编码器、解码器以及用于编码和解码的方法与流程

技术特征：

1.一种用于将音频信号(AS)编码至数据流(DS)的编码器(10)，包括：

预测器(12)，用于分析所述音频信号(AS)以获得描述所述音频信号(AS)的频谱包络或所述音频信号(AS)的基频的预测系数(LPC)并使得所述音频信号(AS)服从取决于所述预测系数(LPC)的分析滤波函数(H)以输出所述音频信号(AS)的残差信号(x)；

因子分解器(14)，用于对由所述预测系数(LPC)定义的合成滤波函数(H)的自相关或协方差矩阵(R，C)应用矩阵因子分解以获得经因子分解的矩阵(V，D)；

变换器(16)，用于基于所述经因子分解的矩阵(V，D)对所述残差信号(x)进行变换以获得变换的残差信号(y)；以及

量化和编码阶段(18)，用于对所述变换的残差信号(y)进行量化以获得量化后的变换的残差信号或经编码的量化后的变换的残差信号

2.根据权利要求1所述的编码器(10)，其中，所述合成滤波函数(H)由包括所述合成滤波函数(H)的加权值的矩阵(H)定义。

3.根据权利要求1或2所述的编码器(10)，其中，所述因子分解器(14)基于所述合成滤波函数的共轭变换形式(H＊)与所述合成滤波函数(H)的正则形式的乘积计算所述自相关或协方差矩阵(R，C)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的编码器(10)，其中，所述因子分解器(14)基于公式C＝V＊DV或基于公式R＝V＊DV，对所述自相关或协方差矩阵(R，C)进行因子分解；

其中，V为范德蒙矩阵，V＊为范德蒙矩阵的共轭变换形式，以及D为具有严格正条目的对角矩阵。

5.根据权利要求4所述的编码器(10)，其中，所述因子分解器(14)用于进行范德蒙因子分解。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的编码器(10)，其中，所述因子分解器(14)用于进行特征值分解和/或乔里斯基因子分解。

7.根据权利要求4或5所述的编码器(10)，其中，所述变换器(16)基于公式y＝D^1/2Vx或基于公式y＝DVx，对所述残差信号(x)进行变换。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的编码器(10)，其中，量化和编码阶段(18)基于目标函数对所述变换的残差信号(y)进行量化以获得所述量化后的变换的残差信号

9.根据权利要求1-8中任一项所述的编码器(10)，其中，所述量化和编码阶段(18)包括用于通过应用噪声填充以提供所述音频信号(AS)、所述残差信号(x)或所述变换的残差信号(y)的噪声填充的频谱表示和/或通过关于死区或关于其他量化参数优化所述量化后的变换的残差信号而优化量化的工具。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的编码器(10)，其中，所述残差信号(x)的变换为从所述残差信号(x)的时域至所述变换的残差信号(y)的类频域的变换。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的编码器(10)，其中，所述量化和编码阶段包括：用于进行所述量化后的变换的残差信号的编码以获得所述经编码的量化后的变换的残差信号的编码器。

12.根据权利要求11所述的编码器(10)，其中，由所述编码器进行的编码出自包括算术编码、代数编码、或其他熵编码的组。

13.根据权利要求11或12所述的编码器(10)，其中，所述编码器(10)还包括：用于将所述经编码的量化后的变换的残差信号和所述预测系数(LPC)封包至待被所述编码器(10)输出的所述数据流(DS)的封包器。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的编码器(10)，其中，所述预测器(12)包括线性预测器和/或长期预测器。

15.一种用于将音频信号(AS)编码至数据流(DS)的方法(100)，所述方法包括：

分析(120)所述音频信号(AS)以获得描述所述音频信号(AS)的频谱包络或所述音频信号(AS)的基频的预测系数(LPC)并使得所述音频信号(AS)服从取决于所述预测系数(LPC)的分析滤波函数(H)以输出所述音频信号(AS)的残差信号(x)；

对由所述预测系数(LPC)定义的合成滤波函数(H)的自相关或协方差矩阵(R，C)应用(140)矩阵因子分解以获得经因子分解的矩阵(V，D)；

基于所述经因子分解的矩阵(V，D)对所述残差信号(x)进行变换(160)以获得变换的残差信号(y)；以及

对所述变换的残差信号(y)进行量化和编码(180)以获得量化后的变换的残差信号或经编码的量化后的变换的残差信号

16.使用根据权利要求15所述的方法(100)代替信号处理算法中的离散傅立叶变换、离散余弦变换、修正型离散余弦变换或其他变换。

17.一种用于将数据流(DS)解码至音频信号(AS′)的解码器(20)，包括：

解码阶段(22)，用于基于入站的量化后的变换的残差信号或基于入站的经编码的量化后的变换的残差信号输出变换的残差信号(y)；

再变换器(26)，用于基于表示由描述所述音频信号(AS)的频谱包络或所述音频信号(AS)的基频的预测系数(LPC)定义的合成滤波函数(H)的自相关或协方差矩阵(R，C)的矩阵因子分解结果的经因子分解的矩阵(V，D)，从所述变换的残差信号(y)再变换为残差信号(x)；以及

合成阶段(28)，用于通过使用由所述预测系数(LPC)定义的所述合成滤波函数(H)基于所述残差信号(x)合成所述音频信号(AS′)。

18.根据权利要求17所述的解码器(20)，其中，所述解码器(20)包括：用于对由入站的预测系数(LPC)定义的所述合成滤波函数(H)的所述自相关或协方差矩阵(R，C)应用所述矩阵因子分解以获得经因子分解的矩阵(V，D)的因子分解器(24)。

19.根据权利要求17所述的解码器(20)，其中，所述解码器(20)包括：用于基于入站的经因子分解的矩阵(V，D)得到所述预测系数(LPC)的预测系数生成器。

20.根据权利要求17-19中任一项所述的解码器(20)，其中，所述解码阶段(22)基于从入站的编码规则和/或编码参数得到的已知的编码规则和/或编码参数进行解码。

21.一种用于将数据流(DS)解码至音频信号(AS′)的方法(200)，所述方法包括步骤：

基于入站的量化后的变换的残差信号或基于入站的经编码的量化后的变换的残差信号输出(220)变换的残差信号(y)；

对由描述(240)所述音频信号(AS)的频谱包络或所述音频信号(AS)的基频的预测系数(LPC)定义的合成滤波函数(H)的自相关或协方差矩阵(R，C)应用(240)矩阵因子分解以获得经因子分解的矩阵(V，D)；

基于所述经因子分解的矩阵(V，D)，从所述再变换的残差信号(y)再变换(260)为残差信号(x)；以及

通过使用由所述预测系数(LPC)定义的所述合成滤波函数(H)基于所述残差信号(x)合成(280)所述音频信号(AS’)。

22.一种计算机可读数字存储介质，具有存储于其上的具有程序代码的计算机程序，当所述计算机程序运行于计算机上时，所述程序代码用于进行根据权利要求15所述的方法或根据权利要求21所述的方法(100，200)。

23.一种包括经编码的音频信号(AS)的数据流(DS)，包括：

第一部分(DS_VD)，包括：由对由预测系数(LPC)定义的合成滤波函数(H)的自相关或协方差矩阵(R，C)的矩阵因子分解而产生的经因子分解的矩阵(V，D)，和描述所述音频信号(AS)的频谱包络或所述音频信号(AS)的基频的所述预测系数(LPC)；以及

第二部分包括：在使得所述音频信号(AS)服从取决于所述预测系数(LPC)的分析滤波函数(H)后，量化后的变换的残差信号或经编码的量化后的变换的残差信号的形式的所述音频信号(AS)的残差信号(x)。