BRPI1016262B1 - método para codificar um sinal de áudio, método para decodificar um sinal de áudio codificado, dispositivo de codificação, dispositivo de decodificação e sistema de processamento de sinal de áudio - Google Patents

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Kei Kikuiri
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Abstract

MÉTODO DE CODIFICAÇÃO DE SINAL DE ÁUDIO, MÉTODO DE DECODIFICAÇÃO DE SINAL DE ÁUDIO, DISPOSITIVO DE CODIFICAÇÃO, DISPOSITIVO DE DECODIFICAÇÃO, SISTEMA DE PROCESSAMENTO DE SINAL DE ÁUDIO, PROGRAMA DE CODIFICAÇÃO DE SINAL DE ÁUDIO, E PROGRAMA DE DECODIFICAÇÃO DE SINAL DE ÁUDIO. A presente invenção refere-se a um quadro imediatamente precedente a um quadro alvo de codificação a ser codificado por uma primeira unidade de codificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear que é codificado por uma segunda unidade de codificação que opera sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear, o quadro alvo de codificação pode ser codificado sob o esquema de codificação preditiva linear inicializando o estado interno da primeira unidade de codificação. Portanto, um processamento de codificação executado sob uma pluralidade de esquemas de codificação que incluem o esquema de codificação preditiva linear e um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear pode ser realizado.

Description

CAMPO DA TÉCNICA
A presente invenção refere-se a um método de codificação de sinal de áudio, um método de decodificação de sinal de áudio, um dispositivo 10 de codificação, um dispositivo de decodificação, um sistema de processamento de sinal de áudio, um programa de codificação de sinal de áudio, e um programa de decodificação de sinal de áudio
ANTECEDENTES DA TÉCNICA
Uma técnica de codificação para comprimir sinais de fala / músi- 15 ca (sinais de áudio) em baixas taxas de bits é importante para reduzir os custos incorridos em comunicações, transmissão, e armazenamento de sinais de fala e de música. De modo a codificar eficientemente tanto os sinais de fala quanto os sinais de música, um esquema de codificação de tipo híbrido é efetivo no qual um esquema de codificação adequado para os sinais 20 de fala e um esquema de codificação adequado para os sinais de música são seletivamente utilizados. O esquema de codificação de tipo híbrido executa a codificação eficientemente comutando os esquemas de codificação no processo de codificar uma sequência de áudio, mesmo quando as características de sinais de entrada variam temporalmente.
O esquema de fêSdificação de tipo híbrido inclui, como um componente, o esquema de codificação CELP (CELP: Codificação de Predição Linear Excitado Por Código) adequado para codificar os sinais de fala. Geralmente, de modo a codificar um sinal residual obtido através de aplicação de um filtro inverso preditivo linear em um sinal de entrada, um codificador que pratica o esquema de CELP contém no mesmo informações sobre sinais residuais passados em um livro de códigos adaptável. Como o livro de códigos adaptável é utilizado para a codificação, uma alta eficiência de codificação é conseguida.
Uma técnica para codificar os sinais de fala e os sinais de música está descrita, por exemplo, na Literatura de Patente 1. Na Literatura de Patente 1, um algoritmo de codificação para codificar tanto os sinais de fala quanto os sinais de música etc. está descrito. A técnica descrita na Literatura de Patente 1 utiliza um filtro de síntese Preditivo Linear (LP) que funciona comumente para codificar os sinais de fala e os sinais de música. O filtro de síntese LP comuta entre um gerador de excitação de fala e um gerador de excitação de transformada de acordo com se um sinal de fala ou um sinal de música está codificado, respectivamente. Para a codificação de sinais de fala, a técnica de CELP convencional é utilizada, e para codificar os sinais de música, uma nova técnica de transformada de suposição - adição assimétrica é aplicada. Na execução da filtragem de síntese de LP comum, uma interpolação dos coeficientes de LP é conduzida sobre um sinal nas regiões de operação de sobreposição - adição.
Quando a comutação acontece de um esquema de codificação outro que o esquema de codificação CELP para um esquema de codificação que pratica o esquema de CELP no processo de codificação de uma sequência de áudio, as informações sobre um sinal residual que corresponde à fala vinda antes da comutação não são mantidas em um livro de códigos adaptável no codificador. Portanto, a eficiência de codificação degrada quando codificando um quadro que vem imediatamente após a comutação do esquema de codificação, resultando em um problema de degradação na qualidade de fala reproduzida. Uma técnica convencional é conhecida tal como Banda Larga de Múltiplas Taxas Adaptável mais (AMR-WB+, Literatura de Não Patente 1), a qual é um esquema padronizado de codificação de fala determinado pelo 3rd Generation Partnership Project (3GPP), no qual o estado interno de um codificador que pratica o esquema de CELP é iniciali- zado, utilizando um resultado codificado obtido sob um esquema de codificação outro que o esquema de CELP. O codificador de AMR-WB+ obtém um sinal residual através de filtragem inversa preditiva linear sobre um sinal de entrada e posteriormente codifica o sinal residual seletivamente utilizando dois esquemas de codificação, isto é, o esquema de CELP e o esquema de Excitação Codificada Transformada (TCX). Quando o esquema de TCX é comutado do esquema de CELP, o codificador de AMR-WB+ atualiza o livro de códigos adaptável no esquema de CELP, utilizando um sinal de excitação no esquema de TCX.
LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE
Literatura de Patente 1: Pedido de Patente Japonesa Aberto ÀInspeção Pública Número 2003-44097
LITERATURA de NÃO PATENTE
3GPP TS 26.290 "Audio codec processing functions; Extended Adaptive Multi-Rate - Wideband (AMR-WB+) codec; Transcoding functions", [online].[recuperado em 05 de Março de 2009] Recuperado da Internet: URL:htpp://www.3qpp.orq/ftp/Specs/html-info/26290.htm
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO
No entanto, sob um esquema de codificação do tipo híbrido no qual um esquema de codificação baseado no esquema de CELP e um esquema de codificação que não utiliza uma codificação preditiva linear são seletivamente utilizados, é difícil obter um sinal de excitação do processo de codificação executado sob um esquema de codificação que não utiliza a codificação preditiva linear. Portanto, quando um esquema de codificação que não utiliza a codificação preditiva linear é comutado de um esquema de codificação que se baseia no esquema de CELP, é difícil inicializar o livro de códigos adaptável no esquema de CELP com um sinal de excitação que corresponde à fala que vem antes da comutação. Um objeto da presente invenção é inicializar, para um valor apropriado, o estado interno de um meio de uma codificação ou um meio de decodificação que pratica um esquema de codificação utilizando a codificação preditiva linear para por meio disto aperfeiçoar a qualidade de uma fala reproduzida de um quadro que vem imediatamente após a comutação, quando um esquema de codificação de uma comutação que não utiliza a predição linear para um esquema de codificação que utiliza a codificação preditiva linear.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
Um método de codificação de sinal de áudio da presente invenção codifica um sinal de áudio, incluindo uma pluralidade de quadros, utilizando um primeiro meio de codificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear e um segundo meio de codificação que opera sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear. O método de codificação de sinal de áudio da presente invenção compreende: uma etapa de comutação de comutar um meio de codificação para codificar um segundo quadro imediatamente sucedente a um primeiro quadro do segundo meio de codificação para o primeiro meio de codificação a- pós o primeiro quadro do sinal de áudio ser codificado pelo segundo meio de codificação; e uma etapa de inicialização de inicializar um estado interno do primeiro meio de codificação de acordo com um método predeterminado a- pós a etapa de comutação ser executada.
De acordo com o método de codificação de sinal de áudio da presente invenção, mesmo quando o segundo quadro deve ser codificado sob um esquema de codificação preditiva linear, enquanto que o primeiro quadro foi codificado por um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear, o segundo quadro pode ser codificado sob o esquema de codificação preditiva linear inicializando o estado interno do primeiro meio de codificação que opera sob o esquema de codificação preditiva linear. Portanto, o processamento de codificação realizado sob uma pluralidade de esquema de codificação, incluindo o esquema de codificação preditiva linear e um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear pode ser realizado.
Na presente invenção, o estado interno do primeiro meio de codificação de preferência compreende um conteúdo de um livro de códigos adaptável ou um valor mantido por um elemento de retardo de um filtro de síntese preditivo linear para determinar uma resposta de entrada zero. Na etapa de inicialização, o estado interno do primeiro meio de codificação é de preferência inicializado, utilizando o primeiro nome. Na etapa de inicializa-ção, o primeiro meio de codificação é pereferivelmente inicializado, usando um sinal residual obtido pela aplicação do filtro inverso preditivo linear a ou o primeiro quadro ainda a ser codificado pelo segundo meio de codificação ou o primeiro quadro decodificado de volta após codificado pelo segundo meio de codificação. Na etapa de inicialização, o filtro inverso preditivo linear é de preferência aplicado a ou o primeiro quadro ainda a ser codificado pelo segundo meio de codificação ou o primeiro quadro decodificado de volta após codificado pelo segundo meio de codificação, utilizando os coeficientes pre- ditivos lineares utilizados pelo primeiro meio de codificação para codificar um terceiro quadro precedente ao primeiro quadro. Alternativamente, na etapa de inicialização, quando os coeficientes preditivos lineares do primeiro quadro estão incluídos em códigos do segundo quadro, o filtro inverso preditivo linear é de preferência aplicado a ou o primeiro quadro ainda a ser codificado pelo segundo meio de codificação ou o primeiro quadro decodificado de volta após codificado pelo segundo meio de codificação, utilizando os coeficientes preditivos lineares incluídos nos códigos do segundo quadro. Na presente invenção, na etapa de inicialização, o estado interno do primeiro meio de codificação pode ser inicializado utilizando o estado interno tido pelo primeiro meio de codificação quando o primeiro meio de codificação codificou um quadro precedente ao primeiro quadro. Quanto para os coeficientes preditivos lineares no filtro de síntese preditivo linear para determinar uma resposta de entrada zero, é desejável usar os coeficientes preditivos lineares utilizados quando o primeiro meio de codificação codificou o terceiro quadro precedente ao primeiro quadro ou quando os coeficientes preditivos lineares do primeiro quadro estão incluídos em códigos do segundo quadro, os coeficientes preditivos lineares do primeiro quadro calculados quando o segundo quadro ou aqueles obtidos pela aplicação de um filtro de ponderação acústica nos coeficientes preditivos lineares calculados.
Um método de decodificação de sinal de áudio da presente invenção decodifica um sinal de áudio codificado, incluindo uma pluralidade de quadros, utilizando um primeiro meio de decodificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear e um segundo meio de decodifica- ção que opera sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear. O método de decodificação de sinal de áudio compreende: uma etapa de comutação para comutar um meio de decodificação para decodificar um segundo quadro imediatamente sucedente a um primeiro quadro do segundo meio de decodificação para o primeiro meio de decodificação após o primeiro quadro do sinal de áudio codificado ser decodificado pelo segundo meio de decodificação; e uma etapa de inicialização de inicializar um estado interno do primeiro meio de decodificação de acordo com um método predeterminado, após a etapa de comutação ser executada.
De acordo com o método de decodificação de sinal de áudio da presente invenção, mesmo quando o segundo quadro deve ser decodificado utilizando um esquema de codificação preditiva linear, enquanto que o primeiro quadro é decodificado por um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear, o segundo quadro pode ser decodificado sob o esquema de codificação preditiva linear inicializando o estado interno do primeiro meio de decodificação que opera sob o esquema de codificação preditiva linear. Portanto, o processamento de decodificação executado sob uma pluralidade de esquemas de codificação que inclui o esquema de codificação preditiva linear e um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear pode ser realizado.
Na presente invenção, o estado interno do primeiro meio de decodificação de preferência compreende um conteúdo de um livro de códigos adaptável ou um valor mantido por um elemento de retardo de um filtro de síntese preditivo linear. Na etapa de inicialização, o estado interno do primeiro meio de decodificação é de preferência inicializado, utilizando o primeiro quadro. Na etapa de inicialização, o primeiro meio de decodificação é de preferência inicializado, utilizando um sinal residual obtido pela aplicação do filtro inverso preditivo linear no primeiro quadro decodificado pelo segundo meio de decodificação. Na etapa de inicialização, o filtro inverso preditivo linear é de preferência aplicado no primeiro quadro decodificado pelo segundo meio de decodificação, utilizando os coeficientes preditivos lineares utilizados pelo primeiro meio de decodificação para decodificar um terceiro qua- dro precedente ao primeiro quadro. Alternativamente, na etapa de inicialização, quando os coeficientes preditivos lineares do primeiro quadro estão incluídos em códigos do segundo quadro, o filtro inverso preditivo linear é de preferência aplicado no primeiro quadro decodificado pelo segundo meio de decodificação utilizando os coeficientes preditivos lineares incluídos nos códigos do segundo quadro. Na presente invenção, na etapa de inicialização, o estado interno do primeiro meio de decodificação pode ser inicializado, utili-zando o estado interno tido pelo primeiro meio de decodificação quando o primeiro meio de decodificação decodificou um quadro precedente ao primeiro quadro.
Um dispositivo de codificação da presente invenção inclui um primeiro meio de codificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear e um segundo meio de codificação que opera sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear e codifica um sinal de áudio, utilizando o primeiro meio de codificação e o segundo meio de codificação. O dispositivo de codificação compreende um primeiro meio de determinação de codificação que determina se o primeiro ou o segundo meio de codificação é utilizado para codificar um quadro alvo de codificação que está incluído no sinal de áudio. O dispositivo de codificação da presente invenção ainda compreende um segundo meio de determinação de codificação que determina, se o primeiro meio de determinação de codificação determinar que o quadro alvo de codificação deve ser codificado pelo primeiro meio de codificação, se um quadro imediatamente precedente ao quadro alvo de codificação foi codificado pelo primeiro meio de codificação ou o segundo meio de codificação, e um meio de cálculo de estado interno de codificação que decodifica, se o segundo meio de determinação de codificação determinar que o quadro imediatamente precedente foi codificado pelo segundo meio de codificação, um resultado codificado do quadro imediatamente precedente e calcula um estado interno do primeiro meio de codificação utilizando o resultado decodificado. O dispositivo de codificação da presente invenção ainda compreende um meio de inicialização de codificação que inicializa um estado interno do primeiro meio de codificação utilizando o estado interno calculado pelo meio de cálculo de estado interno de codificação. O primeiro meio de codificação codifica o quadro alvo de codificação após o meio de inicialização de codificação.
De acordo com o dispositivo de codificação da presente invenção, mesmo quando o quadro alvo de codificação deve ser codificado pelo primeiro meio de codificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear, enquanto que o quadro imediatamente precedente é codificado pelo segundo meio de codificação que opera sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear, o quadro alvo de codificação pode ser codificado sob o esquema de codificação preditiva linear inicializando o estado interno do primeiro meio de codificação. Portanto, um processamento de codificação executado sob uma pluralidade de esquemas de codificação que incluem o esquema de codificação preditiva linear e um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear pode ser realizado.
Um dispositivo de decodificação da presente invenção inclui um primeiro meio de decodificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear e um segundo meio de decodificação que opera sob um esquema de codificação o qual é diferente do esquema de codificação preditiva linear e decodifica um sinal de áudio codificado, utilizando o primeiro meio de decodificação e o segundo meio de decodificação. O dispositivo de decodificação compreende um primeiro meio de determinação de decodificação que determina se o primeiro meio de decodificação ou o segundo meio de decodificação é utilizado para decodificar um quadro alvo de decodificação que está incluído no sinal de áudio codificado. O dispositivo de decodificação também compreende um segundo meio de determinação de decodificação que determina, se o primeiro meio de determinação de decodificação determinar que o quadro alvo de decodificação deve ser decodificado pelo primeiro meio de decodificação, se um quadro imediatamente precedente ao quadro alvo de decodificação foi decodificado pelo primeiro meio de decodificação ou o segundo meio de decodificação. O dispositivo de decodificação ainda compreende um meio de cálculo de estado interno de decodificação que calcula, se o segundo meio de determinação de decodificação determinar que o quadro imediatamente precedente foi decodificado pelo segundo meio de decodificação, um estado interno do primeiro meio de decodificação, utilizando o resultado decodificado do quadro imediatamente precedente, e um meio de inicialização de decodificação que inicializa um estado interno do primeiro meio de decodificação, utilizando o estado interno calculado pelo meio de cálculo de estado interno de decodificação. O primeiro meio de decodificação decodifica o quadro alvo de decodificação após o seu estado interno ser inicializado pelo meio de inicialização de decodificação.
De acordo com o dispositivo de decodificação da presente invenção, mesmo quando o quadro alvo de decodificação deve ser decodificado pelo primeiro meio de decodificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear, enquanto que o quadro imediatamente precedente é decodificado pelo segundo meio de decodificação que opera sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear, o quadro alvo de decodificação pode ser decodificado sob o esquema de codificação preditiva linear inicializando o estado interno do primeiro meio de decodificação. Portanto, um processamento de decodificação executado sob uma pluralidade de esquemas de codificação que incluem o esquema de codificação preditiva linear e um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear pode ser realizado.
Um sistema de processamento de sinal de áudio da presente invenção inclui o dispositivo de codificação e o dispositivo de decodificação. O dispositivo de decodificação decodifica um sinal de áudio codificado, codificado pelo dispositivo de codificação.
De acordo com o sistema de processamento de sinal de áudio da presente invenção, mesmo quando o quadro alvo de codificação deve ser codificado pelo primeiro meio de codificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear, enquanto que o quadro imediatamente precedente é codificado pelo segundo meio de codificação que opera sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear, o quadro alvo de codificação pode ser codificado sob o esquema de codificação preditiva linear inicializando o estado interno do primeiro meio de codificação. Mesmo quando o quadro alvo de decodificação deve ser decodificado utilizando o primeiro meio de decodificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear, enquanto que o quadro imediatamente precedente é decodificado pelo segundo meio de decodificação que opera sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear, o quadro alvo de decodificação pode ser decodificado sob o esquema de codificação preditiva linear inicializando o estado interno do primeiro meio de decodificação. Portanto, um processamento de codificação e um processamento de decodificação executados sob uma pluralidade de esquemas de codificação que incluem o esquema de codificação preditiva linear e outro esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear podem ser realizados.
Um programa de codificação de sinal de áudio da presente invenção para codificar um sinal de áudio, que utiliza um primeiro meio de codificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear e um segundo meio de codificação que opera sob um esquema de codificação o qual é diferente do esquema de codificação preditiva linear faz com que um dispositivo de computador funcione como: um primeiro meio de determinação de codificação para determinar se o primeiro meio de codificação ou o segundo meio de codificação é utilizado para codificar um quadro alvo de codificação que está incluído no sinal de áudio; um segundo meio de determinação de codificação para, se o primeiro meio de determinação de codificação determinar que o quadro alvo de codificação deve ser codificado pelo primeiro meio de codificação, determinar se um quadro imediatamente pre-cedente ao quadro alvo de codificação foi codificado pelo primeiro meio de codificação ou o segundo meio de codificação; um meio de cálculo de estado interno de codificação para, se o segundo meio de determinação de codificação determinar que o quadro imediatamente precedente foi codificado pelo segundo meio de codificação, decodificar um resultado codificado do quadro imediatamente precedente, e calcular um estado interno do primeiro meio de codificação, utilizando o resultado decodificado; um meio de inicialização de codificação para inicializar um estado interno calculado do primeiro meio de codificação, utilizando o estado interno calculado pelo meio de cálculo de estado interno de codificação; e um meio de codificação para codificar o quadro alvo de codificação pelo primeiro meio de codificação após o seu estado interno ser inicializado.
De acordo com o programa de codificação de sinal de áudio da presente invenção, mesmo quando o quadro alvo de codificação deve ser codificado pelo primeiro meio de codificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear, enquanto que o quadro imediatamente precedente é codificado pelo segundo meio de codificação que opera sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear, o quadro alvo de codificação pode ser codificado sob o esquema de codificação preditiva linear inicializando o estado interno do primeiro meio de codificação. Portanto, um processamento de codificação executado sob uma pluralidade de esquemas de codificação que incluem o esquema de codificação preditiva linear e um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear pode ser realizado.
Um programa de decodificação de sinal de áudio da presente invenção para decodificar um sinal de áudio codificado, que utiliza um primeiro meio de decodificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear e um segundo meio de decodificação que opera sob um esquema de codificação o qual é diferente do esquema de codificação preditiva linear faz com que um dispositivo de computador funcione como: um primeiro meio de determinação de decodificação para determinar se o primeiro meio de decodificação ou o segundo meio de decodificação é utilizado para decodificar um quadro alvo de decodificação que está incluído no sinal de áudio codificado; um segundo meio de determinação de decodificação para, se o primeiro meio de determinação de decodificação determinar que o quadro alvo de decodificação deve ser decodificado pelo primeiro meio de decodificação, determinar se um quadro imediatamente precedente ao quadro alvo de de-codificação foi decodificado pelo primeiro meio de decodificação ou o segundo meio de decodificação; um meio de cálculo de estado interno de de- codificação para, se o segundo meio de determinação de decodificação determinar que o quadro imediatamente precedente foi decodificado pelo segundo meio de decodificação, calcular um estado interno do primeiro meio de decodificação, utilizando um resultado decodificado do quadro imediata-mente precedente; um meio de inicialização de decodificação para inicializar um estado interno do primeiro meio de decodificação, utilizando o estado interno calculado pelo meio de cálculo de estado interno de decodificação; e um meio de decodificação para decodificar o quadro alvo de decodificação pelo primeiro meio de decodificação após o seu estado interno ser inicializado.
De acordo com o programa de decodificação de sinal de áudio da presente invenção, mesmo quando o quadro alvo de decodificação deve ser decodificado utilizando o primeiro meio de decodificação que opera sob um esquema de codificação preditiva linear, enquanto que o quadro imediatamente precedente é decodificado pelo segundo meio de decodificação que opera sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear, o quadro alvo de decodificação pode ser decodificado sob o esquema de codificação preditiva linear inicializando o estado interno do primeiro meio de decodificação. Portanto, um processamento de decodificação executado sob uma pluralidade de esquemas de codificação que incluem o esquema de codificação preditiva linear e um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear pode ser realizado.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO
De acordo com a presente invenção, quando um esquema de codificação que não utiliza a predição linear é comutado para um esquema de codificação que utiliza a codificação preditiva linear, o estado interno do meio de codificação ou do meio de decodificação que pratica um esquema de codificação que utiliza a codificação preditiva linear pode ser inicializado para um valor apropriado, e a qualidade de uma fala reproduzida do quadro que vem imediatamente após a comutação pode ser aperfeiçoada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Figura 1 é um diagrama que mostra uma configuração de um dispositivo de codificação e um dispositivo de decodificação de acordo com uma modalidade;
Figura 2 é um diagrama que mostra uma configuração do dispositivo de codificação de acordo com a modalidade;
Figura 3 é um fluxograma para descrever uma operação do dispositivo de codificação de acordo com a modalidade;
Figura 4 é um diagrama que mostra uma configuração de um dispositivo de decodificação de acordo com a modalidade; e
Figura 5 é um fluxograma para descrever uma operação do dispositivo de decodificação de acordo com a modalidade.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS
Uma modalidade preferível da presente invenção será abaixo descrita em detalhes com referência aos desenhos acompanhantes. Na descrição dos desenhos, os mesmos elementos estão identificados com os mesmos números de referência, se possível, e suas descrições não serão repetidas. Um sistema de processamento de sinal de áudio de acordo com uma modalidade inclui um dispositivo de codificação 10 o qual codifica um sinal de áudio de entrada e um dispositivo de decodificação 20 o qual decodifica um sinal de áudio codificado, codificado pelo dispositivo de codificação 10. A figura 1 e a figura 2 são diagramas que mostram uma configuração do dispositivo de codificação 10 de acordo com a modalidade. O dispositivo de codificação 10 codifica um sinal de fala / música (sinal de áudio) de entrada e emite o sinal codificado. O sinal de fala / música é primeiro dividido em quadros que têm um comprimento finito e posteriormente inserido no dispositivo de codificação 10. O dispositivo de codificação 10 executa uma codificação utilizando um primeiro esquema de codificação quando o sinal de fala / música é um sinal de fala, e executa uma codificação utilizando um segundo esquema de codificação quando o sinal de fala / música é um sinal de música. O primeiro esquema de codificação pode ser um esquema de CELP tal como ACELP baseado em codificação preditiva linear que tem um livro de códigos adaptável. O segundo esquema de codificação é um esquema de codificação diferente do primeiro esquema de codificação e que não utiliza a predição linear. O segundo esquema de codificação pode, por exemplo, ser um esquema de codificação transformada tal como AAC.
O dispositivo de codificação 10 fisicamente inclui um dispositivo de computador que inclui uma CPU 10a, uma ROM 10b, uma RAM 10c, um dispositivo de armazenamento 10d, um dispositivo de comunicação 10e, e similares. A CPU 10a, a ROM 10b, a RAM 10c, o dispositivo de armazenamento 10d, e o dispositivo de comunicação 10e estão conectados a um barramento 10f. A CPU 10a executa centralmente o controle do dispositivo de codificação 10 executando um programa de computador pré-ajustado (por exemplo, um programa de codificação de sinal de áudio para executar o processo mostrado no fluxograma da figura 3), o qual está armazenado em uma memória interna tal como a ROM 10b e carregado desta para a RAM 10c. O dispositivo de armazenamento 10d é uma memória escrevível e legível e armazena uma variedade de programas de computador, uma variedade de dados requeridos para executar os programas de computador (por exemplo, um livro de códigos adaptável e coeficientes preditivos lineares utilizados para a codificação sob o primeiro esquema de codificação, e além disso, vários parâmetros requeridos para a codificação sob o primeiro esquema de codificação e o segundo esquema de codificação, e um número predeterminado de quadros pré-codificados e codificados). O dispositivo de armazenamento 10d armazena pelo menos um quadro de sinal de fala / música codificado mais recentemente (um último quadro codificado).
O dispositivo de codificação 10 funcionalmente inclui uma unidade de comutação de esquema de codificação 12 (primeiro meio de determinação de codificação, segundo meio de determinação de codificação), uma primeira unidade de codificação 13 (primeiro meio de codificação), uma segunda unidade de codificação 14 (segundo meio de codificação), uma unidade de multiplexação de código 15, uma unidade de cálculo de estado interno 16 (meio de cálculo de estado de codificação interno), e uma unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 (meio de inicialização de codificação). A unidade de comutação de esquema de codificação 12, a primeira unidade de codificação 13, a segunda unidade de co- dificação 14, a unidade de multiplexação de código 15, a unidade de cálculo de estado interno 16, e a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 são funções implementadas pela CPU 10a que e- xecuta os programas de computador armazenados em uma memória interna do dispositivo de codificação 10, tal como a ROM 10b, para operar cada componente do dispositivo de codificação 10 mostrado na figura 1. A CPU 10a executa o processo mostrado no fluxograma na figura 3 executando um programa de codificação de sinal de áudio (utilizando a unidade de comutação de esquema de codificação 12, a primeira unidade de codificação 13, a segunda unidade de codificação 14, a unidade de multiplexação de código 15, a unidade de cálculo de estado interno 16, e a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17).
A seguir, referindo à figura 3, a operação do dispositivo de codificação 10 será descrita. Um sinal de fala / música é primeiro dividido em quadros que têm um comprimento finito e então inserido no dispositivo de comunicação 10e do dispositivo de codificação 10. Quando um sinal de fala / música é inserido através do dispositivo de comunicação 10e, a unidade de comutação de esquema de codificação 12 determina, com base em um quadro alvo de codificação (um quadro que é um alvo de codificação) do sinal de fala / música, se o primeiro esquema de codificação ou o segundo esquema de codificação é utilizado para codificar o quadro alvo de codificação e, com base na determinação envia o quadro alvo de codificação ou para a primeira unidade de codificação 13, a qual pratica o primeiro esquema de codificação para codificar um sinal de fala / música, ou a segunda unidade de codificação 14, a qual pratica o segundo esquema de codificação para codificar um sinal de fala / música (etapa S11; uma primeira etapa de comu-tação). Na etapa S11, a unidade de comutação de esquema de codificação 12 determina que a codificação deve ser executada pelo primeiro esquema de codificação se o quadro alvo de codificação for um sinal de fala e que a codificação deve ser executada pelo segundo esquema de codificação se o quadro alvo de codificação for um sinal de música. Então, após esta primeira etapa de comutação, uma primeira etapa de inicialização (etapas S12 a S18) é executada para inicializar o estado interno da primeira unidade de codificação 13 (a qual está daqui em diante referida como incluindo o conteúdo de um livro de códigos adaptável ou um valor mantido por um elemento de retardo de um filtro de síntese preditivo linear o qual calcula uma resposta de entrada zero etc.).
Se a unidade de comutação de esquema de codificação 12 determinar na etapa S11 que o quadro alvo de codificação é um sinal de música, e que o quadro alvo de codificação deve ser codificado pelo segundo esquema de codificação (etapa S11: SEGUNDA UNIDADE DE CODIFICAÇÃO), a unidade de comutação de esquema de codificação 12 envia o quadro alvo de codificação para a segunda unidade de codificação 14, e a segunda unidade de codificação 14 codifica o quadro alvo de codificação enviado da unidade de comutação de esquema de codificação 12, utilizando o segundo esquema de codificação, e emite o quadro alvo codificado (sinal de fala / música codificado) através do dispositivo de comunicação 10e (etapa S18). Se a unidade de comutação de esquema de codificação 12 determinar na etapa S11 que o quadro alvo de codificação é um sinal de fala, e que o quadro alvo de codificação deve ser codificado pelo primeiro esquema de codificação (etapa S11: PRIMEIRA UNIDADE DE CODIFICAÇÃO), a unidade de comutação de esquema de codificação 12 refere ao conteúdo do dispositivo de armazenamento 10d e determinar se um quadro imediatamente precedente ao quadro alvo de codificação (o quadro imediatamente precedente) foi codificado pela primeira unidade de codificação 13 ou codificado pela segunda unidade de codificação 14 (etapa S12). Os resultados codificados de um número predeterminado de quadros codificados (que incluem o quadro imediatamente precedente e os quadros que precedem o quadro alvo codificado) e os quadros ainda a serem codificados estão todos armazenados no dispositivo de armazenamento 10d.
Se a unidade de comutação de esquema de codificação 12 determinar na etapa S12 que o quadro imediatamente precedente foi codificado pela primeira unidade de codificação 13 (etapa S12; SIM), a unidade de comutação de esquema de codificação 12 envia o quadro alvo de codificação para a primeira unidade de codificação 13 e a primeira unidade de codificação 13 codifica o quadro alvo de codificação enviado da unidade de co-mutação de esquema de codificação 12 utilizando o primeiro esquema de codificação, e emite o resultado codificado do quadro alvo de codificação (sinal de fala / música codificado) através do dispositivo de comunicação 10e (etapa S17). Se a unidade de comutação de esquema de codificação 12 determinar na etapa S12 que o quadro imediatamente precedente foi codificado pela segunda unidade de codificação 14 (etapa S12; NÃO), a unidade de cálculo de estado interno 16 decodifica o resultado codificado do quadro i- mediatamente precedente armazenado no dispositivo de armazenamento 10d e obtém o resultado decodificado do quadro imediatamente precedente (etapa S13). O resultado decodificado utilizado pelo dispositivo de codificação 10 é obtido por um decodificador (não mostrado) incluído no dispositivo de codificação 10 ou no dispositivo de decodificação 20 posteriormente descrito. Esta operação de decodificação pode não ser necessária se o quadro imediatamente seguinte ainda a ser codificado pela segunda unidade de codificação 14 for utilizado, no lugar do resultado decodificado obtido pela decodificação do resultado codificado do quadro imediatamente precedente. Este quadro imediatamente precedente ainda a ser codificado é armazenado no dispositivo de armazenamento 10d.
Após a etapa S13, a unidade de cálculo de estado interno 16 calcula o estado interno da primeira unidade de codificação 13 utilizando o resultado decodificado do quadro imediatamente precedente (etapa S14). Como um processo exemplar para calcular o estado interno com o resultado decodificado do quadro imediatamente precedente, o processo para calcular o estado interno da primeira unidade de codificação 13, o qual é executado pela unidade de cálculo de estado interno 16 inclui um processo para calcular os coeficientes preditivos lineares, utilizando um método tal como um método de covariância, do resultado decodificado do quadro imediatamente precedente (ou do quadro imediatamente precedente ainda a ser codificado pela segunda unidade de codificação 14) e então obter um sinal residual a- plicando um filtro inverso preditivo linear ao resultado decodificado, utilizando os coeficientes preditivos lineares determinados.
Como o processo para calcular os coeficientes preditivos lineares do resultado decodificado do quadro imediatamente precedente requer uma grande quantidade de cálculo, ao invés de calcular os coeficientes preditivos lineares do resultado decodificado do quadro imediatamente precedente, a unidade de cálculo de estado interno 16 pode utilizar os coeficientes preditivos lineares (armazenados no dispositivo de armazenamento 10d) de um quadro vizinho ao quadro imediatamente precedente (e precedente ao quadro imediatamente precedente) o qual está codificado pelo primeiro esquema de codificação, no lugar dos coeficientes preditivos lineares utilizados no processo acima mencionado (o processo para calcular o estado interno da primeira unidade de codificação 13), ou pode utilizar os valores obtidos pela interpolação daqueles coeficientes preditivos lineares entre os quadros, no lugar dos coeficientes preditivos lineares utilizados no processo acima mencionado (o processo para calcular o estado interno da primeira unidade de codificação 13). A unidade de cálculo de estado interno 16 pode utilizar os valores obtidos pela extrapolação dos coeficientes preditivos lineares de um quadro vizinho ao quadro imediatamente precedente o qual está codificado sob o primeiro esquema de codificação ou valores obtidos pela extrapolação de valores obtidos pela interpolação dos coeficientes preditivos lineares entre os quadros, no lugar dos coeficientes preditivos lineares utilizados no processo acima mencionado (o processo para calcular o estado interno da primeira unidade de codificação 13). A unidade de cálculo de estado interno 16 pode converter os coeficientes preditivos lineares em frequências espectrais lineares, extrapolar as frequências espectrais lineares e reconverter o resultado extrapolado de volta para os coeficientes preditivos lineares. Se os coeficientes preditivos lineares do quadro imediatamente precedente forem incluídos nos códigos do quadro alvo de codificação, a unidade de cálculo de estado interno 16 pode utilizar os coeficientes preditivos lineares incluídos nos códigos do quadro alvo de codificação no lugar dos coeficientes preditivos lineares utilizados no processo acima mencionado (o processo para calcular o estado interno da primeira unidade de codificação 13). A uni- dade de cálculo de estado interno 16 pode utilizar o resultado decodificado do quadro imediatamente precedente como este é como um substituto para o sinal residual, sem calcular os coeficientes preditivos lineares. O estado interno da primeira unidade de codificação 13 pode ser inicializado pela utilização do estado interno (as informações que indicam o estado interno estão armazenadas no dispositivo de armazenamento 10d) obtido durante o processo para codificar um quadro vizinho ao quadro imediatamente precedente (e precedente ao quadro imediatamente precedente) o qual está codificado sob o primeiro esquema de codificação. O processo para aplicar o filtro inverso preditivo linear no resultado decodificado do quadro imediatamente precedente pode não ser executado sobre o quadro inteiro mas pode ser executado sobre somente uma parte do quadro.
Após a etapa S14, a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 especifica, com base no quadro alvo de codificação ou no resultado decodificado do quadro imediatamente precedente, um dos métodos de inicialização predeterminados que incluem um método de inicialização do estado interno da primeira unidade de codificação 13, utilizando o estado interno calculado pela unidade de cálculo de estado interno 16, um método para inicializar o estado interno com "0", e similares (etapa S15). Então, a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 inicializa o estado interno da primeira unidade de codificação 13 executando o método de inicialização especificado na etapa S15 (etapa S16). A inicialização do estado interno da primeira unidade de codificação 13, a qual é executada pela unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17, é um processo para inicializar o estado interno da primeira unidade de codificação 13 utilizando o estado interno calculado pela unidade de cálculo de estado interno 16 e pode incluir um processo para inicializar o estado interno (indicando um valor contido por um elemento de retardo) do filtro de síntese preditivo linear da primeira unidade de codificação 13 para utilização no cálculo do sinal residual sob o primeiro esquema de codificação. Quando especificando um método para inicializar o estado interno da primeira unidade de codificação 13, a unidade de especifi- cação de método de inicialização de estado interno 17 pode, por exemplo, codificar o quadro alvo de codificação utilizando o primeiro esquema de codificação de acordo com cada um de uma pluralidade de métodos de inicialização que incluem os dois métodos de inicialização acima e selecionar um método de inicialização minimizando um erro quadrático ou percentual de erro ponderado .
Após a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 inicializar o estado interno da primeira unidade de codificação 13 na etapa S16, a primeira unidade de codificação 13 codifica o quadro alvo de codificação sob o primeiro esquema de codificação e emite o resultado codificado do quadro alvo de codificação (sinal de fala / música codificado) através do dispositivo de comunicação 10e (etapa S17).
O processo acima pode ser configurado de modo que a unidade de multiplexação de código 15 multiplexe as informações do método de inicialização selecionado pela unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 na etapa S15, como informações suplementares, no resultado codificado obtido sob o primeiro esquema de codificação. Este pode também ser configurado para especificar o método de inicialização do estado interno da primeira unidade de codificação 13, com base em informações (abaixo descritas) obtidas em comum entre a primeira unidade de codi-ficação 13 e a segunda unidade de codificação 14, e o decodificador (o de- codificador incluído no dispositivo de codificação 10 ou no dispositivo de decodificação 20). Neste caso, a unidade de multiplexação de código 15 não multiplexa as informações suplementares que indicam o método de inicialização especificado para inicializar o estado interno da primeira unidade de codificação 13 no resultado codificado. Por exemplo, quando o ganho de livro de código adaptável do quadro alvo de codificação sob o primeiro esquema de codificação é grande, ou quando a periodicidade do resultado decodificado no quadro imediatamente precedente é alta, a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 pode inicializar o estado interno da primeira unidade de codificação 13 utilizando o estado interno calculado pela unidade de cálculo de estado interno 16.
Alternativamente, a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 pode ser dispensada se a primeira unidade de codificação 13 sempre inicializar o seu estado interno utilizando o estado interno calculado pela unidade de cálculo de estado interno 16. Apesar da unidade de cálculo de estado interno 16 e da unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 serem configuradas para exe-cutar o processo acima mencionado (a primeira etapa de inicialização) sobre o quadro alvo de codificação imediatamente após a unidade de comutação do esquema de codificação 12 ser comutada para o segundo esquema de codificação para o primeiro esquema de codificação (após a primeira etapa de comutação), não precisa ser assim limitado se a unidade de cálculo de estado interno 16 e a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 executarem o processo acima mencionado quando o quadro imediatamente precedente (imediatamente antes do quadro alvo de codificação) for codificado imediatamente antes da unidade de comutação do esquema de codificação 12 ser comutado para o segundo esquema de codificação do primeiro esquema de codificação. . Apesar de ter sido discutido que a comutação é executada entre os dois esquemas de codificação, isto é, o primeiro esquema de codificação (a primeira unidade de codificação 13) e o segundo esquema de codificação (a segunda unidade de codificação 14), a comutação pode ser executada entre três ou mais esquemas de codificação que incluem uma pluralidade de esquemas de codificação diferentes do primeiro esquema de codificação.
A figura 1 e a figura 4 são diagramas que mostram a configuração do dispositivo de decodificação 20 de acordo com uma modalidade. O dispositivo de decodificação 20 fisicamente inclui um dispositivo de computador que inclui uma CPU 20a, uma ROM 20b, uma RAM 20c, um dispositivo de armazenamento 20d, um dispositivo de comunicação 20e, e similares. A CPU 20a, a ROM 20b, a RAM 20c, o dispositivo de armazenamento 20d, e o dispositivo de comunicação 20e estão conectados a um barramento 20f. A CPU 20a executa centralmente o controle do dispositivo de decodificação 20 executando um programa de computador pré-ajustado (por exemplo, um programa de decodificação de sinal de áudio para executar o processo mostrado no fluxograma da figura 5), o qual está armazenado em uma memória interna, tal como a ROM 20b e carregado na RAM 20c. O dispositivo de armazenamento 20d é uma memória escrevível e legível e armazena uma variedade de programas de computador, uma variedade de dados requeridos para executar os programas de computador (incluindo, por exemplo, um livro de códigos adaptável e coeficientes preditivos lineares utilizados na decodificação sob o primeiro esquema de codificação, e além disso, vários parâmetros requeridos para executar a decodificação sob o primeiro esquema de codificação e o segundo esquema de codificação, um número prescrito de quadros decodificados e quadros decodificados antes, e similares). O dispositivo de armazenamento 20d armazena pelo menos um sinal de fala / música decodificado mais recentemente (um último quadro decodificado).
O dispositivo de decodificação 20 funcionalmente inclui uma unidade de determinação de esquema de codificação 22 (primeiro meio de determinação de decodificação, segundo meio de determinação de decodificação), uma unidade de separação de código 23, uma primeira unidade de decodificação 24 (primeiro meio de decodificação), uma segunda unidade de decodificação 25 (segundo meio de decodificação), uma unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 26 (meio de inicialização de decodificação), e uma unidade de cálculo de estado interno 27 (meio de cálculo de estado interno de decodificação). A unidade de determinação de esquema de codificação 22, a unidade de separação de código 23, a primeira unidade de decodificação 24, a segunda unidade de decodificação 25, a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 26, e a unidade de cálculo de estado interno 27 são funções implementadas pela CPU 20a que executa o programa de computador armazenado em uma memória interna do dispositivo de decodificação 20, tal como a ROM 20b, para operar cada componente do dispositivo de decodificação 20 mostrado na figura 1. A CPU 20a executa o processo mostrado no fluxograma da figura 5 executando um programa de decodificação de sinal de áudio (utilizando a unidade de determinação de esquema de codificação 22, a unidade de separação de código 23, a primeira unidade de decodificação 24, a segunda unidade de decodificação 25, a unidade de especificação de método de ini-cialização de estado interno 26, e a unidade de cálculo de estado interno 27).
A seguir, referindo à figura 5, a operação do dispositivo de decodificação 20 será descrita. A unidade de determinação de esquema de codificação 22 determina se o primeiro esquema de codificação ou o segundo esquema de codificação foi utilizado para codificar um quadro alvo de decodificação de um sinal de fala / música codificado inserido através do dispositivo de comunicação 20e e, com base no resultado de determinação, envia o quadro alvo de decodificação ou para a primeira unidade de decodificação 24 para aplicar uma decodificação sob o primeiro esquema de codificação ou a segunda unidade de codificação 25 para aplicar uma decodificação sob o segundo esquema de codificação (etapa S21; uma segunda etapa de comutação). Na etapa S21, a unidade de determinação de esquema de codificação 22 determina que a decodificação deve ser executada pela primeira unidade de decodificação 24 se o quadro alvo de decodificação foi codificado sob o primeiro esquema de codificação e que a decodificação deve ser executada pela segunda unidade de decodificação 25 se o quadro alvo de decodificação foi codificado sob o segundo esquema de codificação. Então, após esta segunda etapa de comutação, uma segunda etapa de inicialização (etapas S22 a S27) é executada na qual o estado interno da primeira unidade de decodificação 24 (a qual está daqui em diante referida como incluindo o conteúdo de um livro de códigos adaptável ou um valor mantido por um elemento de retardo de um filtro de síntese preditivo linear, ou similar) é ini- cializado.
Se a unidade de determinação de esquema de codificação 22 determinar na etapa S21 que o quadro alvo de decodificação foi codificado pelo segundo esquema de codificação (, isto é, o quadro alvo decodificado deve ser decodificado pela segunda unidade de decodificação 25) (etapa S21: SEGUNDA UNIDADE DE DECODIFICAÇÃO), a unidade de determinação de esquema de codificação 22 envia o quadro alvo de decodificação para a segunda unidade de decodificação 25, e a segunda unidade de deco-dificação 25 decodifica o quadro alvo de decodificação enviado da unidade de determinação de esquema de codificação 22 sob o segundo esquema de codificação, e emite o resultado decodificado do quadro alvo de decodificação (sinal de fala / música decodificado) através do dispositivo de comunicação 20e (etapa S27). Se a unidade de determinação de esquema de codificação 22 determinar na etapa S21 que o quadro alvo de decodificação foi codificado sob o primeiro esquema de codificação (isto é, o quadro alvo decodificado deve ser decodificado pela primeira unidade de decodificação 24) (etapa S21: PRIMEIRA UNIDADE DE DECODIFICAÇÃO), a unidade de determinação de esquema de codificação 22 refere ao conteúdo do dispositivo de armazenamento 20d e determina se um quadro imediatamente antes do quadro alvo de decodificação (o quadro imediatamente precedente) foi codificado sob o primeiro esquema de codificação (isto é, o quadro imediatamente precedente foi decodificado pela primeira unidade de decodificação 24) ou codificado sob o segundo esquema de codificação (isto é, o quadro imediatamente precedente foi decodificado pela segunda unidade de decodificação 25) (etapa S22). Os resultados decodificados de um número predeterminado de quadros decodificados (que incluem o quadro imediatamente precedente e os quadros que precedem o quadro alvo de decodificação) e os quadros ainda a serem decodificados estão todos armazenados no dispositivo de armazenamento 20d.
Se a unidade de determinação de esquema de codificação 22 determinar na etapa S22 que o quadro imediatamente precedente foi codificado sob o primeiro esquema de codificação (isto é, o quadro imediatamente precedente foi decodificado pela primeira unidade de decodificação 24) (etapa S22; SIM), a unidade de determinação de esquema de codificação 22 envia o quadro alvo de decodificação para a primeira unidade de decodifica-ção 24, e a primeira unidade de decodificação 24 decodifica o quadro alvo de decodificação enviado da unidade de determinação de esquema de codificação 22 sob o primeiro esquema de codificação, e emite o resultado decodificado do quadro alvo de decodificação (sinal de fala / música decodificado) através do dispositivo de comunicação 20e (etapa S26).
Se a unidade de determinação de esquema de codificação 22 determinar na etapa S22 que o quadro imediatamente precedente foi codificado sob o segundo esquema de codificação isto é, (o quadro imediatamente precedente foi decodificado pela segunda unidade de decodificação 25) (etapa S22; NÃO), a unidade de determinação de esquema de codificação 22 envia o quadro imediatamente precedente para a unidade de separação de código 23, e a unidade de separação de código 23 separa os códigos multiplexados do quadro imediatamente precedente em códigos do primeiro esquema de codificação e informações suplementares que indicam o método de inicialização do estado interno da primeira unidade de decodificação 24 (por exemplo, as informações que indicam o método de inicialização do estado interno da primeira unidade de codificação 13 as quais são especificadas pela unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 e são utilizadas quando o quadro imediatamente precedente é codificado). Então a unidade de cálculo de estado interno 27 calcula o estado interno da primeira unidade de decodificação 24 utilizando o resultado decodificado do quadro imediatamente precedente (etapa S23). Como um processo exemplar para calcular o estado interno do resultado decodificado do quadro imediatamente precedente, o processo para calcular o estado in-terno da primeira unidade de decodificação 24, o qual é executado pela unidade de cálculo de estado interno 27, inclui um processo para determinar os coeficientes preditivos lineares, utilizando um método tal como um método de covariância, do resultado decodificado do quadro imediatamente precedente e então calcular um sinal residual aplicando um filtro inverso preditivo linear ao resultado decodificado, utilizando os coeficientes preditivos lineares calculados.
Como o processo para calcular os coeficientes preditivos lineares do resultado decodificado do quadro imediatamente precedente requer uma grande quantidade de cálculo, ao invés de calcular os coeficientes preditivos lineares do resultado decodificado do quadro imediatamente precedente, a unidade de cálculo de estado interno 27 pode utilizar os coeficientes preditivos lineares (os quais são os coeficientes preditivos lineares utilizados no momento de decodificação pela primeira unidade de decodificação 24 e estão armazenados no dispositivo de armazenamento 20d) de um quadro vizinho ao quadro imediatamente precedente (e precedente ao quadro imediatamente precedente) o qual está codificado sob primeiro esquema de codificação, no lugar dos coeficientes preditivos lineares utilizados no processo acima mencionado (o processo para calcular o estado interno da primeira unidade de decodificação 24), ou pode utilizar os valores obtidos pela inter-polação dos coeficientes preditivos lineares entre os quadros, no lugar dos coeficientes preditivos lineares utilizados no processo acima mencionado (o processo para calcular o estado interno da primeira unidade de decodificação 24). A unidade de cálculo de estado interno 27 pode utilizar os valores obtidos pela extrapolação dos coeficientes preditivos lineares de um quadro vizinho ao quadro imediatamente precedente o qual está codificado sob o primeiro esquema de codificação ou valores obtidos pela extrapolação de valores obtidos pela interpolação dos coeficientes preditivos lineares entre os quadros, no lugar dos coeficientes preditivos lineares utilizados no processo acima mencionado (o processo para calcular o estado interno da primeira unidade de decodificação 24). A unidade de cálculo de estado interno 27 pode converter os coeficientes preditivos lineares em frequências espec-trais lineares, extrapolar as frequências espectrais lineares e reconverter o resultado extrapolado de volta para os coeficientes preditivos lineares. Se os coeficientes preditivos lineares do quadro imediatamente precedente forem incluídos nos códigos do quadro alvo de decodificação, a unidade de cálculo de estado interno 27 pode utilizar os coeficientes preditivos lineares incluídos nos códigos do quadro alvo de decodificação no lugar dos coeficientes preditivos lineares utilizados no processo acima mencionado (o processo para calcular o estado interno da primeira unidade de decodificação 24). Alternativamente, o cálculo dos coeficientes preditivos lineares pode ser dispensado omitindo a aplicação do filtro inverso preditivo linear. Mais ainda, o estado da primeira unidade de decodificação 24 pode ser inicializado pela utilização do estado interno (as informações que indicam o estado interno estão armazenadas no dispositivo de armazenamento 20d) obtido durante o processo para decodificar um quadro vizinho ao quadro imediatamente precedente (e precedente ao quadro imediatamente precedente) o qual está codificado sob o primeiro esquema de codificação. O processo para aplicar o filtro inverso preditivo linear no resultado decodificado do quadro imediatamente precedente pode não ser executado sobre o quadro inteiro, mas pode ser executado sobre somente uma parte do quadro.
Após a etapa S23, a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 26 especifica, com base nas informações suplementares incluídas nos códigos multiplexados do quadro imediatamente precedente e que indicam o método de inicialização do estado interno da primeira unidade de decodificação 24, um dos métodos de inicialização predeterminados que incluem um método de inicialização do estado interno da primeira unidade de decodificação 24, utilizando o estado interno calculado pela unidade de cálculo de estado interno 27, um método para inicializar por "0", e similares (etapa S24). Então, a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 26 inicializa o estado interno da primeira unidade de decodificação 24 de acordo com o método de inicialização especificado na etapa S24 (etapa S25). A inicialização do estado interno da pri-meira unidade de decodificação 24, a qual é executada pela unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 26, é um processo para inicializar o estado interno da primeira unidade de decodificação 24, utilizando o estado interno calculado pela unidade de cálculo de estado interno 27, e pode incluir um processo para inicializar o estado interno (o valor contido pelo elemento de retardo) do filtro de síntese preditivo linear da primeira unidade de decodificação 24, a qual calcula um sinal de saída de um sinal residual sob o primeiro esquema de codificação.
Após a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 26 inicializar o estado interno da primeira unidade de decodificação 24 na etapa S25, a primeira unidade de decodificação 24 decodifica o quadro alvo de decodificação de acordo com o primeiro esquema de codificação e emite o resultado decodificado do quadro alvo de decodificação (sinal de fala I música decodificado) através do dispositivo de comunicação 20e (etapa S26).
Se informações suplementares que indicam um método de inicialização para inicializar o estado interno da primeira unidade de decodificação 24 não estão multiplexados nos códigos do quadro imediatamente precedente, um método de inicialização para inicializar o estado interno da primeira unidade de decodificação 24 pode ser especificado, utilizando um ganho de livro de códigos fixo do quadro alvo de decodificação sob o primeiro esquema de codificação ou o resultado de análise de periodicidade do resultado decodificado no quadro imediatamente precedente ou similar (utilizando as informações obtidas em comum da primeira unidade de decodificação 24 e da segunda unidade de decodificação 25, e o codificador (o codificador incluído no dispositivo de decodificação 20 ou na primeira unidade de codificação 13)). Este pode também ser configurado de modo que a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 26 seja dispensada se a primeira unidade de decodificação 24 sempre inicializar o seu estado interno utilizando o estado interno calculado pela unidade de cálculo de estado interno 27. Neste caso, não é necessário utilizar as informações suplementares que indicam o método de inicialização as quais são multiple- xadas nos códigos do quadro imediatamente precedente. Apesar da operação da unidade de cálculo de estado interno 27 e a operação da unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 26 serem descritas acima em relação ao caso onde o quadro imediatamente precedente foi codificado sob o segundo esquema de codificação e o quadro alvo de decodificação foi codificado sob o primeiro esquema de codificação, isto não está assim limitado. Se for determinado antecipadamente que o quadro alvo de decodificação foi codificado sob o segundo esquema de codificação e o quadro imediatamente sucedente ao quadro alvo de decodificação foi codificado sob o primeiro esquema de codificação, a unidade de cálculo de estado interno 27 e a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 26 podem executar um cálculo do estado interno para a primeira unidade de decodificação 24 e a seleção do método de inicialização de estado interno, com base nas informações confirmadas com antecedência. A- pesar da configuração ter sido discutida na qual a comutação é executada entre dois esquemas de codificação, isto é, o primeiro esquema de codificação e o segundo esquema de codificação, esta pode também ser configurada de modo que a comutação seja executada entre três ou mais esquemas de codificação que incluem uma pluralidade de esquemas de codificação diferentes do primeiro esquema de codificação.
A seguir, a operação e o efeito do dispositivo de codificação 10 de acordo com a modalidade serão descritos. O dispositivo de codificação 10 inclui a primeira unidade de codificação 13 que funciona sob um esquema de codificação preditiva linear e a segunda unidade de codificação 14 que funciona sob outro esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear e codifica um sinal de áudio utilizando a primeira uni-dade de codificação 13 e a segunda unidade de codificação 14. O dispositivo de codificação 10 ainda inclui uma unidade de comutação de esquema de codificação 12, a unidade de cálculo de estado interno 16, e a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17. A unidade de comutação de esquema de codificação 12 determina se a primeira unidade de codificação 13 ou a segunda unidade de codificação 14 deve ser utilizada para codificar um quadro alvo de codificação que é um quadro alvo a ser codificado incluído no sinal de áudio. Se for determinado que o quadro alvo de codificação deve ser codificado pela primeira unidade de codificação 13, a unidade de comutação de esquema de codificação 12 determina se o quadro imediatamente precedente ao quadro alvo de codificação foi codificado pela primeira unidade de codificação 13 ou a segunda unidade de codificação 14. Se for determinado pela unidade de comutação de esquema de codi-ficação 12 que o quadro imediatamente precedente foi codificado pela segunda unidade de codificação 14, a unidade de cálculo de estado interno 16 decodifica o resultado codificado do quadro imediatamente precedente e calcula o estado interno da primeira unidade de codificação 13 utilizando o resultado decodificado. A unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17 inicializa o estado interno da primeira unidade de codificação 13 utilizando o estado interno calculado pela unidade de cálculo de estado interno 16. Então, a primeira unidade de codificação 13 codifica o quadro alvo de codificação após o estado interno ser inicializado pela unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 17.
No dispositivo de codificação 10, mesmo quando o quadro alvo de codificação deve ser codificado pela primeira unidade de codificação 13 sob um esquema de codificação preditiva linear, enquanto que o quadro i- mediatamente precedente foi codificado pela segunda unidade de codificação 14 sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear, o quadro alvo de codificação pode ser codificado sob o esquema de codificação preditiva linear inicializando o estado interno da primeira unidade de codificação 13. Portanto, o processamento de codificação executado sob uma pluralidade de esquemas de codificação que incluem o esquema de codificação preditiva linear e outro esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear pode ser realizado.
A seguir, a operação e o efeito do dispositivo de decodificação 20 de acordo com a modalidade serão descritos. O dispositivo de decodificação 20 inclui a primeira unidade de decodificação 24 que funciona sob um esquema de codificação preditiva linear e a segunda unidade de decodificação 25 que funciona sob outro esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear e decodifica um sinal de áudio codificado utilizando a primeira unidade de codificação 24 e a segunda unidade de de-codificação 25. O dispositivo de decodificação 20 ainda inclui uma unidade de determinação de esquema de codificação 22, a unidade de cálculo de estado interno 27, e a unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 26. A unidade de determinação de esquema de codificação 22 determina se a primeira unidade de decodificação 24 ou a segunda unidade de decodificação 25 deve ser utilizada para decodificar um quadro alvo de decodificação que é um quadro alvo a ser decodificado incluído em um sinal de áudio codificado. Se for determinado pela unidade de determinação de esquema de codificação 22 que o quadro alvo de decodificação deve ser decodificado pela primeira unidade de decodificação 24, a unidade de determinação de esquema de codificação 22 determina se um quadro imediatamente precedente ao quadro alvo de decodificação foi decodificado pela primeira unidade de decodificação 24 ou a segunda unidade de decodificação 25. Se for determinado pela unidade de determinação de esquema de codificação 22 que o quadro imediatamente precedente foi decodificado pela segunda unidade de decodificação 25, o estado interno da primeira unidade de decodificação 24 é calculado utilizando o resultado decodificado do quadro imediatamente precedente. O estado interno da primeira unidade de decodificação 24 é inicializado utilizando o estado interno calculado pela u- nidade de cálculo interno 27. Então, a primeira unidade de decodificação 24 decodifica o quadro alvo de decodificação após o estado interno ser inicializado pela unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 26.
No dispositivo de decodificação 20, mesmo quando o quadro alvo de decodificação deve ser decodificado com a primeira unidade de decodificação 24 sob um esquema de codificação preditiva linear, enquanto que o quadro imediatamente precedente foi decodificado pela segunda unidade de decodificação 25 sob um esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear, o quadro alvo de decodificação pode ser decodificado sob o esquema de codificação preditiva linear inicializando o estado interno da primeira unidade de decodificação 24. Portanto, o processamento de decodificação executado sob uma pluralidade de esquemas de codifica-ção que incluem o esquema de codificação preditiva linear e outro esquema de codificação diferente do esquema de codificação preditiva linear pode ser realizado.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
Quando uma comutação para um esquema de codificação que não utiliza uma predição linear para um esquema de codificação que utiliza uma codificação preditiva linear, o estado interno do meio de codificação ou do meio de decodificação que opera sob o esquema de codificação utilizando a codificação preditiva linear é ajustado para um valor inicial apropriado, por meio de que a qualidade de uma fala reproduzida de um quadro que vem imediatamente após a comutação pode ser aperfeiçoada.LISTAGEM DE REFERÊNCIA 10 dispositivo de codificação 10a, 20a CPU 10b, 20b ROM 10c, 20c RAM 10d, 20d dispositivo de armazenamento 10e, 20e 10f, 20f 12 dispositivo de comunicação barramento unidade de comutação de esquema de codificação 13 primeira unidade de codificação 14 segunda unidade de codificação 15 unidade de multiplexação de código 16, 27 unidade de cálculo de estado interno 17, 26 unidade de especificação de método de inicialização de estado interno 20 dispositivo de decodificação 22 unidade de determinação de esquema de codificação 23 unidade de separação de código 24 primeira unidade de decodificação 25 segunda unidade de decodificação

Claims (8)

1. Método para codificar um sinal de áudio que inclui uma pluralidade de quadros, o método caracterizado pelo fato de que compreende: utilizar um primeiro codificador (13) que opera sob um esquema de codificação preditiva linear e um segundo codificador (14) que opera sob um esquema de codificação o qual é diferente do esquema de codificação preditiva linear para realizar um método de codificação de sinal de áudio compreendendo: uma etapa de comutação de comutar, para codificar um segundo quadro imediatamente sucedente a um primeiro quadro, do segundo codificador (14) para o primeiro codificador (13) após o primeiro quadro do sinal de áudio ser codificado pelo segundo codificador (14) sob o esquema de codificação o qual é diferente do esquema de codificação preditiva linear, o primeiro quadro sendo gerado a partir de um quadro do sinal de áudio e o segundo quadro sendo gerado a partir de outro quadro imediatamente sucedente ao primeiro quadro no sinal de áudio; e uma etapa de inicialização de inicializar um estado interno do primeiro codificador (13) utilizando um método de inicialização predeterminado dentre uma pluralidade de métodos de inicialização predeterminados, a pluralidade de métodos de inicialização predeterminados compreendendo um primeiro método de inicialização de inicializar por zero o estado interno do primeiro codificador (13) e um segundo método de inicialização de inicializar o estado interno do primeiro codificador (13) após a etapa de comutação, em que, no segundo método de inicialização, o estado interno do primeiro codificador (13) é inicializado pela definição de um sinal residual como conteúdo de um livro de códigos adaptável do primeiro codificador (13), o sinal residual obtido utilizando um filtro inverso preditivo linear e um sinal obtido pelo segundo codificador (14) decodificando o primeiro quadro, e calcular coeficientes preditivos lineares, os quais são usados para o filtro inverso preditivo linear; e em que a etapa de inicialização compreende ainda calcular o sinal residual utilizando coeficientes preditivos lineares.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro quadro de áudio inclui conteúdo de música, e o segundo quadro de áudio inclui conteúdo de fala.
3. Método para decodificar um sinal de áudio codificado, o sinal de áudio codificado que inclui uma pluralidade de quadros codificados gerados a partir de um sinal de áudio que inclui uma pluralidade de quadros, o método caracterizado pelo fato de que compreende: utilizar um primeiro decodificador (24) que opera sob um esquema de codificação preditiva linear e um segundo decodificador (25) que opera sob um esquema de codificação o qual é diferente do esquema de codificação preditiva linear para realizar um método de decodificação de sinal de áudio compreendendo: uma etapa de comutação de comutar, para decodificar um segundo quadro imediatamente sucedente a um primeiro quadro, a partir do segundo decodificador (25) para o primeiro decodificador (24) após o primeiro quadro do sinal de áudio codificado ser decodificado pelo segundo decodificador (25), o primeiro quadro sendo gerado a partir de um quadro do sinal de áudio e o segundo quadro sendo gerado a partir de outro quadro imediatamente sucedente ao primeiro quadro no sinal de áudio; e uma etapa de inicialização de inicializar um estado interno do primeiro decodificador (24) por um método de inicialização predeterminado dentre uma pluralidade de métodos de inicialização predeterminados, a pluralidade de métodos de inicialização predeterminados compreende um primeiro método de inicialização de inicializar por zero o estado interno do primeiro decodificador (24) e um segundo método de inicialização de inicializar o estado interno do primeiro decodificador (24) após a etapa de comutação, em que, no segundo método de inicialização, o estado interno do primeiro decodificador (24) é inicializado pela definição de um sinal residual como conteúdo de um livro de códigos adaptável do primeiro decodificador (24), e o sinal residual é obtido utilizando um filtro inverso preditivo linear e um sinal obtido pelo segundo decodificador (25) decodificando o primeiro quadro, e em que, o segundo método de inicialização compreende ainda calcular o sinal residual utilizando os coeficientes preditivos lineares.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro quadro de áudio inclui conteúdo de música, e o segundo quadro de áudio inclui conteúdo de fala.
5. Dispositivo de codificação, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro codificador (13) que opera sob um esquema de codificação preditiva linear; um segundo codificador (14) que opera sob um esquema de codificação o qual é diferente do esquema de codificação preditiva linear; um primeiro seletor (12) que determina se o primeiro ou segundo codificador (13,14) é usado para codificar um quadro alvo que é incluído em um sinal de áudio e serve como um alvo de codificação; um segundo seletor (12) que determina, se o primeiro seletor (12) determina que o quadro alvo deve ser decodificado por um primeiro codificador (13), se um quadro imediatamente precedente que imediatamente precede o quadro alvo tenha sido codificado pelo primeiro codificador (13) ou pelo segundo codificador (14); um meio de cálculo de estado interno (16) que decodifica um resultado codificado do quadro imediatamente precedente e calcula um sinal residual do resultado decodificado; e um inicializador (17) que inicializa um livro de códigos adaptável do primeiro codificador (13) utilizando o sinal residual calculado pelo meio de cálculo de estado interno (16) e um método de inicialização, em que o método de inicialização é dentre uma pluralidade de métodos de inicialização, a pluralidade de métodos de inicialização compreendendo um primeiro método de inicialização de inicializar por zero o estado de terminal do primeiro codificador (13) e um segundo método de inicialização de inicializar o estado interno do primeiro codificador (13) após a operação ser comutada para esquema de codificação preditiva linear a partir do esquema de codificação o qual é diferente do esquema de codificação preditiva linear, em que no segundo método de inicialização, o estado interno do primeiro codificador (13) é inicializado pelo inicializador (17) por uso do sinal residual como conteúdo do livro de códigos adaptável do primeiro codificador (13), o sinal residual calculado pelo meio de cálculo de estado interno (16) utilizando um filtro inverso preditivo linear e um sinal obtido pelo segundo codificador (14) decodificando o primeiro quadro, e cálculo dos coeficientes preditivos lineares, os quais são usados para o filtro inverso preditivo linear; e o primeiro codificador (13) que opera para codificar o quadro alvo após inicialização do livro de códigos adaptativo pelo inicializador (17).
6. Dispositivo de codificação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o inicializador (17) inicializa o livro de códigos adaptável do primeiro codificador (13) utilizando o sinal residual calculado pelo meio de cálculo de estado interno (16) imediatamente após operação ser comutada para o esquema de codificação preditiva linear a partir do esquema de codificação o qual é diferente do esquema de codificação preditiva linear.
7. Dispositivo de decodificação caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro decodificador (24) que opera sob um esquema de codificação preditiva linear; um segundo decodificador (25) que opera sob um esquema de codificação o qual é diferente do esquema de codificação preditiva linear; um primeiro seletor (22) que determina se o primeiro ou segundo decodificador (24, 25) é usado para decodificar um quadro alvo que é incluído no sinal de áudio codificado e serve como um alvo de decodificação; um segundo seletor (22) que determina, se o primeiro seletor (22) determina que o quadro alvo deve ser decodificado pelo primeiro decodificador (24), se um quadro imediatamente precedente que imediatamente precede o quadro alvo tenha sido decodificado pelo primeiro decodificador (24) ou pelo segundo decodificador (25); um meio de cálculo de estado interno (27) que calcula um sinal residual a partir de um resultado decodificado do quadro imediatamente precedente; e um inicializador (26) que inicializa um livro de códigos adaptável do primeiro decodificador (24) utilizando o sinal residual calculado pelo meio de cálculo de estado interno (27) e um método de inicialização, em que o método de inicialização é dentre uma pluralidade de métodos de inicialização predeterminados, a pluralidade de métodos de inicialização compreendendo um primeiro método de inicialização de inicializar por zero o estado interno do primeiro decodificador (24) e um segundo método de inicialização de inicializar o estado interno do primeiro decodificador (24) após operação ser comutada para esquema de codificação preditiva linear a partir do esquema de codificação que é diferente do esquema de codificação preditiva linear, em que, no segundo método de inicialização, o estado interno do primeiro decodificador (24) é inicializado pela definição do sinal residual como conteúdo do livro de códigos adaptável do primeiro decodificador (24), o sinal residual calculado pelo meio de cálculo de estado interno (27) utilizando um filtro inverso preditivo linear e um sinal obtido pelo segundo decodificador (25) decodificando o primeiro quadro, e o primeiro decodificador (24) que opera para decodificar o quadro alvo após inicialização do seu estado interno pelo inicializador (26).
8. Sistema de processamento de sinal de áudio caracterizado pelo fato de que compreende: o dispositivo de codificação como definido na reivindicação 3; e o dispositivo de decodificação como definido na reivindicação 4, em que o dispositivo de decodificação decodifica um sinal de áudio codificado pelo dispositivo de codificação.
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