執(zhí)行用于增益確定的濾波的系統(tǒng)及方法
【專利說明】執(zhí)行用于増益確定的濾波的系統(tǒng)及方法
[000。 相關申請秦的香叉參考
[0002] 本申請案主張來自共同擁有的2013年2月8號申請的第61/762, 807號美國臨時 專利申請案及2013年8月5號申請的第13/959, 188號美國非臨時專利申請案的優(yōu)先權， 所述申請案的內(nèi)容全文W引用的方式明確地并入本文中。
技術領域
[0003] 本發(fā)明通常設及信號處理。
【背景技術】
[0004] 技術的進步已經(jīng)帶來更小且更強大的計算裝置。舉例來說，當前存在多種便攜式 個人計算裝置，包含無線計算裝置，例如便攜式無線電話、個人數(shù)字助理（PDA)和尋呼裝 置，其體積小，重量輕且易于由用戶攜帶。更具體來說，例如蜂窩式電話和因特網(wǎng)協(xié)議（I巧 電話等便攜式無線電話可經(jīng)由無線網(wǎng)絡傳送語音和數(shù)據(jù)包。此外，許多此類無線電話包含 并入其中的其它類型的裝置。舉例來說，無線電話還可包含數(shù)字靜態(tài)相機、數(shù)碼攝像機、數(shù) 字記錄器，和音頻文件播放器。
[0005] 在傳統(tǒng)電話系統(tǒng)（例如，公共交換電話網(wǎng)絡（PSTN))中，信號帶寬限于300赫茲 化Z)到3. 4千赫茲化Hz)的頻率范圍。在例如蜂窩式電話及因特網(wǎng)語音通信協(xié)議（V〇m 等寬帶（WB)應用中，信號帶寬可橫跨50化至Ij7曲Z的頻率范圍。超寬帶（SWB)譯碼技術支 持延展到16曲Z左右的帶寬。將信號帶寬從3. 4曲Z的窄帶電話延展到16曲Z的SWB電話 可改進信號重建的質(zhì)量、可懂度及自然度。
[0006] SWB譯碼技術通常設及編碼及發(fā)射信號的較低頻率部分（例如，50化到7曲Z，也被 稱為"低頻帶"）。舉例來說，可使用濾波器參數(shù)及/或低頻帶激勵信號表示低頻帶。然而， 為了改進譯碼效率，可不完全編碼及發(fā)射信號的較高頻率部分（例如，7曲Z到16曲Z，也被 稱為"高頻帶"）。替代地，接收器可利用信號建模W預測高頻帶。在一些實施方案中，可將 與高頻帶相關聯(lián)的數(shù)據(jù)提供到接收器W輔助預測。此數(shù)據(jù)可被稱為"輔助信息"，且可包含 增益信息、線譜頻率（LSF，也被稱作線譜對（LSP))等。在低頻帶信號與高頻帶信號充分相 關時，使用信號模型的高頻帶預測的準確度可被接受。然而，在存在噪聲的情況下，低頻帶 與高頻帶之間的相關可為弱的，且信號模型可不再能夠準確地表示高頻帶。此情形可導致 接收器處的偽聲（例如，經(jīng)變形話音）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 揭示執(zhí)行音頻譯碼系統(tǒng)中的用于增益確定的音頻信號的條件濾波的系統(tǒng)及方法。 所描述的技術包含確定經(jīng)編碼W用于發(fā)射的音頻信號是否包含可在重建音頻信號之后產(chǎn) 生可聽見偽聲的分量（例如，噪聲）。舉例來說，底層信號模型可將噪聲解譯為話音數(shù)據(jù)，所 述話音數(shù)據(jù)可導致音頻信號的錯誤重建。根據(jù)所描述的技術，在存在偽聲誘發(fā)分量的情況 下，可對音頻信號的高頻帶部分執(zhí)行條件濾波，且經(jīng)濾波高頻帶輸出可用W產(chǎn)生用于高頻 帶部分的增益信息?；诮?jīng)濾波高頻帶輸出的增益信息可導致在接收器處重建音頻信號之 后減小的可聽見偽聲。
[000引在特定實施例中，一種方法包含基于對應于包含低頻帶部分及高頻帶部分的音頻 信號的頻譜信息確定音頻信號包含對應于偽聲產(chǎn)生條件的分量。所述方法還包含對音頻信 號的高頻帶部分進行濾波W產(chǎn)生經(jīng)濾波高頻帶輸出。所述方法進一步包含產(chǎn)生經(jīng)編碼信 號。產(chǎn)生經(jīng)編碼信號包含基于對應于經(jīng)濾波高頻帶輸出的第一能量與對應于低頻帶部分的 第二能量的比率確定增益信息W減小偽聲產(chǎn)生條件的可聽見效果。
[0009] 在特定實施例中，一種方法包含將與音頻信號的帖相關聯(lián)的跨線譜對（LSP)間距 與至少一個闊值進行比較。所述方法還包含至少部分基于比較對音頻信號的高頻帶部分進 行條件濾波W產(chǎn)生經(jīng)濾波高頻帶輸出。所述方法包含基于對應于經(jīng)濾波高頻帶輸出的第一 能量與對應于音頻信號的低頻帶部分的第二能量的比率確定增益信息。
[0010] 在另一特定實施例中，一種設備包含噪聲檢測電路，其經(jīng)配置W基于對應于包含 低頻帶部分及高頻帶部分的音頻信號的頻譜信息確定音頻信號包含對應于偽聲產(chǎn)生條件 的分量。所述設備包含濾波電路，所述濾波電路對噪聲檢測電路作出響應，且經(jīng)配置W對音 頻信號的高頻帶部分進行濾波W產(chǎn)生經(jīng)濾波高頻帶輸出。所述設備還包含增益確定電路， 所述增益確定電路經(jīng)配置W基于對應于經(jīng)濾波高頻帶輸出的第一能量與對應于低頻帶部 分的第二能量的比率確定增益信息W減小偽聲產(chǎn)生條件的可聽見效果。
[0011] 在另一特定實施例中，一種設備包含用于基于對應于包含低頻帶部分及高頻帶部 分的音頻信號的頻譜信息確定音頻信號包含對應于偽聲產(chǎn)生條件的分量的裝置。所述設備 還包含用于對音頻信號的高頻帶部分進行濾波W產(chǎn)生經(jīng)濾波高頻帶輸出的裝置。所述設備 包含用于產(chǎn)生經(jīng)編碼信號的裝置。用于產(chǎn)生經(jīng)編碼信號的裝置包含用于基于對應于經(jīng)濾波 高頻帶輸出的第一能量與對應于低頻帶部分的第二能量的比率確定增益信息W減小偽聲 產(chǎn)生條件的可聽見效果的裝置。
[0012] 在另一特定實施例中，一種非暫時性計算機可讀媒體包含若干指令，所述指令在 由計算機執(zhí)行時致使計算機基于對應于包含低頻帶部分及高頻帶部分的音頻信號的頻譜 信息確定音頻信號包含對應于偽聲產(chǎn)生條件的分量，W對音頻信號的高頻帶部分進行濾波 W產(chǎn)生經(jīng)濾波高頻帶輸出，且產(chǎn)生經(jīng)編碼信號。產(chǎn)生經(jīng)編碼信號包含基于對應于經(jīng)濾波高 頻帶輸出的第一能量與對應于低頻帶部分的第二能量的比率確定增益信息W減小偽聲產(chǎn) 生條件的可聽見效果。
[0013] 由所揭示的實施例中的至少一者提供的特定優(yōu)勢包含檢測偽聲誘發(fā)分量（例如， 噪聲）且響應于檢測到此些偽聲誘發(fā)分量而選擇性地執(zhí)行濾波W影響增益信息的能力，此 舉可產(chǎn)生接收器處的更準確信號重建及較少可聽見偽聲。本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點及特征 將在審閱全部申請案之后變得顯而易見，所述全部申請案包含W下部分：【附圖說明】、具體實 施方式及權利要求書。
【附圖說明】
[0014] 圖1為用W說明可操作W執(zhí)行濾波的系統(tǒng)的特定實施例的圖；
[0015] 圖2為用W說明偽聲誘發(fā)分量、包含偽聲的對應經(jīng)重建信號及不包含偽聲的對應 經(jīng)重建信號的實例的圖；
[0016] 圖3為用w說明自適應加權因子（丫）與線譜對（LS巧間距之間的映射的特定實 施例的曲線圖；
[0017] 圖4為用W說明可操作W執(zhí)行濾波的系統(tǒng)的另一特定實施例的圖；
[0018] 圖5為用W說明執(zhí)行濾波的方法的特定實施例的流程圖；
[0019] 圖6為用W說明執(zhí)行濾波的方法的另一特定實施例的流程圖；
[0020] 圖7為用W說明執(zhí)行濾波的方法的另一特定實施例的流程圖；及
[0021] 圖8為根據(jù)圖1到7的系統(tǒng)及方法的可操作W執(zhí)行信號處理操作的無線裝置的框 圖。
【具體實施方式】
[0022] 參看圖1，可操作W執(zhí)行濾波的系統(tǒng)的特定實施例經(jīng)展示且通常經(jīng)指定為100。在 特定實施例中，系統(tǒng)100可集成到編碼系統(tǒng)或設備中（例如，無線電話或譯碼器/解碼器 (CODEC)中）。
[0023] 應注意，在W下描述中，將由圖1的系統(tǒng)100執(zhí)行的各種功能經(jīng)描述為由某些組件 或模塊執(zhí)行。然而，組件及模塊的此劃分是僅用于說明。在替代實施例中，由特定組件或模 塊執(zhí)行的功能可改為在多個組件或模塊之中劃分。此外，在替代實施例中，圖1的兩個或兩 個W上組件或模塊可集成到單個組件或模塊中。圖1中說明的每一組件或模塊可使用硬件 (例如，現(xiàn)場可編程口陣列（FPGA)裝置、專用集成電路（ASIC)、數(shù)字信號處理器值SP)、控制 器等）、軟件（例如，可由處理器執(zhí)行的指令）或其任何組合來實施。
[0024] 系統(tǒng)100包含經(jīng)配置W接收輸入音頻信號102的分析濾波器組110。舉例來說，輸 入音頻信號102可由麥克風或其它輸入裝置提供。在特定實施例中，輸入音頻信號102可 包含話音。輸入音頻信號可為超寬帶（SWB)信號，所述SWB信號包含在從約50赫茲化Z) 到約16千赫茲（曲Z)的頻率范圍中的數(shù)據(jù)。分析濾波器組110可基于頻率將輸入音頻信 號102濾波成多個部分。舉例來說，分析濾波器組110可產(chǎn)生低頻帶信號122及高頻帶信 號124。低頻帶信號122及高頻帶信號124可具有相等或不相等帶寬，且可重疊或不重疊。 在替代實施例中，分析濾波器組110可產(chǎn)生兩個W上輸出。
[0025] 低頻帶信號122及高頻帶信號124可占用非重疊頻帶。舉例來說，低頻帶信號122 及高頻帶信號124可占用50化-7曲Z及7曲Z-16曲Z的非重疊頻帶。在替代實施例中，低頻 帶信號122及高頻帶信號124可占用50化-8曲Z及8曲Z-16曲Z的非重疊頻帶。在又一替 代實施例中，低頻帶信號122及高頻帶信號124重疊（例如，50HZ-8曲Z及7曲Z-16曲Z)，其 可使分析濾波器組110的低通濾波器及高通濾波器具有平滑滾降，其可簡化設計且減少低 通濾波器及高通濾波器的成本。重疊低頻帶信號122及高頻帶信號124還可允許實現(xiàn)接收 器處低頻帶及高頻帶信號的平滑滲合，此情形可導致更少可聽見偽聲。
[0026] 應注意盡管圖1的實例說明SWB信號的處理，但此情形僅用于說明。在替代實施 例中，輸入音頻信號102可為具有約50化到約8曲Z的頻率范圍的寬帶（WB)信號。在此類 實施例中，低頻帶信號122可對應于約50化到約6. 4曲Z的頻率范圍，且高頻帶信號124可 對應于約6. 4曲Z到約8曲Z的頻率范圍。還應注意本文中的各種系統(tǒng)及方法經(jīng)描述為檢測 高頻帶噪聲及響應于高頻帶噪聲而執(zhí)行各種操作。然而，此情形僅作為實例。參看圖1到 7所說明的技術也可在低頻帶噪聲的情況下執(zhí)行。
[0027]系統(tǒng)100可包含經(jīng)配置W接收低頻帶信號122的低頻帶分析模塊130。在特定實 施例中，低頻帶分析模塊130可表示碼激勵線性預測（CEL巧編碼器的實施例。低頻帶分析 模塊130可包含線性預測（L巧分析及譯碼模塊132、線性預測系數(shù)（LPC)到線譜對（LSP) 變換模塊134及量化器136。LSP也可被稱作線譜頻率（LSF)，且所述兩個術語在本文中可 互換地使用。LP分析及譯碼模塊132可將低頻帶信號122的頻譜包絡編碼為一組LPC。對 于音頻的每一帖（例如，對應于16kHz的取樣速率的320個樣本的20毫秒（ms)音頻）、音 頻的每一子帖（例如，5ms音頻）或其任何組合可產(chǎn)生LPC?？捎伤鶊?zhí)行的LP分析的"級 數(shù)"確定每一帖或子帖所產(chǎn)生的LPC的數(shù)目。在特定實施例中，LP分析及譯碼模塊132可 產(chǎn)生對應于第十級LP分析的^^一個LPC的集合。
[002引LPC到LSP變換模塊134可將由LP分析及譯碼模塊132所產(chǎn)生的LPC的集合變換 成對應LSP集合（例如，使用一對一變換）?；蛘?，LPC的集合可經(jīng)一對一變換成部分自相 關系數(shù)、對數(shù)面積比率值、導譜對（IS巧或?qū)ёV頻（IS巧的對應集合。LPC集合與LSP集合 之間的變換可為可逆的而不存在誤差。
[0029] 量化器136可量化由變換模塊134產(chǎn)生的LSP集合。舉例來說，量化器136可包含 或禪合到包含多個項（例如，向量）的多個碼簿。為量化LSP集合，量化器136可識別"最 接近"（例如，基于例如均方誤差