多信道语音信号编码和解码制造技术

一种由多部分组成的固定码本包括用于每个信道的专用固定码本（ＦＣ１、ＦＣ２）和共享固定码本（ＦＣＳ）。虽然共享固定码本（ＦＣＳ）是所有信道共用的，但是这些信道与专用滞后（Ｄ１、Ｄ２）相关联。此外，专用固定码本（ＦＣ１、ＦＣ２）与专用增益（ｇＦ１，ｇＦ２）相关联，并且专用滞后（Ｄ１、Ｄ２）也与专用增益（ｇＦＳ１，ｇＦＳ２）相关联。来自各个专用固定码本（ＦＳ１、ＦＳ２）的激励加到来自共享固定码本（ＦＣＳ）的相应激励上（各个信道有共享码本矢量、但具有专用滞后和增益）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及如立体声音频信号之类的多信道信号的编码和解码。在音频/话音通信采用不止一个输入信号的环境中，例如在具有立体声扬声器和两个传声器(立体声传声器)的计算机工作站中，需要两个音频/话音信道来发送立体声信号。多信道环境的另一例子是具有两个、三个或四个信道输入/输出的会议室。这种类型的应用预期用在因特网和第三代蜂窝系统中。在[3]中描述了多信道线性预测综合分析(LPAS)信号编码/解码的一般原理。但是，所描述的原理在存在强信道间相关或可变信道间相关的情况下不总是最佳的。这个目的是根据所附权利要求书来解决的。简言之，本专利技术涉及由多部分组成的固定码本，其中包括用于每个信道的专用固定码本和所有信道所共用的共享固定码本。这种策略使得有可能或者随信道间相关而定在逐帧的基础上，或者随所需总比特率而定以呼叫顺序为基础，改变分配给专用码本和共享码本的比特数。因此，在信道间相关性高的情况下，基本上只需要共享码本，而在信道间相关性低的情况下，基本上只需要专用码本。如果信道间相关性已知或者假定是高的，则所有信道所共用的共享固定码本可能就足够了。类似地，若所需总比特率较低，基本上只使用共享码本，而在所需总比特率较高的情况下可使用专用码本。最佳实施例的详细描述在下面的描述中，相同的参考标记用于等效或类似的部分。现在通过介绍[3]中描述的常规单信道线性预测综合分析(LPAS)语音编码器和通用多信道线性预测综合分析语音编码器来描述本专利技术。附图说明图1是常规单信道LPAS语音编码器的框图。编码器包括两部分，即综合部分和分析部分(相应的解码器只包括综合部分)。综合部分包括LPC综合滤波器12，它接收激励信号i(n)，并且输出合成语音信号(n)。激励信号i(n)是通过在加法器22中将两个信号u(n)和v(n)相加而形成的。信号u(n)是通过在增益单元20中将来自固定码本16的信号f(n)按增益gF来放大而形成的。信号v(n)是通过在增益单元18中将来自自适应码本14的激励信号i(n)的延迟形式(通过延迟“滞后”)按照增益gA放大而形成的。自适应码本是通过包括延迟单元24的反馈环形成的，延迟单元将激励信号i(n)延迟一个子帧长N。因此，自适应码本将包含移位到码本中的过去的激励i(n)(最旧的激励被移出码本并被丢弃)。LPC综合滤波器参数一般每20-40ms帧更新一次，而自适应码本每5-10ms子帧更新一次。LPAS编码器的分析部分执行输入语音信号s(n)的LPC分析，还执行激励分析。LPC分析由LPC分析滤波器10来执行。这种滤波器接收语音信号s(n)，并在逐帧的基础上建立此信号的参数模型。选择模型参数，以便使由实际语音帧矢量和模型生成的相应信号矢量之差所形成的残余矢量的能量最小。由分析滤波器10的滤波器系数表示模型参数。这些滤波器系数定义滤波器的传输函数A(z)。由于综合滤波器12具有至少约等于1/A(z)的传输函数，因此这些滤波器系数还控制综合滤波器12，如虚线控制线所示。执行激励分析以确定固定码本矢量(码本索引)、增益gF、自适应码本矢量(滞后)和增益gA的最佳组合，从而产生与语音信号矢量{s(n)}最匹配的合成信号矢量{(n)}(这里{}表示形成矢量或帧的样值集合)。这是在测试这些参数的所有可能的组合的穷尽搜索中完成的(次最优搜索方案也是可行的，其中，一些参数是独立于其它参数来确定的并且在搜索其余参数的过程中保持固定)。为了测试合成矢量{(n)}与相应的语音矢量{s(n)}的接近程度，不同矢量的能量{e(n)}(加法器26中形成的)可以在能量计算器30中计算。但是，更有效的是考虑加权误差信号矢量的能量{ew(n)}，其中已经以这样的方式重新分配了误差，使得大的误差被大振幅的频带所掩蔽。这是在加权滤波器28中完成的。现在参照图2-3来描述图1的单信道LPAS编码器到根据[3]的多信道LPAS编码器的修改。假定一种双声道(立体声)语音信号，但是同样的原理也可用于两个以上的信道。图2是[3]中描述的多信道LPAS语音编码器的分析部分的实施例的框图。图2中，输入信号现在是多信道信号，如信号分量s1(n)、s2(n)所示。图1中的LPC分析滤波器10已被具有矩阵取值的传输函数A(z)的LPC分析滤波器单元10M所代替。类似地，加法器26、加权滤波器28以及能量计算器30分别被相应的多信道单元26M、28M和30M所代替。图3是[3]中描述的多信道LPAS语音编码器的综合部分的实施例的框图。多信道解码器也可由这样的综合部分构成。这里，图1中的LPC综合滤波器12被具有矩阵取值的传输函数A-1(z)的LPC综合滤波器单元12M所代替，A-1(z)(如该符号所示)至少约等于A(z)的反函数。类似地，加法器22、固定码本16、增益单元20、延迟单元24、自适应码本14和增益单元18分别被相应的多信道单元22M、16M、24M、14M和18M所代替。这种先有技术的多信道编码器存在的问题是，它对于由变化的传声器环境引起的变化的信道间相关不是非常灵活。例如，在某些情况下，若干传声器可从单个讲话者拾取语音。在这种情况下，来自不同传声器的信号实际上是相同信号的延迟和缩放的形式(假定回波可忽略)，即信道是强相关的。在其它情况下，在不同的传声器处可能同时有不同的讲话者。这种情况下几乎没有信道间相关。图4是根据本专利技术的多信道LPAS语音编码器的综合部分的典型实施例的框图。本专利技术的基本特征是多部分固定码本的结构。根据本专利技术，它包括用于各信道的专用固定码本FC1、FC2和共享固定码本FCS。虽然所有信道共用共享固定码本FCS(这意味着所有信道使用相同的码本索引)，但是这些信道与各自的滞后D1、D2相关联，如图4所示。此外，专用固定码本FC1、FC2与各自的增益gF1、gF2相关联，而各自的滞后D1、D2(这可以是整数或分数)与各自的增益gFS1、gFS2相关联。在加法器AF1、AF2中，把来自每个专用固定码本FS1、FS2的激励加到来自共享固定码本FCS的相应激励上(每个信道有同样的码本矢量，但有各自的滞后和增益)。通常，固定码本包括代数码本，其中激励矢量由按照一定规则分布在每个矢量上的单位脉冲构成(这是本领域中众所周知的，这里不再详细描述)。这种多部分固定码本结构是非常灵活的。例如，一些编码器可以使用专用固定码本中的更多比特，而另一些编码器可以使用共享固定码本中的更多比特。此外，编码器可以动态地改变专用和共享码本之间比特的分配，这随信道间相关性而定。对于一些信号，甚至最好是对一个单独信道分配比其它信道更多的比特(比特的不对称分配)。尽管图4说明了双信道固定码本结构，但是应当理解，通过增加专用码本的数目以及滞后和信道间增益的数目，所述概念容易推广到更多信道。通常顺次搜索共享和专用固定码本。最佳次序是首先确定共享固定码本激励矢量、滞后和增益。然后确定专用固定码本矢量和增益。现参照图5和图6来描述两种多部分固定码本搜索方法。图5是根据本专利技术的多部分固定码本搜索方法的实施例的流程图。步骤S1确定主要或首位信道，一般是最强的信道(具有最大帧能量的信道)。步骤S2在预定的时间间隔、例如整帧或其一部分中确定每个次要或滞后信道与主要信道之间的互相关。步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多信道线性预测综合分析信号编码器，它包括由多部分组成的固定码本，其中包括： 用于每个信道的专用固定码本；以及 所有信道所共用的共享固定码本。

【技术特征摘要】
SE 2000-9-15 0003284-71.一种多信道线性预测综合分析信号编码器，它包括由多部分组成的固定码本，其中包括用于每个信道的专用固定码本；以及所有信道所共用的共享固定码本。2.一种多信道线性预测综合分析信号编码器，它包括所有信道所共用的共享固定码本。3.如权利要求1或2所述的编码器，其特征在于，所述共享固定码本连接到每个信道的专用延迟单元。4.如权利要求3所述的编码器，其特征在于，所述专用延迟单元是高分辨率单元。5.如权利要求3所述的编码器，其特征在于，每个延迟单元连接到相应的增益单元。6.如权利要求1所述的编码器，其特征在于包括用于分析信道间相关性、以便确定是否在所述专用固定码本和所述共享固定码本之间改变比特分配的装置。7.如权利要求1或2所述的编码器，其特征在于包括由多部分组成的自适应码本，其中具有用于每个信道的专用自适应码本和专用间距滞后。8.如权利要求7所述的编码器，其特征在于包括用于确定所有信道是否可以共享共同的间距滞后的装置。9.如权利要求7所述的编码器，其特征在于包括在每个信道与其它信道之间的信道间间距滞后。10.如权利要求1或2所述的编码器，其特征在于包括用于根据相对信道强度重新换算每个信道的残余能量的装置。11.一种多信道线性预测综合分析信号解码器，它包括由多部分组成的固定码本，其中包括用于每个信道的专用固定码本；以及所有信道所共用的共享固定码本。12.一种多信道线性预测综合分析信号解码器，它包括所有信道所共用的共享固定码本。13.如权利要求11或12所述的解码器，其特征在于，所述共享固定码本连接到每个信道的专用延迟单元。14.如权利要求13所述的解码器，其特征在于，所述专用延迟单元是高分辨率单元。15.如权利要求13所述的解码器，其特征在于，每个延迟单元连接到相应的增益单元。16.如权利要求11或12...

【专利技术属性】
技术研发人员：TB明德，A施泰纳松，A乌夫利登，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]