This paper introduces a novel neural audio codec targeting high waveform sampling rates and low bitrates named APCodec, which seamlessly integrates the strengths of parametric codecs and waveform codecs. The APCodec revolutionizes the process of audio encoding and decoding by concurrently handling the amplitude and phase spectra as audio parametric characteristics like parametric codecs. It is composed of an encoder and a decoder with the modified ConvNeXt v2 network as the backbone, connected by a quantizer based on the residual vector quantization (RVQ) mechanism. The encoder compresses the audio amplitude and phase spectra in parallel, amalgamating them into a continuous latent code at a reduced temporal resolution. This code is subsequently quantized by the quantizer. Ultimately, the decoder reconstructs the audio amplitude and phase spectra in parallel, and the decoded waveform is obtained by inverse short-time Fourier transform. To ensure the fidelity of decoded audio like waveform codecs, spectral-level loss, quantization loss, and generative adversarial network (GAN) based loss are collectively employed for training the APCodec. To support low-latency streamable inference, we employ feed-forward layers and causal convolutional layers in APCodec, incorporating a knowledge distillation training strategy to enhance the quality of decoded audio. Experimental results confirm that our proposed APCodec can encode 48 kHz audio at bitrate of just 6 kbps, with no significant degradation in the quality of the decoded audio. At the same bitrate, our proposed APCodec also demonstrates superior decoded audio quality and faster generation speed compared to well-known codecs, such as SoundStream, Encodec, HiFi-Codec and AudioDec.


翻译:本文提出一种名为APCodec的新型神经音频编解码器,旨在实现高波形采样率与低比特率的协同优化。该编解码器创新性地融合了参数化编解码器与波形编解码器的优势,通过并行处理幅度谱与相位谱这两种音频参数特征,彻底革新了音频编解码流程。其架构由基于改进型ConvNeXt v2网络的编码器与解码器构成,两者通过残差向量量化(RVQ)机制实现连接。编码器并行压缩音频幅度谱与相位谱,将其融合为具有降时域分辨率的连续隐式编码,该编码随后由量化器完成量化操作。解码器最终并行重构音频幅度谱与相位谱,并通过短时傅里叶逆变换获得解码波形。为确保解码音频的保真度(如波形编解码器所实现的性能),本文采用频谱级损失、量化损失及基于生成对抗网络(GAN)的损失对APCodec进行联合训练。为支持低延迟流式推理,模型引入前馈层与因果卷积层,并结合知识蒸馏训练策略提升解码音频质量。实验结果表明,所提出的APCodec能在仅6 kbps的比特率下编码48 kHz音频,且解码音频质量无显著下降。在同等比特率条件下,与SoundStream、Encodec、HiFi-Codec及AudioDec等知名编解码器相比,APCodec展现更优的解码音频质量与更快的生成速度。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
49+阅读 · 2020年12月16日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
5+阅读 · 今天13:50
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 今天13:33
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员