專利名稱：編碼裝置和譯碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在無(wú)線通信裝置等上，用于對(duì)語(yǔ)音信號(hào)、音頻信號(hào)等進(jìn)行編碼的編碼裝置以及用于對(duì)該編碼信號(hào)進(jìn)行譯碼的譯碼裝置。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，從有效地使用無(wú)線電波等的傳輸路徑容量(信道容量)和記錄介質(zhì)的觀點(diǎn)上看，將語(yǔ)音信號(hào)、音頻信號(hào)等壓縮成低比特率信號(hào)的編碼技術(shù)是特別重要的。
用于對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行編碼的語(yǔ)音編碼方案的示例包括由ITU-T(國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部)標(biāo)準(zhǔn)化的G726、G729等方案。這些方案使用窄帶信號(hào)(300Hz～3.4kHz)為編碼目標(biāo)并且能夠以8kbit/s～32kbit/s的比特率進(jìn)行高品質(zhì)的編碼。但是，這樣的窄帶信號(hào)是這樣的狹窄以致頻帶最大為3.4kHz，其品質(zhì)給聽(tīng)眾以聲音悶聲悶氣不清楚的印象，并且導(dǎo)致缺少真實(shí)感的問(wèn)題。
另外，還有使用寬帶信號(hào)(50Hz～7kHz)為編碼目標(biāo)的語(yǔ)音編碼方案。這個(gè)的典型示例為ITU-T的G722、G722.1和3GPP(第三代合作項(xiàng)目)的AMR-WB等。這些方案能夠以6.6kbit/s～64kbit/s的比特率執(zhí)行寬帶語(yǔ)音信號(hào)的編碼。但是，當(dāng)要被編碼的信號(hào)為語(yǔ)音時(shí)，雖然寬帶信號(hào)具有較高的品質(zhì)，但是當(dāng)以音頻信號(hào)為目標(biāo)或者要求具有真實(shí)感的較高品質(zhì)的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，這仍然是不夠的。
另一方面，當(dāng)信號(hào)的最高頻率通常在10～15kHz的量級(jí)時(shí)，就有可能獲得相當(dāng)于FM無(wú)線電的真實(shí)感，當(dāng)最高頻率高達(dá)20kHz的量級(jí)時(shí)，就有可能獲得可與CD(緊湊盤)相媲美的品質(zhì)。對(duì)于這樣的信號(hào)，由MPEG(M移動(dòng)圖像專家組)標(biāo)準(zhǔn)化的層III方案及AAC方案表示的音頻編碼是恰當(dāng)?shù)摹５?，這些音頻編碼方案具有寬的信號(hào)頻帶要被編碼，其導(dǎo)致被編碼的信號(hào)的比特率增大的問(wèn)題。
傳統(tǒng)的編碼技術(shù)的示例包括以低比特率對(duì)寬頻帶的信號(hào)進(jìn)行編碼的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。根據(jù)這種技術(shù)，將輸入信號(hào)分成低頻率域的信號(hào)和高頻率域的信號(hào)，用低頻率域的信號(hào)的頻譜代替高頻率域的信號(hào)的頻譜，并且對(duì)其進(jìn)行編碼，由此降低整個(gè)比特率。
圖1A～圖1D示出了用低頻率域的頻譜替換高頻率域的頻譜的上述處理的概述。雖然該處理最初用于結(jié)合編碼處理執(zhí)行，但是為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，將描述其中在原有信號(hào)上執(zhí)行上述處理的情況作為示例。
圖1A示出了頻帶被限制為0≤k＜FH上的原有信號(hào)的頻譜，圖1B示出了限制為0≤k＜FL上的信號(hào)的頻譜(其中，F(xiàn)L＜FH)，圖1C示出了使用上述技術(shù)、用低頻率域(低頻帶)的頻譜來(lái)替換高頻率域(高頻帶)的頻譜而獲得的頻譜，以及圖1D示出了通過(guò)依據(jù)有關(guān)該替換了的頻譜的頻譜包絡(luò)信息、銳化該替換頻譜而獲得的頻譜。在這些圖上，橫軸表示頻率，而縱軸表示頻譜強(qiáng)度。
在這種技術(shù)中，使用頻帶為0≤k＜FL的低頻頻譜(圖1B)表示頻帶為0≤k＜FH的原有信號(hào)的頻譜(圖1A)。更具體地說(shuō)，高頻頻譜(FL≤k＜FH)由低頻頻譜(0≤k＜FL)替換。作為該處理的結(jié)果，獲得了圖1C所示的頻譜。另外，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，以具有FL＝FH/2的關(guān)系的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。根據(jù)有關(guān)原有信號(hào)的頻譜包絡(luò)的信息、調(diào)整在圖1C的頻譜的高頻率域中的頻譜的幅值，獲得如圖1D所示的頻譜。這個(gè)頻譜是通過(guò)估計(jì)原有信號(hào)而獲得的頻譜。
專利文獻(xiàn)1國(guó)際專利申請(qǐng)2001-521648號(hào)的國(guó)家公開(kāi)(第15頁(yè)，圖1，圖2)。

發(fā)明內(nèi)容
一般來(lái)說(shuō)，眾所周知，諸如語(yǔ)音信號(hào)和音頻信號(hào)之類的頻譜具有其中每次在某個(gè)頻率的整數(shù)倍[每個(gè)預(yù)定的音調(diào)(pitch)]上出現(xiàn)頻譜峰值的諧波結(jié)構(gòu)。該諧波結(jié)構(gòu)是保持語(yǔ)音信號(hào)、音頻信號(hào)等的品質(zhì)的重要信息，而且如果諧波結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了擾動(dòng)，則聽(tīng)眾就會(huì)感覺(jué)到品質(zhì)的惡化。
圖2A和圖2B是用于說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題的圖示。
圖2A是通過(guò)分析音頻信號(hào)的頻譜而獲得的頻譜。如該圖所示，原有信號(hào)具有在頻率軸上具有間隔T的諧波結(jié)構(gòu)。另一方面，圖2B示出了按照上述技術(shù)計(jì)算原有信號(hào)的頻譜的結(jié)果而獲得的頻譜。當(dāng)比較這兩個(gè)頻譜時(shí)，從圖2B所示的頻譜中看出，在替換源的低頻頻譜S1和替換目的地的高頻頻譜S2中保持了諧波結(jié)構(gòu)，而在低頻頻譜S1和高頻頻譜S2之間的連接域(頻譜S3)中的諧波結(jié)構(gòu)被破壞了。
當(dāng)將這個(gè)計(jì)算的頻譜轉(zhuǎn)換成時(shí)間信號(hào)并且收聽(tīng)該信號(hào)時(shí)，存在有由于這樣的諧波結(jié)構(gòu)擾動(dòng)而使聽(tīng)眾們感覺(jué)到品質(zhì)惡化的問(wèn)題，這個(gè)諧波結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)起因于沒(méi)有考慮諧波結(jié)構(gòu)的形狀而執(zhí)行替換的事實(shí)。
本發(fā)明的目的是在于提供一種能夠以低比特率高品質(zhì)地對(duì)頻譜進(jìn)行編碼而沒(méi)有在該頻譜的諧波結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生擾動(dòng)的編碼裝置及能夠?qū)@種編碼的信號(hào)進(jìn)行譯碼的譯碼裝置。
本發(fā)明的編碼裝置采用這樣的結(jié)構(gòu)，其包括獲取部分，其獲取已被分成低頻帶和高頻帶兩個(gè)頻帶的頻譜；計(jì)算部分，其基于頻譜的諧波結(jié)構(gòu)、計(jì)算指示在所獲取的低頻帶頻譜與所獲取的高頻帶頻譜之間的相似度的參數(shù)；以及編碼部分，其對(duì)所計(jì)算的指示相似度的參數(shù)而不是所獲取的高頻帶頻譜進(jìn)行編碼。
本發(fā)明的譯碼裝置采用這樣的結(jié)構(gòu)，其包括頻譜獲取部分，其從已被分成低頻帶和高頻帶兩個(gè)頻帶的頻譜中獲取低頻帶的頻譜；參數(shù)獲取部分，其獲取指示低頻帶的頻譜與高頻帶的頻譜之間的相似度的參數(shù)；以及譯碼單元，其使用所獲取的低頻帶頻譜以及參數(shù)、對(duì)低頻帶及高頻帶的頻譜進(jìn)行譯碼。
本發(fā)明的編碼方法包括獲取步驟，獲取被分成低頻帶與高頻帶兩個(gè)頻帶的頻譜；計(jì)算步驟，基于頻譜的諧波結(jié)構(gòu)計(jì)算指示在所獲取的低頻帶頻譜與所獲取的高頻帶頻譜之間的相似度的參數(shù)，以及編碼步驟，對(duì)所計(jì)算的指示相似度的參數(shù)，而不是對(duì)所獲取的高頻帶頻譜進(jìn)行編碼。
本發(fā)明的譯碼方法包括頻譜獲取步驟，從被分成低頻帶與高頻帶兩個(gè)頻帶的頻譜中獲取低頻帶的頻譜；參數(shù)獲取步驟，獲取指示在低頻帶頻譜與高頻帶頻譜之間的相似度的參數(shù)；以及譯碼步驟，使用所獲取的低頻帶頻譜及參數(shù)、對(duì)低頻帶及高頻帶的頻譜進(jìn)行譯碼。
本發(fā)明能夠以低比特率高品質(zhì)地執(zhí)行頻譜的編碼而沒(méi)有對(duì)該頻譜的諧波結(jié)構(gòu)有任何的破壞。另外，本發(fā)明還能夠在對(duì)該編碼的信號(hào)進(jìn)行譯碼時(shí)提高音質(zhì)。


圖1為說(shuō)明用低頻率域的頻譜替換高頻率域的頻譜的傳統(tǒng)處理的概要的圖示；圖2是用于說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題的圖示；圖3是示出依據(jù)實(shí)施方式1的無(wú)線發(fā)送裝置的主要結(jié)構(gòu)的框圖；圖4是示出依據(jù)實(shí)施方式1的編碼裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖；圖5是示出依據(jù)實(shí)施方式1的頻譜編碼部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖；圖6是說(shuō)明依據(jù)實(shí)施方式1的濾波部分的濾波處理的概要的圖示；圖7是說(shuō)明第2頻譜的估計(jì)值的頻譜如何隨著音調(diào)(pitch)系數(shù)T的變化而改變的圖示；圖8是說(shuō)明第2頻譜的估計(jì)值的頻譜如何隨著音調(diào)系數(shù)T的變化而改變的圖示；圖9是示出依據(jù)實(shí)施方式1、由濾波部分、搜索部分、音調(diào)系數(shù)設(shè)置部分執(zhí)行的處理的一系列算法的示例的流程圖；圖10是示出依據(jù)實(shí)施方式1的無(wú)線電接收裝置的主要結(jié)構(gòu)的框圖；圖11是示出依據(jù)實(shí)施方式1的譯碼裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖；圖12是示出依據(jù)實(shí)施方式1的頻譜譯碼部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖；圖13是說(shuō)明依據(jù)實(shí)施方式1、由濾波部分生成的已譯碼頻譜的圖示；圖14A是示出當(dāng)依據(jù)實(shí)施方式1的編碼裝置應(yīng)用于有線通信系統(tǒng)時(shí)、在發(fā)送端的主要結(jié)構(gòu)的框圖；圖14B是示出當(dāng)依據(jù)實(shí)施方式1的譯碼裝置應(yīng)用于有線通信系統(tǒng)時(shí)、在接收端的主要結(jié)構(gòu)的框圖；圖15是示出依據(jù)實(shí)施方式2的頻譜編碼部分的主要結(jié)構(gòu)的框圖；圖16是說(shuō)明依據(jù)實(shí)施方式2、使用濾波器進(jìn)行濾波的概述的圖示；圖17是示出依據(jù)實(shí)施方式3的頻譜編碼部分的主要結(jié)構(gòu)的框圖；圖18是示出依據(jù)實(shí)施方式4的頻譜譯碼部分的主要結(jié)構(gòu)的框圖；以及圖19是示出依據(jù)實(shí)施方式5的頻譜譯碼部分的主要結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明者著眼于如語(yǔ)音信號(hào)、音頻信號(hào)等(下面統(tǒng)稱為音響信號(hào))的特性，也就是說(shuō)，音響信號(hào)在頻率軸方向形成諧波結(jié)構(gòu)的特性的事實(shí)，發(fā)現(xiàn)了使用全頻帶的頻譜中的一些頻帶的頻譜執(zhí)行剩余頻帶的頻譜的編碼的可能性，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
也就是說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是，例如，當(dāng)在對(duì)已被分成高頻率域與低頻率域兩個(gè)頻帶的信號(hào)頻譜進(jìn)行編碼時(shí)，為高頻率域頻譜確定在高頻率域與低頻率域的頻譜之間的相似度，并對(duì)指示這個(gè)相似度的參數(shù)執(zhí)行編碼。
下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(實(shí)施方式1)圖3是示出了當(dāng)依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1的無(wú)線編碼裝置安裝在無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)送端時(shí)，無(wú)線發(fā)送裝置130的主要結(jié)構(gòu)的框圖。
這個(gè)無(wú)線發(fā)送裝置130包括編碼裝置120、輸入裝置131、A/D轉(zhuǎn)換裝置132、RF調(diào)制裝置133和天線134。
輸入裝置131將人耳朵聽(tīng)得見(jiàn)的聲波W11轉(zhuǎn)換成作為電信號(hào)的模擬信號(hào)，并向A/D變換裝置132輸出該信號(hào)。A/D變換裝置132將這個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并向編碼裝置120輸出該信號(hào)。編碼裝置120對(duì)所輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，生成編碼的信號(hào)并向RF調(diào)制裝置133輸出該編碼的信號(hào)。RF調(diào)制裝置133調(diào)制該編碼的信號(hào)，生成調(diào)制的編碼信號(hào)并向天線134輸出該調(diào)制的編碼信號(hào)。天線134將該調(diào)制的編碼信號(hào)作為無(wú)線電波W12發(fā)送。
圖4是示出上述編碼裝置120的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。在此，以其中執(zhí)行分層編碼(可擴(kuò)展性編碼)的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。
編碼裝置120包括輸入端121、下采樣部分122、第1層編碼部分123、第1層譯碼部分124、上采樣部分125、延遲部分126、頻譜編碼部分100、多路復(fù)用部分127和輸出端128。
具有有效頻帶為0≤k＜FH的信號(hào)從A/D轉(zhuǎn)換裝置132輸入到輸入端121。下采樣部分122向經(jīng)由輸入端121輸入的信號(hào)應(yīng)用下采樣，生成具有低采樣率的信號(hào)并輸出該信號(hào)。第1層編碼部123對(duì)這個(gè)下采樣的信號(hào)進(jìn)行編碼，并向多路復(fù)用部分(多路調(diào)制器)127輸出所獲得的編碼，同時(shí)也向第1層譯碼部分124輸出所獲得的編碼。第1層譯碼部分124基于該編碼生成第1層的譯碼信號(hào)。上采樣部125提高第1層編碼部分123的譯碼信號(hào)的采樣速率。
另一方面，延遲部分126，向經(jīng)由輸入端121輸入的信號(hào)提供規(guī)定長(zhǎng)度的延遲。假定這個(gè)延遲的長(zhǎng)短與當(dāng)信號(hào)通過(guò)下采樣部分122、第1層編碼部分123、第1層譯碼部分124及上采樣部分125時(shí)產(chǎn)生的時(shí)間延遲具有相同的值。頻譜編碼部分100使用從上采樣部分125輸出的信號(hào)作為第一信號(hào)以及從延遲部分126輸出的信號(hào)作為第二信號(hào)進(jìn)行頻譜編碼，并且向多路復(fù)用部分127輸出生成的編碼。多路復(fù)用部分127將從第1層編碼部分123獲得的編碼與從頻譜編碼部分100獲得的編碼進(jìn)行多路復(fù)用，并且經(jīng)由輸出端128輸出該多路復(fù)用的參數(shù)作為輸出編碼。將這個(gè)輸出的編碼給予RF調(diào)制裝置133。
圖5是示出上述頻譜編碼部分100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
頻譜編碼部分100包括輸入端102、103，頻率域轉(zhuǎn)換部分104、105，內(nèi)部狀態(tài)設(shè)置部分106、濾波部分107、搜索部分108、音調(diào)系數(shù)設(shè)置部分109、濾波器系數(shù)計(jì)算部分110、及輸出端111。
第一信號(hào)從上采樣部分125輸入到輸入端102。這個(gè)第一信號(hào)是由第1層譯碼部分124使用由第1層編碼部分123編碼的編碼參數(shù)進(jìn)行譯碼的信號(hào)，并且具有0≤k＜FL的有效頻帶。另外，有效頻帶為0≤k＜FH(FL＜FH)的第二信號(hào)從延遲部分126輸入到輸入端103。
頻率域轉(zhuǎn)換部分104在從輸入端102輸入的第一信號(hào)上執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換，以計(jì)算第一頻譜S1(k)。另外，頻率域轉(zhuǎn)換部分105在從輸入端103輸入的第二信號(hào)上執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換，以計(jì)算第二頻譜S2(k)。此處，頻率轉(zhuǎn)換方法應(yīng)用離散傅里葉變換(DFT)、離散余弦變換(DCT)、修改的離散余弦變換(MDCT)等。
內(nèi)部狀態(tài)設(shè)置部分106使用有效頻帶為0≤k＜FL的第一頻譜S1(k)設(shè)置在濾波部分107中使用的濾波器的內(nèi)部狀態(tài)。后面將再次進(jìn)行說(shuō)明該設(shè)置。
音調(diào)系數(shù)設(shè)置部分109在預(yù)定音調(diào)系數(shù)T的搜索范圍Tmin到Tmax內(nèi)一點(diǎn)一點(diǎn)改變?cè)撓禂?shù)的同時(shí)，向?yàn)V波部分107逐個(gè)輸出該音調(diào)系數(shù)T。
濾波部分107基于由內(nèi)部狀態(tài)設(shè)置部分106設(shè)置的濾波器的內(nèi)部狀態(tài)以及從音調(diào)系數(shù)設(shè)置部分109輸出的音調(diào)系數(shù)T、執(zhí)行第二頻譜的濾波，并且計(jì)算第二頻譜的估計(jì)值S’2(k)。將在后面描述這個(gè)濾波處理的詳細(xì)情況。
搜索部分108計(jì)算相似度，其是指示在從頻率域轉(zhuǎn)換部分105輸出的第二頻譜S2(k)和從濾波部分107輸出的第二頻譜的估計(jì)值S’2(k)之間的類似性的參數(shù)。后面將詳細(xì)描述這個(gè)相似度。每次從音調(diào)系數(shù)設(shè)置部分109給出音調(diào)系數(shù)T時(shí)執(zhí)行這個(gè)相似度的計(jì)算處理，而且將使所計(jì)算的相似度變?yōu)樽畲蟮囊粽{(diào)系數(shù)T’(Tmin到Tmax的范圍)給予濾波器系數(shù)計(jì)算部分110。
濾波器系數(shù)計(jì)算部分110使用從搜索部分108提供的音調(diào)系數(shù)T’計(jì)算濾波器系數(shù)βi，并經(jīng)由輸出端111輸出該濾波器系數(shù)。此時(shí)，同時(shí)也經(jīng)由輸出端111輸出音調(diào)系數(shù)T’。
接下來(lái)，將在下面使用數(shù)學(xué)表達(dá)式詳細(xì)地描述頻譜編碼部100的主要部分的具體操作。
圖6說(shuō)明了濾波部分107的濾波處理的概述。
在此，為了方便假定將全頻帶(0≤k＜FH)的頻譜稱為“S(k)”，并且將使用由下面的等式所表示的濾波器函數(shù)。
P(z)=11-Σi=-MMβiz-T+i]]>…(等式1)在這個(gè)等式中，z表示z轉(zhuǎn)換變量，T表示從音調(diào)系數(shù)設(shè)置部分109給出的系數(shù)，并且假定M＝1。
如該圖所示，作為濾波器的內(nèi)部狀態(tài)，將第一頻譜S1(k)存儲(chǔ)在S(k)的0≤k＜FL頻帶中。另一方面，將根據(jù)以下的過(guò)程而獲得的第二頻譜的估計(jì)值S’2(k)存儲(chǔ)在S(k)的FL≤k＜FH頻帶中。
在整個(gè)濾波處理中，在S’2(k)中替換由以下的等式(2)所表示的頻譜。通過(guò)將所有的頻譜βi·S(k-T-i)相加起來(lái)而獲得該替換的頻譜，其中通過(guò)將以具有比k低T的頻率的頻譜S(k-T)為中心、僅相隔i的鄰近頻譜S(k-T-i)乘以預(yù)定的加權(quán)系數(shù)βi而獲得βi·S(k-T-i)。
S′2(k)=Σi=11βi·S(k-T-i)]]>…(等式2)此時(shí)，假定提供給這個(gè)濾波器的輸入信號(hào)為零。即，(等式2)表示(等式1)的零輸入。通過(guò)在FL≤k＜FH的范圍內(nèi)以頻率的遞增次序(k＝FL)改變k的同時(shí)執(zhí)行上述計(jì)算，計(jì)算出在FL≤k＜FH中的第二頻譜的估計(jì)值S’2(k)。
每次從音調(diào)系數(shù)設(shè)置部分109中給出音調(diào)系數(shù)T時(shí)，通過(guò)每次都將S(k)清零、在FL≤k＜FH的范圍內(nèi)執(zhí)行上述的濾波處理。即，每次音調(diào)系數(shù)T改變時(shí)就計(jì)算S(k)，并將其輸出到搜索部分108。
接著，將描述由搜索部分108執(zhí)行的相似度的計(jì)算處理以及最優(yōu)音調(diào)系數(shù)T的導(dǎo)出處理。
首先，存在有各種相似度的定義。此處，將以其中假定濾波器系數(shù)β-1和β1為0、使用由基于最小方差方法的以下等式所定義的相似度的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。
E=Σk=FLFH-1S2(k)2-(Σk=FLFH-1S2(k)·S′2(k))2Σk=FLFH-1S′2(k)2]]>…(等式3)在使用了這個(gè)相似度的情況下，在計(jì)算出最優(yōu)音調(diào)系數(shù)T之后確定濾波器系數(shù)βi。這里，E表示S2(k)與S’2(k)之間的方差。在這個(gè)等式中，右邊的第1項(xiàng)變?yōu)榕c音調(diào)系數(shù)T無(wú)關(guān)的固定值，并因此搜索用于生成使右邊第2項(xiàng)變?yōu)樽畲蟮腟’2(k)的音調(diào)系數(shù)T。這個(gè)等式的右邊第2項(xiàng)被稱為“相似度”。
圖7A～圖7E是說(shuō)明了第二頻譜的估計(jì)值S’2(k)的頻譜如何隨著音調(diào)系數(shù)T的變化而改變的圖。
圖7A是說(shuō)明了具有存儲(chǔ)為內(nèi)部狀態(tài)的諧波結(jié)構(gòu)的第一頻譜的圖。此外，圖7B～圖7D是說(shuō)明通過(guò)使用三種類型的音調(diào)系數(shù)T0、T1、T2執(zhí)行濾波而計(jì)算出的第二頻譜的估計(jì)值S’2(k)的頻譜的圖。圖7E示出了要與估計(jì)值S’2(k)的頻譜進(jìn)行比較的第二頻譜S2(k)的圖。
在這個(gè)圖所示的示例中，由于圖7C所示的頻譜與圖7E所示的頻譜相似，并且因此可理解使用T1計(jì)算出的相似度表示最高的值。即，T1是作為能夠保持諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)系數(shù)T的最優(yōu)值。
圖8A～圖8E也是與圖7A～圖7E相似的圖，但是，存儲(chǔ)為內(nèi)部狀態(tài)的第一頻譜的相位與圖7A～圖7E的那個(gè)不同。然而，在這個(gè)圖所示的示例中，借此保持諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)系數(shù)T也是T1。
因此，改變音調(diào)系數(shù)T并且查找最大相似度T等同于在試探的基礎(chǔ)上找出該頻譜的諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)(或者其整數(shù)倍)。這個(gè)實(shí)施方式中的編碼裝置基于這個(gè)諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)計(jì)算出第二頻譜的估計(jì)值S’2(k)，因此在第一頻譜與估計(jì)頻譜之間的連接部分中的諧波結(jié)構(gòu)沒(méi)有被破壞?？紤]到基于由諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)T(或者其整數(shù)倍)隔開(kāi)的第一頻譜、計(jì)算出當(dāng)k＝FL時(shí)連接部分的估計(jì)值S’2(k)，這是很容易理解的。
此外，音調(diào)系數(shù)T表示頻譜數(shù)據(jù)的頻率間隔的整數(shù)倍(整數(shù)值)。然而，實(shí)際諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)經(jīng)常是非整數(shù)值。因此，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)募訖?quán)系數(shù)βi并且對(duì)以T為中心的M個(gè)鄰近數(shù)據(jù)應(yīng)用加權(quán)相加，就有可能表示在從T-M到T+M范圍內(nèi)的非整數(shù)值的諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)。
圖9是示出了由濾波部分107、搜索部分108、音調(diào)系數(shù)設(shè)置部分109執(zhí)行的處理中的一系列算法的示例的流程圖。由于已經(jīng)說(shuō)明過(guò)了這些的處理的概述，所以將省略該流程的詳細(xì)說(shuō)明。
接下來(lái)，將說(shuō)明由濾波器系數(shù)計(jì)算部分110進(jìn)行的濾波器系數(shù)的計(jì)算處理。
濾波器系數(shù)計(jì)算部分110使用從搜索部分108提供的音調(diào)系數(shù)T’、確定最小化在以下等式中的平方失真E的濾波器系數(shù)βi。
E=Σk=FLFH-1(S2(k)-Σi=-11βiS(Dk-T′-i))2]]>…(等式4)濾波器系數(shù)計(jì)算部分110事先保持多個(gè)βi(i＝-1，0，1)的組合作為數(shù)據(jù)表，確定最小化上述(等式4)中的平方失真E的βi(i＝-1，0，1)的組合，并且輸出其索引。
因此，對(duì)于已被分成低頻率域(0≤k＜FL)和高頻率域(FL≤k＜FH)兩個(gè)部分的輸入信號(hào)的頻譜，這個(gè)實(shí)施方式中的編碼裝置使用包括低頻頻譜作為內(nèi)部狀態(tài)的濾波部分107估計(jì)高頻頻譜的形狀，對(duì)指示濾波部分107的濾波器特性的參數(shù)、而不是高頻頻譜進(jìn)行編碼，并輸出該參數(shù)，因此，有可能以低比特率高品質(zhì)地執(zhí)行頻譜的編碼。
此外，在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)濾波部分107使用低頻頻譜估計(jì)高頻頻譜的形狀時(shí)，音調(diào)系數(shù)設(shè)置部分109以各種方式改變?cè)谟米鞴烙?jì)標(biāo)準(zhǔn)的低頻頻譜與高頻頻譜之間的頻率差，即，音調(diào)系數(shù)T，并且輸出該頻率差，而且搜索部分108檢測(cè)與在低頻頻譜和高頻頻譜之間的最大相似度相對(duì)應(yīng)的T。因此，可能基于整個(gè)頻譜的諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)估計(jì)高頻頻譜的形狀，并且能夠在維持整個(gè)頻譜的諧波結(jié)構(gòu)的同時(shí)執(zhí)行編碼。
此外，也不需要基于諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)設(shè)置低頻頻譜的帶寬。即，不需要使低頻頻譜的帶寬與諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)(或者其整數(shù)倍)相匹配，而且能夠任意地設(shè)置帶寬。這是因?yàn)樯鲜鼋Y(jié)構(gòu)允許在低頻頻譜與高頻頻譜之間的連接部分平滑地連接頻譜，而不用使低頻頻譜的帶寬與諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)相匹配。
雖然本實(shí)施方式已經(jīng)說(shuō)明了在(等式1)中M＝1的情況作為示例，但是M并不限于此而且可以使用0或者0以上的整數(shù)(自然數(shù))。
此外，雖然本實(shí)施方式已經(jīng)說(shuō)明了執(zhí)行分層編碼(可擴(kuò)展性編碼)的編碼裝置作為示例，但是上述頻譜編碼部分100還可以安裝在基于其他方案執(zhí)行編碼的編碼裝置上。
此外，本實(shí)施方式已經(jīng)說(shuō)明了其中頻譜編碼部分100包括頻率域轉(zhuǎn)換部分104、105的情況。這些是當(dāng)時(shí)域信號(hào)用作輸入信號(hào)時(shí)所必需的部件，但是在其中直接將頻譜輸入到頻譜編碼部分100中的模式中，頻率域轉(zhuǎn)換部分不是必需的。
此外，在本實(shí)施方式已經(jīng)說(shuō)明了其中使用低頻頻譜，即使用低頻頻譜為編碼的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高頻頻譜進(jìn)行編碼的情況，但是設(shè)置用作標(biāo)準(zhǔn)的頻譜的方法不限于此。而且還可能使用高頻頻譜對(duì)低頻頻譜執(zhí)行編碼，或者使用中間頻帶的頻譜為編碼的標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)其他區(qū)域的頻譜執(zhí)行編碼，雖然從有效利用能量的觀點(diǎn)上看，它們都不是所期望的。
圖10是示出接收從無(wú)線發(fā)送裝置130發(fā)送的信號(hào)的無(wú)線接收裝置180的主要結(jié)構(gòu)的框圖。
該無(wú)線接收裝置180包括天線181、RF解調(diào)制裝置182、譯碼裝置170、D/A轉(zhuǎn)換裝置183以及輸出裝置184。
天線181接受作為無(wú)線電波W12的數(shù)字編碼的音響信號(hào)，生成為電信號(hào)的數(shù)字接收的編碼音響信號(hào)，并且將其提供給RF解調(diào)制裝置182。RF解調(diào)制裝置182解調(diào)制來(lái)自天線181的接收的編碼音響信號(hào)，生成解調(diào)制的編碼音響信號(hào)并且將其提供給譯碼裝置170。
譯碼裝置170接受來(lái)自RF解調(diào)制裝置182的數(shù)字解調(diào)制的編碼音響信號(hào)，執(zhí)行譯碼處理，生成數(shù)字的譯碼音響信號(hào)，并且將其提供給D/A轉(zhuǎn)換裝置183。D/A轉(zhuǎn)換裝置183轉(zhuǎn)換來(lái)自譯碼裝置170的數(shù)字譯碼的語(yǔ)音信號(hào)，生成模擬的譯碼語(yǔ)音信號(hào)，并且將其提供給輸出裝置184。輸出裝置184將為電信號(hào)的模擬譯碼語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為空氣的振動(dòng)，并且將其作為音波W13輸出，以便人的耳朵聽(tīng)得見(jiàn)。
圖11是示出了上述譯碼裝置170的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。這里將以對(duì)被分層編碼的信號(hào)進(jìn)行譯碼的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。
這個(gè)譯碼裝置170包括輸入端171、分離部分172、第1層譯碼部分173、上采樣部分174、頻譜譯碼部分150以及輸出端176、177。
RF解調(diào)制裝置182將數(shù)字解調(diào)制的編碼音響信號(hào)輸入到輸入端171。分離部分172分離經(jīng)由輸入端171輸入的解調(diào)制的編碼音響信號(hào)，生成用于第1層譯碼部分173的編碼和用于頻譜譯碼部分150的編碼。第1層譯碼部分173使用從分離部分172獲得的編碼對(duì)具有信號(hào)帶寬0≤k＜FL的譯碼信號(hào)進(jìn)行譯碼，并將這個(gè)譯碼信號(hào)提供給上采樣部分174。此外，另一個(gè)輸出連接到輸出端176。當(dāng)由第1層譯碼部分173生成的第1層譯碼信號(hào)需要輸出時(shí)，這允許經(jīng)由這個(gè)輸出端176輸出該第1層譯碼信號(hào)。
上采樣部分174提高從第1層譯碼部分173提供的第1層譯碼信號(hào)的采樣頻率。將由分離部分172分離的編碼和由上采樣部分174生成的上采樣的第1層譯碼信號(hào)提供給頻譜譯碼部分150。頻譜譯碼部分150執(zhí)行稍后描述的頻譜譯碼，生成具有信號(hào)頻帶0≤k＜FH的譯碼信號(hào)，并且經(jīng)由輸出端177輸出該譯碼信號(hào)。頻譜譯碼部分150把從上采樣部分174提供的上采樣的第1層譯碼信號(hào)看作第1信號(hào)并且執(zhí)行處理。
根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要輸出由第1層譯碼部分173生成的第1層譯碼信號(hào)時(shí)，可以從輸出端176輸出該第1層譯碼信號(hào)。此外，當(dāng)需要輸出頻譜譯碼部分150的品質(zhì)更高的輸出信號(hào)時(shí)，該輸出信號(hào)可以從輸出端177輸出。譯碼裝置170輸出從輸出端176或者輸出端177中的任一個(gè)輸出的信號(hào)，并且將該信號(hào)提供給D/A轉(zhuǎn)換裝置183。要輸出哪個(gè)信號(hào)取決于應(yīng)用的設(shè)置或者用戶的判斷。
圖12是示出了上述頻譜譯碼部分150的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
這個(gè)頻譜譯碼部分150包括輸入端152、153、頻率域轉(zhuǎn)換部分154、內(nèi)部狀態(tài)設(shè)置部分155、濾波部分156、時(shí)域轉(zhuǎn)換部分158及輸出端159。
經(jīng)由分離部分172將指示由頻譜編碼部分100獲得的編碼的濾波器系數(shù)輸入到輸入端152。此外，將具有有效頻帶0≤k＜FL的第1信號(hào)輸入到輸入端153。這個(gè)第1信號(hào)是由第1層譯碼部分173譯碼并且由上采樣部分174采樣的的第1層譯碼信號(hào)。
頻率域轉(zhuǎn)換部分154轉(zhuǎn)換從輸入端153輸入的時(shí)域信號(hào)的頻率，并且計(jì)算出第1頻譜S1(k)。作為頻率轉(zhuǎn)換方法，可以使用離散傅里葉變換(DFT)、離散余弦變換(DCT)、修改的離散余弦變換(MDCT)等。
內(nèi)部狀態(tài)設(shè)置部分155使用第1頻譜S1(k)設(shè)置在濾波部分156中使用的濾波器的內(nèi)部狀態(tài)。
濾波部分156基于由內(nèi)部狀態(tài)設(shè)置部分155設(shè)置的濾波器內(nèi)部狀態(tài)以及從輸入端152提供的音調(diào)系數(shù)T’及濾波系數(shù)β執(zhí)行第1頻譜的濾波，并且計(jì)算出第2頻譜的估計(jì)值S’2(k)。在這種情況下，濾波部分156使用(等式1)中所描述的濾波器函數(shù)。
時(shí)域轉(zhuǎn)換部分158將從濾波部分156獲得的譯碼頻譜S’(k)轉(zhuǎn)換成時(shí)域信號(hào)，并經(jīng)由輸出端159輸出該譯碼頻譜。在此，將根據(jù)需要執(zhí)行諸如適當(dāng)?shù)拈_(kāi)窗和疊加加法等之類的處理以避免在幀之間出現(xiàn)不連續(xù)。
圖13示出了由濾波部分156生成的譯碼頻譜S’(k)。
如該圖所示，具有頻帶0≤k＜FL的譯碼頻譜S’(k)由第1頻譜S1(k)構(gòu)成，具有頻帶FL≤k＜FH的譯碼頻譜S’(k)由第2頻譜的估計(jì)值S’2(k)構(gòu)成。
因此，本實(shí)施方式中的譯碼裝置具有與根據(jù)本實(shí)施方式的編碼方法相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，因此能夠用較少的位數(shù)高效地對(duì)編碼的音響信號(hào)進(jìn)行譯碼，并且能夠輸出高品質(zhì)的音響信號(hào)。
雖然在此已經(jīng)以其中依據(jù)本實(shí)施方式的編碼裝置或譯碼裝置應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是如下所示，依據(jù)本實(shí)施方式的編碼裝置或譯碼裝置同樣可應(yīng)用于有線通信系統(tǒng)。
圖14A是示出了當(dāng)依據(jù)本實(shí)施方式的譯碼裝置應(yīng)用于有線通信系統(tǒng)時(shí)，發(fā)送端的主要結(jié)構(gòu)的框圖。向與圖3所示的部件同樣的部件分配相同的參考數(shù)字，并且將省略其說(shuō)明。
有線發(fā)送裝置140包括編碼裝置120、輸入裝置131和A/D轉(zhuǎn)換裝置132，而且其輸出連接到網(wǎng)絡(luò)N1。
A/D轉(zhuǎn)換裝置132的輸入端連接到輸入裝置131的輸出端。編碼裝置120的輸入端連接到A/D轉(zhuǎn)換裝置132的輸出端。編碼裝置120的輸出端連接到網(wǎng)絡(luò)N1。
輸入裝置131將人耳聽(tīng)得見(jiàn)的音波W11轉(zhuǎn)換成作為電信號(hào)的模擬信號(hào)，并且將其提供給A/D轉(zhuǎn)換裝置132。A/D轉(zhuǎn)換裝置132將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且將該數(shù)字信號(hào)提供給編碼裝置120。編碼裝置120對(duì)所輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，生成編碼并且向網(wǎng)絡(luò)N1輸出該編碼。
圖14B是示出了當(dāng)依據(jù)本實(shí)施方式的譯碼裝置應(yīng)用于有線通信系統(tǒng)時(shí)，接收端的主要結(jié)構(gòu)的框圖。另外，向與圖10所示的部件相同的部件分配相同的參考數(shù)字，并且將省略其說(shuō)明。
有線接收裝置190包括連接到網(wǎng)絡(luò)N1的接收裝置191、譯碼裝置170、D/A轉(zhuǎn)換裝置183及輸出裝置184。
接收裝置191的輸入端連接到網(wǎng)絡(luò)N1。譯碼裝置170的輸入端連接到接收裝置191的輸出端。D/A轉(zhuǎn)換裝置183的輸入端連接到譯碼裝置170的輸出端。輸出裝置184的輸入端連接到D/A轉(zhuǎn)換裝置183的輸出端。
接收裝置191從網(wǎng)絡(luò)N1接收數(shù)字編碼的音響信號(hào)，生成數(shù)字接收的音響信號(hào)，并且將該信號(hào)提供給譯碼裝置170。譯碼裝置170從接收裝置191接收所接收的音響信號(hào)，在所接收的音響信號(hào)上執(zhí)行譯碼處理，生成數(shù)字的譯碼音響信號(hào)，并且將其提供給D/A轉(zhuǎn)換裝置183。D/A轉(zhuǎn)換裝置183轉(zhuǎn)換來(lái)自譯碼裝置170的數(shù)字的譯碼語(yǔ)音信號(hào)，生成模擬的譯碼語(yǔ)音信號(hào)，并且將其提供給輸出裝置184。輸出裝置184將作為電信號(hào)的模擬的譯碼音響信號(hào)轉(zhuǎn)換成空氣的振動(dòng)，并且將其作為人的耳朵聽(tīng)得見(jiàn)的音波W13輸出。
因此，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠提供具有與上述無(wú)線收發(fā)裝置類似的操作和效果的有線收發(fā)裝置。
(實(shí)施方式2)圖15是示出了在依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2的編碼裝置中的頻譜編碼部分200的主要結(jié)構(gòu)的框圖。這個(gè)頻譜編碼部分200具有與圖5所示的頻譜編碼部分100相似的基本結(jié)構(gòu)，而且向相同的部件分配相同的參考數(shù)字，并且將省略其說(shuō)明。
本實(shí)施方式的特點(diǎn)在于，使在濾波部分中使用的濾波器函數(shù)比實(shí)施方式1中的那個(gè)更簡(jiǎn)單。
對(duì)于濾波部分201中使用的濾波器函數(shù)，使用了如下面等式所示的簡(jiǎn)化的一個(gè)。
P(z)=11-z-T]]>…(等式5)這個(gè)等式對(duì)應(yīng)于在(等式1)中假定M＝0、β0＝1的濾波器函數(shù)。
圖16說(shuō)明了使用了上述濾波器進(jìn)行濾波的概述。
通過(guò)順序地復(fù)制相隔T的低頻頻譜獲得第2頻譜的估計(jì)值S’2(k)。此外，如同在實(shí)施例1的情況那樣，搜索部分108通過(guò)搜索最小化(等式3)中的E的音調(diào)系數(shù)T來(lái)確定最優(yōu)音調(diào)系數(shù)T’。經(jīng)由輸出端111輸出以這種方式獲得的音調(diào)系數(shù)T’。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，濾波器的特性僅僅由音調(diào)系數(shù)T所決定。
要注意到，本實(shí)施方式的濾波器的特征在于，其以類似于自適應(yīng)碼簿(adaptive codebook)的方式進(jìn)行操作，其中自適應(yīng)碼簿是作為低速率語(yǔ)音編碼的代表性技術(shù)的CELP(Code-Excited Linear Prediction，編碼激勵(lì)的線性預(yù)測(cè))方案的要素之一。
接下來(lái)，將說(shuō)明對(duì)由上述頻譜編碼部分200編碼的信號(hào)進(jìn)行譯碼的頻譜譯碼部分(未示出)。
這個(gè)頻譜譯碼部具有與圖12所示的頻譜譯碼部分150相似的結(jié)構(gòu)，因此省略了其詳細(xì)說(shuō)明，而且其具有以下的特點(diǎn)。即，當(dāng)濾波部分156計(jì)算第2頻譜的估計(jì)值S’2(k)時(shí)，它使用(等式5)中所描述的濾波器函數(shù)，而不是(等式1)中所描述的濾波器函數(shù)。僅僅音調(diào)系數(shù)T’從輸入端152提供。即，應(yīng)當(dāng)使用(等式1)或(等式5)中的哪一個(gè)所描述的濾波器函數(shù)，取決于在編碼端使用的濾波器函數(shù)的類型而確定，并且使用與編碼端相同的濾波器函數(shù)。
因此，依據(jù)本實(shí)施方式，使在濾波部分中使用的濾波器函數(shù)變得更簡(jiǎn)單，其導(dǎo)致消除了安裝濾波器系數(shù)計(jì)算部分的必要。因此能夠用較少的計(jì)算量估計(jì)第2頻譜(高頻頻譜)，而且還減少了電路規(guī)模。
(實(shí)施方式3)圖17是示出了依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式3的編碼裝置中的頻譜編碼部分300的主要結(jié)構(gòu)的框圖。這個(gè)頻譜編碼部分300具有與圖5所示的頻譜編碼部分100相似的基本結(jié)構(gòu)，并且向相同的部件分配了相同的參考數(shù)字且將省略其說(shuō)明。
本實(shí)施方式的特點(diǎn)在于，還包含輪廓計(jì)算部分301和多路復(fù)用部分302，并且在估計(jì)了第2頻譜之后、對(duì)有關(guān)第2頻譜的包絡(luò)信息執(zhí)行編碼。
搜索部分108將最優(yōu)音調(diào)系數(shù)T’輸出到多路復(fù)用部分302，并且將使用這個(gè)音調(diào)系數(shù)T’生成的第2頻譜的估計(jì)值S’2(k)輸出到輪廓計(jì)算部分301。輪廓計(jì)算部分301基于從頻率域轉(zhuǎn)換部分105提供的第2頻譜S2(k)計(jì)算有關(guān)第2頻譜S2(k)的包絡(luò)信息。這里，以其中由用于每個(gè)次能帶的頻譜功率表示這個(gè)包絡(luò)信息、而且頻帶FL≤k＜FH被劃分成J個(gè)次能帶的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。此時(shí)，第j個(gè)次能帶的頻譜功率用以下的等式表示。
B(j)=Σk=BL(j)BH(j)S2(k)2]]>…(等式6)在這個(gè)等式中，BL(j)表示第j個(gè)次能帶的最低頻率，BH(j)表示第j個(gè)次能帶的最高頻率。將以這種方式獲得的第2頻譜的次能帶信息看作為有關(guān)第2頻譜的頻譜包絡(luò)信息。
以類似的方式，根據(jù)下式計(jì)算出第2頻譜的估計(jì)值S’2(k)的次能帶信息B’(j)。
B′(j)=Σk=BL(j)BH(j)S′2(k)2]]>…(等式7)并且根據(jù)下式計(jì)算出每個(gè)次能帶的變化量V(j)。
V(j)=B(j)B′(j)]]>…(等式8)接下來(lái)，輪廓計(jì)算部分301對(duì)變化量V(j)進(jìn)行編碼，獲得編碼后的變化量Vq(j)，并且將其索引輸出到多路復(fù)用部分302。多路復(fù)用部分302多路復(fù)用從搜索部分108獲得的最優(yōu)音調(diào)系數(shù)T’和從輪廓計(jì)算部分301輸出的變化量V(j)的索引，并且經(jīng)由輸出端111輸出該多路復(fù)用結(jié)果。
因此，因?yàn)樵诠烙?jì)了高頻頻譜之后近一步對(duì)有關(guān)高頻頻譜的包絡(luò)信息進(jìn)行了編碼，所以這個(gè)實(shí)施方式使得提高高頻頻譜的估計(jì)值的精度成為可能。
(實(shí)施方式4)圖18是示出了依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式4的頻譜譯碼部分550的主要結(jié)構(gòu)的框圖。這個(gè)頻譜譯碼部分550具有與圖12所示的頻譜譯碼部分150相似的基本結(jié)構(gòu)，并且因此向相同的部件分配了相同的參考數(shù)字并且將省略其說(shuō)明。
本實(shí)施方式的特點(diǎn)在于，還包含分離部分551、頻譜包絡(luò)譯碼部分552及頻譜調(diào)整部分553。因此，這允許實(shí)施方式3所示的頻譜編碼部分300等對(duì)通過(guò)對(duì)包絡(luò)信息進(jìn)行編碼以及對(duì)高頻頻譜的估計(jì)頻譜進(jìn)行編碼而產(chǎn)生的編碼執(zhí)行譯碼。
分離部分551分離經(jīng)由輸入端152輸入的編碼，將有關(guān)濾波系數(shù)的信息提供給濾波部分156，并且將有關(guān)頻譜包絡(luò)的信息提供給頻譜包絡(luò)譯碼部分552。
頻譜包絡(luò)譯碼部分552從由分離部分551給出的頻譜包絡(luò)信息中，譯碼出通過(guò)對(duì)變化量V(j)進(jìn)行編碼而獲得的變化量Vq(j)。
頻譜調(diào)整部553依據(jù)以下的等式將從濾波部分156獲得的譯碼頻譜S’(k)乘以從頻譜包絡(luò)譯碼部分552獲得的每個(gè)次能帶的譯碼的變化量Vq(j)，調(diào)整在譯碼頻譜S’(k)的頻帶FL≤k＜FH中的頻譜形狀并且生成調(diào)整后的譯碼頻譜S3(k)。將該調(diào)整后的譯碼頻譜S3(k)輸出到時(shí)域轉(zhuǎn)換部分158，并將它轉(zhuǎn)換成時(shí)域信號(hào)。
S3(k)＝S′(k)·Vq(j) (BL(j)≤k≤BH(j)，for all j) …(等式9)因此，根據(jù)本實(shí)施方式，有可能對(duì)包含包絡(luò)信息的編碼進(jìn)行譯碼。
本實(shí)施方式已經(jīng)說(shuō)明了作為示例的、其中從分離部分511提供的頻譜包絡(luò)信息是通過(guò)對(duì)如(等式8)所示、每個(gè)次能帶的變化量V(j)進(jìn)行編碼而獲得的值Vq(j)的情況，但是，頻譜包絡(luò)信息并不限于此。
(實(shí)施方式5)圖19是示出在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式5的譯碼裝置中的頻譜譯碼部分650的主要結(jié)構(gòu)的框圖。這個(gè)頻譜譯碼部分650具有與圖18所示的頻譜譯碼部分550相似的基本結(jié)構(gòu)，并且因此向相同的部件分配相同的參考數(shù)字并且將省略其說(shuō)明。
本實(shí)施方式的特點(diǎn)在于，還包含LPC頻譜計(jì)算部分652，以使用利用LPC系數(shù)計(jì)算出的LPC頻譜作為頻譜包絡(luò)信息，估計(jì)第2頻譜，然后通過(guò)將第2頻譜與LPC頻譜相乘以獲得更準(zhǔn)確的第2頻譜的估計(jì)值。
LPC頻譜計(jì)算部分652根據(jù)以下的等式，從經(jīng)由輸入端651輸入的LPC系數(shù)α(j)中計(jì)算出LPC頻譜env(k)。
env(k)=|11-Σj=1NPα(j)e-jπjkFH|]]>…(等式10)其中，NP表示LPC系數(shù)的次數(shù)。此外，還有可能使用變量r(0＜r＜1)并且改變LPC頻譜的特性來(lái)計(jì)算LPC頻譜env(k)。
在這種情況下，LPC頻譜env(k)由以下的等式所示。
env(k)=|11-Σj=1NPα(j)·γj·e-jπjkFH|]]>…(等式11)其中，可以將r定義為固定值，其也可以采用逐幀改變的值。將以這種方式計(jì)算的LPC頻譜env(k)輸出到頻譜調(diào)整部分553。
頻譜調(diào)整部分553依據(jù)以下的等式(12)，將從濾波部分156獲得的譯碼頻譜S’(k)按照下式乘以從LPC頻譜計(jì)算部分652獲得的LPC頻譜env(k)，調(diào)整在譯碼頻譜S’(k)的頻帶FL≤k＜FH中的頻譜，并且生成調(diào)整后的譯碼頻譜S3(k)。將該調(diào)整后的譯碼頻譜S3(k)提供給時(shí)域轉(zhuǎn)換部分158，并將其轉(zhuǎn)換成時(shí)域信號(hào)。
S3(k)＝S′(k)·env(k) (FL≤k＜FH) …(等式12)因此，根據(jù)本實(shí)施方式，使用LPC頻譜作為頻譜包絡(luò)信息使得獲得更準(zhǔn)確的第2頻譜的估計(jì)值成為可能。
依據(jù)本發(fā)明的編碼裝置或譯碼裝置可以裝載在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的通信終端裝置和基站裝置上，并且因此能夠提供具有與上述的那些相似的操作和效果的通信終端裝置及基站裝置。
雖然迄今為止已經(jīng)以本發(fā)明由硬件構(gòu)成的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本發(fā)明也可以用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本申請(qǐng)基于2003年9月16日提交的日本專利第2003-323658號(hào)。該申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引起全部在此并入。
工業(yè)可應(yīng)用性依據(jù)本發(fā)明的編碼裝置和譯碼裝置具有以低比特率執(zhí)行編碼的效果，并且也能夠應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)等。
權(quán)利要求
1.一種編碼裝置，包括獲取部分，獲取被分成低頻帶及高頻帶兩個(gè)頻帶的頻譜；計(jì)算部分，基于所述頻譜的諧波結(jié)構(gòu)，計(jì)算指示在所述獲取的低頻帶頻譜與所述獲取的高頻帶頻譜之間的相似度的參數(shù)；以及編碼部分，對(duì)所述已計(jì)算的、指示相似度的參數(shù)進(jìn)行編碼，而不是對(duì)所述獲取的高頻帶頻譜進(jìn)行編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其中，所述計(jì)算部分包括；生成部分，基于在頻率軸上與所述高頻帶頻譜相離諧波結(jié)構(gòu)的音調(diào)的整數(shù)倍的所述低頻帶頻譜，生成所述高頻帶頻譜的相似頻譜；以及檢測(cè)部分，當(dāng)所述相似頻譜與所述高頻帶頻譜最相似時(shí)，檢測(cè)指示所述相似頻譜的特性的參數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其中，所述編碼部分還對(duì)有關(guān)所述獲取的高頻帶頻譜的包絡(luò)的信息進(jìn)行編碼。
4.如權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其中，所述計(jì)算部分包括估計(jì)部分，使用將所述獲取的低頻帶頻譜作為內(nèi)部狀態(tài)的濾波器，估計(jì)所述獲取的高頻帶頻譜；以及輸出部分，輸出指示所述濾波器的特性的參數(shù)，其中，所述濾波器的濾波器函數(shù)由以下等式表示，P(z)=11-Σi=-MMβiz-T+i]]>而且所述估計(jì)部分使用所述濾波器的零輸入響應(yīng)執(zhí)行所述估計(jì)，在所述等式中，P(z)濾波器函數(shù)zz變換變量M乘以1/2倍的濾波器次數(shù)β加權(quán)系數(shù)T音調(diào)系數(shù)。5、如權(quán)利要求4所述的編碼裝置，其中，在所述濾波器函數(shù)中，M＝0及β0＝1。
6.如權(quán)利要求1所述的編碼裝置，其中，從通過(guò)分層編碼在較低層中被編碼之后被譯碼的信號(hào)中獲得所述低頻帶的頻譜。
7.一種收發(fā)裝置，包括如權(quán)利要求1所述的編碼裝置。
8.一種譯碼裝置，包括頻率獲取部分，從被分成低頻帶及高頻帶兩個(gè)頻帶的頻譜中獲取低頻帶的頻譜；參數(shù)獲取部分，獲取指示在所述低頻帶的頻譜與所述高頻帶的頻譜之間的相似度的參數(shù)；以及譯碼部分，使用所述獲取的低頻帶頻譜及所述參數(shù)，對(duì)所述低頻帶及高頻帶的頻譜進(jìn)行譯碼。
9.如權(quán)利要求8所述的譯碼裝置，還包括包絡(luò)信息獲取部分，獲取有關(guān)所述高頻帶頻譜的包絡(luò)線的信息，其中，所述譯碼部分還使用有關(guān)所述獲取的包絡(luò)的信息執(zhí)行所述譯碼。
10.如權(quán)利要求8所示的譯碼裝置，其中，所述譯碼部分包括估計(jì)部分，其包含所述獲取的低頻帶頻譜作為內(nèi)部狀態(tài)，并且使用具有所述獲取參數(shù)作為濾波器特性的濾波器、估計(jì)所述高頻帶的頻譜，其中，上述濾波器的濾波器函數(shù)由以下等式表示，P(z)=11-Σi=-MMβiz-T+i]]>而且所述估計(jì)部分使用所述濾波器的零輸入響應(yīng)執(zhí)行所述估計(jì)，在所述等式中，P(z)濾波器函數(shù)zz變換變量M乘以1/2倍的濾波器次數(shù)β加權(quán)系數(shù)T音調(diào)系數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的譯碼裝置，其中，在所述濾波器函數(shù)中，M＝0及β0＝1。
12.如權(quán)利要求8所述的譯碼裝置，其中，所述低頻帶的頻譜從通過(guò)分層編碼在較低層中譯碼的信號(hào)中生成。
13.一種收發(fā)裝置，包括如權(quán)利要求8所述的譯碼裝置。
14.一種編碼方法，包括獲取步驟，獲取已分成低頻帶及高頻帶兩個(gè)頻帶的頻譜；計(jì)算步驟，基于所述頻譜的諧波結(jié)構(gòu)，計(jì)算指示在所述獲取的低頻帶頻譜與所述獲取的高頻帶頻譜之間的相似度的參數(shù)；以及編碼步驟，對(duì)所述計(jì)算的、指示相似度的參數(shù)進(jìn)行編碼，而不是對(duì)所述獲取的高頻帶頻譜進(jìn)行編碼。
15.一種譯碼方法，包括頻譜獲取步驟，從被分成低頻帶及高頻帶兩個(gè)頻帶的頻譜中獲取低頻帶的頻譜；參數(shù)獲取步驟，獲取指示在所述獲取的低頻帶頻譜與所述獲取的高頻帶頻譜之間的相似度的參數(shù)；以及譯碼步驟，使用所述獲取的低頻帶頻譜以及所述參數(shù)，對(duì)所述低頻帶及高頻帶的頻譜進(jìn)行譯碼。
全文摘要
能夠以低比特率、高品質(zhì)地對(duì)頻譜進(jìn)行編碼而不會(huì)在頻譜的諧波結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生擾動(dòng)的編碼裝置。在該裝置中，內(nèi)部狀態(tài)設(shè)置部分(106)使用第1頻譜S1(k)設(shè)置濾波部分(107)的內(nèi)部狀態(tài)。音調(diào)系數(shù)設(shè)置部分(109)一點(diǎn)一點(diǎn)地改變音調(diào)系數(shù)T，同時(shí)輸出該音調(diào)系數(shù)。濾波部分(107)基于音調(diào)系數(shù)T計(jì)算第2頻譜S2(k)的估計(jì)值S’2(k)。搜索部分(108)計(jì)算S2(k)與S’2(k)之間的相似度。然后，將根據(jù)計(jì)算具有最大相似度的音調(diào)系數(shù)T’應(yīng)用到濾波器系數(shù)計(jì)算部分(110)。濾波器系數(shù)計(jì)算部分(110)使用該音調(diào)系數(shù)T’獲得濾波器系數(shù)β
文檔編號(hào)G10L19/02GK1849648SQ20048002596
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2004年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者押切正浩 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社