專利名稱：一種窄帶碼流轉(zhuǎn)換為寬帶碼流的轉(zhuǎn)換裝置及其轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信技術(shù)，特別是一種窄帶碼流轉(zhuǎn)換為寬帶碼流的轉(zhuǎn)換裝置及其轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
語(yǔ)言是人們互相交流的主要載體，語(yǔ)音是語(yǔ)言的聲學(xué)表現(xiàn)，故語(yǔ)音通信一直是通信技術(shù)研究的重要組成部分。早期通信網(wǎng)絡(luò)從無(wú)到有的建設(shè)過(guò)程中，由于技術(shù)、成本、系統(tǒng)復(fù)雜度等諸多原因，所支持的語(yǔ)音帶寬大多設(shè)計(jì)成剛好能滿足基本的通信要求。例如公用電話網(wǎng)(PSTN)有效頻率范圍僅是0.3 3. 4KHz。GSM數(shù)字蜂窩電話有效帶寬不超過(guò)4KHz。 普通調(diào)幅廣播有效帶寬不超過(guò)5KHz。在提高通信質(zhì)量的研究過(guò)程中人們發(fā)現(xiàn)，較窄的帶寬已成為語(yǔ)音品質(zhì)提升的一個(gè)主要瓶頸。盡管有一些寬帶音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)可以直接利用，但從盡可能降低編碼速率、減少音質(zhì)損失等方面考慮，主要針對(duì)語(yǔ)音的寬帶(0. 05 7KHz)語(yǔ)音編碼研究仍然是熱點(diǎn)。從國(guó)際電信聯(lián)盟ITU、第三代合作伙伴計(jì)劃3GPP等標(biāo)準(zhǔn)化組織近年來(lái)不斷推出新的寬帶語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)上，就不難看到這一點(diǎn)。但這些寬帶語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)對(duì)碼流格式、編碼速率等改變很大，沒(méi)有考慮對(duì)既有通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議的兼容，因此支持這些編碼標(biāo)準(zhǔn)的終端設(shè)備在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)條件下，無(wú)法獲得期望的寬帶性能。換句話說(shuō)，只有在發(fā)送終端、接收終端和通信網(wǎng)絡(luò)均支持寬帶語(yǔ)音傳輸標(biāo)準(zhǔn)的情況下，才能獲得寬帶的語(yǔ)音品質(zhì)。 通信網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)是一個(gè)復(fù)雜、漫長(zhǎng)、漸進(jìn)的過(guò)程，如何盡早在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸條件下獲得寬帶語(yǔ)音的品質(zhì)就成為一個(gè)亟待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。人工語(yǔ)音帶寬擴(kuò)展方式無(wú)疑是此問(wèn)題的一個(gè)有效的解決辦法。所謂的人工語(yǔ)音帶寬擴(kuò)展是僅僅利用窄帶語(yǔ)音的信息來(lái)重建寬帶語(yǔ)音的過(guò)程。隨著處理器速度的提高和寬帶語(yǔ)音編碼技術(shù)的進(jìn)步，從1980年代末和1990年代初期開(kāi)始人們開(kāi)始研究帶寬擴(kuò)展方法。下面結(jié)合幾篇中國(guó)專利，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的帶寬擴(kuò)展技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。現(xiàn)有技術(shù)中提出了多個(gè)應(yīng)用于帶寬擴(kuò)展技術(shù)及改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的方案1、在申請(qǐng)于2002年10月30日、公開(kāi)于2005年3月2日、公開(kāi)號(hào)為CN1589469A 的專利中提出一種基于頻譜折疊和噪聲整形技術(shù)的帶寬擴(kuò)展方案。該方案先對(duì)窄帶音頻信號(hào)的至少一部分進(jìn)行頻譜折疊產(chǎn)生頻譜折疊后的音頻信號(hào)，在對(duì)頻譜折疊后的音頻信號(hào)至少一部分進(jìn)行噪聲整形產(chǎn)生整形后的噪聲信號(hào)，最后通過(guò)合并器將整形后的噪聲信號(hào)和頻譜折疊后的音頻信號(hào)合并為寬帶信號(hào)。本方案的特征在于通過(guò)將整形后的噪聲信號(hào)與頻譜折疊后的信號(hào)合并可以屏蔽由頻譜折疊引入的金屬聲音。2、在申請(qǐng)于2006年9月8日、公開(kāi)于2008年3月12日、公開(kāi)號(hào)為CN101140759A
的專利中，申請(qǐng)人提出了一種音頻或語(yǔ)音信號(hào)的帶寬擴(kuò)展方案。該方案先求模擬語(yǔ)音或音頻信號(hào)中的高頻信號(hào)分量的頻譜包絡(luò)，再在頻域空間將頻譜包絡(luò)與高頻信號(hào)分量對(duì)應(yīng)的低頻信號(hào)分量進(jìn)行合成，得到重建的高頻信號(hào)分量，將頻域的高頻信號(hào)變換到時(shí)域空間的高頻信號(hào)。3、在申請(qǐng)于2009年7月31日、公開(kāi)于2011年3月23日、公開(kāi)號(hào)為CN1601990253A的專利中，申請(qǐng)人公開(kāi)了一種帶寬擴(kuò)展方法及其裝置。在該方案中先將一段時(shí)域信號(hào)通過(guò)預(yù)處理分為高頻部分和低頻部分，并變換到頻域，計(jì)算得到帶寬擴(kuò)展所需參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)帶寬擴(kuò)展。上述方案都需要將傳輸?shù)恼瓗Тa流完全解碼后再進(jìn)行帶寬擴(kuò)展，且后兩項(xiàng)技術(shù)還涉及到了時(shí)頻變換，所以這些方案的計(jì)算量和系統(tǒng)時(shí)延都比較大，使處理成本上升、音質(zhì)下降，甚至在媒體網(wǎng)關(guān)等密集處理系統(tǒng)完全無(wú)法應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種既可以提高窄帶語(yǔ)音通信質(zhì)量又可以降低算法運(yùn)算量和系統(tǒng)時(shí)延的窄帶碼流轉(zhuǎn)換為寬帶碼流的轉(zhuǎn)換裝置及轉(zhuǎn)換方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種窄帶碼流轉(zhuǎn)換為寬帶碼流的轉(zhuǎn)換裝置，包括擴(kuò)展單元和訓(xùn)練單元，所述的訓(xùn)練單元為擴(kuò)展單元提供擴(kuò)展工作所需的映射關(guān)系，只在擴(kuò)展單元工作前“離線”地運(yùn)行一次。所述的擴(kuò)展單元包括窄帶碼流分離單元、窄帶碼流解析單元、窄帶能量計(jì)算單元、 碼書映射單元、函數(shù)映射單元、高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)編碼單元、高頻能量編碼單元、碼流合成單元以及高頻能量解碼單元，所述的窄帶碼流分離單元的輸入端輸入G. 729窄帶碼流，輸出端與窄帶碼流解析單元的輸入端相連。所述的窄帶碼流解析單元的輸入端與窄帶碼流分離單元的輸出端相連、其輸出端分別與碼書映射單元和窄帶能量計(jì)算單元連接。所述的碼書映射單元的輸入端與窄帶碼流解析單元的輸出端相連并接收訓(xùn)練單元提供的映射碼書，其輸出端與高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)編碼的輸入端相連。所述的窄帶能量計(jì)算單元經(jīng)函數(shù)映射單元和高頻能量編碼單元與碼流合成單元連接。所述的函數(shù)映射單元的輸入端與窄帶能量計(jì)算單元的輸出端相連并接受訓(xùn)練單元提供的映射函數(shù)。所述的高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)編碼單元的一端與碼書映射單元連接、其另一端與碼流合成單元連接。所述的高頻能量編碼單元的輸入端與函數(shù)映射單元的輸出端相連，輸出端分別與碼流合成單元以及高頻能量解碼單元的輸入端相連。所述的高頻能量解碼單元的輸出端與高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)編碼單元相連。所述的碼流合成單元的輸出端輸出G. 729. 1寬帶碼流。所述的窄帶碼流解析單元包括LSP重建單元、反射系數(shù)重建單元、殘差能量重建單元，所述的LSP重建單元的輸入端與窄帶碼流分離單元的輸出端相連、輸出端與碼書映射單元輸入端和反射系數(shù)重建單元的輸入端相連。所述的反射系數(shù)重建單元的輸出端與窄帶能量計(jì)算單元的輸入端相連，所述的殘差能量重建單元的輸入端與窄帶碼流分離單元的輸出端相連、其輸出端與窄帶能量計(jì)算單元的輸入端相連。所述的LSP為線譜對(duì)Line spectrum paris 的簡(jiǎn)禾爾；所述的LSP重建單元包括LSP量化系數(shù)重建單元、LSP量化系數(shù)重置單元、當(dāng)前幀 LSP量化系數(shù)重建單元和當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)濾波單元，所述的LSP量化系數(shù)重建單元的輸入端與寬帶碼流分離單元的輸出端相連、其輸出端與LSP量化系數(shù)重置單元的輸入端相連。所述的LSP量化系數(shù)重置單元的輸入端與LSP量化系數(shù)重建單元的輸出端相連、其輸出端與當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)重建單元的輸入端相連。所述的當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)重建單元的輸出端與當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)濾波單元的輸入端相連。所述的當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)濾波單元的輸出端與碼書映射單元的輸入端和反射系數(shù)重建單元的輸入端相連。所述的反射系數(shù)重建單元包括LSP轉(zhuǎn)換成線性預(yù)測(cè)系數(shù)單元、線性預(yù)測(cè)系數(shù)到反射系數(shù)轉(zhuǎn)換單元。LSP轉(zhuǎn)換成線性預(yù)測(cè)系數(shù)單元的輸入端與LSP重建單元的輸出端相連，輸出端與線性預(yù)測(cè)系數(shù)到反射系數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端相連。線性預(yù)測(cè)系數(shù)到反射系數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端與LSP轉(zhuǎn)換成線性預(yù)測(cè)系數(shù)單元的輸出端相連，輸出端與窄帶能量計(jì)算單元相連。所述的殘差能量計(jì)算單元包括固定碼書增益解析單元、自適應(yīng)碼書增益解析單元、殘差能量計(jì)算單元。固定碼書增益解析單元和自適應(yīng)碼書增益解析單元的輸入端都與寬帶碼流分離單元的輸出端相連、其輸出端都與殘差能量計(jì)算單元的輸入端相連。所述的殘差能量計(jì)算單元的輸出端與窄帶能量計(jì)算單元的輸入端相連。所述的高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)編碼單元包括時(shí)域包絡(luò)去直流分量單元、時(shí)域包絡(luò)2分裂單元、頻域包絡(luò)去直流分量單元、頻域包絡(luò)3分裂單元、時(shí)域包絡(luò)編碼單元以及頻域包絡(luò)編碼單元。所述的時(shí)域包絡(luò)去直流分量單元和頻域包絡(luò)去直流分量單元的輸入端都與碼書映射單元相連、同時(shí)又都與高頻能量解碼單元相連，其輸出端分別與時(shí)域包絡(luò)2分裂單元和頻域包絡(luò)3分裂單元的輸入端相連。所述的時(shí)域包絡(luò)2分裂單元和頻域包絡(luò)3分裂單元的輸出端都與碼流合成單元相連。所述的訓(xùn)練單元包括寬帶碼流分離單元、寬帶碼流解析單元、映射碼書訓(xùn)練單元和能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元。所述的寬帶碼流分離單元的輸入端輸入G. 729. 1寬帶碼流樣本，其輸出端與寬帶碼流解析單元的輸入端相連。所述的寬帶碼流解析單元的輸出端分別與映射碼書訓(xùn)練單元的輸入端和能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元的輸入端相連。所述的映射碼書訓(xùn)練單元為擴(kuò)展單元提供映射碼書，能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元為擴(kuò)展單元提供映射函數(shù)。所述的寬帶碼流解析單元包括低頻碼流解析單元和高頻碼流解析單元，所述的低頻碼流解析單元的輸入端與寬帶碼流分離單元的輸出端相連，其輸出端分別與映射碼書訓(xùn)練單元的輸入端和能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元的輸入端相連。所述的高頻碼流解析單元的輸入端與寬帶碼流分離單元的輸出端相連，其輸出端分別與映射碼書訓(xùn)練單元的輸入端和能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元的輸入端相連。所述的訓(xùn)練單元的低頻碼流解析單元的組成和連接方式同擴(kuò)展單元的窄帶碼流解析單元；所述的高頻碼流解析單元包括高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)解析單元和高頻能量解析單元，所述的高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)解析單元的輸入端與寬帶碼流分離單元的輸出端和高頻能量解析單元的輸出端相連、其輸出端與映射碼書訓(xùn)練單元的輸入端相連。所述的高頻能量解析單元的輸入端與寬帶碼流分離單元的輸出端相連、其輸出端分別與高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)解析單元的輸入端和能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元的輸入端相連。所述的映射碼書訓(xùn)練單元包括低頻LSP和高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)矢量組合單元、矢量分類單元以及碼書生成單元，所述的低頻LSP和高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)矢量組合單元的輸入端與寬帶碼流解析單元的輸出端相連、其輸出端與矢量分類單元的輸入端相連。所述的矢量分類單元的輸出端與碼書生成單元的輸入端相連。所述的碼書生成單元的輸出端輸出映射碼書。所述的碼書生成單元包括低頻碼書生成單元和高頻碼書生成單元，所述的低頻碼書生成單元和高頻碼書生成單元的輸入端都與矢量分類單元相連，其輸出端分別輸出映射 碼書中低頻碼書和高頻碼書。
〔0023〕 所述的高頻碼書生成單元，包括初始質(zhì)心矢量計(jì)算I更新單元、矢量與其所在類 質(zhì)心矢量距離的計(jì)算單元、新質(zhì)心矢量計(jì)算單元、新質(zhì)心和初始質(zhì)心矢量1范數(shù)計(jì)算單元 和判斷單元，所述的初始質(zhì)心矢量計(jì)算丨更新單元的輸入端輸入高頻時(shí)、頻域包絡(luò)數(shù)據(jù)并 與判斷單元的輸出端連接，其輸出端分別連接矢量與其所在類質(zhì)心矢量距離的計(jì)算單元的 輸入端以及新質(zhì)心和初始質(zhì)心矢量1范數(shù)計(jì)算單元的輸入端，所述的矢量與其所在類質(zhì)心 矢量距離的計(jì)算單元的輸出端與新質(zhì)心矢量計(jì)算單元的輸入端連接，所述的新質(zhì)心矢量計(jì) 算單元的輸出端與新質(zhì)心和初始質(zhì)心矢量1范數(shù)計(jì)算單元連接，所述的判斷單元的輸入端 與新質(zhì)心和初始質(zhì)心矢量1范數(shù)計(jì)算單元連接、其輸出端輸出高頻碼書并與初始質(zhì)心矢量 計(jì)算丨更新單元連接。
〔0024〕 一種窄帶碼流轉(zhuǎn)換為寬帶碼流的裝置的轉(zhuǎn)換方法，在進(jìn)行窄帶碼流到寬帶碼流的 在線轉(zhuǎn)換之前，對(duì)于工作語(yǔ)種需要且僅需要一次“離線”建立轉(zhuǎn)換時(shí)所需要的映射關(guān)系，即 進(jìn)行窄帶碼流轉(zhuǎn)換成寬帶碼流時(shí)所需轉(zhuǎn)換關(guān)系的訓(xùn)練；在完成訓(xùn)練后再進(jìn)行窄帶碼流轉(zhuǎn)換 成寬帶碼流，具體包括以下步驟 ^00253八、窄帶碼流解析 ^00263 41、窄帶碼流分離
〔0027〕 窄帶碼流分離單元將接收到的窄帶碼流前18611分離出來(lái)，即為10、11. 12、13， 其中第讓仏是10，第丨到第油行是11，第9131丨到第13611是12，第1牝1丨到第18附 是13。第一層的最后14附即為以1、以2、⑶1、⑶2，其中第67附到第6卯仏是以1，第 70階到第7261丨是6八2，第736士七到第7661〖是⑶1，第77附到第8061〖是⑶2 ； 〔0028〕 42、窄帶⑶？重建
〔0029〕 13？重建單元接收窄帶碼流分離單元分離出的10、11、12、13，并通過(guò)碼書搜索得 到窄帶的舊？，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下 〔0〇30〕 八21、18？量化系數(shù)重建
〔0031〕 18？量化系數(shù)重建單元根據(jù)10、11、12、13解析出舊？的量化輸出^，具體實(shí)現(xiàn)如 下
〔0032〕
權(quán)利要求
1. 一種窄帶碼流轉(zhuǎn)換為寬帶碼流的轉(zhuǎn)換裝置，包括擴(kuò)展單元(1)和訓(xùn)練單元O)，其特征在于所述的訓(xùn)練單元(2)為擴(kuò)展單元(1)提供擴(kuò)展工作所需的映射關(guān)系，只在擴(kuò)展單元(1)工作前“離線”地運(yùn)行一次；所述的擴(kuò)展單元(1)包括窄帶碼流分離單元(11)、窄帶碼流解析單元(12)、窄帶能量計(jì)算單元(13)、碼書映射單元(14)、函數(shù)映射單元(15)、高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)編碼單元(16)、高頻能量編碼單元(17)、碼流合成單元(18)以及高頻能量解碼單元(19)，所述的窄帶碼流分離單元(11)的輸入端輸入G. 729窄帶碼流，輸出端與窄帶碼流解析單元(12) 的輸入端相連；所述的窄帶碼流解析單元(1 的輸入端與窄帶碼流分離單元(11)的輸出端相連、其輸出端分別與碼書映射單元(14)和窄帶能量計(jì)算單元(13)連接；所述的碼書映射單元(14)的輸入端與窄帶碼流解析單元(1 的輸出端相連并接收訓(xùn)練單元( 提供的映射碼書，其輸出端與高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)編碼的輸入端相連；所述的窄帶能量計(jì)算單元(1 經(jīng)函數(shù)映射單元(1 和高頻能量編碼單元(17)與碼流合成單元(18)連接；所述的函數(shù)映射單元(1 的輸入端與窄帶能量計(jì)算單元(1 的輸出端相連并接受訓(xùn)練單元(2)提供的映射函數(shù)；所述的高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)編碼單元(16)的一端與碼書映射單元(14)連接、其另一端與碼流合成單元(18)連接；所述的高頻能量編碼單元(17)的輸入端與函數(shù)映射單元(1 的輸出端相連，輸出端分別與碼流合成單元(18)以及高頻能量解碼單元(19)的輸入端相連；所述的高頻能量解碼單元(19)的輸出端與高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)編碼單元(16)相連；所述的碼流合成單元(18)的輸出端輸出G. 729. 1寬帶碼流；所述的窄帶碼流解析單元(1 包括LSP重建單元(121)、反射系數(shù)重建單元(122)、殘差能量重建單元(123)，所述的LSP重建單元(121)的輸入端與窄帶碼流分離單元(11)的輸出端相連、輸出端與碼書映射單元(14)輸入端和反射系數(shù)重建單元(122)的輸入端相連；所述的反射系數(shù)重建單元(12 的輸出端與窄帶能量計(jì)算單元(1 的輸入端相連，所述的殘差能量重建單元(12 的輸入端與窄帶碼流分離單元(11)的輸出端相連、其輸出端與窄帶能量計(jì)算單元(13)的輸入端相連；所述的LSP為線譜對(duì)Line spectrum paris的簡(jiǎn)稱；所述的LSP重建單元(121)包括LSP量化系數(shù)重建單元(1211)、LSP量化系數(shù)重置單元(1212)、當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)重建單元(121 和當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)濾波單元(1214)， 所述的LSP量化系數(shù)重建單元(1211)的輸入端與寬帶碼流分離單元的輸出端相連、 其輸出端與LSP量化系數(shù)重置單元(121 的輸入端相連；所述的LSP量化系數(shù)重置單元 (1212)的輸入端與LSP量化系數(shù)重建單元(1211)的輸出端相連、其輸出端與當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)重建單元(121 的輸入端相連；所述的當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)重建單元(121 的輸出端與當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)濾波單元(1214)的輸入端相連；所述的當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)濾波單元(1214)的輸出端與碼書映射單元(14)的輸入端和反射系數(shù)重建單元(122)的輸入端相連；所述的反射系數(shù)重建單元(122)包括LSP轉(zhuǎn)換成線性預(yù)測(cè)系數(shù)單元(1221)、線性預(yù)測(cè)系數(shù)到反射系數(shù)轉(zhuǎn)換單元(1222) ；LSP轉(zhuǎn)換成線性預(yù)測(cè)系數(shù)單元(1221)的輸入端與LSP重建單元(121)的輸出端相連，輸出端與線性預(yù)測(cè)系數(shù)到反射系數(shù)轉(zhuǎn)換單元(1222)的輸入端相連；線性預(yù)測(cè)系數(shù)到反射系數(shù)轉(zhuǎn)換單元(1222)的輸入端與LSP轉(zhuǎn)換成線性預(yù)測(cè)系數(shù)單元 (1221)的輸出端相連，輸出端與窄帶能量計(jì)算單元(1 相連；所述的殘差能量計(jì)算單元(123 包括固定碼書增益解析單元(1231)、自適應(yīng)碼書增益解析單元(1232)、殘差能量計(jì)算單元(123 ；固定碼書增益解析單元(1231)和自適應(yīng)碼書增益解析單元(123 的輸入端都與寬帶碼流分離單元的輸出端相連、其輸出端都與殘差能量計(jì)算單元(123 的輸入端相連；所述的殘差能量計(jì)算單元(123 的輸出端與窄帶能量計(jì)算單元(1 的輸入端相連；所述的高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)編碼單元(16)包括時(shí)域包絡(luò)去直流分量單元(161)、 時(shí)域包絡(luò)2分裂單元(16 、頻域包絡(luò)去直流分量單元(16 、頻域包絡(luò)3分裂單元(164)、 時(shí)域包絡(luò)編碼單元(165)以及頻域包絡(luò)編碼單元(166)；所述的時(shí)域包絡(luò)去直流分量單元 (161)和頻域包絡(luò)去直流分量單元(16 的輸入端都與碼書映射單元(14)相連、同時(shí)又都與高頻能量解碼單元(19)相連，其輸出端分別與時(shí)域包絡(luò)2分裂單元(16 和頻域包絡(luò)3 分裂單元(164)的輸入端相連；所述的時(shí)域包絡(luò)2分裂單元(16 和頻域包絡(luò)3分裂單元 (164)的輸出端都與碼流合成單元(18)相連；所述的訓(xùn)練單元( 包括寬帶碼流分離單元(21)、寬帶碼流解析單元(22)、映射碼書訓(xùn)練單元和能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元04)；所述的寬帶碼流分離單元的輸入端輸入G. 729. 1寬帶碼流樣本，其輸出端與寬帶碼流解析單元0 的輸入端相連；所述的寬帶碼流解析單元0 的輸出端分別與映射碼書訓(xùn)練單元的輸入端和能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元04)的輸入端相連；所述的映射碼書訓(xùn)練單元為擴(kuò)展單元(1)提供映射碼書，能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元04)為擴(kuò)展單元(1)提供映射函數(shù)；所述的寬帶碼流解析單元0 包括低頻碼流解析單元(221)和高頻碼流解析單元 022)，所述的低頻碼流解析單元021)的輸入端與寬帶碼流分離單元的輸出端相連， 其輸出端分別與映射碼書訓(xùn)練單元的輸入端和能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元04)的輸入端相連；所述的高頻碼流解析單元022)的輸入端與寬帶碼流分離單元的輸出端相連， 其輸出端分別與映射碼書訓(xùn)練單元的輸入端和能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元04)的輸入端相連；所述的訓(xùn)練單元( 的低頻碼流解析單元021)的組成和連接方式同擴(kuò)展單元(1)的窄帶碼流解析單元(12)；所述的高頻碼流解析單元(22 包括高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)解析單元0221)和高頻能量解析單元(2222)，所述的高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)解析單元0221)的輸入端與寬帶碼流分離單元的輸出端和高頻能量解析單元022 的輸出端相連、其輸出端與映射碼書訓(xùn)練單元的輸入端相連；所述的高頻能量解析單元022 的輸入端與寬帶碼流分離單元的輸出端相連、其輸出端分別與高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)解析單元 (2221)的輸入端和能量映射函數(shù)訓(xùn)練單元04)的輸入端相連；所述的映射碼書訓(xùn)練單元包括低頻LSP和高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)矢量組合單元031)、矢量分類單元032)以及碼書生成單元033)，所述的低頻LSP和高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)矢量組合單元031)的輸入端與寬帶碼流解析單元0 的輸出端相連、其輸出端與矢量分類單元032)的輸入端相連；所述的矢量分類單元032)的輸出端與碼書生成單元033)的輸入端相連；所述的碼書生成單元033)的輸出端輸出映射碼書；所述的碼書生成單元(233)包括低頻碼書生成單元0331)和高頻碼書生成單元 (2332)，所述的低頻碼書生成單元0331)和高頻碼書生成單元033 的輸入端都與矢量分類單元(232)相連，其輸出端分別輸出映射碼書中低頻碼書和高頻碼書；所述的高頻碼書生成單元(2332)，包括初始質(zhì)心矢量計(jì)算/更新單元03321)、矢量與其所在類質(zhì)心矢量距離的計(jì)算單元03322)、新質(zhì)心矢量計(jì)算單元03323)、新質(zhì)心和初始質(zhì)心矢量1范數(shù)計(jì)算單元(23324)和判斷單元03325)，所述的初始質(zhì)心矢量計(jì)算/更新單元Q3321)的輸入端輸入高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)數(shù)據(jù)并與判斷單元(2332 的輸出端連接，其輸出端分別連接矢量與其所在類質(zhì)心矢量距離的計(jì)算單元03322)的輸入端以及新質(zhì)心和初始質(zhì)心矢量1范數(shù)計(jì)算單元033M)的輸入端，所述的矢量與其所在類質(zhì)心矢量距離的計(jì)算單元03322)的輸出端與新質(zhì)心矢量計(jì)算單元03323)的輸入端連接，所述的新質(zhì)心矢量計(jì)算單元03323)的輸出端與新質(zhì)心和初始質(zhì)心矢量1范數(shù)計(jì)算單元(23324) 連接，所述的判斷單元(2332 的輸入端與新質(zhì)心和初始質(zhì)心矢量1范數(shù)計(jì)算單元(23324) 連接、其輸出端輸出高頻碼書并與初始質(zhì)心矢量計(jì)算/更新單元(23321)連接。
2. 一種窄帶碼流轉(zhuǎn)換為寬帶碼流的轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于在進(jìn)行窄帶碼流到寬帶碼流的在線轉(zhuǎn)換之前，對(duì)于工作語(yǔ)種需要且僅需要一次“離線”建立轉(zhuǎn)換時(shí)所需要的映射關(guān)系，即進(jìn)行窄帶碼流轉(zhuǎn)換成寬帶碼流時(shí)所需轉(zhuǎn)換關(guān)系的訓(xùn)練；在完成訓(xùn)練后再進(jìn)行窄帶碼流轉(zhuǎn)換成寬帶碼流，具體包括以下步驟 A、窄帶碼流解析 Al、窄帶碼流分離窄帶碼流分離單元(11)將接收到的窄帶碼流前ISbit分離出來(lái)，即為L(zhǎng)0、L1、L2、L3，其中第Ibit是L0，第2bit到第8bit是Li，第9bit到第13bit是L2，第14bit到第18bit是 L3 ；第一層的最后 14bit 即為 GA1、GA2、GB1、GB2，其中第 67bit 到第 69bit 是 GA1，第 70bit 到第 72bit 是 GA2，第 73bit 到第 76bit 是 GB1，第 77bit 到第 80bit 是 GB2 ； A2、窄帶LSP重建LSP重建單元(121)接收窄帶碼流分離單元(11)分離出的L0、L1、L2、L3，并通過(guò)碼書搜索得到窄帶的LSP，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下 A2ULSP量化系數(shù)重建LSP量化系數(shù)重建單元(1211)根據(jù)1^0、1^1、1^2、1^3解析出1^^的量化輸出^.，具體實(shí)現(xiàn)如下 其中Ll是10維的2bit碼書，L2、L3是5維的5bit碼書； A22、LSP量化系數(shù)重置LSP量化系數(shù)重置單元(121 根據(jù)LSP量化系數(shù)重建單元(1211)輸出的LSP量化輸出，完成LSP量化系數(shù)的重置，具體實(shí)現(xiàn)如下式(1)中的循環(huán)變量i取值范圍從2到10，每次增加1 ；每次循環(huán)中執(zhí)行若滿足> J條件，則執(zhí)行 ^ = (I'+ h-i-J) I 2 J1 = (I1+ ^L1+ J)/2操作； LSP量化系數(shù)重置單元(121 共執(zhí)行上述循環(huán)兩次，其中第一次循環(huán)時(shí)令J = 0. 0012，第二次循環(huán)時(shí)令J = O. 0006 ； A23、當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)重建當(dāng)前幀LSP量化系數(shù)重建單元(121 根據(jù)LSP量化系數(shù)內(nèi)插單元輸出的內(nèi)插后的LSP 系數(shù)，重建出當(dāng)前m幀的LSP量化系數(shù)Qim，具體實(shí)現(xiàn)如下
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種窄帶碼流轉(zhuǎn)換為寬帶碼流的轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換方法，其特 征在于所述的窄帶碼流轉(zhuǎn)換成寬帶碼流時(shí)所需轉(zhuǎn)換關(guān)系的訓(xùn)練方法，包括以下步驟 G1、碼書映射關(guān)系的訓(xùn)練映射碼書訓(xùn)練單元在擴(kuò)展單元(1)工作之前先對(duì)一幀數(shù)為L(zhǎng)EN、時(shí)長(zhǎng)為180分鐘 的寬帶語(yǔ)音碼流樣本經(jīng)寬帶碼流解析單元0 部分解碼得到低頻LSP和對(duì)應(yīng)的高頻時(shí)域 包絡(luò)以及頻域包絡(luò)，然后經(jīng)低頻LSP和高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)矢量組合單元(231)、矢量 分類單元032)以及碼書生成單元033)生成碼書映射單元(14)所需要的兩個(gè)一一對(duì)應(yīng) 的低頻碼書和高頻碼書； Gl 1、寬帶碼流分離寬帶碼流分離單元將G. 729. 1的寬帶碼流每20毫秒幀中兩個(gè)10毫秒幀第一層的 前18bit分離出來(lái)即為L(zhǎng)0、L1、L2、L3，其中第Ibit是L0，第2bit到第8bit是Li，第9bit 到第13bit是L2，第14bit到第18是L3 ；第一層的最后14bit即為GA1、GA2、GB1、GB2，其 中第67bit到第69bit是GA1，第70bit到第是GA2，第73bit到第76bit是GB1，第 77bit到第80bit是GB2 ；每20ms幀第三層的前5bit分離出來(lái)即為MU，第6bit到第12bit 即為Tl，第13bit到第18bit即為T2，第19bit到第23bit即為F1，第Mbit到第28bit即 為F2，第29bit到第32bit即為F3 ； G12、低頻碼流解析低頻碼流解析單元(221)對(duì)寬帶碼流分離單元分離出的低頻碼流進(jìn)行解析，解析 方法同步驟A ；G13、高頻碼流解析 G131、高頻能量解析高頻能量解析單元0222)將寬帶碼流分離單元分離出的MU碼字解碼得到高頻能量MT ；G132、高頻時(shí)域及頻域包絡(luò)解析高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)解析單元0221)接收寬帶碼流分離單元分 離出的高頻譜包絡(luò)碼字Tl、Τ2、FU F2、F3，并到相應(yīng)的碼書中查找相應(yīng)的矢量TMenv,1,TMenv,2,FMenv,1,FMenv,2,FMenv,3,其中
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種窄帶碼流轉(zhuǎn)換為寬帶碼流的轉(zhuǎn)換裝置及其轉(zhuǎn)換方法，所述的裝置包括擴(kuò)展單元和訓(xùn)練單元，所述的擴(kuò)展單元包括窄帶碼流分離單元、窄帶碼流解析單元、窄帶能量計(jì)算單元、碼書映射單元、函數(shù)映射單元、高頻時(shí)域包絡(luò)及頻域包絡(luò)編碼單元、高頻能量編碼單元、碼流合成單元以及高頻能量解碼單元。所述的方法包括以下步驟窄帶碼流解析；碼書映射；窄帶能量計(jì)算；函數(shù)映射；編碼和碼流合成。本發(fā)明第一次實(shí)現(xiàn)了將G.729編碼得到的窄帶碼流擴(kuò)展成可以作為G.729.1解碼器輸入的寬帶碼流，可以直接將現(xiàn)有電話通信網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的窄帶碼流直接通過(guò)G.729.1解碼輸出得到寬帶語(yǔ)音，實(shí)現(xiàn)了寬帶終端對(duì)窄帶終端的兼容。
文檔編號(hào)G10L19/04GK102543089SQ20121001411
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者李文月, 殷福亮, 陳喆 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)