论文部分内容阅读
本文在深入研究传统音频频带扩展技术以及已有的非线性频带扩展技术的基础上，对音频信号的高低频相关特性进行了分析。首先依据非线性动力学理论，对音频频域序列的非线性特性进行了分析；其次根据音频频域序列的非线性特性，采用非线性预测技术实现了高频谱细节恢复，进一步结合高斯混合模型和码本映射技术实现了一套完整的7kHz宽带音频向14kHz超宽带音频的盲目式频带扩展算法；最后将所提非线性频带扩展技术应用到了实际编码器中。 在音频频域序列的非线性特性分析方面，通过分析相空间重构主要参数确定方法，并采用Lorenz系统验证各种方法的有效性，确定了采用互信息法和Cao法分别计算音频频域序列的延迟时间和嵌入维数，实现了音频频域序列的相空间重构，从而将一维音频频域序列中蕴含的非线性关系在高维相空间中展示出来。在重构的相空间中，进一步采用Cao法定性验证了音频频域序列的确定性，并对其吸引子不变量进行了分析。 在基于非线性预测技术实现高频谱细节恢复方面，对三种非线性预测技术：加权零阶局域预测技术、最大Lyaptunov指数预测技术以及Volterra级数预测技术进行了分析比对，确定了采用基于Volterra级数的非线性预测技术完成高频谱细节恢复。进一步结合高斯混合模型和码本映射技术对得到的高频分量进行谱包络和能量增益调整，构建了一套完整的宽带音频向超宽带音频的盲目式频带扩展算法。 在实际编码器应用方面，本文将所提非线性频带扩展技术应用到了ITU-TG.722.1宽带音频编码器中，并与G.722.1C超宽带音频编码器性能进行了比对。主客观质量评测均表明，大多数情况下，在24kbps码率时G.722.1宽带音频结合所提非线性频带扩展技术得到的音频质量与G.722.1 C超宽带音频编解码得到的音频质量相当。