一种lc3音频编码器编码优化方法、系统、存储介质
阅读说明：本技术 一种lc3音频编码器编码优化方法、系统、存储介质 (LC3 audio encoder coding optimization method, system and storage medium ) 是由 *** 王尧 叶东翔 朱勇 于 2020-07-11 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种LC3音频编码器编码优化方法、系统、存储介质及设备,属于音频编码技术领域。该LC3音频编码器编码优化方法包括：对低音增强声道中的第一编码音频进行滤波处理,得到第二编码音频；对LC3音频编码器的编码码率进行降低调整；在LC3音频编码器中,根据调整后的编码码率对第二编码音频进行改进型编码,改进型编码包括：根据调整后的编码码率和/或第二编码音频的频带特性设定第一音频编码参数；根据第一音频编码参数在LC3音频编码器中对第二编码音频进行编码。本申请的应用能够有效降低LC3音频编码器的编码码率,降低编码过程的运算量,进而减少LC3音频编码器的功耗。(The application discloses a LC3 audio encoder encoding optimization method, a system, a storage medium and equipment, belonging to the technical field of audio encoding. The LC3 audio encoder coding optimization method comprises the following steps: filtering a first coded audio in a bass enhanced sound channel to obtain a second coded audio; performing reduction adjustment on the encoding code rate of the LC3 audio encoder; in the LC3 audio encoder, performing modified encoding on the second encoded audio according to the adjusted encoding rate, the modified encoding including: setting a first audio coding parameter according to the adjusted coding rate and/or the frequency band characteristic of the second coded audio; the second encoded audio is encoded in an LC3 audio encoder according to the first audio encoding parameters. The application of the application can effectively reduce the coding code rate of the LC3 audio encoder, reduce the operation amount in the coding process and further reduce the power consumption of the LC3 audio encoder.)
技术领域
本申请涉音频编码技术领域，特别是一种LC3音频编码器编码优化方法、系统、存储介质及设备。
背景技术
现有技术中，主流的蓝牙音频编码器包括：SBC音频编码器，其根据A2DP协议强制要求，使用最为广泛，所有的蓝牙音频设备支持，但音质一般；AAC-LC音频编码器，其音质较好且应用较为广泛，很多主流的手机都支持，但与SBC音频编码器相比，内存占用较大，且运算复杂度高，很多蓝牙设备都基于嵌入式平台，电池容量有限，处理器运算能力较差且内存有限；aptX系列音频编码器，其音质较好，但码率很高，aptX需要码率384kbps，而aptX-HD的码率为576kbps，且为高通独有的技术，较为封闭；LDAC音频编码器，其音质较好，但码率也很高，分别是330kbps，660kbps和990kbps，由于蓝牙设备所处的无线环境特别复杂，稳定支持如此高的码率有一定的困难，且为索尼独有的技术，也很封闭。
基于上述原因，蓝牙国际联盟Bluetooth Sig联合众多厂商推出了LC3音频编码器，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等优点，受到广大厂商的关注。由于LC3音频编码器推出的初衷是要满足低功耗蓝牙领域的音频应用，所以对功耗要求非常严格。
现有的音频编码通道包括普通音频通道以及低音增强声道，现有技术中，对普通音频通道以及低音增强声道中的音频均进行全频带编码的标准编码流程进行编码。然而，在低音增强声道中的编码音频，频带较窄，如果使用标准码率当作全频带编码，会浪费宝贵的带宽资源，同时增加音频编码器的运算量，产生不必要的功耗。另外LC3音频编码器的带宽检测模块最低只能检测4kHz的带宽，导致检测出的低音增强声道中的编码音频的带宽与实际不符，影响LC3音频编码中其他模块的正常工作，最终导致频谱泄露。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本申请提供了一种LC3音频编码器编码优化方法、系统、存储介质及设备。
在本申请的一个技术方案中，提供一种LC3音频编码器编码优化方法，其包括：对低音增强声道中的第一编码音频进行滤波处理，得到第二编码音频；对LC3音频编码器的编码码率进行降低调整；在LC3音频编码器中，根据调整后的编码码率对第二编码音频进行改进型编码，改进型编码包括：根据调整后的编码码率和/或第二编码音频的频带特性设定第一音频编码参数；根据第一音频编码参数在LC3音频编码器中对第二编码音频进行编码。
在本申请的另一技术方案中，提供一种LC3音频编码器编码优化系统，其包括：滤波模块，其对低音增强声道中的第一编码音频进行滤波处理，得到第二编码音频；码率调整模块，对LC3音频编码器的编码码率进行调整；以及改进型编码模块，其根据调整后的编码码率对第二编码音频进行改进型编码，改进型编码包括：根据调整后的编码码率和/或第二编码音频的频带特性设定第一音频编码参数；根据第一音频编码参数在LC3音频编码器中对第二编码音频进行编码。
在本申请的另一技术方案中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时可实现方案一中LC3音频编码器编码优化方法方法。
在本申请的另一技术方案中，提供一种设备，其包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行方案一中LC3音频编码器编码优化方法
本申请的有益效果是：本申请应用时，在编码过程中，能够有效降低音频编码的码率，缩减不必要的编码流程，降低音频编码过程中的运算量，加快编码速度，降低LC3音频编码器的功耗。
附图说明
图1是本申请LC3音频编码器编码优化方法的一个
具体实施方式
的流程示意图；
图2是本申请中LC3音频编码器改进型编码流程的一个具体实例的流程示意图；
图3是本申请LC3音频编码器编码优化方法的一个具体实例的流程示意图；
图4是本申请LC3音频编码器编码优化系统的一个具体实施方式的示意图。
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、权利要求书、说明书摘要及附图中的术语“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。
针对众多音频编码器的音质问题、运算复杂度以及技术独有的问题蓝牙国际联盟Bluetooth Sig联合众多厂商推出了LC3音频编码器，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等优点，受到广大厂商的关注。由于LC3音频编码器推出的初衷是要满足低功耗蓝牙领域的音频应用，所以对功耗要求非常严格。
现有的音频编码通道包括普通音频通道以及低音增强声道，现在有技术中，对普通音频通道以及低音增强声道中的音频均进行全频带编码的标准编码流程进行编码。然而，在低音增强声道中的编码音频，频带较窄，如果使用标准码率当作全频带编码，会浪费宝贵的带宽资源，同时增加音频编码器的运算量，产生不必要的功耗。另外LC3音频编码器的带宽检测模块最低只能检测4kHz的带宽，导致检测出的低音增强声道中的编码音频的带宽与实际不符，影响LC3音频编码中其他模块的正常工作，最终导致频谱泄露。
针对上述问题，本申请提供了一种LC3音频编码器编码优化方法、系统、存储介质及设备。
图1是本申请LC3音频编码器编码优化方法的一个具体实施方式的流程示意图，在该具体实施方式中，本申请的音频编码优化方法包括：步骤S01，对低音增强声道中的第一编码音频进行滤波处理，得到第二编码音频；步骤S102，对LC3音频编码器的编码码率进行降低调整；以及步骤S103，在LC3音频编码器中，根据调整后的编码码率对第二编码音频进行改进型编码，改进型编码包括：根据调整后的编码码率和/或第二编码音频的频带特性设定第一音频编码参数；根据第一音频编码参数在LC3音频编码器中对第二编码音频进行编码。
下面结合图1和具体实施例对本申请LC3音频编码器编码优化方法进行说明。
如图1所示的具体实施方式中，本申请的LC3音频编码器编码优化方法包括步骤S101：对低音增强声道中的第一编码音频进行滤波处理，得到第二编码音频。通过滤波处理，对第一编码音频中的杂质信号进行滤除，使得对编码音频进行编码时，提高编码的准确性，降低LC3音频编码器的功耗。
在本申请的一个具体实施例中，采用低通滤波的方式，对第一编码音频中大于第一截止频率的音频信号进行滤除。在该具体实施例中，通过设置第一截止频率，利用低通滤波器对低音增强声道中的第一编码音频进行低通滤波处理，得到第二编码音频。在该步骤中通过低通滤波处理将第一编码音频中的偏差音频信号或者杂质信号进行滤除，提高编码的准确性。
在本申请的一个实例中，声道的表述一般为6声道、5.1声道等。其中5.1声道中的“.1”声道表示低音增强声道。按照不同的音频标准规范，低音增强声道的频带范围有所不同，其中，按照Dolby AC-3标准，低音增强声道的频带范围为20Hz~120Hz；按照DTS标准，低音增强声道的频带范围为20Hz~80Hz。根据不同的低音增强声道音频标准，选择适当的截止频率对第一编码音频进行低通滤波处理。
在该实例中，当选用Dolby AC-3标准时，可选择截止频率为120Hz；当选用DTS标准时，可选择截止频率为80Hz。其中截止频率的具体数值可根据实际编码音频的相关参数或者其他的编码需求进行确定，对于截止频率的具体选择，本申请不做具体限制。
通过对第一编码音频进行滤波处理，将第一编码音频中的偏差音频信号或者杂质信号进行滤除，提高编码的准确性，同时减少第一编码音频中的音频信号数量，进而降低LC3音频编码器的功耗。
如图1所示的具体实施方式中，本申请LC3音频编码器编码优化方法包括步骤S102：对LC3音频编码器的编码码率进行降低调整。在低音增强声道中，音频编码信号的频带较窄，如果按照LC3音频编码器的全频带标准编码流程进行编码，会浪费编码资源，导致LC3音频编码器的功耗加大，并对编码音频的编码效果产生溢出等不好的影响。因此在低音增强声道中对编码音频进行编码时，需要根据编码音频的频带等特性对编码码率进行调整，从而节省LC3音频编码器的编码资源，降低LC3音频编码器的功耗。
在本申请的的一个具体实施例中，将LC3音频编码器的调整后的编码码率设置为不大于LC3音频编码器原始编码码率的一半，其中原始编码码率为LC3音频编码器对非低音增强声道中的编码音频进行编码时的编码码率。在对低音增强声道中的编码音频进行编码时，将LC3音频编码器的编码码率调整为LC3音频编码器原始编码码率的一半或以下，通过编码码率的降低，从而降低LC3音频编码器的功耗。
在该具体实施例中，低音增强声道中的第二编码音频与其他非低音增强声道中的编码音频存在比较大的差异。其中，低音增强声道中的第二编码音频的频带更窄。例如，在DTS标准下，低音增强声道中的编码音频的频带范围时20Hz-80Hz，其远远小于其他音频声道中的编码音频的频带。因此在LC3音频编码器对低音增强声道中的编码音频进行编码时，可以将编码码率进行降低调整。优选的，可将LC3音频编码器的编码码率调整为原始编码码率的一半或一半以下，例如当原始码率为125kbps，可将码率调整为62.5kpbs或者更低。关于码率调整的具体数值，可根据音频编码器的编码需求或者编码音频的相关特性进行确定。。
如图1所示的具体实施方式中，本申请的LC3音频编码器编码优化方法包括步骤S103：在LC3音频编码器中，根据调整后的编码码率对第二编码音频进行改进型编码，改进型编码包括：根据调整后的编码码率和/或第二编码音频的频带特性设定第一音频编码参数；根据第一音频编码参数在LC3音频编码器中对第二编码音频进行编码。
在该具体实施方式中，在对低音增强声道中的编码音频进行编码时，经过步骤S102之后，将LC3音频编码器的编码码率进行降低调整。优选的，将调整后的编码码率设置为LC3原始编码码率的一半或一半以下。其中，码率调整的依据如下：在LC3音频编码器的编码过程中，对于最小的带宽配置如4kHz，进行编码时推荐的码率为24kbps~28kbps。低音增强声道的带宽约为80~120Hz，为了确保低音增强声道的音质同时节省码率，推荐低音增强声道的码率为24kbps~64kbps，而对其他非低音增强声道中的音频进行编码时，编码码率大约为125kbps。因此在对低音增强声道中的编码音频进行编码时，将调整后的编码码率设置为LC3原始编码码率的一半或一半以下，另外该编码码率的配置也可以将量化噪声最大限度的降低。
然后在LC3音频编码器中对第二编码音频进行改进型编码。其低音增强声道中的编码音频与其他非低音增强声道中的编码音频有着明显差异，例如低音增强声道中的编码音频频带更窄。根据降低调整后的LC3音频编码器的编码码率和/或低音增强声道中的编码音频的特性对LC3音频编码器中的第一音频编码参数进行设置，随后根据设置的第一音频编码参数对LC3音频编码器中的编码模块的编码状态进行调整，进而对低音增强声道中的第二编码音频进行编码。
在本申请的一个具体实施例中，第一音频编码参数包括：attack检测参数，其中attack检测参数为每一帧编码音频的attack标志，其根据第二编码音频的采样率和调整后的编码码率将attack检测参数设置为0，使得在改进型编码过程中跳过attack检测模块的执行过程；带宽参数，其表示每一帧编码音频的带宽特性，根据第二编码音频的频带特性将带宽参数设置为0，使得在改进型编码过程中跳过带宽检测模块的执行过程。
在该具体实施例中，LC3音频编码器包括attack检测模块，其中在attack检测模块中，进行attack检测的条件有两个。其中第一个条件为，当编码音频的采样率
在该具体实施例中，LC3音频编码器包括带宽检测模块。其中，带宽检测模块用于检测编码音频的带宽，其检测的带宽最小值为4KHz。在LC3音频编码器对低音增强声道中的编码音频进行编码时，低音增强声道中的编码音频具有很窄的频带范围。例如，在DolbyAC-3标准下，低音增强声道中的编码音频的频带范围是20Hz-120Hz；在DTS标准下，低音增强声道中的编码音频的频带范围是20Hz-80Hz。因此，低音增强声道中的编码音频的频带范围远远小于带宽检测模块所能检测到的带宽的最小值4KHz，因此在进行LC3音频编码器的改进型编码过程中，通过将带宽参数设置为0，从而跳过带宽检测模块的带宽检测过程，从而降低LC3音频编码器的运算量，进而降低LC3音频编码器的功耗。
在LC3音频编码器对低音增强声道中的编码音频进行改进型编码时，根据低音增强声道中的编码音频的频带特性和/或LC3音频编码器降低调整后的编码码率设置相应的第一音频编码参数，进而对LC3音频编码过程进行调整，跳过不必要的模块或流程，降低LC3音频编码器的运算量，进而降低LC3音频编码器的功耗。
在本申请的一个具体实施例中，LC3音频编码器的改进型编码还包括：根据低音增强声道的特性，设定第二音频编码参数。其中，第二音频编码参数包括：输出标志参数，其为LC3音频编码器中长期后置滤波器模块的输出标志参数，将输出标志参数设置为0，使得在改进型编码过程中跳过长期后置滤波器模块的执行过程；反射系数，其为LC3音频编码器中时域噪声整形模块的反射系数，将反射系数设置为0，使得在改进型编码过程中跳过时域噪声整形模块的执行过程；以及其他参数，其他参数包括LC3音频编码器中噪声估计模块的设定参数，其中，将噪声估计模块的设定参数设置为7，使得在改进型编码过程中跳过噪声估计模块的执行过程。
在该具体实施例中，低音增强声道在整个音频声道的作用时将音频进行多声道优化增强处理，使得用户体验“身临其境”的声音效果，因此在对低音增强声道中的编码音频进行编码时，可将LC3音频编码器中长期后置滤波器模块的输出标志参数设置为0，对低音增强声道中的编码音频便不再进行重采样模块以及长期后置滤波器模块的相应的工作流程；将LC3音频编码器中时域噪声整形模块的反射系数设置为0，使得低音增强声道中的编码音频不再进行时域噪声整形模块的相应的工作流程，同时避免了在对低音增强声道中的编码音频进行编码时，产生频谱泄露，对最终的编码结果产生不好的影响。另外，第二音频编码参数还包括其他参数。其中其他参数包括LC3音频编码器中噪声估计模块的噪声模块参数，通过将噪声估计模块的噪声模块参数设置为7，可以避免在LC3音频编码器对低音增强声道的编码音频进行编码时的噪声填充。
在LC3音频编码器对低音增强声道中的编码音频进行改进型编码时，对第二音频编码参数进行设置，进而对LC3音频编码过程进行调整，跳过不必要的模块或流程，降低LC3音频编码器的运算量，进而降低LC3音频编码器的功耗。
在本申请的一个具体实施例中，本申请的音频编码优化方法在步骤S101、步骤S102、步骤S103之前还包括：判断音频声道中是否存在低音增强声道，当不存在低音增强声道时，对编码音频进行LC3音频编码器标准编码，当存在低音增强声道时，使用LC3音频编码器编码优化方法对编码音频音进行编码，其中LC3音频编码器标准编码为LC3音频编码器对编码音频进行的常规编码。其中低音增强声道包括但不限于5.1声道或2.1声道等，只要属于低音增强声道，均可执行本申请的相关方法。
图2是本申请中LC3音频编码器改进型编码的一个具体实例的流程示意图。如图2所示，在LC3音频编码器中，改进型编码流程由低延迟改进型离散余弦变换步骤、变换域噪声整形步骤、量化步骤、算术编码和残差编码步骤以及码流封装步骤组成。相比较与图2中的LC3音频编码器的标准编码流程，LC3音频编码器改进型编码流程省略了Attack检测、带宽检测、长期后置滤波器模块、重采样模块、噪声估计模块以及时域噪声整形模块的工作流程。通过跳过不必要的模块或流程，降低LC3音频编码器的运算量，进而降低LC3音频编码器的功耗。
LC3音频编码器对低音增强声道中的编码音频进行改进型编码时，对不必要的编码流程进行省略，从而降低在LC3音频编码过程中LC3音频编码器的功耗，延长LC3音频编码器的使用时间。对低音增强声道中的编码音频，通过对编码码率的更新，使得使用适当的码率对音频进行编码，避免了编码过程中码率的浪费，另外通过改进型的编码流程对编码音频进行编码，减少LC3音频编码器中不必要的编码过程，从而降低运算量，降低音频编码器的功耗。
图3示出了本申请LC3音频编码器编码优化方法的一个具体实例。如图3所示，本申请的LC3音频编码器编码优化方法在执行时，首先判断是否存在低音增强声道，当不存在低音增强声道时，使用标准型LC3音频编码器的编码流程进行编码，具体的编码流程如图2中的左侧附图所示的LC3音频编码器的标准编码流程。当存在低音增强声道时，首先对进行编码的音频信号进行低通滤波处理。其次，对编码码率进行调整，因为低音增强声道的特殊性，在对低音增强声道中的音频进行编码时，编码码率可以调整为LC3音频编码器的原始编码码率的一半或者一半以下。通过码率的降低调整，从而降低LC3音频编码器的编码功耗，延长LC3音频编码器的使用时间。最后，将低音增强声道中的编码音频使用调整后的编码码率进行改进型LC3音频编码器的编码流程。其中，具体的改进型LC3音频编码器的编码流程如图2中的右侧附图所示。
通过本申请LC3音频编码器编码优化方法的使用，使得在低音增强声道中的的编码音频采用合适的编码码率进行编码，避免不必要的码率浪费，降低LC3音频编码器的功耗；对低音增强声道中的编码音频使用改进型LC3音频编码器的编码流程进行编码，减少不必要的编码流程，降低LC3音频编码器的编码负载，降低LC3音频编码器的功耗，延长LC3音频编码器的使用时间。
图4示出了本申请LC3音频编码器编码优化系统的一个具体实施方式。如图4所示，该LC3音频编码器编码优化系统包括：
滤波模块，其对低音增强声道中的第一编码音频进行滤波处理，得到第二编码音频；码率调整模块，对LC3音频编码器的编码码率进行调整；以及改进型编码模块，其根据调整后的编码码率对第二编码音频进行改进型编码，改进型编码包括：根据调整后的编码码率和/或第二编码音频的频带特性设定第一音频编码参数；根据第一音频编码参数在LC3音频编码器中对第二编码音频进行编码。
在本申请的一个具体实施例中，本申请的LC3音频编码器编码优化系统还包括声道检测模块，其判断音频声道中是否存在低音增强声道，当不存在低音增强声道时，对编码音频进行LC3音频编码器标准编码，当存在低音增强声道时，使用LC3音频编码器编码优化方法对编码音频音进行编码，LC3音频编码器标准编码为LC3音频编码器对编码音频进行的常规编码。
在本申请的一个具体实施例中，在滤波模块中，对第一编码音频中大于第一截止频率的音频信号进行滤除。通过滤波模块，对第一编码音频中的杂质信号进行滤除，使得对第一编码音频进行编码时，提高编码的准确性，降低LC3音频编码器的功耗。
在本申请的一个具体实施例中，在码率调整模块中，根据第二编码音频的频带特性，调整LC3音频编码器的编码字节数，根据调整的编码字节数对LC3音频编码器的编码码率进行更新。
通过对编码速率的更新，对低音增强声道中的编码音频，使用适当的码率进行编码，避免了LC3音频编码器编码过程中码率的浪费；另外通过LC3音频编码器的改进型编码流程对编码音频进行编码，减少音频编码器中不必要的编码过程，降低音频编码器的运算量，降低功耗。
在本申请的一个具体实施例中，该实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当用户设备的至少一个处理器执行该计算机执行指令时，用户设备执行上述各种可能的方法。
其中，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。
本领域技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请的一个具体实施例中，该实施例还提供一种设备，其包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述各种可能的方法。
以上所述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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