刘泽新 (中国广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼, Guangdong 9, 518129, CN)
MIAO, Lei (Huawei Administration Building, Bantian Longgan, Shenzhen Guangdong 9, 518129, CN)
苗磊 (中国广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼, Guangdong 9, 518129, CN)
QI, Fengyan (Huawei Administration Building, Bantian Longgan, Shenzhen Guangdong 9, 518129, CN)
齐峰岩 (中国广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼, Guangdong 9, 518129, CN)
CHEN, Longyin (Huawei Administration Building, Bantian Longgan, Shenzhen Guangdong 9, 518129, CN)
陈龙吟 (中国广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼, Guangdong 9, 518129, CN)
华为技术有限公司 (中国广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼, Guangdong 9, 518129, CN)
LIU, Zexin (Huawei Administration Building, Bantian Longgan, Shenzhen Guangdong 9, 518129, CN)
刘泽新 (中国广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼, Guangdong 9, 518129, CN)
MIAO, Lei (Huawei Administration Building, Bantian Longgan, Shenzhen Guangdong 9, 518129, CN)
苗磊 (中国广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼, Guangdong 9, 518129, CN)
QI, Fengyan (Huawei Administration Building, Bantian Longgan, Shenzhen Guangdong 9, 518129, CN)
齐峰岩 (中国广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼, Guangdong 9, 518129, CN)
CHEN, Longyin (Huawei Administration Building, Bantian Longgan, Shenzhen Guangdong 9, 518129, CN)
| 权 利 要 求 书 1、 一种频带扩展方法， 其特征在于， 包括： 获得宽频带信号的类型； 根据所述宽频带信号的类型和低频带信号， 获得低频带信号的低频带线性 预测系数和低频带激励信号； 通过低频带线谱频率参数间距对间的关系将所述低频带线性预测系数进行 扩展得到宽频带线性预测系数， 以及将所述低频带激励信号进行扩展得到宽频 带激励信号； 将所述宽频带线性预测系数和所述宽频带激励信号合成获得宽频带信号。 2、 根据权利要求 1所述的频带扩展方法， 其特征在于， 所述获得宽频带信 号的类型包括： 获得低频带信号的时频参数， 并根据所述时频参数对低频带信号进行分类 获得低频带信号的类型， 并将低频带信号的类型作为宽频带信号类型； 或者 接收编码端发送的宽频带信号类型信息， 获得宽频带信号的类型。 3、 根据权利要求 1所述的频带扩展方法， 其特征在于， 所述根据所述宽频 带信号的类型和低频带信号， 获得低频带信号的低频带线性预测系数和低频带 激励信号包括： 将所述低频带信号进行自相关计算， 得到低频带信号对应的自相关系数； 根据所述宽频带信号的类型选取相应的白噪声修正因子； 将所述选取的白噪声修正因子与所述自相关系数相加权并根据预定义算法 求解得到低频带线性预测系数； 将所述低频带信号通过所述得到的低频带线性预测系数组成的线性预测滤 波器得到低频带激励信号。 4、 根据权利要求 3所述的频带扩展方法， 其特征在于， 在将所述选取的白 噪声修正因子与所述自相关系数相加权并根据预定义算法求解得到低频带线性 预测系数后， 该方法还包括： 将所述得到的低频带线性预测系数转换为低频带线谱频率参数； 根据低频带线谱频率参数的特性判断是否需要对所述得到的低频带线性预 测系数进行进一步的修正； 若判定需要对所述得到的低频带线性预测系数进行进一步的修正， 则根据 线谱频率参数的特性对选取的白噪声修正因子进行修改； 将所述修改后的白噪声修正因子与所述自相关系数相加权， 重新根据预定 义算法求解得到修正后的低频带线性预测系数， 并将所述低频带信号通过所述 修正后的低频带线性预测系数组成的线性预测滤波器得到修正后的低频带激励 信号。 5、 根据权利要求 1所述的频带扩展方法， 其特征在于， 所述通过低频带线 谱频率参数间距对间的关系将所述低频带线性预测系数进行扩展得到宽频带线 性预测系数包括： 将所述低频带线性预测系数转换为低频带线谱频率参数； 根据低频带线谱频率参数间距对间的关系以及宽频带信号的类型将所述低 频带线谱频率参数扩展为宽频带线谱频率参数； 将所述宽频带线谱频率参数转换为宽频带线性预测系数。 6、 根据权利要求 5所述的频带扩展方法， 其特征在于， 所述根据低频带线 谱频率参数间距对间的关系以及宽频带信号的类型将所述低频带线谱频率参数 扩展为宽频带线谱频率参数包括： 根据所述低频带线谱频率参数确定低频带线谱频率参数的间距对的间距， 所述间距对为连续的三个参数组成的相邻的两个间距； 根据所述低频带的间距对确定低频带频谱的能量走向趋势、 低频带中共振 峰的具体分布以及低频带的最高截至频率； 根据宽频带信号的类型以及所述低频带频谱的能量走向趋势、 低频带的最 高截至频率获得宽频带线谱频率参数的间距对； 根据所述低频带中共振峰的具体分布调整所述宽频带线谱频率参数的间距 对的具体间距， 得到宽频带线谱频率参数。 7、 根据权利要求 1所述的频带扩展方法， 其特征在于， 在将所述低频带线 性预测系数进行扩展得到宽频带线性预测系数后 , 还包括： 当编码端有额外的比特传送线形预测系数的修正信息时， 利用线性预测系 数的修正信息对得到的宽频带线性预测系数进行修正。 8、 一种频带扩展装置， 其特征在于， 包括： 类型获取单元， 用于获得宽频带信号的类型； 获取单元， 用于根据所述类型获取单元获得的宽频带信号的类型和低频带 信号， 获得低频带信号的低频带线性预测系数和低频带激励信号； 线性预测系数扩展单元， 用于通过低频带线谱频率参数间距对间的关系将 所述获取单元获取的低频带线性预测系数进行扩展得到宽频带线性预测系数； 激励信号扩展单元， 用于将所述获取单元获取的低频带激励信号进行扩展 得到宽频带激励信号； 合成单元， 用于将所述线性预测系数扩展单元得到的宽频带线性预测系数 和所述激励信号扩展单元得到的宽频带激励信号合成获得宽频带信号。 9、根据权利要求 8所述的频带扩展装置， 其特征在于， 所述获取单元包括： 计算模块， 用于将所述低频带信号进行自相关计算， 得到低频带信号对应 的自相关系数； 选取模块， 用于根据所述宽频带信号的类型选取相应的白噪声修正因子； 获取模块， 用于将所述选取模块选取的白噪声修正因子与所述计算模块得 到的自相关系数相加权并根据预定义算法求解得到低频带线性预测系数； 滤波模块， 用于将所述低频带信号通过所述获取模块得到的低频带线性预 测系数组成的线性预测滤波器得到低频带激励信号。 10、 根据权利要求 9 所述的频带扩展装置， 其特征在于， 所述获取单元还 包括： 第三转换模块， 用于在所述获取模块将所述选取模块选取的白噪声修正因 子与所述计算模块得到的自相关系数相加权并根据预定义算法求解得到低频带 线性预测系数后 , 将所述得到的低频带线性预测系数转换为低频带线谱频率参 数； 判断模块， 用于根据低频带线谱频率参数的特性判断是否需要对所述得到 的低频带线性预测系数进行进一步的修正； 修正模块， 用于在所述判断模块判定需要对所述得到的低频带线性预测系 数进行进一步的修正时 , 根据线谱频率参数的特性对选取的白噪声修正因子进 行修改； 所述获取模块还用于将所述修改后的白噪声修正因子与所述自相关系数相 加权， 重新根据预定义算法求解得到低频带线性预测系数； 所述滤波模块还用于将所述低频带信号通过所述修正后的低频带线性预测 系数组成的线性预测滤波器得到修正后的低频带激励信号。 11、 根据权利要求 8 所述的频带扩展装置， 其特征在于， 所述线性预测系 数扩展单元包括： 第一转换模块， 用于将所述低频带线性预测系数转换为低频带线谱频率参 数； 扩展模块 , 用于根据低频带线谱频率参数间距对间的关系以及宽频带信号 的类型将所述第一转换模块得到的低频带线谱频率参数扩展为宽频带线谱频率 第二转换模块， 用于将所述扩展模块得到的宽频带线谱频率参数转换为宽 频带线性预测系数。 12、 根据权利要求 8所述的频带扩展装置， 其特征在于， 还包括： 修正单元 , 用于在所述线性预测系数扩展单元将所述低频带线性预测系数 进行扩展得到宽频带线性预测系数后， 利用线性预测系数的修正信息对得到的 宽频带线性预测系数进行修正。 |
技术领域
本发明涉及通信领域， 尤其涉及频带扩展方法及装置。 背景技术
由于传输带宽和其它一些条件的限制， 传统的 PSTN (Pub l i c Swi tched Te l ephone Network,公共交换电话网）网络中的语音信号都 以窄带形式进行 传输的。 而窄带信号大大限制了人耳的听觉质量。
针对上述问题， 现有技术中提供一种筒单有效的不用切换目前 的窄带网络 又能得到宽带语音的方法， 该方法为盲频带扩展技术。 目前的盲扩展技术基本 都是在时域进行的处理， 具体的操作包括： 将窄带信号首先进行线性预测分析, 得到窄带信号的线性预测系数和残差信号， 分别将窄带的线性预测系数和窄带 激励信号扩展成宽带的线性预测系数和宽带激 励信号， 然后将宽带激励信号通 过宽带线性合成滤波器， 输出宽带语音。 其中， 在将窄带的线性预测系数扩展 成宽带的线性预测系数时， 具体为： 将窄带的线性预测系数换算成线谱频率 参数、梅尔倒谱系数等其它表示的域里， 根据宽带信号低频和高频的关系， 训练出一个有高频和低频映射关系的码书， 在终端设备上， 根据得到的窄 带信号的线性预测系数的特性， 在码书中找寻表示相应高频线性预测系数 的一组参数， 联合高频和低频的线性预测系数， 将窄带线性预测系数扩展 成宽带线性预测系数。 在实现本发明的过程中， 发明人发现现有技术中至少存在如下问题： 现有 技术中使用的码书， 是将线性预测系数换算成线谱频率参数、 梅尔倒谱系数等 其它表示的域里， 根据宽带信号低频和高频的关系， 训练出一个有高频和低频 映射关系的码书， 此码书与训练过程中使用的语言有很大的关系 ； 当编码端输 入的信号与训练码书时使用的训练集内的信号 特性不太相似时， 根据该码书获 取的宽频带的线性预测系数可能与实际的线性 预测系数存在很大误差 , 使预测 的宽频带的线性预测系数很不准确， 从而使获取的宽带信号的质量性能不是很 好。 所以， 现有技术对不同的语种或者语言处理时， 输出信号的性能可能差别 很大。 发明内容
本发明的实施例提供一种频带扩展方法及装置 ， 对不同语言或者语种的信 号进行频带扩展时， 获取的宽频带信号的质量性能都比较好。
本发明实施例提供一种频带扩展方法， 包括：
获得宽频带信号的类型；
根据所述宽频带信号的类型和低频带信号， 获得低频带信号的低频带线性 预测系数和低频带激励信号；
通过低频带线谱频率参数间距对间的关系将所 述低频带线性预测系数进行 扩展得到宽频带线性预测系数， 以及将所述低频带激励信号进行扩展得到宽频 带激励信号；
将所述宽频带线性预测系数和所述宽频带激励 信号合成获得宽频带信号。 本发明的实施例还提供一种频带扩展装置， 包括：
类型获取单元， 用于获得宽频带信号的类型；
获取单元， 用于根据所述类型获取单元获得的宽频带信号 的类型和低频带 信号， 获得低频带信号的低频带线性预测系数和低频 带激励信号；
线性预测系数扩展单元， 用于通过低频带线谱频率参数将所述获取单元 获 取的低频带线性预测系数进行扩展得到宽频带 线性预测系数；
激励信号扩展单元， 用于将所述获取单元获取的低频带激励信号进 行扩展 得到宽频带激励信号；
合成单元， 用于将所述线性预测系数扩展单元得到的宽频 带线性预测系数 和所述激励信号扩展单元得到的宽频带激励信 号合成获得宽频带信号。
本发明技术方案中， 在接收到低频带信号后， 根据宽频带信号的类型以及 低频带信号获取低频带线性预测系数和低频带 激励信号 , 进而通过低频带线谱 频率参数将低频带线性预测系数进行扩展得到 宽频带线性预测系数， 以及将所 述低频带激励信号进行扩展得到高频带激励信 号， 将所述得到的宽频带线性预 测系数和所述宽频带激励信号合成得到宽频带 信号； 与现有技术中使用码书获 取高频带频谱的线性预测系数相比， 本发明实施例的技术方案根据接收到的信 号类型和低频带信号的线谱频率参数间距对间 的关系， 直接实现针对不同类型 信号得到相应的宽频带线性预测系数和相应的 宽频带激励信号， 而不使用码书， 从而使获取的宽频带信号的性能质量比较好， 实现了对不同语言或者语种的信 号进行频带扩展时， 获取的宽频带信号的质量性能都比较好。 附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案， 下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作筒单 地介绍， 显而易见地， 下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付 出创造性劳动性的前提下 , 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图 1为本发明实施例 1中频带扩展方法的流程图； 图 2为本发明实施例 1中频带扩展装置的组成框图；
图 3为本发明实施例 3中频带扩展方法的流程图；
图 4为本发明实施例 4中频带扩展装置的组成框图。 具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图 , 对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是 全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
实施例 1
本发明实施例提供一种频带扩展方法， 如图 1所示， 该方法包括：
101、 获得宽频带信号的类型。
所述宽频带信号的类型一般根据信号自身的特 性， 例如基音周期、 过零率、 谱倾斜以及相关性等来具体的分类， 可以分为大周期浊音信号、 小周期浊音信 号、 清音信号及摩擦音等。
其中， 在将窄频带信号扩展为宽频带信号时， 由于不同类型信号的线性预 测系数和激励信号的特性不尽相同， 为了使得由窄带线性预测系数扩展为宽带 线性预测系数后， 由宽带线性预测系数组成的合成滤波器都能保 持稳定， 所以， 针对不同类型的信号， 在求解线性预测系数时， 对相应的自相关系数釆用不同 的白噪声修正因子。 而在接收端一般无法直接预知该上述宽频带信 号的类型， 具体可以通过两种方式获取， 该两种方式具体包括： 第一种， 当编码端除了传 送低频带信息外不传输任何其他信息时， 解码端根据低频带信号的时频参数将 低频带信号进行分类， 将分类获得的低频带信号的类型作为宽频带信 号的类型； 第二种， 当编码端除了传送低频带信息外还可以传送少 量其它信息， 将宽频带 信号类型信息传送给解码端， 解码端接收编码端发送的宽频带信号的类型信 息， 获取宽频带信号的类型。
102、 根据所述宽频带信号的类型和低频带信号， 获得低频带信号的低频带 线性预测系数和低频带激励信号。
其中， 所述根据所述宽频带信号的类型和低频带信号 获取低频带信号的低 频带线性预测系数和低频带激励信号的具体过 程可以为： 在接收到低频带信号 后， 将所述低频带信号通过自相关函数进行自相关 计算， 得到低频带信号的自 相关系数， 为了防止扩展后得到的宽带线性预测滤波器的 不稳定， 使得输出的 宽带信号不准确， 在得到所述自相关系数后， 根据宽频带信号的类型及低频带 线谱频率参数的特性选取相应的白噪声修正因 子对所述自相关系数进行修正， 得到低频带线性预测系数； 将输入信号通过所述得到的低频带线性预测系 数组 成的低频带线性预测分析滤波器， 得到低频带激励信号。
103、 通过低频带线谱频率参数间距对间的关系将所 述低频带线性预测系数 进行扩展得到宽频带线性预测系数， 以及将所述低频带激励信号进行扩展得到 宽频带激励信号。
其中， 通过低频带线谱频率参数间距对间的关系将所 述低频带线性预测系 数进行扩展得到宽频带线性预测系数包括： 将所述低频带线性预测系数转换为 低频带线谱频率参数； 根据低频带线谱频率参数间距对间的关系以及 宽频带信 号的类型将所述低频带线谱频率参数扩展为宽 频带线谱频率参数； 将所述宽频 带线谱频率参数转换为宽频带线性预测系数。
其中， 所述将低频带激励信号进行扩展得到宽频带激 励信号的方法可以为 但不局限通过插零或 QMF合成得到宽带的激励信号， 其它扩展方式也可以应用 在本发明实施例中， 本发明实施例对此不进行限制。 104、 将所述宽频带线性预测系数和所述宽频带激励 信号合成获得宽频带信 本发明实施例中， 在接收到低频带信号后， 根据宽频带信号的类型以及低 频带信号， 获得低频带线性预测系数和低频带激励信号， 进而将低频带线性预 测系数进行扩展得到宽频带线性预测系数， 以及将所述低频带激励信号进行扩 展得到高频带激励信号， 将所述得到的宽频带线性预测系数和所述宽频 带激励 信号合成得到宽频带信号； 通过采用上述技术手段， 本发明实施例的技术方案 根据接收到的信号类型和低频带信号的线谱频 率参数间距对间的关系 , 直接实 现针对不同类型信号得到相应的宽频带线性预 测系数和相应的宽频带激励信 号， 而不使用码书， 从而使获取的宽频带信号的性能质量比较好， 实现了对不 同语言或者语种的信号进行频带扩展时， 获取的宽频带信号的质量性能都比较 好。
实施例 2
本发明实施例提供一种频带扩展方法， 如图 2所示， 该方法包括以下步骤： 201、 获得宽频带信号的类型。
其中， 在将低频带信号扩展为高频带信号时， 由于不同类型信号的线性预 测系数和激励信号的特性不尽相同， 为了使得由窄带线性预测系数扩展为宽带 线性预测系数后， 由宽带线性预测系数组成的合成滤波器都能保 持稳定， 所以， 针对不同类型的信号， 在求解线性预测系数时， 对相应的自相关系数釆用不同 的白噪声修正因子。 而在接收端一般无法直接预知该上述宽频带信 号的类型， 具体可以通过两种方式获取， 该两种方式具体包括： 第一种， 当编码端除了传 送低频带信息外不传输任何其他信息时， 解码端根据低频带信号的时频参数将 低频带信号进行分类， 将分类获得的低频带信号的类型作为宽频带信 号的类型； 第二种， 当编码端除了传送低频带信息外还可以传送少 量其它信息， 将宽频带 信号类型信息传送给解码端， 解码端接收编码端发送的宽频带信号的类型信 息， 获取宽频带信号的类型。
本发明实施例以第一种获取宽频带信号类型的 方法为例具体阐述获取宽频 带信号的类型， 该方法可以包括：
2011、 根据低频带信号获取低频带信号的时频参数； 其中， 获取低频带信 号的时频参数具体包括： 在接收到低频带信号后从所述低频带信号中直 接提取 时域的参数， 所述时域的参数包括时域包络、 相关性、 基音周期、 谱倾斜以及 过零率等； 所述频域参数要通过对接收到的低频带信号进 行时频变换后才可以 获得， 所述频域参数包括频域包络、 频谱的平坦度以及高低带间能量的比值等。
2012、 在获取所述低频带信号的时频参数后， 根据所述时频参数对低频带 信号进行分类， 并将所述低频带信号的类型作为宽频带信号的 类型。 其中， 在 根据所述低频带信号的时频参数对低频带信号 进行分类时， 可以根据所述获得 的时频参数中的一项或者任意项的组合对所述 低频带信号进行分类； 本发明实 施对此不进行限制， 任何将低频带信号进行分类的方法， 都属于本发明保护的 范围； 例如根据相关性对低频带的信号进行分类， 具体为： 设定一个相关性的 阈值， 该阈值可以为 0到 1 中的某个数值， 然后分析低频带信号的相关性与该 阈值的关系， 若所述低频带信号的相关性大于所述设置的相 关性的阈值， 则将 所述低频带信号分为浊音。
202、 根据所述宽频带信号的类型和低频带信号， 获得低频带信号的低频带 线性预测系数和低频带激励信号。
在获取所述低频带线性预测系数和低频带激励 信号时，首先执行步驟 2021 :
2021、 将所述低频带信号进行自相关计算， 得到低频带信号对应的自相关 系数。 其中， 在对所述低频带信号进行自相关计算时， 可以通过现有技术中的 任何一种计算方法计算， 本发明实施例对此不进行限制， 例如通过
Levinson-Durb in算法进行计算， 自相关系数的求解公式为： r k) = ^ s \n)s n -k) , k = 0,... ,P, 其中， N为帧长， P为线性预测阶数， 、；为信号的自相关系数， 、 表 示第 n个采样点。
2022、 根据所述宽频带信号的类型选取相应的白噪声 修正因子。
为了使得由窄带线性预测系数扩展为宽带线性 预测系数后 , 由宽带线性预 测系数组成的合成滤波器都能保持稳定， 所以， 针对不同类型的信号， 在求解 线性预测系数时， 对相应的自相关系数采用不同的白噪声修正因 子。
其中， 根据所述宽频带信号的类型选取相应的白噪声 修正因子包括： 针对 小周期的浊音信号， 白噪声修正因子为 针对大周期的浊音信号， 白噪声修 正因子为 2 , 其它类型的白噪声修正因子为《 3 , 其中， > « 2 > « 3 。
2023、 根据所述选取的白噪声修正因子与所述自相关 系数相加权并根据预 定义算法求解得到线性预测系数。 其中， 所述预定义算法可以为但不局限于 Levinson-Durbin算法。 所述相加权可以为但不局限于相乘， 还可以为相卷积。
2024、 将所述低频带信号通过所述得到的低频带线性 预测系数组成的低频 带线性预测滤波器得到低频带激励信号。
进一步， 为了使得由窄带线性预测系数扩展为宽带线性 预测系数后， 由宽 带线性预测系数组成的合成滤波器都能保持稳 定， 在将所述选取的白噪声修正 因子与所述自相关系数相加权并根据预定义算 法求解得到低频带线性预测系数 后， 该获取低频带线性预测系数还包括： 将所述得到的低频带线性预测系数转换为低频 带线谱频率参数； 根据低频 带线谱频率参数的特性判断是否需要对所述得 到的低频带线性预测系数进行进 一步的修正； 若判定需要对所述得到的低频带线性预测系数 进行进一步的修正， 则根据线谱频率参数的特性对选取的白噪声修 正因子进行修改； 将所述修改后 的白噪声修正因子与所述自相关系数相加权， 重新根据预定义算法求解得到修 正后的低频带线性预测系数， 并将所述低频带信号通过所述修正后的低频带 线 性预测系数组成的线性预测滤波器得到修正后 的低频带激励信号。
其中， 根据低频带线谱频率参数的特性判断是否需要 对所述得到的低频带 线性预测系数进行进一步的修正具体可以采用 如下的方式： 在将线性预测系数 变换成线谱频率参数， 由线谱频率参数间的间距， 确定第一个共振峰和其它共 振峰能量间的关系， 当第一个共振峰的能量比其它共振峰的能量大 一定的倍数 时， 判断是否需要对所述得到的低频带线性预测系 数进行进一步的修正； 否则 维持原来得到的低频带线性预测系数。
203、 通过低频带线谱频率参数间距对间的关系将所 述低频带线性预测系数 进行扩展得到宽频带线性预测系数。
其中， 在将所述低频带线性预测系数扩展得到宽频带 线性预测系数时， 首 先执行步驟 2031 :
2031、 将所述低频带线性预测系数转换为低频带线谱 频率参数； 其中， 将 所述低频带线性预测系数转换为低频带线谱频 率参数可以釆用现有技术中的任 何方法， 本发明实施例对此不进行限制。
2032、 根据低频带线谱频率参数间距对间的关系以及 宽频带信号的类型将 所述低频带线谱频率参数扩展为宽频带线谱频 率参数。
其中， 所述根据低频带线谱频率参数间距对间的关系 以及宽频带信号的类 型将所述低频带线谱频率参数扩展为宽频带线 谱频率参数具体包括： 根据所述 低频带线谱频率参数确定低频带线谱频率参数 的间距对的间距， 所述间距对为 连续的三个参数组成的相邻的两个间距； 根据所述低频带的间距对确定低频带 能量的走向趋势、 低频带中共振峰的具体分布以及低频带的最高 截至频率； 根 据宽频带信号的类型以及所述低频带能量的走 向趋势、 低频带的最高截至频率 获得高频带线谱频率参数的间距对； 根据所述低频带中共振峰的具体分布调整 所述高频带线谱频率参数的间距对的具体间距 , 得到宽频带线谱频率参数。
具体的， 本发明实施例将宽频带信号类型分为清音和浊 音， 当接收到的信 号为浊音时， 所述根据宽频带信号的类型将所述低频带线谱 频率参数扩展为宽 频带线谱频率参数具体包括： 在没有交叠的情况下， 每两个线谱频率参数间距 作为一个间距对， 保证每对线谱频率参数间距对中相应间距逐渐 变大， 同时保 证一对间距中后边的间距比前面的间距小； 这样可以保证频谱包络从低频到高 频能量逐渐减小， 同时还能保证有一定的共振峰结构。 当低频的共振峰结构较 少时， 恢复高频时， 也保证恢复出的共振峰结构较少。 具体恢复出的高频共振 峰间距和个数根据低频共振峰的间距及个数而 定。
当接收到的信号为清音时， 所述根据宽频带信号的类型将所述低频带线谱 频率参数扩展为宽频带线谱频率参数具体包括 ： 保证恢复出的高频带的线谱频 率参数间距走势和低频带的线谱频率参数间距 走势相似 , 包络能量逐渐增大。
2033、 将所述宽频带线谱频率参数转换为宽频带线性 预测系数。 其中， 将 所述宽频带线谱频率参数转换为宽频带线线性 预测系数可以采用现有技术中的 任何方法， 本发明实施例对此不进行限制。
204、 将所述低频带激励信号进行扩展得到宽频带激 励信号。
其中， 所述将低频带激励信号进行扩展得到宽频带激 励信号的方法可以为 但不局限通过插零或 QMF合成得到宽带的激励信号， 其它扩展方式也可以应用 在本发明实施例中 , 本发明实施例对此不进行限制。
205、 将所述宽频带线性预测系数和所述宽频带激励 信号合成获得宽频带信 进一步， 为了避免高频带能量太大使听者听到的声音有 机械的感觉， 在将 宽频带线性预测系数和宽频带激励信号合成的 宽频带信号后， 对所述合成的宽 频带信号通过低通滤波的形式进行加权处理， 使得宽频带能量从低频到高频进 一步压低。
进一步， 当除了传送低频带参数外还可以传送额外一些 比特时， 为了使扩 展得到的宽频带线性预测系数更贴近真实的宽 频带线性预测系数， 在步驟 303 将所述低频带线性预测系数进行扩展得到宽频 带线性预测系数后 , 通过线性预 测系数的修正因子对所述经过扩展得到的宽频 带线性预测系数进行进一步的修 正， 并且在对宽频带线性预测系数进行修正的同时 还可以对所述获得的宽频带 激励信号进行修正， 激励信号修正因子的确定参考线性预测系数修 正因子的确 定， 此处将不再赘述。
其中 , 本发明实施例中将低频带线性预测系数进行扩 展得到宽频带线性预 测系数， 以及将低频带激励信号进行扩展得到宽频带激 励信号的过程不存在先 后之分， 此处为了描述的方便， 将所述低频带线性预测系数进行扩展得到宽频 带线性预测系数写在了步驟 203 中， 将所述低频带激励信号进行扩展得到宽频 带激励信号写在了步骤 204 中； 故本发明实施例对将所述低频带线性预测系数 进行扩展得到宽频带线性预测系数， 以及将所述低频带激励信号进行扩展得到 宽频带激励信号之间的先后顺序没有限制 , 只要是将所述低频带线性预测系数 进行扩展得到宽频带线性预测系数， 以及将所述低频带激励信号进行扩展得到 宽频带激励信号都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中， 在接收到低频带信号后， 根据宽频带信号的类型以及低 频带信号， 获得低频带线性预测系数和低频带激励信号， 进而将低频带线性预 测系数进行扩展得到宽频带线性预测系数， 以及将所述低频带激励信号进行扩 展得到宽频带激励信号 , 将所述得到的宽频带线性预测系数和所述宽频 带激励 信号合成得到宽频带信号； 与现有技术中使用码书获取高频带频谱的线性 预测 系数相比， 本发明实施例的技术方案根据接收到的信号类 型和低频带信号的线 谱频率参数间距对间的关系 , 直接实现针对不同类型信号得到相应的宽频带 线 性预测系数和相应的宽频带激励信号， 而不使用码书， 从而使获取的宽频带信 号的性能质量比较好， 实现了对不同语言或者语种的信号进行频带扩 展时， 获 取的宽频带信号的质量性能都比较好。
进一步， 在根据宽频带信号的类型和所述低频带信号得 到低频带线性预测 系数和低频带激励信号后， 又利用与所述宽频带信号的类型相对应的白噪 声修 正因子进行修正， 保证扩展出的宽频带线性预测系数组成的线性 预测滤波器稳 定， 进而保证扩展出的宽频带信号的性能。
更进一步， 当有额外比特传送高频带信息时， 传送一些宽频带的线性预测 系数或宽频带激励信号的修正信息， 在将得到的宽频带线性预测系数和宽频带 激励信号后， 对所述宽频带线性预测系数和宽频带激励信号 进行修正， 使得得 到的宽频带线性预测系数和宽频带激励信号和 真实的宽频带线性预测系数和宽 频带激励信号更接近， 同时， 将对修正后的宽频带线性预测系数和宽频带激 励 信号合成的宽频带信号进行低通滤波处理， 从而提高了人耳的听觉体验。
实施例 3
本发明实施例提供一种频带扩展装置， 如图 3 所示， 该装置包括： 类型获 取单元 31、 获取单元 32、 线性预测系数扩展单元 33、 激励信号扩展单元 34和 合成单元 35。
类型获取单元 31 , 用于获得宽频带信号的类型； 所述类型获取单元 31获得 宽频带信号的类型具体包括以下两种： 第一种， 当编码端除了传送低频带信息 外不传输任何其他信息时， 解码端根据低频带信号的时频参数将低频带信 号进 行分类， 将分类获得的低频带信号的类型作为宽频带信 号的类型； 第二种， 当 编码端除了传送低频带信息外还可以传送少量 其它信息， 将宽频带信号类型信 息传送给解码端， 解码端接收编码端发送的宽频带信号的类型信 息， 获取宽频 带信号的类型。
在获得宽频带信号的类型后， 获取单元 32 , 用于 4艮据所述类型获取单元 21 获得的宽频带信号的类型和低频带信号， 获得低频带信号的低频带线性预测系 数和低频带激励信号； 在所述获取单元 32获得低频带信号的低频带线性预测系 数和低频带激励信号后， 线性预测系数扩展单元 33, 用于通过低频带线谱频率 参数间距对间的关系将所述获取单元 32获取的低频带线性预测系数进行扩展得 到宽频带线性预测系数； 激励信号扩展单元 34 , 用于将所述获取单元 32获取的 低频带激励信号进行扩展得到宽频带激励信号 ； 在得到所述宽频带线性预测系 数和宽频带激励信号后， 合成单元 35 , 用于将所述线性预测系数扩展单元 33得 到的宽频带线性预测系数和所述激励信号扩展 单元 34得到的宽频带激励信号合 成获得宽频带信号。
本发明实施例中， 在接收到低频带信号后， 根据宽频带信号的类型以及低 频带信号， 获得低频带线性预测系数和低频带激励信号， 进而将低频带线性预 测系数进行扩展得到宽频带线性预测系数， 以及将所述低频带激励信号进行扩 展得到高频带激励信号， 将所述得到的宽频带线性预测系数和所述宽频 带激励 信号合成得到宽频带信号； 通过釆用上述技术手段， 本发明实施例的技术方案 根据接收到的信号类型和低频带信号的线谱频 率参数间距对间的关系， 直接实 现针对不同类型信号得到相应的宽频带线性预 测系数和相应的宽频带激励信 号， 而不使用码书， 从而使获取的宽频带信号的性能质量比较好， 实现了对不 同语言或者语种的信号进行频带扩展时， 获取的宽频带信号的质量性能都比较 好。
实施例 4
本发明实施例提供一种频带扩展装置， 如图 4 所示， 该装置包括： 类型获 取单元 41、 获取单元 42、 线性预测系数扩展单元 43、 激励信号扩展单元 44、 合成单元 45和修正单元 46。
类型获取单元 41 , 用于获得宽频带信号的类型； 所述类型获取单元 41获得 宽频带信号的类型具体包括以下两种： 第一种， 当编码端除了传送低频带信息 外不传输任何其他信息时， 解码端根据低频带信号的时频参数将低频带信 号进 行分类， 将分类获得的低频带信号的类型作为宽频带信 号的类型； 第二种， 当 编码端除了传送低频带信息外还可以传送少量 其它信息， 将宽频带信号类型信 息传送给解码端， 解码端接收发送端发送的宽频带信号的类型信 息， 获取宽频 带信号的类型。
在获得宽频带信号的类型后， 获取单元 42 用于 4艮据所述类型获取单元 41 获得的宽频带信号的类型和低频带信号， 获得低频带信号的低频带线性预测系 数和低频带激励信号； 在所述获取单元 42获得低频带信号的低频带线性预测系 数和低频带激励信号后， 线性预测系数扩展单元 43, 用于通过低频带线谱频率 参数间距对间的关系将所述获取单元 42获取的低频带线性预测系数进行扩展得 到宽频带线性预测系数； 激励信号扩展单元 44 , 用于将所述获取单元 42获取的 低频带激励信号进行扩展得到宽频带激励信号 ； 在得到所述宽频带线性预测系 数和宽频带激励信号后， 合成单元 45 , 用于将所述线性预测系数扩展单元 43得 到的宽频带线性预测系数和所述激励信号扩展 单元 44得到的宽频带激励信号合 成获得宽频带信号。
进一步， 当除了传送低频带参数外还可以传送额外一些 比特时， 为了使扩 展得到的宽频带线性预测系数更贴近真实的宽 频带线性预测系数， 在所述系数 扩展单元 43将所述低频带线性预测系数进行扩展得到宽 带线性预测系数后， 修正单元 46用于利用线性预测系数的修正信息对所述得 的宽频带线性预测系 数进行修正， 并且所述修正单元 46在对宽频带线性预测系数进行修正的同时还 可以对所述获得的宽频带激励信号进行修正， 激励信号修正因子的确定参考线 性预测系数修正因子的确定， 此处将不再赘述。
其中， 所述获取单元 42包括： 计算模块 421、 选取模块 422、 获取模块 423 和滤波模块 424。
计算模块 421 , 用于将所述低频带信号进行自相关的计算， 得到低频带信号 相对应的自相关系数； 选取模块 422 用于根据所述宽频带信号的类型选取相应 的白噪声修正因子； 在选取所述白噪声修正因子后， 获取模块 423将所述选取 模块 422选取的白噪声修正因子与所述计算模块 421得到的自相关系数相加权 并根据预定义算法求解得到低频带信号的低频 带线性预测系数， 所述相加权可 以为但不局限于相乘， 还可以为相卷积； 在得到所述低频带信号的低频带线性 预测系数后， 通过所述滤波模块 424将低频带信号通过所述获取模块 423得到 的低频带线性预测系数组成的线性预测滤波器 得到低频带激励信号。
进一步， 为了使得由窄带线性预测系数扩展为宽带线性 预测系数后， 由宽 带线性预测系数組成的合成滤波器都能保持稳 定， 该获取单元 42还包括： 第三 转换模块 425、 判断模块 426和修正模块 427。
在所述获取单元 42 4艮据所述类型获取单元 41获得的宽频带信号的类型和 低频带信号， 获取低频带信号的低频带线性预测系数和低频 带激励信号时， 在 所述获取模块 423将所述选取的白噪声修正因子与所述自相关 系数相加权并根 据预定义算法求解得到低频带线性预测系数后 ， 通过第三转换模块 425将所述 得到的低频带线性预测系数转换为低频带线谱 频率参数； 并通过判断模块 426 根据低频带线谱频率参数的特性判断是否需要 对所述得到的低频带线性预测系 数进行进一步的修正。
在所述判断模块 426 判定需要对所述得到的低频带线性预测系数进 行进一 步的修正时， 修正模块 427 用于根据线谱频率参数的特性对选取的白噪声 修正 因子进行修改； 所述获取模块 423还用于将所述修改后的白噪声修正因子与所 述自相关系数相加权， 重新根据预定义算法求解得到低频带线性预测 系数； 所 述滤波模块 424还用于将所述低频带信号通过所述修正后的 低频带线性预测系 数组成的线性预测滤波器得到修正后的低频带 激励信号。
所述线性预测系数扩展单元 43包括： 第一转换模块 431、 扩展模块 432和 第二转换模块 433。
第一转换模块 431 ,用于将所述低频带线性预测系数转换为低频 线谱频率 参数； 在将所述低频带线性预测系数转换为低频带线 谱频率参数后， 扩展模块 432 用于根据低频带线谱频率参数间距对间的关系 以及宽频带信号的类型将所 述第一转换模块 431 得到的低频带线谱频率参数扩展为宽频带线谱 频率参数； 第二转换模块 433用于将所述扩展模块 432得到的宽频带线谱频率参数转换为 宽频带线性预测系数。
其中， 所述扩展模块 432根据宽频带信号的类型将所述第一转换模块 431 得到的低频带线谱频率参数扩展为宽频带线谱 频率参数具体包括： 根据所述低 频带线谱频率参数确定低频带线谱频率参数的 间距对的间距， 所述间距对为连 续的三个参数组成的相邻的两个间距； 根据所述低频带的间距对确定低频带能 量的走向趋势、 低频带中共振峰的具体分布以及低频带的最高 截至频率； 根据 宽频带信号的类型以及所述低频带能量的走向 趋势、 低频带的最高截至频率获 得高频带线谱频率参数的间距对； 根据所述低频带中共振峰的具体分布相应调 整所述宽频带线谱频率参数的间距对的具体间 距， 得到宽频带线谱频率参数。
本发明实施例中， 在接收到低频带信号后， 根据宽频带信号的类型以及低 频带信号， 获得低频带线性预测系数和低频带激励信号， 进而将低频带线性预 测系数进行扩展得到宽频带线性预测系数， 以及将所述低频带激励信号进行扩 展得到宽频带激励信号， 将所述得到的宽频带线性预测系数和所述宽频 带激励 信号合成得到宽频带信号； 与现有技术中使用码书获取高频带频谱的线性 预测 系数相比， 本发明实施例的技术方案根据接收到的信号类 型和低频带信号的线 谱频率参数间距对间的关系， 直接实现针对不同类型信号得到相应的宽频带 线 性预测系数和相应的宽频带激励信号， 而不使用码书， 从而使获取的宽频带信 号的性能质量比较好， 实现了对不同语言或者语种的信号进行频带扩 展时， 获 取的宽频带信号的质量性能都比较好。
进一步， 在根据宽频带信号的类型和所述低频带信号得 到低频带线性预测 系数和低频带激励信号后， 又利用与所述宽频带信号的类型相对应的白噪 声修 正因子进行修正 , 保证扩展出的宽频带线性预测系数组成的线性 预测滤波器稳 定， 进而保证扩展出的宽频带信号的性能。
更进一步， 当有额外比特传送高频带信息时， 传送一些宽频带的线性预测 系数或宽频带激励信号的修正信息， 在将得到的宽频带线性预测系数和宽频带 激励信号后， 对所述宽频带线性预测系数和宽频带激励信号 进行修正， 使得得 到的宽频带线性预测系数和宽频带激励信号和 真实的宽频带线性预测系数和宽 频带激励信号更接近， 同时， 将对修正后的宽频带线性预测系数和宽频带激 励 信号合成的宽频带信号进行低通滤波处理， 从而提高了人耳的听觉体验。
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发 明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现 ， 当然也可以通过硬件， 但很多 情况下前者是更佳的实施方式。 基于这样的理解， 本发明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， 硬盘或光盘等， 包括若 千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）执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述， 仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限于 此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露 的技术范围内， 可轻易想到 变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护范围应 所述以权利要求的保护范围为准。