用于在码激励线性预测编码器和解码器中使用的灵活和可缩放的组合式创新代码本制造技术

在CELP编码器中，组合式创新代码本编码装置包括：第一、自适应代码本激励残差的预量化器；以及CELP创新代码本搜索模块，响应于根据该第一、自适应代码本激励残差所产生的第二激励残差。在CELP解码器中，组合式创新代码本包括：所预量化的编码参数到第一激励组成的去量化器；以及CELP创新代码本结构，响应于CELP创新代码本参数，以产生第二激励组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在码激励线性预测编码器和解码器中使用的灵活和可缩放的组合式创新代码本
本公开涉及用于在码激励线性预测（CELP）编码器和解码器中使用的组合式创新代码本装置和对应的方法。
技术介绍
CELP模型被广泛地用于以低比特率来对声音信号（例如，语音）进行编码。在CELP中，将声音信号建模为通过时变合成滤波器所处理的激励。尽管时变合成滤波器可以采取许多形式，但是经常使用线性递归全极点滤波器。将该时变合成滤波器的逆滤波器（其因而是线性全零非递归滤波器）称为“短期预测”（STP）滤波器，这是由于它包括按照使得声音信号的采样s[i]与该声音信号的先前采样s[i-1]、s[i-2]、…、s[i-m]的加权和之间的预测误差最小化的这种方式所计算的系数，其中m是滤波器的阶数。频繁用于STP滤波器的另一命名是“线性预测”（LP）滤波器。如果将来自LP滤波器的预测误差的残差应用为具有恰当初始状态的时变合成滤波器的输入，则该合成滤波器的输出是原始声音信号，诸如语音。在低比特率处，不可能传送精确的预测误差残差。相应地，对预测误差残差进行编码，以形成被称为激励的近似。在传统的CELP编码器中，将该激励编码为两个组成之和；第一组成是从所谓的自适应代码本所产生的，而第二组成是从所谓的创新或固定代码本所产生的。自适应代码本实质上是来自具有恰当增益的过去激励的采样块。创新或固定代码本是利用码向量（codevector）所构成的，该码向量具有用于对来自LP滤波器的预测误差残差和自适应代码本进行编码的任务。可以使用许多结构和约束来设计创新或固定代码本。然而，在现代语音编码系统中，经常使用代数码激励线性预测（ACELP）模型。ACELP对于语音编码领域的普通技术人员是公知的，并相应地，在本说明书中将不详细地进行描述。总之，ACELP创新代码本中的码向量中的每一个包含几个非零脉冲，所述非零脉冲可以被看做属于脉冲位置的不同交织轨道。轨道和每个轨道的非零脉冲的数目通常取决于ACELP创新代码本的比特率。ACELP编码器的任务在于搜索脉冲位置和标记（sign），以使得误差准则最小化。在ACELP中，使用合组成析法（analysis-by-synthesis）过程来执行此搜索，在该过程中，不是在激励域中、而是在合成域中，即在已经通过时变合成滤波器对给定ACELP码向量进行滤波之后，计算误差准则。已经提出了有效的ACELP搜索算法，以允许甚至具有非常大ACELP创新代码本的快速搜索。图1是示出了ACELP解码器100的主要组件和操作原理的示意框图。参考图1，ACELP解码器100接收所解码的音高（pitch）参数101和所解码的ACELP参数102。所解码的音高参数101包括向自适应代码本103应用、以产生自适应码向量的音高延迟。如在上文中所指明的，自适应代码本103实质上是来自过去激励的采样块，并且通过使用包括过去激励的等式、以音高延迟、对过去激励进行内插来发现自适应码向量。所解码的音高参数还包括音高增益，使用放大器112、向来自自适应代码本103的自适应码向量应用该音高增益，以形成第一、自适应代码本组成113。自适应代码本103和放大器112形成自适应代码本结构。所解码的ACELP参数包括ACELP创新代码本参数，其包括向创新代码本104应用、以输出对应的创新码向量的代码本索引。所解码的ACELP参数还包括创新代码本增益，借助于放大器105、向来自代码本104的创新码向量应用该创新代码本增益，以形成第二、创新代码本组成114。创新代码本104和放大器105形成创新代码本结构110。然后，通过第一、自适应代码本组成113与第二、创新代码本组成114的加法器106中的加和来形成总的激励115。然后，通过LP合成滤波器107来处理总激励115，以产生原始声音信号（例如，语音）的合成111。使用当前帧的激励，对于下一帧来更新自适应代码本103的存储器（箭头108）；然后，自适应代码本103偏移，以处理下一子帧的所解码音高参数（箭头109）。可以对于先前描述的基本CELP模型做出若干修改。例如，可以对合成滤波器的输入处的激励信号进行处理，以增强该信号。同样，可以在合成滤波器的输出处应用后处理。此外，可以对自适应和代数代码本的增益进行联合量化。尽管对于以低比特率来编码语音非常有效，但是当增加ACELP代码本尺寸时，ACELP代码本在质量上不像诸如变换编码和向量量化之类的其他方式增益得那么快。当以dB/比特/采样测量时，通过在ACELP创新代码本中使用每个轨道更多的非零脉冲所获得的处于更高比特率处的增益（例如，比16kbit/s更高的比特率）没有像变换编码和向量量化的（dB/比特/采样中的）增益一样大。这可以在考虑到ACELP实质上将声音信号编码为合成滤波器的延迟且缩放的脉冲响应之和时看出。在更低的比特率（例如，比12kbit/s更低的比特率）处，ACELP技术快速地捕捉激励的主要分量。但是在更高的比特率处，更高的粒度（且具体地，对于如何横跨信号的不同频率分量来花费附加比特的较好控制）是有用的。因此，需要一种更好地适用于在更高比特率处使用的创新代码本结构。
技术实现思路
更具体地，本公开涉及：一种组合式创新代码本编码方法，包括：对第一、自适应代码本激励残差进行预量化，该预量化被执行在变换域中；以及响应于根据该第一、自适应代码本激励残差所产生的第二激励残差来搜索CELP创新代码本；一种组合式创新代码本解码方法，包括：将所预量化的编码参数去量化为第一创新激励组成，其中，将所预量化的编码参数去量化包括：计算所述编码参数的逆变换；以及将CELP创新代码本参数应用于CELP创新代码本结构，以产生第二创新激励组成；一种组合式创新代码本编码装置，包括：第一、自适应代码本激励残差的预量化器，该预量化器操作在变换域中；以及CELP创新代码本模块，响应于根据该第一、自适应代码本激励残差所产生的第二激励残差；一种CELP编码器包括上述的组合式创新代码本编码装置；一种组合式创新代码本，包括：用于所预量化的编码参数到第一创新激励组成的去量化器，该去量化器包括响应于所述编码参数的逆变换计算器；以及CELP创新代码本结构，响应于CELP创新代码本参数，以产生第二创新激励组成；以及一种CELP解码器包括上述的组合式创新代码本。一旦阅读了仅仅参考附图、借助于示例所给出的、其说明性实施例的以下非约束性描述，组合式创新代码本装置和对应方法的前述和其他特征将变得更加明显。附图说明在附图中：图1是CELP解码器的示意框图，该CELP解码器包括自适应和创新代码本结构并且在此非限制性示例中使用ACELP；图2是CELP解码器的示意框图，该CELP解码器包括由在频域中操作的第一解码级和例如使用ACELP创新代码本的在时域中操作的第二解码级所形成的组合式创新代码本；图3是使用组合式创新代码本编码装置的CELP编码器的一部分的示例框图；以及图4是示出了用于预加重滤波器F(z)的频率响应的示例的曲线图，其中将预加重滤波器的动态（dynamics）示出为频率响应的最小和最大幅度之间的（dB中的）差异。具体实施方式参考图2的解码器200，对CELP创新代码本结构（例如，图1的ACELP创新代码本结构110）进行修本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.14 US 61/324,1911.一种组合式创新代码本编码装置，包括：第一自适应代码本激励残差的预量化器，该预量化器操作在变换域中；减法器，从自适应代码本组成中减去来自预量化器的时域组成以产生第二激励残差；以及CELP创新代码本模块，响应于根据该第一自适应代码本激励残差所产生的该第二激励残差。2.根据权利要求1的组合式创新代码本编码装置，其中，通过从LP残差中减去自适应代码本组成来获得该第一自适应代码本激励残差。3.根据权利要求1的组合式创新代码本编码装置，其中，该预量化器包括该第一自适应代码本激励残差到频域的变换的计算器。4.根据权利要求3的组合式创新代码本编码装置，其中，该变换是DCT变换。5.根据权利要求3的组合式创新代码本编码装置，其中，该预量化器包括所变换的、第一自适应代码本激励残差的量化器。6.根据权利要求5的组合式创新代码本编码装置，其中，所变换的、第一自适应代码本激励残差的量化器是代数向量量化器。7.根据权利要求5的组合式创新代码本编码装置，在计算所述第一自适应代码本激励残差的变换以前，还包括：该第一自适应代码本激励残差的预加重滤波器。8.据权利要求7的组合式创新代码本编码装置，其中，该预加重滤波器对该第一自适应代码本激励残差的低频进行加重。9.根据权利要求7的组合式创新代码本编码装置，包括：所量化且变换的第一自适应代码本激励残差的逆变换的计算器；和所逆变换的自适应代码本激励残差的去加重滤波器，用于产生时域组成。10.根据权利要求1的组合式创新代码本编码装置，其中，该CELP创新代码本模块是ACELP创新代码本搜索模块。11.根据权利要求1到10中任一项的组合式创新代码本编码装置，其中，该预量化器仅仅对具有超出指定阈值的能量的频域变换系数进行量化，使得在期望的范围内减少或维持该第二激励残差的谱动态。12.根据权利要求5到6中任一项的组合式创新代码本编码装置，其中，该量化器取决于可用的比特预算来仅仅对与较低频率相关的变换系数进行编码。13.一种CELP编码器，包括根据权利要求1到10中任一项的组合式创新代码本编码装置。14.一种组合式创新代码本解码装置，包括：在变换域中产生的所预量化的编码参数到第一创新激励组成的去量化器，该去量化器包括响应于所述编码参数的逆变换计算器；以及CELP创新代码本结构，响应于CELP创新代码本参数，以产生第二创新激励组成。15.根据权利要求14的组合式创新代码本解码装置，其中，所述去量化器包括：解码器，用于对所预量化的编码参数进行去量化。16.根据权利要求15的组合式创新代码本解码装置，其中，所述解码器包括AVQ解码器。17.根据权利要求15的组合式创新代码本解码装置，其中，所述逆变换计算器响应于所去量化的编码参数。18.根据权利要求17的组合式创新代码本解码装置，其中，所述逆变换为逆DCT变换。19.根据权利要求17的组合式创新代码本解码装置，其中，所述去量化器包括：去加重滤波器，供应有经过逆变换的、去量化的编码参数，以产生该第一激励组成。20.一种CELP解码器，包括根据权利要求14到19中任一项的组合式创新代码本解码装置。21.一种组...

【专利技术属性】
技术研发人员：B贝塞特，
申请(专利权)人：沃伊斯亚吉公司，
类型：
国别省市：