声音编码设备和方法以及声音解码设备和方法技术

在多组位置码书储存电路（４５０）中提供指明脉冲位置的多组位置码书。根据在自适应码书电路（５００）中获得的音调预测信号，在位置码书选择电路（５１０）中从多组位置码书选出一种类型的位置码书。通过声源量化电路（３５０），从所选出的位置码书选出位置，以使声音信号的失真最小。输送自适应码书电路（５００）的输出和声源量化电路（３５０）的输出。因此，即使当编码比特率很低时，也可以以小计算量编码声音信号，同时可以防止声音质量的劣化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在低比特率下以高质量编码声音信号的声音编码设备和方法，以及以高质量对用所述声音编码设备和方法进行编码的声音信号解码的声音解码设备和方法。
技术介绍
举例来说，在M.Schroeder和B.Atal的“Code Excited LinearPredictionHigh quality speech at very low bit rates”(Proc.ICASSP，pp.937-940，1985)(此后称为参考文献1)和Kleijn等的“Improved speechquality and efficient vector quantization in SELP”(Proc.ICASSP，pp.155-158，1988)(此后称为参考文献2)中描述的CELP(code excited linearpredictive coding，码激励线性预测编码)被认为是用于高效地编码声音信号的系统。在CELP中，在发送的一侧，通过对声音信号的每一帧(例如，20ms)使用LPC(linear predictive coding，线性预测编码)分析，提取表示声音信号的频谱特征的频谱参数。接着，将每一帧进一步分成若干子帧(例如，5ms)。基于过去的声源信号，对于每个子帧提取自适应码书中的参数(对应于音调周期(pitchperiod)的延迟参数和增益参数)，由此通过自适应码书对子帧的声音信号进行音调预测。对于通过音调预测获得的声源信号，从包含预定类型的噪声信号的声源码书(矢量量化码书)中选择最优的声源码矢量，并且计算最优的增益，由此量化声源信号。在声源码矢量的选择中，选择使由所选择的噪声信号合成的信号和剩余信号之间的误差电功率(error electric power)最小的声源码矢量。此后，指明了所选择的声源码矢量的类型的增益和索引、频谱参数和自适应码书的参数通过复用器被复用并被发送。当从如上所述的传统的声音信号编码系统的声源码书中选择最优的声源码矢量时，对于每个码矢量必须进行一次滤波或卷积运算。因为此操作被重复进行的次数是储存在码书中的码矢量的数目，所以需要进行大量的计算。例如，如果声音码书的比特数为B，维数为N，设K为在滤波或卷积运算中滤波器或冲击响应长度，则每秒所需的运算量为N×K×2B×8000/N。举例来说，如果B＝10，N＝40，K＝10，则需要每秒81,920,000次的极大的运算量。因此，人们已提出了各种减少从声源码书中搜索声源码矢量所需的计算量的方法。在C.Laflamme等的“16 kbps wideband speech codingtechnique based on algebraic CELP”(Proc.ICASSP，pp.13-16，1991)(此后称为参考文献3)中描述的ACELP(argebraic code excited linearprediction，代数码激励线性预测)系统是这些方法中的一种。在此ACELP系统中，由多个脉冲来表示声源信号，并且每个脉冲由预定的比特数来表示，因此每个脉冲的位置被发送。因为每个脉冲的振幅被限制至+1.0或-1.0，所以可以大幅度地减少脉冲搜索的计算量。在如上所述的传统的声音信号编码系统中，对于具有8kb/s或更大的编码比特率的声音信号可以获得高声音质量。但是，如果编码比特率小于8kb/s，则每个子帧的脉冲的数量变得不足。因为这使得难以用令人满意的精度来表示声源信号，所以被编码的声音质量会变差。
技术实现思路
考虑到如上所述传统技术的问题作出了本专利技术，并且本专利技术的目的是提供即使编码比特率很低时也能够以小计算量编码声音信号，同时防止声音质量劣化的声音编码设备和方法，和能够以高质量解码由声音编码设备和方法编码的声音信号的声音解码设备和方法。为了达到上述的目的，本专利技术的声音编码设备是一种声音编码设备，具有频谱参数计算装置，用于接收声音信号和计算频谱参数；频谱参数量化装置，用于量化由参数计算装置计算出的频谱参数并输出量化的频谱参数；冲击响应计算装置，用于将来自频谱参数量化装置的输出频谱参数转换成冲击响应；自适应码书装置，用于基于预测声音信号并获得剩余信号的自适应码书从过去的量化的声源信号获得延迟和增益，并且输出延迟和增益，由具有非零振幅的脉冲的组合表示声音信号的声源信号；以及声源量化装置，用于通过使用冲击响应，量化声源信号和声音信号的增益，并且输出量化的声源信号和增益，声音编码设备包括位置码书储存装置，用于把多组位置码书储存为多组脉冲位置；位置码书选择装置，用于基于自适应码书的延迟和增益中的至少一个从多组位置码书中选择一种类型的码书，通过使用冲击脉冲响应，声源量化装置计算声音信号的失真，并通过选择使失真减小的位置来量化脉冲位置；以及复用器装置，用于组合来自频谱参数量化装置的输出、来自自适应码书装置的输出和来自声源量化装置的输出，并且输出该组合。此外，本专利技术的声音编码设备是一种声音编码设备，具有频谱参数计算装置，用于接收声音信号和计算频谱参数；频谱参数量化装置，用于量化由参数计算装置计算出的频谱参数并输出量化的频谱参数；冲击响应计算装置，用于将来自频谱参数量化装置的输出频谱参数转换成冲击响应；自适应码书装置，用于基于预测声音信号并获得剩余信号的自适应码书从过去的量化的声源信号获得延迟和增益，并且输出延迟和增益，由具有非零振幅的脉冲的组合表示声音信号的声源信号；以及声源量化装置，用于通过使用冲击响应，量化声源信号和声音信号的增益，并且输出量化的声源信号和增益，声音编码设备包括位置码书储存装置，用于把多组位置码书储存为多组脉冲位置；位置码书选择装置，用于基于自适应码书的延迟和增益中的至少一个从多组位置码书中选择一种类型的码书，声源量化装置针对储存在由位置码书选择装置所选择的位置码书中的每个位置，读出储存在增益码书中的增益码矢量，量化增益以计算声音信号的失真，并选择性地输出一种使失真减小的位置和增益矢量的组合类型；以及复用器装置，用于组合来自频谱参数量化装置的输出、来自自适应码书装置的输出和来自声源量化装置的输出，并且输出该组合。此外，本专利技术的声音编码设备是一种声音编码设备，具有频谱参数计算装置，用于接收声音信号和计算频谱参数；频谱参数量化装置，用于量化由参数计算装置计算出的频谱参数并输出量化的频谱参数；冲击响应计算装置，用于将来自频谱参数量化装置的输出频谱参数转换成冲击响应；自适应码书装置，用于基于预测声音信号并获得剩余信号的自适应码书从过去的量化的声源信号获得延迟和增益，并且输出延迟和增益，由具有非零振幅的脉冲的组合表示声音信号的声源信号；以及声源量化装置，用于通过使用冲击响应，量化声源信号和声音信号的增益，并且输出量化的声源信号和增益，声音编码设备包括位置码书储存装置，用于把多组位置码书储存为多组脉冲位置；鉴别装置，用于从声音信号中提取特征，并鉴别和输出模式；位置码书选择装置，用于如果来自鉴别装置的输出是预定的模式，则基于自适应码书的延迟和增益中的至少一个从多组位置码书中选择一种类型的码书，如果来自鉴别装置的输出是预定的模式，则声源量化装置针对储存在所选择的码书中的位置，通过使用冲击响应计算声音信号的失真，并且通过从所选择的码书本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声音编码设备，具有：频谱参数计算装置，用于接收声音信号和计算频谱参数；频谱参数量化装置，用于量化由所述的参数计算装置计算出的频谱参数并输出所述的量化的频谱参数；冲击响应计算装置，用于将来自所述的频谱参数量化装置的输出频谱参数转换成冲击响应；自适应码书装置，用于基于预测声音信号并获得剩余信号的自适应码书从过去的量化的声源信号获得延迟和增益，并且输出所述的延迟和增益，由具有非零振幅的脉冲的组合表示所述声音信号的声源信号；以及声源量化装置，用于通过使用所述的冲击响应，量化所述的声源信号和所述声音信号的增益，并且输出所述的量化的声源信号和增益，所述声音编码设备包括：　　　　位置码书储存装置，用于把多组位置码书储存为多组所述脉冲的位置；　　　　位置码书选择装置，用于基于所述的自适应码书的所述延迟和增益中的至少一个从所述的多组位置码书中选择一种类型的码书，　　　　通过使用所述的冲击脉冲响应，所述的声源量化装置计算所述的声音信号的失真，并通过选择使失真减小的位置来量化脉冲位置；以及　　　　复用器装置，用于组合来自所述的频谱参数量化装置的输出、来自所述的自适应码书装置的输出和来自所述声源量化装置的输出，并且输出所述的组合。...

【技术特征摘要】
JP 2001-3-7 063687/011.一种声音编码设备，具有频谱参数计算装置，用于接收声音信号和计算频谱参数；频谱参数量化装置，用于量化由所述的参数计算装置计算出的频谱参数并输出所述的量化的频谱参数；冲击响应计算装置，用于将来自所述的频谱参数量化装置的输出频谱参数转换成冲击响应；自适应码书装置，用于基于预测声音信号并获得剩余信号的自适应码书从过去的量化的声源信号获得延迟和增益，并且输出所述的延迟和增益，由具有非零振幅的脉冲的组合表示所述声音信号的声源信号；以及声源量化装置，用于通过使用所述的冲击响应，量化所述的声源信号和所述声音信号的增益，并且输出所述的量化的声源信号和增益，所述声音编码设备包括位置码书储存装置，用于把多组位置码书储存为多组所述脉冲的位置；位置码书选择装置，用于基于所述的自适应码书的所述延迟和增益中的至少一个从所述的多组位置码书中选择一种类型的码书，通过使用所述的冲击脉冲响应，所述的声源量化装置计算所述的声音信号的失真，并通过选择使失真减小的位置来量化脉冲位置；以及复用器装置，用于组合来自所述的频谱参数量化装置的输出、来自所述的自适应码书装置的输出和来自所述声源量化装置的输出，并且输出所述的组合。2.一种声音编码设备，具有频谱参数计算装置，用于接收声音信号和计算频谱参数；频谱参数量化装置，用于量化由所述的参数计算装置计算出的频谱参数并输出所述的量化的频谱参数；冲击响应计算装置，用于将来自所述的频谱参数量化装置的输出频谱参数转换成冲击响应；自适应码书装置，用于基于预测声音信号并获得剩余信号的自适应码书从过去的量化的声源信号获得延迟和增益，并且输出所述的延迟和增益，由具有非零振幅的脉冲的组合表示所述声音信号的声源信号；以及声源量化装置，用于通过使用所述的冲击响应，量化所述的声源信号和所述声音信号的增益，并且输出所述的量化的声源信号和增益，所述声音编码设备包括位置码书储存装置，用于把多组位置码书储存为多组所述脉冲的位置；位置码书选择装置，用于基于所述的自适应码书的所述延迟和增益中的至少一个从所述的多组位置码书中选择一种类型的码书，所述的声源量化装置针对储存在由所述的位置码书选择装置所选择的位置码书中的每个位置，读出储存在增益码书中的增益码矢量，量化增益以计算所述的声音信号的失真，并选择性地输出一种使所述的失真减小的位置和增益矢量的组合类型；以及复用器装置，用于组合来自所述的频谱参数量化装置的输出、来自所述的自适应码书装置的输出和来自所述声源量化装置的输出，并且输出所述的组合。3.一种声音编码设备，具有频谱参数计算装置，用于接收声音信号和计算频谱参数；频谱参数量化装置，用于量化由所述的参数计算装置计算出的频谱参数并输出所述的量化的频谱参数；冲击响应计算装置，用于将来自所述的频谱参数量化装置的输出频谱参数转换成冲击响应；自适应码书装置，用于基于预测声音信号并获得剩余信号的自适应码书从过去的量化的声源信号获得延迟和增益，并且输出所述的延迟和增益，由具有非零振幅的脉冲的组合表示所述声音信号的声源信号；以及声源量化装置，用于通过使用所述的冲击响应，量化所述的声源信号和所述声音信号的增益，并且输出所述的量化的声源信号和增益，所述声音编码设备包括位置码书储存装置，用于把多组位置码书储存为多组所述脉冲的位置；鉴别装置，用于从所述的声音信号中提取特征，并鉴别和输出模式；位置码书选择装置，用于如果来自所述的鉴别装置的输出是预定的模式，则基于所述的自适应码书的所述延迟和增益中的至少一个从所述的多组位置码书中选择一种类型的码书，如果来自所述的鉴别装置的输出是预定的模式，则所述的声源量化装置针对储存在所选择的码书中的位置，通过使用所述的冲击响应计算所述声音信号的失真，并且通过选择性地输出使失真减小的位置来量化脉冲位置；以及复用器装置，用于组合来自所述的频谱参数量化装置的输出、来自所述的自适应码书装置的输出、来自所述声源量化装置的输出和来自所述的鉴别装置的输出，并且输出所述的组合。4.一种声音解码设备，包括解复用器装置，用于接收关于频谱参数的码、关于自适应码书的码、关于声源信号的码和表示增益的码，并且解复用这些码；自适应码矢量产生装置，用于通过使用所述的关于自适应码书的码产生自适应码矢量；位置码书储存装置，用于把多组位置码书储存为脉冲位置组；位置码书选择装置，用于基于所述的自适应码书的所述延迟和增益中的至少一个从所述的多组位置码书中选择一种类型的码书；声源信号重建装置，用于针对由所述的码书选择装置所选择的位置码书，通过使用所述的关于码书的码和关于声源信号的码，产生具有非零振幅的脉冲，并通过使用所述的表示增益的码，把所述的脉冲放大增益倍来产生所述的声源信号；以及合成滤波器装置，由频谱参数形成以接收所述的声源信号并输出再生信号。5.一种声音解码设备，包括解复用器装置，用于接收关于频谱参数的码、关于自适应码书的码、关于声源信号的码、表示增益的码和表示模式的码，并且解复用这些码；自适应码矢量产生装置，用于如果所述的表示模式的码是预定的模式，则通过使用所述的关于自适应码书的码产生自适应码矢量；位置码书储存装置，用于把多组位置码书储存为脉冲位置组；位置码书选择装置，用于如果所述的表示模式的码是预定的模式，则基于所述的自适应码书的所述延迟和增益中的至少一个从所述的多组位置码书中选择一种类型的码书；声源信号重建装置，用于如果所述的表示模式的码是预定的模式，则针对由所述的码书选择装置所选择的位置码书，通过使用所述的关于码书的码和关于声源信号的码，产生具有非零振幅的脉冲，并通过使用所述的表示增益的码，把所述的脉冲放大增益倍来...

【专利技术属性】
技术研发人员：小泽一范，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]