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低码率音频带宽扩展设计与实现

低码率音频带宽扩展设计与实现

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作者：顾莹东华理工大学

学位级别：硕士

随着互联网与移动通信技术的迅猛发展,音频数据量剧增。音频压缩算法的研究得到各大标准化组织(如MPEG、3GPP、ITU-T、AVS)的重视,低码率与高音质的编码技术成为研究热点。音频带宽扩展作为音频编码的重要内容之一也受到世界各国学者的... 详细信息

随着互联网与移动通信技术的迅猛发展,音频数据量剧增。音频压缩算法的研究得到各大标准化组织(如MPEG、3GPP、ITU-T、AVS)的重视,低码率与高音质的编码技术成为研究热点。音频带宽扩展作为音频编码的重要内容之一也受到世界各国学者的重点关注。AVS P10是中国自主开发的移动音频编码标准,可提供高音质低码率的语音音频编码质量。本文分析了AVS P10中的带宽扩展技术,发现现有使用的子带复制策略因其子带相关性不强时会导致谐波缺失、谐波冗余等问题。为减少该类问题的产生,提高编码音质,本文提出了新的子带选择策略:皮尔逊相关系数法。具体为:依次计算每个高频子带和低频子带之间的相关性系数,最终选择一个最大值(即相关性最好)的子带并记录子带编号,然后复制对应的低频子带作为高频子带,循环这个步骤,直到四个高频子带都选择出了各自相关性最好的低频子带,最终完成高频重建。皮尔逊相关系数法虽然可以改善AVS P10中的一些编码瑕疵,但仍存在算法复杂度较高的问题,这会影响移动音频中的编码效率。为此,本文提出基于信号类型的混合编码框架——切换模式带宽扩展。由于高频信号恢复中包络参数对主观感知影响最大,根据信号的生成模型,对于语音信号,LPC系数是表达频谱包络最佳选择,因此对于类语音信号采用基于LPC的带宽扩展方法;对于类音乐信号,因频谱谱线是高频包络的最佳表达,因此采用基于变换域的带宽扩展方法。本文对所提出的皮尔逊相关系数法、切换模式带宽扩展法进行了详细描述,并通过主客观实验展示了其先进性。与AVS P10相比,皮尔逊相关系数法主观评分提升了12.1%,客观评分提高了8%;与AVS P10相比,切换模式带宽扩展法主观评分提升了18%,客观评分提高了13.8%。本文方法提供了两种AVS P10的改善方案,对于进一步研究带宽扩展编码技术具有一定的意义。

关键词：音频编码 AVS P10 音频带宽扩展技术子带复制

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