本.申请要求于 2012 年 03 月 29 日提交中国专利局、 申请号为 201210087702.9, 发明名称为 "信号编码和解码的方法和设备" 的中国专利申 请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域

本发明实施例涉及领域通信领域， 并且更具体地， 涉及一种信号编码和解 码的方法和设备。 背景技术

在诸如移动通信和光纤通信之类的通信领域， 在发送端釆用编码技术， 来 对要传送的信号进行压缩以提高传输效率，并 且在接收端釆用对应的解码技术 来恢复所传送的信号。 根据信号的特征、 传输条件等， 可以对信号进行时域编 码和 /或频域编码。 根据一定的规则为时域信号或频域信号分配不 同的编码比 输效率， 希望用尽量少的编码比特来表征要传送的信号 。 因此， 需要合理地分 配编码比特， 从而在接收端通过解码来失真尽量少地恢复输 出信号。

在现有的用于音频信号的编码器中，在较低码 率时， 一般对语音能有较好 的编解码效果，但对音乐，编解码效果比较差 。为了提升低码率时音乐的质量， 利用部分比特通过时域编码方法对输入信号进 行编码； 并且，根据所述输入信 码。 在利用剩余的比特对所述频域信号进行编码时 ， 通常没考虑信号特性， 用 统一的方式对频域信号进行比特分配， 这导致对部分频域信号的编码效果不 佳。在现有的用于音频信号的解码器中， 简单地利用与编码技术对应的解码技 术恢复频域信号，对经未解码出的频域信号填 充噪声， 然后进行频域逆变换和 时域综合处理而得到输出信号。 所述噪声填充在某些信号中引入了额外噪声， 降低了输出信号的质量。

因此，现有的在频域编码算法中进行统一的比 特分配方案， 导致了对某些 信号编码效果不佳；而在现有的频域解码算法 中的上述噪声填充处理降低了输 出信号的质量。 发明内容

本发明实施例提供了一种对信号进行编码和解 码的方法和设备，其在编码 时可以对频域信号的比特分配进行优化， 以用相同的比特达到更好的编码效 果，在解码时可以利用频域解码所解码出的信 息做指导， 进行频域激励信号的 扩展， 使输出信号达到更好的效果。

一方面， 提供了一种用于信号编码的方法， 所述方法包括： 根据输入信号 得到频域信号； 按照预定分配规则将预定比特分配给所述频域 信号； 在有比特 分配的频域信号的最高频率大于预定值的情况 下， 调整频域信号的比特分配； 根据频域信号的比特分配对频域信号进行编码 。

另一方面， 提供了一种用于信号解码的方法， 所述方法包括： 从接收的比 特流中获得解码出的频域信号；在所述解码出 的频域信号满足预定条件的情况 下，根据该解码出的频域信号来预测未解码出 的频域信号； 根据解码出的频域 信号和预测的未解码出的频域信号来获得最终 输出的时域信号。

又一方面， 提供了一种用于信号编码的设备， 所述设备包括： 频域变换单 元， 根据输入信号得到频域信号； 比特分配单元， 按照预定分配规则将预定比 特分配给所述频域信号； 比特调整单元，在有比特分配的频域信号的最 高频率 大于等于预定值时， 调整所述频域信号的比特分配； 频域编码单元， 根据所述 频域信号的比特分配对频域信号进行编码。

又一方面， 提供了一种用于信号解码的设备， 所述设备包括： 解码单元， 从接收的比特流中获得解码出的频域信号； 扩频单元， 用于预测未解码出的频 域信号，在所述解码出的频域信号满足预定条 件的情况下，根据该解码出的频 域信号来预测未解码出的频域信号； 输出单元，根据解码出的频域信号和预测 的频域信号来获得最终输出的时域信号。

在本发明实施例的上述技术方案中，在编码时 通过根据有比特分配的频域 信号的最高频率来调整频域信号的比特分配， 在利用相同数目的比特进行频域 编码的情况下达到了更好的编码效果； 在解码时以该解码出的频域信号为指 导， 来设置未解码出的频域信号， 使输出信号达到更好的效果。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例或现有技术 描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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 的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1图示了根据本发明实施例的对信号进行编码� �方法； 图 3图示了根据本发明实施例的对信号进行解码� �方法；

图 4图示了在时频联合解码方法中从接收的比特� �中获得解码出的频域信 号的方法；

图 5图示了根据本发明的编码设备和 /或解码设备的示例性实现；

图 6图示了根据本发明实施例的对信号进行编码� �编码设备； 图 8图示了根据本发明实施例的对信号进行解码� �设备；

图 9图示了在时频联合解码中的解码单元的框图� � 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。

本发明的编码技术方案和解码技术方案，可以 应用于各种通信系统中的发 送和接收，所述通信系统例如： GSM,码分多址（ CDMA, Code Division Multiple Access ) 系统， 宽带码分多址（WCDMA, Wideband Code Division Multiple Access Wireless ), 通用分组无线业务（ GPRS, General Packet Radio Service ), 长期演进 ( LTE, Long Term Evolution )等。

编码技术方案和解码技术方案， 广泛应用于各种电子设备中， 例如： 移动 电话， 无线装置， 个人数据助理（PDA ), 手持式或便携式计算机， GPS接收 机 /导航器， 照相机， 音频 /视频播放器， 摄像机， 录像机， 监控设备等。 通常， 这类电子设备中包括音频编码器或音频解码器 ，音频编码器或者解码器可以直 接由数字电路或芯片例如 DSP ( digital signal processor )实现， 或者由软件代码 驱动处理器执行软件代码中的流程而实现。

作为示例， 在一种音频编码技术方案中， 首先将音频时域信号变换为频域 信号，再将编码比特分配给音频频域信号进行 编码，将编码后的信号通过通信 系统传输给解码端， 解码端对编码后的信号解码恢复。

图 1图示了根据本发明实施例的对信号进行编码� �方法 100。 如图 1所示， 该方法包括：

110: 根据输入信号得到频域信号。 所述输入信号可以为各种类型， 诸如 图像信号、 数据信号、 音频信号、 视频信号、 文本信号等。 可釆用诸如快速傅 立叶变换（ FFT, Fast Fourier Transform )、 离散余弦变换 ( DCT, Discrete Cosine Transform )等算法对输入信号进行频域变换而得到频域� �号。 输入信号的类 型和频域变换算法不构成对本发明的限制。

120: 按照预定分配规则将预定比特分配给所述频域 信号。 所述预定比特 tot— bit是用于对频域信号进行频域编码所要使用的 比特。 所述预定分配规则例 如可以是将预定比特中的较多比特分配给频域 信号中的低频段信号、并将预定 比特中的剩余比特分配给除了所述低频段信号 之外的能量较大的频段。可以针 对所有低频段相同地、或者根据低频段信号的 能量分布， 将所述较多比特分配 在低频段信号中。 为低频段信号分配较多比特的原因在于，在诸 如语音频信号 中， 低频段信号通常包含人耳更敏感的信息。

下面以音频信号的频域编码为例进行说明。在 进行频域编码时，通常按照 频率等间隔地将频域信号划分为子带， 或者根据频域系数来划分子带， 例如每 16个频域系数一个子带。 例如， 针对 20ms—帧的宽带信号， 将 0 ~ 4kHz频率范 围的 160个系数划分为 10个子带，其中 0 ~ 2kHz频率范围内有 5个子带， 2 ~ 4kHz 频率范围内有 5个子带。 然后， 针对每个子带进行比特分配。 对 0 ~ 2kHz频率 范围内的低频频域信号分配数目为 IF— bit的较多比特， 将预定比特 tot— bit减去 IF— bit得到剩余比特 rest— bit, 并根据 2 ~ 4kHz频率范围内的每个子带的包络大 小将剩余比特 rest— bit分配给 2 ~ 4kHz频率范围内的子带， 每个子带 5比特。 根 据 rest— bits和每个子带的包络的大小来确定有比特分� �的子带的数目和有比特 分配的最高频带的子带 last— bin, 同时将不能被 5整除的余数平均分配给 0~2kHz 范围内的每个子带。

130: 在有比特分配的频域信号的最高频率大于预定 值的情况下， 调整频 域信号的比特分配。 所述预定值 B可以根据经验值设定； 一个实施例中， 可以 根据所述预定比特的比特数目 tot— bit和频域信号的分辨率（例如， 0~8kHz带宽 范围内有 320个频域系数） 来确定预定值 B。 在固定带宽的情况下， 预定比特 的比特数目 tot— bit越多， 预定值 B越高； 预定比特的比特数目 tot— bit固定时， 频 域信号的分辨率越高， 预定值 B越高。 在带宽固定、 频域信号的分辨率也是固 定的情况下， 预定值 B可以仅根据预定比特的比特数目 tot— bit来确定， 预定比 特的比特数目 tot— bit越多，预定值 B越高。 该预定值 B是一预先设置的上限频率 值。 例如， 根据经验估计， 对输入信号进行频域变换后， 频率大于该预定值的 频域信号通常分配不到比特。 因此， 在具体实践中， 可以将预定值 B设置为比 频域信号的最高频率值低一定频率的频率值， 例如， 设置为 2.9kHz、 3.2kHz, 3.5kHz等。 在其他实施例中， 预定值 B也可以根据诸如帧长、 所釆用的变换方 法、 或变换窗长之类的其他因素来确定。

在将频域信号划分为子带以进行编码的情况中 ， 所述预定值 B可以为在 0 ~ 8kHz频率范围内的 20个子带的索引号， 而有比特分配的频域信号的最高频 率也可以用该最高频率所位于的子带的索引号 来表示。 例如， 对釆样率为 16kHz的宽带信号，帧长为 20ms,如果传输速率为 6.8kbps,根据子带的总数（20 个）和待分配的预定比特的数目 （ 6.8kbps X 20ms = 136 bits ), 将 B设置为 6; 在传输速率为 7.6kbps时， 根据子带的总数（20个）和待分配的预定比特� ��数 目 （ 7.6kbps X 20ms = 152 bits ), 将 B设置为 8。 总之， 所述预定值 B和有比特分 配的频域信号的最高频率不局限于为频率数值 ，还可以为子带的索引号。在阅 读了本发明实施例的公开之后 ,工程技术人员根据实践条件知道如何确定有� � 特分配的频域信号的最高频率是否大于预定值 。

下面描述频域信号的比特分配的调整。根据信 号的类型或频域特征等， 可 以减少频域信号中对解码端的输出贡献较少的 部分的比特，并相应地增加有比 特分配的最高频率和其附近的频域信号的比特 分配。也就是说， 所述调整频域 信号的比特分配可包括：减少所述频域信号中 被分配较多比特的频段所分配的 比特数， 并增加有比特分配的最高频率和其附近的频域 信号所分配的比特数。 对于音频信号， 所述被分配较多比特的频段为例如 0 ~ 2kHz的低频段。 下面举 例说明对频域信号的比特分配的调整。

调整示例 1 : 有比特分配的最高频率为 4kHz, 如果 2kHz~4kHz范围内的某 子带比特分配为 0, 给此频带分配 5比特， 直到 2kHz~4kHz范围的所有子带都分 配到比特数，假定 2~4kHz范围内额外增加的比特数为 N _blt 。此时，需要从 0~2kHz 范围的子带减少 N _blt 个比特。 所釆用的算法例如为： 从 0~2kHz范围内的所有子 带（5个子带）中每个子带减少 1个比特； 然后减去一个最高频的子带； 从剩余 的 4个子带中每个子带再减少 1比特，再减少一个次高频的子带， ... ...以此类推， 直到所减少的比特数等于 N _blt 时停止。

调整示例 2: 对 2kHz~4kHz范围内的已分配比特的所有子带增加 J个比特， 假如 2~4kHz范围有比特分配的子带数为 K, 则此时 2~4kHz范围内额外增加的 比特数 N _blt = J X K, 需要从 0~2kHz范围的子带减少 N _blt = J X K个比特。 例如可 釆用的算法为： 从 0~2kHz范围内的所有子带（5个子带） 中平均每个子带减少 N _blt /5个比特。

调整示例 3: 对 2kHz~4kHz范围内没有分配比特数的子带各分 5比特， 然后 对 2~4kHz范围内的所有子带再增加 J个比特，假如 2~4kHz范围有比特分配的子 带数为 K, 则此时 2~4kHz范围内额外增加的比特数 N _blt = 5 ( 5-K ) + 5 J, 需要从 0~2kHz范围的子带减少 N _blt 个比特。 所釆用的算法可以为： 调整示例 1 中的算法和调整示例 2中的算法中的任何一个。

此外，如果所述有比特分配的频域信号的最高 频率小于预定值， 则保持在

140: 根据调整后的比特分配对频域信号进行编码。 在实践中， 可以根据 需要釆用任何频域编码方法。 所选择的频域编码方法不构成对本发明的限制 。

通过以上对信号进行编码的方法，通过根据有 比特分配的频域信号的最高 频率来调整频域信号的比特分配，在利用相同 数目的比特进行频域编码的情况 下达到了更好的编码效果。 图 2图示了根据本发明实施例的时频联合编码方� � 200。在图 2中， 220、 230、 240分别于与图 1中的 120、 130、 140相同。 图 2与图 1的不同之处在于增加了步 骤 250、 260, 并且用 211和 212代替了图 1中的 110。 下文中将描述图 2与图 1的不 同之处， 并对于相同之处不进行重复。

211 : 通过对输入信号进行时域分析得到第一时域信 号和第二时域信号。 例如， 对输入信号进行线性预测编码（LPC, linear predictive coding )分析和 处理得到线语频率 （Line Spectral Frequency , LSF ) 参数和导抗语频率 ( Immittance Spectral Frequency, ISF )参数之一 , 还得到残差信号 res和自适 应码书贡献 exc_pit。所述 LSF参数或 ISF参数用于表示在 LPC分析中所使用的系 数（即 LPC系数） 的频域特性。 将所述残差信号 res和自适应码书贡献 exc_pit 包括在第一时域信号中， 自适应码书贡献 exc_pit被包括在第二时域信号中。

212: 通过对第一时域信号进行频域变换和处理得到 频域信号。作为示例， 对第一时域信号中的残差信号 res和自适应码书贡献 exc_pit分别进行频域变换， 然后根据频域的残差信号 f— res和频域的自适应码书贡献 f— exc_pit的相关性来 判断自适应码书贡献对输出信号是否有贡献。 如果自适应码书贡献对输出信号 有贡献， 则从频域的残差信号 f— res减去频域的自适应码书贡献 f— exc_pit而得到 频域的差值信号 f— diff, 并将该差值信号 f— diff作为所述频域信号。 如果自适应 码书贡献对输出信号没有贡献， 则将频域的残差信号 f— res直接作为差值信号 f— diff, 即频域信号。

在得到频域信号之后， 利用与图 1中的 120、 130、 140相同的 220、 230、 240 对频域信号进行编码， 而得到编码后的频域信号。

250: 对第二时域信号进行编码。 作为示例， 与频域信号的编码同时地执 行 260。可以利用任意时域编码方法（诸如预测编 码、脉冲编码调制（ Pulse Code Modulation, PCM )编码等）对所述时域信号进行编码， 所釆用的时域编码方 法不构成对本发明的限制。在自适应码书贡献 对输出信号有贡献时， 需要在解 码端得到自适应码书贡献，所以对该第二时域 信号中的自适应码书贡献 exc_pit 进行编码， 以作为比特流传送到接收端。 然而， 如果自适应码书贡献对输出信 号没有贡献， 即解码端的输出不需要自适应码书贡献， 则不需要该部分的时域 编码，从而提高了编码效率。 自适应码书贡献对输出信号有贡献意味着在解 码 端仅仅根据编码后的频域信号不能得到高质量 的输出信号。

260: 将编码后的频域信号和编码后的第二时域信号 复用为比特流。

需要说明的是，要进行频域编码的频域信号除 了包括差值信号 f— diff之夕卜， 还可以包括其它信号，诸如指明自适应码书贡 献对输出信号是否有贡献的标记 flag。 同样地， 要进行时域编码的第二时域信号除了可包括自 适应码书贡献 exc_pit, 还可以包括解码需要的其它信息。

在上面结合图 2描述的时频联合编码中， 通过根据有比特分配的频域信号 的最高频率来调整频域信号的比特分配， 并且与时域编码相结合，从而达到了 更好的编码效果。

图 3图示了根据本发明实施例的对信号进行解码� �方法 300。 该方法 300包 括：

310: 从接收的比特流中获得解码出的频域信号。 在仅釆用频域编码的情 况，通过釆用与频域编码方法对应的频域解码 方法来从接收的比特流中获得解 码出的频域信号。对于时频联合编码的情况， 通过如下操作来从接收的比特流 中获得解码出的频域信号：对比特流中的频域 信息进行频域解码得到第一频域 信号；根据第一频域信号确定在比特流中是否 存在对输出信号有贡献的时域编 码信号； 当确定在比特流中存在对输出信号有贡献的时 域编码信号时，对时域 编码信号进行时域解码和频域变换而得到第二 频域信号，并将第一频域信号和 第二频域信号合成而获得所述解码出的频域信 号， 这将在下面结合图 4进一步 详细描述。

320: 在解码出的频域信号满足预定条件的情况下， 根据该解码出的频域 信号来预测未解码出的频域信号。作为示例， 所述解码出的频域信号满足预定 条件包括： 该解码出的频域信号的最高频率大于预定值、 和该解码出的频域信 号包括频域变换后的对输出信号有贡献的时域 编码信号中的至少一个。 要注 意，在实践中， 可以先适用该解码出的频域信号包括频域变换 后的对输出信号 有贡献的时域编码信号的判断条件，然后适用 该解码出的频域信号的最高频率 大于预定值的判断条件， 或者釆取相反的先后的顺序，还可以仅仅釆用 两者之 如前面结合图 1的 130所描述的，所述预定值是根据频域编码所使 用的预定 比特的数目 tot— bit和频域信号的分辨率来确定的。 根据实践需要， 可以将预定 值设置为比频域信号的最高频率值低一定频率 的频率值。在将频域信号划分为 子带的情况中， 所述预定值可以为子带的索引号， 此时有比特分配的频域信号 的最高频率也用该最高频域所位于的子带的索 引号表示。解码端的预定值的取 值可以与编码端的预定值的取值相同、 也可以不同。

在时频联合编码的情况中， 在 310中对比特流进行解码而得到解码出的频 域信号中可能包括频域变换后的对输出信号有 贡献的时域编码信号 ,该频域变 换后的对输出信号有贡献的时域编码信号例如 是通过对比特流中包含的时域 编码信息进行时域解码和频域变换而获得的信 号， 诸如为自适应码书贡献。根 据被编码信号的类型的不同、和在编码时所釆 用的时域分析方法不是 LPC分析 时，该频域变换后的对输出信号有贡献的时域 编码信号还可以是除了自适应码 书贡献之外的其它信号。

在所述解码出的频域信号包括自适应码书贡献 的情况中，可以根据前述的 自适应码书贡献对输出信号是否有贡献的标记 flag来获知所述解码出的频域信 号是否包括频域变换后的对输出信号有贡献的 时域编码信号。在解码出的频域 信号中包括频域变换后的对输出信号有贡献的 时域编码信号，这说明仅靠频域 解码难以得到高质量输出， 而且才艮据语音频信号的特性， 此时简单地将未解码 出的频域信号设置为噪声会使输出的信号质量 恶化，从而需要预测未解码出的 频域信号。

作为根据该解码出的频域信号来预测未解码出 的频域信号的示例，可以从 该解码出的频域信号的最高频率开始向低频率 选择的一段频带的频域信号，并 根据所选择的频域信号来预测未解码出的频域 信号。 例如， 对帧长为 20ms, 釆样率为 12.8kHz的信号，频域系数为 256个，带宽为 6.4kHz,在 7.6kbps码率时， 每 16个系数一个子带， 共有 16个子带， 预定值设为 10 ( 4kHz ), 当该解码出的 频域信号的最高频带大于 10时， 则 4~6.4kHz范围未解码出的频域系数通过 1.6~4kHz范围内解码出的频域系数预测得到。作� ��预测的实现的示例， 可通过 对所选择的频域信号进行归一化处理、 包络处理等来预测未解码出的频域信 号。 所述归一化处理、 包络处理的实现是本领域技术人员已知的手段 ， 这里不 进行详细描述。 此外， 根据输出信号的类型， 本领域的技术人员可能选择其它 的方式来预测未解码出的频域信号，例如还可 以根据已解码出的频域信号中固 定频段的频域信号来预测未解码出的频域信号 。

需要说明的是， 在根据解码出的频域信号得到未解码出的频域 信号之后， 为了防止所预测的频域信号中有能量过大的频 点， 可以通过来自编码端的 ISF 参数或 LSF参数来对所预测的未解码出的频域系数进行 修正。 例如， 通过 LSF 参数或 ISF参数估计共振峰位置； 在每个估计的共振峰位置， 对幅值较大的频 域系数进行缩放。作为示例， 当在该共振峰位置附近的预测的频域系数的幅 值 大于一阔值（该阔值可以根据编码端的时域分 析的特征来设置）时， 减小在该 共振峰位置附近的预测的频域系数的幅值。

此外，在频域信号不满足所述预定条件时， 则利用噪声来预测该未解码出 的频域信号。

330: 根据解码出的频域信号和预测的频域信号来获 得最终输出的时域信 号。在通过解码得到了解码出的频域信号，并 预测了未解码出的频域信号之后， 从而获得整个频带内的频域信号， 则通过进行诸如快速傅立叶逆变换（IFFT, Inverse Fast Fourier Transform )之类的频域逆变换等处理来得到时域的输出� � 号。 作为示例， 对于时频联合编码的情况， 对所述 ISF参数或 LSF参数进行变 换得到 LPC系数， 利用该 LPC系数对频域逆变换之后得到的信号进行时域 综 合， 来得到最终输出的时域信号。 在实践中， 本领域的工程技术人员知道如何 根据频域信号得到时域的输出信号的方案， 这里不进行详细描述。

在上面结合图 3描述的根据本发明实施例的对信号进行解码� �方法中， 通 过以该解码出的频域信号为指导， 来设置未解码出的频域信号，使输出信号达 到更好的效果。 据本发明实施例的解码方法在时频联合解码方 案中的应用。在时频联合解码方 案中， 除了从接收的比特流中获得解码出的频域信号 （310 ) 的步骤之外， 随 后的操作与结合图 3的描述的 320、 330相同。 因此， 下面仅描述在时频联合解 码方法中如何得到解码出的频域信号。

图 4图示了在时频联合解码方法中从接收的比特� �中获得解码出的频域信 号的方法 410。 该方法 410包括： 411 : 将比特流解复用为第一组比特和第二组比特。 在接收端解码时， 当 接收到了比特流后，釆用与图 2的 260中的复用技术对应的解复用技术将比特流 解复用为第一组比特和第二组比特。该第一组 比特包括要进行下述的频域解码 的频域信息， 而该第二组比特包括要进行下述的时域解码的 、对输出信号有贡 献的时域编码信号。

对于音频信号的时域联合解码， 该第一组比特例如包括差值信号 f— diff、 指明自适应码书贡献对输出信号是否有贡献的 标记 flag等。 该第二组比特例如 在自适应码书贡献对输出信号有贡献时包括自 适应码书贡献。要注意， 该第一 组比特和第二组比特与信号的编码对应地还可 以包括其它的信号。

412: 对第一组比特进行频域解码得到第一频域信号 ， 并根据第一频域信 号确定在比特流中是否存在对输出信号有贡献 的时域编码信号。通过与编码端 的频域编码方法对应的解码方法对对第一组比 特进行解码 ,以得到第一频域信 号。 该第一频域信号例如包括解码后的差值信号 f— diff、 和指明自适应码书贡 献对输出信号是否有贡献的标记 flag。

413: 对第二组比特进行时域解码。 通过与编码端的时域编码方法对应的 解码方法对对第二组比特进行解码， 以得到解码后的时域信号。 具体地， 当确 定在比特流中存在对输出信号有贡献的时域编 码信号时，对第二组比特中的时 域编码信号进行时域解码。

414: 对解码后的时域信号中的自适应码书贡献进行 频域变换得到第二频 域信号。

415: 将第一频域信号和第二频域信号合成获得解码 出的频域信号。 作为 示例， 当自适应码书贡献对输出信号有贡献时，通过 相加第一频域信号中的差 值信号 f— diff和第二频域信号中的自适应码书贡献来合� �所述频域信号。 当自 适应码书贡献对输出信号没有贡献时， 直接将第一频域信号中的差值信号 f— diff作为所述频域信号。

在获得解码出的频域信号之后， 釆用与图 3的 320、 330相同的步骤来获得 最终输出的时域信号。

与上述方法实施例相关联， 本发明还提供一种编码设备和一种解码设备， 该编码设备或解码设备可以位于终端设备， 网络设备， 或测试设备中。 所述编 码设备或解码设备可以由硬件电路来实现， 或者由软件配合硬件来实现。

图 5图示了根据本发明的编码设备和 /或解码设备的示例性实现。 如图 5所 示， 由一个处理器 510经由输入 /输出接口 520来调用编码设备或解码设备 530 , 在内存 540的协助下实现音频信号的编码或解码处理。 该编码设备或解码设备 530可以执行上述方法实施例中的各种方法和流 程。

图 6图示了根据本发明实施例的对信号进行编码� �编码设备 600。该编码设 备 600包括：频域变换单元 610,根据输入信号得到频域信号；比特分配单� � 620, 按照预定分配规则将预定比特分配给所述频域 信号； 比特调整单元 630, 在有 比特分配的频域信号的最高频率大于等于预定 值时，调整所述频域信号的比特 分配； 频域编码单元 640, 根据调整后的比特分配对频域信号进行编码。

频域变换单元 610可根据输入信号得到频域信号。 该输入信号可以为诸如 图像信号、 数据信号、 音频信号、 视频信号、 文本信号等的各种类型的信号。 可釆用诸如 FFT、 DCT等算法对输入信号进行频域变换而得到频域 信号。 输入 信号的类型和频域变换算法不构成对本发明的 限制。

比特分配单元 620可按照预定分配规则将预定比特 tot— bit分配给所述频域 信号。 所述 tot— bit是用于对频域信号进行编码所要使用的比特 数目。 所述预定 分配规则例如可以是将所述预定比特中的较多 比特分配给频域信号中的低频 段信号，并将预定比特中的剩余比特分配给除 了所述低频段信号之外的能量较 大的频段。 对于低频段的频域信号的分配， 可以针对所有低频段相同地、 或者 根据低频段信号的能量分布 ,将所述较多比特分配在低频段信号中。 为低频段 信号分配较多比特的原因在于，诸如语音之类 的音频信号在频域中主要集中在 低频范围内， 为其分配较多比特能提高频域编码的效率。

作为示例， 在对音频信号进行频域编码的示例性情况中， 如前面结合图 1 的 120所描述的， 将 0 ~ 4kHz频率范围的频域信号划分为 10个子带， 其中 0 ~ 2kHz频率范围内有 5个子带， 2 ~ 4kHz频率范围内有 5个子带。 然后， 针对每个 子带进行比特分配。 为 0 ~ 2kHz频率范围内的低频频域信号分配数目为 IF— bit 的较多比特。 根据 2 ~ 4kHz频率范围内的每个子带的包络将剩余比特 rest— bit ( tot— bit减去 IF— bit )分配给 2 ~ 4kHz频率范围内的子带。具体地，根据 rest— bits 高频带的子带 last— bin, 同时将不能被 5整除的余数平均分配给 0~2kHz范围内的 每个子带。

比特调整单元 630可以在有比特分配的频域信号的最高频率大 于等于预定 值 B时， 调整所述频域信号的比特分配。 所述预定值 B是根据所述预定比特的 比特数目 tot— bit和频域信号的分辨率（例如， 4kHz )来确定的。 该预定值是一 预先设置的上限频率值。 在具体实践中， 预定值 B可以为比频域信号的最高频 率值（例如， 4kHz )低一定频率的频率值， 例如， 为 2.9kHz、 3.2kHz, 3.5kHz 等。 如前所述， 在将频域信号划分为子带以进行编码的情况中 ， 所述预定值 B 可以为在 0 ~ 4kHz频率范围内的 10个子带的索引号 （例如， 7或 8 ), 此时， 有 比特分配的频域信号的最高频率也要用该最高 频率所位于的子带的索引号 iridex来表示。

如果所述有比特分配的频域信号的最高频率（ 例如， index = 7 )小于预定 述预定比特的分配。

比特调整单元 630可在所述最高频率大于等于预定值时， 调整所述比特分 配单元 620按照预定分配规则进行的频域信号的比特分 配。 根据所述输入信号 的类型或所述频域信号的频域特征等，可以减 少频域信号中对解码端的输出贡 献较少的部分，并相应地增加有比特分配的最 高频率和其附近的频域信号的比 特分配。 作为示例， 所述比特调整单元 630可减少所述频域信号中被分配较多 比特的频段所分配的比特数，并增加有比特分 配的最高频率和其附近的频域信 号所分配的比特数。 对于音频信号， 所述被分配较多比特的频段为例如 0 ~ 2kHz的低频段。

关于调整频域信号的比特分配的实现， 可以参照上面描述的调整示例 1 ~ 3 , 这里不再详细说明。

所述频域编码单元 640根据调整后的比特分配对频域信号进行编码 。 对频 域信号进行编码的方法例如可以为变换编码、 子带编码等。 此外， 在所述最高 频率小于预定值时， 所述比特调整单元 630不调整频域信号的比特分配。 此时， 码。

在以上对信号进行编码的设备 600中， 通过根据有比特分配的频域信号的 最高频率来调整频域信号的比特分配， 达到了更好的编码效果。 合编码中的应用为例进行示例性说明。 该时频联合编码设备 700包括： 时域分析单元 711 , 通过对输入信号进行时 域分析得到第一时域信号和第二时域信号； 频域变换单元 712, 通过对第一时 域信号进行频域变换和处理得到频域信号； 比特分配单元 720, 按照预定分配 规则将预定比特分配给所述频域信号； 比特调整单元 730, 在有比特分配的频 域信号的最高频率大于等于预定值时， 调整所述频域信号的比特分配； 频域编 码单元 740 , 根据调整后的比特分配对频域信号进行编码； 时域编码单元 750, 对第二时域信号进行编码； 比特复用单元 760 , 将编码后的频域信号和编码后 的第二时域信号复用为比特流。

在图 7中， 比特分配单元 720、 比特调整单元 730、 频域编码单元 740分别于 与图 6中的比特分配单元 620、 比特调整单元 630、 频域编码单元 640相同。 图 7 与图 6的不同之处在于增加了时域编码单元 750、 比特复用单元 760 , 并且用时 域分析单元 711和频域变换单元 712代替了图 6中的频域变换单元 610。下文中将 描述图 7与图 6的不同之处， 并对于相同之处不进行重复。

时域分析单元 711通过对输入信号进行时域分析得到第一时域 信号和第二 时域信号。 例如， 对输入信号进行 LPC分析和处理得到 ISF参数（或 LSF参数）、 残差信号 res和自适应码书贡献 exc_pit。 将所述残差信号 res和自适应码书贡献 exc_pit作为第一时域信号， 将自适应码书贡献 exc_pit作为第二时域信号。

频域变换单元 712可通过对第一时域信号进行频域变换和处理 得到频域信 号。作为示例，对第一时域信号中的残差信号 res和自适应码书贡献 exc_pit分别 进行频域变换， 并然后根据频域的残差信号 f— res和频域的自适应码书贡献 f— exc_pit的相关性来判断自适应码书贡献对输出� �号是否有贡献。 如果自适应 码书贡献对输出信号有贡献，则从频域的残差 信号 f— res减去频域的自适应码书 贡献 f— exc_pit而得到频域的差值信号 f— diff, 并将该差值信号 f— diff包括在所述 频域信号。 如果自适应码书贡献对输出信号没有贡献， 则将频域的残差信号 f— res直接作为差值信号 f— diff, 以作为频域信号传送。 该频域信号除了包括差 值信号 f— diff之外， 还可以包括其它信号， 例如指明自适应码书贡献对输出信 号是否有贡献的标记 flag。

在得到频域信号之后， 利用与图 7中的比特分配单元 720、 比特调整单元

730、 频域编码单元 740对频域信号进行编码， 而得到编码后的频域信号。

时域编码单元 750可以对第二时域信号进行编码。可以使用诸 如预测编码、 脉冲编码调制等时域编码方法对所述时域信号 进行编码。在自适应码书贡献对 输出信号有贡献时， 需要在解码端得到自适应码书贡献， 所以对该第二时域信 号中的自适应码书贡献 exc_pit进行编码， 以传送到接收端。 然而， 如果自适应 码书贡献对输出信号没有贡献， 则不需要对自适应码书贡献进行编码和传输 , 从而提高了编码效率。 比特复用单元 760可将编码后的频域信号和编码后的第 二时域信号复用为比特流。

在上面结合图 7描述的时频联合编码设备中， 通过根据有比特分配的频域 信号的最高频率来调整频域信号的比特分配， 并且与时域编码相结合，从而达 到了更好的编码效果。

图 8图示了根据本发明实施例的对信号进行解码� �解码设备 800。该解码设 备 800包括： 解码单元 810, 从接收的比特流中获得解码出的频域信号； 扩频单 元 820 , 用于预测未解码出的频域信号， 在所述解码出的频域信号满足预定条 件的情况下，根据该解码出的频域信号来预测 未解码出的频域信号； 输出单元 830, 根据解码出的频域信号和预测的频域信号来获 得最终输出的时域信号。

解码单元 810可从接收的比特流中获得解码出的频域信号 。 在仅釆用频域 编码的情况，通过釆用与频域编码方法对应的 频域解码方法来从接收的比特流 中获得解码出的频域信号。 对于时频联合编码的情况， 解码单元 810可通过如 下操作从接收的比特流中获得解码出的频域信 号：对比特流中的频域信息进行 频域解码得到第一频域信号；根据第一频域信 号确定在比特流中是否存在对输 出信号有贡献的时域编码信号；当确定在比特 流中存在对输出信号有贡献的时 域编码信号时， 对时域编码信号进行时域解码和频域变换而得 到第二频域信 号， 并将第一频域信号和第二频域信号合成而获得 所述解码出的频域信号， 这 将在下面结合图 9详细描述。

扩频单元 820可用于预测未解码出的频域信号。 在所述解码出的频域信号 满足预定条件的情况下， 扩频单元 820可根据解码出的频域信号来预测未解码 出的频域信号。 作为示例， 所述解码出的频域信号满足预定条件包括： 该解码 出的频域信号的最高频率大于预定值、和该解 码出的频域信号包括频域变换后 的对输出信号有贡献的时域编码信号中的至少 一个。在实践中， 可根据需要进 行选择。 tot— bit和频域信号的分辨率来确定的。 根据实践需要， 可以将预定值设置为比 频域信号的最高频率值低一定频率的频率值。 在将频域信号划分为子带的情况 中， 所述预定值可以为子带的索引号， 此时有比特分配的频域信号的最高频率 也用该最高频域所位于的子带的索引号表示。

在使用时频联合解码技术的情况中， 在解码单元 810对比特流进行解码得 到的解码出的频域信号中可能包括对比特流中 包含的时域信息进行时域解码 和频域变换而获得的信号， 其例如为自适应码书贡献。可以根据前述的自 适应 码书贡献对输出信号是否有贡献的标记 flag来获知所述频域信号是否包括频域 变换后的对输出信号有贡献的时域编码信号。 根据被编码信号的类型的不同、 和在编码时所釆用的时域分析方法不是 LPC分析时，该频域变换后的对输出信 号有贡献的时域编码信号还可以是其它信号。

在解码出的频域信号中包括对比特流中包含的 时域信息进行时域解码和 频域变换而获得的信号， 这说明未解码出的频域信号中包括对输出有用 的信 息，从而需要预测未解码出的频域信号， 简单地将未解码出的频域信号设置为 噪声会使输出的信号质量恶化。

此外， 在该解码出的频域信号不满足预定条件时， 所述扩频单元 820可以 将该未解码出的频域信号设置为噪声。

作为根据解码出的频域信号来预测未解码出的 频域信号的示例，所述扩频 单元 820可以从该解码出的频域信号的最高频率开始 向低频率选择的一段频带 的频域信号， 并如上所述对所选择的频域信号进行处理， 以根据所选择的频域 信号来预测未解码出的频域信号。此外，还可 以釆用其它的方式来预测未解码 出的频域信号，例如还可以根据已解码出的频 域信号中固定频段的频域信号来 预测未解码出的频域信号。

输出单元 830可根据解码出的频域信号和预测的频域信号 来获得最终输出 的时域信号。在预测了未解码出的频域信号之 后， 获得了整个频带内的频域信 号，则通过使用与编码时釆用的频域变换的逆 变换对整个带宽的频域信号进行 频域逆变换， 从而得到时域的输出信号。 如前所述， 该输出单元可以通过使用 根据 ISF参数（或 LSF参数 )得到的 LPC系数对频域逆变换之后的信号进行时域 综合， 来得到最终输出的时域信号以输出。

对于解码设备 800中的各个单元的更详细操作，可以参照前面 结合图 3所描 述的各个步骤。

在上面结合图 8描述的根据本发明实施例的对信号进行解码� �解码设备 800中， 通过以所解码出的频域信号为指导， 来设置未解码出的频域信号， 使 输出信号达到更好的效果。 发明实施例的解码设备在时频联合解码方案中 的应用。 在时频联合解码方案 中， 除了解码单元 810的操作之外， 其它构成单元的操作与扩频单元 820、 输出 单元 830的操作相同。 因此， 下面仅描述解码单元 810在时频联合解码方法中的 具体实现。

图 9图示了在时频联合解码中的解码单元 910的框图。该解码单元 910包括： 解复用单元 911 , 将比特流解复用为第一组比特和第二组比特； 频域解码单元 912, 对第一组比特进行频域解码得到第一频域信号 ， 并根据第一频域信号确 定在比特流中是否存在对输出信号有贡献的时 域编码信号；时域解码单元 913 , 当确定在比特流中存在对输出信号有贡献的时 域编码信号时，对第二组比特中 的进行时域解码； 频域变换单元 914 , 对解码后的时域信号进行频域变换得到 第二频域信号； 合成单元 915 , 将第一频域信号和第二频域信号合成获得解码 出的频域信号。

为描述的方便和简洁， 对于所述解复用单元 911、 频域解码单元 912、 时域 解码单元 913、频域变换单元 914、合成单元 915的具体操作，请参见图 4中的 411、 412、 413、 414、 和 415 , 在此不再赘述。 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中 所公开的实施例描述的各示 例的单元及算法步骤， 能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件 的结合来 实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执 行，取决于技术方案的特定应用 和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特 定的应用来使用不同方法来实现 所描述的功能， 但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中， 应该理解到， 所揭露的设备和方法， 可 以通过其它的方式实现。 例如， 以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的， 例 如， 所述单元的划分， 仅仅为一种逻辑功能划分， 实际实现时可以有另外的划 分方式， 例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到 另一个系统， 或一些特 征可以忽略， 或不执行。 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单元来实现本实施例方 案的目的。

另外， 在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成 在一个处理单元中， 也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个 或两个以上单元集成在一个单元 中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作 为独立的产品销售或使用 时， 可以存储在一个计算机可读取存储介质中。 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 分或者该技术方案的部分可以 以软件产品的形式体现出来， 该计算机软件产品存储在一个存储介质中， 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）执行本发明各个实施例所述方法的全部 或部分步骤。 而前述的存储介质 包括： U盘、 移动硬盘、 只读存储器（ROM, Read-Only Memory )、 随机存取 存储器（RAM, Random Access Memory ), 磁碟或者光盘等各种可以存储程序 代码的介质。

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。