專利名稱：基音后處理方法、濾波器以及基音后處理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及語音處理技術，尤其涉及一種基音后處理方法、濾波器以及基 音后處理系統。
背景技術：
隨著3G技術的興起，人們對數字音頻編碼技術提出了更高的要求。由于多 媒體業務的擴展，不但需要更高的編碼效率和實時性，音頻的編碼帶寬也需要 進一 步擴展，或能在較低碼率下實現相對好的編解碼性能。
擴展自適應多速率寬帶(Adaptive Multi-Rate Wideband puis, AMR-WB+ ) 具有的混合代數碼本激勵線性預測(Algebraic Code Excited Linear Prediction, ACELP)/變換激勵編碼(Transform Coded eXcitation， TCX)模型、帶寬擴展和 立體聲編碼等技術，AMR-WB+能夠在低碼率下具有極佳的編碼質量。但是，由 于碼率較低，在對所需參數進行編碼時就會因比特數分配不足而在碼流中不得 不壓縮掉一些語音的精細結構信息，這樣雖也能正確解碼，并使可懂度達到聽 者所需的一般水平，但由此引起的各種解碼噪聲會使解碼信號的感知質量不能 盡如人意，所以仍需在音頻的感知質量方面做進一步的后處理。
后處理的目的是在合成聲音信號中增強那些與感知質量相關的信息，或者說 是降低或去除那些使感知質量下降的干擾信息。在現有技術中，基音后處理方 法作為后處理技術的常用方法。
在AMR-WB+中，基音后處理是一種頻帶可選的基音增強后處理算法。如 圖1所示，將已經解碼的合成聲音信號分成兩個子頻帶，可為低子頻帶和非低 子頻帶，其中使低子頻帶先通過增益自適應的基音增強器，該基音增強器主要 是對低頻端基音諧波間的噪聲進行適當程度的削弱，然后再通過低通濾波器以 濾除頻譜傾斜及其他一些不希望的頻率成分；而非低子頻帶則直接通過高通濾 波器；最后將分別處理后的子頻帶的信號加和，以得到基音增強后的合成聲音 信號。在實現本發明過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題 現有技術中的基音后處理技術需要對寄存器進行大量的移位和狀態更新才喿 作，實現起來較復雜。

發明內容
本發明實施例提出了一種降低實現復雜度的基音后處理方法、濾波器以及 基音后處理系統。
本發明實施例的一種基音后處理方法，包括
將解碼后的基音合成信號的當前幀與前一幀的能量比和預設閾值進行比 較，確定進行基音后處理；
所述基音后處理包括對所述基音合成信號進行濾波處理，所述濾波處理包 括根據所述基音合成信號的增益以及至少兩個局部調整因子獲得與所述局部調 整因子對應的至少兩部分的增益控制值，對所述增益控制值與所述局部調整因 子進行組合得到濾波函數。
本發明實施例的一種濾波器，其包括
輸入單元，用于輸入解碼后的基音合成信號；
濾波單元，用于根據所述基音合成信號的增益以及至少兩個局部調整因子 獲得與所述局部調整因子對應的至少兩部分的增益控制值，對所述增益控制值
與所述局部調整因子進行組合得到濾波函數，利用該濾波函數對所述輸入單元 輸入的基音合成信號進行濾波處理；
輸出單元，用于將經過所述濾波單元濾波處理后的基音合成信號輸出。
本發明實施例的一種基音后處理系統，其包括
全零點后濾波器，用于根據所述解碼后的基音合成信號的增益以及至少兩 個局部調整因子獲得與所述局部調整因子對應的至少兩部分的增益控制值，對 所述增益控制值與所述局部調整因子進行組合得到濾波函數，利用該濾波函數 對所述基音合成信號進行濾波處理。
通過實施本發明實施例的一種基音后處理方法、濾波器以及基音后處理系 統，利用本發明實施例提出的濾波器進行基音后處理，消除了諧波間的量化噪 聲，提高了解碼后聲音的感知質量，減少了寄存器的存取和移位操作，并去除 了現有技術低通濾波器的設計，大大減少了復雜度。并且用于基音后處理的濾波器的系數可自適應調整來跟蹤輸出信號的變化。


圖l是現有的一種基音后處理的系統結構示意圖2是本發明實施例提供的一種基音后處理方法的流程圖3是圖2所述方法的步驟S1之前的流程圖4是圖2所述方法的步驟S2的詳細流程圖5是本發明的一種基音后處理系統的實施例一的結構框圖6是本發明的一種濾波器的實施例一的結構示意圖7是本發明的一種基音后處理系統的實施例二的結構框圖8是本發明的一種濾波器的實施例二的結構示意圖9是本發明實施例提出的判斷單元的結構示意圖IO是圖9所述的能量比荻取模塊的結構示意圖ll是本發明實施例提出的濾波單元的結構示意圖12是本發明的 一 種基音后處理系統的實施例三的結構框圖13是現有技術用于基音后處理的AMR-WB+濾波器的頻譜^
圖14是本發明實施例提出的濾波器的頻譜響應示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細闡述本發明實施例提出的一種基音后處理方法、濾波器 以及基音后處理系統的技術方案。
參考圖2，圖示了本發明實施例提供的一種基音后處理方法的流程圖。由圖 2可知，所述基音后處理方法包括
51, 根據解碼后的基音合成信號的當前幀與前一幀的能量比&。m和預設閾值 五^判斷是否需要進行后處理，具體地，
當所述五，大于預設的&時，判斷為需要進行后處理，則執行步驟S2，否 則轉到步驟S4。
52, 對所述基音合成信號進行濾波處理。在本實施例中，所述濾波處理包 括根據所述基音合成信號的增益以及至少兩個局部調整因子獲得與所述局部調 整因子對應的至少兩部分的增益控制值，對所述增益控制值與所述局部調整因子進行組合得到濾波函數，用H&)表示，具體地，所述濾波函數H(z)由第一部 分和第二部分求和得到，其中，所述第一部分為第一增益控制值G,與第一基值
相乘，所述第二部分為第二增益控制值G2與第二基值相乘，所述第一基值通過
將第一局部調整因子4與z-T的乘積再與l求和來獲得，所述第二基值通過先將 第二局部調整因子^與z-^的乘積與l的求和，再與^求積獲得，T表示基音周 期，具體可以表示為公式(1):
HO)=《(l + V, + G2(l + V,一1, (1)
G,表示第一增益控制值，G2表示第二增益控制值，4表示第一局部調整因 子，^表示第二局部調整因子，T表示基音周期。 S3,輸出所述濾波處理后的信號，結束流程。 S4，將所述基音合成信號直接輸出，結束流程。
利用本發明實施例提出的濾波器進行基音后處理，提高了解碼后聲音的感 知質量，并且其濾波系數可自適應調整來跟蹤輸出信號的變化。
在具體實施時，如圖3所示，在步驟S1之前，所述方法還包括 SlOl，從所述基音合成信號中提取增益值gain;
S102,獲取兩個基音周期內的所述基音合成信號幅值的比值ration,其中， ration的值可以利用計算模塊按照公式(2)計算得到，
其中，T表示基音周期，/"表示所述基音合成信號； S103,將gain的值和ration的值進行比較，取二者值較小的一個作為, 然后轉到步驟Sl進行判斷處理。
在具體實施時，如圖4所示，步驟S2具體包括
S201，根據所述gain獲取第一增益控制值Gi和第二增益控制值G2，具體 地，所述Gi可通過先將A與gain的積與1求和，再將所述和求倒數來獲得，所 述G2可通過先將^與gain的積與1求和，再將所述和求倒數來獲得，分別表示 為公式(3)和公式(4):其中，^的取值范圍一般在o i之間，它的取值決定了相隔一個基音周期的 信號之間的加權程度，本發明實施例中的最優值取為;i^;i,0.1，當然在具體實 施時，4艮據實際情況，a， ；^的取值不一定完全相同。
S202，利用G,和G2以配置所述濾波函數，具體地，將步驟S201計算得到 Gi和G2的值代入公式(1)中以配置所述濾波函數。
S203,對所述基音合成信號進行濾波處理，具體地，將所述基音合成信號 與所述H(z)的脈沖響應函數進行巻積處理，輸出所述巻積處理后的信號，可以 表示為^w—ot/f-砂w—,其中，h為H(z)的脈沖響應函數，砂"J"表示基音 解碼器解碼后的基音合成信號，^"—ow表示經濾波處理后輸出的信號。
需要說明的是，在具體實施時，步驟Sl中所述預設的判斷閾值《,,，為 0.4-0.8。當&,為0.8時，則很少信號通過后處理模塊；當五,,,,為0.4時，貝'j很多 信號通過后處理模塊；優選地，&,,為0.6時，能保證增益不溢出的情況下實現 最佳的后濾波效果。
根據本發明實施例的一種基音后處理方法，利用全零點后濾波器進行基音 后處理，消除了諧波間的量化噪聲，提高了解碼后聲音的感知質量，減少了寄 存器的存取和移位操作，并去除了現有技術低通濾波器的設計，大大減少了復 雜度。并且用于基音后處理的濾波器的系數可自適應調整來跟蹤輸出信號的變 化。
基于上述的一種基音后處理方法，本發明實施例提出了一種基音后處理系 統，下面將結合附圖對本發明的基音后處理系統進行詳細說明。
參考圖5，圖5為本發明的一種基音后處理系統的實施例一的結構框圖。如 圖5所示，基音后處理系統包括全零點后濾波器3和基音解碼器1。
在本實施例中，全零點后濾波器3用于根據基音解碼器1解碼后的基音合成 信號的增益以及至少兩個局部調整因子獲得與所述局部調整因子對應的至少兩 部分的增益控制值，對所述增益控制值與所述局部調整因子進行組合得到濾波 函數，利用該濾波函數對解碼后的基音合成信號進行濾波處理，其中，該全零 點后濾波器3的濾波函數為
//(z) = G (1 + + G2 (1 + ^-"z-1,
10Gi表示第一增益控制值，G2表示第二增益控制值，A表示第一局部調整因
子，^表示第二局部調整因子，T表示基音周期。
利用本發明實施例提出的全零點濾波器進行基音后處理，提高了解碼后聲 音的感知質量，減少了寄存器的存取和移位操作，并去除了現有技術低通濾波 器的設計，大大減少了復雜度。并且用于基音后處理的濾波器的系數可自適應 調整來跟蹤輸出信號的變化。
在本發明實施例中，如圖6所示，圖5所述的全零點后濾波器的結構與本 發明提出的一種濾波器的結構相同，其包括輸入單元301、濾波單元302及輸出 單元303。
在本實施例中，輸入單元301用于輸入解碼后的基音合成信號。 濾波單元302用于對才艮據輸入單元301輸入的基音合成信號的增益以及至 少兩個局部調整因子獲得與所述局部調整因子對應的至少兩部分的增益控制 值，對所述增益控制值與所述局部調整因子進行組合得到濾波函數，利用該濾 波函數對所述基音合成信號進行濾波處理，所述濾波單元302采用的濾波函數 表示為
//(z)=《(l + V—D + G2(l + V^z-1,
其中，Gi表示第一增益控制值，G2表示第二增益控制值，4表示第一局部 調整因子，^表示第二局部調整因子，T表示基音周期。
輸出單元303用于將經過濾波單元302濾波處理后的基音合成信號輸出。
在本發明的另一具體實施方式
中，如圖7所示，本發明的一種基音后處理 系統的實施例二的結構框圖，所述基音后處理系統進一步包括判斷單元2。在本 實施例中，判斷單元2用于根據基音解碼器1解碼后的所述基音合成信號的當 前幀與前一幀的能量比￡，和預設的判斷閾值4判斷是否需要進行后處理，當 判斷為需要進行后處理時，將所述基音合成信號送入所述全零點濾波器3處理， 或者當判斷為不需要進行后處理時，將所述基音合成信號直接輸出。
需要說明的是，所述判斷單元2也可以作為一組件承載于所述全零點后濾 波器3上，其中，該全零點后濾波器3的結構與本發明實施例提出的一種濾波 器的結構相同，如圖8所示，所述濾波器進一步包括判斷單元2。
在本實施例中，判斷單元2用于根據所述輸入單元301輸入的基音合成信 號的當前幀與前一幀的能量比和預設的判斷闊值判斷是否需要進行后處理，當判斷為需要進行后處理時，將所述輸入單元301輸入的基音合成信號送 入所述濾波單元302處理，然后由所述輸出單元303輸出，或者，當判斷為不 需要進行后處理時，將所述輸入單元301輸入的基音合成信號直接通過所述輸 出單元303輸出。
在具體實施時，如圖9所示，所述判斷單元2包括能量比獲取^莫塊201、閾 值配置模塊202、比較模塊203及結果執行模塊204。
在本實施例中，能量比獲取模塊201用于獲取所述基音合成信號的當前幀 與前一幀的能量比五_。
閾值配置模塊202用于獲取判斷閾值&,r ，該判斷閾值五,,,,為0.4 0.8。
比較模塊203用于對所述能量比獲取模塊201獲取的五_與所述闊值配置模 塊202獲取的的進行比較處理。
結果執行模塊204與所述比較模塊201耦接，用于當^^大于^,r時，判斷 為需要進行后處理，并將所述輸入單元301輸入的基音合成信號送入所述濾波 單元302處理，否則，將所述輸入單元301輸入的基音合成信號通過所述輸出 單元303輸出。
其中，如圖10所示，所述能量比獲取模塊201包括增益值獲取模塊2011、 幅值比計算模塊2012及能量比確定模塊2013。
在本實施例中，增益值獲取模塊2011用于從所述基音合成信號中提取增益 值gain。
幅值比計算模塊2012用于計算兩個基音周期內的所述基音合成信號幅值的 比值ration,
音合成信號。
能量比確定模塊2013用于將所述增益值獲取模塊2011獲取的gain與所述 幅值比計算模塊2012計算得到的ration進行比較處理，取二者較小值為￡c。m 。
在具體實施時，本發明實施例所述的濾波單元302具體包括第一增益控制 計算模塊3021、第二增益控制計算模塊3022、濾波系數配置模塊3023及濾波 處理模塊3024。在本實施例中，第一增益控制計算模塊3021用于根據所述增益值獲取模塊
^ 1
2011獲取的gain獲取第 一增益控制值G！, 。i a 1 + ;^、^ 。
第二增益控制計算模塊3022用于根據所述增益值獲取模塊2011獲取的gain
r 1
獲取第二增益控制值G2， 義*F 。
丄t八2 co/w
濾波系數配置模塊3023用于根據所述G！和G2對所述濾波單元的濾波函數 進行配置。
濾波處理模塊3024用于根據濾波系數配置模塊3023配置的濾波函數對所 述基音合成信號進行濾波處理，具體地，將所述基音合成信號與所述H(z)的脈 沖響應函數進行巻積處理，輸出所述巻積處理后的信號，可以表示為 "w—ow = ^"_/w /j，其中，h為全零點后濾波器H(z)的脈沖響應函數，^w—/w表 示基音解碼器解碼后的基音合成信號，^"—。"《表示經所述全零點后濾波器處理 輸出的信號。
參考圖12,圖示了本發明的一種基音后處理系統的實施例三的結構框圖。 在上述實施例的基礎上，所述系統進一步包括基音跟蹤器4及基音增強器5。
在本實施例中，基音跟蹤器4用于從編碼端的基音合成信號中提取基音周 期T和增益值gain。
基音增強器5用于根據所述基音跟蹤器4提取的基音周期和增益值對基音 解碼器解碼后的基音合成信號進行基音增強處理。
綜上所述，通過實施本發明實施例的一種基音后處理方法、濾波器以及基 音后處理系統，利用本發明實施例提出的濾波器進行基音后處理，消除了諧波 間的量化噪聲，提高了解碼后聲音的感知質量，如圖13和14所示，圖13是現 有技術用于基音后處理的AMR-WB+濾波器的頻譜響應示意圖，圖14是本發明 實施例提出的濾波器的頻譜響應示意圖。將圖13和圖14比較可知，本發明實 施例同樣實現了對低頻分量的加重，無需使用AMR-WB+中的子帶濾波器對解 碼后信號進行高低頻帶分解，減少了寄存器的存取和移位操作，大大降低復雜 度，并且用于基音后處理的濾波器的系數可自適應調整來跟蹤輸出信號的變化。
通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明 可借助軟件加必需的硬件平臺的方式來實現，當然也可以全部通過硬件來實施。
13基于這樣的理解，本發明的技術方案對背景技術做出貢獻的全部或者部分可以 以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品可以存儲在存儲介質中，如
ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個 人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例或者實施例的某 些部分所述的方法。
以上所揭露的僅為本發明 一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發 明之權利范圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的 范圍。
權利要求
1、一種基音后處理方法，其特征在于，包括將解碼后的基音合成信號的當前幀與前一幀的能量比和預設閾值進行比較，確定進行基音后處理；所述基音后處理包括對所述基音合成信號進行濾波處理，所述濾波處理包括根據所述基音合成信號的增益以及至少兩個局部調整因子獲得與所述局部調整因子對應的至少兩部分的增益控制值，對所述增益控制值與所述局部調整因子進行組合得到所述濾波處理采用的濾波函數。
2、 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述濾波函數用H(z)表示，由 第一部分和第二部分求和得到，其中，所述第一部分為第一增益控制值Gi與第一基值相乘，所述第二部分為第二增益控制值G2與第二基值相乘，所述第一基值通過將第一局部調整因子A與z-『的乘積再與1求和來獲得，所迷第二基值通 過先將第二局部調整因子^與廣的乘積與1的求和，再與z-'求積獲得，T表示 基音周期。
3、 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述將解碼后的基音合成 信號的當前幀與前一幀的能量比和預設閾值進行比較，確定進行基音后處理的 步驟具體包括當所述當前幀與前一幀的能量比大于預^L閾值時，判斷為需要進行后處理， 否則，將所述基音合成信號直接輸出。
4、 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述將解碼后的基音合成信號的當前幀與前一幀的能量比和預設閾值進行比較，確定進行基音后處理的步驟之前包括從所述基音合成信號中提取增益值gain; 獲取兩個基音周期內的所述基音合成信號幅值的比值ration;將gain的值和ration的值進行比較，取二者值較小的一個作為所述能量比。
5、 如權利要求4所述的方法，其特征在于，當判斷為需要進行后處理時， 對所述基音合成信號進行濾波處理的步驟包括根據所述gain獲取第一增益控制值G和第二增益控制值G2; 利用G,和G2以配置所述濾波函數； 根據所述濾波函數對所述基音合成信號進行濾波處理。
6、 如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述Gi可通過先將A與gain 的積與l求和，再將所述和求倒^t來獲得，所述G2可通過先將&與gain的積與 l求和，再將所述和求倒數來獲得。
7、 如權利要求5所述的方法，其特征在于，根據所述濾波函數對所述基音 合成信號進行濾波處理的步驟具體為將所述基音合成信號與所述H(z)的脈沖響應函數進行巻積處理，輸出所述 巻積處理后的信號。
8、 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述預設閾值為0.4~0.8。
9、 一種濾波器，其特征在于，包括 輸入單元，用于輸入解碼后的基音合成信號；濾波單元，用于根據所述輸入單元輸入的基音合成信號的增益以及至少兩 個局部調整因子獲得與所述局部調整因子對應的至少兩部分的增益控制值，對 所述增益控制值與所述局部調整因子進行組合得到濾波函數，利用該濾波函數 對所述輸入單元輸入的基音合成信號進行濾波處理；輸出單元，用于將經過所述濾波單元濾波處理后的基音合成信號輸出。
10、 如權利要求9所述的濾波器，其特征在于，所述濾波函數用H(z)表示， 由第一部分和第二部分求和得到，其中，所述第一部分為第一增益控制值Gi與 第一基值相乘，所述第二部分為第二增益控制值G2與第二基值相乘，所述第一 基值通過將第一局部調整因子A與z—T的乘積再與l求和來獲得，所述第二基值 通過先將第二局部調整因子^與z—7的乘積與1的求和，再與z-'求積獲得，T表示基音周期。
11、 如權利要求9所述的濾波器，其特征在于，進一步包括 判斷單元，用于根據所述輸入單元輸入的基音合成信號的當前幀與前一幀的能量比和預設閾值判斷是否需要進行后處理，當判斷為需要進行后處理時， 將所述輸入單元輸入的基音合成信號送入所述濾波單元處理，然后由所述輸出 單元輸出，或者，當判斷為不需要進行后處理時，將所述輸入單元輸入的基音 合成信號通過所述輸出單元輸出。
12、 如權利要求11所述的濾波器，其特征在于，所述判斷單元包括 能量比獲取模塊，用于獲取所述基音合成信號的當前幀與前一幀的能量比； 閾值配置模塊，用于獲取預設閾值；比較模塊，用于對所述能量比獲取模塊獲取的能量比與所述閾值配置模塊 獲取的預設閾值的進行比較處理；結果執行模塊，與所述比較模塊耦接，用于當能量比大于預設閾值時，判 斷為需要進行后處理，并將所述輸入單元輸入的基音合成信號送入所述濾波單 元處理，否則，將所述輸入單元輸入的基音合成信號通過所述輸出單元輸出。
13、 如權利要求12所述的濾波器，其特征在于，所述能量比獲^Mt塊包括:增益值獲取模塊，用于從所述基音合成信號中提取增益值gain; 幅值比計算模塊，用于計算兩個基音周期內的所述基音合成信號幅值的比 值ration;能量比確定模塊，用于將所述增益值獲取模塊獲取的gain與所述幅值比計 算模塊計算得到的ration進行比較處理，取二者較小值為所述能量比。
14、 如權利要求13所述的濾波器，其特征在于，所述濾波單元包括 第一增益控制計算模塊，用于根據所述gain獲取第一增益控制值G1; 第二增益控制計算模塊，用于根據所述gain獲取第二增益控制值G2; 濾波系數配置模塊，用于根據所述和G2配置所述濾波單元的濾波函數； 濾波處理模塊，用于根據濾波系數配置模塊的配置的濾波函數對所述基音合成信號進行濾波處理。
15、 一種基音后處理系統，其特征在于，包括全零點后濾波器，用于根據解碼后的基音合成信號的增益以及至少兩個局 部調整因子獲得與所述局部調整因子對應的至少兩部分的增益控制值，對所述 增益控制值與所述局部調整因子進行組合得到濾波函數，利用該濾波函數對解 碼后的基音合成信號進行濾波處理。
16、 如權利要求15所述的基音后處理系統，其特征在于，進一步包括判斷單元，用于根據所述基音合成信號的當前幀與前一幀的能量比和預 設的判斷閾值&判斷是否需要進行后處理，當判斷為需要進行后處理時，將所 述基音合成信號送入所述全零點后濾波器處理，或者當判斷為不需要進行后處 理時，將所述基音合成信號輸出。
17、 如權利要求16所述的基音后處理系統，其特征在于，所述判斷單元可 以作為 一組件承載于所述全零點后濾波器上。
18、 如權利要求15至17任意一項所述的基音后處理系統，其特征在于， 所述系統進一步包括基音跟蹤器，用于從編碼端的基音合成信號中提取基音周期和增益值； 基音增強器，用于根據所述基音跟蹤器提取的基音周期和增益值對基音解 碼器解碼后的基音合成信號進行基音增強處理。
全文摘要
本發明實施例公開了一種基音后處理方法，包括將解碼后的基音合成信號的當前幀與前一幀的能量比和預設閾值進行比較，確定進行基音后處理；所述基音后處理包括對所述基音合成信號進行濾波處理，所述濾波處理包括根據所述基音合成信號的增益以及至少兩個局部調整因子獲得與所述局部調整因子對應的至少兩部分的增益控制值，對所述增益控制值與所述局部調整因子進行組合得到濾波函數。相應地，本發明實施例還公開了一種濾波器以及基音后處理系統。實施本發明，減少了寄存器的存取和移位操作，并去除了現有技術低通濾波器的設計，大大減少了復雜度。
文檔編號G10L19/26GK101587711SQ20081002824
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月23日 優先權日2008年5月23日
發明者清 張, 毅 楊, 磊 苗, 玥 郎 申請人:華為技術有限公司