用于从PCM信号中减去量化噪声的方法和单元技术

本发明专利技术涉及用于从被分段成帧的脉码调制ＰＣＭ信号中减去量化噪声的方法和单元。为实现此，建议：首先根据下式（Ⅰ）为所述ＰＣＭ信号的每帧计算量化噪声电平Ｂｑ：＊＊＊（Ⅰ）其中ｎ表示ＰＣＭ信号的特定抽样；Ｓ＊↓［ｍｉｎ］［ｎ］代表所述ＰＣＭ信号的特定抽样值ｓ＊［ｎ］的最小量化噪声电平；Ｓ＊↓［ｍａｘ］［ｎ］代表所述ＰＣＭ信号的特定抽样值ｓ＊［ｎ］的最大量化噪声电平；ｗ［ｎ］代表窗函数；和Ｗ代表每窗口的抽样的数量。随后，最好借助于合适的背景噪声减去系统，从所述ＰＣＭ信号中减去利用所述量化噪声电平Ｂｑ所表示的量化噪声。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于从PCM信号中减去量化噪声的方法和单元。
技术介绍
脉码调制(PCM)是一种广泛使用的代表例如数字域中的音频信号的技术。线性PCM使用均匀分布的量化电平，而对数PCM使用其中利用比大信号振幅更密集间隔开的电平量化小信号振幅的分布。线性PCM的一个实例是CD-音频，它使用16个比特来代表均匀分布的信号电平。图5表示线性编码PCM信号振幅的量化(曲线(a))和两个对数编码的PCM信号振幅的量化(曲线(b)和(c))。曲线b表示μ律编码PCM信号振幅的量化，其中μ律具有下式的输入-输出振幅特征|y|=log(1+μ|s|)log(1+μ),---(1)]]>其中，|s|是输入的振幅，|y|是输出的振幅，而μ是被选择以给出期望的压缩特征的参数。在图5中，曲线c)表示A律编码PCM信号振幅的量化，其中A律具有下式的输入-输出振幅特征|y|=1+logA|s|1+logA,---(2)]]>其中y和s的含义如上所述，并且A是常数。现有技术的μ律和A律编码器被Comité Consultatif International de Téléfonique etTé1égraphique CCITT标准化为G.711 64kbit/s PCM。G.711的量化器特征被公开在N.S.Jayant和P.Noll，“Digital Coding ofWaveforms(波形的数字编码)”，Englewood Cliffs NJprentice-Hall，1984中。信号的被量化抽样值可以被数学模型化为s*＝s+q，(3)其中S*代表原始的未量化抽样值s的被量化值，而q代表由于所述量化引起的量化误差。量化误差可以被解释为降低原始抽样值s的质量的不希望的加性噪声。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供用于从PCM信号中减去所述量化噪声的方法和单元。利用包含以下步骤的方法来实现上述目的根据下面等式为所述PCM信号的每帧，计算量化噪声电平BqBq=Σn=0W-1{(s*min-s*max)·w}212]]>其中n表示PCM信号的特定抽样；S*min代表所述PCM信号的特定抽样值s*的最小量化噪声电平；S*max代表所述PCM信号的特定抽样值s*的最大量化噪声电平；w代表窗函数；和W代表每窗口的抽样的数量；以及从所述PCM信号中减去利用所述量化噪声电平Bq所表示的量化噪声。本专利技术的基本思想是，根据所述要求保护的公式为每帧计算所述量化噪声电平Bq，并且使用任何合适的本领域已知的(背景)噪声减去方法-有可能在进行微小修改之后-从PCM信号中减去量化噪声。在整个说明书中*表示坐标化数量或信号中量化噪声的内容。窗函数可以被随意选择。所述要求保护的公式需要PCM信号的抽样值s*的最小量化电平S*min以及最大量化电平S*max。根据本专利技术的第一优选实施例，从用于生成PCM信号的量化方法中知道最小量化电平S*min以及最大量化电平S*max。根据本专利技术的第二优选实施例，所述量化电平S*min和S*max是未知的，并因此必须根据权利要求3中所述的公式来预测。有利的是，在第一实施例和第二实施例中都不必将任何附加信息与PCM抽样值s*一起发送来实施所述方法。这是因为，当执行根据本专利技术的用于减去量化噪声的方法时，第一实施例中的量化电平和第二实施例中的基准电平I能够被假定为已知的(参见上面最后两个段落)。因此，有利地节省带宽。最好，噪声减去以同一申请人的申请号为EP01201304.1的非先公开欧洲专利申请所述的背景噪声减去方法和系统为基础。所述系统的应用稍后作为优选实施例进行描述。所述专利申请的整个内容应被视为本申请公开的一部分。最后，上述目的利用根据权利要求9的主题的噪声减去单元来实现。所述单元的优点对应于上面参照所要求保护方法所述的优点。最好，在解码器一侧上应用所述要求保护的单元和方法，即，仅在PCM信号再次被解码之前。但是，尽管如此，还是可以在编码器一侧上应用所述方法和单元。附图说明下面结合附图对本专利技术进行说明，其中图1表示根据本专利技术的量化噪声减去单元，包括背景噪声减去单元；图2表示用于说明基准值I与抽抽样值S*之间相关性的一个实例；图3表示背景噪声减去单元的具体图示；图4.1表示纯净(clean)男性话音的频谱；图4.2表示图4.1所示频谱的μ律编码版本；图4.3表示在根据本专利技术的量化噪声减去之后在图4.1中所示频谱的μ律编码版本； 图4.4表示为了把量化噪声减去方法应用于图4.2中所示频谱而生成的使用阵列(usage array)u；图5表示本领域已知的线性和非线性编码的PCM信号的量化电平。具体实施例方式下面将参照图1至图4说明本专利技术的优选实施例。图1表示量化噪声减去单元100-700，用于从输入的线性或对数编码PCM信号中减去量化噪声。首先所述单元包括一个量化噪声电平计算单元100，用于在考虑最小量化噪声电平和最大量化噪声电平S*min、S*max的情况下计算所述PCM信号的每帧的量化噪声电平Bq。更具体地说，量化噪声电平Bq对于所述PCM信号的每帧是恒定的，并且根据下式对于特定帧独立计算BqBq=Σn=0W-1{(s*min-s*max)·w}212---(4)]]>其中n表示PCM信号的特定抽样；S*min代表所述PCM信号的特定抽样值s*的最小量化噪声电平；S*max代表所述PCM信号的特定抽样值s*的最大量化噪声电平；w代表窗函数；和W代表每窗口的抽样的数量，至少包括当前计算其Bq的特定帧。典型地，每个窗口的抽样的数量是每帧抽样数量的两倍。在等式(4)中，项{(s*min-s*max)·w}212=ϵ]]>代表量化误差的均方值，即，当前帧中量化噪声的能量。帧大小通常是2ms。根据第一实施例，所述量化噪声电平S*min、S*max被假定为已知的。然而，根据本专利技术的第二实施例，这些量化电平S*min、S*max不被假定为已知的，例如，因为原始信号可能已经利用不同的量化器进行量化，并且可能具有在编码之前或之后应用于抽样的额外定标(scaling)。在这些情况下，量化电平必须被预测。为了预测量化电平，整个原始信号(在下文中，还称之为波形)被扫描，以接收已量化波形的抽样值s*。接着，检查是否利用至少一个所述抽样值s*表示(使用)由于应用于该波形的量化方法而被预先定义的所有可能的表示电平(representation level)i。对于16比特线性PCM量化方法，具有216＝65536个可能的表示电平i，并且在具有65536个值的所谓的使用表u中描述所述检查的结果。所述使用表u的值或者是1(如果具有对应于当前表示电平i的整个波形的至少一个抽样值)或者是0(如果没有对应于当前表示电平i的整个波形的抽样值)。这种情况在数学上被表达为 在公式(5)中，L是波形长度，即，整个波形的抽样数量，而N是线性PCM量化所使用的比特的数量；在上述实例中，N＝16。通过利用0初始化u的所有值和使用公式(6)，可以简化该操作u]＝1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从被分段成帧的脉码调制ＰＣＭ信号中减去量化噪声的一种方法，包括以下步骤：　　　　根据下式为所述ＰＣＭ信号的每帧，计算恒定量化噪声电平Ｂｑ：　　　　＊＊＊　　　　其中　　　　ｎ：表示ＰＣＭ信号的特定抽样；　　　　Ｓ＊↓［ｍｉｎ］［ｎ］：代表所述ＰＣＭ信号的特定抽样值ｓ＊［ｎ］的最小量化噪声电平；　　　　Ｓ＊↓［ｍａｘ］［ｎ］：代表所述ＰＣＭ信号的特定抽样值ｓ＊［ｎ］的最大量化噪声电平；　　　　ｗ［ｎ］：代表窗函数；和　　　　Ｗ：代表每窗口的抽样的数量；以及　　　　从所述ＰＣＭ信号中减去利用所述量化噪声电平Ｂｑ所表示的量化噪声。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EF奇奇，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]