一种实现高采样率的音频编解码方法及系统与流程

本申请涉及音频编解码技术领域，特别是一种实现高采样率的音频编解码方法、系统、lc3音频编解码器编解码方法及存储介质。

背景技术：

目前主流的蓝牙音频编解码器包括：sbc音频编解码器，其由a2dp协议强制要求，使用最为广泛；aac-lc音频编解码器，其音质较好且应用较为广泛，很多主流的手机都支持；aptx系列音频编解码器，其音质较好，但码率很高，且为高通独有的技术，较为封闭；ldac音频编解码器，其音质较好，但码率也很高，且为索尼独有的技术，也很封闭；lhdc音频编解码器，其音质较好，具有较高的编码码率。基于上述原因，蓝牙国际联盟bluetoothsig联合众多厂商推出了lc3音频编解码器，其具有较低延迟、较高音质和编码增益以及在蓝牙领域无专利费的优点，受到广大厂商的关注。

随着生活质量的提高，人们对音频音质的要求越来越高，中高端的蓝牙音频设备越来越多，对支持高解析度音频的需要越来越大。在上述的音频编码器中，sbc音频编解码器、aac-lc音频编解码器、aptx音频编解码器以及lc3音频编解码器在进行音频编解码时的最大采样率为48khz，ldac音频编解码器和lhdc音频编解码器进行音频编解码时的最大采样率为96khz。其中，ldac音频编解码器和lhdc音频编解码器的采样率可以达到高解析度音频（highresolutionaudio）的采样率要求，而其他的编解码器达不到高解析度音频采样率要求。在音频编解码过程中实现高采样率是提高音频音质的关键。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本申请提供了一种实现高采样率的音频编解码方法、系统、lc3音频编解码器编解码方法及存储介质。

在本申请的一个技术方案中，提供一种实现高采样率的音频编解码方法，包括：分频步骤，其对具有一定带宽的第一音频信号进行分频，得到至少两个第二音频信号，所述至少两个第二音频信号的频带的并集为所述一定带宽；编解码步骤，对所述至少两个第二音频信号进行标准编解码流程得到至少两个第三音频信号；以及合成步骤，其对所述至少两个第三音频信号进行合成，得到第四音频信号。

在本申请的另一个技术方案中，提供一种实现高采样率的音频编解码系统，包括：分频模块，其对具有一定带宽的第一音频信号进行分频，得到至少两个第二音频信号，所述至少两个第二音频信号的频带的并集为所述一定带宽；编解码模块，其对所述至少两个第二音频信号进行标准编解码流程得到至少两个第三音频信号；以及合成模块，其对所述至少两个第三音频信号进行合成，得到第四音频信号。

在本申请的另一个技术方案中，提供一种lc3音频编解码器编解码方法，包括：分频步骤，其对具有一定带宽的第一音频信号进行分频，得到至少两个第二音频信号，至少两个第二音频信号的频带的并集为第一音频信号的带宽；编解码步骤，使用多个lc3音频编解码器按照预设的采样率分别对至少两个第二音频信号进行标准编解码流程得到至少两个第三音频信号；以及合成步骤，其对至少两个第三音频信号进行合成，得到第四音频信号。

在本申请的另一个技术方案中，提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其中计算机指令被操作以执行方案一中的实现高采样率的音频编解码方法。

本申请的有益效果是：在音频编解码过程中实现对变解码音频进行高采样率采样，提高编解码音频的音质。

附图说明

图1是本申请实现高采样率的音频编解码方法的一个具体实施方式的流程示意图；

图2时本申请中正交镜像分析滤波器的工作原理示意图；

图3是本申请实现高采样率的音频编解码方法的一个应用实例的流程示意图；

图4是本申请实现高采样率的音频编解码方法的一个应用实例的流程示意图；

图5是本申请实现高采样率的音频编解码方法的应用效果实例示意图；

图6是本申请实现高采样率的音频编解码系统的一个具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1示出了本申请实现高采样率的音频编解码方法的一个具体实施方式。

在图1所示的具体实施方式中，本申请的实现高采样率的音频编解码方法包括：s101分频步骤，其对具有一定带宽的第一音频信号进行分频，得到至少两个第二音频信号，至少两个第二音频信号的频带的并集为一定带宽；s102编解码步骤，对至少两个第二音频信号进行标准编解码流程得到至少两个第三音频信号；以及s103合成步骤，其对至少两个第三音频信号进行合成，得到第四音频信号。

在图1所示的具体实施方式中，本申请的实现高采样率的音频编解码方法，包括s101分频步骤，其对具有一定带宽的第一音频信号进行分频，得到至少两个第二音频信号，至少两个第二音频信号的频带的并集为第一音频信号的带宽。其中，例如有带宽为32khz的第一音频信号，通过分频处理，可得到频带为20hz-16khz和16khz-32khz的两个第二音频信号。另外，根据实际的编解码需求，可对第二音频信号再次进行分频处理。例如频带为20hz-16khz的第二音频信号经过分频处理，可得到20hz-8khz和8khz-16khz的两个音频信号。

在本申请的一个具体实施例中，在s101分频步骤中，通过正交镜像分析滤波器对第一音频信号进行分频处理。

在该具体实施例中，利用正交镜像分析滤波器是对具有一定带宽的第一音频信号进行分频处理。一定带宽的音频信号通过正交镜像分析滤波器得到两个新音频信号，其中分频得到的音频信号的带宽为原始信号带宽的一半。例如，原始信号的带宽为32khz，通过正交镜像分析滤波器的信号分频，可得到频带为20hz-16khz和16khz-32khz的两个音频信号。其中，20hz-16khz的音频信号称为低频带音频信号，16khz-32khz的音频信号称为高频带音频信号。通过一个正交镜像分析滤波器可将原始音频信号分频为频带宽度相同的低频带音频信号和高频带音频信号。其中，正交镜像分析滤波器中的低通、高通滤波器的滤波特性如有图2所示。

在本申请的一个具体实施例中，正交镜像分析滤波器的个数大于等于1。

在该具体实施例中，根据实际编解码过程中采样率的要求，可使用多个正交镜像分析滤波器对音频信号进行分频处理。在使用一个正交镜像分析滤波器对音频信号进行分频处理后，获得该音频信号对应的低频带音频信号和高频带音频信号。随后，可对低频带音频信号或者高频带音频信号再次使用正交镜像分析滤波器进行进一步分频处理。从而将具有一定带宽的第一音频信号得到多个第二音频信号。

在本申请的一个实例中，例如第一音频信号的带宽为32khz。经过一个正交镜像分析滤波器后得到频带为20hz-16khz的低频带音频信号和16khz-32khz的高频带音频信号。根据具体的编解码过程采样率的要求，可使用正交镜像分析滤波器对频带为20hz-16khz的低频带音频信号或者16khz-32khz的高频带音频信号再次进行分频。对20hz-16khz的低频带音频信号的分频结果为得到该音频信号对应的带宽为20hz-8khz的低频带音频信号，带宽为8khz-16khz的高频带音频信号。如果对16khz-32khz的高频带音频信号进行分频，则得到该音频信号对应的频带为16khz-24khz的低频带音频信号和频带为24khz-32khz的高频带音频信号。通过分频处理，得到的多个分频信号记为第二音频信号。

在图1所示的具体实施方式中，本申请的实现高采样率的音频编解码方法包括：过程s102编解码步骤，对至少两个第二音频信号进行标准编解码流程得到至少两个第三音频信号。

在该具体实施方式中，通过分频处理，将具有一定带宽的第一信号进行分频，得到多个第二音频信号，其中，第二音频信号的具体带宽信息根据实际的分频过程进行确定。在编解码步骤中，使用标准编解码器对获得的第二音频信号按照标准编解码流程进行编码和解码得到对应的第三音频信号。

在本申请的一个具体实施例中，在编解码步骤中，使用与至少两个第二音频信号个数对应的至少两个编解码器对至少两个第二音频信号进行编解码流程。

在该具体实施例中，根据分频处理得到第二音频信号的个数，确定编解码步骤中编解码器的数量。进而对各个第二音频信号进行标准编解码流程，提高编解码过程的效率。

在本申请的一个具体实例中，以带宽为32khz的第一音频信号，进行分频处理的结果为得到频带为20hz-16khz、16khz-24khz以及24khz-32khz的第二音频信号。在进行编解码步骤时，使用三个标准编码器对上述三个第二音频信号进行编解码。其中，可以选择lc3音频编解码器上述第二音频信号进行编解码。

在本申请的一个具体实施例中，高采样率为各个至少两个编解码器的采样率的和值。通过利用多个编解码器对各个第二音频进行编解码。在本申请的整体编解码过程中，本申请实现的高采样率为各个编解码器的采样率的和值。例如，在编解码步骤中，使用两个采样率为16khz的lc3音频编解码器和32khz的lc3音频编解码器对三个第二音频信号进行编解码，在本申请的实现高采样率的音频编解码方法中，高采样率为16khz+16khz+32khz=64khz，即本申请可实现64khz的高采样率。

在实际的编解码步骤中，根据实际的音频分频结果，可选择不同型号、不同采样率的音频编解码器进行组合，实现高采样率的编解码过程。例如，音频编解码的类型可以是lc3音频编解码器，也可以为sbc音频编解码器，或者其他常用的音频编解码器。关于音频编码器的采样率选择，可根据希望达到的采样率目标进行合理设置。例如希望达到64khz的采样率，如果经过分频处理后，有两个第二音频信号，则可设置两个采样率为32khz的lc3音频编解码器；如果经过分频处理后，有三个第二音频信号，则可设置两个采样率为16khz的lc3音频编解码器和一个采样率为32khz的lc3音频编解码器。其中，关于具体的编解码器的选择和组合方式，可根据实际的编解码过程中的采样率要求进行合理设计。

在图1所示的具体实施方式中，本申请的实现高采样率的音频编解码方法包括：过程s103合成步骤，其对至少两个第三音频信号进行合成，得到第四音频信号。

在该具体实施方式中，通过编解码步骤得到对应的多个第三音频信号，对多个第三音频信号进行合成，得到第四音频信号。其中，第四音频信号相当于将第一音频信号进行编解码后得到的音频信号。

在本申请的一个具体实施例中，在合成步骤中，通过正交镜像合成滤波器对至少两个第三音频信号进行合成。通过正交镜像分析滤波器对音频信号进行分频处理后，对分频后的第二音频信号进行编解码处理得到对应的第三音频信号，在通过正交镜像合成滤波器对多个第三音频信号进行合成，得到一个第四音频信号作为最终的编解码的结果。

在本申请的一个具体实施例中，正交镜像合成滤波器的个数与正交镜像分析滤波器的个数相同。在分频步骤中选用正交镜像分析滤波器进行分频处理，在合成步骤中，选用与正交镜像分析滤波器相同个数的正交镜像合成滤波器进行合成，并且正交镜像合成滤波器与正交镜像分析滤波器的位置一一对应，保证最终得到的第四音频信号与将第一音频信号直接进行编解码过程的结果为同类型的音频信号。

在本申请的一个实例中，以带宽为32khz的第一音频信号，进行分频处理的结果为得到频带为20hz-16khz、16khz-24khz以及24khz-32khz的第二音频信号。通过编解码步骤得到对应的频带为20hz-16khz、16khz-24khz以及24khz-32khz的第三音频信号。在进行合成步骤时，使用正交镜像合成滤波器将频带为16khz-24khz以及24khz-32khz的第三音频信号进行合成，得到频带为16khz-32khz的音频信号，再将频带为20hz-16khz和16khz-32khz的信号进行合成，得到最终频带为32khz的第四音频信号。即合成步骤中，正交镜像合成滤波器与分频步骤中正交镜像分析滤波器是一一对应的，进行分频的音频信号，需要进行对应的合成。

本申请实现高采样率的音频编解码方法，通过正交镜像分析滤波器对一定带宽的第一音频信号进行分频处理，得到多个第二音频信号。将各个第二音频信号通过标准编码器分别进行编解码过程得到对应的编解码结果的第三音频信号。通过对编解码器参与到编解码过程中，使得整个编解码过程的采样率为多个编解码器的采样率的和值，进而提高第一音频信号编解码过程中的采样率，实现高采样率对音频信号的编码，进而提升音频信号经过编解码过程后的音质，对用户有更好的使用体验。本申请的实现高采样率的音频编解码方法可根据实际的编解码器型号以及目标采样率进行实现高采样过程的合理化设计。另外，本申请的实现高采样率的音频编解码方法进而运用于包括lc3音频编解码器和sbc音频编解码器在内的多种编解码器。本申请的方法适用于蓝牙技术领域中的音频编解码过程，同样适用于其他涉及到音频编解码过程的技术领域中，提高音频的音质。

图3示出了本申请实现高采样率的音频编解码方法的一个应用实例。

如图3所示，输入pcm音频信号的带宽为32khz的音频信号，对该pcm音频信号的采样率为64khz。因为lc3音频编解码器的最大采样率为48khz，因此需要利用本申请的实现高采样率的音频编解码方法进行编解码。首先对输入pcm音频信号通过正交镜像分析滤波器进行分频处理，分别得到频带为20hz-16khz的低频带pcm音频信号和频带为16khz-32khz的高频带pcm音频信号。随后，在蓝牙发射端利用采样率为32khz的lc3音频编码器对频带为20hz-16khz的低频带pcm音频信号和频带为16khz-32khz的高频带pcm音频信号进行编码。编码完成后，在蓝牙接收端，利用采样率为32khz的lc3音频解码器对音频信号进行解码，解码完成后利用正交镜像合成滤波器对两个解码后的音频信号进行合成，最终输出最终的pcm音频信号。通过对输入pcm音频信号进行分频处理，利用lc3编解码器进行编解码过程，实现对输入pcm音频信号的采样率为两个lc3编解码器的采样率的和值，进而提高对音频信号的采样率，提升音质。如图3所示，正交镜像合成滤波器中的和其与正交镜像分析滤波器中的和满足如下关系：

图4示出了本申请实现高采样率的音频编解码方法的一个应用实例。

如图4所示，输入pcm音频信号的带宽为48khz的音频信号，对该pcm音频信号的采样率为96khz。因为lc3音频编解码器的最大采样率为48khz，无法满足采样率要求，因此需要利用本申请的实现高采样率的音频编解码方法进行编解码过程。首先对输入pcm音频信号通过正交镜像分析滤波器进行分频处理，分别得到频带为20hz-24khz的低频带pcm音频信号和频带为24khz-48khz的高频带pcm音频信号。再利用正交镜像分析滤波对频带为20hz-24khz的低频带pcm音频信号进行分频处理，得到具有20hz-12khz的频带1音频信号和12khz-24khz的频带2音频信号；利用正交镜像分析滤波对频带为24khz-48khz的高频带pcm音频信号进行分频处理，得到具有24khz-36khz的频带3音频信号和36khz-48khz的频带4音频信号。利用4个采样率为24khz的lc3音频编解码器分别对上述频带1、频带2、频带3以及频带4的音频信号进行编解码过程。最后两个正交镜像合成滤波器对频带1和频带2音频信号对应的解码结果进行合成，对频带3和频带4音频信号对应的解码结果进行合成。对合成的音频信号再通过一个正交镜像合成滤波器进行合成，得到最终的输出音频信号，具体过程如图4所示。

在本申请的一个实例中，通过本申请的实现高采样率的音频编解码方法，利用具有较低采样率的标准编解码器实现较高的采样率。利用正交镜像分析滤波器和正交镜像合成滤波器的配合设置可实现包括但不限于64khz、96khz、128khz以及192khz的较高采样率。例如，对于实现64khz的采样率，通过正交镜像分析滤波器的分频处理和标准编解码器配合可设计为32khz+32khz的组合，或者32khz+16khz+16khz的组合；对于实现128khz的采样率，可设计为32khz+32khz+32khz+32khz的组合。利用现有编解码器中较低的采样率，通过正交镜像分析滤波器对输入音频的分频处理，再对编解码器进行组合，进而实现编解码过程中的高采样率。

图5示出了本申请实现高采样率的音频编解码方法的应用效果实例。

如图5所示为本申请实现高采样率的音频编解码方法的应用图。其中，使用lc3音频编解码器在码率相同的情况下对测试音频进行编码，其中，图中上方曲线为应用本申请的主观差异等级变化曲线，下方曲线是按照标准编解码方法的主观差异等级变化曲线。如图5所示，本申请的主观差异得分明显高于标准lc3编码过程，表明使用本申请的方法的音质，明显优于标准lc3编解码器编解码流程。

图6示出了本申请实现高采样率的音频编解码系统的一个具体实施方式。

在该具体实施方式中，本申请的实现高采样率的音频编解码系统包括：分频模块，其对具有一定带宽的第一音频信号进行分频，得到至少两个第二音频信号，至少两个第二音频信号的频带的并集为一定带宽；编解码模块，其对至少两个第二音频信号进行标准编解码流程得到至少两个第三音频信号；以及合成模块，其对至少两个第三音频信号进行合成，得到第四音频信号。

在本申请的一个具体实施方式中，一种lc3音频编解码器编解码方法，其包括：分频步骤，其对具有一定带宽的第一音频信号进行分频，得到至少两个第二音频信号，至少两个第二音频信号的频带的并集为第一音频信号的带宽；编解码步骤，使用多个lc3音频编解码器按照预设的采样率分别对至少两个第二音频信号进行标准编解码流程得到至少两个第三音频信号；以及合成步骤，其对至少两个第三音频信号进行合成，得到第四音频信号。

在该具体实施方式中，lc3音频编解码器的最高采样率为48khz。为了提高lc3音频编解码器的采样率，提升编解码音频的音质，在本申请的lc3音频编解码器编解码方法中，通过对第一音频信号进行分频处理，得到至少两个第二音频信号，再利用多个lc3编解码器分别对第二音频信号进行编解码过程，最终对得到的编解码结果进行合并，得到第一音频信号的编解码结果。其中，编解码过程的采样率为多个lc3音频编解码器的采样率的和值，从而实现高采样率的编解码过程。

在本申请的一个实例中，lc3音频编解码器的最高采样率为48khz。如果实现96khz的高采样率，可以对第一音频信号进行分频为两个第二音频信号，再利用两个采样率分别为48khz的lc3音频编解码器分别对两个第二音频编码信号进行编解码过程，再对得到的编解码结果进行合并。从而实现以96khz的高采样率对该第一音频信号的编解码过程。在实际的编解码过程中，可根据实际的编解码采样率的需求选择适合的具有一定采样率的lc3音频编解码器进行组合，进而实现在音频编解码过程中的不同采样率需求。

在本申请的一个具体实施方式中，一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其中计算机指令被操作以执行任一实施例描述的实现高采样率的音频编解码方法。其中，该存储介质可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中或在两者的组合中。

软件模块可驻留在ram存储器、快闪存储器、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、cd-rom或此项技术中已知的任何其它形式的存储介质中。示范性存储介质耦合到处理器，使得处理器可从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。

处理器可以是中央处理单元(英文：centralprocessingunit，简称：cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：digitalsignalprocessor，简称：dsp)、专用集成电路(英文：applicationspecificintegratedcircuit，简称：asic)、现场可编程门阵列（英文：fieldprogrammablegatearray，简称：fpga）或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合等。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、结合dsp核心的一个或一个以上微处理器或任何其它此类配置。在替代方案中，存储介质可与处理器成一体式。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储介质可作为离散组件驻留在用户终端中。

在本申请所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

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