基于扩充的Prony谱估计的高频重建算法研究

论文摘要

移动通信的快速发展和3G、B3G试验网的开通,带动了移动音乐点播、手机音频广播、手机电视、移动音频会议等新兴移动音频增值业务需求的快速增长。与此同时随着科技的发展,人们对音质的要求越来越高,希望能得到更好的音乐享受。但是移动通信无线信道具有传输码率受限（可能低于10kbps）的特点,为了有效利用通信带宽往往会丢弃音频信号的高频成分,从而造成音频信号质量的降低,无法满足人们的需求。为了解决这一矛盾,使用高频重建技术是必然的选择。用尽量少的控制信息结合低频分量在解码端重建高频分量是高频重建算法的基本思想,这点正好满足低码率的要求,又能避免音质的损失。因此,音频信号的高频重建技术具有重要的理论意义和实用价值。本文提出了一种基于扩充的Prony谱估计的高频重建算法。该算法利用扩充的Prony谱估计的原理,获得目标信号的频谱包络和频谱构成,利用这些信息重建出音频信号的高频分量。扩充的Prony谱估计是现代谱估计的一个分支,该理论假设目标信号为噪声加正弦波,主要就是在对目标信号的AR参数估计的基础上,计算得到目标信号的谱线构成和功率。本文从现实应用出发对扩充的Prony谱估计进行了算法改进,主要是在不影响重建效果的基础上降低算法复杂度和减小信息传输带来的误差。然后将其应用到音频信号的高频重建中去,设计了一套完整的高频编解码算法。并将基于扩充的Prony谱估计的高频重建算法在AMR-WB+上进行了实现。在实现过程中还根据AMR-WB+的情况对高频重建算法做了一些必要调整。从实际的测试效果看,基于扩充的Prony谱估计的高频重建算法码率低、高频重建性能好,具有很强的实际应用价值。本文第一次将扩充的Prony谱估计算法引入高频重建算法领域,拓宽了谱估计在高频重建算法中的应用,对后续的研究有借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 音频编码技术的发展
• 1.2 音频编码技术发展的新趋势
• 1.3 高频重建算法现状
• 1.4 本文结构
• 第2章 扩充的PRONY谱估计与高频重建算法
• 2.1 谱估计概述
• 2.2 扩充的PRONY谱估计
• 2.3 高频重建常见算法
• 2.3.1 对数频域线性外推法
• 2.3.2 SBR算法
• 2.3.3 BWE算法
• 2.4 高频重建算法性能比较
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于扩充的PRONY谱估计的高频重建
• 3.1 扩充的PRONY谱估计的算法的改进
• 3.1.1 AR估计准则的改进
• 3.1.2 AR滤波器系数的改进
• 3.1.3 谱线估计方法的改进
• 3.2 基于扩充的PRONY谱估计的高频重建算法
• 3.2.1 编码端
• 3.2.2 解码端
• 3.3 实验结果
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于扩充的PRONY谱估计的高频重建在AMR-WB+中的实现
• 4.1 AMR-WB+标准概述
• 4.1.1 编码器
• 4.1.2 解码器
• 4.2 基于扩充的PRONY谱估计的高频重建在AMR-WB+中的实现
• 4.2.1 编码部分
• 4.2.2 解码部分
• 4.3 基于扩充的PRONY谱估计的高频重建在AMR-WB+中的性能分析
• 4.3.1 主客观音质评测
• 4.3.2 算法复杂度分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结和展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文