[發明專利]話音信號編碼器和話音信號解碼器

有效

• 申請號: 200710307318.4
• 申請日: 1998-10-22
• 公開（公告）號: CN101202047A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 安永和敏;森井利幸
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: G10L19/00
• 分類號: G10L19/00;G10L19/12;G10L19/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 錢慰民

本申請是申請號為98801556.0、國際申請日為1998年10月22日、發明名稱為“話音信號編碼器和話音信號解碼器”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及高效編碼和解碼話音信息用的話音信號編碼器和話音信號解碼器。

背景技術

當今，正在開發高效編碼和解碼話音信息用的話音編碼技術?！洞a激勵線性預測：低比特率高質量話音》(Code?Excited?Linear?Prediction：High?QualitySpeech?at?Low?Bit?Rate)(M.R.Schroeder著；發表于ICASSP’85，pp.937～940)中記載著基于這種話音編碼技術的CELP型話音信號編碼器。此話音信號編碼器對用固定時間劃分輸入話音所得的每一幀進行線性預測，由每幀的線性預測求預測殘差(激勵信號)，并用存放過去驅動音源的自適應碼本和存放多個噪聲碼矢量的噪聲碼本將該預測殘差編碼。

圖1中示出以往的CELP型話音信號編碼器(下文簡稱為“話音編碼器”)的功能框圖。

線性預測分析單元12對此CELP型話音信號編碼器中輸入的話音信號11進行線性預測分析。利用該線性預測分析，可取得線性預測系數。線性預測系數為表示話音信號11的頻譜包絡特性的參數。線性預測分析單元12所得的線性預測系數在線性預測系數編碼單元13進行量化，并將量化后的線性預測系數送到線性預測系數解碼單元14。又將量化所得量化號作為線性預測碼輸入到編碼輸出單元24。線性預測系數解碼單元14將線性預測系數編碼單元13所得量化線性預測系數解碼后，取得合成濾波器的系數，線性預測系數解碼單元14將合成濾波器的系數輸出到合成濾波器15。

自適應碼本17為輸出多種候補自適應碼矢量的碼本，由存放過去的多幀驅動音源的緩存器構成。自適應碼矢量為表現輸入話音中周期分量的時間序列矢量。

噪聲碼本18為存放多種候補噪聲碼矢量的碼本，其種類對應于所分配的比特數。噪聲碼矢量為表現輸入話音中非周期分量的時間序列矢量。

自適應碼增益加權單元19和噪聲碼增益加權單元20分別對自適應碼本17和噪聲碼本18輸出的候補矢量乘以從加權碼本21讀出的自適應增益和噪聲碼增益后，輸出到加法器22。

加權碼本是一種存儲器，分別存放多種與候補自適應碼矢量相乘的加權數和與候補噪聲碼矢量相乘的加權數，其種類對應于所分配的比特數。

加法器22將分別在自適應碼增益加權單元19、噪聲碼增益加權單元20加權后的候補自適應碼矢量和候補噪聲碼矢量相加，產生候補驅動音源矢量，并輸出到合成濾波器15。

合成濾波器15為由線性預測系數解碼單元14所得的合成濾波器系數構成的全極型濾波器。合成濾波器15具有一種功能，輸入來自加法器22的候補驅動音源矢量時，輸出候補合成話音矢量。

失真計算單元16計算合成濾波器15的輸出(即候補合成話音矢量)與輸入話音11之間的失真，所得失真值輸出到碼號規定單元23。碼號規定單元23分別對三種碼本(自適應碼本、噪聲碼本和加權碼本)規定使失真計算單元16中算出的失真最小的三種碼號(自適應碼號、噪聲碼號和加權碼號)。然后，將碼號規定單元23所規定的三種碼號輸出到編碼輸出單元24。編碼輸出單元24匯合線性預測系數編碼單元13所得的線性預測碼號以及碼號規定單元23所規定的自適應碼號、噪聲碼號和加權碼號，并輸出到傳輸線路。

圖2中示出對上述編碼器編碼的信號進行解碼的CELP型話音信號解碼器(下文簡稱為“話音解碼器”)的功能框圖。此話音信號解碼器中，編碼輸入單元31接收話音信號編碼器(圖1)送來的編碼，將接收到的編碼分解為線性預測碼號、自適應碼號、噪聲碼號和加權碼號，并將分解所得編碼分別輸出到線性預測系數解碼單元32、自適應碼本33、噪聲碼本34和加權碼本35。

接著，線性預測系數解碼單元32將編碼輸入單元31所得線性預測碼號解碼后，取得合成濾波器系數，并輸出到合成濾波器39。然后，從自適應碼本中與自適應碼號對應的位置讀出自適應碼矢量，從噪聲碼本讀出與噪聲碼號對應的噪聲碼矢量，進而從加權碼本讀出加權碼號對應的自適應碼增益和噪聲碼增益。而且，在自適應碼加權單元36將自適應碼矢量乘以自適應碼增益后，送到加法器38。同樣，在噪聲碼矢量加權單元37將噪聲碼矢量乘以噪聲碼增益后，送到加法器38。