專利名稱：脈沖位置搜索裝置、碼本搜索裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及搜索多個(gè)脈沖的位置的脈沖位置搜索裝置及其方法、以及搜索構(gòu)成碼本的多個(gè)脈沖的位置的碼本搜索裝置及其方法。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)通信中為了有效利用傳輸頻帶而必須進(jìn)行語音或圖像的數(shù)字信息的壓縮編碼。即使在壓縮編碼中，對(duì)移動(dòng)電話中被廣泛利用的語音編解碼技術(shù)也寄予極大的期待，對(duì)于壓縮率高的現(xiàn)有的高效率編碼，強(qiáng)烈要求更好的音質(zhì)。此外，由于為了公眾使用而必須標(biāo)準(zhǔn)化，所以伴隨該標(biāo)準(zhǔn)化的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的強(qiáng)化而在世界的各公司中積極地進(jìn)行研究開發(fā)。近年來，能夠?qū)φZ音和音樂兩者進(jìn)行編碼的編解碼(codec)的標(biāo)準(zhǔn)化在以ITU-T及MPEG方式研討，以更高效率來尋求高質(zhì)量的語音編解碼。因二十年前確立的將語音的發(fā)聲機(jī)構(gòu)模型化而巧妙地應(yīng)用了矢量量化的基本方式即CELP(Code Excited Linear Prediction ;碼激勵(lì)線性預(yù)測)，語音編碼技術(shù)極大地提高 了性倉泛。ITU-T (International TeIecommunicaitonUnion-Telecommunication Standardization Sector ;國際電信聯(lián)盟-電信標(biāo)準(zhǔn)部)標(biāo)準(zhǔn)G.729、ITU-T標(biāo)準(zhǔn)G.722.2、ETSI (European Telecommunications StandardsInstitute ；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn) AMR (Adaptive Multiple Rate Coding-WideBand ;自適應(yīng)多速率寬帶編碼)、ETSI 標(biāo)準(zhǔn) AMR-WB (Adaptive Multiple RateCoding-Wide Band)或 3GPP(3rd GenerationPartnership Project ;第 3 代合作伙伴計(jì)劃)2 標(biāo)準(zhǔn) VMR-WB(Variable Multiplerate-ffide Band ;可變多速率寬帶)等的國際規(guī)范中，CELP作為許多標(biāo)準(zhǔn)方式而被采用。

圖1是表示CELP編碼裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖1中，是進(jìn)行CELP中的頻譜參數(shù)(LSP或ISP)的量化的裝置。根據(jù)圖1，LPC分析單元101對(duì)于語音信號(hào)實(shí)施線性預(yù)測分析(LPC分析)，求頻譜包絡(luò)信息即LPC參數(shù),將求得的LPC參數(shù)輸出到LPC量化單元102及聽覺加權(quán)單元111。LPC量化單元102對(duì)從LPC分析單元101輸出的LPC參數(shù)進(jìn)行量化。然后，LPC量化單元102將獲得的量化LPC參數(shù)輸出到LPC合成濾波器109，將量化LPC參數(shù)的索引(碼)輸出到CELP編碼裝置100的外部。另一方面，自適應(yīng)碼本103存儲(chǔ)由LPC合成濾波器109使用的先前的驅(qū)動(dòng)激勵(lì)，根據(jù)與從后述的失真最小化單元112指示的索引對(duì)應(yīng)的自適應(yīng)碼本標(biāo)記，由存儲(chǔ)的驅(qū)動(dòng)激勵(lì)而生成I子幀的激勵(lì)矢量。該激勵(lì)矢量作為自適應(yīng)碼本矢量被輸出到乘法器106。固定碼本104是激勵(lì)編碼(也稱為‘激勵(lì)量化’或‘激勵(lì)矢量編碼’)的碼本。固定碼本104預(yù)先存儲(chǔ)多個(gè)規(guī)定形狀的激勵(lì)矢量，將與從失真最小化單元112指示的索引(index)對(duì)應(yīng)的激勵(lì)矢量作為固定碼本矢量輸出到乘法器107。這里，固定碼本104是代數(shù)性激勵(lì)，說明使用了代數(shù)碼本的情況。代數(shù)性激勵(lì)是被許多的標(biāo)準(zhǔn)編解碼所采用的激勵(lì)。再有，上述自適應(yīng)碼本103用于表現(xiàn)如有聲那樣周期性強(qiáng)的成分。另一方面，固定碼本104用于表現(xiàn)如白噪聲那樣周期性弱的成分。
增益碼本105根據(jù)來自失真最小化單元112的指示，生成從自適應(yīng)碼本輸出的用于自適應(yīng)碼本矢量的增益(自適應(yīng)碼本增益)、以及從固定碼本104輸出的用于固定碼本矢量的增益(固定碼本增益)，并分別輸出到乘法器106、107。乘法器106將從增益碼本105輸出的自適應(yīng)碼本增益乘以從自適應(yīng)碼本103輸出的自適應(yīng)碼本矢量，并將乘法運(yùn)算后的自適應(yīng)碼本矢量輸出到加法器108。乘法器107將從增益碼本105輸出的固定碼本增益乘以從固定碼本104輸出的固定碼本矢量，并將乘法運(yùn)算后的固定碼本矢量輸出到加法器108。加法器108將從乘法器106輸出的自適應(yīng)碼本矢量和從乘法器107輸出的固定碼本矢量進(jìn)行加法運(yùn)算，將加法運(yùn)算后的激勵(lì)矢量作為驅(qū)動(dòng)激勵(lì)輸出到LPC合成濾波器109。LPC合成濾波器109將從LPC量化單元102輸出的量化LPC參數(shù)設(shè)為濾波系數(shù)，生成將用自適應(yīng)碼本103及固定碼本104生成的激勵(lì)矢量作為驅(qū)動(dòng)激勵(lì)的濾波函數(shù)，即使用LPC合成濾波器生成合成信號(hào)。該合成信號(hào)被輸出到加法器110。加法器110通過從語音信號(hào)中減去由LPC合成濾波器109生成的合成信號(hào)來計(jì)算誤差信號(hào)，并將該誤差信號(hào)輸出到聽覺加權(quán)單元111。再有，該誤差信號(hào)相當(dāng)于編碼失真。

聽覺加權(quán)單元111使用從LPC分析單元101輸入的LPC參數(shù)，對(duì)于從加法器110輸出的編碼失真實(shí)施聽覺性加權(quán)，并輸出到失真最小化單元112。失真最小化單元112對(duì)每子幀求自適應(yīng)碼本103、固定碼本104及增益碼本105的各索引(碼)，以使從聽覺加權(quán)單元111輸出的碼失真最小，并將這些索引作為編碼信息輸出到CELP編碼裝置100的外部。更詳細(xì)地說，基于上述自適應(yīng)碼本103及固定碼本104而生成合成信號(hào)，求該信號(hào)的編碼失真的一連串的處理為閉環(huán)控制(反饋控制)，失真最小化單元112通過在I子幀內(nèi)各種各樣地改變對(duì)各碼本指示的索引來搜索各碼本，并將最終獲得的、使編碼失真最小的各碼本的索引輸出。在作為固定碼本(也稱為‘幾率碼本’)使用的代數(shù)碼本(AlgebraicCodebook)中，以有限的計(jì)算量得到更良好的編碼性能。代數(shù)碼本被廣泛用于上述ITU-T標(biāo)準(zhǔn)G.729、ITU-T 標(biāo)準(zhǔn) G.722.2、ETSI 標(biāo)準(zhǔn) AMR 或 ETSI 標(biāo)準(zhǔn) AMR-WB 等。這里，說明固定碼本搜索的基本算法的原理。首先，通過以下式(I)的搜索使編碼失真最小化的激勵(lì)矢量來進(jìn)行激勵(lì)矢量(也稱為‘碼本矢量’或‘碼矢量’)的搜索和碼的導(dǎo)出。E = IU-(pHa+qHs) 12(I)其中，E為編碼失真U為編碼目標(biāo)P為自適應(yīng)碼本矢量的增益H為聽覺加權(quán)合成濾波器a為自適應(yīng)碼本矢量q為固定碼本矢量的增益s為固定碼本矢量一般地，自適應(yīng)碼本矢量和固定碼本矢量在逐次最佳化中(用各個(gè)環(huán))被搜索，所以通過以下式(2)的搜索使編碼失真最小化的固定碼本矢量來進(jìn)行固定碼本104的碼的導(dǎo)出。
V = u-pHa(2)E = I v-qHs |2其中，E為編碼失真u為編碼目標(biāo)(聽覺加權(quán)語音信號(hào))P為自適應(yīng)碼本矢量的最佳增益H為聽覺加權(quán)合成濾波器a為自適應(yīng)碼本矢量(也稱為自適應(yīng)激勵(lì))q為固定碼本矢量(也稱為固定激勵(lì))的增益s為固定碼本矢量V為固定碼本搜索(也稱為固定激勵(lì)搜索)的目標(biāo)矢量這里，增益p、q在搜索了激勵(lì)的碼后決定，所以這里假設(shè)以理想增益(也稱為‘最
佳增益’)推進(jìn)搜索。理想增益意味著使編碼失真最小的增益。由此，上述式(2)可以如以
下式(3)那樣表示。
權(quán)利要求
1.沖位置搜索裝置，將對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行規(guī)定的處理所得的參數(shù)作為輸入來進(jìn)行多個(gè)脈沖的位置的搜索，該脈沖位置搜索裝置包括: 第I搜索單元，通過使用所述參數(shù)，對(duì)于第I脈沖所配置的位置的第I候選群進(jìn)行第I預(yù)備選擇，對(duì)于所述第I預(yù)備選擇的結(jié)果進(jìn)行第I搜索，求所述第I脈沖所配置的第I位置； 第2搜索單元，通過使用所述第I位置，對(duì)于第2脈沖所配置的位置的第2候選群的全部的位置候選進(jìn)行第2搜索，求所述第2脈沖所配置的第2位置；以及 第3搜索單元，通過使用所述第2位置，對(duì)于所述第I候選群進(jìn)行第2預(yù)備選擇，對(duì)于所述第2預(yù)備選擇的結(jié)果進(jìn)行第3搜索，求所述第I脈沖所配置的第3位置，將所述第2位置和所述第3位置作為搜索結(jié)果輸出。
2.權(quán)利要求1所述的脈沖位置搜索裝置， 在脈沖的位置的最初搜索時(shí)，所述第I搜索單元通過在成本函數(shù)的分母的總值中僅加上脈沖的合成矢量的乘方而生成所述成本函數(shù)的分母項(xiàng)。
3.沖位置搜索方法，將對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行規(guī)定的處理所得的參數(shù)作為輸入來進(jìn)行多個(gè)脈沖的位置的搜索，該方法包括: 第I搜索步驟，通過使用所述參數(shù)，對(duì)于第I脈沖所配置的位置的第I候選群進(jìn)行第I預(yù)備選擇，對(duì)于所述第I預(yù)備選擇的結(jié)果進(jìn)行第I搜索，求所述第I脈沖所配置的第I位置； 第2搜索步驟，通過使用所述第I位置，對(duì)于第2脈沖所配置的位置的第2候選群的全部的位置候選進(jìn)行第2搜索，求所述第2脈沖所配置的第2位置；以及 第3搜索步驟，通過使用所述第2位置，對(duì)于所述第I候選群進(jìn)行第2預(yù)備選擇，對(duì)于所述第2預(yù)備選擇的結(jié)果進(jìn)行第3搜索，求所述第I脈沖所配置的第3位置，將所述第2位置和所述第3位置作為搜索結(jié)果輸出。
全文摘要
脈沖位置搜索裝置(400)包括第1搜索單元(401)，通過對(duì)于第1脈沖所配置的位置的第1候選群進(jìn)行第1預(yù)備選擇，對(duì)于所述第1預(yù)備選擇的結(jié)果進(jìn)行第1搜索，求所述第1脈沖所配置的第1位置；第2搜索單元(402)，通過使用所述第1位置，對(duì)于第2脈沖所配置的位置的第2候選群的全部的位置候選進(jìn)行第2搜索，求所述第2脈沖所配置的第2位置；以及第3搜索單元(403)，通過使用所述第2位置，對(duì)于所述第1候選群進(jìn)行第2預(yù)備選擇，對(duì)于所述第2預(yù)備選擇的結(jié)果進(jìn)行第3搜索，求所述第1脈沖所配置的第3位置。
文檔編號(hào)G10L19/135GK103098128SQ20128000252
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者森井利幸 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社