專(zhuān)利名稱(chēng)：編碼裝置以及編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編碼裝置以及編碼方法。
背景技術(shù)：
作為能夠以低比特率和高音質(zhì)壓縮語(yǔ)音以及音樂(lè)等的編碼方式，提出了以分層結(jié)構(gòu)組合了適合語(yǔ)音信號(hào)的CELP (Code Excited Linear Prediction,碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè))編碼方式與適合音樂(lè)信號(hào)的轉(zhuǎn)換編碼方式的編碼方式(例如，參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。此外，以下有時(shí)也將語(yǔ)音信號(hào)和音樂(lè)信號(hào)總稱(chēng)為音頻信號(hào)。在該編碼方式中，編碼裝置首先以CELP編碼方式對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，生成CELP編碼數(shù)據(jù)。接著，編碼裝置對(duì)將輸入信號(hào)與CELP解碼信號(hào)(CELP編碼數(shù)據(jù)的解碼結(jié)果)的殘差信號(hào)(以下稱(chēng)為CELP殘差信號(hào))轉(zhuǎn)換到頻域得到的殘差譜進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼，由此實(shí)現(xiàn)高音質(zhì)。作為轉(zhuǎn)換編碼方式，提出在殘差譜的能量大的頻率處設(shè)立脈沖，并對(duì)該脈沖的信息進(jìn)行編碼的方式(參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。但是，雖然CELP編碼方式適合語(yǔ)音信號(hào)的編碼，但對(duì)于音樂(lè)信號(hào)，由于編碼模型不同所以音質(zhì)變差。因此，在以上述編碼方式對(duì)音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行編碼的情況下，CELP殘差信號(hào)的分量較大，因而存在即使通過(guò)轉(zhuǎn)換編碼對(duì)CELP殘差信號(hào)(殘差譜)進(jìn)行編碼，音質(zhì)也難以提高的問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題，提出了對(duì)使用抑制了 CELP解碼信號(hào)的頻率分量(以下稱(chēng)為CELP分量)的振幅的結(jié)果所計(jì)算出的殘差譜進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼，由此實(shí)現(xiàn)高音質(zhì)的編碼方式(CELP分量抑制方法)(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I以及非專(zhuān)利文獻(xiàn)I (6. 11. 6. 2節(jié)))。在非專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)的CELP分量抑制方法中，在輸入信號(hào)的采樣頻率為16kHz的情況下，僅在O. 8kHz 5. 5kHz的中頻帶進(jìn)行CELP分量的振幅的抑制(以下稱(chēng)為CELP抑制)。不過(guò)，在非專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，編碼裝置并不直接對(duì)CELP殘差信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼，而是在此之前通過(guò)其他轉(zhuǎn)換編碼方式(例如參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)I (6. 11. 6.1節(jié)))使CELP分量的殘差信號(hào)縮小。因此，編碼裝置即使在中頻帶中，對(duì)于通過(guò)上述其他轉(zhuǎn)換編碼方式進(jìn)行了編碼的頻率分量也不進(jìn)行CELP抑制。另外，中頻帶內(nèi)的不進(jìn)行CELP抑制的頻率以外的其他頻率中，表示CELP抑制的程度(強(qiáng)度)的CELP抑制系數(shù)是均一的。CELP抑制系數(shù)按照不同的CELP抑制強(qiáng)度存儲(chǔ)在碼本(以下稱(chēng)為CELP抑制系數(shù)碼本)中。CELP抑制系數(shù)碼本中還存儲(chǔ)有意味著完全不抑制CELP分量的系數(shù)(=1.0)。編碼裝置在進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼之前，將CELP分量(CELP解碼信號(hào))與CELP抑制系數(shù)碼本中存儲(chǔ)的CELP抑制系數(shù)相乘，由此進(jìn)行CELP抑制，然后求輸入信號(hào)與CELP解碼信號(hào)(CELP抑制后的CELP解碼信號(hào))的殘差譜，對(duì)殘差譜進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼。對(duì)于全部CELP抑制系數(shù)進(jìn)行該轉(zhuǎn)換編碼。接著，編碼裝置計(jì)算相加轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)的解碼信號(hào)和抑制了 CELP分量的CELP解碼信號(hào)所得的信號(hào)與輸入信號(hào)之間的殘差信號(hào)，確定使殘差信號(hào)的能量(以下稱(chēng)為編碼失真)為最小的CELP抑制系數(shù)，對(duì)搜索到的CELP抑制系數(shù)(編碼失真達(dá)到最小的CELP抑制系數(shù))進(jìn)行編碼。由此，在編碼裝置中，能夠進(jìn)行作為頻帶整體使編碼失真為最小的轉(zhuǎn)換編碼。以下，將對(duì)每個(gè)CELP抑制系數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼，確定使編碼失真(殘差信號(hào)的能量)為最小的CELP抑制系數(shù)的一系列處理稱(chēng)為“主選擇”。另一方面，解碼裝置使用從編碼裝置發(fā)送的CELP抑制系數(shù)，抑制CELP解碼信號(hào)的CELP分量，并對(duì)抑制了 CELP分量的CELP解碼信號(hào)加上轉(zhuǎn)換編碼的解碼信號(hào)。由此，在解碼裝置中，能夠得到抑制了在進(jìn)行以分層結(jié)構(gòu)組合了 CELP編碼與轉(zhuǎn)換編碼的編碼時(shí)的CELP編碼所造成的音質(zhì)劣化的解碼信號(hào)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)[專(zhuān)利文獻(xiàn)I]美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2009/0112607號(hào)說(shuō)明書(shū)非專(zhuān)利文獻(xiàn)[非專(zhuān)利文獻(xiàn) I] Recommendation ITU-T G. 718，2008 年 6 月

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題但是，在根據(jù)上述CELP分量抑制方法，通過(guò)對(duì)CELP抑制系數(shù)碼本中存儲(chǔ)的每個(gè)CELP抑制系數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼而進(jìn)行編碼失真的評(píng)價(jià)(以下有時(shí)稱(chēng)為失真評(píng)價(jià))的情況下，需要對(duì)CELP抑制系數(shù)的全部候選，即CELP抑制系數(shù)碼本中存儲(chǔ)的全部CELP抑制系數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼，因此存在編碼裝置中的處理量非常大的問(wèn)題。本發(fā)明的目的在于提供通過(guò)從對(duì)每個(gè)CELP抑制系數(shù)生成的、對(duì)轉(zhuǎn)換編碼處理的輸入信號(hào)(以下稱(chēng)為目標(biāo)信號(hào))之中選擇一部分(以下稱(chēng)為“預(yù)備選擇”)，限定主選擇中進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼的對(duì)象，能夠抑制編碼的質(zhì)量劣化，并削減編碼裝置中的處理量的編碼裝置以及編碼方法。解決問(wèn)題的方案本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的編碼裝置包括第I編碼單元，輸出對(duì)通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)的第I編碼得到的第I代碼進(jìn)行解碼生成的第I解碼信號(hào)的頻譜；抑制單元，使用從多個(gè)抑制系數(shù)中指示的抑制系數(shù)，抑制所述第I解碼信號(hào)的頻譜的振幅，從而生成抑制頻譜；殘差譜計(jì)算單元，使用所述輸入信號(hào)的頻譜和所述抑制頻譜，計(jì)算殘差譜；預(yù)備選擇單元，使用所述輸入信號(hào)的頻譜和所述殘差譜，預(yù)備選擇規(guī)定的數(shù)量的抑制系數(shù)，對(duì)所述抑制單元指示所述預(yù)備選擇的抑制系數(shù)；以及第2編碼單元，使用將抑制頻譜輸入到所述殘差譜計(jì)算單元計(jì)算出的殘差譜，進(jìn)行第2編碼，并使用對(duì)通過(guò)所述第2編碼得到的第2代碼進(jìn)行解碼而生成的第2解碼信號(hào)的頻譜、所述抑制頻譜、以及所述輸入信號(hào)的頻譜，從所述指示的抑制系數(shù)中確定一個(gè)抑制系數(shù)，所述抑制頻譜是由所述抑制單元使用所述指示的抑制系數(shù)生成的。本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的編碼方法包括第I編碼步驟，輸出對(duì)通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)的第I編碼得到的第I代碼進(jìn)行解碼生成的第I解碼信號(hào)的頻譜；抑制步驟，使用從多個(gè)抑制系數(shù)中指示的抑制系數(shù)，抑制所述第I解碼信號(hào)的頻譜的振幅，從而生成抑制頻譜；殘差譜計(jì)算步驟，使用所述輸入信號(hào)的頻譜和所述抑制頻譜，計(jì)算殘差譜；預(yù)備選擇步驟，使用所述輸入信號(hào)的頻譜和所述殘差譜，預(yù)備選擇所述抑制步驟中使用的規(guī)定的數(shù)量的抑制系數(shù)，將所述預(yù)備選擇的抑制系數(shù)設(shè)定為所述指示的抑制系數(shù)；以及第2編碼步驟，使用在所述殘差譜計(jì)算步驟中使用抑制頻譜計(jì)算出的殘差譜進(jìn)行第2編碼，并使用對(duì)通過(guò)所述第2編碼得到的第2代碼進(jìn)行解碼生成的第2解碼信號(hào)的頻譜、所述抑制頻譜、以及所述輸入信號(hào)的頻譜，從所述指示的抑制系數(shù)中確定一個(gè)抑制系數(shù)，所述抑制頻譜是在所述抑制步驟中使用所述指示的抑制系數(shù)生成的。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，在以分層結(jié)構(gòu)組合了適合語(yǔ)音信號(hào)的編碼與適合音樂(lè)信號(hào)的編碼的編碼方式中，與對(duì)全部CELP抑制系數(shù)候選逐次進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼的方法相比，能夠抑制編碼的質(zhì)量劣化，并削減編碼裝置中的處理量。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式I的編碼裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式I的解碼裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的編碼裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明100、300 編碼裝置200解碼裝置101、103、204MDCT 單元102CELP 編碼單元104、205CELP分量抑制單元105CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元106、302脈沖位置估計(jì)單元107、303估計(jì)脈沖衰減單元108估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元109主選擇候選限定單元110轉(zhuǎn)換編碼單元111,206加法運(yùn)算單元112失真評(píng)價(jià)單元Il3復(fù)用單元201分離單元202轉(zhuǎn)換編碼解碼單元203CELP 解碼單元207IMDCT 單元301目標(biāo)信號(hào)特征提取單元
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的各實(shí)施方式。此外，作為本發(fā)明的編碼裝置及解碼裝置，以音頻編碼裝置及音頻解碼裝置為例進(jìn)行說(shuō)明。此外，如上所述，將語(yǔ)音信號(hào)和音樂(lè)信號(hào)總稱(chēng)為音頻信號(hào)。即，假定音頻信號(hào)表示實(shí)際上僅存在語(yǔ)音信號(hào)、實(shí)際上僅存在音樂(lè)信號(hào)、語(yǔ)音信號(hào)及音樂(lè)信號(hào)混合存在的信號(hào)中的任一種信號(hào)。另外，本發(fā)明的編碼裝置以及解碼裝置具有進(jìn)行編碼的至少兩個(gè)層。在以下的說(shuō)明中，作為適合語(yǔ)音信號(hào)的編碼，使用CELP編碼作為代表，作為適合音樂(lè)信號(hào)的編碼，使用轉(zhuǎn)換編碼作為代表，編碼裝置以及解碼裝置使用以分層結(jié)構(gòu)組合了 CELP編碼與轉(zhuǎn)換編碼的編碼方式。(實(shí)施方式I)圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式I的編碼裝置100的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。編碼裝置100使用以分層結(jié)構(gòu)組合了 CELP編碼與轉(zhuǎn)換編碼的編碼方式，對(duì)語(yǔ)音以及音樂(lè)等的輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，并輸出編碼數(shù)據(jù)。如圖1所示，編碼裝置100具備MDCT(Modified DiscreteCosine Transform :改進(jìn)離散余弦變換)單元10UCELP編碼單元102、MDCT單元103、CELP分量抑制單元104、CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105、脈沖位置估計(jì)單元106、估計(jì)脈沖衰減單元107、估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108、主選擇候選限定單元109、轉(zhuǎn)換編碼單元110、加法運(yùn)算單元111、失真評(píng)價(jià)單元112、以及復(fù)用單元113。各單元進(jìn)行以下動(dòng)作。在圖1所示的編碼裝置100中，MDCT單元101對(duì)于輸入信號(hào)進(jìn)行MDCT處理，生成輸入信號(hào)頻譜。接著，MDCT單元101將生成的輸入信號(hào)頻譜輸出到CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105、失真評(píng)價(jià)單元112、以及估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108。CELP編碼單元102對(duì)輸入信號(hào)通過(guò)CELP編碼方式進(jìn)行編碼，生成CELP編碼數(shù)據(jù)。另外，CELP編碼單元102對(duì)生成的CELP編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼(本機(jī)解碼)，生成CELP解碼信號(hào)。接著，CELP編碼單元102將CELP編碼數(shù)據(jù)輸出到復(fù)用單元113，將CELP解碼信號(hào)輸出到MDCT單元103。 MDCT單元103對(duì)于從CELP編碼單元102輸入的CELP解碼信號(hào)進(jìn)行MDCT處理，生成CELP解碼信號(hào)頻譜。接著，MDCT單元103將生成的CELP解碼信號(hào)頻譜輸出到CELP分量抑制單元104。這樣，例如，CELP編碼單元102以及MDCT單元103作為第I編碼單元而動(dòng)作，輸出對(duì)通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)的第I編碼得到的第I代碼進(jìn)行解碼而生成的第I解碼信號(hào)的頻譜。CELP分量抑制單元104具備存儲(chǔ)有表示CELP抑制的程度(強(qiáng)度)的CELP抑制系數(shù)的CELP抑制系數(shù)碼本。例如，CELP抑制系數(shù)碼本中，存儲(chǔ)有從意味著不進(jìn)行抑制的1. O直到使CELP分量的振幅變?yōu)橐话氲腛. 5的四種CELP抑制系數(shù)。S卩，CELP抑制的程度(強(qiáng)度)越大，CELP抑制系數(shù)的值越小。另外，這里的CELP抑制系數(shù)碼本中，按照CELP抑制的程度(強(qiáng)度)的升序或降序存儲(chǔ)CELP抑制系數(shù)。另外，對(duì)各CELP抑制系數(shù)，關(guān)于CELP抑制的程度(強(qiáng)度)以升序或降序附加有索引(CELP抑制系數(shù)索引)。首先，CELP分量抑制單元104根據(jù)從估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108、主選擇候選限定單元109、或者失真評(píng)價(jià)單元112輸入的CELP抑制系數(shù)索引，從CELP抑制系數(shù)碼本中選擇CELP抑制系數(shù)。接著，CELP分量抑制單元104將選擇的CELP抑制系數(shù)乘以從MDCT單元103輸入的CELP解碼信號(hào)頻譜的每個(gè)頻率分量，計(jì)算CELP分量抑制頻譜。接著，CELP分量抑制單元104將CELP分量抑制頻譜輸出到CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105以及加法運(yùn)算單元111。CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105計(jì)算從MDCT單元101輸入的輸入信號(hào)頻譜與從CELP分量抑制單元104輸入的CELP分量抑制頻譜之間的差分、即CELP殘差信號(hào)頻譜。具體而言，CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105通過(guò)從輸入信號(hào)頻譜中減去CELP分量抑制頻譜，得到CELP殘差信號(hào)頻譜。接著，CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105將CELP殘差信號(hào)頻譜輸出到轉(zhuǎn)換編碼單元110、脈沖位置估計(jì)單元106、以及估計(jì)脈沖衰減單元107。脈沖位置估計(jì)單元106使用從CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105輸入的CELP殘差信號(hào)頻譜(轉(zhuǎn)換編碼對(duì)象的信號(hào)。以下，有時(shí)稱(chēng)為目標(biāo)信號(hào))，估計(jì)在轉(zhuǎn)換編碼單元110中進(jìn)行編碼的脈沖位置(例如CELP殘差信號(hào)頻譜的振幅大的頻率)。接著，脈沖位置估計(jì)單元106將估計(jì)出的脈沖位置(估計(jì)脈沖位置)輸出到估計(jì)脈沖衰減單元107。估計(jì)脈沖衰減單元107使從CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105輸入的CELP殘差信號(hào)頻譜中的、從脈沖位置估計(jì)單元106輸入的估計(jì)脈沖位置處的振幅衰減。接著，估計(jì)脈沖衰減單元107將衰減后的頻譜作為轉(zhuǎn)換編碼估計(jì)殘差譜輸出到估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108。估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108使用從MDCT單元101輸入的輸入信號(hào)頻譜、以及從估計(jì)脈沖衰減單元107輸入的轉(zhuǎn)換編碼估計(jì)殘差譜，計(jì)算由轉(zhuǎn)換編碼造成的編碼失真(失真能量)的估計(jì)值即估計(jì)失真能量。接著，估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108將估計(jì)失真能量輸出到主選擇候選限定單元109。另外，估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108為了在后述的預(yù)備選擇搜索中，獲得與評(píng)價(jià)對(duì)象的CELP抑制系數(shù)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換編碼估計(jì)殘差譜，將評(píng)價(jià)對(duì)象的CELP抑制系數(shù)索引輸出到CELP分量抑制單元104。例如,估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108在計(jì)算對(duì)CELP抑制系數(shù)索引j = I的估計(jì)失真能量時(shí)，將CELP抑制系數(shù)索引j = I輸出到CELP分量抑制單元104。并且，估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108計(jì)算對(duì)CELP分量抑制單元104、CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105、脈沖位置估計(jì)單元106、估計(jì)脈沖衰減單元107中依次處理的結(jié)果即轉(zhuǎn)換編碼估計(jì)殘差譜(對(duì)應(yīng)于CELP抑制系數(shù)索引j = I)的估計(jì)失真能量。主選擇候選限定單元109基于從估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108輸入的估計(jì)失真能量的分布，限定CELP抑制碼本中存儲(chǔ)的CELP抑制系數(shù)中的、在后述的主選擇搜索中進(jìn)行搜索的CELP抑制系數(shù)(用于轉(zhuǎn)換編碼的CELP抑制系數(shù))的候選。接著，主選擇候選限定單元109將表示所限定的CELP抑制系數(shù)的候選的CELP抑制系數(shù)索引輸出到CELP分量抑制單元104。此外，以下有時(shí)將在此限定的CELP抑制系數(shù)的候選總稱(chēng)為CELP抑制系數(shù)組，另外，將與所限定的CELP抑制系數(shù)的候選對(duì)應(yīng)的CELP抑制系數(shù)索引總稱(chēng)為CELP抑制系數(shù)索引組。這樣，例如，脈沖位置估計(jì)單元106、估計(jì)脈沖衰減單元107、估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108、以及主選擇候選限定單元109作為預(yù)備選擇單元而動(dòng)作，使用輸入信號(hào)頻譜和CELP殘差信號(hào)頻譜，預(yù)備選擇規(guī)定數(shù)量的CELP抑制系數(shù)，并對(duì)CELP分量抑制單元104指示預(yù)備選擇的CELP抑制系數(shù)。此外，在圖1所示的編碼裝置100中，CELP分量抑制單元104、CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105、脈沖位置估計(jì)單元106、估計(jì)脈沖衰減單元107、估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108以及主選擇候選限定單元109構(gòu)成閉環(huán)。構(gòu)成該閉環(huán)的各結(jié)構(gòu)單元使用CELP分量抑制單元104具備的CELP抑制碼本中存儲(chǔ)的CELP抑制系數(shù)中的、與估計(jì)失真評(píng)價(jià)單元108指示的CELP抑制系數(shù)索引對(duì)應(yīng)的CELP抑制系數(shù)，搜索在后述的主選擇搜索中作為搜索對(duì)象的候選(CELP抑制系數(shù)索引)。以下將該搜索處理稱(chēng)為“預(yù)備選擇搜索”。轉(zhuǎn)換編碼單元110對(duì)從CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105輸入的CELP殘差信號(hào)頻譜(目標(biāo)信號(hào))通過(guò)轉(zhuǎn)換編碼進(jìn)行編碼，生成轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)。另外，轉(zhuǎn)換編碼單元110對(duì)生成的轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼(本機(jī)解碼)，生成轉(zhuǎn)換編碼解碼信號(hào)頻譜。此時(shí)，轉(zhuǎn)換編碼單元110進(jìn)行編碼以使CELP殘差信號(hào)頻譜與轉(zhuǎn)換編碼解碼信號(hào)頻譜之間的失真小。例如，轉(zhuǎn)換編碼單元Iio進(jìn)行編碼以在CELP殘差信號(hào)頻譜的振幅(能量)大的頻率處設(shè)立脈沖而使上述失真小。接著，轉(zhuǎn)換編碼單元110將通過(guò)編碼得到的轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)輸出到失真評(píng)價(jià)單元112，將轉(zhuǎn)換編碼解碼信號(hào)頻譜輸出到加法運(yùn)算單元111。加法運(yùn)算單元111將從CELP分量抑制單元104輸入的CELP分量抑制頻譜和從轉(zhuǎn)換編碼單元110輸入的轉(zhuǎn)換編碼解碼信號(hào)頻譜相加，計(jì)算解碼信號(hào)頻譜，并將解碼信號(hào)頻譜輸出到失真評(píng)價(jià)單元112。失真評(píng)價(jià)單元112對(duì)CELP分量抑制單元104具備的CELP抑制系數(shù)碼本中存儲(chǔ)的CELP抑制系數(shù)中的一部分索引(由主選擇候選限定單元109限定的CELP抑制系數(shù)索引)進(jìn)行掃描，搜索使從MDCT單元101輸入的輸入信號(hào)頻譜與從加法運(yùn)算單元111輸入的解碼信號(hào)頻譜之間的失真(即由轉(zhuǎn)換編碼造成的編碼失真)為最小的CELP抑制系數(shù)索引。SP，失真評(píng)價(jià)單元112控制CELP分量抑制單元104(輸出CELP抑制系數(shù)索引)以使其使用與上述一部分索引對(duì)應(yīng)的CELP抑制系數(shù)進(jìn)行CELP抑制。接著，失真評(píng)價(jià)單元112將計(jì)算出的使失真為最小的CELP抑制系數(shù)索引作為CELP抑制系數(shù)最優(yōu)索引輸出到復(fù)用單元113，將從轉(zhuǎn)換編碼單元110輸入的轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)中的與CELP抑制系數(shù)最優(yōu)索引對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)(失真最小時(shí)的轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù))輸出到復(fù)用單元113。這樣，例如，轉(zhuǎn)換編碼單元110、加法運(yùn)算單元111以及失真評(píng)價(jià)單元112作為第2編碼單元而動(dòng)作，該第2編碼單元使用將CELP抑制頻譜輸入CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105計(jì)算出的CELP殘差信號(hào)頻譜進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼(第2編碼)，該CELP抑制頻譜由CELP分量抑制單元104使用從上述預(yù)備選擇單元指示的CELP抑制系數(shù)生成，該第2編碼單元接著使用對(duì)通過(guò)轉(zhuǎn)換編碼得到的轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)(第2代碼)進(jìn)行解碼生成的轉(zhuǎn)換編碼解碼信號(hào)頻譜(第2解碼信號(hào)的頻譜)XELP抑制頻譜、以及輸入信號(hào)頻譜，從指示的CELP抑制系數(shù)中確定一個(gè)CELP抑制系數(shù)。此外，在圖1所示的編碼裝置100中，CELP分量抑制單元104、CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元105、轉(zhuǎn)換編碼單元110、加法運(yùn)算單元111以及失真評(píng)價(jià)單元112構(gòu)成閉環(huán)。構(gòu)成該閉環(huán)的各結(jié)構(gòu)單元使用CELP分量抑制單元104具備的CELP抑制碼本中存儲(chǔ)的多個(gè)CELP抑制系數(shù)中的、與主選擇候選限定單元109指示的CELP抑制系數(shù)索引對(duì)應(yīng)的CELP抑制系數(shù)，生成解碼信號(hào)頻譜，搜索使輸入信號(hào)頻譜與解碼信號(hào)頻譜之間的失真(由轉(zhuǎn)換編碼造成的編碼失真)為最小的候選(CELP抑制系數(shù)索引)。以下將該搜索處理稱(chēng)為“主選擇搜索”。復(fù)用單元113將從CELP編碼單元102輸入的CELP編碼數(shù)據(jù)、從失真評(píng)價(jià)單元112輸入的轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)(失真最小時(shí)的轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù))以及CELP抑制系數(shù)最優(yōu)索引進(jìn)行復(fù)用，將復(fù)用結(jié)果作為編碼數(shù)據(jù)發(fā)送到解碼裝置。接下來(lái)說(shuō)明解碼裝置200。解碼裝置200對(duì)從編碼裝置100發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，輸出解碼信號(hào)。圖2是表示解碼裝置200的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。解碼裝置200具備分離單元201、轉(zhuǎn)換編碼解碼單元202、CELP解碼單元203、MDCT單元204、CELP分量抑制單元205、加法運(yùn)算單兀206、以及 IMDCT (Inverse Modified Discrete Cosine Transform :改進(jìn)離散余弦逆變換)單元207。各單元進(jìn)行以下動(dòng)作。在圖2所示的解碼裝置200中，分離單元201從編碼裝置100 (圖1)經(jīng)由傳輸路徑(未圖示)接收包含了 CELP編碼數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)以及CELP抑制系數(shù)最優(yōu)索引的編碼數(shù)據(jù)。分離單元201將編碼數(shù)據(jù)分離為CELP編碼數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)、以及CELP抑制系數(shù)最優(yōu)索引。接著，分離單元201將CELP編碼數(shù)據(jù)輸出到CELP解碼單元203，將轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)輸出到轉(zhuǎn)換編碼解碼單元202，將CELP抑制系數(shù)最優(yōu)索引輸出到CELP分量抑制單元205。轉(zhuǎn)換編碼解碼單元202對(duì)從分離單元201輸入的轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，生成轉(zhuǎn)換編碼解碼信號(hào)頻譜，并將轉(zhuǎn)換編碼解碼信號(hào)頻譜輸出到加法運(yùn)算單元206。CELP解碼單元203對(duì)從分離單元201輸入的CELP編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，將CELP解碼信號(hào)輸出到MDCT單元204。MDCT單元204對(duì)從CELP解碼單元203輸入的CELP解碼信號(hào)，進(jìn)行MDCT處理，生成CELP解碼信號(hào)頻譜。接著，MDCT單元204將生成的CELP解碼信號(hào)頻譜輸出到CELP分量抑制單元205。CELP分量抑制單元205具備與CELP分量抑制單元104具備的CELP抑制系數(shù)碼本相同的CELP抑制系數(shù)碼本。CELP分量抑制單元205具備的CELP抑制系數(shù)碼本基本上是與CELP分量抑制單元104具備的CELP抑制系數(shù)碼本完全相同的CELP抑制系數(shù)碼本即可，但在包含其他某種調(diào)整等進(jìn)行抑制的情況下，也可以不必相同。CELP分量抑制單元205將對(duì)應(yīng)于從分離單元201輸入的CELP抑制系數(shù)最優(yōu)索引的CELP抑制系數(shù)乘以從MDCT單元204輸入的CELP解碼信號(hào)頻譜的每個(gè)頻率分量，由此計(jì)算抑制了 CELP解碼信號(hào)頻譜(CELP分量)的CELP分量抑制頻譜。接著，CELP分量抑制單元205將計(jì)算出的CELP分量抑制頻譜輸出到加法運(yùn)算單元206。與編碼裝置100的加法運(yùn)算單元111同樣，加法運(yùn)算單元206將從CELP分量抑制單元205輸入的CELP分量抑制頻譜和從轉(zhuǎn)換編碼解碼單元202輸入的轉(zhuǎn)換編碼解碼信號(hào)頻譜相加，計(jì)算出解碼信號(hào)頻譜。接著，加法運(yùn)算單元206將計(jì)算出的解碼信號(hào)頻譜輸出到IMDCT 單元 207。IMDCT單元207對(duì)從加法運(yùn)算單元206輸入的解碼信號(hào)頻譜進(jìn)行MDCT處理而輸
出解碼信號(hào)。接著，說(shuō)明編碼裝置100(圖1)中的預(yù)備選擇搜索處理的細(xì)節(jié)。首先，說(shuō)明脈沖位置估計(jì)單元106中的、估計(jì)脈沖位置的估計(jì)方法的一例。一般而言，在轉(zhuǎn)換編碼中，以對(duì)輸入信號(hào)(這里為CELP殘差信號(hào)頻譜)的振幅大的頻率設(shè)立脈沖來(lái)進(jìn)行編碼。此時(shí)，設(shè)立的脈沖的個(gè)數(shù)、以及脈沖的振幅與輸入信號(hào)之間的誤差根據(jù)所設(shè)定的比特率或信號(hào)的頻率特性而異。因此，不實(shí)際進(jìn)行編碼，就無(wú)法正確求得轉(zhuǎn)換編碼中的編碼失真。但是，通過(guò)使用統(tǒng)計(jì)方法，能夠估計(jì)轉(zhuǎn)換編碼中被編碼的脈沖位置。這里，假定CELP殘差信號(hào)頻譜為正態(tài)分布。另外，假設(shè)轉(zhuǎn)換編碼中在振幅更大的頻率處設(shè)立脈沖，并對(duì)脈沖的信息進(jìn)行編碼。例如，假定在CELP殘差信號(hào)頻譜中的、從振幅大的頻率起10%的頻率處對(duì)脈沖進(jìn)行編碼，編碼裝置100計(jì)算用于判定在轉(zhuǎn)換編碼單元110中進(jìn)行編碼的脈沖位置的閾值(振幅的閾值)。具體而言，首先，根據(jù)下式(I)計(jì)算CELP殘差信號(hào)頻譜的絕對(duì)值平均Iavg[j]。
權(quán)利要求
1.編碼裝置，包括 第I編碼單元，輸出對(duì)通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)的第I編碼得到的第I代碼進(jìn)行解碼生成的第I解碼信號(hào)的頻譜； 抑制單元，使用從多個(gè)抑制系數(shù)中指示的抑制系數(shù)，抑制所述第I解碼信號(hào)的頻譜的振幅，從而生成抑制頻譜； 殘差譜計(jì)算單元，使用所述輸入信號(hào)的頻譜和所述抑制頻譜，計(jì)算殘差譜； 預(yù)備選擇單元，使用所述輸入信號(hào)的頻譜和所述殘差譜，預(yù)備選擇規(guī)定的數(shù)量的抑制系數(shù)，對(duì)所述抑制單元指示所述預(yù)備選擇的抑制系數(shù)；以及 第2編碼單元，使用將抑制頻譜輸入到所述殘差譜計(jì)算單元計(jì)算出的殘差譜進(jìn)行第2編碼，并使用對(duì)通過(guò)所述第2編碼得到的第2代碼進(jìn)行解碼而生成的第2解碼信號(hào)的頻譜、所述抑制頻譜、以及所述輸入信號(hào)的頻譜，從所述指示的抑制系數(shù)中確定一個(gè)抑制系數(shù)，所述抑制頻譜是由所述抑制單元使用所述指示的抑制系數(shù)生成的。
2.如權(quán)利要求1所述的編碼裝置， 所述第2編碼單元通過(guò)所述第2編碼將對(duì)所述殘差譜設(shè)立的脈沖進(jìn)行編碼，搜索使由所述第2編碼造成的編碼失真為最小的所述抑制系數(shù)， 所述預(yù)備選擇單元包括 估計(jì)單元，使用所述殘差譜估計(jì)所述脈沖的位置； 衰減單元，使所述殘差譜中的、估計(jì)出的所述脈沖的位置處的振幅衰減，生成估計(jì)殘差譜； 計(jì)算單元，使用所述估計(jì)殘差譜和所述輸入信號(hào)的頻譜，計(jì)算作為所述編碼失真的估計(jì)能量的估計(jì)失真能量；以及 候選限定單元，基于所述估計(jì)失真能量，預(yù)備選擇所述多個(gè)抑制系數(shù)中的、所述規(guī)定的數(shù)量的抑制系數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的編碼裝置， 所述多個(gè)抑制系數(shù)關(guān)于抑制的程度以升序或降序被附加索引， 所述候選限定單元將與最大索引以及最小索引對(duì)應(yīng)的所述抑制系數(shù)中的、所述估計(jì)失真能量較大的抑制系數(shù)從所述規(guī)定的數(shù)量的抑制系數(shù)中剔除。
4.如權(quán)利要求2所述的編碼裝置， 所述多個(gè)抑制系數(shù)關(guān)于抑制的程度以升序或降序被附加索引， 所述候選限定單元預(yù)備選擇所述多個(gè)抑制系數(shù)中所述估計(jì)失真能量最小的抑制系數(shù)、以及與對(duì)所述估計(jì)失真能量最小的抑制系數(shù)附加的索引前后的索引對(duì)應(yīng)的兩個(gè)抑制系數(shù)，作為所述規(guī)定的數(shù)量的抑制系數(shù)。
5.如權(quán)利要求2所述的編碼裝置， 所述多個(gè)抑制系數(shù)關(guān)于抑制的程度以升序或降序被附加索引， 所述候選限定單元預(yù)備選擇所述多個(gè)抑制系數(shù)中所述估計(jì)失真能量最小的第I抑制系數(shù)、以及與對(duì)所述第I抑制系數(shù)附加的索引前后的索引對(duì)應(yīng)的兩個(gè)抑制系數(shù)中所述估計(jì)失真能量較小的第2抑制系數(shù)，作為所述規(guī)定的數(shù)量的抑制系數(shù)。
6.如權(quán)利要求2所述的編碼裝置， 所述估計(jì)單元比較基于所述殘差譜的振幅的統(tǒng)計(jì)量計(jì)算出的閾值與所述殘差譜的振幅，估計(jì)所述脈沖的位置。
7.如權(quán)利要求6所述的編碼裝置， 所述統(tǒng)計(jì)量至少包含所述振幅的標(biāo)準(zhǔn)差。
8.如權(quán)利要求2所述的編碼裝置， 所述衰減單元對(duì)估計(jì)出的所述脈沖的位置處的頻譜的振幅乘以具有0以上且低于1的值的系數(shù)而使所述振幅衰減。
9.如權(quán)利要求2所述的編碼裝置， 所述估計(jì)單元根據(jù)所述殘差譜的特征，設(shè)定要估計(jì)的所述脈沖的個(gè)數(shù)，并估計(jì)被設(shè)定的個(gè)數(shù)的所述脈沖的位置。
10.如權(quán)利要求9所述的編碼裝置， 所述特征是所述殘差譜的各頻帶中的振幅的偏差， 所述估計(jì)單元設(shè)定所述脈沖的個(gè)數(shù)，以使所述偏差越大，所述脈沖的個(gè)數(shù)越少。
11.如權(quán)利要求9所述的編碼裝置， 所述特征是所述殘差譜的音調(diào)性， 所述估計(jì)單元設(shè)定所述脈沖的個(gè)數(shù)，以使所述音調(diào)性越高，所述脈沖的個(gè)數(shù)越少。
12.如權(quán)利要求9所述的編碼裝置， 所述特征是所述殘差譜的噪聲性， 所述估計(jì)單元設(shè)定所述脈沖的個(gè)數(shù)，以使所述噪聲性越高，所述脈沖的個(gè)數(shù)越多。
13.如權(quán)利要求2所述的編碼裝置， 所述衰減單元根據(jù)所述殘差譜的特征，使估計(jì)出的所述脈沖的位置處的頻譜的振幅衰減。
14.如權(quán)利要求13所述的編碼裝置， 所述特征是所述殘差譜的各頻帶中的振幅的偏差， 所述衰減單元設(shè)定所述頻譜的衰減程度，以使所述偏差越大，所述頻譜的衰減程度越大。
15.如權(quán)利要求13所述的編碼裝置， 所述特征是所述殘差譜的音調(diào)性， 所述衰減單元設(shè)定所述頻譜的衰減程度，以使所述音調(diào)性越高，所述頻譜的衰減程度越大。
16.如權(quán)利要求13所述的編碼裝置， 所述特征是所述殘差譜的噪聲性， 所述衰減單元設(shè)定所述頻譜的衰減程度，以使所述噪聲性越高，所述頻譜的衰減程度越小。
17.編碼方法，包括 第1編碼步驟，輸出對(duì)通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)的第I編碼得到的第1代碼進(jìn)行解碼生成的第I解碼信號(hào)的頻譜； 抑制步驟，使用從多個(gè)抑制系數(shù)中指示的抑制系數(shù)，抑制所述第I解碼信號(hào)的頻譜的振幅，從而生成抑制頻譜； 殘差譜計(jì)算步驟，使用所述輸入信號(hào)的頻譜和所述抑制頻譜，計(jì)算殘差譜；預(yù)備選擇步驟，使用所述輸入信號(hào)的頻譜和所述殘差譜，預(yù)備選擇所述抑制步驟中使用的規(guī)定的數(shù)量的抑制系數(shù)，將所述預(yù)備選擇的抑制系數(shù)設(shè)定為所述指示的抑制系數(shù)；以及 第2編碼步驟，使用在所述殘差譜計(jì)算步驟中使用抑制頻譜計(jì)算出的殘差譜進(jìn)行第2編碼，并使用對(duì)通過(guò)所述第2編碼得到的第2代碼進(jìn)行解碼生成的第2解碼信號(hào)的頻譜、所述抑制頻譜、以及所述輸入信號(hào)的頻譜，從所述指示的抑制系數(shù)中確定一個(gè)抑制系數(shù)，所述抑制頻譜是在所述抑制步驟中使用所述指示的抑制系數(shù)生成的。
全文摘要
在以分層結(jié)構(gòu)組合了適合語(yǔ)音信號(hào)的編碼與適合音樂(lè)信號(hào)的編碼的編碼方式中，能夠抑制編碼的質(zhì)量劣化，并削減編碼裝置中的處理量的編碼裝置。在該裝置中，主選擇候選限定單元(109)對(duì)于CELP分量抑制單元(104)指示使用輸入信號(hào)的頻譜和殘差譜預(yù)備選擇的規(guī)定數(shù)量的抑制系數(shù)，轉(zhuǎn)換編碼單元(110)使用將在CELP分量抑制單元(104)中使用指示的抑制系數(shù)生成的抑制頻譜輸入到CELP殘差信號(hào)頻譜計(jì)算單元(105)計(jì)算出的殘差譜進(jìn)行第2編碼，失真評(píng)價(jià)單元(112)使用對(duì)通過(guò)第2編碼得到的第2代碼進(jìn)行解碼生成的第2解碼信號(hào)的頻譜、抑制頻譜、以及輸入信號(hào)的頻譜，從指示的抑制系數(shù)中確定一個(gè)抑制系數(shù)。
文檔編號(hào)G10L19/24GK103069483SQ20118004047
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者河島拓也, 押切正浩 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社