音频解码方法、音频编码方法和电子设备与流程

本技术涉及多媒体，尤其涉及一种音频解码方法、音频编码方法和电子设备。

背景技术：

1、为了利用有限的带宽更好地传输语音信号，通常需要编码端先对语音信号进行编码，然后将编码处理后的码流传输到解码端。解码端对接收到的码流进行解码处理，得到解码后的音频信号。

2、目前，编码端对语音信号进行编码时，编码端可以对语音信号进行分帧，得到语音信号帧，然后对语音信号帧进行编码操作，并在语音信号帧中添加清浊音标识参数，以区分语音信号帧为清音信号还是浊音信号。解码端对语音信号帧进行解码时，根据语音信号帧中的清浊音标识参数，采用不同的方式对语音信号帧进行解码。在清浊音标识参数指示语音信号帧为清音的情况下，解码端采用噪声型激励对语音信号帧进行解码。在清浊音标识参数指示语音信号帧为浊音的情况下，解码端采用脉冲型激励对语音信号帧进行解码，以此重构该语音信号帧对应的语音信号。但这种方式重构得到的每帧语音信号要么是清音，要么是浊音，导致重构的语音信号的连续性较差。

技术实现思路

1、基于上述研究，本技术提供一种音频解码方法、音频编码方法和电子设备，可以使解码获得的语音信号中同时包含浊音部分和清音部分，提高了语音信号的平滑性以及连续性，提高语音的听感。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、第一方面，提供一种音频解码方法，方法包括：接收音频码流；解码音频码流，得到当前帧的截止频率，截止频率用于区分当前帧中清音和浊音的频段；根据当前帧的截止频率，通过谐波模型重构语音信号。

4、上述第一方面提供的方案，通过截止频率区分当前帧中清音和浊音的频段，可以使谐波模型对当前帧中的清音信号和浊音信号均进行重构，使得解码重构的当前帧的语音信号中可以同时包含浊音部分和清音部分，提高了语音信号的平滑性以及连续性，提高了语音的听感。

5、作为一种示例，解码音频码流的具体实现可以是对音频码流解量化，得到当前帧的截止频率、基频、语音特征参数以及增益。

6、作为一种可能的实施方式，根据当前帧的截止频率，通过谐波模型重构语音信号，包括：根据当前帧的截止频率以及当前帧的基频，确定第一谐波阶数以及第二谐波阶数；根据第一谐波阶数以及第二谐波阶数，通过谐波模型重构语音信号；其中，第一谐波阶数为谐波模型重构当前帧浊音对应的谐波阶数，第二谐波阶数为谐波模型重构当前帧清音对应的谐波阶数。如此，根据截止频率以及基频，确定当前帧中浊音对应的谐波阶数以及当前帧中清音对应的谐波阶数，进而在通过谐波模型重构语音信号时，谐波模型能够对当前帧中的清音部分以及浊音部分的语音信号进行重构，使得重构的当前帧的语音信号中包括清音部分以及浊音部分，提高了语音信号的平滑性以及连续性，提高语音的听感。

7、作为一种示例，第一设备根据截止频率以及当前帧的基频，可以通过以下公式得到第一谐波阶数以及第二谐波阶数：

8、m＝ωcut/ω0

9、mmax＝2π*4000/ω0

10、m清∈[m+1,mmax]

11、m浊音∈[1,m]

12、其中，m是截止频率ωcut相对基频ω0的倍数。mmax是在给基频ω0的条件下，4000hz以内可能允许的最大谐波阶数。m浊音为第一谐波阶数。m清为第二谐波阶数。

13、作为一种可能的实施方式，解码音频码流，得到当前帧的截止频率，包括：解码音频码流，得到目标帧的截止频率，目标帧指的是编码有截止频率且与当前帧最近的帧；根据目标帧的截止频率，插值得到当前帧的截止频率。如此，通过插值方式得到语音信号帧的截止频率，可以降低编码比特数，从而降低传输的数据量，达到了极低码率的传输效果。

14、作为一种可能的实施方式，在通过谐波模型重构语音信号的情况下，当前帧的清音频段添加有随机相位。如此，在清音部分添加随机相位，可以通过随机相位模糊清音部分的频谱，从而可以提升清音的自然度。

15、作为一种可能的实施方式，方法还包括：获取当前帧的语音特征参数，根据当前帧的语音特征参数，确当前帧中各次谐波的幅度系数；根据当前帧的截止频率，通过谐波模型重构语音信号，包括：根据当前帧中各次谐波的幅度系数以及当前帧的截止频率，通过谐波模型重构语音信号。如此，通过幅度系数和截止频率通过谐波模型重构语音信号，可以使重构的当前帧的语音信号也包括清音部分以及浊音部分，提高了语音信号的平滑性以及连续性，提高语音的听感。

16、作为一种示例，第一设备通过谐波模型重构语音信号的具体实现可以通过以下公式实现：

17、

18、其中，θm(n)为第n帧的随机相位。m是实际的谐波阶数，在m∈[1,m]的情况下，m为当前帧中浊音部分的谐波阶数，在m∈[m+1,mmax]的情况下，m为当前帧中清音部分的谐波阶数。ω0(n)为第n帧的基频。x(n)为通过谐波模型重构的语音信号。r表示取实数部分。表示对第n帧中浊音部分的信号进行重构。表示对第n帧中清音部分的信号进行重构。

19、作为一种可能的实施方式，语音信号是通过当前帧的增益对谐波模型重构的信号进行处理得到的。如此，可以避免信号失真，优化听觉体验。

20、第二方面，提供一种音频编码方法，方法包括：获取语音信号的当前帧；发送音频码流，音频码流包括当前帧的截止频率，截止频率用于区分当前帧中清音和浊音的频段。

21、上述第二方面提供的音频编码方法，通过编码当前帧的截止频率，可以使解码端重构的每帧语音信号中同时包含浊音部分和清音部分，提高了语音信号的平滑性以及连续性，提高了语音的听感。

22、作为一种可能的实施方式，在发送音频码流之前，方法还包括：确定当前帧的截止频率；基于截止频率进行量化，以得到音频码流。如此，通过确定用于区分当前帧中清音和浊音的频段的截止频率，可以使解码端重构的每帧语音信号中同时包含浊音部分和清音部分。

23、作为一种可能的实施方式，确定当前帧的截止频率，包括：根据当前帧的频谱，确定当前帧的信号能量分布；根当前帧的信号能量分布，确定当前帧的自相关函数；根据当前帧的自相关函数，确定当前帧的截止频率。如此，通过确定用于区分当前帧中清音和浊音的频段的截止频率，可以使解码端重构的当前帧的语音信号中同时包含浊音部分和清音部分。

24、作为一种示例，可以通过以下公式得到当前帧的截止频率：

25、

26、rz(τ)＝idet[z2(ω)]

27、z(ω)＝10lg|x(ω)|-igε(ω)

28、其中，ωcut为截止频率，x(ω)为当前帧的频谱。ε(ω)为频谱x(ω)的谱包络。z(ω)表示对去除谱包络的频谱。z2(ω)为当前帧的信号能量分布。rz(τ)表示当前帧的自相关函数。ω0为当前帧的基频，i为调节因子，i∈[-a,a]，a可以根据需求取值，例如，i∈[-5,5]。为当前帧在延时为处的最大相关系数。rz(0)为当前帧在延时为0(τ＝0)时的相关系数。

29、作为一种可能的实施方式，方法还包括：确定当前帧的增益以及语音特征参数；基于截止频率进行量化，包括：对当前帧的截止频率、基频、增益以及语音特征参数进行量化。如此，通过对当前帧的截止频率、基频、增益以及语音特征参数进行量化，可以降低编码比特数，减少传输的数据量。

30、作为一种可能的实施方式，对当前帧的截止频率、基频、增益以及语音特征参数进行量化包括：对当前帧的基频、增益以及语音特征参数进行第一量化，对当前帧的截止频率进行第二量化，第一量化和第二量化不同。如此，可以降低量化对截止频率的精度的影响，同时也能够减少音频编码时所占用的比特数，降低传输的数据量，达到极低码率的传输效果。

31、作为一种可能的实施方式，确定当前帧的截止频率，包括：在当前帧与上一次确定截止频率的帧间隔m帧的情况下，确定当前帧的截止频率，其中，m为大于等于1的整数。如此，可以降低编码比特数，降低传输的数据量，达到极低码率的传输效果。

32、第三方面，提供一种音频编解码系统，包括第一设备以及第二设备，第一设备用于执行第一方面中任意一种可能的实施方式的方法，所述第二设备用于执行第二方面中任意一种可能的实施方式的方法。

33、作为一种可能的实施方式，在第一设备为终端的情况下，第一设备还用于接收第三设备发送的音频码流。其中，第三设备可以是服务器。

34、作为一种可能的实施方式，在第一设备为服务器的情况下，第一设备还用于将解码音频码流得到的语音信号发送至第三设备。其中，第三设备可以是终端。

35、上述第三方面提供的方案，有益效果可以参见第一方面和第二方面中任一实施方式的描述，此处不再赘述。

36、第四方面，提供一种电子设备，电子设备包括：存储器，用于存储计算机程序；收发器，用于接收或发送无线电信号；处理器，用于执行所述计算机程序，使得所述电子设备实现如第一方面中任意一种可能的实施方式的方法或第二方面中任意一种可能的实施方式的方法。

37、第五方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序代码，计算机程序代码被处理电路执行时实现如第一方面中任意一种可能的实施方式的方法或第二方面中任意一种可能的实施方式的方法。

38、第六方面，提供一种计算机程序产品，计算机程序产品用于在计算机上运行，以实现如第一方面中任意一种可能的实施方式的方法或第二方面中任意一种可能的实施方式的方法。