可变速率语音编码制造技术

一种用于对语音信号进行可变速率编码的方法和设备。对输入语音信号进行归类，根据此归类选择适当的编码模式。对于每个归类，选择以可接受的语音再现质量实现最低位速率的编码模式。通过仅利用高保真模式(即，广泛适用于不同类型的语音的高的位速率)，在可接受的输出需要此保真度的语音部分中实现低的平均位速率。在这些模式产生可接受的输出的语音部分中使用较低的位速率。把输入语音信号归类为有效和无效区。有效区被进一步归类为话音、非话音和过渡区。可依据所需的保真水平把各种编码模式应用于不同类型的有效语音。可依据每个特定模式的强弱来利用编码模式。在语音信号的性质随时间而变化时，本设备在这些模式之间的动态切换。在适当时，把语音的区域模拟成伪随机噪声，从而获得明显较低的位速率。本发明专利技术以动态的方式使用此编码，而无论检测到非话音语音还是背景噪声。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对语音信号的编码。具体来说，本专利技术涉及对语音信号进行归类并根据此归类而利用多种编码模式中的一种。
技术介绍
当今的许多通信系统，特别是远距与数字无线电话应用中，都把话音当作数字信号发射。这类系统的性能部分取决于以最少的位数精确地代表话音信号。简单地通过采样与数字化来发送语音，为了达到普通模拟电话的语音质量，要求数据速率为每秒64kb(kbps)。然而，现有的编码技术可明显减少正常语音再现所需的数据速率。术语“声码器” 一般指根据人类语音发生模型通过提取诸参数来压缩发出的语音的装置。声码器包括编码器与解码器，编码器分析送入的语音并提取相关的参数，解码器用经传输信道接收自编码器的诸参数合成语音。通常把语音信号分成几帧数据与字块供声码器处理。围绕基于线性预测的时域编码方案建立的编码器，在数量上远远超过了其它各类编码器。这类技术从语音信号里提取诸相关的单元，只编码不相关的单元。基本的线性预测滤波器预测的当前样本作为过去样本的一种线性组合。Thomas E. Tremain等人撰写的论文“一种4. 8kbps码受激线性预测编码器”(移动卫星会议录，1998)，描术了一例这类特定的编码算法。这类编码方案除去语音中固有的所有自然冗余度(即相关单元)，把数字化语音信号压缩成低位速率信号。语音一般呈现出唇与舌的机械动作造成的短期冗余度和声带振动造成的长期冗余度。线性预测方案把这些动作模拟成滤波器，除去冗余度，再将得到的剩余(residual)信号模拟成白高斯噪声。因此，线性预测编码器通过发送滤波器系数和量化噪声而不是发送全带宽的语音信号，可以减小位速率。然而，即使是这些减小的位速率，也往往超过了有效带宽，其中语音信号必须远距离传播(如地面到卫星)，或在拥挤的信道中与许多其它信号共存。因此，要求有一种改进的编码方案，以实现比线性预测方案更低的位速率。
技术实现思路
本专利技术是一种对语音信号进行可变速率编码的改进的新方法和设备。本专利技术的一方面提供了一种用于语音信号的可变速率编码的方法，其特征在于，包括以下步骤(a)把语音信号归类为有效或无效；(b)把所述有效语音归类为多个有效语音类型中的一个；(C)从多个并行编码器模式中选择一个编码器模式，其中根据语音信号是有效还是无效来选择编码器模式，如果有效，则进一步根据所述有效语音类型来选择编码器模式；(d)依据所述所选的编码器模式对语音信号进行编码，从而形成经编码的语音信号。 本专利技术的另一方面提供了一种用于对语音信号进行编码的可变速率编码系统，包括归类装置，用于把语音信号归类为有效或无效，如果有效，则把所述有效语音归类为多个有效语音类型中的一个；以及多个并行编码装置，用于把语音信号编码成为经编码的语音信号，其中根据语音信号有效还是无效，如果有效，则进一步根据所述有效语音类型而动态选择所述并行编码装置对语音信号进行编码。本专利技术的又一方面提供了一种语音信号的可变速率编码方法，包括把语音信号归类为有效或无效，其中把语音归类为有效或无效包括基于两个能带的阈值处理方案；把所述有效语音归类为多个有效语音类型中的一个，其中所述多个有效语音类型包括话音、非话音和过渡有效语音；根据语音信号是有效还是无效来选择一个编码器模式，如果有效，则进一步根据所述有效语音类型来选择编码器模式，其中所述所选的编码器模式由一编码位速率或由一编码算法来表征，或者由一编码位速率和一编码算法来表征；以及依据所述编码器模式对语音信号进行编码，从而形成经编码的语音信号。本专利技术的再一方面提供了一种语音信号的可变速率编码方法，包括把语音信号归类为有效或无效，其中把语音归类为有效或无效包括如果前Nh。个帧被归类为有效，则把后M个帧归类为有效；把所述有效语音归类为多个有效语音类型中的一个，其中所述多个有效语音类型包括话音、非话音和过渡有效语音；根据语音信号是有效还是无效来选择一个编码器模式，如果有效，则进一步根据所述有效语音类型来选择编码器模式，其中所述所选的编码器模式由一编码位速率或由一编码算法来表征，或者由一编码位速率和一编码算法来表征；以及依据所述编码器模式对语音信号进行编码，从而形成经编码的语音信号。本专利技术的还有一方面提供了一种对语音信号进行编码的可变速率编码系统，包括归类装置，用于根据两个能带的阈值处理方案把语音信号归类为有效或无效，如果有效，把所述有效语音归类为多个有效语音类型中的一个；以及多个编码装置，用于把所述语音信号编码为经编码的语音信号，其中所述编码装置被动态选择以根据语音信号是有效还是无效来对语音信号进行编码，如果有效，则进一步根据所述有效语音类型来编码。本专利技术的再有一方面提供了一种对语音信号进行编码的可变速率编码系统，包括归类装置，用于把语音信号归类为有效或无效，其中如果前Nh。个帧被归类为有效，所述归类装置就把后M个帧归类为有效，如果有效，还用于把所述有效语音归类为多个有效语音类型中的一个；以及多个编码装置，用于把所述语音信号编码为经编码的语音信号，其中所述编码装置被动态选择以根据语音信号是有效还是无效来对语音信号进行编码，如果有效，则进一步根据所述有效语音类型来编码。本专利技术对输入语音信号进行归类并根据此归类选择适当的编码模式。对于每个归类，本专利技术选择以可接受的语音再现质量实现最低位速率的编码模式。本专利技术通过仅利用高保真模式(即，广泛适用于不同类型的语音的高的位速率)，在可接受的输出需要此保真度的语音部分中实现低的平均位速率。本专利技术在这些模式产生可接受的输出的语音部分中切换到较低的位速率。本专利技术的一个优点在于，以低的位速率对语音进行编码。低的位速率转化成较高的容量、较大的范围以及较低的功率需求。本专利技术的一个特征在于，把输入语音信号归类为有效(active)和无效(inactive)区。有效区被进一步归类为话音(voiced)、非话音(unvoiced)和过渡(transient)区。因此，本专利技术可依据所需的保真水平把各种编码模式应用于不同类型的有效语音。本专利技术的另一个特征在于，可依据每个特定模式的强弱来利用编码模式。在语音信号的性质随时间而变化时，本专利技术在这些模式之间的动态切换。本专利技术的又一个特征在于，在适当时，把语音的区域模拟成伪随机噪声，从而获得明显较低的位速率。本专利技术以动态的方式使用此编码，而无论检测到非话音语音还是背景噪声。从以下结合附图的详细描述，将使本专利技术的特征、目的和优点变得更加明显起来，图中类似的标号指示相同或在功能上相似的元件。此外，标号最左边的数字识别最早出现该标号的图。附图概述图I是表不信号传输环境的图；图2是详细示出编码器102和解码器104的图；图3是表不本专利技术可变速率语首编码的流程图；图4A是表示一帧话音语音分割为若干子帧的图；图4B是表不一巾贞非话音语音分割为若干子巾贞的图；图4C是表示一帧过渡语音分为若干子帧的图；图5是描绘原始参数计算的流程图；图6是描绘语音分类为有效或无效的流程图；图7A是表示CELP编码器的图； 图7B是表示CELP解码器的图；图8是表示音调滤波器模块的图；图9A是表示PPP编码器的图；图9B是表示PPP解码器的图；附图说明图10是表不PPP编码法(包括编解码)步骤的流程图；图11是措述原型剩余周期提取流程图；图12是示出从当前帧剩余信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1998.12.21 US 09/217,3411.一种用于对语音信号进行编码的方法，包括 为语音帧创建共振峰剩余信号； 从所述共振峰剩余信号中提取原型剩余； 从当前原型剩余和前一原型剩余中计算多个旋转参数，其中所述计算包括循环滤波所述原型剩余以确定目标信号； 基于所述目标信号搜索代码簿；以及 形成包括所述代码簿参数和所述旋转参数的经编码语音信号。2.一种用于对语音信号进行编码的系统，包括 用于为语音帧创建共振峰剩余信号的滤波装置； 用于从所述共振峰剩余信号提取原型剩余的提取装置； 用于从当前原型剩余和前一原型剩余中计算多个旋转参数的相关装置，其中所述计算包括循环滤波所述原型剩余以确定目标信号； 用于查找近似目标信号的多个代码簿参数的搜索装置；以及 用于对包括所述代码簿参数和所述旋转参数的语音信号进行编码的编码装置。3.一种用于对语音信号进行编码的方法，包括 为语音帧创建共振峰剩余信号； 估计所述共振峰剩余信号的子帧能量； 基于所述子帧能量搜索代码簿参数；以及 形成包括所述代码簿参数的经编码语音信号。4.一种用于对语音信号进行编码的系统，包括 用于从语音帧创建共振峰剩余信号的滤波装置； 用于估计所述共振峰剩余信号的子帧能量的估计装置； 用于基于所述子帧能量查...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·曼朱那什，W·加德纳，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：