Устройство кодирования и способ кодирования

Устройство кодирования и способ кодирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству кодирования и способу кодирования, используемым в системе связи, которая кодирует и передает входные сигналы, например, речевые сигналы.

Уровень техники

В системах мобильной связи требуется сжатие речевых сигналов для их передачи с низкими скоростями передачи битов с целью эффективного использования ресурсов радиоволн и т.д. С другой стороны, также требуется повысить качество речи при телефонном вызове и обеспечить высокую точность воспроизведения, причем для удовлетворения этих требований предпочтительно не только обеспечить высококачественные речевые сигналы, но также кодировать другие высококачественные сигналы, отличные от речевых сигналов, такие как высококачественные аудиосигналы, имеющие более широкую полосу.

Для этих двух противоречивых требований предлагается технология интегрирования множества способов кодирования в уровни. Эта технология объединяет базовый уровень для кодирования входных сигналов в виде, пригодном для речевых сигналов с низкими скоростями передачи битов, и уровень улучшения для кодирования дифференциальных сигналов, представляющих разность между входными сигналами и декодированными сигналами базового уровня, в виде, пригодном для других сигналов, отличающихся от речи. Технология выполнения многоуровневого кодирования в этом случае имеет характеристики, обеспечивающие масштабируемость в битовых потоках, получаемых от кодирующего устройства, то есть получение декодированных сигналов из части информации в битовых потоках, и поэтому такой способ обычно называют «масштабируемым кодированием (многоуровневым кодированием)».

Схема масштабируемого кодирования благодаря своим характеристикам может гибко поддерживать связь между сетями с изменяющимися скоростями передачи битов, и, следовательно, эта схема пригодна для будущей сетевой среды, в которой будут интегрированы различные сети с помощью протокола IP (протокол сети Интернет). Например, в не патентном документе 1 раскрыт способ реализации масштабируемого кодирования с использованием технологии согласно стандарту MPEG-4 (стандарт Экспертной группы по вопросам движущегося изображения, Фаза 4). В этом способе на базовом уровне используется кодирование с линейным предсказанием и возбуждением кода (CELP), пригодное для речевых сигналов, а на уровне улучшения - кодирование с преобразованием, такое как в усовершенствованном аудиокодере (AAC), а также квантование вектора взвешенного чередования в области преобразования(TwinVQ) применительно к остаточным сигналам, являющимся результатом вычитания декодированного сигнала базового уровня из исходного сигнала.

Кроме того, для гибкой поддержки сетевой среды, в которой скорость передачи динамически флуктуирует из-за передачи обслуживания между сетями разных типов и возникновения перегрузки, необходимо реализовать масштабируемое кодирование со скоростями передачи битов малого масштаба, причем такое масштабируемое кодирование должно быть сконфигурировано посредством обеспечения множества уровней с низкими скоростями передачи битов.

В патентном документе 1 и патентном документе 2 раскрыт способ кодирования с преобразованием, состоящий в преобразовании сигнала, подлежащего кодированию, в частотной области и кодировании результирующего сигнала частотной области. При указанном кодировании с преобразованием сначала вычисляют энергетическую составляющую сигнала в частотной области, то есть коэффициент усиления (иными словами, масштабный коэффициент), а затем выполняют квантование по каждой субполосе, после чего вычисляют и квантуют точную компоненту вышеуказанного сигнала в частотной области, то есть вектор формы.

Не патентный документ 1: «All about MPEG-4», написанный и отредактированный Sukeichi MIKI, первая редакция, Kogyo Chosakai Publishing Inc, 30 сентября 1998 г., стр. 126-127.

Патентный документ 1: Японский перевод опубликованной патентной заявки PCT № 2006-513457.

Патентный документ 2: Опубликованная патентная заявка Японии № HEI7-261800.

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

При последовательном квантовании двух следующих один за другим параметров, тот параметр, который квантуется позже, искажается под воздействием параметра, квантуемого ранее, что приводит к повышенному искажению квантования. Таким образом, имеет место общая тенденция, состоящая в том, что при кодировании с преобразованием, раскрытом в патентном документе 1 и патентном документе 2, при квантовании по порядку вектора усиления и вектора формы наблюдается повышенное искажение квантования векторов формы, которые оказываются не способными точно представлять форму спектра. Эта проблема порождает значительное ухудшение качества в отношении сигналов насыщенной тональности, таких как гласные звуки, то есть сигналы, имеющие спектральные характеристики, на которых наблюдается множество пиков. Эта проблема отчетливо проявляется при реализации пониженной скорости передачи битов.

Таким образом, целью настоящего изобретения является создание устройства кодирования и способа кодирования для точного кодирования спектральных форм сигналов насыщенной тональности, таких как гласные звуки, то есть спектральных форм сигналов, имеющих спектральные характеристики, на которых наблюдается множество пиков, и для повышения качества декодированных сигналов, например, качества звучания декодированных сигналов.

Средство решения проблемы

В устройстве кодирования согласно настоящему изобретению используется конфигурация, включающая в себя секцию кодирования базового уровня, которая кодирует входной сигнал для получения кодированных данных базового уровня; секцию декодирования базового уровня, которая декодирует кодированные данные базового уровня для получения декодированного сигнала базового уровня; и секцию кодирования уровня улучшения, которая кодирует остаточный сигнал, представляющий разность между входным сигналом и декодированным сигналом базового уровня, для получения кодированных данных уровня улучшения, и причем секция кодирования уровня улучшения имеет секцию разделения, которая разделяет остаточный сигнал на множество субполос; первую секцию кодирования вектора формы, которая кодирует множество субполос для получения первой кодированной информации о форме и которая вычисляет целевые коэффициенты усиления для множества субполос; секцию формирования вектора усиления, которая формирует один вектор усиления с использованием множества целевых коэффициентов усиления; и секцию кодирования вектора усиления, которая кодирует вектор усиления для получения первой кодированной информации усиления.

Способ кодирования согласно настоящему изобретению включает в себя разделение коэффициентов преобразования, полученных путем преобразования входного сигнала в частотной области, на множество субполос; кодирование коэффициентов преобразования множества субполос для получения первой кодированной информации о форме и вычисление целевых коэффициентов усиления коэффициентов преобразования множества субполос; формирование одного вектора усиления с использованием множества целевых коэффициентов усиления и кодирование вектора усиления для получения первой кодированной информации усиления.

Положительные эффекты изобретения

Настоящее изобретение может более точно кодировать спектральные формы сигналов насыщенной тональности, таких как гласные звуки, то есть спектральные формы сигналов, имеющих спектральные характеристики, на которых наблюдается множество пиков, и повышает качество декодированных сигналов, например, качество звучания декодированных сигналов.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - блок-схема, показывающая основную конфигурацию устройства речевого кодирования согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

фиг. 2 - блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции кодирования второго уровня согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

фиг. 3 - блок-схема последовательности операций, показывающая этапы обработки при кодировании второго уровня в секции кодирования второго уровня согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

фиг. 4 - блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции кодирования вектора формы согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

фиг. 5 - блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции формирования вектора усиления согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

фиг. 6 - подробная иллюстрация работы секции размещения целевого коэффициента усиления согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

фиг. 7 - блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции кодирования вектора усиления согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

фиг. 8 - блок-схема, показывающая основную конфигурацию устройства речевого декодирования согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

фиг. 9 - блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции декодирования второго уровня согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

фиг. 10 - иллюстрация кодового словаря векторов формы согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения;

фиг. 11 - иллюстрация множества векторов-кандидатов формы, входящих в кодовый словарь векторов формы, согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения;

фиг. 12 - блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции кодирования второго уровня согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

фиг. 13 - иллюстрация обработки при выборе диапазона в секции выбора диапазона согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

фиг. 14 - блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции декодирования второго уровня согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

фиг. 15 - вариант секции выбора диапазона согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

фиг. 16 - вариант способа выбора диапазона в секции выбора диапазона согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

фиг. 17 - блок-схема, показывающая вариант конфигурации секции выбора диапазона согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

фиг. 18 - иллюстрация того, каким образом формируется информация о диапазоне в секции формирования информации о диапазоне согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

фиг. 19 - иллюстрация работы варианта секции создания коэффициентов преобразования ошибки первого уровня согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

фиг. 20 - вариант способа выбора диапазона в секции выбора диапазона согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

фиг. 21 - вариант способа выбора диапазона в секции выбора диапазона согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

фиг. 22 - блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции кодирования второго уровня согласно варианту осуществления 4 настоящего изобретения;

фиг. 23 - блок-схема, показывающая основную конфигурацию устройства речевого кодирования согласно варианту осуществления 5 настоящего изобретения;

фиг. 24 - блок-схема, показывающая основную внутреннюю конфигурацию секции кодирования первого уровня согласно варианту осуществления 5 настоящего изобретения;

фиг. 25 - блок-схема, показывающая основную внутреннюю конфигурацию секции декодирования первого уровня согласно варианту осуществления 5 настоящего изобретения;

фиг. 26 - блок-схема, показывающая основную конфигурацию устройства речевого декодирования согласно варианту осуществления 5 настоящего изобретения;

фиг. 27 - блок-схема, показывающая основную конфигурацию устройства речевого кодирования согласно варианту осуществления 6 настоящего изобретения;

фиг. 28 - блок-схема, показывающая основную конфигурацию устройства речевого декодирования согласно варианту осуществления 6 настоящего изобретения;

фиг. 29 - блок-схема, показывающая основную конфигурацию устройства речевого кодирования согласно варианту осуществления 7 настоящего изобретения;

фиг. 30 - иллюстрация обработки при выборе диапазона, подлежащего кодированию, при обработке кодирования в устройстве речевого кодирования согласно варианту осуществления 7 настоящего изобретения;

фиг. 31 - блок-схема, показывающая основную конфигурацию устройства речевого декодирования согласно варианту осуществления 7 настоящего изобретения;

фиг. 32 - иллюстрация случая, когда цель, подлежащую кодированию, выбирают из диапазонов-кандидатов, размещенных с равными интервалами, при обработке кодирования в устройстве речевого кодирования согласно варианту осуществления 7 настоящего изобретения;

фиг. 33 - иллюстрация случая, когда цель, подлежащую кодированию, выбирают из диапазонов-кандидатов, размещенных с равными интервалами, при обработке кодирования в устройстве речевого кодирования согласно варианту осуществления 7 настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Далее со ссылками на сопроводительные чертежи подробно объясняются варианты осуществления настоящего изобретения. В качестве пояснительного примера устройства кодирования/устройства декодирования согласно настоящему изобретению будет использовано устройство речевого кодирования/устройство речевого декодирования.

(Вариант осуществления 1)

На фиг. 1 представлена блок-схема, иллюстрирующая основную конфигурацию устройства 100 речевого кодирования согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения. Здесь раскрывается пример, где в устройстве речевого кодирования и устройстве речевого декодирования согласно настоящему изобретению используется масштабируемая конфигурация с двумя уровнями. Первый уровень образует базовый уровень, а второй уровень образует уровень улучшения.

На фиг. 1 устройство 100 речевого кодирования имеет секцию 101 преобразования частотной области, секцию 102 кодирования первого уровня, секцию 103 декодирования первого уровня, вычитатель 104, секцию 105 кодирования второго уровня и секцию 106 мультиплексирования.

Секция 101 преобразования частотной области преобразует входной сигнал временной области в сигнал частотной области и выводит результирующие входные коэффициенты преобразования в секцию 102 кодирования первого уровня и вычитатель 104.

Секция 102 кодирования первого уровня выполняет обработку кодирования применительно к входным коэффициентам преобразования, полученным от секции 101 преобразования частотной области, и выводит результирующие кодированные данные первого уровня в секцию 103 декодирования первого уровня и секцию 106 мультиплексирования.

Секция 103 декодирования первого уровня выполняет обработку декодирования с использованием кодированных данных первого уровня, полученных от секции 102 кодирования первого уровня, и выводит результирующие декодированные коэффициенты преобразования первого уровня в вычитатель 104.

Вычитатель 104 вычитает декодированные коэффициенты преобразования первого уровня, полученные от секции 103 декодирования первого уровня, из входных коэффициентов преобразования, полученных от секции 101 преобразования частотной области, и выводит результирующие коэффициенты преобразования ошибки первого уровня в секцию 105 кодирования второго уровня.

Секция 105 кодирования второго уровня выполняет обработку кодирования применительно к коэффициентам преобразования ошибки первого уровня, полученным от вычитателя 104, и выводит результирующие кодированные данные второго уровня в секцию 106 мультиплексирования. Секция 105 кодирования второго уровня подробно описывается ниже.

Секция 106 мультиплексирования мультиплексирует кодированные данные первого уровня, полученные от секции 102 кодирования первого уровня, и кодированные данные второго уровня, полученные от секции 105 кодирования второго уровня, и выводит результирующий битовый поток в канал передачи.

На фиг. 2 представлена блок-схема, иллюстрирующая внутреннюю конфигурацию секции 105 кодирования второго уровня.

На фиг. 2 секция 105 кодирования второго уровня содержит секцию 151 формирования субполос, секцию 152 кодирования вектора формы, секцию 153 формирования вектора усиления, секцию 154 кодирования вектора усиления и секцию 155 мультиплексирования.

Секция 151 формирования субполос разделяет коэффициенты преобразования ошибки первого уровня, полученные от вычитателя 104, на М субполос и выводит результирующие коэффициенты преобразования М субполос в секцию 152 кодирования вектора формы. Здесь, если коэффициенты преобразования ошибки первого уровня представить как e₁(k), то коэффициенты преобразования e(m,k) m-й полосы (где 0≤m≤M-1) можно представить следующим уравнением 1.

Уравнение 1

В уравнении 1 F(m) представляет частоту на границе в каждой субполосе, причем выполняется неравенство в виде 0≤F(0)<F(1)<…<F(M)≤FH. Здесь FH представляет максимальную частоту коэффициентов преобразования ошибки первого уровня, и предполагается, что m является целым числом, причем 0≤m≤M-1.

Секция 152 кодирования векторов формы выполняет квантование вектора формы применительно к коэффициентам преобразования М субполос, последовательно получаемых от секции 151 формирования субполос, для создания кодированной информации о форме для М субполос и вычисляет целевые коэффициенты усиления коэффициентов преобразования М субполос. Секция 152 кодирования вектора формы выводит созданную кодированную информацию о форме в секцию 155 мультиплексирования и выводит целевые коэффициенты в секцию 153 формирования вектора усиления. Подробное описание секции 152 кодирования векторов формы приведено ниже.

Секция 153 формирования вектора усиления формирует один вектор усиления с М целевыми коэффициентами усиления, полученными от секции 152 кодирования вектора формы, и выводит этот вектор усиления в секцию 154 кодирования вектора усиления. Подробное описание секции 153 формирования вектора усиления приведено ниже.

Секция 154 кодирования вектора усиления выполняет векторное квантование с использованием в качестве целевого значения вектора усиления, полученного от секции 153 формирования вектора усиления, и выводит результирующую кодированную информацию усиления в секцию 155 мультиплексирования. Подробное описание секции 154 кодирования вектора усиления приведено ниже.

Секция 155 мультиплексирования мультиплексирует кодированную информацию о форме, полученную от секции 152 кодирования вектора формы, и кодированную информацию усиления, полученную от секции 154 кодирования вектора усиления, и выводит результирующий битовый поток в качестве кодированных данных второго уровня в секцию 106 мультиплексирования.

На фиг. 3 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая этапы обработки кодирования второго уровня в секции 105 кодирования второго уровня.

Сначала, на этапе (далее сокращенно «ST») 1010 секция 151 формирования субполос разделяет коэффициенты преобразования ошибки первого уровня на М субполос для формирования коэффициентов преобразования М субполос.

Далее на этапе ST 1020 секция 105 кодирования второго уровня инициализирует (устанавливает в «0») счетчик m субполос, отсчитывающий субполосы.

Затем на этапе ST 1030 секция 152 кодирования вектора формы выполняет кодирование вектора формы применительно к коэффициентам преобразования m-й полосы для создания кодированной информации о форме для m-й полосы и создает целевой коэффициент усиления коэффициентов преобразования m-й полосы.

Затем на этапе ST 1040 секция 105 кодирования второго уровня увеличивает значение счетчика m субполос на единицу.

После этого на этапе ST 1050 секция 105 кодирования второго уровня определяет, выполняется ли неравенство m<M.

На этапе ST 1050, если определено, что неравенство m<M выполняется (ST 1050: «ДА»), секция 105 кодирования второго уровня возвращается к шагу ST 1030 обработки.

В противном случае, если на этапе ST 1050 определяется, что неравенство m<M не выполняется (ST 1050: «НЕТ»), то секция 153 формирования вектора усиления на этапе ST 1060 формирует один вектор усиления с использованием М целевых коэффициентов усиления.

Далее на этапе ST 1070 секция 154 кодирования вектора усиления выполняет векторное квантование с использованием в качестве целевого значения вектора усиления, сформированного в секции 153 формирования вектора усиления, для создания кодированной информации усиления.

Затем на этапе ST 1080 секция 155 мультиплексирования мультиплексирует кодированную информацию о форме, созданную в секции 152 кодирования вектора формы, и кодированную информацию усиления, созданную в секции 154 кодирования вектора усиления.

На фиг. 4 представлена блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции 152 кодирования вектора формы.

На фиг. 4 секция 152 кодирования вектора формы имеет кодовый словарь 521 векторов формы, секцию 522 вычисления взаимной корреляции, секцию 523 вычисления автокорреляции, секцию 524 поиска и секцию 525 вычисления целевого коэффициента усиления.

В кодовом словаре 521 векторов формы хранится множество векторов-кандидатов формы, представляющих форму коэффициентов преобразования ошибки первого уровня, причем кодовый словарь 521 последовательно выдает векторы-кандидаты формы в секцию 522 вычисления взаимной корреляции и секцию 523 вычисления автокорреляции на основе сигнала управления, полученного от секции 524 поиска. Кроме того, обычно имеют место случаи, когда кодовый словарь векторов формы выбирает режим постоянной защиты места хранения и запоминания векторов-кандидатов формы, а также имеют место случаи, когда кодовый словарь векторов формы формирует векторы-кандидаты формы в соответствии с заранее определенными этапами обработки. В последних случаях нет необходимости постоянно защищать пространство хранения. Хотя в настоящем варианте осуществления изобретения можно использовать любой из кодовых словарей векторов формы, при дальнейшем объяснении предполагается, что здесь предусмотрен кодовый словарь 521 векторов формы, в котором хранятся векторы-кандидаты формы, как показано на фиг. 4. Далее i-й вектор-кандидат формы среди множества векторов-кандидатов формы, хранящихся в кодовом словаре 521 векторов формы, представлен как c(i,k). Здесь k представляет k-й элемент из множества элементов, образующих вектор-кандидат формы.

Секция 522 вычисления взаимной корреляции вычисляет взаимную корреляцию ccor(i) между коэффициентами преобразования m-й субполосы, полученными от секции 151 формирования субполос, и i-м вектором-кандидатом формы, полученным из кодового словаря 521 векторов формы, согласно следующему уравнению 2 и выводит взаимную корреляцию ccor(i) в секцию 524 поиска и секцию 525 вычисления целевого коэффициента усиления.

Уравнение 2

Секция 523 вычисления автокорреляции вычисляет автокорреляцию acor(i) возможного вектора формы c(i,k), полученного из кодового словаря 521 векторов формы, согласно следующему уравнению 3 и выводит автокорреляцию acor(i) в секцию 524 поиска и секцию 525 вычисления целевого коэффициента усиления.

Уравнение 3

Секция 524 поиска вычисляет вклад А, представленный следующим уравнением 4, с использованием взаимной корреляции ccor(i), полученной от секции 522 вычисления взаимной корреляции, и автокорреляции acor(i), полученной от секции 523 вычисления автокорреляции, и выводит сигнал управления в кодовый словарь 521 векторов формы, пока не будет найдено максимальное значение вклада А. Секция 524 поиска выводит индекс i_opt вектора-кандидата формы при максимальном вкладе А в качестве оптимального индекса в секцию 525 вычисления целевого коэффициента усиления и выводит индекс i_opt в качестве кодированной информации о форме в секцию 155 мультиплексирования.

Уравнение 4

Секция 525 вычисления целевого коэффициента усиления вычисляет целевой коэффициент усиления согласно следующему уравнению 5 с использованием взаимной корреляции ccor(i), полученной от секции 522 вычисления взаимной корреляции, автокорреляции acor(i), полученной от секции 523 вычисления автокорреляции, и оптимального индекса i_opt, полученного от секции 524 поиска, и выводит этот целевой коэффициент усиления в секцию 153 формирования вектора усиления.

Уравнение 5

На фиг. 5 представлена блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции 153 формирования вектора усиления.

На фиг. 5 секция 153 формирования вектора усиления имеет секцию 531 определения позиции размещения и секцию 532 размещения целевого коэффициента усиления.

Секция 531 определения позиции размещения содержит счетчик, который имеет «0» в качестве начального значения, и увеличивает свое значение на единицу каждый раз, когда от секции 152 кодирования вектора формы принимается целевой коэффициент усиления, а при достижении значения счетчика величины, равной общему количеству субполос М, вновь устанавливает значение счетчика, равное нулю. Здесь М также является длиной вектора усиления, сформированного в секции 153 формирования вектора усиления, а обработка в счетчике, предусмотренном в секции 531 определения позиции размещения, эквивалентна делению значения счетчика на длину вектора усиления и нахождению остатка. То есть предполагается, что значение счетчика является целым числом между «0» и «М-1». При каждом обновлении значения счетчика секция 531 определения позиции размещения выводит обновленное значение счетчика в качестве информации о размещении в секцию 532 размещения целевого коэффициента усиления.

Секция 532 размещения целевого коэффициента усиления имеет М буферов, начальным значением которых предполагается «0», и переключатель, который размещает целевой коэффициент усиления, полученный от секции 152 кодирования вектора усиления, в каждом буфере, причем этот переключатель размещает целевой коэффициент усиления, полученный от секции 152 кодирования вектора формы, в том буфере, которому в виде номера присвоено значение, указанное в информации о размещении, полученной от секции 531 определения позиции размещения.

На фиг. 6 показана работа секции 532 размещения целевого коэффициента усиления.

На фиг. 6, когда информация о размещении, введенная в переключатель, указывает «0», целевой коэффициент усиления размещается в 0-м буфере, а когда информация о размещении указывает «M-1», целевой коэффициент усиления размещается в (M-1)-м буфере. Когда целевые коэффициенты усиления размещены по всем буферам, секция 532 размещения целевого коэффициента усиления выводит вектор усиления, образованный целевыми коэффициентами усиления, размещенными в М буферах, в секцию 154 кодирования вектора усиления.

На фиг. 7 представлена блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции 154 кодирования вектора усиления.

На фиг. 7 секция 154 кодирования вектора усиления содержит кодовый словарь 541 векторов усиления, секцию 542 вычисления ошибки и секцию 543 поиска.

В кодовом словаре 541 векторов усиления хранится множество векторов-кандидатов усиления, представляющих вектор усиления, причем кодовый словарь 541 последовательно выводит векторы-кандидаты усиления в секцию 542 вычисления ошибки на основании сигнала управления, полученного от секции 543 поиска. Кроме того, обычно имеют место случаи, когда кодовый словарь векторов усиления выбирает режим постоянной защиты места хранения и запоминания векторов-кандидатов усиления, и имеют место случаи, когда кодовый словарь векторов усиления формирует векторы-кандидаты усиления в соответствии с заранее определенными этапами обработки. В последних случаях нет необходимости постоянно защищать место хранения. Хотя в настоящем варианте осуществления изобретения можно использовать любой из кодовых словарей векторов усиления, пояснения к настоящему варианту осуществления приведены ниже в предположении, что предусмотрен кодовый словарь 541 векторов усиления, где хранятся векторы-кандидаты усиления, как показано на фиг. 7. Далее j-й вектор-кандидат усиления из множества векторов-кандидатов усиления, хранящихся в кодовом словаре 541 векторов усиления, представлен как g(j,m). Здесь m представляет m-й элемент из М элементов, образующих вектор-кандидат усиления.

Секция 542 вычисления ошибки вычисляет ошибку E(j) согласно следующему уравнению 6 с использованием вектора усиления, полученного от секции 153 формирования вектора усиления, и возможного вектора усиления, полученного из кодового словаря 541 векторов усиления, и выводит ошибку E(j) в секцию 543 поиска.

Уравнение 6

В уравнении 6 m представляет номер субполосы, а gv(m) представляет вектор усиления, полученный от секции 153 формирования вектора усиления.

Секция 543 поиска выводит сигнал управления в кодовый словарь 541 векторов усиления, пока не будет найдено минимальное значение ошибки E(j), полученной от секции 542 вычисления ошибки, ищет индекс i_opt минимальной ошибки E(j) и выводит индекс i_opt в качестве кодированной информации усиления в секцию 155 мультиплексирования.

На фиг. 8 представлена блок-схема, показывающая основную конфигурацию устройства 200 речевого декодирования согласно настоящему варианту осуществления.

На фиг. 8 устройство 200 речевого декодирования содержит секцию 201 демультиплексирования, секцию 202 декодирования первого уровня, секцию 203 декодирования второго уровня, сумматор 204, секцию 205 переключения, секцию 206 преобразования временной области и пост-фильтр 207.

Секция 201 демультиплексирования демультиплексирует битовый поток, переданный от устройства 100 речевого кодирования через канал передачи на кодированные данные первого уровня и кодированные данные второго уровня и выводит кодированные данные первого уровня и кодированные данные второго уровня в секцию 202 декодирования первого уровня и секцию 203 декодирования второго уровня соответственно. Однако в зависимости от состояния канала передачи (например, появление перегрузки) имеют место случаи, когда часть кодированных данных, таких как кодированные данные второго уровня или кодированные данные, включающие в себя кодированные данные первого уровня и кодированные данные второго уровня, теряются. Тогда секция 201 демультиплексирования определяет, содержатся ли в полученных кодированных данных только кодированные данные первого уровня или кодированные данные и первого, и второго уровней, причем в первом случае в качестве информации уровня выводится «1», а во втором случае в качестве информации уровня выводится «2». Кроме того, если определено, что все кодированные данные, включая кодированные данные первого уровня и кодированные данные второго уровня, потеряны, секция 201 демультиплексирования выполняет заранее определенную обработку компенсации для создания кодированных данных первого уровня и кодированных данных второго уровня, выводит кодированные данные первого уровня и кодированные данные второго уровня в секцию 202 декодирования первого уровня и секцию 203 декодирования второго уровня соответственно и выводит «2» в качестве информации уровня в секцию 205 переключения.

Секция 202 декодирования первого уровня выполняет обработку декодирования с использованием кодированных данных первого уровня, полученных от секции 201 демультиплексирования, и выводит результирующие декодированные коэффициенты преобразования первого уровня на сумматор 204 и секцию 205 переключения.

Секция 203 декодирования второго уровня выполняет обработку декодирования с использованием кодированных данных второго уровня, полученных от секции 201 демультиплексирования, и выводит результирующие коэффициенты преобразования ошибки первого уровня на сумматор 204.

Сумматор 204 суммирует декодированные коэффициенты преобразования первого уровня, полученные от секции 202 декодирования первого уровня, и коэффициенты преобразования ошибки первого уровня, полученные от секции 203 декодирования второго уровня, и выводит результирующие декодированные коэффициенты преобразования второго уровня в секцию 205 переключения.

Секция 205 переключения выводит декодированные коэффициенты преобразования первого уровня в качестве декодированных коэффициентов преобразования в секцию 206 преобразования временной области, когда информация уровня, полученная от секция 201 демультиплексирования, указывает «1», и выводит декодированные коэффициенты преобразования второго уровня в качестве декодированных коэффициентов преобразования в секцию 206 преобразования временной области, когда информация уровня указывает «2».

Секция 206 преобразования временной области преобразует декодированные коэффициенты преобразования, полученные от секции 205 переключения, в сигнал временной области и выводит результирующий декодированный сигнал на пост-фильтр 207.

Пост-фильтр 207 выполняет обработку пост-фильтрации, например, выделение формант, выделение основного тона и настройку спада спектра применительно к декодированному сигналу, полученному от секции 206 преобразования временной области, и выводит результат в виде декодированной речи.

На фиг. 9 представлена блок-схема, показывающая внутреннюю конфигурацию секции 203 декодирования второго уровня.

На фиг. 9 секция 203 декодирования второго уровня содержит секцию 231 демультиплексирования, кодовый словарь 232 векторов формы, кодовый словарь 233 векторов усиления и секцию 234 создания коэффициентов преобразования ошибки первого уровня.

Секция 231 демультиплексирования дополнительно демультиплексирует кодированные данные второго уровня, полученные от секции 201 демультиплексирования, на кодированную информацию о форме и кодированную информацию усиления и выводит кодированную информацию о форме и кодированную информацию усиления в кодовый словарь 232 векторов формы и кодовый словарь 233 векторов усиления соответственно.

Кодовый словарь 232 векторов формы содержит векторы-кандидаты формы, идентичные множеству векторов-кандидатов формы, обеспеченных в кодовом словаре 521 векторов формы на фиг. 4, и выводит вектор-кандидат формы, указанный в кодированной информации о форме, полученной от секции 231 демультиплексирования, в секцию 234 создания коэффициентов преобразования ошибки первого уровня.

Кодовый словарь 233 векторов усиления содержит векторы-кандидаты усиления, идентичные множеству векторов-кандидатов усиления, обеспеченных в кодовом словаре 541 векторов усиления на фиг. 7, и выводит вектор-кандидат усиления, указанный в кодированной информации усиления, полученной от секции 231 демультиплексирования, в секцию 234 создания коэффициентов преобразования ошибки первого уровня.

Секция 234 создания коэффициентов преобразования ошибки первого уровня умножает вектор-кандидат формы, полученный из кодового словаря 232 векторов формы, на вектор-кандидат усиления, полученный из кодового словаря 233 векторов усиления, для создания коэффициентов преобразования ошибки первого уровня и выводит коэффициенты преобразования ошибки первого уровня в сумматор 204. Если более подробно, то m-й элемент из М элементов, формирующих вектор-кандидат усиления, полученный из кодового словаря 233 векторов усиления, то есть целевой коэффициент усиления коэффициентов преобразования m-й субполосы умножается на m-й вектор-кандидат формы, полученный по порядку из кодового словаря 232 векторов формы. Здесь, как было описано выше, М представляет общее количество субполос.

Таким образом, в настоящем варианте используется конфигурация кодирования спектральной формы целевого сигнала (то есть коэффициенты преобразования ошибки первого уровня при использова