專利名稱：編解碼端的固定碼本激勵(lì)的搜索方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編解碼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及編解碼過程中的固定碼本激勵(lì)搜索技術(shù)。

背景技術(shù)：
CELP(Code Excited Linear Prediction，碼本激勵(lì)線性預(yù)測(cè))語音編碼器是對(duì)每個(gè)以一定時(shí)間劃分聲音的幀進(jìn)行線性預(yù)測(cè)，用存儲(chǔ)過去的驅(qū)動(dòng)聲源的自適應(yīng)碼本和存儲(chǔ)多個(gè)噪聲矢量的固定碼本，對(duì)每幀線性預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)殘差(激勵(lì)信號(hào))進(jìn)行編碼。CELP以高質(zhì)量的合成語音以及優(yōu)良的抗噪聲和多次轉(zhuǎn)接性能，在低速率語音編碼上得到了廣泛的應(yīng)用。
在CELP語音編碼器中，如圖1所示，具體是采用一個(gè)自適應(yīng)碼本中的碼字(即自適應(yīng)碼本)逼近語音長時(shí)周期性(基音)結(jié)構(gòu)，采用一個(gè)固定的隨機(jī)碼本中的碼字(即固定碼本)逼近語音經(jīng)過短時(shí)、長時(shí)預(yù)測(cè)后的殘差信號(hào)；為此，在CELP編解碼過程中，需要進(jìn)行固定碼本的搜索，以便于確定用于逼近殘差信號(hào)的固定碼本中的碼矢量。目前，是采用加權(quán)輸入語音和加權(quán)重構(gòu)語音之間的均方差最小化準(zhǔn)則進(jìn)行固定碼本中的碼矢量的搜索。對(duì)應(yīng)的，在解碼端也需要獲得相應(yīng)的固定碼本，以進(jìn)行相應(yīng)的解碼操作。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中，搜索確定的固定碼本激勵(lì)為脈沖串，使得生成的噪聲矢量比較簡單，進(jìn)而導(dǎo)致相應(yīng)的編解碼過程的復(fù)雜程度增加，在提升音質(zhì)方面效果不佳。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種編解碼端的固定碼本激勵(lì)的搜索方法及裝置，從而降低相應(yīng)的基于固定碼本搜索的編解碼過程的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
一種編碼端的固定碼本激勵(lì)搜索方法，包括 獲得當(dāng)前輸入子幀固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)； 對(duì)所述目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理，根據(jù)處理結(jié)果確定搜索獲得的固定碼本激勵(lì)。
一種編碼端的固定碼本激勵(lì)搜索裝置，包括 目標(biāo)信號(hào)獲取單元，用于獲得當(dāng)前輸入子幀固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)； 第一固定碼本獲取單元，用于對(duì)所述目標(biāo)信號(hào)獲取單元獲取的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理，并根據(jù)處理結(jié)果確定搜索獲得的固定碼本激勵(lì)。
一種解碼端的固定碼本獲取方法，包括 接收編碼碼流，獲取編碼碼流中的固定碼本索引； 根據(jù)所述的固定碼本索引確定對(duì)應(yīng)的固定碼本激勵(lì)，且所述的固定碼本激勵(lì)為經(jīng)過格型矢量量化處理獲得的固定碼本激勵(lì)。
一種解碼端的固定碼本獲取裝置，包括 固定碼本索引獲取單元，用于從接收到的編碼碼流中解析獲取編碼碼流中的固定碼本索引； 第二固定碼本獲取單元，用于根據(jù)所述固定碼本索引獲取單元獲取的固定碼本索引確定對(duì)應(yīng)的固定碼本激勵(lì)，且所述的固定碼本激勵(lì)為經(jīng)過格型矢量量化處理獲得的固定碼本激勵(lì)。
由上述本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，由于其使用格型矢量量化的處理方式獲得固定碼本激勵(lì)，因而，可以有效減少對(duì)存儲(chǔ)空間的占用，降低基于固定碼本搜索的編解碼過程的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，并可以較好地提升語音信息的音質(zhì)效果。



圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的編碼原理示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的編碼原理示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的固定碼本搜索過程示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的Voronoi擴(kuò)展編碼原理框圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的解碼原理示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中的Voronoi擴(kuò)展解碼原理框圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明實(shí)施例提供的固定碼本激勵(lì)搜索方案主要采用格型矢量量化的處理方式進(jìn)行固定碼本激勵(lì)搜索，具體可以應(yīng)用于CELP編解碼處理過程中進(jìn)行相應(yīng)的固定碼本激勵(lì)搜索。
進(jìn)一步講，在編碼端相應(yīng)的固定碼本激勵(lì)搜索過程包括獲得當(dāng)前輸入子幀固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)；對(duì)獲得的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化，根據(jù)量化結(jié)果確定搜索獲得的固定碼本激勵(lì)。
相應(yīng)的，在進(jìn)行格型矢量量化處理過程中，具體可以為在當(dāng)前編碼比特?cái)?shù)小于預(yù)定值的情況下，在頻域?qū)Λ@得的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理，在當(dāng)前編碼比特?cái)?shù)不小于預(yù)定值的情況下，在時(shí)域?qū)λ瞿繕?biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理。
在上述格型矢量量化處理過程中，若需要在頻域?qū)Λ@得的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理，則可以在將所述目標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域后，再對(duì)轉(zhuǎn)換到頻域的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理，以獲得格型矢量量化處理結(jié)果。
本發(fā)明實(shí)施例中，具體可以通過對(duì)進(jìn)行格型矢量量化處理后的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行逆加權(quán)合成濾波處理獲得固定碼本激勵(lì)(即固定碼本激勵(lì)信號(hào))；并且，還可以根據(jù)獲得的固定碼本激勵(lì)及所述當(dāng)前輸入子幀固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)計(jì)算確定固定碼本增益。
與上述在編碼端采用的固定碼本激勵(lì)搜索方式對(duì)應(yīng)，相應(yīng)的在解碼端的固定碼本激勵(lì)獲取方式可以包括接收編碼碼流，獲取編碼碼流中的固定碼本索引；并根據(jù)所述的固定碼本索引確定對(duì)應(yīng)的固定碼本激勵(lì)，且所述的固定碼本激勵(lì)為經(jīng)過格型矢量量化處理獲得的固定碼本激勵(lì)。
在解碼端，在解碼獲得相應(yīng)的固定碼本索引后，具體可以根據(jù)該固定碼本索引獲得對(duì)應(yīng)的固定碼本，將所述固定碼本進(jìn)行逆加權(quán)合成濾波處理獲得固定碼本激勵(lì)。其中，在根據(jù)所述固定碼本索引獲得對(duì)應(yīng)的固定碼本的過程具體可以包括若根據(jù)碼流中的信息確定在編碼端的編碼比特?cái)?shù)小于預(yù)定值，則在根據(jù)固定碼本索引確定量化的頻域目標(biāo)信號(hào)后，將該量化的頻域目標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)換為量化的時(shí)域目標(biāo)信號(hào)作為所述固定碼本激勵(lì)；否則，將根據(jù)固定碼本索引確定量化的時(shí)域目標(biāo)信號(hào)作為所述固定碼本激勵(lì)。
可選地，若編碼端選擇在頻域?qū)δ繕?biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理(即根據(jù)碼流中的信息確定在編碼端的編碼比特?cái)?shù)小于預(yù)定值)，則在解碼端為了避免因量化比特?cái)?shù)不夠?qū)е鲁霈F(xiàn)高頻頻譜空洞的情況，還可以對(duì)進(jìn)行格型矢量量化處理后的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行噪聲填充處理。
在解碼端，還可以根據(jù)解碼獲得的增益碼本序號(hào)獲得相應(yīng)的固定碼本增益及自適應(yīng)碼本增益。
為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合具體的編碼及解碼過程，對(duì)相應(yīng)的固定碼本激勵(lì)搜索方式的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的說明。
(一)編碼過程 如圖2所示，相應(yīng)的編碼過程包括 步驟1，對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理； 為避免處理中產(chǎn)生溢出和不必要的低頻部分，具體可以將輸入樣點(diǎn)值除以2，并通過一個(gè)截止頻率為60Hz的高通濾波器；例如，可以通過一個(gè)二階極/零點(diǎn)濾波器Hhl(z)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的預(yù)處理，該濾波器的參數(shù)為 步驟2，對(duì)經(jīng)過預(yù)處理后的輸入信號(hào)進(jìn)行線性預(yù)測(cè)分析； 具體可以為計(jì)算輸入信號(hào)的一組16階的LPC系數(shù)

該組LPC系數(shù)將用于后續(xù)感知加權(quán)濾波器； 步驟3，根據(jù)獲得的LPC系數(shù)進(jìn)行目標(biāo)信號(hào)的計(jì)算； 具體要以將輸入信號(hào)通過感知加權(quán)濾波器W(z)(該感知加權(quán)濾波器W(z)利用LPC系數(shù)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理)并減掉感知加權(quán)合成濾波器W′(z)的零輸入響應(yīng)得到用于自適應(yīng)碼本搜索的目標(biāo)信號(hào)x(n)，n表示矢量的長度，在此可以表示多個(gè)時(shí)間點(diǎn)；其中，W(z)與W′(z)的系統(tǒng)函數(shù)分別為 其中，

為步驟2獲得的線性預(yù)測(cè)系數(shù)，γ1＝0.92為感知加權(quán)因子，β1＝0.68為常數(shù)。
步驟4，根據(jù)獲得的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)碼本的搜索，獲得相應(yīng)的自適應(yīng)激勵(lì)信號(hào)及自適應(yīng)碼本增益gp； 自適應(yīng)碼本搜索的準(zhǔn)則是使原始語音和重構(gòu)語音之間均方加權(quán)誤差最小化，即使R(k)最大，此時(shí)，相應(yīng)的R(k)為 其中，x(n)為目標(biāo)信號(hào)，yk(n)是在延時(shí)k的過去濾波激勵(lì)，N為子幀長度； 相應(yīng)的自適應(yīng)碼本增益gp的計(jì)算公式如下 其中，x(n)是目標(biāo)信號(hào)，y(n)是自適應(yīng)碼本矢量濾波信號(hào)(即y(n)＝v(n)*h(n))，v(n)為自適應(yīng)碼本激勵(lì)，h(n)為加權(quán)合成濾波器的的脈沖響應(yīng)，N為子幀長度。
步驟5，根據(jù)目標(biāo)信號(hào)及自適應(yīng)碼本增益gp進(jìn)行固定碼本激勵(lì)的搜索； 如圖3所示，相應(yīng)的固定碼本激勵(lì)的搜索過程具體包括以下過程 (1)根據(jù)自適應(yīng)碼本矢量濾波信號(hào)y(n)和自適應(yīng)碼本增益gp，計(jì)算當(dāng)前輸入子幀的固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)x′(n)，并將x′(n)存放于數(shù)組xn2[i]，i＝0～N-1； 相應(yīng)的目標(biāo)信號(hào)為x′(n)＝x(n)-gpy(n)，其中，x(n)為目標(biāo)信號(hào)，y(n)是自適應(yīng)碼書矢量濾波輸出結(jié)果，gp是自適應(yīng)碼本增益； (2)根據(jù)編碼比特率選擇固定碼本激勵(lì)搜索的編碼模式，即根據(jù)碼率的大小選擇編碼模式，編碼模式包括頻域的格型矢量量化處理和時(shí)域的格型矢量量化處理； 具體可以為當(dāng)編碼比特?cái)?shù)較少，可以為低于預(yù)定值時(shí)選擇模式0，模式0表示在頻域?qū)δ繕?biāo)信號(hào)x′(n)利用格型矢量量化進(jìn)行編碼；當(dāng)編碼比特?cái)?shù)較多(即高于預(yù)定值)時(shí)選擇模式1，模式1表示在時(shí)域?qū)δ繕?biāo)信號(hào)x′(n)利用格型矢量量化進(jìn)行編碼；其中，若選擇模式0，則執(zhí)行過程(3)，若選擇模式1，則執(zhí)行過程(7)； (3)將保存于數(shù)組xn2[i]中的目標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域； 具體可以對(duì)相應(yīng)的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行DCT-IV(離散余弦變換)轉(zhuǎn)換到頻域，并將轉(zhuǎn)換到頻域的信息存放于數(shù)組xn2_dct[i]； 具體地，相應(yīng)轉(zhuǎn)換到頻域的信息可以為 其中，k＝0～N-1，N＝64； (4)對(duì)信號(hào)xn2_dct[i]進(jìn)行相應(yīng)的自適應(yīng)低頻預(yù)整形處理，通過對(duì)0～1.6KHz低頻部分進(jìn)行預(yù)整形處理，以平滑頻譜去除共振峰影響從而更好的量化低頻頻譜，相應(yīng)的預(yù)整形處理后的結(jié)果存放于數(shù)組xn2_dct[i]，i＝0～N-1； 相應(yīng)的預(yù)整形處理的過程具體可以包括計(jì)算0～1.6KHz低頻部分每8維矢量分成一個(gè)波段，然后計(jì)算該波段的能量Em，m為位置索引，并令最大的能量為Emax，然后逐波段計(jì)算比率Rm＝(Emax/Em)1/4，如果Rm＞10，那么使Rm＝10(最大增益為20db)；如果Rm＞Rm-1，那么使Rm＝Rm-1，最后根據(jù)各波段計(jì)算得到的比率乘以各個(gè)需要調(diào)整能量的波段的能量，以實(shí)現(xiàn)預(yù)整形； (5)使用格型矢量量化(基于RE8格)對(duì)信號(hào)xn2_dct[i]進(jìn)行量化，得到噪音因子與量化信號(hào)，其中，噪音因子存放于變量fac_ns中，量化信號(hào)存放于數(shù)組y2_dct[i]中，i＝0～N-1； (6)對(duì)信號(hào)y2_dct[i]進(jìn)行去預(yù)整形處理，并將處理結(jié)果存放于數(shù)組sub2_y2[i]，i＝0～N-1； 該去預(yù)整形處理的過程可以為計(jì)算0～1.6KHz低頻部分每8維矢量分成一個(gè)波段，然后計(jì)算該波段的能量Em，m為位置索引，并令最大的能量為Emax，然后逐波段計(jì)算比率Rm＝(Emax/Em)1/2，如果Rm＞10，則使Rm＝10(最大增益為20db)；如果Rm＞Rm-1，那么使Rm＝Rm-1，最后根據(jù)各波段計(jì)算得到的比率除以各個(gè)需要能量調(diào)整的波段的能量，得到去預(yù)整形后的波段； (7)使用格型矢量量化對(duì)目標(biāo)信號(hào)xn2[i]進(jìn)行量化，并將量化索引寫入壓縮碼流，得到量化后的目標(biāo)信號(hào)，存放于數(shù)組sub2_y2[i]，i＝0～N-1，執(zhí)行過程(8)； (8)進(jìn)行固定碼本增益的計(jì)算； 由于量化對(duì)象為目標(biāo)信號(hào)，而分析合成法(即合成語音)需要用到激勵(lì)信號(hào)，因此將量化后的目標(biāo)信號(hào)sub2_y2[i]通過逆加權(quán)合成濾波器的處理得到固定碼本激勵(lì)信號(hào)c(n)(即搜索確定的固定碼本激勵(lì))，并將其存放于數(shù)組code[i]中，i＝0～N-1； 之后，再計(jì)算y′(n)＝c(n)*h(n)，其中，h(n)為加權(quán)合成濾波器的的脈沖響應(yīng)，該信號(hào)y′(n)將用于后續(xù)固定碼本增益計(jì)算； 最后，通過存放于數(shù)組xn2[i]中的目標(biāo)信號(hào)x′(n)和y′(n)計(jì)算固定碼本增益gc，相應(yīng)的固定碼本增益可以為 在上述處理過程中，xn2[i]＝x為要量化的N維源矢量，C表示從RE8格點(diǎn)陣A得到的基本碼本，且將mA定義為RE8格點(diǎn)陣A按整數(shù)因子m＞0縮放所得，則如4所示，相應(yīng)的格型矢量量化的實(shí)現(xiàn)過程可以包括 (1)確定在無窮RE8點(diǎn)陣A中輸入矢量x的最近鄰點(diǎn)y； (2)確定y是否在基本碼本C中(基本碼本C包括Q0，Q2，Q3，Q4四個(gè)碼本，且)若在，則直接利用基本碼本量化x，并將碼本號(hào)n設(shè)為0，若不在，則將y看作是局外點(diǎn)，采用Voronoi(一種圖結(jié)構(gòu))擴(kuò)展的方法進(jìn)行編碼，即執(zhí)行處理過程(3)； (3)在y作為局外點(diǎn)時(shí)，則將擴(kuò)展階數(shù)r設(shè)為1，且縮放因子m設(shè)為m＝2′＝2； (4)計(jì)算RE8格點(diǎn)陣A中矢量×的最近鄰點(diǎn)y的Voronoi索引k；Voronoi索引k取決于擴(kuò)展階數(shù)r和縮放因子m； 該Voronoi索引k具體可以為其中GA為A的生成矩陣，且modm(·)是逐個(gè)分量的模m運(yùn)算； (5)在給定m后，根據(jù)Voronoi索引k計(jì)算Voronoi碼矢量v； 計(jì)算Voronoi碼矢量v的具體方式可以為 首先，計(jì)算z＝k*G(RE8)，并在RE8中找到

的最近鄰點(diǎn)u；之后，便可以計(jì)算v＝z-m＊u； (6)計(jì)算差分矢量w＝y(tǒng)-v，該差分矢量w總屬于縮放的RE8格點(diǎn)陣mA；通過縮放差分矢量w來計(jì)算碼矢量c＝w/m； 由于w屬于縮放的RE8格點(diǎn)陣mA，故碼矢量c一定屬于RE8格點(diǎn)陣； (7)接著驗(yàn)證c是否在基本碼本C中，若不在基本碼本C中，則將擴(kuò)展階數(shù)r增加1，縮放因子m乘以2，且Voronoi擴(kuò)展到新一次迭代中，即重新執(zhí)行過程(4)；若c在基本碼本C中，則表示已經(jīng)找到了采用y量化源矢量x而不會(huì)出現(xiàn)溢出的擴(kuò)展階數(shù)r和縮放因子m＝2′。
在通過處理過程(7)找到采用量化矢量y量化源矢量x而不會(huì)出現(xiàn)溢出的擴(kuò)展階數(shù)r和縮放因子m＝2′之后，計(jì)算量化矢量y的基本碼矢量c的索引j，然后將j和k復(fù)合成索引i，且碼本號(hào)n設(shè)置為擴(kuò)展階數(shù)n＝r，量化過程結(jié)束。
相應(yīng)的經(jīng)過上述處理后，格型矢量量化的輸出包括碼本號(hào)n和碼矢量y的索引i；其中，如果使用了Voronoi擴(kuò)展，則n＞0，否則，n＝0；對(duì)于索引i，則若未使用了Voronoi擴(kuò)展，則基本碼本中碼矢量y的索引i等于基本碼矢量c的索引(此時(shí)，基本碼矢量c即為y)，若使用Voronoi擴(kuò)展，則將j和k的復(fù)合，其中j是基本碼本C中c的索引，且k是與矢量v對(duì)應(yīng)的Voronoi索引，復(fù)合獲得相應(yīng)的碼矢量y的索引i。
需要說明的是，上述步驟4和步驟5的執(zhí)行過程并無先后順序限制，即也可以首先執(zhí)行步驟5，之后，再執(zhí)行步驟4，或者，也可以并行執(zhí)行步驟4和步驟5。
步驟6，根據(jù)步驟4和步驟5的處理結(jié)果執(zhí)行增益聯(lián)合量化處理； 具體可以為首先，計(jì)算固定碼本增益gc和固定碼本預(yù)測(cè)增益g′c的相關(guān)因子γ為 γ＝gc/g′c，其中，N＝64為子幀長度，c(i)為固定碼本激勵(lì)，E＝30dB是固定碼本激勵(lì)的平均能量；之后，將自適應(yīng)碼本增益和相關(guān)因子γ組成2維矢量，并在編碼碼流中使用7bits記錄相應(yīng)的增益聯(lián)合量化結(jié)果。
步驟7，進(jìn)行激勵(lì)信號(hào)的計(jì)算； 由自適應(yīng)碼本激勵(lì)v(n)、固定碼本激勵(lì)c(n)、量化后的自適應(yīng)碼本增益

以及量化后的固定碼本增益

共同生成當(dāng)前子幀的激勵(lì)信號(hào)u(n) n＝0～N-1； 在完成激勵(lì)信號(hào)的計(jì)算后，還根據(jù)確定的激勵(lì)信號(hào)u(n)修改用于計(jì)算目標(biāo)信號(hào)的加權(quán)合成濾波器參數(shù)，以便計(jì)算下一子幀的目標(biāo)信號(hào)。
(二)解碼過程 參照?qǐng)D5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的相應(yīng)解碼過程具體可以包括 步驟1，LP濾波器參數(shù)解碼； 具體可以在收到序號(hào)L0、L1、L2和L3后，根據(jù)各序號(hào)索引(ISF索引)到的參數(shù)相應(yīng)的重構(gòu)LSP系數(shù)，并將每子幀的LSP系數(shù)轉(zhuǎn)換為LP濾波器系數(shù)

以子幀為單位重構(gòu)語音； 步驟2，進(jìn)行自適應(yīng)碼本矢量解碼； 具體可以根據(jù)收到的自適應(yīng)碼本索引尋找基因延時(shí)的整數(shù)和分?jǐn)?shù)部分，并通過內(nèi)插過去的激勵(lì)(即以前的激勵(lì))u(n)以得到自適應(yīng)碼本矢量v(n)； 步驟3，進(jìn)行固定碼本矢量解碼； 該固定碼本矢量解碼過程具體可以包括 (1)根據(jù)從收到的碼流中解析獲得的固定碼本索引得到固定碼本y′(n)；獲得固定碼本的過程通過相應(yīng)的格型矢量量化解碼過程實(shí)現(xiàn)，如圖5、6所示，在解碼端采用的格型矢量量化解碼的步驟可以包括 首先，從接收到的壓縮碼流中讀取碼本號(hào)n和索引i； 之后，根據(jù)n值進(jìn)行量化矢量的重建處理 如果n＝0，則表明編碼未使用Voronoi擴(kuò)展，在該情況下直接將索引i解碼以構(gòu)成基本碼本C中的碼矢量c，并將量化矢量重建為y＝c； 如果n＞0，則表明編碼使用了Voronoi擴(kuò)展，此時(shí)需要分別將擴(kuò)展階數(shù)和縮放因子設(shè)置為r＝n和m＝2′，并將索引j和k分離，進(jìn)而將索引j解碼為基本碼本C中的c，將k解碼為Voronoi擴(kuò)展碼本V(r)中的v，相應(yīng)的重建的量化矢量為y＝mc+v； 最后，根據(jù)重建的量化矢量便可以確定相應(yīng)的固定碼本y′(n)； 其中，確定相應(yīng)的固定碼本y′(n)的過程可以包括 當(dāng)編碼端采用模式0，即在頻域進(jìn)行的格型矢量量化，則此時(shí)獲得的是獲得的是量化的頻域目標(biāo)信號(hào)，對(duì)該頻域目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行噪聲填充處理，如可以利用正弦函數(shù)隨機(jī)生成一組正弦信號(hào)，并用噪音因子fac_ns調(diào)整該組正弦信號(hào)的幅度得到待填充信號(hào)，再利用該信號(hào)填充數(shù)組y2_dct[i]中未量化的頻段，以避免因量化比特?cái)?shù)不夠而導(dǎo)致出現(xiàn)高頻頻譜空洞；之后，再對(duì)完成噪聲填充處理后的信號(hào)進(jìn)行IDCT變換處理，得到量化的時(shí)域目標(biāo)信號(hào)，即固定碼本y′(n)； 當(dāng)編碼端采用模式1，即在時(shí)域進(jìn)行相應(yīng)的格型矢量量化處理，則此時(shí)獲得的直接即為相應(yīng)的量化的時(shí)域目標(biāo)信號(hào)，即固定碼本y′(n)； (2)將得到的固定碼本y′(n)通過逆加權(quán)合成濾波器H′(z)處理得到固定碼本激勵(lì)信號(hào)c(n)c(n)＝y(tǒng)′(n)*H′(z)，符號(hào)*表示卷積； 其中，若預(yù)定義的加權(quán)合成濾波器H(z)為則對(duì)應(yīng)的逆加權(quán)合成濾波器H′(z)為 步驟4，根據(jù)增益索引進(jìn)行增益解碼，具體為進(jìn)行相應(yīng)的自適應(yīng)碼本和固定碼本的增益解碼； 根據(jù)收到的增益碼本序號(hào)確定自適應(yīng)碼本增益

和固定碼本增益相關(guān)因子

進(jìn)而確定當(dāng)前子幀n的固定碼本預(yù)測(cè)能量，相應(yīng)的計(jì)算公式如下 其中，[b1，b2，b3，b4]＝
是MA預(yù)測(cè)器的系數(shù)，

為子幀k的預(yù)測(cè)誤差的量化值； 令固定碼本激勵(lì)的平均能量貢獻(xiàn)為則固定碼本預(yù)測(cè)增益g′c的計(jì)算公式為 固定碼本增益gc的計(jì)算公式為 需要說明的是，上述步驟2、3、4的執(zhí)行順序并無限制，即步驟2、3、4可以以任意順序執(zhí)行或并行執(zhí)行。
步驟5，根據(jù)步驟2、3、4的處理結(jié)果進(jìn)行合成激勵(lì)信號(hào)的操作，即重構(gòu)合成濾波器的激勵(lì)信號(hào)； 具體可以由自適應(yīng)碼本激勵(lì)v(n)、固定碼本激勵(lì)c(n)、量化后的自適應(yīng)碼本增益

以及量化后的固定碼本增益

共同生成當(dāng)前子幀的激勵(lì)信號(hào)u(n) n＝0～N-1； 步驟6，進(jìn)行噪音增強(qiáng)處理； 具體可以通過非線性增益平滑技術(shù)對(duì)固定碼本增益

進(jìn)行處理，即通過平滑固定碼本增益來減少激勵(lì)信號(hào)的能量波動(dòng)，從而改進(jìn)固定背景噪聲下的編碼性能； 在該步驟中，相應(yīng)的的固定碼本增益的更新公式為其中，等式左邊的

為更新后的值，等式右邊的

為更新前的值，θ為基于相鄰的LP濾波器距離測(cè)度得的穩(wěn)定因子，g0為根據(jù)當(dāng)前幀固定碼本增益

與前一幀的固定碼本增益g-1比較得出的初始化修改增益； 步驟7，進(jìn)行基音增強(qiáng)處理； 基音增強(qiáng)處理將固定碼本激勵(lì)通過低通濾波器進(jìn)行處理，該低通濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)為 Finno(z)＝-Cpez+1-Cpez-1，其中Cpe＝0.125(1-rv)，rv＝(Ev-Ec)/(Ev+Ec)，Ev是自適應(yīng)碼本矢量的能量，Ec是固定碼本矢量的能量； 相應(yīng)的通過短時(shí)合成濾波器后的固定碼本矢量為 c′(n)＝c(n)-cpe(c(n+10+c(n-1))； 且由于則基音增強(qiáng)后的更新激勵(lì)為 步驟8，對(duì)基音增強(qiáng)處理后的激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行后處理，以便進(jìn)行語音合成； 該后處理用于對(duì)低碼率(如8k以下)下的合成激勵(lì)u(n)進(jìn)行處理，以強(qiáng)調(diào)自適應(yīng)碼本貢獻(xiàn)，具體可以為 其中，

為量化后的自適應(yīng)碼本增益，β為調(diào)整因子； 在后處理過程中，還通過自適應(yīng)增益控制(AGC)補(bǔ)償未強(qiáng)調(diào)激勵(lì)u(n)和強(qiáng)調(diào)激勵(lì)

之間的增益差異，相應(yīng)的增益縮放因子η可為 則縮放后的強(qiáng)調(diào)激勵(lì)信號(hào)

為 這樣，每64樣點(diǎn)的子幀重構(gòu)語音為 可見，通過上述本發(fā)明實(shí)施例可以在編解碼端提供了相應(yīng)的復(fù)雜程度低且性能良好的固定碼本激勵(lì)搜索實(shí)現(xiàn)方案。
在編解碼端的進(jìn)行固定碼本激勵(lì)搜索過程中，若對(duì)低碼率的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行量化，則需要進(jìn)行相應(yīng)的由時(shí)頻變換處理，相應(yīng)的時(shí)頻變換處理可以但不限于采用以下處理方式實(shí)現(xiàn) 在時(shí)頻變換中，選取DCT-IV(DCT-IV與IDCT-IV變換核相同)，在實(shí)現(xiàn)中為了降低運(yùn)算復(fù)雜度，可以采用如下快速算法 相應(yīng)的N/2點(diǎn)DCT-IV定義如下 相應(yīng)的N/2點(diǎn)IDCT-II定義如下 對(duì)所述N/2點(diǎn)DCT-IV的輸出乘以常數(shù)矢量 則 令k＝k′-1，并定義X[-1]＝0，發(fā)現(xiàn)則有N/2點(diǎn)DCT-IV可以轉(zhuǎn)換為 由上式可以看出通過上式可以將N/2點(diǎn)DCT-IV計(jì)算轉(zhuǎn)換為N/2點(diǎn)IDCT-II，令M＝N/2，則IDCT-II可以寫為 令 則有 其中，g[i]為M/2點(diǎn)IDCT-II，而h′[i]為M/2點(diǎn)IDCT-IV。
由上述推導(dǎo)可以知M點(diǎn)IDCT-IV可以轉(zhuǎn)換為M點(diǎn)的IDCT-II變換，M點(diǎn)IDCT-II可以轉(zhuǎn)換為M/2點(diǎn)的IDCT-II變換和M/2點(diǎn)的IDCT-IV變換。
因此，可以采用遞歸調(diào)用的方式逐次降低變換點(diǎn)數(shù)，進(jìn)而有效降低DCT變換的運(yùn)算復(fù)雜度。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種編碼端的固定碼本激勵(lì)搜索裝置，其具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖7所示，該裝置可以包括 目標(biāo)信號(hào)獲取單元，用于獲得當(dāng)前輸入子幀固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)； 第一固定碼本獲取單元，用于對(duì)所述目標(biāo)信號(hào)獲取單元獲取的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理，并根據(jù)處理結(jié)果確定搜索獲得的固定碼本激勵(lì)；具體地，該第一固定碼本獲取單元還可以對(duì)進(jìn)行格型矢量量化處理后的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行逆加權(quán)合成濾波處理，以獲得所述固定碼本激勵(lì)； 可選地，該第一固定碼本獲取單元具體可以包括 判斷單元，用于判斷當(dāng)前編碼比特?cái)?shù)與預(yù)定值之間的關(guān)系； 格型矢量量化處理單元，用于在所述判斷單元確定當(dāng)前編碼比特?cái)?shù)小于預(yù)定值時(shí)，在頻域?qū)λ瞿繕?biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理，否則，在時(shí)域?qū)λ瞿繕?biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理；其中，該格型矢量量化處理單元中還可以包括時(shí)頻域轉(zhuǎn)換單元，用于將所述目標(biāo)信號(hào)通過時(shí)頻變換處理轉(zhuǎn)換到頻域后，再進(jìn)行格型矢量量化處理； 第一固定碼本確定單元，用于根據(jù)所述格型矢量量化處理單元的處理結(jié)果確定所述固定碼本激勵(lì)。
在該裝置中，還可以包括固定碼本增益計(jì)算單元，用于對(duì)所述第一固定碼本獲取單元獲得的固定碼本激勵(lì)及所述當(dāng)前輸入子幀固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)計(jì)算確定固定碼本增益。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種解碼端的固定碼本激勵(lì)獲取裝置，其具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖7所示，其具體可以包括 固定碼本索引獲取單元，用于從接收到的編碼碼流中解析獲取編碼碼流中的固定碼本索引； 第二固定碼本獲取單元，用于根據(jù)所述固定碼本索引獲取單元獲取的固定碼本索引確定對(duì)應(yīng)的固定碼本激勵(lì)，且所述的固定碼本激勵(lì)為經(jīng)過格型矢量量化處理獲得的固定碼本激勵(lì)； 其中，相應(yīng)的第二固定碼本獲取單元具體可以包括 固定碼本獲取單元，用于根據(jù)所述固定碼本索引獲取單元獲取的固定碼本索引獲得對(duì)應(yīng)的固定碼本； 該固定碼本信號(hào)獲取單元具體可以包括以下兩單元 第二判斷單元，用于根據(jù)碼流中的信息確定在編碼端的編碼比特?cái)?shù)是否小于預(yù)定值； 第二固定碼本確定單元，用于在所述第二判斷單元確定在編碼端的編碼比特?cái)?shù)小于預(yù)定值時(shí)，在根據(jù)固定碼本索引確定量化的頻域目標(biāo)信號(hào)后，將該量化的頻域目標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)換為量化的時(shí)域目標(biāo)信號(hào)作為所述固定碼本激勵(lì)；否則，將根據(jù)固定碼本索引確定量化的時(shí)域目標(biāo)信號(hào)作為所述固定碼本激勵(lì)；可選地，在該第二固定碼本確定單元中還可以包括噪聲填充單元，用于對(duì)所述格型矢量量化處理單元進(jìn)行格型矢量量化處理后的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行噪聲填充處理。
逆加權(quán)合成濾波處理單元，用于將所述固定碼本獲取單元獲取的固定碼本進(jìn)行逆加權(quán)合成濾波處理，獲得固定碼本激勵(lì)信號(hào)。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例可以對(duì)不同的編碼速率選擇在時(shí)域或者頻域量化目標(biāo)信號(hào)，再將量化的目標(biāo)信號(hào)逆濾波求取固定碼本激勵(lì)。由于格型矢量量化不需要存儲(chǔ)碼本，故相比傳統(tǒng)的固定碼本激勵(lì)存儲(chǔ)法能大幅度的減少存儲(chǔ)開銷。同時(shí)利用殘差信號(hào)頻譜平滑的特性，在頻域?qū)δ繕?biāo)信號(hào)進(jìn)行量化并填充一定量的舒適噪聲，能夠生成接近實(shí)際聲音的固定碼本激勵(lì)矢量，實(shí)現(xiàn)了編碼后的感知音質(zhì)的提高。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種編碼端的固定碼本激勵(lì)搜索方法，其特征在于，包括
獲得當(dāng)前輸入子幀固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)；
對(duì)所述目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化，根據(jù)量化結(jié)果確定搜索獲得的固定碼本激勵(lì)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)行格型矢量量化處理具體包括
若當(dāng)前編碼比特?cái)?shù)小于預(yù)定值，則在頻域?qū)λ瞿繕?biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理，否則，在時(shí)域?qū)λ瞿繕?biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述在頻域?qū)λ瞿繕?biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理的過程具體包括將所述目標(biāo)信號(hào)通過時(shí)頻變換處理轉(zhuǎn)換到頻域后，進(jìn)行格型矢量量化處理。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述時(shí)頻轉(zhuǎn)換處理包括離散余弦變換處理或快速傅里葉變換處理。
5、根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)處理結(jié)果確定搜索獲得的固定碼本激勵(lì)的過程具體包括
對(duì)進(jìn)行格型矢量量化處理后的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行逆加權(quán)合成濾波處理，以獲得固定碼本激勵(lì)。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法還包括
對(duì)獲得的固定碼本激勵(lì)進(jìn)行加權(quán)合成濾波處理，并根據(jù)加權(quán)合成濾波處理結(jié)果及所述當(dāng)前輸入子幀固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)確定固定碼本增益。
7、一種編碼端的固定碼本激勵(lì)搜索裝置，其特征在于，包括
目標(biāo)信號(hào)獲取單元，用于獲得當(dāng)前輸入子幀固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)；
第一固定碼本獲取單元，用于對(duì)所述目標(biāo)信號(hào)獲取單元獲取的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理，并根據(jù)處理結(jié)果確定搜索獲得的固定碼本激勵(lì)。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一固定碼本獲取單元具體包括
第一判斷單元，用于判斷當(dāng)前編碼比特?cái)?shù)與預(yù)定值之間的關(guān)系；
格型矢量量化處理單元，用于在所述第一判斷單元確定當(dāng)前編碼比特?cái)?shù)小于預(yù)定值時(shí)，在頻域?qū)λ瞿繕?biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理，否則，在時(shí)域?qū)λ瞿繕?biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理；
第一固定碼本確定單元，用于根據(jù)所述格型矢量量化處理單元的處理結(jié)果確定所述固定碼本激勵(lì)。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述格型矢量量化處理單元中還包括時(shí)頻域轉(zhuǎn)換單元，用于將所述目標(biāo)信號(hào)通過時(shí)頻變換處理轉(zhuǎn)換到頻域后，再進(jìn)行格型矢量量化處理。
10、根據(jù)權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一固定碼本獲取單元還用于對(duì)進(jìn)行格型矢量量化處理后的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行逆加權(quán)合成濾波處理，以獲得所述固定碼本激勵(lì)。
11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括
固定碼本增益計(jì)算單元，用于對(duì)所述第一固定碼本獲取單元獲得的固定碼本激勵(lì)進(jìn)行加權(quán)合成濾波處理，并根據(jù)加權(quán)合成濾波處理結(jié)果及所述當(dāng)前輸入子幀固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)計(jì)算確定固定碼本增益。
12、一種解碼端的固定碼本獲取方法，其特征在于，包括
接收編碼碼流，獲取編碼碼流中的固定碼本索引；
根據(jù)所述的固定碼本索引確定對(duì)應(yīng)的固定碼本激勵(lì)，所述的固定碼本激勵(lì)為經(jīng)過格型矢量量化處理獲得的固定碼本激勵(lì)。
13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述固定碼本索引確定對(duì)應(yīng)的固定碼本激勵(lì)的過程包括
根據(jù)所述固定碼本索引獲得對(duì)應(yīng)的固定碼本，將所述固定碼本信號(hào)進(jìn)行逆加權(quán)合成濾波處理獲得固定碼本激勵(lì)。
14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述固定碼本索引獲得對(duì)應(yīng)的固定碼本的過程包括
若根據(jù)碼流中的信息確定在編碼端的編碼比特?cái)?shù)小于預(yù)定值，則在根據(jù)固定碼本索引確定量化的頻域目標(biāo)信號(hào)后，將該量化的頻域目標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)換為量化的時(shí)域目標(biāo)信號(hào)作為所述固定碼本激勵(lì)；否則，將根據(jù)固定碼本索引確定量化的時(shí)域目標(biāo)信號(hào)作為所述固定碼本激勵(lì)。
15、根據(jù)權(quán)利14所述的方法，其特征在于，若編碼比特?cái)?shù)小于預(yù)定值，還包括對(duì)所述量化的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行噪聲填充處理。
16、一種解碼端的固定碼本獲取裝置，其特征在于，包括
固定碼本索引獲取單元，用于從接收到的編碼碼流中解析獲取編碼碼流中的固定碼本索引；
第二固定碼本獲取單元，用于根據(jù)所述固定碼本索引獲取單元獲取的固定碼本索引確定對(duì)應(yīng)的固定碼本激勵(lì)，且所述的固定碼本激勵(lì)為經(jīng)過格型矢量量化處理獲得的固定碼本激勵(lì)。
17、根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述第二固定碼本獲取單元具體包括
固定碼本獲取單元，用于根據(jù)所述固定碼本索引獲取單元獲取的固定碼本索引獲得對(duì)應(yīng)的固定碼本；
逆加權(quán)合成濾波處理單元，用于將所述固定碼本獲取單元獲取的固定碼本進(jìn)行逆加權(quán)合成濾波處理，獲得固定碼本激勵(lì)。
18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述固定碼本獲取單元具體包括
第二判斷單元，用于根據(jù)碼流中的信息確定在編碼端的編碼比特?cái)?shù)是否小于預(yù)定值；
第二固定碼本確定單元，用于在所述第二判斷單元確定在編碼端的編碼比特?cái)?shù)小于預(yù)定值時(shí)，在根據(jù)固定碼本索引確定量化的頻域目標(biāo)信號(hào)后，將該量化的頻域目標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)換為量化的時(shí)域目標(biāo)信號(hào)作為所述固定碼本激勵(lì)；否則，將根據(jù)固定碼本索引確定量化的時(shí)域目標(biāo)信號(hào)作為所述固定碼本激勵(lì)。
19、根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述第二固定碼本確定還包括噪聲填充單元，用于對(duì)所述格型矢量量化處理單元進(jìn)行格型矢量量化處理后的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行噪聲填充處理。
全文摘要
一種編解碼端的固定碼本激勵(lì)的搜索方法及裝置，其包括在編碼端，獲得當(dāng)前輸入子幀固定碼本激勵(lì)搜索的目標(biāo)信號(hào)；對(duì)所述目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行格型矢量量化處理，根據(jù)處理結(jié)果確定搜索獲得的固定碼本激勵(lì)。在解碼端，接收編碼碼流，獲取編碼碼流中的固定碼本索引；并根據(jù)所述的固定碼本激勵(lì)索引確定對(duì)應(yīng)的固定碼本激勵(lì)，且所述的固定碼本激勵(lì)為經(jīng)過格型矢量量化處理獲得的固定碼本激勵(lì)。本發(fā)明實(shí)施例中，由于其使用格型矢量量化的處理方式獲得固定碼本激勵(lì)，因而，可以有效減少對(duì)存儲(chǔ)空間的占用，降低基于固定碼本激勵(lì)搜索的編解碼過程的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，并可以較好地提升語音信息的音質(zhì)效果。
文檔編號(hào)G10L19/00GK101572092SQ20081010561
公開日2009年11月4日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者胡瑞敏, 勇 張, 成 周, 戈 高, 張德軍 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司