1]，N_sfb为当前帧的高频带信号的子带数量。

通过频带扩展算法可以获得高频带信号各个子带的子带包络，记为env_sfb[sfb]。

对高频带信号的N_sfb个子带，判断每个子带的tone_cnt_sfb[sfb]是否为零，tone_cnt_sfb[sfb]不为零则去除env_sfb[sfb]，从而不需要对env_sfb[sfb]进行编码。

经上述处理过程后，剩余的高频子带包络参数env_sfb_mod长度为高频带信号的子带数量减去包含音调成分的子带数量，即N_sfb-N_{sfb_has_tone}，其中，N_{sfb_has_tone}为高频带信号的所有子带中含有音调成分的子带数量。

假设高频带信号包括的子带数量为5个，子带0-4，其中tone_cnt_sfb[1]和tone_cnt_sfb[3]不为0，因此可以去除env_sfb[1]和env_sfb[3]。相应的高频带信号的子带包络序列的长度也由5变为5-2＝3。

相应地，解码过程可以表述如下：

解码器从编码码流(比特流)中获取当前帧的信号类型信息，该信号类型信息可以指示当前帧是否包括音调成分。若信号类型指示包括音调成分，则进一步从比特流中获取当前帧的高频带信号的音调成分的数量和位置参数，并转换为标记各子带音调成分数量的参数tone_cnt_sfb，其长度为N_sfb。

根据子带音调成分数量参数tone_cnt_sfb和高频子带数量参数N_sfb，可以确定需要用到带宽扩展算法中的待解码的子带包络数量，确定过程如下：

对子带序号sfb(取值范围0-N_sfb-1)，判断tone_cnt_sfb[sfb]是否为零，统计tone_cnt_sfb[sfb]不为零的子带数量，即包含音调成分的高频子带数量，记为N_{sfb_has_tone}；

带宽扩展算法中待解码的子带包络数量为高频带信号子带数量减去包含音调成分的高频带信号子带数量，即N_sfb-N_{sfb_has_tone}。

从码流中解码获得不包含音调成分的高频子带的子带包络，长度为N_sfb-N_{sfb_has_tone}。

将不包含音调成分的高频子带的子带包络序列env_sfb_mod对应到高频各子带，即将长度为N_sfb-N_{sfb_has_tone}的env_sfb_mod恢复为长度N_sfb的env_sfb。

恢复过程描述为：

对所有子带sfb(取值范围0-N_sfb-1)，若该子带不存在音调成分，即tone_cnt_sfb[sfb]为零，则从解码所得子带包络序列env_sfb_mod中取一个子带包络env_sfb_mod[idx](idx初始值为0)，作为第sfb个子带的子带包络env_sfb[sfb]，并将idx加一；若该子带存在音调成分，则env_sfb[sfb]置为1。

伪代码描述如下：

若当前子带sfb不包含音调成分，则使用解码所得子带包络env_sfb[sfb]进行处理；

若包含音调成分，则可以对音调成分进行重建，并根据噪声基底信息与扩展高频带信号和解码所得高频带信号进行融合。或者，在一种实施方式中，可以将包含音调成分的子带的子带包络设置为预设值进行处理。

图6描述了本发明一个实施例提供的音频编码器的结构，包括：

信号获取单元601，用于获取音频信号的当前帧，所述当前帧包括：高频带信号和低频带信号。

参数获取单元602，用于根据所述高频带信号和所述低频带信号得到所述当前帧的第一编码参数；根据所述高频带信号得到所述当前帧的第二编码参数，所述第二编码参数包括所述高频带信号的音调成分信息；根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数，所述第三编码参数包括需要编码的所述高频带信号的部分子带的子带包络信息。

在一个实施例中，参数获取单元602在根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数时，具体可以用于：根据所述高频带信号中包括了音调成分的子带确定需要编码子带包络信息的子带，所述需要编码子带包络信息的子带与所述包括了音调成分的子带没有交集。

其中，在一个实施例中，所述高频带信号的音调成分信息包括所述高频带信号的音调成分的位置信息，所述音调成分的位置信息指示了所述高频带信号中包括了音调成分的子带相应地，参数获取单元602在根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数时，具体可以用于：根据所述第二编码参数以及所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数。

编码单元603，用于对所述第一编码参数，第二编码参数和第三编码参数进行码流复用，以得到编码码流。

该编码器的具体实现可以参考前述的音频编码方法，此处不再赘述。

图7描述了本发明一个实施例提供的音频解码器的结构，包括：

接收单元701，获取编码码流；

解复用单元702，用于对所述编码码流进行码流解复用，以得到音频信号的当前帧的第一编码参数、第二编码参数和第三编码参数，所述第二编码参数包括所述当前帧的高频带信号的音调成分信息，所述第三编码参数包括所述高频带信号的部分子带的子带包络信息。

其中，所述音调成分信息包括所述当前帧的高频带信号包括的音调成分的数量信息和位置信息，所述音调成分的位置信息与所述高频带信号所包括的子带对应。

解码单元703，用于根据所述第一编码参数获得所述当前帧的第一高频带信号和第一低频带信号；根据所述第二编码参数获得所述当前帧的第二高频带信号，所述第二高频带信号包括重建音调信号；根据所述第一低频带信号，所述第二编码参数和所述第三编码参数进行频带扩展，以获得所述当前帧的第三高频带信号。

在一种实施方式中，解码单元703在根据所述第一低频带信号，所述第二编码参数和所述第三编码参数进行频带扩展，以获得所述当前帧的第三高频带信号时，具体可以用于：根据所述音调成分的数量信息和位置信息确定所述当前帧的高频带信号中包括音调成分的子带；根据所述包括音调成分的子带确定所述部分子带的位置信息，所述包括音调成分的子带与所述部分子带没有交集；获得所述当前帧的高频带信号包括音调成分的子带的子带包络信息；根据所述当前帧的高频带信号的包括音调成分的子带的子带包络信息，所述部分子带的子带包络信息以及所述第一低频带信号进行频带扩展，从而获得所述当前帧的第三高频带信号。

在一种实施方式中，所述包括音调成分的子带的子带包络信息为预设值。

融合单元704，用于根据所述当前帧的第一高频带信号，第二高频带信号和第三高频带信号获得所述当前帧的融合高频带信号；

重建单元705，用于根据所述第一低频带信号和所述融合高频带信号获得所述当前帧的输出音频信号。

该解码器的具体实现可以参考前述的音频解码方法，此处不再赘述。

本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质存储有程序，该程序执行包括上述方法实施例中记载的部分或全部步骤。

接下来介绍本申请实施例提供的另一种音频编码设备，请参阅图8所示，音频编码设备800包括：

接收器801、发射器802、处理器803和存储器804(其中音频编码设备800中的处理器803的数量可以一个或多个，图8中以一个处理器为例)。在本申请的一些实施例中，接收器801、发射器802、处理器803和存储器804可通过总线或其它方式连接，其中，图8中以通过总线连接为例。

存储器804可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器803提供指令和数据。存储器804的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(non-volatile randomaccess memory，NVRAM)。存储器804存储有操作系统和操作指令、可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集，其中，操作指令可包括各种操作指令，用于实现各种操作。操作系统可包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。

处理器803控制音频编码设备的操作，处理器803还可以称为中央处理单元(central processing unit，CPU)。具体的应用中，音频编码设备的各个组件通过总线系统耦合在一起，其中总线系统除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都称为总线系统。

上述本申请实施例揭示的方法可以应用于处理器803中，或者由处理器803实现。处理器803可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器803中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器803可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processing，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器804，处理器803读取存储器804中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

接收器801可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与音频编码设备的相关设置以及功能控制有关的信号输入，发射器802可包括显示屏等显示设备，发射器802可用于通过外接接口输出数字或字符信息。

本申请实施例中，处理器803，用于执行前述图2所示的音频编码方法。

接下来介绍本申请实施例提供的另一种音频解码设备，请参阅图9所示，音频解码设备900包括：

接收器901、发射器902、处理器903和存储器904(其中音频解码设备900中的处理器903的数量可以一个或多个，图9中以一个处理器为例)。在本申请的一些实施例中，接收器901、发射器902、处理器903和存储器904可通过总线或其它方式连接，其中，图9中以通过总线连接为例。

存储器904可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器903提供指令和数据。存储器904的一部分还可以包括NVRAM。存储器904存储有操作系统和操作指令、可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集，其中，操作指令可包括各种操作指令，用于实现各种操作。操作系统可包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。

处理器903控制音频解码设备的操作，处理器903还可以称为CPU。具体的应用中，音频解码设备的各个组件通过总线系统耦合在一起，其中总线系统除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都称为总线系统。

上述本申请实施例揭示的方法可以应用于处理器903中，或者由处理器903实现。处理器903可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器903中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器903可以是通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器904，处理器903读取存储器904中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本申请实施例中，处理器903，用于执行前述图3所示的音频解码方法。

在另一种可能的设计中，当音频编码设备或音频解码设备为终端内的芯片时，芯片包括：处理单元和通信单元，所述处理单元例如可以是处理器，所述通信单元例如可以是输入/输出接口、管脚或电路等。该处理单元可执行存储单元存储的计算机执行指令，以使该终端内的芯片执行上述第一方面任意一项的方法。可选地，所述存储单元为所述芯片内的存储单元，如寄存器、缓存等，所述存储单元还可以是所述终端内的位于所述芯片外部的存储单元，如只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)等。

其中，上述任一处提到的处理器，可以是一个通用中央处理器，微处理器，ASIC，或一个或多个用于控制上述第一方面方法的程序执行的集成电路。

另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本申请提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本申请而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。

所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。

Claims (17)

1.一种音频编码方法，其特征在于，所述方法包括：

获取音频信号的当前帧，所述当前帧包括：高频带信号和低频带信号；

根据所述高频带信号和所述低频带信号得到所述当前帧的第一编码参数；

根据所述高频带信号得到所述当前帧的第二编码参数，所述第二编码参数包括所述高频带信号的音调成分信息；

根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数，所述第三编码参数包括需要编码的所述高频带信号的部分子带的子带包络信息，所述需要编码的所述高频带信号的部分子带与包括了音调成分的子带没有交集；

对所述第一编码参数，第二编码参数和第三编码参数进行码流复用，以得到编码码流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数包括：

根据所述高频带信号中包括了音调成分的子带确定需要编码子带包络信息的子带。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数包括：

根据所述第二编码参数以及所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高频带信号的音调成分信息包括所述高频带信号的音调成分的位置信息，所述音调成分的位置信息指示了所述高频带信号中包括了音调成分的子带。

5.一种音频解码方法，其特征在于，包括：

获取编码码流；

对所述编码码流进行码流解复用，以得到音频信号的当前帧的第一编码参数、第二编码参数和第三编码参数，所述第二编码参数包括所述当前帧的高频带信号的音调成分信息，所述第三编码参数包括所述高频带信号的部分子带的子带包络信息，所述部分子带与包括了音调成分的子带没有交集；

根据所述第一编码参数获得所述当前帧的第一高频带信号和第一低频带信号；

根据所述第二编码参数获得所述当前帧的第二高频带信号，所述第二高频带信号包括重建音调信号；

根据所述第一低频带信号，所述第二编码参数和所述第三编码参数进行频带扩展，以获得所述当前帧的第三高频带信号；

根据所述当前帧的第一高频带信号，第二高频带信号和第三高频带信号获得所述当前帧的融合高频带信号；

根据所述第一低频带信号和所述融合高频带信号获得所述当前帧的输出音频信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述音调成分信息包括所述当前帧的高频带信号包括的音调成分的数量信息和位置信息，所述音调成分的位置信息与所述高频带信号所包括的子带对应；

所述根据所述第一低频带信号，所述第二编码参数和所述第三编码参数进行频带扩展，以获得所述当前帧的第三高频带信号包括：

根据所述音调成分的数量信息和位置信息确定所述当前帧的高频带信号中包括音调成分的子带；根据所述包括音调成分的子带确定所述部分子带的位置信息；

获得所述当前帧的高频带信号包括音调成分的子带的子带包络信息；

根据所述当前帧的高频带信号的包括音调成分的子带的子带包络信息，所述部分子带的子带包络信息以及所述第一低频带信号进行频带扩展，从而获得所述当前帧的第三高频带信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述包括音调成分的子带的子带包络信息为预设值。

8.一种音频编码器，其特征在于，包括：

信号获取单元，用于获取音频信号的当前帧，所述当前帧包括：高频带信号和低频带信号；

参数获取单元，用于根据所述高频带信号和所述低频带信号得到所述当前帧的第一编码参数；根据所述高频带信号得到所述当前帧的第二编码参数，所述第二编码参数包括所述高频带信号的音调成分信息；根据所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数，所述第三编码参数包括需要编码的所述高频带信号的部分子带的子带包络信息，所述需要编码的所述高频带信号的部分子带与包括了音调成分的子带没有交集；

编码单元，用于对所述第一编码参数，第二编码参数和第三编码参数进行码流复用，以得到编码码流。

9.根据权利要求8所述的音频编码器，其特征在于，所述参数获取单元，具体用于：根据所述高频带信号中包括了音调成分的子带确定需要编码子带包络信息的子带。

10.根据权利要求8或9所述的音频编码器，其特征在于，所述参数获取单元，具体用于：根据所述第二编码参数以及所述高频带信号获得所述当前帧的第三编码参数。

11.根据权利要求8所述的音频编码器，其特征在于，所述高频带信号的音调成分信息包括所述高频带信号的音调成分的位置信息，所述音调成分的位置信息指示了所述高频带信号中包括了音调成分的子带。

12.一种音频解码器，其特征在于，包括：

接收单元，获取编码码流；

解复用单元，用于对所述编码码流进行码流解复用，以得到音频信号的当前帧的第一编码参数、第二编码参数和第三编码参数，所述第二编码参数包括所述当前帧的高频带信号的音调成分信息，所述第三编码参数包括所述高频带信号的部分子带的子带包络信息，所述部分子带与包括了音调成分的子带没有交集；

解码单元，用于根据所述第一编码参数获得所述当前帧的第一高频带信号和第一低频带信号；根据所述第二编码参数获得所述当前帧的第二高频带信号，所述第二高频带信号包括重建音调信号；根据所述第一低频带信号，所述第二编码参数和所述第三编码参数进行频带扩展，以获得所述当前帧的第三高频带信号；

融合单元，用于根据所述当前帧的第一高频带信号，第二高频带信号和第三高频带信号获得所述当前帧的融合高频带信号；

重建单元，用于根据所述第一低频带信号和所述融合高频带信号获得所述当前帧的输出音频信号。

13.根据权利要求12所述的音频解码器，其特征在于，所述音调成分信息包括所述当前帧的高频带信号包括的音调成分的数量信息和位置信息，所述音调成分的位置信息与所述高频带信号所包括的子带对应；

所述解码单元具体用于：根据所述音调成分的数量信息和位置信息确定所述当前帧的高频带信号中包括音调成分的子带；根据所述包括音调成分的子带确定所述部分子带的位置信息；获得所述当前帧的高频带信号包括音调成分的子带的子带包络信息；根据所述当前帧的高频带信号的包括音调成分的子带的子带包络信息，所述部分子带的子带包络信息以及所述第一低频带信号进行频带扩展，从而获得所述当前帧的第三高频带信号。

14.根据权利要求13所述的音频解码器，其特征在于，所述包括音调成分的子带的子带包络信息为预设值。

15.一种音频编码设备，其特征在于，包括至少一个处理器，所述至少一个处理器用于与存储器耦合，读取并执行所述存储器中的指令，以实现如权利要求1至4任一所述的方法。

16.一种音频解码设备，其特征在于，包括至少一个处理器，所述至少一个处理器用于与存储器耦合，读取并执行所述存储器中的指令，以实现如权利要求5至7中任一项所述的方法。

17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至7任意一项所述的方法。