專利名稱：編碼裝置、解碼裝置以及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對信號(hào)進(jìn)行編碼而傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)中使用的編碼裝置、解碼 裝置以及其方法。
背景技術(shù)：
在以因特網(wǎng)通信為代表的分組通信系統(tǒng)或移動(dòng)通信系統(tǒng)等系統(tǒng)中，在傳 輸語音/音頻信號(hào)時(shí)，為了提高語音/音頻信號(hào)的傳輸效率，通常使用壓縮/編 碼技術(shù)。另外，近年來，對以下技術(shù)的需求日益增高，該技術(shù)為， 一方面單 純地以低比特率對語音/音頻信號(hào)進(jìn)行編碼，另一方面對更寬的頻帶的語音/ 音頻信號(hào)進(jìn)^f于編碼。
針對這種需求，開發(fā)了各種各樣的技術(shù)，以對寬帶的語音/音頻信號(hào)進(jìn)行 編碼也不使編碼后的信息量大幅增加。例如，非專利文獻(xiàn)1中舉出了如下的
方法將輸入信號(hào)變換為頻域分量，利用低頻頻譜數(shù)據(jù)和高頻頻譜數(shù)據(jù)之間 的相關(guān)，計(jì)算從低頻頻譜數(shù)據(jù)生成高頻頻譜數(shù)據(jù)的參數(shù)，在解碼時(shí)使用該參 數(shù)進(jìn)行頻帶擴(kuò)展。押切正浩、江原宏幸、吉田幸司、"匕。:y千:7^/P夕！i > 夕、二基。X 7^<夕卜/l4奪號(hào)化^用W二超広帯域7^—，7"》音聲符號(hào)化(D 改善"、音講論集2-4-13、 pp. 297-298、 S印.2004.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的問題
然而，在現(xiàn)有的頻帶擴(kuò)展技術(shù)中，在解碼端的高層中直接利用在低層進(jìn) 行頻帶擴(kuò)展得到的、頻率的高頻部分的頻譜數(shù)據(jù)，所以不能說，可再現(xiàn)足夠 的精度的高頻部分的頻譜數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的目的是，提供編碼裝置、解碼裝置和其方法，能夠在解碼端使 用低頻頻譜數(shù)據(jù)計(jì)算高精度的高頻頻譜數(shù)據(jù)，能夠獲得質(zhì)量更佳的解碼信號(hào)。
解決問題的方案本發(fā)明的編碼裝置采用的結(jié)構(gòu)包括第一編碼單元，對輸入信號(hào)中的低 頻部分即低于規(guī)定頻率的頻帶進(jìn)行編碼而生成第一編碼數(shù)據(jù)；第一解碼單元， 對所述第一編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成第一解碼信號(hào)；第二編碼單元，對所述 輸入信號(hào)與所述第一解碼信號(hào)之殘差信號(hào)的規(guī)定的頻帶部分進(jìn)行編碼而生成 第二編碼數(shù)據(jù)；以及濾波單元，對所述輸入信號(hào)、所述第一解碼信號(hào)以及使 用所述第 一解碼信號(hào)計(jì)算出的計(jì)算信號(hào)的其中 一個(gè)信號(hào)的所述低頻部分進(jìn)行 濾波，從而獲得基音(pitch)系數(shù)和濾波器系數(shù)，該基音系數(shù)和濾波器系數(shù) 為，用于獲得所述輸入信號(hào)的高頻部分即高于所述規(guī)定頻率的頻帶的系數(shù)。
本發(fā)明的解碼裝置為，采用r層的分層結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展編解碼的解碼裝置， 該解碼裝置采用的結(jié)構(gòu)包括接收單元，接收在編碼裝置使用第m層的解碼 信號(hào)計(jì)算出的頻帶擴(kuò)展參數(shù)；以及解碼單元，對第n層的解碼信號(hào)的低頻分 量使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，從而生成高頻分量，其中，r為2以上的整數(shù)，m 和n為r以下的整數(shù)。
本發(fā)明的解碼裝置采用的結(jié)構(gòu)包括接收單元，接收第一編碼數(shù)據(jù)、第 二編碼數(shù)據(jù)、以及基音系數(shù)和濾波器系數(shù)，所述第一編碼數(shù)據(jù)為，對所述編
據(jù)，所述第二編碼數(shù)據(jù)為，對解碼所述第一編碼數(shù)據(jù)而獲得的第一解碼頻譜 與所述輸入信號(hào)的頻譜之殘差的規(guī)定的頻帶部分進(jìn)行編碼而獲得的數(shù)據(jù)，所 述基音系數(shù)和濾波器系數(shù)為，對所述輸入信號(hào)、所述第一解碼頻譜、以及將 所述第 一解碼頻譜和對所述第二編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而獲得的第二解碼頻譜相 加而獲得的第一相加頻譜中的任意一個(gè)的所述^f氐頻部分進(jìn)行濾波而獲得的、 用于獲得所述輸入信號(hào)的高頻部分即高于所述規(guī)定頻率的頻帶的系數(shù)；第一
解碼單元，對所述第一編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成所述低頻中的第三解碼頻譜； 第二解碼單元，對所述第二編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成所述規(guī)定的頻帶部分中
的第四解碼頻譜；以及第三解碼單元，使用所述基音系數(shù)和濾波器系數(shù)，對 所述第三解碼頻譜、所述第四解碼頻譜、以及^f吏用其雙方來生成的第五解碼 頻譜中的任意一個(gè)頻譜進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，從而解碼在所述第一解碼單元和所述 第二解碼單元中未解碼的頻帶部分。
本發(fā)明的編碼方法包括第一編碼步驟，對輸入信號(hào)中的低頻部分即低
于規(guī)定頻率的頻帶進(jìn)行編碼而生成第一編碼數(shù)據(jù)；解碼步驟，對所述第一編 碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成第一解碼信號(hào)；第二編碼步驟，對所述輸入信號(hào)與所述第一解碼信號(hào)之殘差信號(hào)的規(guī)定的頻帶部分進(jìn)行編碼而生成第二編碼數(shù)
據(jù)；以及濾波步驟，對所述輸入信號(hào)、所述第一解碼信號(hào)以及用所述第一解
碼信號(hào)計(jì)算出的計(jì)算信號(hào)中的任意一個(gè)信號(hào)的所述低頻部分進(jìn)行濾波，從而 獲得基音系數(shù)和濾波器系數(shù)，該基音系數(shù)和濾波器系數(shù)為，用于獲得所述輸 入信號(hào)的高頻部分即高于所述規(guī)定頻率的頻帶的系數(shù)。
本發(fā)明的解碼方法為，采用r層(r為2以上的整凄史)的分層結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展 編解碼的解碼方法，該解碼方法包括接收步驟，接收在編碼裝置使用第m 層(m為r以下的整數(shù))的解碼信號(hào)計(jì)算出的頻帶擴(kuò)展參數(shù)；以及解碼步驟，對 第n層(n為r以下的整數(shù))的解碼信號(hào)的低頻分量使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，從 而生成高頻分量，其中，r為2以上的整數(shù)，m和n為r以下的整數(shù)。
本發(fā)明的解碼方法包括接收步驟，接收第一編碼數(shù)據(jù)、第二編碼數(shù)據(jù)、 以及基音系數(shù)和濾波器系數(shù)，所述第一編碼數(shù)據(jù)為，對所述編碼裝置的輸入
編碼數(shù)據(jù)為，對解碼所述第一編碼數(shù)據(jù)而獲得的第一解碼頻語與所述輸入信 號(hào)的頻譜之殘差的規(guī)定的頻帶部分進(jìn)行編碼而獲得的數(shù)據(jù)，所述基音系數(shù)和 濾波器系數(shù)為，對所述輸入信號(hào)、所述第一解碼頻譜、以及將所述第一解碼 頻譜和對所述第二編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而獲得的第二解碼頻譜相加而獲得的第 一相加頻譜的、其中任意一個(gè)的所述低頻部分進(jìn)行濾波而獲得的、用于獲得 所述輸入信號(hào)的高頻部分即高于所述》見定頻率的頻帶的系數(shù)；第 一解碼步驟， 對所述第一編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成所述低頻中的第三解碼頻譜；第二解碼 步驟，對所述第二編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成所述規(guī)定的頻帶部分中的第四解 碼頻譜；以及第三解碼步驟，使用所述基音系數(shù)和濾波器系數(shù)，對所述第三 解碼頻i普、所述第四解碼頻譜、以及使用其雙方來生成的第五解碼頻譜中的 任意一個(gè)頻譜進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，從而解碼在所述第一解碼步驟和所述第二解碼 步驟中未解碼的頻帶部分。 本發(fā)明的有益效果
根據(jù)本發(fā)明，在編碼端的高層中選擇編碼頻帶，在解碼端進(jìn)行頻帶擴(kuò)展 而解碼在低層和高層都未能解碼的頻帶的分量，從而能夠根據(jù)在編碼端的高 層所選擇的編碼頻帶，靈活地計(jì)算高精度的高頻頻譜數(shù)據(jù)，能夠獲得質(zhì)量更 佳的解碼信號(hào)。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的編碼裝置的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的第二層編碼單元內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的頻譜編碼單元內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖4是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1的濾波單元的濾波處理的概要的圖。 圖5是用于說明隨著本發(fā)明實(shí)施方式1的基音系數(shù)T的變化，輸入頻譜
的估計(jì)值的頻語如何變化的圖。
圖6是用于說明隨著本發(fā)明實(shí)施方式1的基音系數(shù)T的變化，輸入頻譜
的估計(jì)值的頻譜如何變化的圖。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的基音系數(shù)設(shè)定單元、濾波單元和搜索單
元中進(jìn)行的處理的步驟的流程圖。
圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的解碼裝置的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的第二層解碼單元內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖IO是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的頻譜解碼單元內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖11是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的濾波單元中生成的解碼頻譜的圖。
圖12是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的第一頻i普Sl(k)的頻帶與第二頻譜S^k)
的頻帶完全重疊的情況的圖。
圖13是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的第一頻譜Sl(k)的頻帶與第二頻譜S^k)
的頻帶不相接而彼此相隔的情況的圖。
圖14是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的編碼裝置的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖15是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的頻譜編碼單元內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖16是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的編碼裝置的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖17是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的頻譜編碼單元內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。(實(shí)施方式1)
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的編碼裝置100的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。 該圖中，編碼裝置100包括下采樣單元101、第一層編碼單元102、第 一層解碼單元103、上采樣單元104、延遲單元105、第二層編碼單元106、 頻譜編碼單元107以及復(fù)用單元108，采用由兩個(gè)層構(gòu)成的可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。另 外，編碼裝置100的第一層中，使用CELP(Code Exited Linear Prediction:碼 激勵(lì)線性預(yù)測)方式的編碼方法，對輸入的語音/音頻信號(hào)進(jìn)行編碼，在第二 層編碼中，對第一層解碼信號(hào)與輸入信號(hào)之殘差信號(hào)進(jìn)行編碼。編碼裝置100 將輸入信號(hào)按每N(N為自然數(shù))個(gè)樣本進(jìn)行劃分，以N個(gè)樣本為1幀，對每 個(gè)幀進(jìn)行編碼。
下采樣單元101對輸入的語音信號(hào)和/或音頻信號(hào)(以下記載為"語音/音 頻信號(hào)")進(jìn)行下采樣處理，將語音/音頻信號(hào)的采樣頻率從Ratel變換為 Rate2(Rate 1 >Rate2)，并輸出到第 一層編碼單元102 。
第一層編碼單元102對從下采樣單元101輸入的下采樣后的語音/音頻信 號(hào)，進(jìn)行CELP方式的語音編碼，將獲得的第一層編碼信息輸出到第一層解 碼單元103和復(fù)用單元108。具體地說，第一層編碼單元102對由聲道信息 和激勵(lì)信息構(gòu)成的語音信號(hào)，進(jìn)行如下的編碼對于聲道信息，通過求LPC(線 性預(yù)測系數(shù)Linear Prediction Coefficient)參數(shù)而進(jìn)行編碼，對于激勵(lì)信息， 通過求索引(index)而進(jìn)行編碼，該索引為，用于確定在預(yù)先存儲(chǔ)的語音模型 中使用哪個(gè)語音模型的索引，也就是用于確定要生成自適應(yīng)碼本和固定碼本 的哪個(gè)激勵(lì)矢量的索引。
第一層解碼單元103對從第一層編碼單元102輸入的第一層編碼信息， 進(jìn)行CELP方式的語音編碼，將獲得的第一層解碼信號(hào)輸出到上采樣單元 104。
上采樣單元104對從第一層解碼單元103輸入的第一層解碼信號(hào)進(jìn)行上 采樣處理，將第一層解碼信號(hào)的采樣頻率從Rate2變換為Ratel，然后輸出到 第二層編碼單元106。
延遲單元105通過將輸入的語音/音頻信號(hào)存儲(chǔ)到內(nèi)置的緩存器中，并在 規(guī)定時(shí)間后將其輸出，從而將延遲后的語音/音頻信號(hào)輸出到第二層編碼單元 106。這里，延遲的規(guī)定時(shí)間是，考慮了在下采樣單元101、第一層編碼單元 102、第一層解碼單元103和上采樣單元104中產(chǎn)生的算法延遲的時(shí)間。第二層編碼單元106對從延遲單元105輸入的語音/音頻信號(hào)與從上采樣 單元104輸入的上采樣后的第一層解碼信號(hào)之殘差信號(hào)進(jìn)^f亍增益/形狀(shape) 量化，從而進(jìn)行第二層編碼，將獲得的第二層編碼信息輸出到復(fù)用單元108。 第二層編碼單元106的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和具體動(dòng)作在后面描述。
頻譜編碼單元107將輸入的語音/音頻信號(hào)變換為頻域，對獲得的輸入頻 譜的低頻分量與高頻分量之間的相關(guān)進(jìn)行分析，計(jì)算用于在解碼端進(jìn)行頻帶 擴(kuò)展根據(jù)低頻分量估計(jì)高頻分量的參數(shù)，將其作為頻i普編碼信息輸出到復(fù)用 單元108。頻譜編碼單元107的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和具體動(dòng)作在后面描述。
復(fù)用單元108將從第一層編碼單元102輸入的第一層編碼信息、從第二 層編碼單元106輸入的第二層編碼信息、以及從頻譜編碼單元107輸入的頻 譜編碼信息進(jìn)行復(fù)用，并將獲得的比特流發(fā)送到解碼裝置。
圖2是表示第二層編碼單元106內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
該圖中，第二層編碼單元106包括頻域變換單元161和162、殘差MDCT 系數(shù)計(jì)算單元163、頻帶選擇單元164、形狀量化單元165、有無預(yù)測編碼判 定單元166、增益量化單元167以及復(fù)用單元168。
頻域變換單元161使用從延遲單元105輸入的延遲后的語音/音頻信號(hào)， 進(jìn)4亍改進(jìn)離散余弦變換(MDCT: Modified Discrete Cosine Transform),并將獲 得的輸入MDCT系數(shù)輸出到殘差MDCT系數(shù)計(jì)算單元163。
頻域變換單元162使用從上采樣單元1(M輸入的上采樣后的第一層解碼 信號(hào)進(jìn)行MDCT，并將獲得的第一層MDCT系數(shù)輸出到殘差MDCT系數(shù)計(jì) 算單元163。
殘差MDCT系數(shù)計(jì)算單元163計(jì)算從頻域變換單元161輸入的輸入 MDCT系數(shù)與從頻域變換單元162輸入的第一層MDCT系數(shù)之間的殘差，并 將獲得的殘差MDCT系數(shù)輸出到頻帶選擇單元I64和形狀量化單元165。
頻帶選擇單元164將從殘差MDCT系數(shù)計(jì)算單元I63輸入的殘差MDCT 系數(shù)分割為多個(gè)子帶，從多個(gè)子帶中選擇作為量化對象的頻帶(量化對象頻 帶)，并將用于表示所選擇的頻帶的頻帶信息，輸出到形狀量化單元165、有 無預(yù)測編碼判定單元166以及復(fù)用單元168。這里，用于選擇量化對象頻帶 的方法有，選擇能量最高的頻帶的方法、或者同時(shí)考慮與以前選擇的量化對 象頻帶之間的相關(guān)和能量來進(jìn)行選擇的方法等。
形狀量化單元165使用從殘差MDCT系數(shù)計(jì)算單元l63輸入的殘差MDCT系數(shù)中的、與從頻帶選擇單元164輸入的頻帶信息所示的量化對象頻 帶對應(yīng)的MDCT系數(shù)即第二層MDCT系數(shù)，進(jìn)行形狀量化，并將獲得的形 狀編碼信息輸出到復(fù)用單元168。另外，形狀量化單元165求形狀量化的理 想增益值，并將求出的理想增益值輸出到增益量化單元167。
求在當(dāng)前幀的量化對象頻帶與先前幀的量化對象頻道之間共用的子帶 (sub-band)的數(shù)目。然后，在共用的子帶的數(shù)目為規(guī)定值以上時(shí)，有無預(yù)測編 碼判定單元166判定為對頻帶信息所示的量化對象頻帶的殘差MDCT系數(shù)、 即第二層MDCT系數(shù)進(jìn)行預(yù)測編碼，而在共用的子帶的數(shù)目小于規(guī)定值時(shí)， 判定為不對第二層MDCT系數(shù)進(jìn)行預(yù)測編碼。有無預(yù)測編碼判定單元166將 判定結(jié)果輸出到增益量化單元167。
在從有無預(yù)測編碼判定單元166輸入的判定結(jié)果表示進(jìn)行預(yù)測編碼的判 定結(jié)果時(shí)，增益量化單元167使用在內(nèi)置的緩存器中存儲(chǔ)的先前幀的量化增 益值以及內(nèi)置的增益碼本，對當(dāng)前幀的量化對象頻帶的增益進(jìn)行預(yù)測編碼， 從而獲得增益編碼信息。另一方面，在從有無預(yù)測編碼判定單元166輸入的 判定結(jié)果表示不進(jìn)行預(yù)測編碼的判定結(jié)果時(shí)，增益量化單元167將從形狀量 化單元165輸入的理想增益值作為量化對象，直接進(jìn)行量化，從而獲得增益 編碼信息。增益量化單元167將獲得的增益編碼信息輸出到復(fù)用單元l68。
復(fù)用單元168將從頻帶選擇單元164輸入的頻帶信息、從形狀量化單元 165輸入的形狀編碼信息以及>^人增益量化單元167輸入的增益編碼信息進(jìn)行 復(fù)用，將獲得的比特流作為第二層編碼信息發(fā)送到復(fù)用單元108。另外，在第二層編碼單元106生成的頻帶信息、形狀編碼信息和增益編 碼信息也可以不經(jīng)由復(fù)用單元168而直接輸入到復(fù)用單元108,與第一層編
碼信息和頻譜編碼信息進(jìn)行復(fù)用。
圖3是表示頻譜編碼單元107內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
該圖中，頻諉編碼單元107包括頻域變換單元171、內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單
元172、基音系數(shù)設(shè)定單元173、濾波單元174、搜索單元175以及濾波器系
數(shù)計(jì)算單元176。
頻域變換單元171對輸入的有效頻帶為OSl^FH的語音/音頻信號(hào)進(jìn)行變 頻，并計(jì)算輸入頻譜S(k)。這里，變頻方法適用離散傅立葉變換(DFT)、離散 余弦變換(DCT)、改進(jìn)離散余弦變換(MDCT)等。內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元172使用其有效頻帶為0^k<FH的輸入頻譜S(k)，設(shè) 定在濾波單元174中使用的濾波器的內(nèi)部狀態(tài)。另外，該濾波器的內(nèi)部狀態(tài) 的設(shè)定在后面描述。
基音系數(shù)設(shè)定單元173使基音系數(shù)T在預(yù)先規(guī)定的搜索范圍Tmin Tmax 內(nèi)逐漸變化，同時(shí)將其依次輸出到濾波單元174。
濾波單元174使用由內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元172設(shè)定的濾波器的內(nèi)部狀態(tài)以 及從基音系數(shù)設(shè)定單元173輸出的基音系數(shù)T,對輸入頻譜進(jìn)行濾波，計(jì)算 輸入頻鐠的估計(jì)值S，(k)。該濾波處理的細(xì)節(jié)在后面描述。
搜索單元175計(jì)算用于表示從頻域變換單元171輸入的輸入頻譜S(k)和
另外，該相似度的計(jì)算處理，在后面詳細(xì)描述。每當(dāng)基音系數(shù)設(shè)定單元173 將基音系數(shù)T提供給濾波單元174時(shí)，都進(jìn)行該相似度的計(jì)算處理，并將使 計(jì)算出的相似度為最大的基音系數(shù)即最優(yōu)基音系數(shù)T，(Tmin Tmax的范圍)提 供給濾波器系數(shù)計(jì)算單元176。
濾波器系數(shù)計(jì)算單元176使用從搜索單元175提供的最優(yōu)基音系數(shù)T，以 及從頻域變換單元171輸入的輸入頻譜S(k)來求濾波器系數(shù)pi,并將濾波器 系數(shù)Pi和最優(yōu)基音系數(shù)T，作為頻譜編碼信息輸出到復(fù)用單元108。另外，濾 波器系數(shù)計(jì)算單元176中的濾波器系數(shù)Pi的計(jì)算處理的細(xì)節(jié)，在后面描述。 圖4是用于說明濾波單元174的濾波處理的概要的圖。 為了方便，將全頻帶(0^c〈FH)的頻譜稱為S(k)時(shí)，作為濾波單元174的 濾波函數(shù)，使用下式(l)所示的函數(shù)。
#ir^r…式("
該式中，T表示從基音系數(shù)設(shè)定單元173輸入的基音系數(shù)，M設(shè)為M=l。
如圖4所示，S(k)的0^k<FL的頻帶存儲(chǔ)有輸入頻譜S(k)作為濾波器的內(nèi)
部狀態(tài)。另一方面，S(k)的FI^k〈FH的頻帶存儲(chǔ)用下式(2)求出的輸入頻譜的
估計(jì)值S，(k)。
哦,A:-r) …式(2)
此算式中，通過濾波處理，從比k低T的頻率的頻譜S(k-T)求S，(k)。另 外， 一邊使k在FI^k〈FH的范圍內(nèi)從低頻率(k二FL)依序變化， 一邊反復(fù)進(jìn)行 上述式(2)所示的運(yùn)算，從而能夠計(jì)算FI^k〈FH中的輸入頻譜的估計(jì)值S，(k)。
每當(dāng)基音系數(shù)設(shè)定單元173提供基音系數(shù)T時(shí)，在FI^k<FH的范圍內(nèi)，都對S(k)進(jìn)行清零后，進(jìn)行以上的濾波處理。也就是說，每當(dāng)基音系數(shù)T變
化時(shí)，計(jì)算S(k)，并將其輸出到搜索單元175。
下面說明在搜索單元175中進(jìn)行的相似度的計(jì)算處理以及最合適的基音 系數(shù)(最優(yōu)基音系數(shù))T，的導(dǎo)出處理。
首先，對于相似度而言，存在各種各樣的定義。這里，以使用下述相似 度的情況為例進(jìn)行說明，該相似度將濾波器系數(shù)(^和P!視為0且基于最小平 方誤差算法根據(jù)下式(3)定義。
附—1
五=Z単)2
廣OT-1 、
"=凡 ，
附
…式(3)
使用上述相似度時(shí)，在計(jì)算最合適的基音系數(shù)T，后再?zèng)Q定濾波器系數(shù)卩i， 關(guān)于濾波器系數(shù)(3i的計(jì)算，在后面描述。這里，E表示S(k)與S，(k)之間的平 方誤差。該式中，右邊輸入項(xiàng)為與基音系數(shù)T無關(guān)的固定值，因此搜索用于 生成使右邊第二項(xiàng)為最大的S'(k)的基音系數(shù)T。這里，如下式(4)所示，將上 述的式(3)的右邊第二項(xiàng)定義為相似度。也就是說，搜索使下式(4)所示的相似 度A為最大的基音系數(shù)T'。
所—1
…式(4)
圖5是用于說明隨著基音系數(shù)T的變化，輸入頻譜的估計(jì)值S，(k)的頻譜 如何變化的圖。
圖5A是表示作為內(nèi)部狀態(tài)存儲(chǔ)的、具有諧波結(jié)構(gòu)的輸入頻譜S(k)的圖。 圖5B 圖5D是表示通過使用三種基音系數(shù)T0、 Tl和T2分別進(jìn)行濾波而計(jì) 算出的、輸入頻譜的估計(jì)值S，(k)的頻譜的圖。
該圖所示的例子中，圖5C所示的頻譜與圖5A所示的頻譜相似，由此可 知，用Tl計(jì)算的相似度表示最高的值。也就是說，Tl最適合作為能夠保持 諧波結(jié)構(gòu)的基音系數(shù)T。
圖6與圖5同樣，是用于說明隨著基音系數(shù)T的變化，輸入頻譜的估計(jì) 值S，(k)的頻譜如何變化的圖。但是，作為內(nèi)部狀態(tài)存儲(chǔ)的輸入頻錯(cuò)的相位與 圖5所示的情況不同。圖6所示的例子中，也在T1時(shí)基音系數(shù)T能夠保持諧波結(jié)構(gòu)。
在搜索單元175中，使基音系數(shù)T變化來搜索使相似度為最大的T,該 處理相當(dāng)于通過逐次逼近法(try and error)搜索頻譜的諧波結(jié)構(gòu)的基音(或者其 整數(shù)倍)。并且，濾波單元174基于此諧波結(jié)構(gòu)的基音，計(jì)算輸入頻譜的估計(jì) 值S，(k),因此在輸入頻譜與估計(jì)頻譜之間的連接部分，不會(huì)破壞諧波結(jié)構(gòu)。 輸入頻語S(k)與估計(jì)頻譜S，(k)的連接部分k^FL的估計(jì)值S，(k)是基于相隔了 相當(dāng)于諧波結(jié)構(gòu)的基音(或者其整數(shù)倍)T的輸入頻譜而計(jì)算的，考慮到這個(gè)事 實(shí)就可容易理解上述情況。
接著說明濾波器系數(shù)計(jì)算單元176中的濾波器系數(shù)的計(jì)算處理。 濾波器系數(shù)計(jì)算單元176使用搜索單元175提供的最優(yōu)基音系數(shù)T，，求 使下式(5)所示的平方失真E最小的濾波器系數(shù)(3i。
具體地說，濾波器系數(shù)計(jì)算單元176預(yù)先具有多個(gè)|3^=-1、 0、 l)的組合 作為數(shù)據(jù)表，在確定使上述的式(5)的平方失真E最小的(3i(i=-l、 0、 l)的組合 后，輸出其索引。
圖7是表示在基音系數(shù)設(shè)定單元173、濾波單元l74以及搜索單元l乃 中進(jìn)行的處理的步驟的流程圖。
首先，在ST1010中，基音系數(shù)設(shè)定單元173將基音系數(shù)T和最優(yōu)基音 系數(shù)T，設(shè)定為搜索范圍的下限值Tmin,將最大相似度Amax設(shè)定為0。
接著，在ST1020中，濾波單元174對輸入頻譜進(jìn)行濾波，計(jì)算輸入頻 譜的估計(jì)值S'(k)。
接著，在ST1030中，搜索單元175計(jì)算輸入頻譜S(k)與輸入頻譜的估 計(jì)值S，(k)的相似度A。
接著，在ST1040中，搜索單元175比較計(jì)算出的相似度A和最大相似 度Amax。
在ST1040的比較結(jié)果，相似度A為最大相似度Amax以下時(shí)(ST1(H0: 否)，處理步驟轉(zhuǎn)移到ST1060。
另 一方面，在ST1040的比較結(jié)果，相似度A大于最大相似度Amax時(shí) (ST1040:是)，在ST1050中，搜索單元175用相似度A更新最大相似度Amax, 用基音系數(shù)T更新最優(yōu)基音系數(shù)T'。接著，在ST1060中，搜索單元175比較基音系數(shù)T和搜索范圍的上限 值Tmax。
在ST1060的比較結(jié)果，基音系數(shù)T為搜索范圍的上限值Tmax以下時(shí) (ST1060:否)，在ST1070中，搜索單元175將T增值1,以使T二T+1。
另一方面，在ST1060的比較結(jié)果，基音系數(shù)T大于搜索范圍的上限值 Tmax時(shí)(ST1060:是)，在ST1080中，搜索單元175輸出最優(yōu)基音系數(shù)T，。
如上所述，編碼裝置100在頻譜編碼單元107中，對于分割為低頻部分 (Osk〈FL)和高頻部分(FI^k〈FH)的兩個(gè)部分的輸入信號(hào)的頻譜，使用具有低頻 頻譜作為其內(nèi)部狀態(tài)的濾波單元174,估計(jì)高頻頻語的形狀。而且將表示低 頻頻譜與高頻頻i普之間的相關(guān)性的、表示濾波單元174的濾波特性的參數(shù)T， 以及P,本身傳輸?shù)浇獯a裝置以代替高頻頻譜，因此能夠以低比特率、高質(zhì)量 地對頻譜進(jìn)行編碼。這里，表示低頻頻譜與高頻頻語之間的相關(guān)性的最優(yōu)基 音系數(shù)T，和濾波器系數(shù)p,也為用于根據(jù)低頻頻譜估計(jì)高頻頻譜的估計(jì)參數(shù)。
另外，頻譜編碼單元107的濾波單元174使用低頻頻譜估計(jì)高頻頻譜的 形狀時(shí)，基音系數(shù)設(shè)定單元173使作為估計(jì)的基準(zhǔn)的低頻頻譜與高頻頻譜之 間的頻率差即基音系數(shù)T變化為各種基音系數(shù)T，并將其輸出，搜索單元n5 搜索使低頻頻譜與高頻頻譜的相似度為最大的基音系數(shù)T，。由此，能夠基于 整個(gè)頻譜的諧波結(jié)構(gòu)的基音而估計(jì)高頻頻譜的形狀，維持整個(gè)頻譜的諧波結(jié) 構(gòu)而進(jìn)行編碼，提高解碼語音信號(hào)的質(zhì)量。
而且，因?yàn)槟軌蚓S持整個(gè)頻譜的諧波結(jié)構(gòu)而進(jìn)行編碼，所以無需基于諧 波結(jié)構(gòu)的基音設(shè)定低頻頻譜的帶寬，也就是說，無需使低頻頻譜的帶寬與諧 波結(jié)構(gòu)的基音(或者其整數(shù)倍)一致，可以任意設(shè)定帶寬。因此，通過簡單的動(dòng) 作，就能夠在低頻頻譜和高頻頻譜的連接部分平滑地連接頻譜，提高解碼語 音信號(hào)的質(zhì)量。
圖8是表示本實(shí)施方式的解碼裝置200的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。 該圖中，解碼裝置200包括控制單元201、第一層解碼單元202、上采 樣單元203、第二層解碼單元204、頻譜解碼單元205以及開關(guān)206。
控制單元201將從編碼裝置IOO傳輸?shù)摹?gòu)成比特流的第一層編碼信息 和第二層編碼信息以及頻譜編碼信息進(jìn)行分離，將獲得的第一編碼信息輸出 到第一層解碼單元202，將第二層編碼信息輸出到第二層解碼單元204，并將 頻譜編碼信息輸出到頻譜解碼單元205。另外，根據(jù)從編碼裝置100傳輸?shù)谋忍亓鞯慕Y(jié)構(gòu)要素，控制單元201自適應(yīng)地生成用于控制開關(guān)206的控制信 息，并將其輸出到開關(guān)206。
第一層解碼單元202對從控制單元201輸入的第一層編碼信息，進(jìn)行 CELP方式的解碼，并將獲得的第一層解碼信號(hào)輸出到上采樣單元203和開關(guān) 206。
上采樣單元203對從第一層解碼單元202輸入的第一層解碼信號(hào)進(jìn)行上 采樣處理，將第一層解碼信號(hào)的采樣頻率從Rate2變換為Ratel，并輸出到頻 語解碼單元205。
第二層解碼單元204使用從控制單元201輸入的第二層編碼信息，進(jìn)行 增益/形狀的反量化，并將獲得的第二層MDCT系數(shù)、即量化對象頻帶的殘差 MDCT系數(shù)輸出到頻譜解碼單元205 。另外，第二層解碼單元204內(nèi)部的結(jié) 構(gòu)和具體動(dòng)作在后面描述。
頻譜解碼單元205使用從第二層解碼單元204輸入的第二層MDCT系 數(shù)、從控制單元201輸入的頻譜編碼信息、以及從上采樣單元203輸入的上 采樣后的第一層解碼信號(hào)，進(jìn)行頻帶擴(kuò)展處理后，將獲得的第二層解碼信號(hào) 輸出到開關(guān)206。另外，頻譜解碼單元205內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和具體動(dòng)作，在后面 描述。
從編碼裝置100傳輸?shù)浇獯a裝置200的比特流由第一層編碼信息、第二 層編碼信息和頻譜編碼信息構(gòu)成時(shí)，或者上述比特流由第一層編碼信息、頻 譜編碼信息構(gòu)成時(shí)，或者上述比特流由第一層編碼信息、第二層編碼信息構(gòu) 成時(shí)，開關(guān)206基于從控制單元201輸入的控制信息，將從頻譜解碼單元205 輸入的第二層解碼信號(hào)作為解碼信號(hào)輸出。另一方面，在上述比特流僅由第 一層編碼信息構(gòu)成時(shí)，開關(guān)206將從第一層解碼單元202輸入的第一層解碼 信號(hào)作為解碼信號(hào)輸出。
圖9是表示第二層解碼單元204內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
該圖中，第二層解碼單元204包括分離單元241、形狀反量化單元242、 有無預(yù)測解碼判定單元243以及增益反量化單元244。
分離單元241在AU空制單元201輸入的第二層編碼信息中，分離頻帶信 息、形狀編碼信息以及增益編碼信息，將獲得的頻帶信息輸出到形狀反量化 單元242和有無預(yù)測解碼判定單元243,將形狀編碼信息輸出到形狀反量化 單元242，將增益編碼信息輸出到增益反量化單元244。形狀反量化單元242對從分離單元241輸入的形狀編碼信息進(jìn)行解碼， 求與從分離單元241輸入的頻帶信息所示的量化對象頻帶對應(yīng)的MDCT系數(shù) 的形狀的值，并將其輸出到增益反量化單元244。
有無預(yù)測解碼判定單元243使用從分離單元241輸入的頻帶信息，求在 當(dāng)前幀的量化對象頻帶與先前幀的量化對象頻道之間共用的子帶的數(shù)目。然 后，在共用的子帶的數(shù)目為規(guī)定值以上時(shí)，有無預(yù)測解碼判定單元243判定 對頻帶信息所示的量化對象頻帶的MDCT系數(shù)進(jìn)行預(yù)測解碼，而在共用的子 帶的數(shù)目小于規(guī)定值時(shí)，判定不對頻帶信息所示的量化對象頻帶的MDCT系 數(shù)進(jìn)行預(yù)測解碼。有無預(yù)測解碼判定單元243將判定結(jié)果輸出到增益反量化 單元244。
在從有無預(yù)測解碼判定單元243輸入的判定結(jié)果為表示進(jìn)行預(yù)測解碼的 判定結(jié)果時(shí)，增益反量化單元244使用在內(nèi)置的緩存器中存儲(chǔ)的先前幀的增 益值以及內(nèi)置的增益碼本，對從分離單元241輸入的增益編碼信息進(jìn)行預(yù)測 解碼，從而獲得增益值。另一方面，在從有無預(yù)測解碼判定單元243輸入的 判定結(jié)果為表示不進(jìn)行預(yù)測解碼的判定結(jié)果時(shí)，增益反量化單元244使用內(nèi) 置的增益碼本，對從分離單元241輸入的增益編碼信息直接進(jìn)行反量化，從 而獲得增益值。增益反量化單元244使用獲得的增益值、以及從形狀反量化 單元242輸入的形狀的值，求第二層MDCT系數(shù)即量化對象頻帶的殘差 MDCT系數(shù)，并將其輸出。
具有上述結(jié)構(gòu)的第二層解碼單元204中的動(dòng)作是與第二層解碼單元106 中的動(dòng)作相反的動(dòng)作，因此省略其詳細(xì)il明。
圖10是表示頻譜解碼單元205內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。
該圖中，頻譜解碼單元205包括頻域變換單元251、相加頻譜計(jì)算單 元252、內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元253、濾波單元254以及時(shí)域變換單元255。
頻域變換單元251對從上采樣單元203輸入的上采樣后的第一層解碼信 號(hào)進(jìn)行變頻，計(jì)算第一頻譜Sl(k),并將其輸出到相加頻譜計(jì)算單元252。這 里，上采樣后的第一層解碼信號(hào)的有效頻帶為0Sk<FL，變頻方法使用離散傅 立葉變換(DFT)、離散余弦變換(DCT)、改進(jìn)離散余弦變換(MDCT)等。
從頻域變換單元251輸入第 一頻譜Sl(k)并且從第二層解碼單元204輸入 第二層MDCT系數(shù)(以下記載為第二頻譜S2(k))時(shí)，相加頻譜計(jì)算單元252將 第一頻譜Sl(k)和第二頻譜S2(k)相加，將相加結(jié)果作為相加頻譜S3(k)輸出到內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元2 。另外，在只從頻域變換單元251輸入第一頻譜Sl(k), 而不從第二解碼單元輸入第二頻譜S2(k)時(shí)，相加頻旙計(jì)算單元252將第 一頻譜Sl(k)作為相加頻譜S3(k)輸出到內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元253。
內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元使用相加頻譜S3(k)，設(shè)定在濾波單元254中使用 的濾波器的內(nèi)部狀態(tài)。
濾波單元254 ^f吏用由內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元253設(shè)定的濾波器的內(nèi)部狀態(tài)、 以及從控制單元201輸入的頻譜編碼信息所包含的最優(yōu)基音系數(shù)T，和濾波器 系數(shù)(3i，對相加頻譜S3(k)進(jìn)行濾波，從而生成相加頻譜的估計(jì)值S3，(k)。然 后，濾波單元254將由相加頻i普S3(k)和相加頻i普的估計(jì)值S3，(k)構(gòu)成的解碼 頻譜S，(k)輸出到時(shí)域變換單元255。此時(shí)，濾波單元254使用上述式(1)所示 的濾》皮函凄丈。
圖11是表示在濾波單元254中生成的解碼頻譜S，(k)的圖。
濾波單元254不使用低頻((Kk〈FL)頻譜即第一層MDCT系數(shù)，而使用將 第一層MDCT系數(shù)(0Sk〈FL)和第二層MDCT系數(shù)(FL，^k〈FL，，)相加得到的、 頻帶為OSk〈FL"的相加頻譜S3(k)來進(jìn)行濾波，從而獲得相加頻譜的估計(jì)值 S3，(k)。因此，如圖11所示，頻帶信息所示的量化對象頻帶、也就是由0^k<FL" 的頻帶構(gòu)成的頻帶中的解碼頻譜S，(k),是由相加頻譜S^k)構(gòu)成的，而在頻 帶FI^k<FH中不與量化對象頻帶重疊的部分、也就是頻帶FL"^k<FH中的解 碼頻帶S，(k)，是由相加頻譜的估計(jì)值S3，(k)構(gòu)成的?？傊l帶FL，^k〈FL" 中的解碼頻譜S，(k)不取通過濾波單元254進(jìn)行的、使用了相加頻譜S3(k)的 濾波處理獲得的相加頻譜的估計(jì)值S3，(k)，而取相加頻譜S3(k)本身的值。
在圖11中，作為例子，表示第一頻譜Sl(k)的頻帶與第二頻譜S^k)的頻 帶一部分重疊的情況。根據(jù)頻帶選擇單元164中選擇量化對象頻帶的結(jié)果， 有可能出現(xiàn)第一頻譜Sl(k)的頻帶與第二頻譜S2(k)的頻帶完全重疊的情況， 或者第一頻譜Sl(k)的頻帶與第二頻譜S2(k)的頻帶不相接而彼此離開的情況。
圖12是表示第 一頻譜S1 (k)的頻帶與第二頻譜S2(k)的頻帶完全重疊的情 況的圖。此時(shí)，頻帶FL^k〈FH中的解碼頻譜S，(k)取相加頻譜的估計(jì)值S3，(k) 本身的值。這里，因?yàn)橄嗉宇l譜S3(k)的值是將第一頻譜Sl(k)的值與第二頻 語S2(k)的值相加得到的，所以相加頻譜的估計(jì)值S3，(k)的精度提高，由此解 碼語音信號(hào)的質(zhì)量提高。
圖13是表示第 一頻譜S1 (k)的頻帶與第二頻譜S2(k)的頻帶不相接而彼此離開的情況的圖。此時(shí)，濾波單元254使用第一頻譜Sl(k)來求相加頻鐠的估 計(jì)值S3，(k)，進(jìn)行擴(kuò)展為頻帶FI^k〈FH的頻帶擴(kuò)展處理。但是，用第二頻譜 S之(k)置換頻帶FLSk<FH中與第二頻譜S2(k)的頻帶對應(yīng)的估計(jì)值S3，(k)的部 分。其理由為，第二頻譜S2(k)的精度比相加頻譜的估計(jì)值S3，(k)高，由此解 碼語音信號(hào)的質(zhì)量提高。
時(shí)域變換單元255將從濾波單元254輸入的解碼頻諳S，(k)變換為時(shí)域的 信號(hào)，將其作為第二層解碼信號(hào)輸出。時(shí)域變換單元255根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng) 的窗口乘法和重疊相加等處理，從而避免幀間產(chǎn)生的間斷。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，在編碼端的高層選擇編碼頻帶，在解碼端 將低層和高層的解碼頻譜相加，使用獲得的相加頻譜進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，解碼在 低層和高層未能解碼的頻帶的分量。因此，能夠根據(jù)在編碼端的高層選擇的 編碼頻帶，靈活地計(jì)算高精度的高頻頻譜數(shù)據(jù)，獲得質(zhì)量更佳的解碼信號(hào)。
另外，在本實(shí)施方式，以第二層編碼單元106選擇作為量化對象的頻帶 進(jìn)行第二層編碼的情況為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于此，第二層編碼單 元106還可以對固定的頻帶的分量進(jìn)行編碼，也可以對與在第一層編碼單元 102中編碼的頻帶同樣的頻帶的分量進(jìn)行編碼。
另外，在本實(shí)施方式，以解碼裝置200使用頻語編碼信息所包含的最優(yōu) 基音系數(shù)T，和濾波器系數(shù)Pi，對相加頻譜S3(k)進(jìn)行濾波來生成相加頻譜的估 計(jì)值S3，(k)，從而估計(jì)高頻段的頻譜的情況為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限 于此，解碼裝置200也可以對第一頻譜Sl(k)進(jìn)^f于濾波，爿Mv而估計(jì)高頻部分的 頻語。
另外，在本實(shí)施方式，以式(1)中設(shè)M-1的情況為例進(jìn)行說明，但M不 限于此，還能夠使用O以上的整數(shù)(自然數(shù))。
另外，在本實(shí)施方式，第一層適用了 CELP型編碼/解碼方式，但是也可 以適用其他的編碼/解碼方式。
另外，在本實(shí)施方式，以進(jìn)行分層編碼(可擴(kuò)展編碼)的編碼裝置100為 例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于此，也可以適用于進(jìn)行分層編碼以外的其他 方式的編碼的編碼裝置。
另外，在本實(shí)施方式，以編碼裝置100包括頻域變換單元161和162的 情況為例進(jìn)行說明，但這些單元是在以時(shí)域信號(hào)為輸入信號(hào)的情況下所需的 結(jié)構(gòu)要素，本發(fā)明不限于此，在頻譜直接輸入到頻譜編碼單元107的情況下，可以不具備頻域變換單元161和162。
另外，在本實(shí)施方式，以在濾波單元174計(jì)算基音系數(shù)后，在濾波器系 數(shù)計(jì)算單元H6計(jì)算濾波器系數(shù)的情況為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于此， 也可以采用不具備濾波器系數(shù)計(jì)算單元176也不計(jì)算濾波器系數(shù)的結(jié)構(gòu)。另 外還可以采用如下的結(jié)構(gòu)不具備濾波器系數(shù)計(jì)算單元176,在濾波單元174 中使用基音系數(shù)和濾波器系數(shù)進(jìn)行濾波處理，同時(shí)搜索最合適的基音系數(shù)和 濾波器系數(shù)。此時(shí)使用下式(6)和(7)代替上述的式(1)和(2)。
'-' …式(7)
再有，在本實(shí)施方式，以使用低頻段的頻譜，也就是說，以低頻段的頻 譜為編碼的基準(zhǔn)，對高頻段的頻譜編碼的情況為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不 限于此，也可以通過其他辦法設(shè)定作為基準(zhǔn)的頻譜。例如，雖然從有效利用 能量的觀點(diǎn)來看不太理想，但也可以使用高頻段的頻譜對低頻段的頻譜進(jìn)行 編碼，或者將中間頻帶的頻譜作為編碼的基準(zhǔn)，對其他頻帶的頻譜進(jìn)行編碼。(實(shí)施方式2)
圖14是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的編碼裝置300的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。另 外，編碼裝置300具有與實(shí)施方式1所示的編碼裝置IOO(參照圖1 圖3)相同 的基本結(jié)構(gòu)，對相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。
編碼裝置300的頻譜編碼單元307的處理的一部分與編碼裝置100的頻 譜編碼單元107不同，因此附加不同的標(biāo)號(hào)來表示。
頻譜編碼單元307將編碼裝置300的輸入信號(hào)即語音/音頻信號(hào)、以及從 上采樣單元104輸入的上采樣后的第一層解碼信號(hào)變換為頻域，獲得輸入頻 譜和第一層解碼頻譜。然后，頻譜編碼單元307分析第一層解碼頻譜的低頻 分量與輸入頻語的高頻分量之間的相關(guān)，計(jì)算用于在解碼端進(jìn)行頻帶擴(kuò)展以 根據(jù)低頻分量估計(jì)高頻分量的參數(shù)，并將其作為頻譜編碼信息輸出到復(fù)用單 元108。
圖15是表示頻譜編碼單元307內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。另夕卜，頻譜編 碼單元307具有與實(shí)施方式1所示的頻譜編碼單元107(參照圖"相同的基本 結(jié)構(gòu)，對相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。
頻譜編碼單元307與頻鐠編碼單元107不同的點(diǎn)在于，還具有頻域變換單元3T7。另外，頻譜編碼單元307的頻域變換單元371、內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元 372、濾波單元374、搜索單元375和濾波器系數(shù)計(jì)算單元376的處理的一部 分與頻譜編碼單元107的頻域變換單元171、內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元172、濾波單 元174、搜索單元175和濾波器系數(shù)單元176不同，因此附加不同的標(biāo)號(hào)來 表示。
頻域變換單元377對輸入的有效頻帶為04<FH的語音/音頻信號(hào)進(jìn)行變 頻，并計(jì)算輸入頻譜S(k)。這里，變頻方法適用離散傅立葉變換(DFT)、離散 余弦變換(DCT)、改進(jìn)離散余弦變換(MDCT)等。
頻域變換單元371對從上采樣單元104輸入的有效頻帶為0^k<FH的上 采樣后的第一層解碼信號(hào)進(jìn)行變頻，來代替對有效頻帶為OSk〈FH的語音/音
頻信號(hào)進(jìn)行變頻，計(jì)算第一層解碼頻譜SoEd(k)。這里，變頻方法適用離散傅
立葉變換(DFT)、離散余弦變換(DCT)、改進(jìn)離散余弦變換(MDCT)等。
內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元372使用其有效頻帶為0^k<FH的第一層解碼頻譜 SoEd(k)代替其有效頻帶為OSk<FH的輸入頻譜S(k)，設(shè)定在濾波單元374中 使用的濾波器的內(nèi)部狀態(tài)。另外，該濾波器的內(nèi)部狀態(tài)的設(shè)定除了使用相加 頻譜SoEd(k)代替輸入頻譜S(k)這一點(diǎn)以夕卜，其它與內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元l72的 內(nèi)部狀態(tài)的"&定相同，因此省略詳細(xì)的說明。
濾波單元374使用由內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元372設(shè)定的濾波器的內(nèi)部狀態(tài)以 及從基音系數(shù)設(shè)定單元173輸出的基音系數(shù)T，對第一層解碼頻譜進(jìn)行濾波, 計(jì)算第一層解碼頻譜的估計(jì)值SDEC1，(k)。該濾波處理除了使用下式(8)代替式 (2)這一點(diǎn)以外，其它與濾波單元174的濾波處理相同，因此省略詳細(xì)的說明。 S鵬'W = <formula>formula see original document page 22</formula>
搜索單元375計(jì)算用于表示從頻域變換單元377輸入的輸入頻譜S(k)與 從濾波單元374輸出的第一層解碼頻譜的估計(jì)值SoEc,，(k)的相似性的參數(shù)、 即相似度。另夕卜，該相似度的計(jì)算處理除了使用下式(9)代替式(勺這一點(diǎn)以夕卜, 其它與搜索單元175的相似度的計(jì)算處理相同，因此省略詳細(xì)的說明。
<formula>formula see original document page 22</formula>
每當(dāng)基音系數(shù)設(shè)定單元173將基音系數(shù)T提供給濾波單元374時(shí)，都進(jìn) 行該相似度的計(jì)算，并將使計(jì)算出的相似度為最大的基音系數(shù)即最優(yōu)基音系數(shù)T，(Tmin Tmax的范圍)提供給濾波器系數(shù)計(jì)算單元376。
濾波器系數(shù)計(jì)算單元376使用從搜索單元375提供的最優(yōu)基音系數(shù)T，、 從頻域變換單元377輸入的輸入頻譜S(k)以及從頻域變換單元371輸入的第 一層解碼頻譜SoEd(k)來求濾波器系數(shù)pi，將濾波器系數(shù)Pi和最優(yōu)基音系數(shù)T， 作為頻諮編碼信息輸出到復(fù)用單元108。另外，濾波器系數(shù)計(jì)算單元376的 濾波器系數(shù)(3i的計(jì)算處理除了使用下式(10)代替式(5)這一點(diǎn)以外，其它與濾 波器系數(shù)計(jì)算單元176的濾波器系數(shù)pi的計(jì)算處理相同，因此省略詳細(xì)的說 明。
<formula>formula see original document page 23</formula>
總之，編碼裝置300在頻譜編碼單元307中，使用將有效頻帶為0^k<FH 的第一層解碼頻譜SoEd(k)作為其內(nèi)部狀態(tài)的濾波單元374，估計(jì)有效頻帶為 OSk<FH的第一層解碼頻譜SDEc,(k)的高頻部分(FI^k〈FH)的形狀。由此，編 碼裝置300求出用于表示對于第 一層解碼頻譜SoEc!(k)的高頻部分(FI^k〈FH) 的估計(jì)值SDEd'(k)與輸入頻譜S(k)的高頻部分(FL^^FH)之間的相關(guān)性的參 數(shù)、即表示濾波單元374的濾波特性的最優(yōu)基音系數(shù)T，以及濾波器系數(shù)卩i, 將其傳輸?shù)浇獯a裝置以代替輸入頻譜的高頻部分的編碼信息。
本實(shí)施方式的解碼裝置具有與實(shí)施方式1的解碼裝置IOO相同的結(jié)構(gòu)并 進(jìn)行相同的動(dòng)作，因此省略其說明。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，在解碼端將低層和高層的解碼頻譜相加， 對獲得的相加頻譜進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，不是基于輸入頻譜的估計(jì)值S，(k)與輸入頻 譜S(k)的高頻部分(FLS1^FH)之間的相關(guān)性，而是基于第一層解碼頻譜的估計(jì) 值SDEd'(k)與輸入頻譜S(k)的高頻部分(FL^^FH)之間的相關(guān)性來求最優(yōu)基音 系數(shù)和濾波器系數(shù)，這些系數(shù)是在求相加頻譜的估計(jì)值時(shí)使用的。因此，能 夠抑制第一層編碼的編碼失真對解碼端的頻帶擴(kuò)展造成的影響，提高解碼信 號(hào)的質(zhì)量。
(實(shí)施方式3)
圖16是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的編碼裝置400的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。另 外，編碼裝置400具有與實(shí)施方式1所示的編碼裝置IOO(參照圖1 圖3)相同 的基本結(jié)構(gòu)，對相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。
編碼裝置400與編碼裝置100不同的點(diǎn)在于，還具有第二層解碼單元409。另外，編碼裝置400的頻譜編碼單元407的處理的一部分與編碼裝置 100的頻譜編碼單元107的處理不同，因此附加不同的標(biāo)號(hào)來表示。
第二層解碼單元409包括與實(shí)施方式1的解碼裝置200中的第二層解碼 單元204(圖8 圖IO)相同的結(jié)構(gòu)并進(jìn)行同樣的動(dòng)作，因此省略詳細(xì)的說明。 但是，將第二層解碼單元204的輸出稱為第二層MDCT系數(shù)，與此相對這里 將第二層解碼單元409的輸出稱為第二層解碼頻譜并寫成SDEC2(k)。
頻譜編碼單元407將編碼裝置400的輸入信號(hào)即語音/音頻信號(hào)、以及從 上采樣單元104輸入的上采樣后的第一層解碼信號(hào)變換為頻域，獲得輸入頻 譜和第一層解碼頻譜。然后，頻i普編碼單元407將第一層解碼頻譜的低頻分 量和^^第二層解碼單元409輸入的第二層解碼頻譜相加，對相加結(jié)果的相加 頻譜與輸入頻譜的高頻分量之間的相關(guān)進(jìn)行分析，計(jì)算用于在解碼端進(jìn)行頻 帶擴(kuò)展以根據(jù)低頻分量估計(jì)高頻分量的參數(shù)，將其作為頻譜編碼信息輸出到 復(fù)用單元108。
圖17是表示頻譜編碼單元407內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。另夕卜，頻譜編 碼單元407具有與實(shí)施方式1所示的頻譜編碼單元107(參照圖3)相同的基本 結(jié)構(gòu)，對相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。
頻譜編碼單元407與頻鐠編碼單元107不同的點(diǎn)在于，具有頻域變換單 元471和477、以及相加頻譜計(jì)算單元478，以代替頻域變換單元171。另夕卜， 頻譜編碼單元407的內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元472、濾波單元474、搜索單元475和 濾波器系數(shù)計(jì)算單元476的處理的一部分與頻譜編碼單元107的內(nèi)部狀態(tài)設(shè) 定單元172、濾波單元174、搜索單元175和濾波器系數(shù)單元H6不同，因此 附加不同的標(biāo)號(hào)來表示。
頻域變換單元471對從上采樣單元104輸入的有效頻帶為0^k<FH的上 采樣后的第一層解碼信號(hào)進(jìn)行變頻，代替對有效頻帶為(^k〈FH的語音/音頻
信號(hào)進(jìn)行變頻，計(jì)算第一層解碼頻譜SoEd(k)，并將其輸出到相加頻譜計(jì)算單
元478。這里，變頻方法適用離散傅立葉變換(DFT)、離散余弦變換(DCT)、 改進(jìn)離散余弦變換(MDCT)等。
相加頻譜計(jì)算單元478將從頻域變換單元471輸入的第一層解碼頻譜 SDEd(k)的低頻(OSk〈FL)分量和從第二層解碼單元409輸入的第二層解碼頻譜 Sdec2(1c)相加，并將獲得的相加頻譜Ss菌(k)輸出到內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元472。這 里，因?yàn)榈诙咏獯a頻譜SoEC2(k)的頻帶為，在第二層編碼單元106選擇為量化對象頻帶的頻帶，因此相加頻譜SsuM(k)的頻帶由低頻段((^k〈FL)和在第二
層編碼單元106中選擇出的量化對象頻帶構(gòu)成。
頻域變換單元477對輸入的有效頻帶為0^k<FH的語音/音頻信號(hào)進(jìn)行變 頻，并計(jì)算輸入頻譜S(k)。這里，變頻方法適用離散傅立葉變換(DFT)、離散 余弦變換(DCT)、改進(jìn)離散余弦變換(MDCT)等。
內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元472使用其有效頻帶為0^k<FH的相加頻譜SSUM(k)
以代替其有效頻帶為OSk<FH的輸入頻譜S(k),設(shè)定在濾波單元474中使用 的濾波器的內(nèi)部狀態(tài)。另外，該濾波器的內(nèi)部狀態(tài)的設(shè)定除了使用相加頻譜 SsiM(k)來代替輸入頻譜S(k)這一點(diǎn)以外，其它與內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元172的內(nèi) 部狀態(tài)的設(shè)定相同，因此省略詳細(xì)的說明。
濾波單元474使用在內(nèi)部狀態(tài)設(shè)定單元472中設(shè)定的濾波器的內(nèi)部狀態(tài) 以及從基音系數(shù)設(shè)定單元473輸出的基音系數(shù)T,對相加頻譜SsuM(k)進(jìn)行濾 波，計(jì)算相加頻譜的估計(jì)值SsuM，(k)。該濾波處理除了使用下式(11)代替式(2) 這一點(diǎn)以外，其它與濾波單元174的濾波處理相同，因此省略詳細(xì)的-說明。 = ...式(ll)
搜索單元475計(jì)算用于表示從頻域變換單元477輸入的輸入頻譜S(k)與 從濾波單元474輸出的相加頻譜的估計(jì)值SsuM，(k)的相似性的參數(shù)、即相似 度。另外，該相似度的計(jì)算處理除了使用下式(12)代替式(4)這一點(diǎn)以外，其 它與搜索單元175的相似度的計(jì)算處理相同，因此省略詳細(xì)的說明。
每當(dāng)基音系數(shù)設(shè)定單元173將基音系數(shù)T提供給濾波單元474時(shí)，都進(jìn) 行該相似度的計(jì)算，并將使計(jì)算出的相似度為最大的基音系數(shù)即最優(yōu)基音系 數(shù)T，(Tmin Tmax的范圍)提供給濾波器系數(shù)計(jì)算單元476。
濾波器系數(shù)計(jì)算單元476使用從搜索單元475提供的最優(yōu)基音系數(shù)T，、 從頻域變換單元477輸入的輸入頻譜S(k)以及從相加頻譜計(jì)算單元478輸入 的相加頻i普SsuM(k)來求濾波器系數(shù)(3i,并將濾波器系數(shù)(3i和最優(yōu)基音系數(shù)T' 作為頻鐠編碼信息輸出到復(fù)用單元108。另外，濾波器系數(shù)計(jì)算單元476的 濾波器系數(shù)pi的計(jì)算處理除了使用下式(13)代替式(5)這一點(diǎn)以外，其它與濾 波器系數(shù)計(jì)算單元176的濾波器系數(shù)pi的計(jì)算處理相同，因此省略詳細(xì)的說
…式(12<formula>formula see original document page 26</formula>
總之，編碼裝置400在頻譜編碼單元407中，使用將有效頻帶為0^k<FH 的相加頻譜SSUM(k)作為其內(nèi)部狀態(tài)的濾波單元474,估計(jì)有效頻帶為 OSk〈FH的相加頻譜SSUM(k)的高頻部分(FI^k〈FH)的形狀。由此，編碼裝置 400求用于表示對于相加頻譜SSUM(k)的高頻部分(FLSk<FH)的估計(jì)值 SSUM'(k)與輸入頻譜S(k)的高頻部分(FL5l^FH)之間的相關(guān)性的參數(shù)、即表 示濾波單元474的濾波特性的最優(yōu)基音系數(shù)T，以及濾波器系數(shù)pi,并將其傳 輸?shù)浇獯a裝置以代替輸入頻譜的高頻部分的編碼信息。
本實(shí)施方式的解碼裝置具有與實(shí)施方式1的解碼裝置100相同的結(jié)構(gòu)并 進(jìn)行相同的動(dòng)作，因此省略其說明。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，在編碼端，將第一層解碼頻譜和第二層解 碼頻譜相加而計(jì)算相加頻譜，基于相加頻譜與輸入頻譜之間的相關(guān)性，求最 優(yōu)基音系數(shù)和濾波器系數(shù)。另外，在解碼端，將低層和高層的解碼頻譜相加 而計(jì)算相加頻譜，并使用從編碼端傳輸?shù)淖顑?yōu)基音系數(shù)和濾波器系數(shù)，進(jìn)行 用于求相加頻譜的估計(jì)值的頻帶擴(kuò)展。因此，能夠進(jìn)一步抑制第一層編碼和 第二層編碼的編碼失真對解碼端的頻帶擴(kuò)展造成的影響，進(jìn)一步提高解碼信
號(hào)的質(zhì)量。
另外，在本實(shí)施方式中，以下述情況為例進(jìn)行了說明在編碼裝置將第 一層解碼頻譜和第二層解碼頻譜相加而計(jì)算相加頻譜，基于相加頻譜與輸入 頻譜之間的相關(guān)性，計(jì)算在解碼裝置用于頻帶擴(kuò)展的最優(yōu)基音系數(shù)和濾波器 系數(shù)，但本發(fā)明不限于此，也可以采用如下的結(jié)構(gòu)選擇相加頻譜和第一層 解碼頻譜中的任意一個(gè)頻謙作為對象，求其與輸入頻譜之間的相關(guān)性。例如， 在重視第一層解碼信號(hào)的質(zhì)量的情況下，能夠基于第一層解碼頻譜與輸入頻 譜之間的相關(guān)性，計(jì)算用于頻帶擴(kuò)展的最優(yōu)基音系數(shù)和濾波器系數(shù)，在重視 第二層解碼信號(hào)的質(zhì)量的情況下，能夠基于相加頻譜與輸入頻譜之間的相關(guān) 性，計(jì)算用于頻帶擴(kuò)展的最優(yōu)基音系數(shù)和濾波器系數(shù)。作為上述選擇的條件， 使用編碼裝置所輸入的輔助信息，或者傳輸路徑的狀態(tài)(傳輸速度、頻帶等) 即可，例如在傳輸路徑的利用效率非常高，只能傳輸?shù)谝粚泳幋a信息那樣的 情況下，通過基于第一解碼頻譜與輸入頻謙之間的相關(guān)性，計(jì)算用于頻帶擴(kuò)展的最優(yōu)基音系數(shù)和濾波器系數(shù)，能夠提供質(zhì)量更佳的輸出信號(hào)。
另外，如上所述，對最優(yōu)基音系數(shù)和濾波器系數(shù)的各種計(jì)算方法，還可 以追加實(shí)施方式1中說明的求輸入頻語的低頻分量與高頻分量之間的相關(guān)性 的方法。例如，在第一層解碼頻譜與輸入頻譜之間的失真非常小的情況下， 通過從輸入頻譜的低頻分量和高頻分量計(jì)算最優(yōu)基音系數(shù)和濾波器系數(shù)，能 夠提供越是高層質(zhì)量越高的輸出信號(hào)。 以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施方式。
如上述各個(gè)實(shí)施方式中的說明，本發(fā)明在可擴(kuò)展編解碼中，通過采用以
下結(jié)構(gòu)能夠獲得有益效果使在編碼裝置計(jì)算頻帶擴(kuò)展參數(shù)時(shí)使用的、第一
層解碼信號(hào)或者用第一層解碼信號(hào)計(jì)算出的計(jì)算信號(hào)(例如將第一層解碼信 號(hào)和第二層解碼信號(hào)相加得到的相加信號(hào))的低頻分量，與在解碼裝置為了進(jìn)
行頻帶擴(kuò)展適用頻帶擴(kuò)展參數(shù)的、第一層解碼信號(hào)或者用第一層解碼信號(hào)計(jì) 算出的計(jì)算信號(hào)(例如將第一層解碼信號(hào)和第二層解碼信號(hào)相加得到的相加 信號(hào))的低頻分量不同。另外，也能夠采用如下的結(jié)構(gòu)，使這些各個(gè)低頻分量 彼此相同，或者在編碼裝置中使用輸入信號(hào)的低頻分量。
另外，在上述各個(gè)實(shí)施方式中，舉出了使用基音系數(shù)和濾波器系數(shù)作為 用于頻帶擴(kuò)展的參lt的例子，但不限于此。例如，也可以在編碼端和解碼端， 固定一種系數(shù)，只將另一種系數(shù)作為參數(shù)從編碼端發(fā)送?；蛘咭部梢曰谶@ 些系數(shù)，另外求用于發(fā)送的參數(shù)，將其作為頻帶擴(kuò)展參數(shù)，還可以組合使用 這些系數(shù)。
另外也可以在上述各個(gè)實(shí)施方式中，編碼裝置具有計(jì)算并編碼增益信息 的功能，解碼裝置接收該增益信息用以頻帶擴(kuò)展，該增益信息用于在濾波后 調(diào)整高頻段的每個(gè)子帶(在頻率分量的區(qū)域?qū)⒄麄€(gè)頻帶分割為多個(gè)的頻帶)的 能量。也就是說，也可以將在編碼裝置獲得的用于每個(gè)子帶的能量調(diào)整的增 益信息，作為用于頻帶擴(kuò)展的參數(shù)發(fā)送給解碼裝置，在解碼裝置將該增益信 息適用于頻帶擴(kuò)展。例如，作為最簡單的頻帶擴(kuò)展方法，通過在編碼裝置和 解碼裝置，固定用于根據(jù)低頻頻譜估計(jì)高頻頻譜的基音系數(shù)、以及濾波器系 數(shù)，從而能夠只將用于調(diào)整每個(gè)子帶的能量的增益信息，用作頻帶擴(kuò)展用的 參數(shù)。因此，只要使用基音系數(shù)、濾波器系數(shù)和增益信息這三種信息中的至 少一個(gè)信息，就能夠進(jìn)行頻帶擴(kuò)展。
本發(fā)明的編碼裝置、解碼裝置以及其方法不限于上述各個(gè)實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種變更而實(shí)施。例如，各個(gè)實(shí)施方式能夠適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。
本發(fā)明的編碼裝置和解碼裝置能夠裝載于移動(dòng)通信系統(tǒng)中的通信終端裝
置和基站裝置，由此能夠提供具有與上述同樣的作用效果的通信終端裝置、
基站裝置和移動(dòng)通信系統(tǒng)。
另外，這里，以由硬件構(gòu)成本發(fā)明的情況為例進(jìn)行說明，但本發(fā)明也可
以由軟件實(shí)現(xiàn)。例如，以編程語言描述本發(fā)明的編碼方法和解碼方法的算法，
并通過將該程序存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器，以信息處理來執(zhí)行，從而能夠?qū)崿F(xiàn)與本發(fā)明
的編碼裝置及解碼裝置同樣的功能。
另外，用于上迷各個(gè)實(shí)施方式的說明中的各功能塊通常被作為集成電路
的LSI來實(shí)現(xiàn)。這些塊既可以#1單獨(dú)地集成為一個(gè)芯片，也可以包含一部分
或全部地被集成為一個(gè)芯片。
雖然此處稱為LSI,但根據(jù)集成程度，可以被稱為IC、系統(tǒng)LSI、超大 LSI(Super LSI)、特大LSI(Ultra LSI)。
另外，實(shí)現(xiàn)集成電路化的方法不僅限于LSI，也可以使用專用電路或通 用處理器來實(shí)現(xiàn)。也可以使用可在LSI制造后編程的FPGA(Field Programmable Gate Array:現(xiàn)場可編程門陣列)，或者可重構(gòu)LSI內(nèi)部的電路 單元的連接和設(shè)定的可重構(gòu)處理器。
再者，隨著半導(dǎo)體的技術(shù)進(jìn)步或隨之派生的其它技術(shù)的出現(xiàn)，如果能夠 出現(xiàn)替代LSI集成電路化的新技術(shù)，當(dāng)然能夠利用新技術(shù)進(jìn)行功能塊的集成 化。還存在著適用生物技術(shù)等的可能性。
總結(jié)以上所述的本發(fā)明的編碼裝置和解碼裝置，則能夠代表性地表示為 如下。
本發(fā)明的第一發(fā)明是編碼裝置，包括第一編碼單元，對輸入信號(hào)中的 低頻部分即低于規(guī)定頻率的頻帶進(jìn)行編碼而生成第一編碼數(shù)據(jù)；第一解碼單
元，對所述第一編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成第一解碼信號(hào)；第二編碼單元，對 所述輸入信號(hào)與所述第一解碼信號(hào)之殘差信號(hào)的規(guī)定的頻帶部分進(jìn)行編碼而
生成第二編碼數(shù)據(jù)；以及濾波單元，對所述第一解碼信號(hào)的所迷低頻部分， 或者對使用所述第 一解碼信號(hào)計(jì)算出的計(jì)算信號(hào)中的所述低頻部分進(jìn)行濾 波，從而獲得用于獲得所述輸入信號(hào)的高頻部分即高于所述規(guī)定頻率的頻帶 的頻帶擴(kuò)展參數(shù)。
本發(fā)明的第二發(fā)明是編碼裝置，在第一發(fā)明中，還包括第二解碼單元,對所述第二編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成第二解碼信號(hào)；以及加法單元，將所述 第一解碼信號(hào)和所述第二解碼信號(hào)相加而生成相加信號(hào)，所述濾波單元將所
述相加信號(hào)作為所述計(jì)算信號(hào)適用，對所述相加信號(hào)的所述低頻部分進(jìn)行濾 波，從而獲得用于獲得所述輸入信號(hào)的高頻部分即高于所述規(guī)定頻率的頻帶 的所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)。
本發(fā)明的第三發(fā)明是編碼裝置，在第一或第二發(fā)明中，還包括增益信 息生成單元，計(jì)算用于在所述濾波之后調(diào)整每個(gè)子帶的能量的增益信息。
本發(fā)明的第四發(fā)明是，采用r層的分層結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展編解碼的解碼裝置， 包括接收單元，接收在編碼裝置使用第m層的解碼信號(hào)計(jì)算出的頻帶擴(kuò)展 參數(shù)；以及解碼單元，對第n層的解碼信號(hào)的低頻分量使用所述頻帶擴(kuò)展參 數(shù)，從而生成高頻分量，其中，r為2以上的整數(shù)，m和n為r以下的整數(shù)。
本發(fā)明的第五發(fā)明是解碼裝置，在第四發(fā)明中，所述解碼單元使用所述 頻帶擴(kuò)展參數(shù)，生成與第m層不同的第n層的解碼信號(hào)的高頻分量，其中， m弁。
本發(fā)明的第六發(fā)明是解碼裝置，在第四或第五發(fā)明中，所述接收單元還 接收從所述編碼裝置發(fā)送的增益信息，所述解碼單元使用所述增益信息以代 替所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，或者使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)和所述增益信息，生成所 述第n層的解碼信號(hào)的高頻分量。
本發(fā)明的第七發(fā)明是解碼裝置，包括接收單元，接收從編碼裝置發(fā)送 的第一編碼數(shù)據(jù)、第二編碼數(shù)據(jù)、以及頻帶擴(kuò)展參數(shù)，所述第一編碼數(shù)據(jù)為， 對所述編碼裝置的輸入信號(hào)中的低頻部分即低于規(guī)定頻率的頻帶進(jìn)行編碼而 獲得的數(shù)據(jù)，所述第二編碼數(shù)據(jù)為，對解碼所述第一編碼數(shù)據(jù)而獲得的第一 解碼頻譜與所述輸入信號(hào)的頻譜之殘差的規(guī)定的頻帶部分進(jìn)行編碼而獲得的 數(shù)據(jù)，所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)為，對所述第一解碼頻譜的所述低頻部分、或者對 將所述第一解碼頻譜和對所述第二編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而獲得的第二解碼頻譜 相加而獲得的第一相加頻譜的所述低頻段部分進(jìn)行濾波而獲得的、用于獲得 所述輸入信號(hào)的高頻部分即高于所述規(guī)定頻率的頻帶的參數(shù)；第一解碼單元，
對所述第一編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成所述低頻段中的第三解碼頻譜；第二解
碼單元，對所述第二編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成所述規(guī)定的頻帶部分中的第四
解碼頻譜；以及第三解碼單元，使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，對所述第三解碼頻 譜、所述第四解碼頻鐠、以及使用其雙方來生成的第五解碼頻譜中的任意一個(gè)頻譜進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，從而解碼在所述第一解碼單元和所述第二解碼單元中 未解碼的頻帶部分。
本發(fā)明的第八發(fā)明是解碼裝置，在第七發(fā)明中，所述接收單元接收所述 第一編碼數(shù)據(jù)、所述第二編碼數(shù)據(jù)以及所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，所述頻帶擴(kuò)展參 數(shù)為，對所述第一相加頻譜的所述低頻部分進(jìn)行濾波而獲得的、用于獲得所 述輸入信號(hào)的高頻段部分即高于所述規(guī)定頻率的頻帶的參數(shù)。
本發(fā)明的第九發(fā)明是解碼裝置，在第七發(fā)明中，所述第三解碼單元包括
加法單元，將所述第三解碼頻譜和所述第四頻譜相加而生成第二相加頻譜； 以及濾波單元，使用所迷頻帶擴(kuò)展參數(shù)，對所述第三解碼頻譜、所述第四解 碼頻譜，或者作為所述第五解碼頻譜的所述第二相加頻譜進(jìn)行濾波，從而進(jìn) 行所述頻帶擴(kuò)展。
本發(fā)明的第十發(fā)明是解碼裝置，在第七發(fā)明中，所述接收單元還接收從 所述編碼裝置發(fā)送的增益信息，所述第三解碼單元使用所述增益信息以代替 所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，或者使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)和所述增益信息，對所述第 三解碼頻譜、所述第四解碼頻譜、以及使用其雙方來生成的第五解碼頻譜中 的任意一個(gè)頻譜進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，從而解碼在所述第一解碼單元和所述第二解 碼單元中未解碼的頻帶部分。
本發(fā)明的第十一發(fā)明是編碼裝置/解碼裝置，在上述第一至第十發(fā)明中， 頻帶擴(kuò)展參數(shù)包括基音系數(shù)和濾波器系數(shù)的至少 一 方。
2006年12月15日提交的日本專利申請第2006-338341號(hào)以及2007年3 月2日提交的日本專利申請第2007-053496號(hào)所包含的說明書、說明書附圖 以及說明書摘要的公開內(nèi)容，全部引用于本申請。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明的編碼裝置等能夠適用于移動(dòng)通信系統(tǒng)中的通信終端裝置、基站 裝置等用途。
權(quán)利要求
1. 編碼裝置，包括第一編碼單元，對輸入信號(hào)中的低頻部分即低于規(guī)定頻率的頻帶進(jìn)行編碼而生成第一編碼數(shù)據(jù)；第一解碼單元，對所述第一編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成第一解碼信號(hào)；第二編碼單元，對所述輸入信號(hào)與所述第一解碼信號(hào)之殘差信號(hào)的規(guī)定的頻帶部分進(jìn)行編碼而生成第二編碼數(shù)據(jù)；以及濾波單元，對所述第一解碼信號(hào)的所述低頻部分，或者對使用所述第一解碼信號(hào)計(jì)算出的計(jì)算信號(hào)的所述低頻段部分進(jìn)行濾波，從而獲得用于獲得所述輸入信號(hào)的高頻部分即高于所述規(guī)定頻率的頻帶的頻帶擴(kuò)展參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的編碼裝置，還包括第二解碼單元，對所述第二編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成第二解碼信號(hào)；以及加法單元，將所述第一解碼信號(hào)和所述第二解碼信號(hào)相加而生成相加信—，所述濾波單元將所述相加信號(hào)作為所述計(jì)算信號(hào)適用，對所述相加信號(hào) 的所述低頻部分進(jìn)行濾波，從而獲得用于獲得所述輸入信號(hào)的高頻部分即高 于所述規(guī)定頻率的頻帶的所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的編碼裝置，還包括增益信息生成單元，計(jì)算用于在所述濾波之后調(diào)整每個(gè)子帶的能量的增 益信息。
4. 如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的編碼裝置， 所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)包括基音系數(shù)和濾波器系數(shù)的至少 一方。
5. 解碼裝置，其采用r層的分層結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展編解碼，該解碼裝置包括 接收單元，接收在編碼裝置使用第m層的解碼信號(hào)計(jì)算出的頻帶擴(kuò)展參數(shù)；以及解碼單元，對第n層的解碼信號(hào)的低頻分量使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，從而生成高頻分量，其中，r為2以上的整數(shù)，m和n為r以下的整凄丈。
6. 如權(quán)利要求5所述的解碼裝置，2所述解碼單元使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，生成與第m層不同的第n層的解 碼信號(hào)的高頻分量，其中，n^n。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的解碼裝置， 所述接收單元還接收從所述編碼裝置發(fā)送的增益信息， 所述解碼單元使用所述增益信息以代替所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，或者使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)和所述增益信息，生成所述第n層的解碼信號(hào)的高頻分量。
8. 解碼裝置，包括 接收單元，接收從編碼裝置發(fā)送的第一編碼數(shù)據(jù)、第二編碼數(shù)據(jù)、以及 頻帶擴(kuò)展參數(shù)，所述第 一編碼數(shù)據(jù)為，對所述編碼裝置的輸入信號(hào)中的低頻 段部分即低于規(guī)定頻率的頻帶進(jìn)行編碼而獲得的數(shù)據(jù)，所述第二編碼數(shù)據(jù)為， 對解碼所述第 一編碼數(shù)據(jù)而獲得的第 一解碼頻譜與所述輸入信號(hào)的頻譜之殘 差的規(guī)定的頻帶部分進(jìn)行編碼而獲得的數(shù)據(jù)，所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)為，對所述 第 一解碼頻譜的所述低頻部分，或者對將所述第 一解碼頻語和對所述第二編 碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而獲得的第二解碼頻譜相加而獲得的第 一相加頻譜的所述低 頻部分進(jìn)行濾波而獲得的、用于獲得所述輸入信號(hào)的高頻部分即高于所述規(guī) 定頻率的頻帶的參數(shù)；第一解碼單元，對所述第一編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成所述^J貞部分中的 第三解碼頻譜；第二解碼單元，對所述第二編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成所述規(guī)定的頻帶部分中的第四解碼頻語；以及第三解碼單元，使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，對所述第三解碼頻譜、所述第 四解碼頻譜、以及使用其雙方來生成的第五解碼頻譜中的任意一個(gè)頻譜進(jìn)行 頻帶擴(kuò)展，從而解碼在所述第一解碼單元和所述第二解碼單元中未解碼的頻 帶部分。
9. 如權(quán)利要求8所述的解碼裝置，所述接收單元接收所述第一編碼數(shù)據(jù)、 所述第二編碼數(shù)據(jù)以及所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)為，對所述第 一相加頻譜的所述低頻部分進(jìn)行濾波獲得的、用于獲得所述輸入信號(hào)的高頻 段部分即高于所述規(guī)定頻率的頻帶。
10. 如權(quán)利要求8所述的解碼裝置， 所述第三解碼單元包括加法單元，將所述第三解碼頻譜和所述第四解碼頻譜相加而生成第二相加頻鐠；以及濾波單元，使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，對所述第三解碼頻譜、所述第四解 碼頻譜，或者作為所述第五解碼頻譜的所述第二相加頻譜進(jìn)行濾波，從而進(jìn) 行所述頻帶擴(kuò)展。
11. 如權(quán)利要求8所述的解碼裝置，所述接收單元還接收從所述編碼裝置發(fā)送的增益信息， 所述第三解碼單元使用所述增益信息以代替所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，或者使 用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)和所述增益信息，對所述第三解碼頻譜、所述第四解碼 頻譜、以及使用其雙方來生成的第五解碼頻譜中的任意一個(gè)頻譜進(jìn)行頻帶擴(kuò) 展，從而解碼在所述第一解碼單元和所述第二解碼單元中未解碼的頻帶部分。
12. 如權(quán)利要求5至11中任意一項(xiàng)所述的解碼裝置， 所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)包括基音系數(shù)和濾波器系數(shù)的至少 一方。
13. 編碼方法，包才舌第一編碼步驟，對輸入信號(hào)中的低頻部分即低于規(guī)定頻率的頻帶進(jìn)行編 碼而生成第 一編碼數(shù)據(jù)；解碼步驟，對所述第 一編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成第 一解碼信號(hào)；第二編碼步驟，對所述輸入信號(hào)與所述第一解碼信號(hào)之殘差信號(hào)的規(guī)定 的頻帶部分進(jìn)行編碼而生成第二編碼數(shù)據(jù)；以及濾波步驟，對所述第一解碼信號(hào)的所述低頻部分，或者對使用所述第一 解碼信號(hào)計(jì)算出的計(jì)算信號(hào)的所述低頻部分進(jìn)行濾波，從而獲得用于獲得所述輸入信號(hào)的高頻部分即高于所述規(guī)定頻率的頻帶的頻帶擴(kuò)展參數(shù)。
14. 解碼方法，其采用r層的分層結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展編解碼，該解碼方法包括接收步驟，接收在編碼裝置使用第m層的解碼信號(hào)計(jì)算出的頻帶擴(kuò)展參 數(shù)；以及解碼步驟，對第n層的解碼信號(hào)的低頻分量使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，從 而生成高頻分量，其中，r為2以上的整數(shù)，m和n為r以下的整數(shù)。
15. 解碼方法，包括接收步驟，接收從編碼裝置發(fā)送的第一編碼數(shù)據(jù)、第二編碼數(shù)據(jù)、以及 頻帶擴(kuò)展參數(shù)，所述第一編碼數(shù)據(jù)為，對所述編碼裝置的輸入信號(hào)中的低頻部分即低于規(guī)定頻率的頻帶進(jìn)行編碼而獲得的數(shù)據(jù)，所述第二編碼數(shù)據(jù)為， 對解碼所述第 一編碼數(shù)據(jù)而獲得的第 一解碼頻語與所述輸入信號(hào)的頻譜之殘 差的規(guī)定的頻帶部分進(jìn)行編碼而獲得的數(shù)據(jù)，所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)為，對所述 第一解碼頻譜的所述低頻部分，或者對將所述第一解碼頻語和對所述第二編 碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而獲得的第二解碼頻譜相加而獲得的第 一相加頻鐠的所述低 頻部分進(jìn)行濾波而獲得的、用于獲得所述輸入信號(hào)的高頻部分即高于所述規(guī)定頻率的頻帶的參數(shù)；第一解碼步驟，對所述第一編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成所述〗氐頻部分中的第三解碼頻譜；第二解碼步驟，對所述第二編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而生成所述規(guī)定的頻帶部 分中的第四解碼頻譜；以及第三解碼步驟，使用所述頻帶擴(kuò)展參數(shù)，對所述第三解碼頻譜、所述第 四解碼頻譜、以及4吏用其雙方來生成的第五解碼頻譜中的任意一個(gè)頻譜進(jìn)行 頻帶擴(kuò)展，從而解碼在所述第一解碼步驟和所述第二解碼步驟中未解碼的頻 帶部分。
全文摘要
公開了解碼裝置等，能夠根據(jù)在編碼端的高層選擇的編碼頻帶，靈活地計(jì)算高精度的高頻頻譜數(shù)據(jù)，獲得質(zhì)量更佳的解碼信號(hào)。該裝置中，第一層解碼單元(202)對第一層編碼信息進(jìn)行解碼而生成第一層解碼信號(hào)，第二層解碼單元(204)對第二層編碼信息進(jìn)行解碼而生成第二層解碼信號(hào)，頻譜解碼單元(205)使用第二層解碼信號(hào)和在上采樣單元(203)中上采樣后的第一層解碼信號(hào)來進(jìn)行頻帶擴(kuò)展處理，從而生成全頻帶解碼信號(hào)，開關(guān)(206)基于在控制單元(201)中生成的控制信息，輸出第一層解碼信號(hào)或者全頻帶解碼信號(hào)。
文檔編號(hào)G10L21/02GK101548318SQ20078004441
公開日2009年9月30日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者山梨智史, 押切正浩 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社