产生语音编码器用八分之一速率随机数的方法和装置制造方法及图纸

一种语音编码器用八分之一速率随机数产生的方法及装置，包含产生第１随机变量值的随机数产生器。查找表用来存储第２随机变量的值。查找表用第１随机变量值寻址。第２随机变量是第１随机变量的累积分布函数的逆变换。编解码器用第１和第２随机变量的值对输入的无声帧编码，并用第１和第２随机变量的值重新产生无声帧。语音编码器可以是增强的可变速率编码器，且无声帧可以１／８速率编码。随机变量最好是高斯随机变量，具有在零与１之间均匀分布的值。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及语音处理领域，具体涉及产生语音编码器用八分之一速率随机数的方法及装置。
技术介绍
利用数字技术传输语音已经相当普遍，特别是在长距离和数字无线电话应用中。这相继在确定能在信道上发送最少信息量同时又能保持重构语音的收听质量方面发挥了作用。如果通过简单采样和数字化发送语音，则要求数量级为每秒64K比特(kbps)的数据速率来获得传统模拟电话的语音质量。然而，通过使用语音分析，随后的适当编码、发送，和在接收机端的再合成，就能有效地减小数据速率。采用通过抽取参数压缩语音这类技术的装置称为语音编码器，这些参数与人类发生语音的模型相关。语音编码器将引入的语音信号分成时间块，或分析帧。语音编码器一般包含编码器和解码器，或编解码器。该编码器分析引入的语音帧以抽取某些相关的参数，然后将参数量化成二进制表示，即，量化成二进制位组或二进制数据包。数据包在通信信道上发送到接收机和解码器。解码器处理数据包解除它们的量化，产生参数，然后使用这些非量化参数将这些语音帧重新合成。语音编码器的功能是通过去除语音中固有的自然冗余将数字化的语音信号压缩成低比特率信号。数字压缩的实现则通过用参数组表示输入语音帧并采用量化以二进制(比特)表示这些参数。如果输入语音帧具有位数为Ni而由该语音编码器产生的数据包具有位数为No，则由语音编码器获得的压缩因数为Ct＝Ni/No。要解决的是保持解码后语音的高语音质量，同时获得目标压缩因数。语音编码器的性能取决于(1)怎样好地完成语音模型处理或上述分析和合成组合处理的完善程度；和(2)在目标位速率为每帧No位时完成参数量化处理的完善程度。因此，语音模型的目的是用每帧规模不大的参数组获取语音信号的本质，或目标话音质量。公知的语音编码器是L.B.Rabiner&R.W.Schafer著“语音信号的数字处理”(396-453，1978年)中描述的码激励线性预测(CELP)编码器。这里按参考文件充分引用。在CELP编码器中，通过线性预测(LP)分析去除语音信号中的短期相关或冗余，该线性预测找到短期共振峰滤波器的的系数。将短期预测滤波器应用于输入的语音信号，产生LP残余信号，再用长期预测滤波器参数和其后的随机代码薄加以模型化和量化。于是，CELP编码将编码时域语音波形的任务分成编码LP短期滤波器系数和编码LP残余的各个任务。在U.S.专利No.5,414,796(已转让给本专利技术的受让人并按参考文件在在这里充分引用)中描述了一种典型的可变速率CELP编码器。在传统的语音编码器中，无语音或无声常常以八分之一速率(相对于可变速率语音编码器中的全速率、半速率、或四分之一速率而言)得到编码，而不是简单地不编码。为了以八分之一速率对无声进行编码，要测量、量化当前语音帧的能量，并发送到解码器。之后在解码器侧再现相等能量的适当的噪音(对听者而言)。该噪音通常模型化为白高斯噪声。有几种方法可在数字信号处理器(DSP)中产生高斯随机噪声，包括如使用中心极限定理以及两个统计独立、等分布的随机变量，具有均等概率分布。但是，必须执行强有力的计算，包括诸如计算随机变量的均方根、正弦和余弦变换、对数函数等的非线性、数学运算或变换。这些运算要求高存储容量和极强的计算能力。例如，计算函数的正弦和余弦要求计算函数的泰勒级数展开。因此，需要一种编码和解码的方法，来减少存储和计算要求。本专利技术概述本专利技术的目的在于提供一种能减少存储和计算要求的编码和解码方法。因此，本专利技术的一个方面是一种优良的语音编码器，它包含配置成产生第1随机变量的值的随机数产生器；与所述随机数产生器耦连的存储媒体，该存储媒体包含第2随机变量的值，该第2随机变量包含对第1随机变量的累积分布函数的逆变换；与所述随机数产生器耦连的编解码器，该编解码器配置成对具有第1和第2随机变量的值的输入无声帧进行编码并重新产生具有第1和第2随机变量的值的无声帧。本专利技术的另一方面是一种无声帧编码方法，有利的是它包含的步骤为产生第1随机变量的值；存储第2随机变量的值，该第2随机变量包含对第1随机变量的累积分布函数的逆变换；对具有第1和第2随机变量的值的无声帧进行编码；重新产生具有第1和第2随机变量的值的无声帧。本专利技术的又一方面是一种语音编码器，有利的是它包含产生第1随机变量的值的装置；存储第2随机变量的值的装置，该第2随机变量包含对第1随机变量的累积分布函数的逆变换；对具有第1和第2随机变量的值的无声帧进行编码的装置；重新产生具有第1和第2随机变量的值的无声帧的装置。附图概述附图说明图1为各端终接语音编码器的通信信道的框图。图2为编码器的框图。图3为解码器的框图。图4为说明语音编码判决过程的流程图。图5为随机变量的概率密度函数与该随机变量的曲线图。图6为随机变量的累积分布函数与该随机变量的曲线图。图7为查找表的高斯数据表。较佳实施例的详细说明图1中，第1编码器10接收数字化的语音取样s(n)并对其编码后，在传输媒体12或通信信道12上发送到第1解码器14。解码器14对编码的语音取样进行解码并合成为输出的语音信号SSYNTH(n)。为了反向发送，第2编码器16编码数字化的语音取样s(n)，并在通信信道18上发送。第2解码器20接收并解码经编码的语音取样，产生合成的输出语音信号SSYNTH(n)。语音取样s(n)代表按照本领域中已知方法中任一方法进行数字化和量化后的语音信号，这些方法包括例如压扩μ律或A律的脉冲编码调制(PCM)。如本领域中所知，语音取样s(n)组织成输入数据的帧，每帧包含预定数的数字化语音取样s(n)。在典型实施例中，取样速率为8kHz，每20ms帧包含160个取样。在下面描述的实施例中，数据传输速率的优点是帧间可从13.2kbps(全速率)变化到6.2kbps(半速率)、2.6kbps(四分之一速率)、1kbps(八分之一速率)。改变数据传输速率有好处，因为可选择较低位速率用于所含语音信息相对少的帧。本领域中的普通技术人员知道也可使用其它取样速率、帧的大小和数据传输速率。第1编码器10和第2解码器20一起组成第1语音编码器，或语音编解码器。同样第2编码器16和第1解码器14一起组成第2语音编码器。本领域中的普通技术人员知道，语音编码器可用数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、分立门逻辑、固件，或任何传统可编程软件模块和微处理器构成。该软件模块可以驻留在RAM存储器、快速擦写存储器、寄存器，或本领域中已知的任何其它形式可擦写存储媒体。另外，任何传统处理器、控制器或状态机都可用来替代微处理器。美国专利No.5,727,123和题为“声码器的ASIC”的美国专利申请No.08/197,417(申请日为1994年2月16日)中描述了专门为语音编码设计的典型ASIC，这两个专利和专利申请已转让给本专利技术人的受让人，这里按参考文件充分引用。在图2中，可用于语音编码器的编码器100包含模式判决块102、音调估算块104、LP分析块106、LP分析滤波器108、LP量化块110和残余量化块112。输入语音帧s(n)提供给模判决块102、音调估算块104、LP分析块106和LP分析滤波器108。模型决策块102根据各输入语音帧s(n)的周期产生模指数(I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种语音编码器，其特征在于，包含： 产生第１随机变量值的随机数产生器； 耦连所述随机数产生器的存储媒体，该存储媒体包含第２随机变量值，该第２随机变量包含第１随机变量的累积分布函数的逆变换； 耦连所述随机数产生器的编解码器，该编解码器用第１和第２随机变量的值对输入无声帧编码并用第１和第２随机变量重新产生该无声帧。

【技术特征摘要】
US 1999-2-8 09/248,5161.一种语音编码器，其特征在于，包含产生第1随机变量值的随机数产生器；耦连所述随机数产生器的存储媒体，该存储媒体包含第2随机变量值，该第2随机变量包含第1随机变量的累积分布函数的逆变换；耦连所述随机数产生器的编解码器，该编解码器用第1和第2随机变量的值对输入无声帧编码并用第1和第2随机变量重新产生该无声帧。2.如权利要求1所述的语音编码器，其特征在于，其中，所述编码器以1kbps速率对输入无声帧编码。3.如权利要求1所述的语音编码器，其特征在于，其中，语音编码器是一种增强的可变速率编码器。4.如权利要求1所述的语音编码器，其特征在于，其中，第1和第2随机变量相互统计独立并包含具有在零和1之间均匀分布的值的第1和第2高斯随机变量。5.如权利要求1所述的语音编码器，其特征在于，其中，存储媒体包含由第1随机变量值寻址的查找表。6.一种编码无声帧的方法，其特征在于，包含下列步骤产生第1随机变量值；存储第2随机变量值，该第2随机变量包含第1随机变量的累积分布函数的逆变换；用第1和第2随机变量的值对输入无声帧编码，并且用第1和第2随机变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承纯，沈涛，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]