專利名稱：音調(diào)周期搜索范圍設(shè)置裝置和音調(diào)周期搜索裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音調(diào)(pitch)周期搜索范圍設(shè)置裝置和音調(diào)周期搜索裝置，特別涉及碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CELP)型語(yǔ)音編碼裝置的音調(diào)周期搜索范圍設(shè)置裝置和音調(diào)周期搜索裝置。
背景技術(shù)：
在諸如以數(shù)字通信和因特網(wǎng)通信為代表的分組通信、或語(yǔ)音存儲(chǔ)等領(lǐng)域中，語(yǔ)音信號(hào)編碼/解碼技術(shù)是高效利用無(wú)線電波傳輸路徑容量和存儲(chǔ)介質(zhì)的關(guān)鍵，當(dāng)前已開(kāi)發(fā)了許多語(yǔ)音編碼/解碼方法。
其中，在以中等或低位速率編碼/解碼語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CELP)型語(yǔ)音編碼/解碼方法廣泛作為主流方法使用。在文獻(xiàn)1(Proc.ICASSP′85，pp.937-pp.940，1985)中公開(kāi)了CELP型語(yǔ)音編碼/解碼方法。
在CELP型語(yǔ)音編碼/解碼方法中，將已數(shù)字化的語(yǔ)音信號(hào)劃分為大約20ms的多個(gè)幀，為每個(gè)幀進(jìn)行對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的線性預(yù)測(cè)分析，求出線性預(yù)測(cè)數(shù)和線性預(yù)測(cè)剩余向量，并單個(gè)地對(duì)線性預(yù)測(cè)數(shù)和線性預(yù)測(cè)剩余向量進(jìn)行編碼/解碼。線性預(yù)測(cè)剩余向量也叫做激勵(lì)信號(hào)向量。
使用自適應(yīng)代碼本和固定代碼本對(duì)線性預(yù)測(cè)剩余向量進(jìn)行編碼/解碼，所述自適應(yīng)代碼本中保存有過(guò)去產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)聲源信號(hào)，所述固定代碼本中存儲(chǔ)指定數(shù)量的定形向量(固定代碼向量)。
該自適應(yīng)代碼本用于代表線性預(yù)測(cè)剩余向量具有的循環(huán)分量。另一方面，固定代碼本用于代表線性預(yù)測(cè)剩余向量中不能由自適應(yīng)代碼本代表的非循環(huán)分量。一般而言，在通過(guò)將幀劃分為較短的時(shí)間單元(大約5ms至10ms)而得到的子幀單元中進(jìn)行線性預(yù)測(cè)剩余向量編碼/解碼處理。
使用CELP，從線性預(yù)測(cè)剩余向量中尋找音調(diào)周期，并進(jìn)行編碼。下面描述傳統(tǒng)線性預(yù)測(cè)剩余音調(diào)周期搜索裝置。圖1是展示傳統(tǒng)音調(diào)周期搜索裝置的構(gòu)造的方框圖。
圖1中的音調(diào)周期搜索裝置10主要包括音調(diào)周期指示器(PCI)11、自適應(yīng)代碼本(ACB)12、自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)13、整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)14、小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)15、小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)16、以及失真比較器(DC)17。
音調(diào)周期指示器(PCI)11給自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)13依次指示預(yù)設(shè)音調(diào)周期搜索范圍內(nèi)想要的音調(diào)周期T-int。例如，當(dāng)CELP語(yǔ)音編碼/解碼裝置對(duì)16kHz語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行編碼/解碼，并且從32至267以整數(shù)精確度預(yù)設(shè)目標(biāo)向量音調(diào)周期搜索范圍，而從32+1/2、33+1/2、...、至51+1/2以1/2小數(shù)精確度預(yù)設(shè)目標(biāo)向量音調(diào)周期搜索范圍時(shí)，音調(diào)周期指示器(PCI)11向自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)13輸出236種音調(diào)周期T-int(T-int＝32、33、...、267)。自適應(yīng)代碼本(ACB)12存儲(chǔ)過(guò)去產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)聲源信號(hào)。
接著，自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)13從自適應(yīng)代碼本(ACB)12中提取具有從音調(diào)周期指示器(PCI)11接收到的整數(shù)精確度音調(diào)周期T-int的自適應(yīng)聲源向量p(t-int)，并將其輸出到整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)14。
下面描述從自適應(yīng)代碼本(ACB)12中提取具有從整數(shù)精確度音調(diào)周期T-int的自適應(yīng)聲源向量p(t-int)的處理。圖2展示幀構(gòu)造的例子。
在圖2中，幀21和幀31是存儲(chǔ)在自適應(yīng)代碼本中的過(guò)去的驅(qū)動(dòng)聲源信號(hào)序列。自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)13在音調(diào)周期搜索范圍的下限32和上限267之間搜索幀音調(diào)周期。
由于從幀21檢索到的音調(diào)周期22長(zhǎng)于子幀23的長(zhǎng)度，自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)13把從幀21中以子幀的幀長(zhǎng)度提取出的部分23當(dāng)作自適應(yīng)聲源向量。
同樣，由于從幀31檢索到的音調(diào)周期32短于子幀33的長(zhǎng)度，自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)13提取自適應(yīng)聲源向量直到音調(diào)周期32，并把通過(guò)迭代提取向量部分33直到子幀長(zhǎng)度的長(zhǎng)度而獲得的向量部分當(dāng)作自適應(yīng)聲源向量。
此外，自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)13從自適應(yīng)代碼本(ACB)12中提取當(dāng)求出對(duì)應(yīng)于小數(shù)精確度音調(diào)周期的自適應(yīng)聲源向量時(shí)必要的自適應(yīng)聲源向量，并將其輸出到小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)15。
接下來(lái)，整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)14從具有整數(shù)音調(diào)周期T-int的自適應(yīng)聲源向量p(t-int)、組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H、以及目標(biāo)向量X，計(jì)算整數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-int)。
公式(1)用于計(jì)算整數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)(measure)DIST(T-int)。
DIST(T-int)=[xHP(T-int)]2|Hp(T-int)|2(T-int=32,33,...,267)]]>公式(1)當(dāng)計(jì)算整數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-int)時(shí)，可以通過(guò)給組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H乘以聽(tīng)覺(jué)加權(quán)濾波器脈沖響應(yīng)矩陣W獲得矩陣H′，而在公式(1)中使用矩陣H′來(lái)代替組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H。
這里，整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)14使用公式(1)，對(duì)由音調(diào)周期指示器(PCI)11指示的從音調(diào)周期32至267的音調(diào)周期T-int的236個(gè)變化，重復(fù)執(zhí)行整數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-int)計(jì)算處理。
整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)14還從236個(gè)計(jì)算出的整數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-int)中，選擇具有最大值的DIST(T-int)，并向失真比較器(DC)17輸出所選擇的DIST(T-int)。另外，整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)14向失真比較器(DC)17，輸出與計(jì)算DIST(T-int)時(shí)參考的自適應(yīng)聲源向量音調(diào)周期T-int對(duì)應(yīng)的索引，作為IDX(INT)。
接下來(lái)，小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)15通過(guò)對(duì)從自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)13接收的自適應(yīng)聲源向量和SYNC函數(shù)的乘積求和操作，求出具有小數(shù)精確度音調(diào)周期T-frac(32+1/2、33+1/2、...、51+1/2)的自適應(yīng)聲源向量p(T-frac)，并向小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)16輸出該p(T-frac)。
然后，小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)16用具有小數(shù)音調(diào)周期T-frac的自適應(yīng)聲源向量p(T-frac)、組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H、以及目標(biāo)向量X，計(jì)算小數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-frac)。公式(2)用于計(jì)算小數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-frac)。
DIST(T-frac)=[xHP(T-frac)]2|Hp(T-frac)|2(T-frac=32+12,33+12,...,51+12)]]>公式(2)當(dāng)計(jì)算小數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-frac)時(shí)，可以通過(guò)給組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H乘以聽(tīng)覺(jué)加權(quán)濾波器脈沖響應(yīng)矩陣W獲得矩陣H＇，而在公式(1)中使用矩陣H′來(lái)代替組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H。
這里，小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)16使用公式(2)，對(duì)從音調(diào)周期32+1/2至51+1/2的小數(shù)音調(diào)周期T-frac的20個(gè)變化，重復(fù)執(zhí)行小數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-frac)計(jì)算處理。
小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)16還從20個(gè)計(jì)算出的小數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-frac)中，選擇具有最大值的DIST(T-frac)，并向失真比較器(DC)17輸出所選擇的DIST(T-frac)。
另外，小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)16向失真比較器(DC)17，輸出與計(jì)算DIST(T-frac)時(shí)參考的自適應(yīng)聲源向量音調(diào)周期T-frac對(duì)應(yīng)的索引，作為IDX(FRAC)。
接下來(lái)，失真比較器(DC)17比較從整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)14接收的DIST(INT)和從小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)16接收的DIST(FRAC)的值。然后，失真比較器(DC)17確定當(dāng)計(jì)算出具有較大的DIST(INT)和DIST(FRAC)值的音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST時(shí)的音調(diào)周期為最佳音調(diào)周期，并輸出對(duì)應(yīng)于最佳音調(diào)周期的索引作為最佳索引IDX。
與上例中一樣，當(dāng)選擇從32至267的整數(shù)精確度音調(diào)周期搜索范圍、和從32+1/2至51+1/2的小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索范圍為音調(diào)周期搜索范圍時(shí)，總共提供256(256＝236+20)個(gè)整數(shù)精確度和小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索候選者，并將最佳索引IDX編碼為8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
上述“使用自適應(yīng)代碼本的線性預(yù)測(cè)剩余音調(diào)周期搜索裝置”的特征在于，在對(duì)應(yīng)于比以整數(shù)精確度搜索的音調(diào)周期搜索范圍短的音調(diào)周期的部分，既以整數(shù)精確度進(jìn)行音調(diào)周期搜索，又進(jìn)行1/2小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索，還進(jìn)行從以整數(shù)精度檢索出的最佳音調(diào)周期和以小數(shù)精確度檢索出的最佳音調(diào)周期中，對(duì)最終音調(diào)周期的選擇。
因此，使用傳統(tǒng)音調(diào)搜索裝置，對(duì)包含許多相對(duì)較短的音調(diào)周期的女性嗓音，可以有效地對(duì)線性預(yù)測(cè)剩余音調(diào)周期進(jìn)行編碼/解碼。在文獻(xiàn)2(IEEEJOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS，pp.31-pp.41，VOL.13，No.1，JANUARY 1995)等中公開(kāi)了上述特征和效果。
然而，使用傳統(tǒng)音調(diào)搜索裝置，以小數(shù)精確度搜索音調(diào)周期的范圍限于很短的音調(diào)周期，所以，對(duì)于包含許多相對(duì)較長(zhǎng)的音調(diào)周期的男性嗓音，在以小數(shù)精確度搜索音調(diào)周期的范圍之外搜索音調(diào)周期，只以整數(shù)精確度搜索音調(diào)周期，這導(dǎo)致音調(diào)周期分辨率下降的問(wèn)題，從而難于有效地進(jìn)行編碼/解碼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供使得能夠有效地對(duì)語(yǔ)音信號(hào)音調(diào)周期進(jìn)行編碼/解碼的音調(diào)搜索裝置。
通過(guò)不固定以小數(shù)精確度搜索音調(diào)周期的范圍，而在從先前子幀中檢索出的音調(diào)周期的附近以小數(shù)精確度搜索，來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。
本發(fā)明提供了一種音調(diào)周期搜索范圍設(shè)置裝置，包括音調(diào)周期指示部件，其在以子幀為基礎(chǔ)搜索語(yǔ)音信號(hào)中包括的音調(diào)周期的音調(diào)周期搜索處理中，以整數(shù)精確度給自適應(yīng)聲源向量發(fā)生部件依次指示預(yù)設(shè)音調(diào)周期搜索范圍內(nèi)的音調(diào)周期候選者；自適應(yīng)聲源向量發(fā)生部件，用于從存儲(chǔ)過(guò)去的驅(qū)動(dòng)聲源的自適應(yīng)代碼本中，提取具有由所述音調(diào)周期指示部件指示的音調(diào)周期的自適應(yīng)聲源向量；以及上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)部件，用于存儲(chǔ)對(duì)先前子幀的音調(diào)周期搜索處理中最后選擇的音調(diào)周期的整數(shù)分量，其中所述音調(diào)周期搜索范圍設(shè)置裝置將整數(shù)精確度音調(diào)周期搜索候選者和小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索候選者的雙方或兩者之一設(shè)置為在正在處理的子幀部分的音調(diào)周期搜索處理中的音調(diào)周期搜索對(duì)象，其中由所述音調(diào)周期指示部件指示所述整數(shù)精確度音調(diào)周期候選者，所述小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索候選者以小數(shù)精確度覆蓋在從所述上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)部件中讀取的整數(shù)精確度音調(diào)周期的附近的音調(diào)周期。


圖1是展示傳統(tǒng)音調(diào)周期搜索裝置結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2展示幀結(jié)構(gòu)的例子；圖3是展示本發(fā)明實(shí)施例1的音調(diào)周期搜索裝置的構(gòu)造的方框圖；圖4是展示該實(shí)施例的音調(diào)周期搜索裝置的操作的例子的流程圖；圖5是展示本發(fā)明實(shí)施例2的解碼自適應(yīng)聲源向量發(fā)生裝置的構(gòu)造的方框圖；圖6是展示圖4的語(yǔ)音解碼部件503內(nèi)部構(gòu)造的方框圖；
圖7是展示語(yǔ)音編碼裝置403的構(gòu)造的方框圖；圖8是展示圖6中語(yǔ)音解碼部件503的內(nèi)部構(gòu)造的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖3是展示本發(fā)明實(shí)施例1的音調(diào)周期搜索裝置的構(gòu)造的方框圖。圖3中的音調(diào)周期搜索裝置100主要包括音調(diào)周期指示器(PCI)101、自適應(yīng)代碼本(ACB)102、自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103、整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104、小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)105、小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106、失真比較器(DC)107、上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)108、最佳音調(diào)周期精確度判斷部件(OPCAJS)109、以及比較判斷部件(CJS)110。
音調(diào)周期指示器(PCI)101給自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103依次指示預(yù)設(shè)音調(diào)周期搜索范圍內(nèi)的音調(diào)周期T-int。自適應(yīng)代碼本(ACB)102存儲(chǔ)過(guò)去產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)聲源信號(hào)。
自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103根據(jù)從音調(diào)周期指示器(PCI)101接收到的指令從自適應(yīng)代碼本(ACB)102中提取具有的整數(shù)精確度音調(diào)周期T-int的自適應(yīng)聲源向量p(t-int)，并向整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104輸出該自適應(yīng)聲源向量p(t-int)。
自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103從上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)108中讀取在先前的子幀中選擇的整數(shù)精確度音調(diào)周期T0，設(shè)置以該音調(diào)周期T0為中心的在前的和隨后的音調(diào)周期為搜索小數(shù)精確度音調(diào)頻率的范圍，從自適應(yīng)代碼本(ACB)102中提取具有在這一范圍內(nèi)的小數(shù)精確度音調(diào)周期T-frac的自適應(yīng)聲源向量p(T-frac)，并向小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)105輸出所提取的自適應(yīng)聲源向量。
整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104用從自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103接收的自適應(yīng)聲源向量p(t-int)、組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H、以及目標(biāo)向量x，計(jì)算整數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-int)。然后，整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104從整數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-int)中選擇值最大的DIST(T-int)，并向失真比較器(DC)107輸出所選DIST(T-int)。
小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)105通過(guò)對(duì)從自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103接收的自適應(yīng)聲源向量和SYNC函數(shù)的乘積求和操作，求出具有小數(shù)精確度音調(diào)周期T-frac(T-frac＝T0-10+1/2、T0-9+1/2、...、T0+9+1/2)的自適應(yīng)聲源向量p(T-frac)，并向小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106輸出該p(T-frac)。
小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106用從小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)105接收的自適應(yīng)聲源向量p(T-frac)、組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H、以及目標(biāo)向量x，計(jì)算小數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-frac)。然后，小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106從小數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-frac)中選擇具有最大值的DIST(T-frac)，并向失真比較器(DC)107輸出所選擇的DIST(T-frac)。
失真比較器(DC)107比較從整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104接收的DIST(INT)和從小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106接收的DIST(FRAC)的值。然后，失真比較器(DC)107確定當(dāng)計(jì)算出具有較大的DIST(INT)和DIST(FRAC)值的音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST時(shí)的音調(diào)周期為最佳音調(diào)周期，并輸出IDX(INT)和IDX(FRAC)的、對(duì)應(yīng)于最佳音調(diào)周期的索引作為最佳索引IDX。
然后，失真比較器(DC)107向上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)108輸出最佳音調(diào)周期整數(shù)分量T0，并向最佳音調(diào)周期精確度判斷部件(OPCAJS)109輸出最佳音調(diào)周期。
上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)108存儲(chǔ)由失真比較器(DC)107選擇的最佳音調(diào)周期的整數(shù)分量T0，并且在搜索下一子幀的音調(diào)周期時(shí)，向自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103輸出該最佳音調(diào)周期整數(shù)分量T0。
最佳音調(diào)周期精確度判斷部件(OPCAJS)109判斷最佳音調(diào)周期為整數(shù)精確度還是小數(shù)精確度。比較判斷部件(CJS)110限制在最佳音調(diào)周期中選擇小數(shù)精確度音調(diào)信息的次數(shù)。
接下來(lái)，將描述本實(shí)施例的音調(diào)周期搜索裝置的操作。圖4是展示本實(shí)施例的音調(diào)周期搜索裝置的操作的例子的流程圖。
在圖4中，在步驟(下文中簡(jiǎn)稱為“ST”)201，由自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103從上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)108中，讀取在先前子幀中選擇的整數(shù)精確度音調(diào)周期T0。
在ST202，由自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103產(chǎn)生自適應(yīng)聲源向量。在ST203，由整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104搜索最佳整數(shù)精確度音調(diào)周期T-int。
在ST204，比較判斷部件(CJS)110判斷是否需要小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索。如果需要小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索，則處理流程進(jìn)入ST205。如果不需要小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索，則處理流程進(jìn)入ST207。
在ST205，由小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)105產(chǎn)生具有小數(shù)精確度音調(diào)周期T-frac的自適應(yīng)聲源向量。在ST206，由小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106搜索最佳小數(shù)精確度音調(diào)周期T-frac。
在ST207，由失真比較器(DC)107從最佳整數(shù)精確度音調(diào)周期T-int和最佳小數(shù)精確度音調(diào)周期T-frac中選擇最佳音調(diào)周期。在ST208，在上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)108中存儲(chǔ)由失真比較器(DC)107選擇的最佳音調(diào)周期的整數(shù)分量T0。
在ST209，最佳音調(diào)周期精確度判斷部件(OPCAJS)109判斷由失真比較器(DC)107選擇的最佳音調(diào)周期是整數(shù)精確度音調(diào)周期還是小數(shù)精確度音調(diào)周期。
在ST210，由比較判斷部件(CJS)110將指示選擇小數(shù)精確度音調(diào)周期為最佳音調(diào)周期的次數(shù)的計(jì)數(shù)器重置為0。在ST211，由比較判斷部件(CJS)110使指示選擇小數(shù)精確度音調(diào)周期為最佳音調(diào)周期的次數(shù)的計(jì)數(shù)器增加1。
在ST212，如果音調(diào)周期搜索裝置100的處理沒(méi)有結(jié)束，則處理流程返回ST201。
下面，以在對(duì)16kHz語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行編碼/解碼的CELP語(yǔ)音編碼/解碼裝置中的、具有上述構(gòu)造的音調(diào)周期搜索裝置100具有8位大小的自適應(yīng)代碼本，并進(jìn)行目標(biāo)音調(diào)周期搜索為例，描述詳細(xì)操作。
音調(diào)周期指示器(PCI)101給自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103依次指示預(yù)設(shè)音調(diào)周期搜索范圍內(nèi)的音調(diào)周期T-int。例如，當(dāng)在對(duì)采樣頻率為16kHz的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行編碼/解碼的CELP語(yǔ)音編碼/解碼裝置中，從32至267以整數(shù)精確度預(yù)設(shè)目標(biāo)向量音調(diào)周期搜索范圍，而從32+1/2至51+1/2以小數(shù)精確度預(yù)設(shè)目標(biāo)向量音調(diào)周期搜索范圍，音調(diào)周期指示器(PCI)101向自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103依次輸出音調(diào)周期T-int(T-int＝32、33、...、267)。
接下來(lái)，自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103根據(jù)從音調(diào)周期指示器(PCI)101接收到的指令從自適應(yīng)代碼本(ACB)102中提取具有整數(shù)精確度音調(diào)周期T-int的自適應(yīng)聲源向量p(t-int)，并向整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104輸出該自適應(yīng)聲源向量p(t-int)。
自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103從上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)108中讀取在先前的子幀中選擇的整數(shù)精確度音調(diào)周期T0，設(shè)置以該音調(diào)周期T0為中心的在前的和隨后的音調(diào)周期為搜索小數(shù)精確度音調(diào)頻率的范圍，從自適應(yīng)代碼本(ACB)102中提取具有在這一范圍內(nèi)的小數(shù)精確度音調(diào)周期T-frac的自適應(yīng)聲源向量p(T-frac)，并向小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)105輸出所提取的自適應(yīng)聲源向量。
具體說(shuō)來(lái)，自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103以整數(shù)分量T0為中心設(shè)置20個(gè)音調(diào)周期T-frac(T-frac＝T0-10+1/2、T0-9+1/2、...、T0+9+1/2)，并從自適應(yīng)代碼本(ACB)102中提取具有這些音調(diào)周期的自適應(yīng)聲源向量p(T-frac)。
然后，整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104使用下面給出的公式(3)，用從自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103接收的自適應(yīng)聲源向量p(t-int)、組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H、以及目標(biāo)向量x，計(jì)算整數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-int)。
DIST(T-int)=[xHP(T-int)]2|Hp(T-int)|2(T-int=32,33,...,267)]]>公式(3)這里整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104使用公式(3)，對(duì)由音調(diào)周期指示器(PCI)101指示的從音調(diào)周期32至267的音調(diào)周期T-int的236個(gè)變化，重復(fù)執(zhí)行整數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-int)計(jì)算處理。
整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104還從236個(gè)計(jì)算出的整數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-int)中，選擇具有最大值的DIST(T-int)，并向失真比較器(DC)107輸出所選擇的DIST(T-int)。另外，整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104向失真比較器(DC)107，輸出與計(jì)算DIST(T-int)時(shí)參考的自適應(yīng)聲源向量音調(diào)周期T-int對(duì)應(yīng)的索引，作為IDX(INT)。
接下來(lái)，小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)105通過(guò)對(duì)從自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103接收的自適應(yīng)聲源向量和SYNC函數(shù)的乘積求和操作，求出具有小數(shù)精確度音調(diào)周期T-frac(T-frac＝T0-10+1/2、T0-9+1/2、...、T0+9+1/2)的自適應(yīng)聲源向量p(T-frac)，并向小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106輸出該p(T-frac)。
然后，小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106用具有小數(shù)音調(diào)周期T-frac的自適應(yīng)聲源向量p(T-frac)、組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H、以及目標(biāo)向量X，計(jì)算小數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-frac)。公式(4)用于計(jì)算小數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-frac)。
DIST(T-frac)=[xHP(T-frac)]2|Hp(T-frac)|2]]>(T-frac=T0-10+12,T0-9+12,...,T0+9+12)]]>公式(4)這里，小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106使用公式(4)，對(duì)從音調(diào)周期T0-10+1/2至T0+9+1/2的小數(shù)音調(diào)周期T-frac的20個(gè)變化，重復(fù)執(zhí)行小數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-frac)計(jì)算處理。
然后，小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106從20個(gè)計(jì)算出的小數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-frac)中，選擇具有最大值的DIST(T-frac)，并向失真比較器(DC)107輸出所選擇的DIST(T-frac)。另外，小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106向失真比較器(DC)107，輸出與計(jì)算DIST(T-frac)時(shí)參考的自適應(yīng)聲源向量音調(diào)周期T-frac對(duì)應(yīng)的索引，作為IDX(FRAC)。
接下來(lái)，失真比較器(DC)107比較從整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104接收的DIST(INT)和從小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106接收的DIST(FRAC)的值。然后，失真比較器(DC)107確定當(dāng)計(jì)算出具有較大的DIST(INT)和DIST(FRAC)值的音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST時(shí)的音調(diào)周期為最佳音調(diào)周期，并輸出IDX(INT)和IDX(FRAC)的、對(duì)應(yīng)于最佳音調(diào)周期的索引作為最佳索引IDX。
然后，失真比較器(DC)107向上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)108輸出最佳音調(diào)周期整數(shù)分量T0，并向最佳音調(diào)周期精確度判斷部件(OPCAJS)109輸出最佳音調(diào)周期。
與上例中一樣，當(dāng)選擇從32至267的整數(shù)精確度音調(diào)周期搜索范圍、和從T0-10+1/2至T0+9+1/2的小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索范圍為音調(diào)周期搜索范圍時(shí)，總共提供256(256＝236+20)個(gè)整數(shù)精確度和小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索候選者，并將最佳索引IDX編碼為8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)108存儲(chǔ)由失真比較器(DC)107選擇的最佳音調(diào)周期的整數(shù)分量T0，并且在搜索下一子幀的音調(diào)周期時(shí)，向自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103輸出該最佳音調(diào)周期整數(shù)分量T0。
最佳音調(diào)周期精確度判斷部件(OPCAJS)109判斷最佳音調(diào)周期為整數(shù)精確度周期還是小數(shù)精確度周期。當(dāng)最佳音調(diào)周期為整數(shù)精確度，最佳音調(diào)周期精確度判斷部件(OPCAJS)109將比較判斷部件(CJS)110計(jì)數(shù)器重置為0。當(dāng)最佳音調(diào)周期為小數(shù)精確度，最佳音調(diào)周期精確度判斷部件(OPCAJS)109給比較判斷部件(CJS)110計(jì)數(shù)器加1。
具體說(shuō)來(lái)，比較判斷部件(CJS)110擁有指示選擇小數(shù)精確度音調(diào)周期為最佳音調(diào)周期的次數(shù)的計(jì)數(shù)器，并且比較判斷部件(CJS)110比較計(jì)數(shù)值和預(yù)設(shè)非負(fù)整數(shù)N。如果計(jì)數(shù)值大于整數(shù)N，則比較判斷部件(CJS)110向小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)105，輸出指示不進(jìn)行小數(shù)精確度音調(diào)周期的指令。如果計(jì)數(shù)值小于整數(shù)N，則比較判斷部件(CJS)110向小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)105，輸出指示要進(jìn)行小數(shù)精確度音調(diào)周期的指令。
因此，根據(jù)本實(shí)施例的音調(diào)周期搜索裝置，通過(guò)不固定以小數(shù)精確度搜索音調(diào)周期的范圍，而在先前子幀中檢索到的音調(diào)周期的附近以小數(shù)精確度搜索，即使對(duì)具有長(zhǎng)音調(diào)周期的語(yǔ)音信號(hào)或?qū)φZ(yǔ)音信號(hào)線性預(yù)測(cè)剩余，也有可能以高分辨率執(zhí)行音調(diào)周期搜索。
同樣，根據(jù)本實(shí)施例的音調(diào)周期搜索裝置，通過(guò)在先前子幀中檢索到的音調(diào)周期的附近以小數(shù)精確度搜索，有可能即使音調(diào)周期不足也改善對(duì)語(yǔ)音信號(hào)線性預(yù)測(cè)剩余的搜索精確度，并有可能進(jìn)行高質(zhì)量的語(yǔ)音編碼和解碼。
在上面的描述中，描述了使用自適應(yīng)代碼本搜索線性預(yù)測(cè)剩余音調(diào)周期的例子，但是音調(diào)周期搜索的目的不限于線性預(yù)測(cè)剩余，本實(shí)施例可以應(yīng)用于任何具有音調(diào)周期的語(yǔ)音信號(hào)信息。
此外，在上面的描述中，當(dāng)計(jì)算音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，整數(shù)精確度音調(diào)周期搜索和小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索被描述為使用閉環(huán)程序，但是這不是限制，用任何進(jìn)行整數(shù)精確度音調(diào)周期搜索和小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索的程序，并且比較整數(shù)精確度音調(diào)周期和小數(shù)精確度音調(diào)周期都可以實(shí)現(xiàn)相似的結(jié)果。
例如，如果使用上述構(gòu)造執(zhí)行兩階段(開(kāi)環(huán)和閉環(huán))音調(diào)周期搜索，則構(gòu)造包括整數(shù)音調(diào)周期搜索器(IPCS)104和小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)106的失真比較器(DC)107，使用從自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103接收的具有整數(shù)精確度音調(diào)周期的自適應(yīng)聲源向量、和從小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)105接收的具有小數(shù)精確度音調(diào)周期的自適應(yīng)聲源向量，并在失真比較器(DC)107中，借助于劃分為兩個(gè)階段(開(kāi)環(huán)搜索和閉環(huán)搜索)的程序進(jìn)行對(duì)應(yīng)于要處理的子幀的最佳音調(diào)周期的索引。
此外，在上面的描述中，音調(diào)周期搜索范圍取為32至267，但是對(duì)音調(diào)周期搜索范圍并沒(méi)有具體的限定，只要不固定小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索范圍，就可以獲得與上述情況相似的結(jié)果。
同樣，在上面的描述中，小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索范圍被取為以整數(shù)精確度音調(diào)周期T0為中心的20個(gè)音調(diào)周期T-frac(T-frac＝T0-10+1/2、T0-9+1/2、...、T0+9+1/2)，但是對(duì)音調(diào)周期范圍并沒(méi)有具體的限定，可以使用基于整數(shù)精確度音調(diào)周期設(shè)置的任何范圍。
此外，描述了選擇最佳音調(diào)周期為小數(shù)精確度的最大次數(shù)為固定值N的情況，但是，該值N也可以根據(jù)通信環(huán)境自適應(yīng)地增加或減小。
此外，在上面的描述中，選擇小數(shù)精確度的次數(shù)被限定為連續(xù)N次，但是也有可能將N設(shè)置為無(wú)窮，并使選擇小數(shù)精確度音調(diào)周期的次數(shù)為無(wú)窮。
具體說(shuō)來(lái)，如果在發(fā)射音調(diào)周期索引時(shí)——例如在包括該音調(diào)周期索引的編碼信息被寫(xiě)入存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)——不需要考慮差錯(cuò)的出現(xiàn)，在不限定小數(shù)精確度音調(diào)周期選擇次數(shù)的情況下，通過(guò)使選擇小數(shù)精確度音調(diào)周期的次數(shù)為無(wú)窮，可以以高分辨率對(duì)音調(diào)周期搜索的結(jié)果進(jìn)行編碼。
此外，在上面的描述中，描述了當(dāng)選擇小數(shù)精確度音調(diào)周期的次數(shù)超過(guò)預(yù)定界限時(shí)不以小數(shù)精確度進(jìn)行音調(diào)周期搜索的例子，但是這不是限制，當(dāng)選擇小數(shù)精確度音調(diào)周期的次數(shù)超過(guò)預(yù)定界限時(shí)，也可以在預(yù)定范圍內(nèi)——例如從32+1/2至51+1/2——執(zhí)行小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索。
通過(guò)在選擇小數(shù)精確度音調(diào)周期的次數(shù)超過(guò)預(yù)定界限時(shí)以這種方式進(jìn)行小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索，即使在發(fā)射音調(diào)周期索引時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)，也有可能以高分辨率對(duì)音調(diào)周期搜索的結(jié)果進(jìn)行編碼。
在上面的描述中，當(dāng)計(jì)算整數(shù)音調(diào)周期選擇標(biāo)準(zhǔn)DIST(T-int)或DIST(T-frac)時(shí)，可以通過(guò)給組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H乘以聽(tīng)覺(jué)加權(quán)濾波器脈沖響應(yīng)矩陣W獲得矩陣H′，而使用矩陣H′來(lái)代替組合濾波器脈沖響應(yīng)矩陣H。
(實(shí)施例2)圖5是展示本發(fā)明實(shí)施例2的解碼自適應(yīng)聲源向量發(fā)生裝置的構(gòu)造的方框圖。
圖5中的自適應(yīng)聲源向量發(fā)生裝置300主要包括自適應(yīng)代碼本(ACB)301、上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)302、音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303、自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)304、以及小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)305。
自適應(yīng)代碼本(ACB)301存儲(chǔ)過(guò)去產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)聲源信號(hào)。
上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)302接收由音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303判斷出的音調(diào)周期的整數(shù)分量T0，并且在處理下一子幀時(shí)，向音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303輸出這一T0。
音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303判斷對(duì)應(yīng)于索引IDX的音調(diào)周期為整數(shù)精確度還是小數(shù)精確度。然后，音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303使用從編碼端發(fā)射的索引IDX、和在先前子幀中選擇的音調(diào)周期的整數(shù)分量T0，設(shè)置音調(diào)周期。
如果，例如，所接收到的IDX指示為整數(shù)精確度音調(diào)周期，則音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303將對(duì)應(yīng)于索引IDX的音調(diào)周期傳送給自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)304。
如果索引IDX指示為小數(shù)精確度音調(diào)周期，則音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303從有關(guān)對(duì)應(yīng)于索引IDX的音調(diào)周期和先前子幀的音調(diào)周期整數(shù)分量T0的信息中，求出該音調(diào)周期，并將所獲得的音調(diào)周期傳送給自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)304。具體說(shuō)來(lái)，音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303從小數(shù)精確度音調(diào)周期范圍(-10+1/2、-9+1/2、...、9+1/2)中求出對(duì)應(yīng)于索引IDX的值，并以給該值加上T0所得的結(jié)果作為小數(shù)精確度音調(diào)周期。
音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303還擁有計(jì)數(shù)器，用于對(duì)對(duì)應(yīng)于索引IDX的音調(diào)周期為小數(shù)精確度音調(diào)周期的次數(shù)計(jì)數(shù)。
當(dāng)，例如，對(duì)應(yīng)于索引IDX的音調(diào)周期為小數(shù)精確度時(shí)，音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303給計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)對(duì)應(yīng)于索引IDX的音調(diào)周期為整數(shù)精確度時(shí)，音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303將計(jì)數(shù)器重置為0。
當(dāng)音調(diào)周期為整數(shù)精確度時(shí)，自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)304從自適應(yīng)代碼本(ACB)301中根據(jù)從音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303接收到的指令提取具有音調(diào)周期T-int的自適應(yīng)聲源向量p(t-int)，并輸出自適應(yīng)聲源向量p(t-int)。
當(dāng)音調(diào)周期為小數(shù)精確度時(shí)，自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)304從自適應(yīng)代碼本(ACB)301中取出，在根據(jù)從音調(diào)周期判斷部件(PCJS)303接收到的指令提取具有音調(diào)周期T-frac的自適應(yīng)聲源向量p(T-frac)時(shí)所需要的，自適應(yīng)聲源向量，并將其輸出到小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)305。
小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(FPCASSVG)305通過(guò)對(duì)從自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)304接收的自適應(yīng)聲源向量和SYNC函數(shù)的乘積求和操作，求出具有小數(shù)精確度音調(diào)周期T-frac的自適應(yīng)聲源向量p(T-frac)，并向小數(shù)音調(diào)周期搜索器(FPCS)16輸出該p(T-frac)。
(實(shí)施例3)在實(shí)施例3中，描述使用實(shí)施例1的音調(diào)周期搜索裝置或?qū)嵤├?的解碼自適應(yīng)聲源向量發(fā)生裝置，在發(fā)射裝置和接收裝置中進(jìn)行通信的例子。
圖6是展示本發(fā)明實(shí)施例3的語(yǔ)音信號(hào)發(fā)射裝置和接收裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖6中的語(yǔ)音信號(hào)發(fā)射裝置400主要包括輸入部件401、A/D轉(zhuǎn)換器402，語(yǔ)音編碼裝置403，RF調(diào)制器404、以及發(fā)射天線405。圖6中的語(yǔ)音信號(hào)接收裝置主要包括接收天線501、RF解調(diào)器502、語(yǔ)音解碼裝置503、D/A轉(zhuǎn)換器504、以及輸出部件505。
圖6中，由輸入部件401將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后將其輸出到A/D轉(zhuǎn)換器402。A/D轉(zhuǎn)換器402將從輸入部件輸出的(模擬)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將該信號(hào)輸出到語(yǔ)音編碼裝置403。語(yǔ)音編碼裝置403擁有根據(jù)前述任何一個(gè)實(shí)施例的信號(hào)處理裝置，采用如后所述的語(yǔ)言編碼方法對(duì)從A/D轉(zhuǎn)換器402輸出的數(shù)字語(yǔ)言信號(hào)進(jìn)行編碼，并將編碼信息輸出到RF調(diào)制器404。RF調(diào)制器404將從語(yǔ)言編碼裝置輸出的語(yǔ)言編碼信息放置到諸如無(wú)線電波的傳播介質(zhì)上，轉(zhuǎn)換信號(hào)用以發(fā)送，并且將其輸出到發(fā)射天線405。發(fā)射天線405將從RF調(diào)制器404輸出的輸出信號(hào)作為無(wú)線電波(RF信號(hào))發(fā)送。
由接收天線501接收RF信號(hào)，并輸出到RF解調(diào)器502。圖中的RF信號(hào)是從接收端來(lái)看的RF信號(hào)，并且如果傳播路徑中沒(méi)有信號(hào)衰減或噪聲疊加，則其與發(fā)射RF信號(hào)完全相同。RF解調(diào)器502對(duì)從接收天線501輸出的RF信號(hào)中的語(yǔ)音已編碼信息進(jìn)行解調(diào)，并向語(yǔ)音解碼部件503輸出該信息。語(yǔ)音解碼部件503擁有根據(jù)前述任何一個(gè)實(shí)施例的信號(hào)處理裝置，使用后文中將描述的語(yǔ)音解碼方法對(duì)從RF解調(diào)器502輸出的語(yǔ)音已解碼信息進(jìn)行解碼，并向D/A轉(zhuǎn)換器504輸出所得信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換器504將從語(yǔ)音解碼部件503輸出的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，并向輸出部件505輸出該信號(hào)。輸出部件505將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為空氣的振動(dòng)，并輸出人類耳朵可以聽(tīng)到的聲波。
通過(guò)提供上述各類語(yǔ)音信號(hào)發(fā)射裝置和接收裝置中至少一個(gè)，有可能構(gòu)造移動(dòng)通信系統(tǒng)中的基站裝置和移動(dòng)終端裝置。
語(yǔ)音信號(hào)發(fā)射裝置400的特別特征在于語(yǔ)音編碼裝置403。圖7是展示語(yǔ)音編碼裝置403的構(gòu)造的方框圖。
圖7中的語(yǔ)音編碼裝置主要包括預(yù)處理部件601、LPC分析部件602、LPC量化部件603、組合濾波器604、加法器605、自適應(yīng)聲源代碼本606、量化增益發(fā)生器607、固定聲源代碼本608、乘法器609、乘法器610、加法器611、聽(tīng)覺(jué)加權(quán)部件612、參數(shù)確定部件613、以及多路復(fù)用器614。
圖7中，將從圖6的A/D轉(zhuǎn)換器輸出的輸入語(yǔ)音信號(hào)輸入到預(yù)處理部件601。預(yù)處理部件601進(jìn)行高通濾波處理以除去輸入語(yǔ)音信號(hào)中的DC分量，或涉及后續(xù)編碼處理性能改善的整形處理和預(yù)增強(qiáng)處理，并將已處理的語(yǔ)音信號(hào)(Xin)輸出到LPC分析部件602、加法器605、以及參數(shù)確定部件613。在尚未審查的日本專利公開(kāi)第6-214600號(hào)中公開(kāi)了使用該預(yù)處理的CELP編碼。
LPC分析部件602使用Xin進(jìn)行線性預(yù)測(cè)分析，并向LPC量化部件603輸出分析結(jié)果(線性預(yù)測(cè)系數(shù))。
LPC量化部件603將從LPC分析部件602輸出的LPC系數(shù)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)SF參數(shù)。對(duì)由該轉(zhuǎn)換獲得的LSF參數(shù)進(jìn)行向量量化成為量化目標(biāo)向量，并向多路復(fù)用器614輸出由該向量量化獲得的LPC代碼(L)。
同樣，LPC量化部件603獲得LSF區(qū)解碼譜包絡(luò)參數(shù)，將所獲得的解碼譜包絡(luò)參數(shù)轉(zhuǎn)換為解碼LPC系數(shù)，并向組合濾波器604輸出由前述轉(zhuǎn)換獲得的解碼LPC系數(shù)。
組合濾波器604使用前述編碼LPC系數(shù)和從加法器611輸出的驅(qū)動(dòng)聲源進(jìn)行濾波組合，并向加法器605輸出該復(fù)合信號(hào)。
加法器605計(jì)算前述Xin和前述復(fù)合信號(hào)的誤差信號(hào)，并向聽(tīng)覺(jué)加權(quán)部件612輸出該誤差信號(hào)。聽(tīng)覺(jué)加權(quán)部件612對(duì)從加法器605輸出的誤差信號(hào)進(jìn)行聽(tīng)覺(jué)加權(quán)，在聽(tīng)覺(jué)加權(quán)區(qū)計(jì)算Xin和復(fù)合信號(hào)之間的失真，并向參數(shù)確定部件613輸出該失真。
參數(shù)確定部件613確定在自適應(yīng)聲源代碼本606、固定聲源代碼本608、以及量化增益發(fā)生器607中產(chǎn)生的信號(hào)，以便使從聽(tīng)覺(jué)加權(quán)部件612輸出的編碼失真最小化。通過(guò)不但通過(guò)使從聽(tīng)覺(jué)加權(quán)部件612輸出的編碼失真最小化，而且通過(guò)使用Xin組合使用分離的編碼失真，來(lái)確定應(yīng)該從前述三個(gè)部件輸出的信號(hào)，可以進(jìn)一步改善編碼性能。
自適應(yīng)聲源代碼本606緩存加法器611在過(guò)去輸出的聲源信號(hào)，從由參數(shù)確定部件613輸出的信號(hào)(A)指定的位置提取自適應(yīng)聲源向量，并向乘法器609輸出該向量。
固定聲源代碼本608向乘法器610輸出由從參數(shù)確定部件613輸出的信號(hào)(F)指定的形狀的向量。
量化增益發(fā)生器607分別向乘法器609和乘法器610輸出由從參數(shù)確定部件613輸出的信號(hào)(G)指定的自適應(yīng)聲源增益和固定聲源增益。
乘法器609將從量化增益發(fā)生器607輸出的量化自適應(yīng)聲源增益與從自適應(yīng)聲源代碼本606輸出的自適應(yīng)聲源向量相乘，并向加法器611輸出相乘結(jié)果。乘法器610將從量化增益發(fā)生器607輸出的量化固定聲源增益和從固定聲源代碼本608輸出的固定聲源向量相乘，并向加法器611輸出相乘結(jié)果。
加法器611以乘法器609的增益倍增后的自適應(yīng)聲源向量和來(lái)自乘法器610的固定聲源向量作為輸入，并對(duì)自適應(yīng)聲源向量和固定聲源向量進(jìn)行向量加法運(yùn)算。然后加法器611向組合濾波器604和自適應(yīng)聲源代碼本606輸出該向量加法運(yùn)算的結(jié)果。
最后，多路復(fù)用器614以來(lái)自LPC量化部件603的指示量化LPC的代碼L、連同來(lái)自參數(shù)確定部件613的指示自適應(yīng)聲源向量的代碼A、指示固定聲源向量的代碼F、以及指示量化增益的代碼G作為輸入，量化這些不同的信息項(xiàng)目，并將其作為已編碼的信息輸出到傳播路徑中。
接下來(lái)將詳細(xì)描述語(yǔ)音解碼部件503。圖8是展示圖6的語(yǔ)音解碼部件503的方框圖。
圖8中，將從RF解調(diào)器502輸出的已編碼信息輸入多路復(fù)用分離器701，其中將多路復(fù)用的已編碼信息分離為單個(gè)類型的代碼信息。
將分離出的LPC代碼L輸出到LPC解碼器702；將分離出的自適應(yīng)聲源向量代碼A輸出到自適應(yīng)聲源代碼本705；將分離出的聲源增益代碼G輸出到量化增益發(fā)生器706；并將分離出的固定聲源向量代碼F輸出到固定聲源代碼本707。
LPC解碼器702借助于實(shí)施例中給出的向量量化解碼處理，從多路復(fù)用分離器701輸出的代碼L中獲得解碼譜包絡(luò)參數(shù)，并將所獲得的解碼譜包絡(luò)參數(shù)轉(zhuǎn)換為解碼LPC系數(shù)。然后LPC解碼器702向組合濾波器703輸出由該轉(zhuǎn)換獲得的解碼LPC系數(shù)。
自適應(yīng)聲源代碼本705從由多路復(fù)用分離器701輸出的代碼A指定的位置提取自適應(yīng)聲源向量，并將其輸出到乘法器708。固定聲源代碼本707產(chǎn)生由從多路復(fù)用分離器701輸出的代碼F指定的固定聲源向量，并將其輸出到乘法器709。
量化增益發(fā)生器706對(duì)由從多路復(fù)用分離器701輸出的聲源增益代碼G指定的自適應(yīng)聲源向量增益和固定聲源向量增益進(jìn)行解碼，并分別將其輸出到乘法器708和乘法器709。
乘法器708將前述自適應(yīng)代碼向量與前述自適應(yīng)代碼向量增益相乘，并將結(jié)果輸出到加法器710。乘法器709將前述固定代碼向量與前述固定代碼向量增益相乘，并將結(jié)果輸出到加法器710。
加法器710對(duì)從乘法器708和乘法器709輸出的增益倍增后的自適應(yīng)聲源向量和固定聲源向量進(jìn)行加法運(yùn)算，并將結(jié)果輸出到組合濾波器703。
組合濾波器703使用組合濾波器，以從LPC解碼器702提供的編碼LPC系數(shù)為濾波系數(shù)，以從加法器710輸出的聲源向量為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行濾波組合，并將組合信號(hào)輸出到后處理部件704。
后處理部件704執(zhí)行諸如共振峰增強(qiáng)和音調(diào)增強(qiáng)的用來(lái)改善語(yǔ)音的主觀音質(zhì)的處理、改善靜態(tài)噪聲的主觀音質(zhì)的處理等等，然后輸出最終的已解碼的語(yǔ)音信號(hào)。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變更和修飾。例如，在上述實(shí)施例中，描述了本發(fā)明作為信號(hào)處理裝置操作的情況，但是這不是限制，也有可能以軟件實(shí)現(xiàn)該信號(hào)處理方法。
例如，可以在只讀存儲(chǔ)器(ROM)中預(yù)先存儲(chǔ)執(zhí)行上述信號(hào)處理方法的程序，并由中央處理單元(CPU)來(lái)操作。
也有可能將執(zhí)行上述信號(hào)處理方法的程序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上，將存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)的程序記錄在計(jì)算機(jī)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)中，并根據(jù)該程序操作計(jì)算機(jī)。
從上述描述中可以明白，根據(jù)本發(fā)明的音調(diào)周期搜索裝置，通過(guò)不固定以小數(shù)精確度搜索音調(diào)周期的范圍，而在從先前子幀中檢索出的音調(diào)周期的附近以小數(shù)精確度搜索，有可能即使音調(diào)周期不足也改善對(duì)語(yǔ)音信號(hào)線性預(yù)測(cè)剩余的搜索精確度，并有可能進(jìn)行高質(zhì)量的語(yǔ)音編碼和解碼。
本申請(qǐng)基于2001年8月2日提交的日本專利申請(qǐng)第2001-234559號(hào)，其全部?jī)?nèi)容明白地合并于此作為參考。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明適用于要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行編碼和解碼的移動(dòng)通信系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種音調(diào)周期搜索裝置，包括音調(diào)周期指示部件，以整數(shù)精確度給自適應(yīng)聲源向量發(fā)生部件依次指示預(yù)設(shè)音調(diào)周期搜索范圍內(nèi)的音調(diào)周期候選者；自適應(yīng)聲源向量發(fā)生部件，用于從自適應(yīng)代碼本中，提取具有由所述音調(diào)周期指示部件指示的整數(shù)精確度音調(diào)周期的自適應(yīng)聲源向量，并將所提取的自適應(yīng)聲源向量輸出；失真比較部件，其具有如下功能，通過(guò)對(duì)具有由所述自適應(yīng)聲源向量發(fā)生部件產(chǎn)生的整數(shù)精確度音調(diào)周期的自適應(yīng)聲源向量、和補(bǔ)充具有整數(shù)精確度音調(diào)周期的自適應(yīng)聲源向量所獲得的具有小數(shù)精確度音調(diào)周期的自適應(yīng)聲源向量分別進(jìn)行整數(shù)精確度音調(diào)周期搜索和小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索，從該候選者中，在正在處理的子幀部分的線性預(yù)測(cè)剩余中求出指示最佳音調(diào)周期的索引并輸出，其還具有輸出最佳音調(diào)周期整數(shù)分量的功能；以及上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)部件，用于存儲(chǔ)所述失真比較部件最后選擇的音調(diào)周期的整數(shù)分量，并且在搜索下一子幀的音調(diào)周期時(shí)，向所述自適應(yīng)聲源向量發(fā)生部件輸出該最佳的音調(diào)周期整數(shù)分量。
2.如權(quán)利要求1所述的音調(diào)周期搜索裝置，還包括比較判斷部件，其具有比較判斷功能，即，對(duì)內(nèi)部提供的計(jì)數(shù)器的值和非負(fù)整數(shù)N進(jìn)行大小比較，如果計(jì)數(shù)值小于或等于整數(shù)N，向所述小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生部件輸出指示要進(jìn)行小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索處理的指令，如果計(jì)數(shù)值大于整數(shù)N，則向所述小數(shù)音調(diào)周期自適應(yīng)聲源向量發(fā)生部件輸出指示不進(jìn)行小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索處理的指令；以及最佳音調(diào)周期精確度判斷部件，其具有如下功能，即，判斷在正在處理的子幀的音調(diào)周期搜索處理中選擇作為最佳音調(diào)周期的音調(diào)周期為整數(shù)精確度還是小數(shù)精確度，并依照判斷結(jié)果，對(duì)所述比較判斷部件中提供的所述計(jì)數(shù)器的值執(zhí)行重置為0或增加1的操作。
3.如權(quán)利要求2所述的音調(diào)周期搜索裝置，其中，預(yù)先設(shè)置任意自然數(shù)為非負(fù)整數(shù)N。
4.如權(quán)利要求2所述的音調(diào)周期搜索裝置，其中，根據(jù)通信環(huán)境自適應(yīng)地增加或減小非負(fù)整數(shù)N。
5.如權(quán)利要求2所述的音調(diào)周期搜索裝置，其中，在小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索中，在預(yù)定范圍內(nèi)進(jìn)行小數(shù)精確度音調(diào)周期搜索，而當(dāng)所述計(jì)數(shù)器的值大于比較對(duì)象非負(fù)整數(shù)N時(shí)，將所述計(jì)數(shù)器重置為0。
全文摘要
自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103設(shè)置以在先前子幀中選擇的整數(shù)精確度音調(diào)周期T0為中心的在前的和隨后的音調(diào)周期為搜索小數(shù)精確度音調(diào)頻率的范圍，從自適應(yīng)代碼本(ACB)102中提取具有在這一范圍內(nèi)的小數(shù)精確度音調(diào)周期T－frac的自適應(yīng)聲源向量P(T－frac)。上一子幀整數(shù)音調(diào)周期存儲(chǔ)器(LSFIPCS)108存儲(chǔ)由失真比較器(DC)107選擇的最佳音調(diào)周期的整數(shù)分量T0，并且在搜索下一子幀的音調(diào)周期時(shí)，向自適應(yīng)聲源向量發(fā)生器(ASSVG)103輸出該最佳音調(diào)周期整數(shù)分量T0。最佳音調(diào)周期精確度判斷部件(OPCAJS)109判斷最佳音調(diào)周期為整數(shù)精確度還是小數(shù)精確度。比較判斷部件(CJS)110限制作為最佳音調(diào)周期的小數(shù)精確度音調(diào)信息的選擇次數(shù)。
文檔編號(hào)H03M7/36GK1664929SQ20051006410
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2002年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月2日
發(fā)明者佐藤薰, 安永和敏, 森井利幸 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社