多聲道音頻信號的去相關編碼方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種多聲道音頻信號的去相關編碼方法和裝置。本發明專利技術的去相關編碼方法利用多聲道音頻信號的聲道間相關性，通過自適應的聲道配置結構和自適應的聲道單元編碼方式進行編碼，可以在低復雜度條件下有效地去除聲道間的冗余，從而獲得較高的編碼增益。本發明專利技術比M/S編碼效率高，比正交變換編碼或預測編碼實現簡單，適用于超高清電視的3D音頻系統或者其他需要3D音頻的應用領域。

Decorrelation coding method and device for multi-channel audio signal

The invention relates to a decorrelation encoding method and a device for multi-channel audio signals. Related to the encoding method using multi-channel audio signal channel correlation by encoding channel configuration and adaptive channel adaptive encoding unit, can effectively remove the redundancy in the low complexity channel between the degree of conditions, to get a high encoding gain. The invention has higher coding efficiency than M/S, and is simpler to realize than the orthogonal transform coding or predictive coding, and is suitable for the 3D audio system of ultra high definition television or other application fields requiring 3D audio.

【技術實現步驟摘要】
多聲道音頻信號的去相關編碼方法和裝置
本專利技術涉及數字音頻編碼技術，更具體地說，涉及一種多聲道音頻信號的去相關編碼方法和裝置。
技術介紹
隨著超高清電視等應用的發展，對于音頻的要求也進一步提高，以便獲得身臨其境的沉浸式聽覺效果。為此，輸入音頻信號的聲道數明顯增多(例如5.1.4、7.1.4和22.2等)，這就使得音頻聲道信號在空間中的密度增大，相應的聲道間的冗余也會增加，因此去除聲道間的冗余來提高壓縮效率成為3D音頻編碼的關鍵技術之一。當前數字音頻編碼中對于聲道間的冗余處理技術已經有幾種經典的方法。這些方法都可以實現無損傷(無失真)壓縮多聲道(包含立體聲)數字音頻信號的目的，可以作為傳統感覺音頻編碼技術的預處理模塊，可以在時域進行冗余處理，也可以在變換域進行冗余處理。第一種已有的聲道間冗余處理技術是M/S(Middle/Side)立體聲編碼技術。對于輸入立體聲信號，如L(左聲道)和R(右聲道)，M/S立體聲編碼是對這個聲道對進行冗余度壓縮，其算法如下：M＝L+RS＝L-R或者通過處理(如延時或增益調整等)之后再進行以上運算。如果左右聲道(或一個聲道對)之間相關性較強，那么一般情況下差聲道S的動態范圍大大降低，其方差值與原來右聲道比小很多，這樣后面感覺編碼通常可以使用更少的比特來編碼，而提高總的編碼效率。M/S立體聲編碼技術僅僅適合于一對輸入聲道的冗余去除。當輸入音頻信號具有更多聲道時，也只能對多個聲道分別配成幾個聲道對的方式進行編碼，例如5.1聲道時，如圖1所示，L和R一對，LS(左環繞)和RS(右環繞)一對。然而，當輸入為5.1聲道時，有時L和LS之間也有相關性，R和RS之間同樣有相關性，M/S立體聲編碼沒有考慮后面的這種冗余去除情況。而當輸入為3D音頻信號時，通常輸入包括：9.1(5.1.4)聲道：在5.1聲道基礎上，在L、R、LS和RS上方增加4個聲道；11.1(7.1.4)聲道：在7.1聲道基礎上，在L、R、LS和RS上方增加4個聲道；22.2模式：揚聲器具有三層配置結構，如圖2所示，頂層有9個聲道，中間層有10個聲道，底層有3個聲道，還具有兩個LFE(低頻增強)聲道。當輸入音頻信號為以上聲道模式時，如果僅僅以聲道對方式進行M/S編碼，并沒有充分利用各個聲道間的相關性去除冗余信息。第二種已有的聲道間冗余處理技術是正交變換編碼。通過正交變換去除聲道間相關的方法，可以較好地去除聲道間的冗余度，但是由于每幀需要計算正交變換的矩陣，非常復雜；而且隨著聲道數增加，復雜度急劇增加。另外變化系數矩陣也需要編碼傳輸給解碼端，從而可能使得總的編碼效率并不高。例如輸入音頻信號為2聲道立體聲時，需要一個2x2的矩陣；而5.1聲道時需要一個5x5矩陣(低音聲道不處理)；22.2聲道時，需要一個22x22的矩陣(2個低音聲道不處理)。定義系數矩陣為M，則輸出與輸入之間的關系如下：Y＝MX其中X為輸入向量，一般是長度為2048點的PCM信號。對于每幀輸入信號X，系數矩陣M的計算一般可通過各個聲道間的相關計算出來。第三種已有的聲道間冗余處理技術是聲道間預測編碼。通過聲道間預測也可以去除聲道間的冗余，這種方法理論上和正交變換方法相似。由于濾波器系數計算比較復雜(特別是聲道增多時)，同時會帶來預測濾波運算的延時，并且還要求傳輸濾波器系數而可能使得總編碼效率不高等原因，因此這種方法在實際的感覺音頻編碼中一般不會使用。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述M/S編碼相對簡單但是一般聲道對的結構不能自適應、編碼效率低，正交變換編碼和預測編碼實現都過于復雜且可能帶來延時等問題，提供一種可在低復雜度條件下較好地去除聲道間的冗余度、獲得較高的編碼增益的多聲道音頻信號的去相關編碼方法和裝置。本專利技術為解決其技術問題在第一方面提出一種多聲道音頻信號的去相關編碼方法，包括如下步驟：S1、根據輸入的多聲道音頻信號的聲道模式構建聲道對并對每一聲道對進行相關性分析，選擇其中最相關的一對聲道作為第一個2聲道單元，選擇剩余聲道中最相關的一對聲道作為第二個2聲道單元，以此類推形成第一層編碼結構的所有2聲道單元，并為每個2聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式；S2、分析編碼輸出的2聲道單元之間的相關性，選擇其中最相關的一對2聲道單元作為第一個4聲道單元，選擇剩余2聲道單元中最相關的一對2聲道單元作為第二個4聲道單元，以此類推形成第二層編碼結構的所有4聲道單元，并為每個4聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式；S3、以此類推形成更高一層編碼結構的多聲道單元，并為每個多聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式，直至達到預定的某一層編碼結構；S4、按照所述步驟S1-S3中確定的編碼結構和編碼模式對輸入的多聲道音頻信號進行編碼，得到去除聲道間冗余的編碼信號，并將所述編碼結構和編碼模式作為參數嵌入到所述編碼信號中輸出。根據本專利技術第一方面的一個實施例中，所述步驟S1中根據輸入的多聲道音頻信號的聲道模式構建聲道對進一步包括：對于與其他聲道相關性較小的某一個或多個聲道不參與聲道對的構建而直接輸出，以保留偶數個聲道進行聲道對的構建。根據本專利技術第一方面的一個實施例中，所述步驟S1中根據輸入的多聲道音頻信號的聲道模式構建聲道對進一步包括：將在空間上相鄰的兩個聲道構建成聲道對。根據本專利技術第一方面的一個實施例中，所述步驟S1-S3中為每個2/4/多聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式進一步包括：為構成更高一層編碼結構的多聲道單元的兩個多聲道單元選擇相同的編碼模式。根據本專利技術第一方面的一個實施例中，所述編碼模式包括M/S編碼和MCR編碼。本專利技術為解決其技術問題在第二方面提出一種多聲道音頻信號的去相關編碼裝置，包括：自適應結構和模式確定模塊，用于根據輸入的多聲道音頻信號的聲道模式構建聲道對并對每一聲道對進行相關性分析，選擇其中最相關的一對聲道作為第一個2聲道單元，選擇剩余聲道中最相關的一對聲道作為第二個2聲道單元，以此類推形成第一層編碼結構的所有2聲道單元，并為每個2聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式；分析編碼輸出的2聲道單元之間的相關性，選擇其中最相關的一對2聲道單元作為第一個4聲道單元，選擇剩余2聲道單元中最相關的一對2聲道單元作為第二個4聲道單元，以此類推形成第二層編碼結構的所有4聲道單元，并為每個4聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式；以此類推形成更高一層編碼結構的多聲道單元，并為每個多聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式，直至達到預定的某一層編碼結構；編碼模塊，用于按照所述自適應結構和模式確定模塊確定的編碼結構和編碼模式對輸入的多聲道音頻信號進行編碼，得到去除聲道間冗余的編碼信號，并將所述編碼結構和編碼模式作為參數嵌入到所述編碼信號中輸出。根據本專利技術第二方面的一個實施例中，所述自適應結構和模式確定模塊根據輸入的多聲道音頻信號的聲道模式構建聲道對進一步包括：對于與其他聲道相關性較小的某一個或多個聲道不參與聲道對的構建而直接輸出，以保留偶數個聲道進行聲道對的構建。根據本專利技術第二方面的一個實施例中，所述自適應結構和模式確定模塊根據輸入的多聲道音頻信號的聲道模式構建聲道對進一步包括：將在空間上相鄰的兩個聲道構建成聲道對。根據本專利技術第二方面的一個實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多聲道音頻信號的去相關編碼方法，其特征在于，包括如下步驟：S1、根據輸入的多聲道音頻信號的聲道模式構建聲道對并對每一聲道對進行相關性分析，選擇其中最相關的一對聲道作為第一個2聲道單元，選擇剩余聲道中最相關的一對聲道作為第二個2聲道單元，以此類推形成第一層編碼結構的所有2聲道單元，并為每個2聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式；S2、分析編碼輸出的2聲道單元之間的相關性，選擇其中最相關的一對2聲道單元作為第一個4聲道單元，選擇剩余2聲道單元中最相關的一對2聲道單元作為第二個4聲道單元，以此類推形成第二層編碼結構的所有4聲道單元，并為每個4聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式；S3、以此類推形成更高一層編碼結構的多聲道單元，并為每個多聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式，直至達到預定的某一層編碼結構；S4、按照所述步驟S1?S3中確定的編碼結構和編碼模式對輸入的多聲道音頻信號進行編碼，得到去除聲道間冗余的編碼信號，并將所述編碼結構和編碼模式作為參數嵌入到所述編碼信號中輸出。

【技術特征摘要】
1.一種多聲道音頻信號的去相關編碼方法，其特征在于，包括如下步驟：S1、根據輸入的多聲道音頻信號的聲道模式構建聲道對并對每一聲道對進行相關性分析，選擇其中最相關的一對聲道作為第一個2聲道單元，選擇剩余聲道中最相關的一對聲道作為第二個2聲道單元，以此類推形成第一層編碼結構的所有2聲道單元，并為每個2聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式；S2、分析編碼輸出的2聲道單元之間的相關性，選擇其中最相關的一對2聲道單元作為第一個4聲道單元，選擇剩余2聲道單元中最相關的一對2聲道單元作為第二個4聲道單元，以此類推形成第二層編碼結構的所有4聲道單元，并為每個4聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式；S3、以此類推形成更高一層編碼結構的多聲道單元，并為每個多聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式，直至達到預定的某一層編碼結構；S4、按照所述步驟S1-S3中確定的編碼結構和編碼模式對輸入的多聲道音頻信號進行編碼，得到去除聲道間冗余的編碼信號，并將所述編碼結構和編碼模式作為參數嵌入到所述編碼信號中輸出。2.根據權利要求1所述的多聲道音頻信號的去相關編碼方法，其特征在于，所述步驟S1中根據輸入的多聲道音頻信號的聲道模式構建聲道對進一步包括：對于與其他聲道相關性較小的某一個或多個聲道不參與聲道對的構建而直接輸出，以保留偶數個聲道進行聲道對的構建。3.根據權利要求1所述的多聲道音頻信號的去相關編碼方法，其特征在于，所述步驟S1中根據輸入的多聲道音頻信號的聲道模式構建聲道對進一步包括：將在空間上相鄰的兩個聲道構建成聲道對。4.根據權利要求1所述的多聲道音頻信號的去相關編碼方法，其特征在于，所述步驟S1-S3中為每個2/4/多聲道單元自適應地選擇效率最高的編碼模式進一步包括：為構成更高一層編碼結構的多聲道單元的兩個多聲道單元選擇相同的編碼模式。5.根據權利要求1所述的多聲道音頻信號的去相關編碼方法，其特征在于，所述編碼模式包括M/S編碼和MCR編碼。6.一種多聲道音頻信號的去相...

【專利技術屬性】
技術研發人員：閆建新，王磊，
申請(專利權)人：廣州廣晟數碼技術有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44