Способ квантования коэффициентов кодирования с линейным предсказанием, способ кодирования звука, способ деквантования коэффициентов кодирования с линейным предсказанием, способ декодирования звука и носитель записи

Способ квантования коэффициентов кодирования с линейным предсказанием, способ кодирования звука, способ деквантования коэффициентов кодирования с линейным предсказанием, способ декодирования звука и носитель записи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Способы и устройства, совместимые с настоящим раскрытием, относятся к квантованию и деквантованию коэффициентов кодирования с линейным предсказанием, и, более конкретно, к способу эффективного квантования коэффициентов кодирования с линейным предсказанием с низкой сложностью, способу кодирования звука, использующему способ квантования, способу деквантования коэффициентов кодирования с линейным предсказанием, способу декодирования звука, использующему способ деквантования, и носителю записи для этого.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В системах для кодирования звука, такого как речь или аудио, коэффициенты кодирования с линейным предсказанием (LPC) используются, чтобы представлять кратковременную частотную характеристику звука. Коэффициенты LPC получаются в схеме разделения входного звука на единицы кадров и минимизации энергии ошибки предсказания в расчете на кадр. Однако, так как коэффициенты LPC имеют большой динамический диапазон и характеристика используемого фильтра LPC является очень чувствительной к ошибкам квантования коэффициентов LPC, устойчивость фильтра LPC не гарантируется.

Таким образом, квантование выполняется посредством преобразования коэффициентов LPC в другие коэффициенты, для которых легко проверять устойчивость фильтра, которые являются предпочтительными для интерполяции, и которые имеют хорошую характеристику квантования. Главным образом является предпочтительным, что квантование выполняется посредством преобразования коэффициентов LPC в коэффициенты частот спектральных линий (LSF) или частот спектрального иммитанса (ISF). В частности, способ квантования коэффициентов LPC может увеличивать усиление квантования посредством использования высокой межкадровой корреляции коэффициентов LSF в частотной области и временной области.

Коэффициенты LSF показывают частотную характеристику кратковременного звука, и для кадров, в которых частотная характеристика входного звука изменяется быстро, коэффициенты LSF кадров также быстро изменяются. Однако для модуля квантования, использующего высокую межкадровую корреляцию коэффициентов LSF, так как должное предсказание не может выполняться для быстро изменяющихся кадров, производительность квантования модуля квантования уменьшается.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

Одним аспектом является обеспечить способ эффективного квантования коэффициентов кодирования с линейным предсказанием (LPC) с низкой сложностью, способ кодирования звука, использующий способ квантования, способ деквантования коэффициентов LPC, способ декодирования звука, использующий способ деквантования, и носитель записи для этого.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

Согласно одному аспекту одного или более примерных вариантов осуществления, обеспечивается способ квантования, содержащий квантование входного сигнала посредством выбора одной из первой схемы квантования, не использующей межкадровое предсказание, и второй схемы квантования, использующей межкадровое предсказание, при принятии в рассмотрение, по меньшей мере, одного из режима предсказания, ошибки предсказания и состояния канала передачи.

Согласно другому аспекту одного или более примерных вариантов осуществления, обеспечивается способ кодирования, содержащий определение режима кодирования входного сигнала; квантование входного сигнала посредством выбора одной из первой схемы квантования, не использующей межкадровое предсказание, и второй схемы квантования, использующей межкадровое предсказание, согласно информации пути, определенной при принятии в рассмотрение, по меньшей мере, одного из режима предсказания, ошибки предсказания и состояния канала передачи; кодирование квантованного входного сигнала в режиме кодирования; и генерирование битового потока, включающего в себя одно из результата, квантованного в первой схеме квантования, и результата, квантованного во второй схеме квантования, режима кодирования входного сигнала, и информации пути, относящейся к квантованию входного сигнала.

Согласно другому аспекту одного или более примерных вариантов осуществления, обеспечивается способ деквантования, содержащий деквантование входного сигнала посредством выбора одной из первой схемы деквантования, не использующей межкадровое предсказание, и второй схемы деквантования, использующей межкадровое предсказание, на основе информации пути, включенной в битовый поток, причем информация пути определяется при принятии в рассмотрение, по меньшей мере, одного из режима предсказания, ошибки предсказания и состояния канала передачи, в кодирующем конце.

Согласно другому аспекту одного или более примерных вариантов осуществления, обеспечивается способ декодирования, содержащий декодирование параметров кодирования с линейным предсказанием (LPC) и режима кодирования, включенных в битовый поток; деквантование декодированных параметров LPC посредством использования одной из первой схемы деквантования, не использующей межкадровое предсказание, и второй схемы деквантования, использующей межкадровое предсказание, на основе информации пути, включенной в битовый поток; и декодирование деквантованных параметров LPC в декодированном режиме кодирования, при этом информация пути определяется при принятии в рассмотрение, по меньшей мере, одного из режима предсказания, ошибки предсказания и состояния канала передачи в кодирующем конце.

Согласно другому аспекту одного или более примерных вариантов осуществления, обеспечивается способ определения типа модуля квантования, при этом способ содержит сравнение скорости передачи битов входного сигнала с первым опорным значением; сравнение ширины полосы входного сигнала со вторым опорным значением; сравнение частоты внутренней дискретизации с третьим опорным значением; и определение типа модуля квантования для входного сигнала в качестве одного из типа открытого контура (без обратной связи) и типа замкнутого контура (с обратной связью) на основе результатов одного или более сравнений.

Согласно другому аспекту одного или более примерных вариантов осуществления, обеспечивается электронное устройство, включающее в себя блок передачи данных, который принимает, по меньшей мере, одно из звукового сигнала и закодированного битового потока, или который передает, по меньшей мере, одно из закодированного звукового сигнала и восстановленного звука; и модуль кодирования, который квантует принятый звуковой сигнал посредством выбора одной из первой схемы квантования, не использующей межкадровое предсказание, и второй схемы квантования, использующей межкадровое предсказание, согласно информации пути, определенной при принятии в рассмотрение, по меньшей мере, одного из режима предсказания, ошибки предсказания и состояния канала передачи, и кодирует квантованный звуковой сигнал в режиме кодирования.

Согласно другому аспекту одного или более примерных вариантов осуществления, обеспечивается электронное устройство, включающее в себя блок передачи данных, который принимает, по меньшей мере, одно из звукового сигнала и закодированного битового потока, или который передает, по меньшей мере, одно из закодированного звукового сигнала и восстановленного звука; и модуль декодирования, который декодирует параметры кодирования с линейным предсказанием (LPC) и режим кодирования, включенные в битовый поток, деквантует декодированные параметры LPC посредством использования одной из первой схемы деквантования, не использующей межкадровое предсказание, и второй схемы деквантования, использующей межкадровое предсказание, на основе информации пути, включенной в битовый поток, и декодирует деквантованные параметры LPC в декодированном режиме кодирования, при этом информация пути определяется при принятии в рассмотрение, по меньшей мере, одного из режима предсказания, ошибки предсказания и состояния канала передачи в кодирующем конце.

Согласно другому аспекту одного или более примерных вариантов осуществления, обеспечивается электронное устройство, включающее в себя блок передачи данных, который принимает, по меньшей мере, одно из звукового сигнала и закодированного битового потока, или который передает, по меньшей мере, одно из закодированного звукового сигнала и восстановленного звука; модуль кодирования, который квантует принятый звуковой сигнал посредством выбора одной из первой схемы квантования, не использующей межкадровое предсказание, и второй схемы квантования, использующей межкадровое предсказание, согласно информации пути, определенной при принятии в рассмотрение, по меньшей мере, одного из режима предсказания, ошибки предсказания и состояния канала передачи, и который кодирует квантованный звуковой сигнал в режиме кодирования; и модуль декодирования, который декодирует параметры кодирования с линейным предсказанием (LPC) и режим кодирования, включенные в битовый поток, деквантует декодированные параметры LPC посредством использования одной из первой схемы деквантования, не использующей межкадровое предсказание, и второй схемы деквантования, использующей межкадровое предсказание, на основе информации пути, включенной в битовый поток, и декодирует деквантованные параметры LPC в декодированном режиме кодирования.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно представленной новой концепции, эффективное квантование аудио или речевого сигнала, посредством применения множества режимов кодирования согласно характеристикам аудио или речевого сигнала и назначения различных количеств битов аудио или речевому сигналу согласно отношению сжатия, применяемому к каждому из режимов кодирования, может выбираться оптимальный модуль квантования с низкой сложностью в каждом из режимов кодирования.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеописанные и другие аспекты станут более ясными из подробного описания их примерных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 является блок-схемой устройства кодирования звука согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 2A-2D являются примерами различных режимов кодирования, которые могут выбираться модулем выбора режима кодирования устройства кодирования звука по фиг. 1;

Фиг. 3 является блок-схемой модуля квантования коэффициентов кодирования с линейным предсказанием (LPC) согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 4 является блок-схемой определителя весовой функции согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 5 является блок-схемой модуля квантования коэффициентов LPC согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 6 является блок-схемой модуля выбора пути квантования согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 7A и 7B являются блок-схемами последовательности операций, иллюстрирующими операции модуля выбора пути квантования по фиг. 6, согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 8 является блок-схемой модуля выбора пути квантования согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 9 иллюстрирует информацию относительно состояния канала, передаваемого в сетевом конце, когда обеспечивается служба кодека;

Фиг. 10 является блок-схемой модуля квантования коэффициентов LPC согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 11 является блок-схемой модуля квантования коэффициентов LPC согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 12 является блок-схемой модуля квантования коэффициентов LPC согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 13 является блок-схемой модуля квантования коэффициентов LPC согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 14 является блок-схемой модуля квантования коэффициентов LPC согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 15 является блок-схемой модуля квантования коэффициентов LPC согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 16A и 16B являются блок-схемами модулей квантования коэффициентов LPC согласно другим примерным вариантам осуществления;

Фиг. 17A по 17C являются блок-схемами модулей квантования коэффициентов LPC согласно другим примерным вариантам осуществления;

Фиг. 18 является блок-схемой модуля квантования коэффициентов LPC согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 19 является блок-схемой модуля квантования коэффициентов LPC согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 20 является блок-схемой модуля квантования коэффициентов LPC согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 21 является блок-схемой модуля выбора типа модуля квантования согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 22 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей работу способа выбора типа модуля квантования, согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 23 является блок-схемой устройства декодирования звука согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 24 является блок-схемой модуля деквантования коэффициентов LPC согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 25 является блок-схемой модуля деквантования коэффициентов LPC согласно другому примерному варианту осуществления;

Фиг. 26 является блок-схемой примера первой схемы деквантования и второй схемы деквантования в модуле деквантования коэффициентов LPC по фиг. 25, согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 27 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ квантования согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 28 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ деквантования согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 29 является блок-схемой электронного устройства, включающего в себя модуль кодирования, согласно одному примерному варианту осуществления;

Фиг. 30 является блок-схемой электронного устройства, включающего в себя модуль декодирования, согласно одному примерному варианту осуществления; и

фиг. 31 является блок-схемой электронного устройства, включающего в себя модуль кодирования и модуль декодирования, согласно одному примерному варианту осуществления.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Представленная новая концепция может обеспечивать возможность различных типов изменения или модификации и различных изменений в форме, и конкретные примерные варианты осуществления иллюстрируются на чертежах и описываются подробно в описании. Однако следует понимать, что конкретные примерные варианты осуществления не ограничивают представленную новую концепцию конкретной формой раскрытия, но включают в себя каждую модифицированную, эквивалентную, или замененную форму в пределах сущности и технического объема представленной новой концепции. В последующем описании, хорошо известные функции или конструкции подробно не описываются, так как они затруднят понимание изобретения излишними деталями.

Хотя термины, такие как «первый» и «второй», могут использоваться, чтобы описывать различные элементы, элементы не могут быть ограниченными упомянутыми терминами. Термины могут использоваться, чтобы отличать некоторый элемент от другого элемента.

Терминология, используемая в заявке, используется только, чтобы описывать конкретные примерные варианты осуществления, и не имеет какого-либо намерения, чтобы ограничивать новую концепцию. Хотя общие термины, такие как используемые в текущее время широко насколько возможно, выбраны в качестве терминов, используемых в представленной новой концепции, при принятии в рассмотрение функций в представленной новой концепции, они могут изменяться согласно намерению специалистов в данной области техники, судебным прецедентам, или появлению новой технологии. В дополнение, в конкретных случаях, могут использоваться термины, намеренно выбранные заявителем, и в этом случае, смысл терминов будет раскрываться в соответствующем описании. Соответственно, термины, используемые в представленной новой концепции, должны определяться не посредством простых названий терминов, но посредством смысла терминов и содержания в соответствии с представленной новой концепцией.

Выражение в форме единственного числа включает в себя выражение в форме множественного числа, если они не являются явным образом отличающимися друг от друга в контексте. В заявке, следует понимать, что термины, такие как «включать в себя» и «иметь», используются, чтобы показывать существование осуществленного признака, количества, этапа, операции, элемента, части, или их комбинации без исключения заранее возможности существования или добавления одного или более других признаков, количеств, этапов, операций, элементов, частей, или их комбинаций.

Представленная новая концепция теперь будет описываться более полно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых показаны примерные варианты осуществления настоящего изобретения. Сходные условные обозначения на чертежах обозначают сходные элементы, и, таким образом, их повторное описание будет пропускаться.

Выражения, такие как «по меньшей мере, одно из», когда предшествуют списку элементов, модифицируют весь список элементов и не модифицируют индивидуальные элементы списка.

Фиг. 1 является блок-схемой устройства 100 кодирования звука согласно одному примерному варианту осуществления.

Устройство 100 кодирования звука, показанное на фиг. 1, может включать в себя процессор предварительной обработки (например, центральный процессор (CPU)) 111, анализатор 113 спектра и линейного предсказания (LP), модуль 115 выбора режима кодирования, модуль 117 квантования коэффициентов кодирования с линейным предсказанием (LPC), кодировщик 119 переменного режима, и кодировщик 121 параметров. Каждый из компонентов устройства 100 кодирования звука может осуществляться посредством, по меньшей мере, одного процессора (например, центрального процессора (CPU)) посредством объединения в, по меньшей мере, одном модуле. Следует отметить, что звук может означать аудио, речь, или комбинацию перечисленного. Описание, которое следует, для удобства ссылается на звук в качестве речи. Однако следует понимать, что может обрабатываться любой звук.

Как показано на фиг. 1, процессор 111 предварительной обработки может предварительно обрабатывать входной речевой сигнал. В процессе предварительной обработки, нежелательный частотный компонент может удаляться из речевого сигнала, или частотная характеристика речевого сигнала может регулироваться, чтобы быть предпочтительной для кодирования. Подробно, процессор 111 предварительной обработки может выполнять фильтрацию верхних частот, предыскажение, или преобразование дискретизации.

Анализатор 113 спектра и LP может извлекать коэффициенты LPC посредством анализа характеристик в частотной области или выполнения анализа LP над предварительно обработанным речевым сигналом. Хотя, в общем, выполняется один анализ LP на кадр, два или более анализа LP на кадр могут выполняться для дополнительного улучшения качества звука. В этом случае, один анализ LP является LP для конца кадра, который выполняется как стандартный анализ LP, и другие могут быть LP для средних подкадров для улучшения качества звука. В этом случае, конец кадра текущего кадра показывает конечный подкадр среди подкадров, формирующих текущий кадр, и конец кадра предыдущего кадра показывает конечный подкадр среди подкадров, формирующих предыдущий кадр. Например, один кадр может состоять из 4 подкадров.

Средние подкадры указывают один или более подкадров среди подкадров, существующих между конечным подкадром, который является концом кадра предыдущего кадра, и конечным подкадром, который является концом кадра текущего кадра. Соответственно, анализатор 113 спектра и LP может извлекать в целом два или более наборов коэффициентов LPC. Коэффициенты LPC могут использовать порядок 10, когда входной сигнал является узким диапазоном, и могут использовать порядок от 16 до 20, когда входной сигнал является широким диапазоном. Однако размерность коэффициентов LPC не ограничена этим.

Модуль 115 выбора режима кодирования может выбирать один из множества режимов кодирования в соответствии с множеством скоростей. В дополнение, модуль 115 выбора режима кодирования может выбирать один из множества режимов кодирования посредством использования характеристик речевого сигнала, которые получаются из информации о диапазоне, информации об основном тоне, или информации анализа частотной области. В дополнение, модуль 115 выбора режима кодирования может выбирать один из множества режимов кодирования посредством использования множества скоростей и характеристик речевого сигнала.

Модуль 117 квантования коэффициентов LPC может квантовать коэффициенты LPC, извлеченные посредством анализатора 113 спектра и LP. Модуль 117 квантования коэффициентов LPC может выполнять квантование посредством преобразования коэффициентов LPC в другие коэффициенты, подходящие для квантования. Модуль 117 квантования коэффициентов LPC может выбирать один из множества путей, включающего в себя первый путь, не использующий межкадровое предсказание, и второй путь, использующий межкадровое предсказание, в качестве пути квантования речевого сигнала на основе первого критерия до квантования речевого сигнала и квантовать речевой сигнал посредством использования одной из первой схемы квантования и второй схемы квантования согласно выбранному пути квантования. В качестве альтернативы, модуль 117 квантования коэффициентов LPC может квантовать коэффициенты LPC как для первого пути посредством первой схемы квантования, не использующей межкадровое предсказание, так и для второго пути посредством второй схемы квантования, использующей межкадровое предсказание, и выбирать результат квантования одного из первого пути и второго пути на основе второго критерия. Первый и второй критерии могут быть идентичными друг с другом или отличающимися друг от друга.

Кодировщик 119 переменного режима может генерировать битовый поток посредством кодирования коэффициентов LPC, квантованных посредством модуля 117 квантования коэффициентов LPC. Кодировщик 119 переменного режима может кодировать квантованные коэффициенты LPC в режиме кодирования, выбранном модулем 115 выбора режима кодирования. Кодировщик 119 переменного режима может кодировать сигнал возбуждения коэффициентов LPC в единицах кадров или подкадров.

Примером алгоритмов кодирования, используемых в кодировщике 119 переменного режима, может быть кодовое линейное предсказание (CELP) или алгебраическое CELP (ACELP). Алгоритм кодирования преобразованием может дополнительно использоваться согласно режиму кодирования. Показательными параметрами для кодирования коэффициентов LPC в алгоритме CELP являются индекс адаптивной кодовой книги, усиление адаптивной кодовой книги, индекс фиксированной кодовой книги, и усиление фиксированной кодовой книги. Текущий кадр, закодированный посредством кодировщика 119 переменного режима, может сохраняться для кодирования последующего кадра.

Кодировщик 121 параметров может кодировать параметры, подлежащие использованию концом декодирования для декодирования, подлежащие включению в битовый поток. Является предпочтительным, если кодируются параметры, соответствующие режиму кодирования. Битовый поток, сгенерированный кодировщиком 121 параметров, может сохраняться или передаваться.

Фиг. 2A-2D являются примерами различных режимов кодирования, которые могут выбираться модулем 115 выбора режима кодирования устройства 100 кодирования звука по фиг. 1. Фиг. 2A и 2C являются примерами режимов кодирования, классифицированных в случае, когда количество битов, назначенное квантованию, является большим, т.е. случае высокой скорости передачи битов, и фиг. 2B и 2D являются примерами режимов кодирования, классифицированных в случае, когда количество битов, назначенное квантованию, является маленьким, т.е. в случае низкой скорости передачи битов.

Во-первых, в случае высокой скорости передачи битов, речевой сигнал может классифицироваться в режим общего кодирования (GC) и режим кодирования перехода (TC) для простой структуры, как показано на фиг. 2A. В этом случае, режим GC включает в себя режим невокализированного кодирования (UC) и режим вокализованного кодирования (VC). В случае высокой скорости передачи битов, режим неактивного кодирования (IC) и режим кодирования аудио (AC) могут дополнительно включаться сюда, как показано на фиг. 2C.

В дополнение, в случае низкой скорости передачи битов, речевой сигнал может классифицироваться в режим GC, режим UC, режим VC, и режим TC, как показано на фиг. 2B. В дополнение, в случае низкой скорости передачи битов, режим IC и режим AC могут дополнительно включаться сюда, как показано на фиг. 2D.

На фиг. 2A и 2C, режим UC может выбираться тогда, когда речевой сигнал является невокализированным звуком или шумом, имеющим характеристики, аналогичные невокализированному звуку. Режим VC может выбираться, когда речевой сигнал является вокализованным звуком. Режим TC может использоваться, чтобы кодировать сигнал интервала перехода, в котором характеристики речевого сигнала быстро изменяются. Режим GC может использоваться, чтобы кодировать другие сигналы. Режим UC, режим VC, режим TC, и режим GC основываются на определении и критерии классификации, раскрытых в ITU-T G.718, но не ограничены этим.

На фиг. 2B и 2D, режим IC может выбираться для тихого звука, и режим AC может выбираться тогда, когда характеристики речевого сигнала являются приближенными к аудио.

Режимы кодирования могут дополнительно классифицироваться согласно диапазонам речевого сигнала.

Диапазоны речевого сигнала могут классифицироваться, например, в узкий диапазон (NB), широкий диапазон (WB), супер широкий диапазон (SWB), и полный диапазон (FB). NB может иметь ширину полосы от приблизительно 300 Гц до приблизительно 3400 Гц или от приблизительно 50 Гц до приблизительно 4000 Гц, WB может иметь ширину полосы от приблизительно 50 Гц до приблизительно 7000 Гц или от приблизительно 50 Гц до приблизительно 8000 Гц, SWB может иметь ширину полосы от приблизительно 50 Гц до приблизительно 14000 Гц или от приблизительно 50 Гц до приблизительно 16000 Гц, и FB может иметь ширину полосы вплоть до приблизительно 20000 Гц. Здесь, численные значения, относящиеся к ширинам полос, установлены для удобства и не ограничены этим. В дополнение, классификация диапазонов может устанавливаться более просто или с большей сложностью, чем вышеизложенное описание.

Кодировщик 119 переменного режима из фиг. 1 может кодировать коэффициенты LPC посредством использования разных алгоритмов кодирования, соответствующих режимам кодирования, показанным на фиг. 2A-2D. Когда типы режимов кодирования и количество режимов кодирования определяются, может иметься необходимость обучения кодовой книги снова посредством использования речевых сигналов, соответствующих определенным режимам кодирования.

Таблица 1 показывает пример схем и структур квантования в случае 4 режимов кодирования. Здесь, способ квантования, не использующий межкадровое предсказание, может называться страховочной схемой, и способ квантования, использующий межкадровое предсказание, может называться схемой с предсказанием. В дополнение, VQ обозначает модуль векторного квантования, и BC-TCQ обозначает модуль ограниченного по блокам решетчато кодированного квантования.

[Таблица 1]

Таблица 1
Режим кодирования	Схема квантования	Структура
UC, NB/WB	Страховочная	VQ+BC-TCQ
VC, NB/WB	СтраховочнаяС предсказанием	VQ+BC-TCQ с межкадровым предсказанием + BC-TCQ с внутрикадровым предсказанием
GC, NB/WB	СтраховочнаяС предсказанием	VQ+BC-TCQ с межкадровым предсказанием + BC-TCQ с внутрикадровым предсказанием
TC, NB/WB	Страховочная	VQ+BC-TCQ

Режимы кодирования могут изменяться согласно применяемой скорости передачи битов. Как описано выше, чтобы квантовать коэффициенты LPC при высокой скорости передачи битов с использованием двух режимов кодирования, 40 или 41 бит на кадр могут использоваться в режиме GC, и 46 битов в расчете на кадр могут использоваться в режиме TC.

Фиг. 3 является блок-схемой модуля 300 квантования коэффициентов LPC согласно одному примерному варианту осуществления.

Модуль 300 квантования коэффициентов LPC, показанный на фиг. 3, может включать в себя первый преобразователь 311 коэффициентов, определитель 313 весовой функции, модуль 315 квантования частот спектрального иммитанса (ISF)/частот спектральных линий (LSF), и второй преобразователь 317 коэффициентов. Каждый из компонентов модуля 300 квантования коэффициентов LPC может осуществляться посредством, по меньшей мере, одного процессора (например, центрального процессора (CPU)) посредством объединения, по меньшей мере, в одном модуле.

Как показано на фиг. 3, первый преобразователь 311 коэффициентов может преобразовывать коэффициенты LPC, извлеченные посредством выполнения анализа LP над концом кадра текущего или предыдущего кадра речевого сигнала, в коэффициенты в другом формате. Например, первый преобразователь 311 коэффициентов может преобразовывать коэффициенты LPC конца кадра текущего или предыдущего кадра в любой формат коэффициентов LSF и коэффициентов ISF. В этом случае, коэффициенты ISF или коэффициенты LSF показывают пример форматов, в которых коэффициенты LPC могут легко квантоваться.

Определитель 313 весовой функции может определять весовую функцию, относящуюся к важности коэффициентов LPC по отношению к концу кадра текущего кадра и концу кадра предыдущего кадра, посредством использования коэффициентов ISF или коэффициентов LSF, преобразованных из коэффициентов LPC. Определенная весовая функция может использоваться в процессе выбора пути квантования или поиска индекса кодовой книги, посредством которого минимизируются ошибки взвешивания в квантовании. Например, определитель 313 весовой функции может определять весовую функцию по амплитуде и весовую функцию по частоте.

В дополнение, определитель 313 весовой функции может определять весовую функцию посредством принятия в рассмотрение, по меньшей мере, одного из частотного диапазона, режима кодирования, и информации анализа спектра. Например, определитель 313 весовой функции может выводить оптимальную весовую функцию в расчете на режим кодирования. В дополнение, определитель 313 весовой функции может выводить оптимальную весовую функцию по частотному диапазону. Дополнительно, определитель 313 весовой функции может выводить оптимальную весовую функцию на основе информации частотного анализа речевого сигнала. Информация частотного анализа может включать в себя информацию наклона спектра. Определитель 313 весовой функции будет описываться более подробно ниже.

Модуль 315 квантования ISF/LSF может квантовать коэффициенты ISF или коэффициенты LSF, преобразованные из коэффициентов LPC конца кадра текущего кадра. Модуль 315 квантования ISF/LSF может получать оптимальный индекс квантования во входном режиме кодирования. Модуль 315 квантования ISF/LSF может квантовать коэффициенты ISF или коэффициенты LSF посредством использования весовой функции, определенной посредством определителя 313 весовой функции. Модуль 315 квантования ISF/LSF может квантовать коэффициенты ISF или коэффициенты LSF посредством выбора одного из множества путей квантования при использовании весовой функции, определенной посредством определителя 313 весовой функции. Как результат квантования, могут получаться индекс квантования коэффициентов ISF или коэффициентов LSF и коэффициенты квантованных ISF (QISF) или квантованных LSF (QLSF) по отношению к концу кадра текущего кадра.

Второй преобразователь 317 коэффициентов может преобразовывать коэффициенты QISF или QLSF в квантованные коэффициенты LPC (QLPC).

Теперь будет описываться отношение между векторным квантованием коэффициентов LPC и весовой функцией.

Векторное квантование указывает процесс выбора индекса кодовой книги, имеющего наименьшую ошибку, посредством использования меры среднеквадратического отклонения, при принятии в рассмотрение, что все элементы в векторе имеют одну и ту же важность. Однако, так как важность является разной в каждом из коэффициентов LPC, если ошибки важных коэффициентов уменьшаются, воспринимаемое качество конечного синтезированного сигнала может увеличиваться. Таким образом, когда коэффициенты LSF квантуются, устройства декодирования могут увеличивать характеристику синтезированного сигнала посредством применения весовой функции, представляющей важность каждого из коэффициентов LSF по отношению к мере среднеквадратического отклонения, и выбора оптимального индекса кодовой книги.

Согласно одному примерному варианту осуществления, весовая функция по амплитуде может определяться на основе того, что каждый из коэффициентов ISF или LSF фактически влияет на огибающую спектра, посредством использования частотной информации и фактических спектральных амплитуд коэффициентов ISF или LSF. Согласно одному примерному варианту осуществления, дополнительная эффективность квантования может получаться посредством комбинирования весовой функции по амплитуде и весовой функции по частоте при принятии в рассмотрение характеристик восприятия и распределения формант частотной области. Согласно одному примерному варианту осуществления, так как используется фактическая амплитуда частотной области, информация огибающей всех частот может отражаться хорошо, и вес каждого из коэффициентов ISF или LSF может корректно выводиться.

Согласно одному примерному варианту осуществления, когда выполняется векторное квантование коэффициентов ISF или LSF, преобразованных из коэффициентов LPC, если важность каждого коэффициента является разной, может определяться весовая функция, показывающая то, какой элемент является относительно более важным в векторе. В дополнение, чтобы улучшать точность кодирования, может определяться весовая функция, способная обеспечивать больший вес части высокой энергии, посредством анализа спектра кадра, подлежащего кодированию. Высокая спектральная энергия показывает высокую корреляцию во временной области.

Описывается пример применения такой весовой функции к функции ошибки.

Во-первых, если изменение входного сигнала является высоким, когда квантование выполняется без использования межкадрового предсказания, функция ошибки для поиска индекса кодовой книги посредством коэффициентов QISF может представляться посредством Уравнения 1 ниже. В противном случае, если изменение входного сигнала является низким, когда квантование выполняется с использованием межкадрового предсказания, функция ошибки для поиска индекса кодовой книги посредством коэффициентов QISF может представляться посредством Уравнения 2. Индекс кодовой книги указывает значение для минимизации соответствующей функции ошибки.

Здесь, w(i) обозначает весовую функцию, z(i) и r(i) обозначают вводы модуля квантования, z(i) обозначает вектор, в котором среднее значение удалено из ISF(i) на фиг. 3, и r(i) обозначает вектор, в котором значение межкадрового предсказания удалено из z(i). Ewerr(k) может использоваться, чтобы осуществлять поиск в кодовой книге в случае, когда межкадровое предсказание не выполняется, и Ewerr(p) может использоваться, чтобы осуществлять поиск в кодовой книге в случае, когда межкадровое предсказание выполняется. В дополнение, c(i) обозначает кодовую книгу, и p обозначает порядок коэффициентов ISF, который обычно равняется 10 в NB и от 16 до 20 в WB.

Согласно одному примерному варианту осуществления, устройства кодирования могут определять оптимальную весовую функцию посредством комбинирования весовой функции по амплитуде при использовании спектральных амплитуд, соответствующих частотам к