Способ кодирования, способ декодирования, кодер, декодер, программа и носитель записи

Способ кодирования, способ декодирования, кодер, декодер, программа и носитель записи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к способу кодирования-декодирования, более конкретно, к способу кодирования и декодирования шума и импульсных последовательностей.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Одним способом для кодирования сигналов временных последовательностей, таких как речевые сигналы и акустические сигналы с малым количеством битов, является линейное предсказание с кодовым возбуждением (CELP), которое используется в сотовых телефонах и т.п. CS-ACELP и 3GPP AMR (см., например, непатентный документ 1), определенные в ITU-T G.729, являются типовыми методами CELP.

[0003] Для кодирования и декодирования в предопределенном временном интервале (кадре, подкадре и т.д.) типовые методы CELP используют линейную сумму адаптивных сигнальных компонентов, полученных задержкой одного или более сигналов возбуждения в момент, предшествующий предопределенному временному интервалу, в соответствии с периодом основного тона и импульсной последовательностью из фиксированной кодовой книги, в качестве сигнала возбуждения предопределенного временного интервала. Период основного тона и импульсная последовательность кодируются, и генерируется код, включающий в себя код, соответствующий периоду основного тона, и код, соответствующий импульсной последовательности.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ. НЕПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0004] Непатентный документ 1: Проект партнерства по созданию третьего поколения (3GPP), Техническая спецификация (TS) 26.090, “AMR speech codec; Transcoding functions”, Версия 4.0.0 (2001-03)

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0005] Обычные методы CELP в основном используются в беспроводной связи, что влечет за собой много ошибок кода. Поскольку изменение в количестве битов усилило бы искажение, вызванной ошибкой кода, обычные методы CELP присваивают фиксированное количество битов кодам, соответствующим импульсным последовательностям. Нет необходимости рассматривать ошибки кода в IP коммуникации. Обычные методы CELP не изменяют количество битов, присваиваемое соответствующим импульсным последовательностям в кадрах, для улучшения качества.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

[0006] В кодировании согласно настоящему изобретению, коды, соответствующие шуму или импульсной последовательности, получают с количеством битов, присваиваемых кодам, соответствующим остаткам предсказания (кодам, соответствующим шуму или импульсной последовательности), получаемым в соответствии с анализом предсказания, применяемым к сигналам временных последовательностей, включенным в предопределенный временной интервал, переключаемым согласно тому, удовлетворяет ли индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности, соответствующей предопределенному временному интервалу или интервалу перед предопределенным временным интервалом входных сигналов временных последовательностей, условию, которое указывает высокую периодичность и/или высокую стационарность, или условию, которое указывает низкую периодичность и/или низкую стационарность.

[0007] В декодировании согласно настоящему изобретению обеспечивается, что коды, соответствующие шуму или импульсной последовательности, включенным в коды, соответствующие предопределенному временному интервалу, декодируются для получения шума или импульсной последовательности, соответствующих предопределенному временному интервалу, причем режим декодирования для кодов, соответствующих шуму или импульсной последовательности, переключается согласно тому, удовлетворяет ли индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности, причем индекс получают из входных кодов, условию, которое указывает высокую периодичность и/или высокую стационарность, или условию, которое указывает низкую периодичность и/или низкую стационарность.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Уровень периодичности и/или стационарности определяет степень влияния разрешения кодирования шума или импульсной последовательности на качество всего кодирования. Поскольку количество битов, назначаемых кодам, соответствующим шуму или импульсной последовательности, переключается в соответствии с уровнем периодичности и/или стационарности, в настоящем изобретении может быть улучшена эффективность сжатия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] Фиг. 1 - вид, показывающий пример функциональной конфигурации кодеров согласно вариантам осуществления;

Фиг. 2 - вид, показывающий пример функциональной конфигурации декодеров согласно вариантам осуществления;

Фиг. 3 - вид, показывающий пример кодирования в варианте осуществления;

Фиг. 4А - вид, показывающий пример поиска фиксированной кодовой книги в варианте осуществления, и фиг. 4В - вид, показывающий пример декодирования фиксированной кодовой книги в варианте осуществления;

Фиг. 5 - вид, показывающий пример функциональной конфигурации блока кодирования параметров во втором варианте осуществления;

Фиг. 6 - вид, показывающий пример функциональной конфигурации блока декодирования параметров во втором варианте осуществления;

Фиг. 7А - вид, показывающий пример кодирования во втором вари анте осуществления, и Фиг. 7В - вид, показывающий пример декодирования во втором варианте осуществления;

Фиг. 8 - вид, иллюстрирующий модификацию кодирования.

НАИЛУЧШИЕ РЕЖИМЫ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Теперь варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылками на чертежи.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При кодировании, в вариантах осуществления, анализ предсказания применяют к сигналам временных последовательностей, включенным в предопределенный временной интервал, и получают коды, которые включают в себя коды, соответствующие параметрам предсказания сигналов временных последовательностей, и коды, соответствующие шуму или импульсной последовательности. Когда получают коды, соответствующие шуму или импульсной последовательности, количество битов, назначаемых кодам, соответствующим остаткам предсказания (кодам, соответствующим шуму или импульсной последовательности), получаемым в соответствии с анализом предсказания, применяемым к сигналам временных последовательностей, включенным в предопределенный временной интервал, переключается согласно тому, удовлетворяет ли индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности сигналов временных последовательностей, условию, которое указывает высокую периодичность и/или высокую стационарность, или условию, которое указывает низкую периодичность и/или низкую стационарность.

[0011] Уровень периодичности и/или стационарности определяет степень влияния разрешения кодирования шума или импульсной последовательности на качество кодирования сигналов временных последовательностей (качество синтезированных сигналов после декодирования относительно сигналов временных последовательностей перед кодированием).

Если сигналы временных последовательностей имеют низкую стационарность (упоминаются как нестационарные), они также имеют низкую периодичность (упоминаются как непериодические) и высокие шумовые свойства. В таком случае степень влияния разрешения кодирования периодических компонентов сигналов временных последовательностей на качество кодирования сигналов временных последовательностей мала. Соответственно, степень влияния разрешения кодирования кодов, соответствующих остаткам предсказания, на качество кодирования сигналов временных последовательностей становится относительно большой. С другой стороны, если сигналы временных последовательностей имеют высокую стационарность (упоминаются как стационарные), то они также имеют высокую периодичность (упоминаются как периодические) и низкие шумовые свойства. В таком случае степень влияния периодических компонентов сигналов временных последовательностей на качество кодирования велико. Соответственно, степень влияния разрешения кодирования кодов, соответствующих остаткам предсказания, на качество кодирования сигналов временных последовательностей становится относительно малой.

Поэтому эффективность сжатия может быть улучшена путем переключения количества битов, назначаемых кодам, соответствующим остаткам предсказания, согласно уровню периодичности и/или стационарности.

[0012] Более конкретно, если сигналы временных последовательностей определены как стационарные (периодические), то малое количество битов назначается кодам, соответствующим остаткам предсказания; если сигналы временных последовательностей определены как нестационарные (непериодические), то большое количество битов назначается кодам, соответствующим остаткам предсказания.

Например, количество битов кодов, соответствующих остаткам предсказания, полученным, когда индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности сигналов временных последовательностей, удовлетворяет условию, которое указывает высокую периодичность и/или высокую стационарность, делается меньшим, чем количество битов кодов, соответствующих остаткам предсказания, полученным, когда индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности сигналов временных последовательностей, не удовлетворяет условию, которое указывает высокую периодичность и/или стационарность. Альтернативно, например, количество битов кодов, соответствующих остаткам предсказания, полученным, когда индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности сигналов временных последовательностей, удовлетворяет условию, которое указывает низкую периодичность и/или низкую стационарность, делается большим, чем количество битов кодов, соответствующих остаткам предсказания, полученным, когда индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности сигналов временных последовательностей, не удовлетворяет условию, которое указывает низкую периодичность и/или низкую стационарность.

[0013] При декодировании, в вариантах осуществления, режим декодирования для кодов, соответствующих шуму или импульсной последовательности, включенным в коды, соответствующие предопределенному временному интервалу, переключается соответственно тому, удовлетворяет ли индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности, причем индекс получен из входных кодов, условию, которое указывает высокую периодичность и/или высокую стационарность, или условию, которое указывает низкую периодичность и/или низкую стационарность, и коды, соответствующие шуму или импульсной последовательности, декодируются в шум или импульсную последовательность, соответствующие предопределенному временному интервалу.

[0014] Основные положения, описанные выше, могут быть применены к любому способу выполнения анализа предсказания сигналов временных последовательностей, включенных в предопределенный временной интервал, и получения кодов, которые включают в себя коды, соответствующие параметрам предсказания, и коды, соответствующие остаткам предсказания.

Примеры анализа предсказания включают в себя анализ краткосрочного предсказания, такой как анализ линейного предсказания, анализ долгосрочного предсказания, такой как анализ основного тона, и анализ, в котором выполняются два типа анализа, описанные выше. Примеры выполнения как анализа краткосрочного предсказания, так и анализа долгосрочного предсказания, включают в себя способ выполнения анализа краткосрочного предсказания сигналов временных последовательностей для получения остатков и выполнения анализа долгосрочного предсказания остатков или их соответствующих значений. Примеры параметров предсказания включают в себя квантованные значения коэффициентов линейного предсказания, квантованные значения коэффициентов, таких как коэффициенты PARCOR или коэффициенты пар линейного спектра, которые могут быть преобразованы в коэффициенты линейного предсказания, периоды основного тона и квантованные усиления основного тона. Примеры шума или импульсных последовательностей включают в себя остатки линейного предсказания, остатки долговременного предсказания, остатки, получаемые, когда выполняется как анализ краткосрочного предсказания, так и анализ долгосрочного предсказания, и импульсные последовательности из фиксированной кодовой книги, соответствующие остаткам.

[0015] В типовых методах CELP, упомянутых выше, квантованные значения коэффициентов, которые могут быть преобразованы в коэффициенты линейного предсказания, периоды основного тона и квантованные усиления основного тона, которые получают из результатов анализа основного тона перцепционных весовых значений остатков, полученных анализом линейного предсказания сигналов временных последовательностей, соответствуют параметрам предсказания, и сигнальные компоненты, образованные из одного или более сигналов, имеющих значение, составленное из комбинации ненулевого единичного импульса из фиксированной кодовой книги и его полярности (положительной или отрицательной), и одного или более сигналов, имеющих нулевое значение, соответствуют импульсным последовательностям. Варианты осуществления, в которых эти основные положения применяются к типовому методу CELP, будут описаны ниже, но настоящее изобретение не ограничивается ими.

[0016] ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Первый вариант осуществления настоящего изобретения описан ниже.

КОНФИГУРАЦИЯ

Как показано на фиг. 1, кодер 11 в первом варианте осуществления включает в себя блок 111 анализа линейного предсказания, адаптивную кодовую книгу 112, фиксированную кодовую книгу 113, блок 114 анализа основного тона, блок 115 поиска фиксированной кодовой книги, перцепционный взвешивающий фильтр 116, фильтр 117 синтеза, блок 118 квантования усиления, блок 119 кодирования параметров. Блок 115 поиска фиксированной кодовой книги включает в себя первый блок 115а поиска, второй блок 115b поиска и переключатель 115с.

Как показано на фиг. 2, декодер 12 в первом варианте осуществления включает в себя адаптивную кодовую книгу 122, фиксированную кодовую книгу 123, блок 125 выбора фиксированной кодовой книги, блок 127 синтеза и блок 129 декодирования параметров. Блок 125 выбора фиксированной кодовой книги включает в себя первый блок 125а выбора, второй блок 125b выбора и переключатель 125с.

Кодер 11 и декодер 12 в этом варианте осуществления являются специальными устройствами, сформированными, когда известный компьютер или специальный компьютером, обеспеченный центральным процессорным блоком (CPU), оперативной памятью (RAM), постоянной памятью (ROM) и т.п., считывает программу и данные. По меньшей мере часть блоков обработки кодера 11 и декодера 12 могут быть сформированы аппаратными средствами, такими как интегральная схема.

[0017] СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ

Кодер 11 принимает сигналы временных последовательностей x(n) (n=0 до L-1; L - целое число, равное 2 или больше, каждое значение n обозначает точку выборки), такие как речевые сигналы и акустические сигналы, сегментированные на блоки кадров, которые являются предопределенными временными интервалами. Блок 111 анализа линейного предсказания выполняет анализ линейного предсказания сигналов временных последовательностей x(n) (n=0 до L-1) в каждой точке выборки n (n=0 до L-1) в кадре, подлежащем обработке (далее упоминается как «текущий кадр»), и выводит информацию линейного предсказания LPC info (включенную в параметры предсказания), которая является кодами, соответствующими квантованным значениям коэффициентов для определения полюсного фильтра 117 синтеза в текущем кадре. Например, блок 111 анализа линейного предсказания вычисляет коэффициенты линейного предсказания α(m) (m=1 до Р; Р - положительное целое число и α - порядок линейного предсказания), соответствующие сигналам временных последовательностей x(n) (n=0 до L-1) в текущем кадре, преобразует коэффициенты линейного предсказания α(m) (m=1 до Р) в коэффициенты пар линейного спектра LPS и выводит коды, соответствующие квантованным коэффициентам пар линейного спектра LPS в качестве информации линейного предсказания LPC info.

[0018] Фиксированная кодовая книга 113 выводит импульсную последовательность, сформированную одним или более сигналами, имеющими значение, составленное из комбинации ненулевого единичного импульса и его полярности и одного или более сигналов, имеющих нулевое значение, в каждом подкадре, полученном делением одиночного кадра, под управлением блока 115 поиска фиксированной кодовой книги. В примере, показанном здесь, один кадр делится на четыре равных подкадра. То есть кадр, имеющий L точек выборки от 0 до L-1, имеет первый подкадр, имеющий точки выборки от 0 до L_f1-1, второй подкадр, имеющий точки выборки от L_f1 до L_f2-1, третий подкадр, имеющий точки выборки от L_f2 до L_f3-1, и четвертый подкадр, имеющий точки выборки от L_f3 до L-1. L_f1, L_f2 и L_f3 являются положительными целыми числами, удовлетворяющими соотношению 0<L_f1<L_f2<L_f3<L. Импульсные последовательности c_f1, c_f2, c_f3 и c_f4, соответствующие подкадрам с первого по четвертый, выражаются соответственно следующим образом:

c_f1=c_f1(n)(n=0 до L_f1-1)

c_f2=c_f2(n)(n=L_f1 до L_f2-1)

c_f3=c_f3(n)(n=L_f2 до L_f3-1)

c_f4=c_f4(n)(n=L_f3 до L-1)

[0019] Адаптивная кодовая книга 112 сохраняет сигналы возбуждения, генерируемые в предшествующих точках. Адаптивная кодовая книга 112 выводит адаптивные сигнальные компоненты v(n)(n=0 до L-1), которые могут быть получены путем использования сигналов возбуждения, задержанных в соответствии с периодами Т₁, Т₂, Т₃ и Т₄ основного тона, полученными в индивидуальных подкадрах, то есть в подкадрах с первого по четвертый. Сигналы возбуждения u(n) (n=0 до L-1), соответствующие импульсным последовательностям из фиксированной кодовой книги 113, и адаптивные сигнальные компоненты из адаптивной кодовой книги 112 являются следующими:

u(n)=g_p1·v(n)+g_c1·c_f1(n) (n=0 до L_f1-1)

u(n)=g_p2·v(n)+g_c2·c_f2(n) (n=L_f1 до L_f2-1)

u(n)=g_p3·v(n)+g_c3·c_f3(n) (n=L_f2 до L_f3-1)

u(n)=g_p4·v(n)+g_c4·c_f4(n) (n=L_f3 до L-1)

Здесь g_p1, g_p2, g_p3 и g_p4 являются усилениями основного тона, заданными для адаптивных сигнальных компонент v(n) в подкадрах с первого по четвертый, соответственно, и g_c1, g_c2, g_c3 и g_c4 являются усилениями фиксированной кодовой книги, заданными для импульсных последовательностей c_f1, c_f2, c_f3 и c_f4 в подкадрах с первого по четвертый, соответственно. Усиления основного тона и усиления фиксированной кодовой книги в общем упоминаются как усиления возбуждения.

[0020] Блок 114 анализа основного тона получает периоды Т₁, Т₂, Т₃ и Т₄ основного тона и усиления g_p1, g_p2, g_p3 и g_p4 основного тона, соответственно, в подкадрах с первого по четвертый. Блок 15 поиска фиксированной кодовой книги получает импульсные последовательности c_f1, c_f2, c_f3 и c_f4 и усиления g_c1, g_c2, g_c3 и g_c4 фиксированной кодовой книги в подкадрах с первого по четвертый, соответственно. Периоды Т₁, Т₂, Т₃ и Т₄ основного тона и усиления g_p1, g_p2, g_p3 и g_p4 основного тона, импульсные последовательности c_f1, c_f2, c_f3 и c_f4 и усиления g_c1, g_c2, g_c3 и g_c4 фиксированной кодовой книги вычисляются, например, чтобы минимизировать значения, получаемые применением перцепционного взвешивающего фильтра 16 к разностям между входными сигналами временных последовательностей x(n) (n=0 до L-1) и синтезированными сигналами x'(n) (n=0 до L-1), полученными применением полюсного фильтра 117 синтеза, определенного посредством информации линейного предсказания LPC info, к сигналам возбуждения u(n) (n=0 до L-1). Периоды основного тона выражаются как целые кратные интервалов между точками выборки (целочисленное разрешение) или с использованием целых кратных интервалов между точками выборки и фракционных значений (фракционное разрешение). Если адаптивные сигнальные компоненты v(c) выражаются с использованием периодов основного тона с фракционным разрешением, то используется фильтр интерполяции, который выполняет взвешенное усреднение множества сигналов возбуждения, задержанных в соответствии с периодами основного тона. Блок 114 анализа основного тона выводит периоды Т₁, Т₂, Т₃ и Т₄ основного тона и усиления g_p1, g_p2, g_p3 и g_p4 основного тона. Блок 115 поиска кодовой книги выводит усиления g_c1, g_c2, g_c3 и g_c4 фиксированной кодовой книги и индексы C_f1, C_f2, C_f3 и C_f4 кода, которые являются кодами, соответствующими импульсным последовательностям c_f1, c_f2, c_f3 и c_f4, соответственно. Поиск и кодирование импульсных последовательностей c_f1, c_f2, c_f3 и c_f4 в этом варианте осуществления являются отличительными признаками и будут описаны ниже.

[0021] Усиления g_p1, g_p2, g_p3 и g_p4 основного тона и усиления g_c1, g_c2, g_c3 и g_c4 фиксированной кодовой книги являются входами в блок 118 квантования усиления. Блок 118 квантования усиления квантует усиления g_p1, g_p2, g_p3 и g_p4 основного тона и усиления g_c1, g_c2, g_c3 и g_c4 фиксированной кодовой книги и выводит коды, такие как индексы, определяющие квантованные усиления g_p1^, g_p2^, g_p3^ и g_p4^ основного тона, и коды, такие как индексы, определяющие квантованные усиления g_c1^, g_c2^, g_c3^ и g_c4^ фиксированной кодовой книги. Коды, соответствующие квантованным усилениям g_p1^, g_p2^, g_p3^ и g_p4^ основного тона и квантованным усилениям g_c1^, g_c2^, g_c3^ и g_c4^ фиксированной кодовой книги, будут выражены ниже как коды GA_f1, GA_f2, GA_f3 и GA_f4 квантованного усиления возбуждения. Например, если код, соответствующий квантованному усилению g_p^_j основного тона, и код, соответствующий квантованному усилению g_cj^ фиксированной кодовой книги, отдельно получены в j-ом подкадре (j=1 до 4), комбинация кода, соответствующего квантованному усилению g_pj^ основного тона, и кода, соответствующего квантованному усилению g_cj^ фиксированной кодовой книги, будет выражаться как код GA_fj квантованного усиления возбуждения. Если квантованные усиления g_p1^, g_p2^, g_p3^ и g_p4^ основного тона кодированы вместе в одном кадре, и если квантованные усиления g_c1^, g_c2^, g_c3^ и g_c4^ фиксированной кодовой книги кодированы вместе в одном кадре, то комбинации кодов, соответствующих квантованным усилениям g_p1^, g_p2^, g_p3^ и g_p4^ основного тона, и кодов, соответствующих квантованным усилениям g_c1^, g_c2^, g_c3^ и g_c4^ фиксированной кодовой книги будут выражаться как коды GA_f1, GA_f2, GA_f3 и GA_f4 квантованного усиления возбуждения.

[0022] Комбинации усилений основного тона и усилений фиксированной кодовой книги могут также быть векторно квантованными и кодированными. Если комбинации усилений основного тона и усилений фиксированной кодовой книги векторно квантованы и кодированы, то коды, такие как индексы, ассоциируются с комбинациями квантованных усилений основного тона и квантованных усилений фиксированной кодовой книги. Комбинации квантованных усилений основного тона и квантованных усилений фиксированной кодовой книги, полученных векторным квантованием, называются векторами квантованного усиления, а коды, полученные векторным квантованием, называются кодами векторно-квантованного усиления (кодами VQ усиления). Код VQ усиления является примером кода квантованного усиления возбуждения. Этот тип векторного квантования может ассоциировать один код VQ усиления с комбинацией квантованного усиления основного тона и квантованного усиления фиксированной кодовой книги, соответствующих тому же самому подкадру, может ассоциировать один код VQ усиления с комбинацией квантованного усиления основного тона и квантованного усиления фиксированной кодовой книги, соответствующей каждому из множества подкадров, или может ассоциировать один код VQ усиления с комбинацией квантованного усиления основного тона и квантованного усиления фиксированной кодовой книги, соответствующей тому же самому кадру.

[0023]Этот тип векторного квантования использует таблицу (двумерную кодовую книгу) для задания кодов VQ усиления, соответствующих, например, комбинациям квантованных усилений основного тона и квантованных усилений фиксированной кодовой книги. Примером двумерной кодовой книги является таблица, в которой комбинации квантованных усилений основного тона и квантованных усилений фиксированной кодовой книги ассоциированы с кодами VQ усиления. Другим примером двумерной кодовой книги является таблица, в которой комбинации квантованных усилений основного тона и квантованных значений для значений, соответствующих усилениям фиксированной кодовой книги, ассоциированы с кодами VQ усиления. Примеры значений, соответствующих усилениям фиксированной кодовой книги, включают в себя коэффициент коррекции, представляющий отношение между оцененным значением усиления фиксированной кодовой книги в текущем подкадре (или кадре), предсказанным из энергии сигнальной компоненты из фиксированной кодовой книги в предыдущем подкадре (кадре) и усиления фиксированной кодовой книги в текущем подкадре (или кадре). Примеры коэффициентов коррекции включают γ_gc, заданный в 5.8.2 “Quantization of codebook gains” в непатентном документе 1. Например, следующее соотношение справедливо для усиления g_cj фиксированной кодовой книги в j-ом подкадре (j=1 до 4), коэффициента коррекции γ_gc и оцененного значения pg_cj усиления фиксированной кодовой книги в j-ом подкадре (j=1 до 4):

g_cj=γ_gc×pg_cj

[0024] Двумерная кодовая книга может быть одиночной таблицей или может быть сформирована множеством таблиц, подобно двухкаскадной сопряженно структурированной кодовой книге в ссылке 1, “ITU-T Recommendation G.729, “Coding of Speech at 8 kbit/s using Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear Prediction (CS-ACELP)”. Если двумерная кодовая книга составлена из множества таблиц, код VQ усиления, соответствующий комбинации квантованного усиления основного тона и квантованного усиления фиксированной кодовой книги, является комбинацией индексов, определенных в каждой таблице, составляющей двумерную кодовую книгу, например, по отношению к комбинации квантованного усиления основного тона и квантованного усиления фиксированной кодовой книги.

[0025] Фиг. 3 показывает пример, в котором усиление основного тона и усиление фиксированной кодовой книги квантованы и кодированы в подкадрах. В примере, показанном на фиг. 3, блок 114 анализа основного тона сначала выполняет анализ основного тона с использованием адаптивной кодовой книги 112 и получает период T_j основного тона и усиление g_pj основного тона (анализ основного тона), блок 115 поиска фиксированной кодовой книги выполняет поиск в фиксированной кодовой книге 113, чтобы найти импульсную последовательность c_fj, индекс C_fj кода, соответствующий ей, и усиление g_cj фиксированной кодовой книги (поиск фиксированной кодовой книги и кодирование), и блок 118 квантования усиления векторно квантует комбинацию усиления g_pj основного тона и усиления g_cj фиксированной кодовой книги и получает код GA_fj квантованного усиления возбуждения, который является кодом VQ усиления, соответствующим вектору квантованного усиления, составленному из квантованного усиления g_pj^ основного тона и квантованного усиления g_fj^ фиксированной кодовой книги (векторное квантование усиления и кодирование) в каждом j-ом подкадре (j=1 до 4).

[0026] Параметры возбуждения, включающие в себя информацию линейного предсказания LPC info, периоды Т₁, Т₂, Т₃ и Т₄ основного тона, индексы C_f1, C_f2, C_f3 и C_f4 кода и коды GA_f1, GA_f2, GA_f3 и GA_f4 квантованного усиления возбуждения, вводятся в блок 119 кодирования параметров. Блок 119 кодирования параметров получает код С_Т периода основного тона путем кодирования периодов Т₁, Т₂, Т₃ и Т₄ основного тона и генерирует и выводит битовый поток BS, который является кодом, соответствующим входным параметрам возбуждения.

[0027] Поиск и кодирование импульсных последовательностей

Далее описываются поиск и кодирование импульсных последовательностей c_f1, c_f2, c_f3 и c_f4 (импульсных последовательностей, соответствующих остаткам предсказания, полученным соответственно анализу предсказания сигналов временных последовательностей, включенных в предопределенный временной интервал) из фиксированной кодовой книги 113, которые являются отличительными признаками данного варианта осуществления.

Как показано в примере на фиг. 4А, при поиске и кодировании импульсных последовательностей c_f1, c_f2, c_f3 и c_f4 в этом варианте осуществления, переключатель 115с определяет, удовлетворяет ли индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности сигналов временных последовательностей, условию, которое указывает высокую периодичность и/или высокую стационарность, или условию, которое указывает низкую периодичность и/или низкую стационарность (этап S111), чтобы выбрать: либо первый блок 115а поиска выполняет поиск фиксированной кодовой книги (далее упоминается как «первый поиск фиксированной кодовой книги») и кодирование (далее упоминается как «первое кодирование»), соответственно кодам, имеющим малое количество битов (этап S112 с малым количеством битов кодирования), либо второй блок 115b поиска выполняет поиск фиксированной кодовой книги (далее упоминается как «второй поиск фиксированной кодовой книги») и кодирование (далее упоминается как «второе кодирование»), соответственно кодам, имеющим большое количество битов (этап S113 с большим количеством битов кодирования).

[0028] Более конкретно, когда переключатель 115с определяет, что сигналы являются стационарными (периодическими), первый блок 115а поиска выполняет первый поиск в фиксированной кодовой книге только импульсных последовательностей, которые могут быть выражены кодовыми индексами (кодами), имеющими первое количество R1, которое является малым, битов, получает, посредством первого кодирования, индексы кода, соответствующие импульсным последовательностям, полученным посредством первого поиска в фиксированной кодовой книге, и выводит индексы кода (этап S112). Когда переключатель 115с определяет, что сигналы являются нестационарными (непериодическими), второй блок 115b поиска выполняет второй поиск в фиксированной кодовой книге импульсных последовательностей, которые могут быть выражены кодовыми индексами, имеющими второе количество R2, которое является большим (R2>R1), битов, получает, посредством второго кодирования, индексы кода, соответствующие импульсным последовательностям, полученным посредством второго поиска в фиксированной кодовой книге, и выводит индексы кода (этап S113).

[0029] В итоге, количество битов индексов кода, соответствующих, соответственно, импульсным последовательностям, которые получены, когда индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности сигналов временных последовательностей, удовлетворяет условию, которое указывает высокую периодичность и/или высокую стационарность (этап S112), меньше, чем количество битов индексов кода, соответствующих соответственно, импульсным последовательностям, которые получены, когда индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности сигналов временных последовательностей, не удовлетворяет условию, которое указывает высокую периодичность и/или высокую стационарность (этап S113). Альтернативно, количество битов индексов кода, соответствующих импульсным последовательностям, которые получены, когда индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности сигналов временных последовательностей, удовлетворяет условию, которое указывает низкую периодичность и/или низкую стационарность (этап S113), больше, чем количество битов индексов кода, соответствующих импульсным последовательностям, которые получены, когда индекс, который указывает уровень периодичности и/или стационарности сигналов временных последовательностей, не удовлетворяет условию, которое указывает низкую периодичность и/или низкую стационарность (этап S112).

[0030] Специальные случаи обработки на этапах S111 до S113 будут описаны далее.

СПЕЦИАЛЬНЫЙ СЛУЧАЙ 1 ЭТАПА S111

В специальном случае 1 этапа S111, в качестве индекса, который указывает уровень стационарности (периодичности) сигналов временных последовательностей, используется оцененное значение усиления предсказания, которое является отношением величин сигналов временных последовательностей к величинам остатков предсказания, полученных анализом линейного предсказания сигналов временных последовательностей.

Переключатель 115с в этом случае определяет, что сигналы являются стационарными (периодическими), когда условие, что оцененное значение усиления предсказания больше, чем заданное значение (условие, которое указывает высокую периодичность и/или высокую стационарность), удовлетворено, и определяет, что сигналы являются нестационарными (непериодическими), если условие не удовлетворено. Альтернативно, переключатель 115с в этом случае определяет, что сигналы являются стационарными (периодическими), когда условие, что оцененное значение усиления предсказания меньше, чем заданное значение (условие, которое указывает низкую периодичность и/или низкую стационарность), не удовлетворено, и определяет, что сигналы являются нестационарными (непериодическими), если условие удовлетворено. Основа определения состоит в том, что во временном интервале, в котором сигналы являются стационарными (периодическими), поскольку действует линейное предсказание, остатки предсказания являются малыми, и отношение величин сигналов временных последовательностей к величинам остатков предсказания становится большим.

[0031] Например, оцененное значение усиления предсказания, определенное квантованными PARCOR коэффициентами или их соответствующими значениями используется в качестве индекса. Более конкретно, оцененное значение Е усиления предсказания, заданное следующим выражением (1), например, используется в качестве индекса.

(1)

Здесь k_m в выражении (1) является квантованным PARCOR коэффициентом m-го порядка, определенным информацией линейного предсказания LPC info. Значение выражения (1) не уменьшается (увеличивается слабо и монотонно) по отношению к величине квантованного PARCOR коэффициента m-го порядка. В этом примере информация линейного предсказания LPC info вводится в переключатель 115с. Переключатель 115с проверяет, является ли оцененное значение Е усиления предсказания, полученное из информации линейного предсказания LPC info, большим, чем заданное значение, и определяет, что сигналы являются стационарными (периодическими), если это условие удовлетворено, или определяет, что сигналы являются нестационарными (непериодическими), если это условие не удовлетворено.

Альтернативно, переключатель 115с проверяет, является ли оцененное значение Е усиления предсказания, полученное из информации линейного предсказания LPC info, меньшим, чем заданное значение, и определяет, что сигналы являются стационарными (периодическими), если это условие не удовлетворено, или определяет, что сигналы являются нестационарными (непериодическими), если это условие удовлетворено.

[0032] Этап S111 в этом случае может выполняться в каждом кадре или может выполняться в каждом подкадре кадра. Анализ линейного предсказания сигналов временных последовательностей для получения индекса в этом случае может выполняться в каждом кадре или может выполняться в каждом подкадре. Временной интервал, в котором выполняется анализ линейного предсказания, чтобы получить индекс, в этом случае может совпадать с, может перекрывать или может не перекрывать временной интервал, в котором выполняются поиск в фиксированной