基于譜擴(kuò)展技術(shù)的低碼率音頻壓縮研究.pdf

1、數(shù)字音頻信號(hào)在存儲(chǔ)和傳輸時(shí)，考慮到帶寬和存儲(chǔ)介質(zhì)的限制，必須進(jìn)行壓縮。為了進(jìn)一步充分利用帶寬和存儲(chǔ)介質(zhì)，基于人耳對(duì)信號(hào)高頻成分敏感度低于低頻部分這一事實(shí)，傳統(tǒng)的音頻壓縮算法往往將信號(hào)的高頻部分丟棄，從而造成音頻質(zhì)量的下降。音頻信號(hào)的譜擴(kuò)展技術(shù)是利用可以得到的信號(hào)的低頻部分通過(guò)某種算法將高頻擴(kuò)展出來(lái)，從而得到盡可能高質(zhì)量的全頻帶音頻信號(hào)。因此研究音頻信號(hào)的譜擴(kuò)展技術(shù)具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。 SBR技術(shù)是一種高性能的高頻擴(kuò)展技術(shù)，

2、在編碼端對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行高頻分析，提取高頻控制參數(shù)，傳送至解碼端，結(jié)合傳統(tǒng)音頻解碼器輸出的低頻成分，可以很好地?cái)U(kuò)展出高頻，得到高品質(zhì)的重建音質(zhì)。PlusV是一種算法簡(jiǎn)潔的譜擴(kuò)展技術(shù)，主要是為了在大規(guī)模集成電路上的實(shí)現(xiàn)。所謂的“盲”擴(kuò)展技術(shù)，比如基于對(duì)數(shù)域的線性外推方法，不需要在編碼端提取參數(shù)，而只在解碼端利用低頻進(jìn)行擴(kuò)展。它們?cè)谛阅芎涂蓱?yīng)用性上各有優(yōu)勢(shì)。 本論文提出一種簡(jiǎn)化參數(shù)的譜擴(kuò)展技術(shù)（論文中簡(jiǎn)稱為SPBE）。SPBE在分析高

3、頻時(shí)著重分析高頻部分與低頻部分的相關(guān)性，采取相關(guān)性度量來(lái)決定擴(kuò)展的方法，最后提取的高頻參數(shù)只含有高低頻相關(guān)性信息和高頻能量信息；另外，為了保證信號(hào)分析時(shí)在瞬態(tài)發(fā)生時(shí)有足夠的時(shí)間分辨率，加入了瞬態(tài)檢測(cè)模塊，利用基于能量的不可預(yù)測(cè)度判據(jù)來(lái)判斷瞬態(tài)信號(hào)的發(fā)生；為了達(dá)到信號(hào)的完全重構(gòu)，降低算法復(fù)雜度，時(shí)頻變換利用MDCT濾波器組來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了進(jìn)一步減低濾波器組的運(yùn)算量，采用基于FFT的快速算法。 MPEG-AAC作為新一代的感知音頻編碼器

4、，具有很高的壓縮性能，它分為三個(gè)層次，分別對(duì)應(yīng)于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。為驗(yàn)證SPBE算法的性能，以AAC為參考，設(shè)計(jì)了基本編碼器，用于處理音頻信號(hào)的低頻部分。SPBE和基本編碼器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于SPBE的低碼率音頻壓縮編碼系統(tǒng)，以充分利用基本編碼器的壓縮性能和SPBE良好的高頻重建性能。 在大量數(shù)值實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)SPBE算法應(yīng)用于音頻信號(hào)效果進(jìn)行驗(yàn)證和改進(jìn)，包括高頻子帶的劃分方法，截止頻率的選取，不同瞬態(tài)檢測(cè)方法的選取等等。在